間歇性低氧訓(xùn)練在運動實踐中的應(yīng)用研究述評

葉鳴，李俊平，王智強，王煜，姜濤

（1.首都體育學(xué)院 運動生理教研室，北京 100088；2.北京體育大學(xué) 運動解剖教研室，北京 100084；3.西安體育學(xué)院 運動人體科學(xué)系，陜西 西安 710068）

間歇性低氧訓(xùn)練在運動實踐中的應(yīng)用研究述評

葉鳴1，李俊平2，王智強1，王煜3，姜濤323

（1.首都體育學(xué)院 運動生理教研室，北京 100088；2.北京體育大學(xué) 運動解剖教研室，北京 100084；3.西安體育學(xué)院 運動人體科學(xué)系，陜西 西安 710068）

間歇性低氧訓(xùn)練是利用低氧儀在平原條件下模擬不同海拔高度的高原低氧環(huán)境，對運動員進(jìn)行間歇性(脈沖式)的低氧刺激，以提高運動員有氧代謝能力和抗缺氧能力的一種訓(xùn)練方法。20世紀(jì)90年代由俄羅斯逐漸傳到其他國家，并應(yīng)用到運動訓(xùn)練中。但是間歇性低氧訓(xùn)練實踐一直存在爭議：多數(shù)受試者的運動水平并不高，或者并沒有設(shè)對照組，真正運用到優(yōu)秀運動員并設(shè)有對照組的研究并不多，還有一些研究顯示間歇性低氧訓(xùn)練不能提高運動能力。

運動生物化學(xué)；間歇性低氧訓(xùn)練；綜述

1 間歇性低氧訓(xùn)練定義及演變

間歇性低氧訓(xùn)練是20世紀(jì)80年代末，由俄羅斯勃斯特列爾科夫教授在前人工作基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)的，最初用于改善病人的體質(zhì)。后來該國的卡爾琴斯卡婭結(jié)合運動訓(xùn)練，在體育領(lǐng)域興起一種模擬訓(xùn)練方法，它是利用低氧儀在平原條件下模擬不同海拔高度的高原低氧環(huán)境，對運動員進(jìn)行間歇性(脈沖式)的低氧刺激，以提高運動員有氧代謝能力和抗缺氧能力的一種訓(xùn)練方法。由于低氧刺激呈現(xiàn)間歇性或脈沖性，而且研究表明可以作為一種訓(xùn)練方式提高生理功能和運動能力，所以稱為間歇性低氧訓(xùn)練(Intermittent hypoxic training IHT)。

隨著各種模擬高原訓(xùn)練方法的出現(xiàn)，為了與傳統(tǒng)的高原訓(xùn)練、高住低訓(xùn)、低住高訓(xùn)等其它低氧訓(xùn)練模式區(qū)分，很多專家學(xué)者認(rèn)為IHT使機體在安靜休息狀態(tài)下吸入一定濃度的低氧混合氣，而不是在低氧條件下進(jìn)行運動訓(xùn)練，所以稱為間歇性低氧暴露(Intermittent hypoxic exposure IHE)。IHE主要具備以下特點：IHE是在白天安靜休息時重復(fù)吸入低氧和常氧氣體；每次低氧刺激的時間很短，僅持續(xù)幾分鐘，低氧間歇常氧，反復(fù)多次，每天不超過90 min；低氧刺激的濃度比其它低氧訓(xùn)練模式(訓(xùn)練在低氧和(或)住在低氧)都低，氧的含量相當(dāng)于海拔4 000～6 500 m。

也有一些研究稱間歇性低氧暴露為休息時進(jìn)行短期間歇性低氧暴露(Short-term intermittent hypoxia at rest IHR)[2]。也有文獻(xiàn)認(rèn)為間歇性低氧暴露廣義定義的范圍還包括在白天休息時低氧暴露幾小時，稱為PHE(prolonged hypoxic exposure)，暴露時間通常是1～4 h。而且PHE的低氧程度相當(dāng)于海拔4 000～5 500 m，時間再長的低氧暴露就相當(dāng)于高住低訓(xùn)模式了[3]。

