我国残奥越野滑雪运动员不同运动应激下的气体代谢特征_吴积艳.pdf

基金项目：国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项课题（冬残奥运动项目特征和训练关键技术研究及支撑平台构建 ）收稿日期：作者简介：吴积艳（），女，湖南郴州人，硕士研究生，研究方向：体育教育与运动训练通讯作者：赵亮（），男，山东临清人，博士，教授，中国残疾人体育运动管理中心特聘专家，研究方向：运动表现与科学化训练第 卷第期浙 江 体 育 科 学 ，年 月 文章编号：（）运动人体科学我国残奥越野滑雪运动员不同运动应激下的气体代谢特征吴积艳，孙冬，赵亮（宁波大学 体育学院，浙江 宁波 ）摘要：目的：探讨我国残奥越野滑雪运动员不同运动应激状态下的心肺和代谢反应。方法：以名残奥越野滑雪运动员为研究对象，站姿运动员进行 与 最大运动负荷测试，坐姿运动员进行次间隔 、重复最大运动负荷测试，比较不同类型运动员与在运动后恢复 、和 时心率（，）和血乳酸（，）清除率等心肺代谢反应。结果：在越野滑雪站姿测试中，测试的最大摄氧量（，）、相对值、和通气量（，）的明显高于 测试，但两种测试方案之间的氧脉搏（，）和氧通气当量（，：）无显著差异（），在残奥越野滑雪坐姿运动员测试中，运动员次试验之间的心肺代谢反应无显著差异（）；残奥越野滑雪站姿与坐姿进行横向对比时，残奥越野滑雪站姿运动员的 比坐姿运动员具有显著差异（），而越野滑雪坐姿运动员的心肺代谢效率显著低于越野滑雪站姿运动员（）；恢复期内 内的与 显著相关，而恢复期间 清除率和 之间的无显著相关性。结论：我国残奥越野滑雪站姿运动员比坐姿运动员具有更高的心肺代谢能力，并且残奥越野滑雪运动员的心率恢复速度与自身的心肺代谢能力相关性较强，而 清除率则与心肺代谢能力相关性较弱。关键词：残奥越野滑雪运动员；气体代谢；心率；血乳酸中图分类号：文献标识码：，（，）：，：，：（），（）；，（），（）；，：，：；残奥越野滑雪运动（）作为冬季残奥会历史最悠久的项目之一，随着北京 冬残奥会的成功举办进入到大众的视野。由于该项目历史悠久，金牌数量众多，加之国际上开展较为普及，一直以来都是各国残奥健儿激烈争夺的目标，吸引着众多残疾人雪上运动爱好者。作为有氧供能为主的耐力项目，越野滑雪的代谢特征已有广泛研究。已有多种测试方案可用于评估运动员的心肺功能和有氧能力，其中包括使用高速跑台和功率自行车进行的下肢运动测试和使用手摇测力计及双杖模拟滑行进行上肢运动测试，相关指标主要包括最大摄氧量（）、峰值摄氧量（）和乳酸阈（，）等。现有研究已经证实心肺功能测试结果可作为预测越野滑雪运动员运动表现的重要指标，同时也强调了越野滑雪运动员生理机能提高对运动表现提升的重要意义。目前，涉及残奥越野滑雪运动员心肺功能和有氧代谢能力方面的研究较为局限，可能受到残奥越野滑雪运动员复杂的医学分级和群体数量较少的限制。冬残奥越野滑雪项目分站姿、坐姿和视力残疾三个组别，共有 （站姿级别）、（坐姿级别）以及 （视力损伤）个医学分级。已有的相关研究包括残奥越野滑雪坐姿运动员（截瘫和脊髓灰质炎）和通气阈（，）的测量以及 （）等人对加拿大残奥越野滑坐姿运动员分别在实验室和场地进行的摄氧量和通气阈等相关指标的测试及其结果的对比等等。北京 冬残奥会我国越野滑雪队取得历史突破，获得枚金牌总计 枚奖牌的优异成绩。但考虑到我国这一项目毕竟起步较晚，对其供能和代谢特征认识还较为局限。针对这一现状，本研究对我国残奥越野滑雪运动员气体代谢和心肺功能进行研究，探讨了这一项目的气体代谢特征，评估我国残奥越野滑雪运动员的有氧代谢能力，为后续运动员选材和训练提供更为科学的理论支撑，促进我国冬残奥越野滑雪项目的持续发展。对象与方法 测试对象以备战 年北京冬残奥会越野滑雪项目的名运动员（名男性和名女性）为测试对象。这名运动员均代表我国参加了 年北京冬残奥会越野滑雪项目的比赛并获得奖牌。测试对象的基本情况见表。