不同发育状态青少年游泳运动...发育特征与评估方法实证研究_蔡广.pdf

Journal of Chengdu Sport UniversityVol49 No32023成都体育学院学报2023 年(第 49 卷)第 3 期DOI:1015942/j jcsu202303011不同发育状态青少年游泳运动员身体发育特征与评估方法实证研究蔡广1，朱镕鑫1，欧阳琦珺2，汤一铸3摘要:目的:探讨青春期阶段不同发育状态儿童青少年身体形态、机能、神经系统发育特点，并比较生活年龄和生物年龄两种方法对青少年身体发育评估的优缺点。方法:招募 551 名 11 15 岁青少年男性游泳运动员，对其中 12岁年龄段共 94 位运动员进行 2 年追踪观察，根据骨龄与生活年龄的差值将其分为早发育、正常发育、晚发育 3 组。未跟踪的 457 人按照年龄段制定横向群体评估标准，采用标准分方法计算早发组和晚发组 Z 分值。所有研究对象都进行了身体形态、发育、身体素质、神经系统、性激素测试。结果:(1)身高 2 年变化:早发育组增加 8 96 cm;正常发育组增加 14 23 cm;晚发育组增加 16 64 cm。其他形态指标变化规律与身高变化基本一致。(2)最大摄氧量 2年变化:早发育组增加 1 22 L/min;晚发育组增加 0.41 L/min;正常发育组增加 0.27 L/min。其他机能指标以及反应时变化规律与最大摄氧量基本一致。(3)睾酮 2 年变化:早发育组增加 29 43 ng/dl;正常发育组增加 232 4ng/dl;晚发育组增加 154 61ng/dl。(4)早发育组，12、13、14 岁组以骨龄和生活年龄计算 Z 值差值分别为 1 16、0.94、0.40(P 0.05);晚发育组，12、13、14 岁组以骨龄与生活年龄评估 Z 值差值分别为 0.70、1 02、0.84(P 0.05)。结论:青春期间晚发育组和正常发育组身体形态和睾酮分泌产生了明显的追赶性生长，身体机能和神经系统并未产生追赶性生长。关键词:青春期;发育;成熟;运动员选材;追赶性生长;游泳中图分类号:G804 21文献标志码:A文章编号:1001 9154(2023)03 0069 08基金项目:上海市科委定向课题研究项目资助“奥运运动员智能精准选材育才关键技术研究与示范(18DZ1200600)”上海市青少年运动员全周期综合发展关键技术的研究与应用(22DZ1205100)。第一作者简介:蔡广，硕士，研究员，研究方向:运动员选材;E mail:leng8yang126 com。作者单位:1 上海体育科学研究所(上海市反兴奋剂中心)，上海200000;2 上 海 市 虹 口 区 青 少 年 体 育 运 动 学 校，上 海200000;3 湖北省体育科学研究所，湖北 武汉 430000收稿日期:2021 07 31修回日期:2023 02 11生长发育是运动员选材和育才中的核心问题1。人类群体发育成熟的规律基本一致，但是具体到每个个体，其发育成熟的进程规律又不完全一致2。同样生活年龄的个体，其生物学年龄可能差距在几岁之间3。与同龄青少年相比，早发育青少年在比赛过程中将会拥有身材高大、力量大以及比赛过程中心理优越等优势4。已有研究表明，晚发育青少年身体形态和运动素质将会产生追赶性生长，最终会赶上甚至可能会超过早发育小孩5。但是，这些追赶性生长是否都发生在青春期期间，研究报道较少。在本研究中，将探讨与运动能力密切相关身体形态、神经系统的反应时、力量、有氧能力在青春期期间发育特点，以及哪些运动能力会快速增长，或者产生追赶性生长;同时，探讨在青春期期间采用怎样的评估方式评估不同发育状态青少年，才可能尽量减小偏差，使评价结果更加客观科学，帮助教练员选材和育才的科学化。1研究对象与方法1 1研究对象与分组20162022 年间，551 名男性青少年业余游泳运动员参与选材测试，运动等级均为三级及以下，年龄为 11 15 岁，其中在 12 岁年龄段，有 94 位运动员参与了 2 年追踪监测，2 年期间共进行了 3 次测试，测试时间为当年的 1011 月。未进行跟踪测试的运动员(457 人)按年龄制定了群体标准(详细数据见电子版附件)，用于早发育组和晚发育组 Z分值计算，探寻早发育和晚发育形态和机能的评估客观性。所有运动员和其父母都被告知本次研究目的和程序，签订知情同意书。对跟踪的 94 位运动员进行发育评估(表 1):3次测试间每次骨龄与生活年龄差值都在 1 岁内为发96育正常组(NM);每次骨龄大于生活年龄 1 岁以上为早发育组(EM);每次骨龄小于年龄 1 岁以上为晚发育组(LM);3 次发育评估中结果呈波动的(如第 1 次骨龄小于生活年龄 1 岁以上，发育偏晚;第 2次骨龄与生活年龄差值在 1 岁内，发育正常;第 3 次骨龄大于生活年龄 1 岁以上，发育偏早)，共有 55人，这部分研究对象不分组，也不进入统计分析。