2 間歇性低氧訓(xùn)練原理及方法

IHT的原理是當(dāng)一定程度的短暫缺氧作用還不至于對機體形成損傷時，缺氧導(dǎo)致的代償作用已經(jīng)形成，在每兩次低氧刺激的有限間歇時間內(nèi)，已形成的代償作用尚繼續(xù)保持甚至不斷加強，使呼吸、循環(huán)等系統(tǒng)一直保持較高活動狀態(tài)直到下一次低氧刺激開始，并最終導(dǎo)致運動員抗缺氧適應(yīng)能力的形成[1]。大量研究和實踐表明，低氧訓(xùn)練要取得理想的成績并不依賴于低氧刺激的持續(xù)性和低氧暴露的時間長短，其關(guān)鍵在于多次由低到高、由高到低的轉(zhuǎn)移，1～2 h的間歇性低氧刺激比更長時間持續(xù)的處于低氧環(huán)境更能有效地提高機體耐缺氧的能力。

IHT的使用范圍是：吸入氧體積分?jǐn)?shù)為9%～16%的低氧混合氣4～15 min，間歇吸入空氣2～10 min，在1 d中重復(fù)4～6個循環(huán)，5～25 d為1個療程。通常氧體積分?jǐn)?shù)越低則單個循環(huán)中吸入低氧混合氣體的時間越短，重復(fù)次數(shù)可適當(dāng)增多，保證每天接受低氧刺激的總時間為1～2 h。常見的IHT安排是：低氧混合氣體的氧體積分?jǐn)?shù)為9%～16%(大致相當(dāng)于海拔2 000～ 6 500 m)，給予5 min低氧刺激，然后正常呼吸大氣5 min，接著再給予5 min低氧刺激，如此循環(huán)，每次持續(xù)1～1.5 h，每天進(jìn)行1～2次，持續(xù)15～20 d為一個階段，可根據(jù)個體情況和訓(xùn)練的不同目的對間歇性低氧刺激方式進(jìn)行調(diào)整。

3 間歇性低氧訓(xùn)練在體育運動領(lǐng)域中的應(yīng)用

IHT最初被認(rèn)為是一種模擬高原訓(xùn)練方法，在體育領(lǐng)域的應(yīng)用通常是在平原上借助低氧儀產(chǎn)生額定低氧分壓的氣體，通過面罩或特定容器(如帳蓬、密閉艙等)，供一個或多個運動員間歇性吸入低氧氣體，造成體內(nèi)適度缺氧，從而導(dǎo)致一系列有利于提高有氧代謝能力的抗缺氧生理和生化適應(yīng)，以達(dá)到低氧訓(xùn)練的目的。

IHT通常與正常訓(xùn)練交替進(jìn)行，運動員可在訓(xùn)練間歇或休息時完成低氧訓(xùn)練，而不需占用專門的訓(xùn)練時間，在運動訓(xùn)練對機體作用基礎(chǔ)上，發(fā)掘機體最大潛能，促進(jìn)機體提高有氧代謝能力，不僅應(yīng)用于耐力項目，也適用于一些需要進(jìn)行技、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的項目，如乒乓球等。

因IHT具有可提高人體耐力的功能，又具有無害、廉價、簡單易于操作的特點，可以根據(jù)運動員情況適時調(diào)整，對運動員正常訓(xùn)練、生活影響較少，且訓(xùn)練效果不易消退，所以越來越多的國家將IHT運用到不同運動項目、不同水平的專業(yè)運動員運動訓(xùn)練中[4]。

1)俄羅斯。

俄羅斯、烏克蘭對IHT在運動實踐中的應(yīng)用研究最多。國際低氧問題研究院會員Nudelman[5]對IHT在運動實踐中應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，研究成果連載于俄羅斯《運動理論與實踐》雜志2006年第1～3期，綜述了IHT對足球、排球、自行車、賽艇、皮劃艇等項目的作用。

