基于Player LoadTM及IMA的籃球訓(xùn)練與比賽負(fù)荷監(jiān)控*

王 梁,申占全,黃俊朋,趙煥彬

(河北師范大學(xué) 體育學(xué)院，河北 石家莊 050024)

外負(fù)荷是指運(yùn)動(dòng)中外部的各種因素對(duì)人體所施加的各種刺激,它是通過完成練習(xí)的時(shí)間、速度、動(dòng)作或練習(xí)重復(fù)次數(shù)和舉起的重量等指標(biāo)來進(jìn)行描述的[1]。之前關(guān)于外負(fù)荷監(jiān)控的焦點(diǎn)大都集中在跑動(dòng)速度與距離上[2-4]，并不能全面地反映籃球運(yùn)動(dòng)員實(shí)際承受的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。雖然已有全球定位系統(tǒng)(GPS)被用于研究集體運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目負(fù)荷特征的先例[5-6]，但是對(duì)于衛(wèi)星無法捕捉的室內(nèi)項(xiàng)目卻不適用，而三維加速傳感器可為籃球運(yùn)動(dòng)外負(fù)荷的研究提供一種新途徑，Coe[5]在其研究中證明三維加速傳感器的敏感性足以量化籃球比賽的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。Player LoadTM是由澳大利亞體育協(xié)會(huì)設(shè)計(jì)的一種并非基于距離的修正版矢量，其數(shù)值根據(jù)三個(gè)維度的加速度結(jié)合時(shí)間得出[6]。與基于距離的矢量相比，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠反映一些諸如變向、跳躍等GPS無法捕捉的位移[7]?；@球運(yùn)動(dòng)中的攻防包括很多縱向、橫向以及垂直運(yùn)動(dòng)，這些快速運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來將構(gòu)成籃球比賽運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的重要部分[8]。慣性測(cè)量分析(inertial measurement anylasis,IMA)是由澳大利亞體育協(xié)會(huì)開發(fā)，反映身體在三個(gè)軸的微晃動(dòng)次數(shù)，從而將身體在各方向的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量化[9]。Meylan[10]在其研究中對(duì)該指標(biāo)的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。本研究通過對(duì)籃球比賽以及訓(xùn)練的Player LoadTM及IMA進(jìn)行分析，探討Player LoadTM、IMA在籃球訓(xùn)練與比賽負(fù)荷監(jiān)控中的應(yīng)用，為籃球以及其他室內(nèi)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)控提供一種新思路。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取河北省青年男子籃球隊(duì)10名主力運(yùn)動(dòng)員作為本試驗(yàn)中的受試者，年齡17.89±0.93歲，身高191.80±9.55cm，體重83.20±16.02kg，訓(xùn)練年限6.10±1.66年，運(yùn)動(dòng)等級(jí)均為國(guó)家二級(jí)以上，近期均無傷病，能夠正常完成訓(xùn)練計(jì)劃。

1.2 研究方法

采用Catapult Minimax S4外負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)受試者在京津冀青年男子籃球?qū)官愔械奈鍒?chǎng)比賽以及專項(xiàng)能力提高階段為期四周的訓(xùn)練進(jìn)行監(jiān)控，其中每周訓(xùn)練包括一次教學(xué)比賽、五次日常訓(xùn)練課——包括體能與技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。將硬件系統(tǒng)連同運(yùn)動(dòng)背心穿戴于運(yùn)動(dòng)中較為穩(wěn)定的上背部，在記錄功能開啟后以100HZ的頻率對(duì)運(yùn)動(dòng)員在三個(gè)軸的加速度次數(shù)予以收錄并得出IMA的數(shù)值，然后通過軟件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出并根據(jù)公式計(jì)算出Player LoadTM(圖1)。對(duì)比賽與訓(xùn)練的起止時(shí)間進(jìn)行記錄，比賽過程中僅收錄場(chǎng)上受試者的數(shù)據(jù)，排除場(chǎng)下休息受試者及比賽中斷時(shí)間的數(shù)據(jù)。訓(xùn)練過程中所收集的數(shù)據(jù)以10名受試者為整體，對(duì)練習(xí)之間的間歇時(shí)間、因故未參訓(xùn)受試者的數(shù)據(jù)予以剔除。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括受試者在比賽各階段、以及不同練習(xí)的負(fù)荷量(Player LoadTM)與負(fù)荷強(qiáng)度(Player LoadTM·min)，三個(gè)方向的微晃動(dòng)次數(shù)(IMA)以及每分鐘各方向的微晃動(dòng)次數(shù)(IMA·min)。

圖1 Player LoadTM計(jì)算公式

2 結(jié)果與分析

2.1 籃球比賽的負(fù)荷監(jiān)控

2.1.1 負(fù)荷量與負(fù)荷強(qiáng)度

共選取五場(chǎng)分差小于30分的比賽，比賽時(shí)長(zhǎng)為48min，受試者占據(jù)絕大多數(shù)上場(chǎng)時(shí)間(表1)。