测试之前运动员被告知测试内容并征得其同意。表受试者基本情况（）序号分组性别残疾类型级别年龄身高（）体重（）站姿男视力障碍 站姿男截肢 站姿女脑瘫 站姿女截肢 坐姿男脊髓损伤 坐姿男脑瘫 坐姿女脊髓损伤 坐姿女脊髓损伤 第 卷 第期浙 江 体 育 科 学 年月 测试方法 气体代谢测试。受试者佩戴便携式气体代谢分析仪（，德国）在实验室超大跑台（，德国）上完成运动测试（坐姿运动员通过推动轮椅完成）。测试前受试者充分热身，且测试 之前运动员禁止摄入食物或者其他营养品。残奥越野滑雪站姿的名运动员分别在不同日期完成 和 的两种递增负荷的力竭测试方案。残奥越野滑雪坐姿的名运动员进行次 的运动测试方案，每次测试之间休息 （如图）。之所以应用次 运动方案是因为已有研究证实这一方案可准确得出 ，。测试过程中运动员佩戴无线心率测试胸带（，芬兰）监控心率的变化。判定标准为：摄氧量出现平台不在继续增加；呼吸商等于或大于 ；心率大于 次 ，当种情况中任何中情况出现视可确定运动员的 。若摄氧量未出现平台而受试者已达力竭，则取摄氧量的最大值作为 。图残奥越野滑雪运动员气体代谢测试（：站姿运动员；：坐姿运动员）测试结束后 停止收集数据。需要指出的是，本 文 将 绝 对 摄 氧 量 最 大 值 视 为 最 大 摄 氧 量（，）；氧脉搏（，）等于每分摄氧量与相应心率的比值，同时氧脉搏也被认为是对运动员在运动期间每搏输出量（）的间接估算；氧通气当量（：）是单位相同时间内静息每分钟通气量与每分钟氧耗量的比值，现已证明这是反映运动员运动期间通气效率的一个重要指标。受试者的年龄预测最大心率百分比可以使用公式（年龄）计算而来。同时监测运动员测试 后 恢 复 期 内 的 心 率，记 录 第、和 时的心率值，它们与最大心率之间的差值用于相关性分析。血乳酸测试。通过耳垂末端采集血样，使用便携式血乳酸测试仪（，德国）进行血乳酸测试。采集时间分别为每次测试前安静时、测试结束后 、和 。恢复期间的血乳酸的值计算为 、与 与静息之间的差值，并用于相关性分析。数 据 处 理。各 项 测 试 数 据 的 统 计 由 软件包处理，进行 检验（显著性水平为 ）和皮尔逊（）相关性分析。测试结果 不同运动测试气体代谢指标测试结果名残奥越野滑雪运动员基于不同运动测试的气体代谢指标见表。受试者针对不同运动测试的平均心肺反应见图。在个不同的测试方案中，所有受试者呼吸商（）都达到或超过 ，测试后使用主观疲劳感觉量表（）问询超过，运动员均达到个体 的判定标准。图残奥越野滑雪站姿和坐姿运动员平均气体代谢能力 表示三次测试间无显著差异，则表示站姿运动员 测试和坐姿运动员测试之间的显著差异性残奥越野滑雪站姿运动员的 、相对值、年龄预测 和 等反映心肺吴积艳，孙冬，赵亮：我国残奥越野滑雪运动员不同运动应激下的气体代谢特征功能的指标在 运动测试中均显著高于 的运动测试方案（），和：两个指标在两个不同运动测试之间则无显著差异（）；残奥越野滑雪坐姿运动员在进行 的运动测试中，测试方案和的平均值虽显示有高于测 试 方 案 的 趋 势，但 无 统 计 学 意 义（）。残奥越野滑雪站姿运动员 测试方案与残奥越野滑雪坐姿 测试方案中的测试第方案之间进行横向比较时，残奥越野滑雪站姿运动员的 、相对值、和 高于残奥越野滑雪坐姿运动员（），残奥越野滑雪站姿运动员和坐姿运动员的 ：则无显著差异。表名残奥越野滑雪运动员在不同运动测试下的气体代谢指标（）受试者测试类别 预测 测试 测试 测试 测试 测试 测试 测试 测试 测试 测试 测试 测试 运动测试后恢复期心率和血乳酸测试结果我国残奥越野滑雪运动员运动测试后恢复的不同时期 和血乳酸（）的值见表。在恢复期的 内，名运动员均表现出 在前 内恢复速度快，随后以缓慢的速度恢复。但在 的恢复期结束时没有运动员的 恢复到运动之前的安静值。同时，运动员的 与恢复期 、和 的 具备显著相关性（图中、）；运动员 相对值与在恢复期间 、与 的 具备显著相关性（图中、），且相关系数略高于 。