IHT可作為高水平足球運動員訓(xùn)練后的一種輔助性恢復(fù)手段，在5周IHT過程中，8名專業(yè)足球運動員各種距離的跑步成績平均提高 6%,功率自行車極限工作時間延長 4.6%，最大攝氧量水平上升 3.4 mL/(min·kg)。同時還表明，在比賽結(jié)束后的恢復(fù)期和重大比賽的備戰(zhàn)期，1.5～2月IHT可以使足球運動員的身體機能保持在很高水平，從而促進(jìn)比賽成績提高。基輔-基納摩足球隊醫(yī)生馬柳塔認(rèn)為3周IHT可以作為嚴(yán)重運動創(chuàng)傷且中止訓(xùn)練的高水平運動員預(yù)防運動能力嚴(yán)重下降的干預(yù)手段，結(jié)果表明盡管由于傷病或手術(shù)使身體活動減少，但I(xiàn)HT可促進(jìn)足球運動員心肺機能保持在高水平的競技狀態(tài)。

基輔11名男子排球運動員隨機分為2組：6名運動員訓(xùn)練后進(jìn)行 IHT，5名只進(jìn)行正常訓(xùn)練作為對照組。14 d的IHT安排在年周期賽前訓(xùn)練階段，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IHT運動員功率自行車上負(fù)荷量增長36%，而對照組僅增加2.1%。運動員在IHT后進(jìn)行最大負(fù)荷時每分鐘呼吸量降低9%，心率從177次/min降至167次/min，耗氧量降低了約10%。IHT后穿梭跑測試時運行速度不變，但心率明顯下降，由 193 次/min降至 187 次/min。血紅蛋白水平由(140.8±0.26) g/L上升至(153± 0.28) g/L，而對照組運動員血紅蛋白水平?jīng)]有變化。對IHT前后排球運動員的測試表明，IHT作為輔助訓(xùn)練手段有助于提高排球運動員的運動能力、呼吸機能節(jié)省化及血液循環(huán)水平，是提高排球運動員一般和專項運動能力的有效方法。

對烏克蘭女子自行車運動員3周IHT后的機能能力進(jìn)行檢測，功率自行車最大負(fù)荷功率平均提高16.6%，最大攝氧量水平上升9.5%，20 km比賽專項能力測驗平均速度由35.9 km/h提高至37.7 km/h。因在賽前訓(xùn)練中經(jīng)過3周IHT，烏克蘭國家女子自行車隊在捷克公路自行車賽爬山階段，始終處于領(lǐng)先位置。

俄羅斯國家隊高水平專項賽艇運動員進(jìn)行了 14天IHT后，所有運動員都感到睡眠明顯改善，訓(xùn)練后恢復(fù)加快，運動能力提高。測功儀最后一級負(fù)荷時每升通氣氧當(dāng)量由26下降到23.8，每級負(fù)荷心率約降低7～10 次/min。IHT后最大攝氧量由70.6 mL/(min·kg)上升至78.5 mL/(min·kg)，在進(jìn)行6級負(fù)荷時，乳酸由12.5 mmol/L降至7.3 mmol/L。分析顯示IHT和運動訓(xùn)練相結(jié)合可提高賽艇運動員呼吸系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)工作能力，最終提高運動能力。

還有研究顯示14 d IHT后皮艇運動員血紅蛋白水平升高，血乳酸降低。相反對照組運動員血紅蛋白下降，血乳酸升高。測功儀測試顯示IHT前后劃槳次數(shù)分別是2 360和2 880次，負(fù)荷最后階段劃槳次數(shù)由500上升至780次，最大速度平均由82次/min增至87次/min。IHT后船艇定距航道劃行時間明顯縮短，心率降低、耗氧量下降、呼吸頻率和心率恢復(fù)時間縮短。