表1 比賽基本情況介紹(N=10)

表2顯示：每場(chǎng)比賽平均負(fù)荷量為449.5，平均負(fù)荷強(qiáng)度為8.77。前兩節(jié)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷較高，第二節(jié)到達(dá)峰值，第三節(jié)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷出現(xiàn)明顯下滑，第四節(jié)再次回升。對(duì)比各位置球員，每場(chǎng)比賽的平均運(yùn)動(dòng)負(fù)荷由高到低分別是：小前鋒、后衛(wèi)、大前鋒、中鋒，這與之前通過距離計(jì)算負(fù)荷的研究結(jié)果相一致[2]。由于河北青年男籃內(nèi)線薄弱，很多時(shí)候采用5外區(qū)域進(jìn)攻，即在沒有中鋒的情況下，通過前鋒與后衛(wèi)的快速移動(dòng)拉空內(nèi)線的空間，給隊(duì)員創(chuàng)造突破的機(jī)會(huì)，這是外線球員運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于內(nèi)線的重要原因之一[13]。經(jīng)過對(duì)比，外線球員平均每場(chǎng)比賽負(fù)荷強(qiáng)度比內(nèi)線球員高1.03，負(fù)荷量多76.55。

表2 各位置球員在比賽各階段的負(fù)荷強(qiáng)度與負(fù)荷量

2.1.2 不同位置球員的IMA

從不同位置球員各方向的IMA來看，中鋒在水平面的IMA最少，但縱跳次數(shù)最多，可達(dá)到1.33次/min；小前鋒在水平面的IMA最多，其中加速與減速達(dá)到0.78次/min，左右變向達(dá)到1.38次/min；后衛(wèi)在各方向的IMA均低于小前鋒，但Mcinnes[14]的研究結(jié)論顯示：后衛(wèi)在水平面的移動(dòng)頻次明顯高于前鋒和中鋒。這可能與球隊(duì)的技戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)以及比賽的具體形勢(shì)有關(guān)。但從總體上看，外線球員在水平面的IMA明顯高于內(nèi)線。大前鋒縱跳次數(shù)最少，僅為0.68次/min，表明其對(duì)籃板球的保護(hù)不足(見圖2)。

圖2 籃球比賽中不同位置球員各方向的IMA·min

在左/右變向的比例方面，除后衛(wèi)較為平均外，其余各位置球員向左變向的次數(shù)均多于右側(cè)，其中小前鋒左/右變向比達(dá)到1.31∶1，為避免局部過度疲勞，應(yīng)在賽后加強(qiáng)其右側(cè)下肢肌肉的松解。同時(shí)，應(yīng)在訓(xùn)練中提高左側(cè)髖外展肌群的肌力，增強(qiáng)向右加速的能力，使左右變向能力趨于平衡。在加速與減速的比例方面，各位置球員高強(qiáng)度加速的次數(shù)均多于減速，后衛(wèi)差異最大，加/減速比達(dá)到3.71∶1；小前鋒完成高強(qiáng)度減速的次數(shù)最多，平均每場(chǎng)比賽要完成近20次快速制動(dòng)，研究表明高強(qiáng)度減速是引起的髕骨損傷的重要原因之一[15]，因此在比賽結(jié)束后應(yīng)注意對(duì)其膝關(guān)節(jié)的護(hù)理，并改變技術(shù)習(xí)慣，減少大強(qiáng)度制動(dòng)次數(shù)。在縱跳方面，Catapult軟件高度是否超過30cm作為區(qū)分中低強(qiáng)度與高強(qiáng)度縱跳的標(biāo)準(zhǔn)。全隊(duì)每場(chǎng)比賽平均跳躍38.7±16.8次，低于Abdelkrim[16]和McInnes[4]的44±7次和46±12次。中鋒高強(qiáng)度縱跳比例最高，達(dá)到總數(shù)的54%，每分鐘縱跳次數(shù)為全隊(duì)最多，達(dá)到1.33次/min，但與NBA頂級(jí)中鋒的2.13次/min仍有較大差距[2]。后衛(wèi)中低強(qiáng)度縱跳比例最高，約占總數(shù)的79%(見圖3)。由此可見，IMA指標(biāo)能夠較為客觀反映不同位置籃球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)特點(diǎn)，這便于教練員根據(jù)此信息制訂針對(duì)性的訓(xùn)練計(jì)劃。

2.2 日常訓(xùn)練的負(fù)荷監(jiān)控

本研究監(jiān)控了全年訓(xùn)練周期中的專項(xiàng)能力提高階段的四周訓(xùn)練，對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練實(shí)際完成情況進(jìn)行記錄。該階段主要目的為發(fā)展籃球?qū)ｍ?xiàng)耐力，訓(xùn)練計(jì)劃由主教練與體能教練共同制