表 12 年追踪研究对象分组年龄与骨龄值(?x s)Table 1Age and bone age values of the groups of participants in 2 year followed up observation(?x s)测试时间早发育组(EM，N=8)正常发育组(NM，N=24)晚发育组(LM，N=7)年龄/岁骨龄/岁年龄/岁骨龄/岁年龄/岁骨龄/岁第一次12 12 0.181344 0.2112 03 0.211198 0.631225 0.2110.57 0.71第二次13 09 0.2414 7 0.6313 03 0.201286 0.611316 0.1611 46 0.71第三次14 16 0.181587 0.5514 03 0.211370 0.4914 1 0.251293 0.141 2研究方法实验程序:最后一次训练结束后 24 h 内，运动员不进行运动，正常饮食。测试当天运动员早晨7 30统一到实验室报到，采集其空腹血样，再进行身体成分测试。完成早餐后，休息半小时开始进行身体形态、机能、素质测试。身体形态采样:身体形态由专业人员按照上海市优秀体育后备人才选材测试指标与操作手册细则操作(2011 年)进行。测试指标有身高、体重、座高、指距、肩宽、下肢长上臂紧张围，身体成分。骨龄和身高预测:受试者仅手腕部被曝光，按照骨龄标准摄片要求，拍摄左手腕正位 X 线片。骨龄评估标准采用 2006 年国家体育总局颁发中国青少年儿童手腕股成熟度及评价方法6，简称“中华05”，身高预测采样“中华05”改进 B P 方法7。身体机能与素质测试:在所有机能和运动素质测试前，详细告知受试者方法与流程，并进行准备活动。有氧能力测试采用间接测试法8，测试仪器为 Monak839E 功率自行车、配套心率表带，受试运动员以规定的运动负荷进行递增运动，起始功率为50 W，每3 min 以25 W的功率递增，自行车转速始终保持 50 转/min。当最后两个阶段的运动负荷使受试运动员心率在 120 170 次/min 之间时便停止运动，记录最后两个阶段的功率、心率，并据此推算最大摄氧量9。肺活量、握力、立定跳远依据运动员选材与原理 测试细则进行10。简单反应时采用专用的心理测试系统(TE eaction，上海趣壹科技有限公司)。全血样本采集及睾酮测试:由专业护士对运动员在空腹状态下经静脉采集全血样本，在 4 下2 000 g离心 10 min 分离血清，采用化学发光免疫分析仪进行睾酮水平检测，测试 CV 8 10%。1 3统计分析所有数据采用 SPSS 19 0 统计，显著性水平设置为 P 0.05，不同组别间形态、机能、素质特征比较采用单因素方差分析，使用 Levene s test 检验方差齐性，方差齐性使用 Scheffe 两两比较，方差不齐使用 Dunnett s T3 进行两两比较。Z 分值计算基于群体样本(见电子附件表 1)，计算公式:Z=(x )，x 为个体原始数据，为群体平均值，群体标准差11。以生活年龄和骨龄计算早发育组和晚发育组 Z 分值，并采用配对 T 检验进行比较。2研究结果2 1身体形态变化特征早发育组身高一直高于同年龄的正常组和晚发育组，正常发育组又高于晚发育组。追踪第 1 年(12 13 岁)早发育组身高平均增长 5 64 cm，正常发育组平均 7 27 cm，晚发育组平均 5 36 cm，第 2年(13 14 岁)早发育组身高平均增长 3 31 cm，正常发育组 6 96 cm，晚发育组 11 29 cm。两年总体身高平均增长早发育组 8 96 cm，正常发育组 14 23cm，晚发育组为 16 64 cm(表 2)，虽然早发育组身高在两年内一直是最高，但是 2 年内增长值明显低于正常发育组(P 0.05)和晚发育组(P 0.05)，晚发育组虽然第一年增长绝对值最小，但是第二年高于正常组和早发育组(表 3)。07成都体育学院学报 2023 年(第 49 卷)第 3 期17蔡广，朱镕鑫，欧阳琦珺，等:不同发育状态青少年游泳运动员身体发育特征与评估方法实证研究27成都体育学院学报 2023 年(第 49 卷)第 3 期预测身高完成率是指当前身高与预测成年身高的比值，早发育组 12 岁时就达到 93.0%的预测身高，而晚发育组和正常发育组分别只有 83.7%和87.5%;14 岁时，早发育组完成率达到了 98.9%，正常发育组和晚发育组身高还有较大的增长空间。身高预测结果显示晚发育组有高于早发育组趋势，正常发育组高于早发育组(P 0.05)。