還有Bulgakova等[6]報道了與對照組相比，IHT可提高游泳運動員在平原的運動能力。

2)美國。

Glyde-Julian等[7]應(yīng)用配對、隨機和雙盲設(shè)計探討了間歇性低氧訓(xùn)練對美國國家長跑運動員的作用，受試者在安靜狀態(tài)下每天進(jìn)行70 min IHT(低氧、常氧各5 min交替)，每周5 d持續(xù)4周。IHT組逐漸遞增暴露于模擬高原4 000～5 000 m，而對照組則暴露于模擬平原。IHT組和對照組進(jìn)行相同的長跑訓(xùn)練，與對照組相比，4周IHT沒有明顯改變血清EPO、sTfR、VO2max和平原3 000 m跑的測試成績。

Gore等[8]探討IHT對優(yōu)秀游泳和賽跑運動員的作用，IHT組漸進(jìn)的暴露于模擬高原4 000～5 500 m的低壓低氧環(huán)境中(低壓低氧艙)，3 h/d，每周5 d，共4周；而對照組暴露于模擬高原0～500 m。實驗進(jìn)行雙盲設(shè)計，對照組通過耳朵和個人封閉的空間感受到氣壓的變化，但在經(jīng)過4周IHT后，未發(fā)現(xiàn)RBC、Hb(一氧化碳重呼吸法和伊文斯藍(lán)染料法測定)或其它紅細(xì)胞生成指標(biāo)的明顯變化。

Rodriguez等[9]研究發(fā)現(xiàn)在4周IHT后的1周和3周，在平原進(jìn)行100 m和400 m游泳計時或3 000 m跑計時成績測試，與對照組比較沒有顯著性差異。

Wilber[10]總結(jié)了 IHT的作用：沒有研究顯示 IHT可以提高 VO2max，僅僅 31%的研究報道顯示經(jīng)過 IHT后提高了運動員平原的運動能力，相反很多研究，包括Wilber研究小組進(jìn)行的研究，均沒有發(fā)現(xiàn)IHT明顯紅細(xì)胞生成、VO2max或平原運動能力等方面的變化。

3)新西蘭。

新西蘭的Alexei Korolev博士將IHT引入新西蘭的運動訓(xùn)練領(lǐng)域，并在新西蘭的克賴斯特徹奇QEII體育場安裝了低氧儀。

Hellemans[11]第一個報道了新西蘭關(guān)于IHT對運動能力和血液學(xué)指標(biāo)作用的實驗研究：10名運動員，包括4名優(yōu)秀游泳運動員，2名優(yōu)秀的三項全能運動員，3名成年組三項全能運動員，1名跑項運動員。其中4女、6男，年齡16～45歲。運動員前10 d暴露于體積分?jǐn)?shù)為10%低氧，后10 d暴露于體積分?jǐn)?shù)為9%低氧；5 min低氧，5 min常氧，每次1 h，2 次/d，持續(xù)18 d。規(guī)定運動員每天訓(xùn)練結(jié)束至少1 h后再進(jìn)行IHT。實驗結(jié)果顯示IHT后平均運動成績提高2.9%，Hb提高4.3%，HCT提高5%和網(wǎng)織紅細(xì)胞提高30.3%，運動成績提高與紅細(xì)胞生成增多明顯相關(guān)，運動成績提高最多的運動員顯示了紅細(xì)胞數(shù)量顯著升高。本研究認(rèn)為IHT明顯刺激紅細(xì)胞生成，運動成績提高明顯與紅細(xì)胞生成增多、氧運輸能力提高相關(guān)，發(fā)現(xiàn)IHT導(dǎo)致的Hb和運動成績的提高類似，甚至優(yōu)于其他的模擬高原訓(xùn)練方法。僅1名運動員在測試時運動能力降低了，這名運動員因為時間限制每天只進(jìn)行1 h IHT。

在2004年第51屆美國運動醫(yī)學(xué)學(xué)會年度會議上，來自新西蘭林肯大學(xué)的M.J.Hamlin和J.Hellemans[12]報道了IHT對耐力運動員血液學(xué)參數(shù)和3 km運動能力的作用。實驗結(jié)果說明IHT可提高3 km的運動成績，即使非優(yōu)秀運動員也可通過IHT提高運動能力；3周IHT可能引起血液學(xué)指數(shù)的變化，加速紅細(xì)胞生成，最終明顯提高優(yōu)秀運動員3 km的運動成績。建議受試者在IHT期間，運動員總的缺氧應(yīng)激增加了，應(yīng)加強監(jiān)控，降低過度訓(xùn)練或運動成績下降的危險性。