残奥越野滑雪名运动员中有名运动员 在恢复期 时达到最高峰，然后在之后 其恢复速度明显下降。恢复期第 显著低于第 ，但高于安静时（测试前）（）。运动员进行最大运动负荷测试（力竭测试）方案中，恢复期的 与 或 相对值之间无显著相关性。讨论 残奥越野滑雪站姿运动员的心肺功能测试分析残奥越野滑雪站姿运动员 与 测试在 、和 方面均存在显著差异（图中、），导致这种差异的主要原因或许因为残奥越野滑雪站姿运动员在 测试中的 均低于年龄预测 的，而残奥越野滑雪站姿运动员在 测试中则均达到年龄预测 的。虽然残奥越野滑雪站姿运动员的 第 卷 第期浙 江 体 育 科 学 年月都超过了 ，且均达到力竭状态，但 测试中较低很可能导致运动员在最大运动负荷测试期间心输出量（，）降低，从 而对 造成一定的影响。在残奥越野滑雪站姿运动员中，测试的 明显高于比 测试的值。是每搏输出量（）混合动静脉氧差（）的乘积，可看作预测运动员上下肢最大运动负荷测试期间 有效因子。残奥越野滑雪站姿运动员在 测试中较低的 也会导致运动期间 的减少，从而降低运动员测试期间的 。表我国残奥越野滑雪运动员测试恢复过程中的心率和血乳酸（）受试者血乳酸（），测试测试前 心率（），测试前 测试 测试 测试 测试 一般来说，运动员在进行最大运动负荷测试期间，会以指数方式递增，当 高于呼吸补偿阈值的强度时，：会开始系统地增加，直至达到运动员最大运动能力。同时，这也意味着运动员通气效率的降低。尽管残奥越野滑雪站姿运动员在 测试中比 的 高出，但是 测试中：比 测试方案高出左右（图中），这说明残奥越野滑雪站姿运动员的通气效率略有降低。总的来说，研究结果表明，残奥越野滑雪站姿运动员在 测试的心肺功能效率低于 测试。已有研究表明，健全人运动员在恒定运 动负荷下进行 最 大 运动负 荷测试 时，与健 全 人 运 动 员 在 递 增 到 力 竭 时 获 得 的 无显著差异，这可能是由于运动方式（站姿与坐姿）差异或样本个体（健全人运动员与残疾人运动员）差异所致，具体还需进一步研究加以阐明。残奥越野滑雪坐姿运动员的心肺功能测试分析残奥越野滑雪坐姿运动员 测试中，次试验中 、相对值、与：等指标均无显著性差异（）（图）。虽然测试与测试的 分别比测试高出约和，但可能由于样本量较小导致统计学上不具有显著性差异（）。值得注意的是，从表所示的个人数据来看，名残奥越野滑雪坐姿运动员中有名运动员在次试验中均无法达到其年龄预测 。或许其各自的残疾类别并不能完全解释这一结果，虽然脊髓损伤运动员在进行最大运动负荷测试期间会阻断心肌刺激，这导致运动员的心肌刺激是间断性的，但是脑瘫运动员的心肌刺激却是连续完整的，所以这或许并不是受试者无法达到最大心率的生理原因。一般来说大肌肉群的收缩会引起较大的心肺反应，可能残奥越野滑雪坐姿运动员测试过程肌肉动员数量较少，限制了运动员达到 的能力。特别需要说明的是，虽然有名运动员没有达到年龄预测 ，但是这两名受试者的 均达到 ，在每次测试中都达到了力竭的标准。残奥越野滑雪站姿与坐姿运动员心肺功能测试的比较冬季残奥会残奥越野滑雪运动员根据残疾分类分别参加站姿和坐姿级别的比赛。为了解释这两种滑雪姿势之间心肺反应之间的能力差异，将名站姿滑雪运动员在 测试中的心肺反应与名坐姿滑雪者在第一次 试测试结束时的心肺反应进行了比较。结果表明，站姿运动员的 和吴积艳，孙冬，赵亮：我国残奥越野滑雪运动员不同运动应激下的气体代谢特征 分别比坐姿运动员高 与（如图中带标记所示）。尽管他们的并无显著差异，但站姿运 动 员 的 明 显 高 了。如 前 所 述，是运动员进行上下肢最大运动负荷期间有效预测 的重要指标。因此，站姿运动员较高的 可能是较高 导致的较大 的结果。此外，名脊髓损伤的坐姿运动员由于下肢静脉血液的汇集，导致心脏前负荷和 降低，故此坐姿运动员在测试期间 可能也会受到影响。