坐高、指距、肩宽、下肢长发育规律与身高规律基本一致。3 组人群 2 年内体重都明显增长，同样是早发育组体重一直高于正常发育组和晚发育组，同年龄组早发育组高于晚发育组近 20 kg。2 年增长值同样遵循形态发育规律，也就是早发育增长值较小，晚发育增长值较大，正常发育居中。瘦体重和上臂紧张围与体重发育规律一致(见表 3)。2.2身体机能与素质变化特征表 2、表 3 所示，最大摄氧量:同年龄段相比，除13 岁外，早发育组最大摄氧量最大，其次是正常发育组，随后是晚发组。从 2 年的摄氧量增长值看，早发育组最大为1.22 L/min，其次是晚发育组0.41 L/min，最后是正常发育组为 0.27 L/min，早发组增长值明显高于晚发育组和正常组(P 0.05)。力量素质:同年龄段相比，早发育组握力最大，其次是正常发育组，最后是晚发育组。立定跳远早发育组一直高于正常发育和晚发育组趋势，部分同年龄段差异具有显著性。2 年的增长值握力和立定跳远均出现早发育组高于正常组和晚发育组趋势。简单反应时:正常发育组和晚发育组反应时间一直在减少，早发育组有波动，在 13 岁时反应时值增加，14 岁时又减少。2 年的改变值，三组之间变化差异无显著性。睾酮:在 12 岁时，晚发育组远低于早发育组和正常发育组，P 0.05，但是 2 年的增长值晚发育组和正常发育组均出现高于早发育组趋势，部分年龄组差异具有显著性;在 2 年的监测时间内，同年龄组早发育组睾酮值同样出现高于同年龄组正常组和晚发组趋势，部分年龄组差异具有显著性，但同年龄段相比，晚发育、正常发育与早发育组差值一直缩小。2 3不同发育组 Z 值特点及评估方法选择从表 4、表 5 可见，早发组以生活年龄评估时，各组 Z 值平均分为 0.93、0.86、0.55，其优势明显，远高于人群平均水平;当以骨龄年龄评估时，各组 Z值平均分为 0.23、0.08、0.15，其优势明显下降。从表 5 可见晚发育组以生活年龄评估时，各组 Z 值平均分为:0.61、0.88、0.7，明显低于人群平均水平;当以骨龄评估时，各组 Z 值平均分为:0.09、0.14、0.14，稍高于人群平均水平。表 4早发育组以生活年龄和骨龄计算 Z 值及其差值Table 4Z scores and the difference calculated using chronological and bone age in the early maturing group早发组(EM，N=8)指标12 岁13 岁14 岁年龄骨龄差值年龄骨龄差值年龄骨龄差值身高(cm)1 450.381 831040.441480.520.310.83体重(kg)1 2101 211090.170.931260.161 1瘦体重(kg)1 290.241 531080.021 061140.091 05坐高(kg)1 490.021 521420.091 331030.12115指距(cm)1 230.631 860.910.431340.270.320.58肩宽(cm)1 220.111 331190.111290.430.080.5下肢长(cm)1 250.251 490.430.631070.330.190.14上臂最大紧张围(cm)0.950.141081210.021230.810.680.13最大摄氧量(L/min)0.10.720.820.630.30.330.951790.84肺活量(L)0.960.11060.40.090.490.460.260.72简单反应时(ms)0.180.050.230.070.510.440.130.20.34握力(kg)0.210.310.520.750.170.920.560.210.35立定跳远(cm)0.690.4311211101110.430.550.12睾酮(ng/dl)1 1201 110.680.310.990.340.350.69平均值0.930.23116#0.860.080.94#0.550.150.4*注:采用配对 T 检验比较同年龄组生活年龄和骨龄计算 Z 值差异，*代表 P 0.05;#代表 P 0.001。37蔡广，朱镕鑫，欧阳琦珺，等:不同发育状态青少年游泳运动员身体发育特征与评估方法实证研究3讨论在本研究中对青春期前游泳运动员进行了为期 2 年的追踪研究，跟踪的运动员正好经历青春期高峰阶段，这个阶段身体形态、身体机能、性激素、发育状态都产生较大的变化5。中国男子儿童高峰增长期一般发生在 12 14 岁，此时骨龄一般为13 岁，高峰期年增长值一般在 7 10cm12。从本研究中可见，在正常发育组和晚发育组身高增长峰值出现时，对应的骨龄都在 13 岁左右。