4)澳大利亞。

澳大利亞學(xué)者Sally[13]的研究應(yīng)用單盲法對8名優(yōu)秀賽艇運動員進(jìn)行IHT，IHT組在安靜休息時吸入體積分?jǐn)?shù)為12.2%的O2，5 min低氧，5 min間歇，每天1.5 h，持續(xù)14 d，對照組吸入空氣。與對照組相比，IHT組動脈血氧飽和度降低(P<0.05)，心率上升(P=0.06)，但I(xiàn)HT組和對照組的RBC、Hb、HCT、網(wǎng)織紅細(xì)胞在實驗前后均沒有變化，兩組在賽艇測功儀上進(jìn)行負(fù)荷實驗時，心率、次最大攝氧量、運動能力、乳酸水平和呼吸熵相比差異均沒有顯著性差異。研究認(rèn)為IHT不會引起血液學(xué)參數(shù)適應(yīng)性變化，對VO2max或測功儀成績沒有作用。IHT如果不伴隨在低氧中訓(xùn)練能否提高平原運動成績還沒有定論，但是IHT可以提高對高原訓(xùn)練的適應(yīng)性。

Roels等[14]將33名受過良好訓(xùn)練的自行車運動員和三項全能運動員(年齡(25.9±2.7)歲)隨機分為3組：間歇性低氧組(intermittent hypoxic IHT，n=11人，吸入氧分壓為 100 mmHg)、間歇性低氧間歇訓(xùn)練組(intermittent hypoxic interval training IHIT，n =11人)和常氧組(n =11人，吸入氧分壓為160 mmHg)進(jìn)行7周的訓(xùn)練，每周包括兩個高強度(100%或90% 相對最大功率輸出)間歇訓(xùn)練。每個間歇訓(xùn)練在實驗室常氧或低氧的環(huán)境下騎自行車，分別為常氧組和IHIT組。IHIT組完成熱身和放松或恢復(fù)均在低氧條件下。結(jié)果顯示：在4周的訓(xùn)練后，IHIT、IHT和常氧組的10 min自行車測試平均功率輸出分別是(5.2±3.9)%、(3.7±5.9)%和(5.0±3.4)%，各組之間比較沒有明顯差異。而且在隨后3周的訓(xùn)練后，3組平均功率輸出沒有明顯的提高。IHIT僅僅在訓(xùn)練期間升高了((8.7±9.1)%；P<0.05)，血液學(xué)指標(biāo)均沒有明顯變化。4周間歇訓(xùn)練可提高耐力，然而短期暴露在低氧環(huán)境下不能明顯提高運動成績和血液學(xué)指標(biāo)。

5)中國。

西安體育學(xué)院雷志平教授在 1997年首先將 IHT引入我國，利用先進(jìn)的膜分離原理于1998年自行研制了ZL-Ⅰ型低氧儀，并進(jìn)行了動物、普通人群、運動員等研究，但并沒有正式應(yīng)用到運動實踐中。

姜濤等[15]以陜西省游泳隊男運動員為受試對象，適應(yīng)性訓(xùn)練1周，氧體積分?jǐn)?shù)為16%～12%，正式IHT時間3周，氧體積分?jǐn)?shù)為10%。每周訓(xùn)練6 d，每天1 h(5 min低氧、5 min常氧)。結(jié)果顯示血常規(guī)指標(biāo)在IHT前后沒有變化；經(jīng)過IHT后，運動負(fù)荷實驗力竭運動時間延長，表明IHT可以提高機體的耐力水平；IHT后安靜心率降低，且同級負(fù)荷時訓(xùn)練后心率始終低于訓(xùn)練前，表明心臟的輸出功率增大；乳酸閾強度提高顯示IHT使運動員有氧代謝能力提高，運動能力增強。