图残奥越野滑雪运动员恢复期 、心率与 （绝对值、相对值）的情况残奥越野滑雪脊髓损伤的坐姿运动在测试期间 也可能受脊髓损伤的影响，脊髓损伤坐姿运动员在运动中无法调动其下肢肌肉组织产生更高的功率输出。健全人越野滑雪运动员运动过程中流向腿部肌肉的血液显著增加，这意味着下肢肌群的广泛参与。残奥越野滑雪站姿运动员的 比坐姿运动员高，而 ：则低 ，较低的：意味着站姿运动员的通气能量消耗低于坐姿运动员，从理论上说，这将使直接参与运动的肌肉获得更多的氧气，从而提高运动员的运动表现。需要注意的是，站姿和坐姿运动员之间的差异在本质上是进行横向对比的，因此应该谨慎下此结论。所以仍需对残奥越野滑雪站姿与坐姿运动员的心肺反应进行重复测量，而这些研究发现将对残疾人野滑雪运动员的功能分级产生重要影响。残奥越野滑雪运动员恢复期心率和血乳酸测试分析无论是健全人运动员还是截瘫运动员，由于其耐力水平较高，所以在最大运动负荷测试后的恢复比未经训练的个体要快，。残奥越野滑雪运动员在测试后的 、和 的 恢复与 和 相对值之间呈负相关也验证此结 果。总 体 而 言，相 对 值 的 相 关 性 比 略强，表明体重在运动员代谢能力恢复过程中起着重要作用。耐力训练会让运动员 恢复的速度更快，主要归因于心肌的内在适应性和自主神经系统的增强调节。更具体地说，副交感神经刺激增加的同时伴随着交感神经刺激减少，这可能是导致健全人运动员和残疾人运动员均出现此现象的一个因素。经过训练的耐力运动员在进行最大运动负荷测试恢复期间，因其有着更强的有氧能力，在血液循环中会加快运动员的 清除，所以他们的 清除速度比未经训练的个体要快得多。然而，在高强度运动后的恢复过程中，这一假设并未在健全人运动员中得到一致的结论。对残奥越野滑雪坐姿运动员的测试中，清除率与 或 相对值之间没有显著的关系，可能是因为名脊髓损伤的坐姿滑雪运动员的下肢有静脉血液淤积，这可能改变了他们在运动恢复期间的代谢反应。此外，所有名坐姿测试的运动员在跑台轮椅测试过程中均固定其下肢，这可能会进一步影响运动员的血液循环并改变 清除率。结论与建议 结论本研究针对我国残奥越野滑雪运动员在不同类型最大运动负荷测试中的气体代谢特征进行实测研究。结果表明视力障碍和截肢运动员 的心肺代谢能力明显高于 ；脊髓损伤和脑瘫运动员的次 最大运动测试没有差异。残奥越野滑雪站姿运动员和坐姿运动员之间进行横向对比时发现，站姿运动员的心肺代谢峰值明显更高。此外，残奥越野滑雪站姿运动员的心肺代谢能力比坐姿运动员更好。站姿与坐姿运动员测试后 恢复的快慢与运动员的 （包括绝对值和相对值）有关，而 清除率与这些变量无关。这些发现对残疾人第 卷 第期浙 江 体 育 科 学 年月越野滑雪运动员心肺功能和气体代谢的特征认识以及训练的指导具有一定意义。建议整体来看，本研究选择的名运动员包括种残疾类型（截肢、脊髓损伤、视力障碍和脑瘫），考虑到每个残疾类型的样本量较小所以排除了残疾类型之间的统计比较。由于运动员在残奥会上以站姿和坐姿级别进行比赛，而不考虑运动员的残疾类别（视力障碍可视为单独的级别），因此本研究也是将站姿和坐姿运动员视为两个群体，重点是比较使用不同测试方案中的两种运动模式之间的气体代谢反应，而不是比较残疾组别之间的能力。后续的研究可增加年龄和性别匹配的对照组（非运动员）进行对比实验，以便进一步了解冬残奥越野滑雪运动的代谢特征。参考文献 ：，（）：张冠男，王敬茹，刘丽娟河北省优秀越野滑雪运动员冬训前后有氧和无氧代谢能力变化 体 育 科 技，（）：，李淑媛，杨明，史继祖，等不同专项的青年男子速度滑冰运动员有氧、无氧能力特征研究中国体育科技，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：蔡旭旦，毛丽娟，张蓓，等 不同来源项目运动员越野滑雪长期训练运动能力变化 基于运动机能监控的研究 中国体育科技，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：吴积艳，孙冬，赵亮：我国残奥越野滑雪运动员不同运动应激下的气体代谢特征