早发育组未出现文献报道的峰值，12 岁时骨龄已过 13 岁，反映其峰值已过。以上结果证实不同发育水平身高峰值出现的年龄不一样，峰值出现主要与发育密切相关。早发育组在 12 岁时身高明显高于正常组和晚发育组，并一直贯穿于 13 岁和 14 岁，但是随着年龄的增长，正常组、晚发育组身高与早发育组差距明显缩小，在青春期期间产生了明显追赶型生长，表现在 3 个方面，一是正常发育组和晚发育组 2 年的增长值高于早发育组，晚发育组第二年增长值明显高于早发育组和正常组，反映了晚发组追赶性生长;二是从同年龄段身高差值看，晚发育、正常发育与早发育之间也是逐年缩小;三是从 3 次预测身高完成率看，早发育组一直保持较高的完成率，而正常发育组和晚发育组身高完成率相对较低，这反映正常发育组和晚发育组身高增长潜力大。虽然早发育组同年龄段比身高一直较高，但是最终预测身高低于晚发育组和正常发育组。这些结果都证实晚发育组和正常发育组儿童青少年身高在随后的 2年产生了追赶性生长。表 5晚发育组以生活年龄和骨龄计算 Z 分值及其差值Table 5Z scores and the difference calculated using chronological and bone age in the late maturing group晚发组(LM，N=7)指标12 岁13 岁14 岁年龄骨龄差值年龄骨龄差值年龄骨龄差值身高(cm)0.890.72161120.561760.850.49133体重(kg)0.980.390.591140.370.770.930.191 12瘦体重(kg)0.880.130.761150.11041040.29133坐高(cm)0.950.311261170.011190.670.39106指距(cm)0.830.62144110.661760.660.56122肩宽(cm)0.980.131111070.251320.170.440.61下肢长(cm)0.580.911510.721720.420.470.89上臂最大紧张围(cm)1 230.640.59130.80.50.720.32104最大摄氧量(L/min)0.470.310.160.990.490.50.830.370.45肺活量(kg)0.240.550.310.610.110.50.780.140.64简单反应时(ms)0.42111520.30.190.490.470.50.03握力(kg)0.30.350.650.490.210.70.740.010.74立定跳远(cm)0.140.891020.560.931490.480.140.35睾酮(ng/dl)0.960.630.330.760.751511060.031 03平均值0.610.090.7*0.880.14102#0.70.140.84#注:采用配对 T 检验比较同年龄组生活年龄和骨龄计算 Z 值差异，*代表 P 0.05;#代表 P 0.001。与身高变化规律一样，青春期期间坐高、指距、下肢长、肩宽等指标，晚发育组和正常发育组也都产生了追赶性生长。体重、瘦体重、上臂最大紧张围也出现追赶性增长现象，但是相比于形态追赶幅度，晚发育组、正常发育组身体质量追赶生长幅度不大。一般运动能力涉及系统比较多，其与生长发育水平也有密切关系。从本研究结果看，青春期不同发育水平青少年运动能力系统变化规律与形态发育规律有明显的不同。在 2 年的追踪时间里，同年龄组晚发组、正常组与早发组最大摄氧量差值越来越大，并没有出现追赶性生长的现象，肺活量、握力47成都体育学院学报 2023 年(第 49 卷)第 3 期和立定跳远规律也基本一致，都未出现追赶性生长，产生这种现象可能是由于有氧和力量系统成熟较晚，一般都在青春期结束后才刚进入成熟期13。本研究中早熟组在 14 岁时，骨龄接近 16 岁，有氧和肌肉系统已经进入快速增长期，此时正常发育组和晚发育组骨龄分别为 13 70 岁和 12 97 岁，基本都处于青春高峰前后阶段，由于本研究追踪时间较短，未完全覆盖青春后期，所以未观察到追赶性生长现象。此外，简单反应时主要是与神经系统密切相关，神经系统发育较早，大脑在 9 岁时几乎发育完成，因此神经反应时在青春期期间未出现追赶性生长的现象。研究中，早熟组睾酮一直处于较高水平，由于较早进入青春期，2 年内增长值较小。晚熟组第 1 年处于较低水平，进入青春期后，快速升高。正常组正好处于两者之间。该特点与每组的发育状态密切相符，在其青春期启动前，睾酮处于较低水平(100 ng/ml 以下)14，进入青春启动期后，将快速上升，身体形态也随之发生快速的变化。从本研究中可见，睾酮进入青春期后，正常组和晚发育组也发生快速增长。