北京市體育科學(xué)研究所李強教授首先從國外購買了低氧儀，并作了高水平運動員實驗，但沒有進(jìn)一步推廣。李強等[4]觀察16名羽毛球運動員訓(xùn)練后進(jìn)行IHT對運動能力的影響。結(jié)果提示，IHT可有效挖掘機體最大潛能，提高極限做功能力、提高運動員有氧運動能力、提高定量負(fù)荷和最大負(fù)荷時的運動能力。

秦宇飛等[16]利用 GO2Altitude低氧儀探討大負(fù)荷訓(xùn)練期間進(jìn)行 IHT對男子賽艇運動員生理機能的影響。12名男子賽艇運動員分為IHT組和對照組，IHT組運動員在賽前大負(fù)荷訓(xùn)練期間每天訓(xùn)練結(jié)束后 2 h內(nèi)在休息狀態(tài)下進(jìn)行 IHT，4周內(nèi)氧體積分?jǐn)?shù)由14%～12%逐步降低(5 min低氧，5 min常氧)，每天1 h，5 d/周，共20 d。結(jié)果顯示4周IHT后，IHT組運動員血紅蛋白含量顯著高于對照組，血尿素水平和肌酸激酶活性顯著低于對照組；IHT組在耐缺氧實驗中血氧飽和度顯著高于對照組，心率顯著低于對照組；低氧組睡眠質(zhì)量指標(biāo)得分顯著低于對照組。提示IHT可以提高男子賽艇運動員大負(fù)荷訓(xùn)練期間的耐缺氧能力，改善睡眠質(zhì)量，間接促進(jìn)機體在承受大負(fù)荷訓(xùn)練期間的恢復(fù)能力。

本文總結(jié)了各國專家學(xué)者將IHT應(yīng)用到運動訓(xùn)練領(lǐng)域的研究，IHT應(yīng)用于受過訓(xùn)練的業(yè)余或優(yōu)秀運動員(研究設(shè)計中設(shè)有對照組)。其中有11篇文獻(xiàn)顯示了IHT對運動成績沒有明顯改變或下降[7-9，12-14，16-18，23，25-26]，僅有6篇文獻(xiàn)顯示IHT可提高運動成績[4，19-22，24]。還有一些學(xué)者對IHT在運動實踐中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，但是研究樣本太少[27-28]，或缺乏對照組[11，29-30]?？傊琁HT應(yīng)用到運動員的諸多報道顯示：多數(shù)受試者的運動水平并不高，或者并沒有設(shè)對照組，真正運用到優(yōu)秀運動員、并設(shè)有對照組的研究并不多，還有一些研究顯示IHT不能提高運動能力。

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Application of intermittent hypoxic training in sports practice

YE Ming1，LI Jun-ping2，WANG Zhi-qiang1，WANG Yu3，JIANG Tao3
（1.Department of Sports Physiology，Capital Institute of Physical Education，Beijing 100088，China；2.Department of Sports Anatomy，Beijing Sport University，Beijing 100084，China；3.Department of Sports Science of Human Body，Xian Physical Education Institute，Xian 710068，China）

Intermittent hypoxic training is a training method used to provide athletes with intermittent hypoxic stimulation by using a hypoxic instrument to simulate a highland hypoxic environment at different altitudes in a highland condition in order to enhance athletes’ aerobic metabolism and hypoxic resistance capacities. It was gradually introduced from Russia to other countries and applied to sports training in the 1990s. However, there have been controversies about the practice of intermittent hypoxic training: the sports performance of most testees was not high, or a control group was not set up; it was not widely applied to researches on excellent athletes with a control group set up, and some researches showed that intermittent hypoxic training was unable to enhance sport capacities.

sports biochemistry；intermittent hypoxic training；overview

G808

A

1006-7116(2010)07-0100-05

2010-03-17

葉鳴（1975-），女，副教授，博士，研究方向：低氧訓(xùn)練。

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