从本研究中可见，青春期期间，处于不同生长发育水平青少年身体形态和机能产生较大的差异，在青春期阶段进行各项运动能力评估时，采用生活年龄评估，可能会高估早发育青少年，而低估晚发育青少年，而采用生物学年龄评估，既可以客观当前的状态，又可以兼顾未来的潜力评估。虽然本研究中晚发组、正常发育组、早发育组形态、机能、素质表现出明显规律性特点，但是由于本研究中早发育组和晚发组样本较少，因此文中得出的规律性特点有待在后续研究中扩大样本量进一步实证确认。4结论本研究小样本结果显示:在青春期期间，早发育组身体形态、机能、素质一直高于晚发育组和正常发育组，但是在 2 年的追踪时间里，晚发育组、正常发育组身体形态(身高、体重、坐高、指距、肩宽、下肢长、上臂最大紧张围等)、睾酮等产生了明显追赶性生长，而身体机能与素质(最大摄氧量、肺活量、握力、立定跳远)和神经系统(简单反应时)并未产生追赶性生长。在青春期阶段采用生活年龄评估，可能会高估早发育青少年，而低估晚发育青少年，而采用生物学年龄评估，可能会更加客观评估当前的状态，又可以兼顾未来的潜力评估。参考文献 1GONCALVES C E，AMA L M，FIGUEIEDO A BTalent identification and specialization in sport:an over-view of some unanswered questionsJ Int J SportsPhysiol Perform，2012，7(4):390 393 2 SANDES J O，QIU X，LU X，et al The uniform pat-tern of growth and skeletal maturation during the humanadolescentgrowthspurt J Sciep，2017，7(1):16705 3BUCKLE J M Skeletal age changes in pubertyJ Arch Dis 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maturitystatus during puberty，and to compare the advantages and disadvantages of assessing adolescentsphysical development by chronologicalage or biological age Method:551 young male swimmers were recruited in this study Among them，94 athletes received followed upobservation for two years since 12 years old Cross sectional anthropometric and fitness assessments were conducted on the rest per-sonals(N=457)，and the standard score method was used to calculate Z scores for the early maturing group and the late matu-ring group All subjects received tests on body shape，maturity status，physical fitness，nervous system，and testosterone 34 athleteswere further divided into early maturing(EM)，normal maturing(NM)，and late maturing(LM)groups according to their maturationstatus esults:(1)The height growth value in EM，NM，and LM group over two years were 8 96 cm，14 23cm，16 64 cm respec-tively The other anthropometric characteristics showed a similar pattern as height(2)The VO2max growth value in EM，NM，and LMgroup over two years were 1 22 l/min，0 27 l/min，0 41 l/min respectively The other fitness characteristics showed a similar patternas VO2max(3)The testosterone growth value in EM，NM，and LM group over two years were 29 43 ng/dl，232 40 ng/dl，and 15461 ng/dl respectively(4)The difference between CA and BA based Z scores in 12s，13s，and 14s for EM were 1 16，0 94and 0 40(P 0 05)respectively The difference between CA and BA based Z scores in 12s，13s，and 14s for LM were 0 70，1 02 and 0 84(P 0 05)respectively Conclusion:LM and NM catch up with EM in anthropometric characteristics and testosteronebut not in fitness characteristics and nervous systemKey words:adolescent;growth;maturation;talent identification;catch up growth;swimCLC number:G804 21Document code:AArticle ID:1001 9154(2023)03 0069 08责任编辑李新责任校对荆敏67成都体育学院学报 2023 年(第 49 卷)第 3 期附件附件 表表 1 群体样本描述统计（群体样本描述统计（xs）Table 1 description statistics of population sample（xs）指标 11 岁(N=135)12 岁(N=116)13 岁(N=90)14 岁(N=66)15 岁(N=50)生活年龄(y)11.01 0.23 12.02 0.23 13.01 0.24 14.03 0.23 14.97 0.26 骨龄(y)11.20 1.56 12.05 1.45 12.88 2.81 14.06 3.46 15.14 5.04 预测身高(cm)180.08 22.60 181.21 17.60 182.75 38.19 182.45 44.16 180.77 73.21 身高(cm)151.21 5.65 158.98 6.28 166.79 6.67 174.38 5.12 178.12 5.83 体重(kg)40.19 6.18 46.98 9.15 53.38 10.10 61.94 7.16 67.79 16.17 瘦体重(kg)34.07 4.63 39.94 7.35 46.55 8.20 54.73 5.57 59.68 13.41 坐高(cm)79.84 2.95 83.53 3.69 87.18 4.28 91.89 4.54 94.77 3.81 指距(cm)153.64 6.32 162.22 6.84 171.22 7.33 179.38 6.12 183.55 7.42 肩宽(cm)34.13 1.50 36.24 1.71 38.05 2.15 39.88 5.18 41.80 1.92 下肢长(cm)78.52 3.74 83.29 3.68 87.32 3.77 90.51 3.35 91.80 3.85 上臂最大紧张围(cm)23.13 1.84 24.62 2.15 25.94 2.33 28.33 2.28 29.66 2.55 最大摄氧量(L/min)2.12 0.52 2.25 0.53 2.67 0.70 2.93 0.63 3.11 0.58 肺活量(L)2.70 0.72 2.76 0.81 3.34 0.98 4.07 1.11 4.13 1.06 简单反应时(ms)291.50 32.36 268.59 35.86 263.12 45.86 257.18 36.29 258.50 36.73 握力(kg)18.38 3.42 22.98 17.18 26.56 10.56 33.91 9.86 37.60 11.76 立定跳远(cm)173.36 15.33 183.87 17.00 201.32 17.01 213.74 30.50 226.24 35.79 睾酮(ng/dL)64.86 88.57 185.62 151.69 301.23 149.59 416.82 112.82 461.37 167.74