圖3 籃球比賽中不同位置球員加/減速 比、中/高強(qiáng)度縱跳比與左/右變向比

訂。四周練習(xí)內(nèi)容基本一致，只在不同訓(xùn)練周對(duì)不同練習(xí)項(xiàng)目的配比進(jìn)行微調(diào)。運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練后皆有疲勞反應(yīng)，但在次日均得到較好的恢復(fù)。

2.2.1 受試者周訓(xùn)練計(jì)劃安排

平均每周包括六個(gè)訓(xùn)練日，周日休息，每個(gè)訓(xùn)練日兩次訓(xùn)練課，一周共十二次訓(xùn)練課，其中上午為輔助訓(xùn)練課，主要包括熱身、拉伸、投籃、運(yùn)球等低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)以及力量訓(xùn)練這種無法通過加速度測(cè)試儀測(cè)量的負(fù)荷，每日下午為主要訓(xùn)練課，具體見表3。本研究主要收錄每日下午的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，包含了四場(chǎng)于每周五下午安排的教學(xué)比賽，對(duì)手為同等水平籃球隊(duì)，每場(chǎng)教學(xué)比賽持續(xù)時(shí)間60min，分四節(jié)，每節(jié)15min，共獲得2勝2負(fù)的成績(jī)。

表3 受試者每周訓(xùn)練完成情況平均值

2.2.2 周訓(xùn)練負(fù)荷變化

記錄顯示，平均每周下午總凈訓(xùn)練時(shí)間為528min，平均每天下午凈訓(xùn)練時(shí)間為88min、平均負(fù)荷量為511.1、負(fù)荷強(qiáng)度為5.95，周負(fù)荷變化呈現(xiàn)出典型的雙峰式特征，即周二與周五呈現(xiàn)出兩個(gè)負(fù)荷強(qiáng)度波峰。周二的強(qiáng)度為一周訓(xùn)練中最重要的負(fù)荷，在高負(fù)荷強(qiáng)度的刺激下運(yùn)動(dòng)員能夠有充足的體能儲(chǔ)備去應(yīng)付周五激烈的教學(xué)比賽[17]，并且上周積累的身體代謝廢物以及肌肉酸痛癥狀均已消除，因此在此節(jié)訓(xùn)練課中安排了強(qiáng)度較高的能量循環(huán)訓(xùn)練、滑步、沖刺跑，達(dá)到一周訓(xùn)練的首次波峰。周三進(jìn)行了更多的訓(xùn)練密度低、跑動(dòng)距離少的練習(xí)內(nèi)容，負(fù)荷強(qiáng)度明顯下降。周三、周四、周五的訓(xùn)練負(fù)荷量基本相當(dāng)，但負(fù)荷強(qiáng)度卻呈遞增趨勢(shì)。周五教學(xué)比賽平均負(fù)荷量可達(dá)541、負(fù)荷強(qiáng)度為7.42，受試者負(fù)荷強(qiáng)度表現(xiàn)出訓(xùn)練周的第二次波峰。

2.2.3 籃球比賽與不同訓(xùn)練項(xiàng)目負(fù)荷強(qiáng)度對(duì)比

本研究對(duì)籃球訓(xùn)練中常見的15種訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行了外負(fù)荷監(jiān)控，以對(duì)比其運(yùn)動(dòng)負(fù)荷特征與比賽的差異(圖5)。正式比賽的強(qiáng)度高于所有訓(xùn)練項(xiàng)目，它比教學(xué)賽平均持續(xù)時(shí)間短12min、

圖4 受試者一周訓(xùn)練負(fù)荷量與負(fù)荷強(qiáng)度變化

強(qiáng)度高1.35、負(fù)荷量低91.5，比普通訓(xùn)練課平均持續(xù)時(shí)間短40min、強(qiáng)度高2.82、負(fù)荷量低61.6。這是因?yàn)橄噍^于普通訓(xùn)練及教學(xué)比賽，正式比賽的間歇時(shí)間更短、興奮程度更高。因此，為了使訓(xùn)練的負(fù)荷特征更契合比賽，需要安排長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)快速練習(xí)。

能量循環(huán)訓(xùn)練負(fù)荷強(qiáng)度為8.10，超過了教學(xué)比賽。能量循環(huán)訓(xùn)練作為一種間歇循環(huán)訓(xùn)練法， 通過對(duì)身體各部肌肉依次進(jìn)

圖5 籃球比賽與不同練習(xí)項(xiàng)目負(fù)荷強(qiáng)度對(duì)比

行負(fù)荷刺激，既能提高運(yùn)動(dòng)員肌肉的耐乳酸能力，又不會(huì)因?yàn)榫植窟^度疲勞而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)損傷[18]，此外由于循環(huán)訓(xùn)練可供多人次同時(shí)練習(xí)，因此高訓(xùn)練密度也是其優(yōu)勢(shì)所在。本研究所采用的能量循環(huán)訓(xùn)練共包括十種與專項(xiàng)動(dòng)作特征相接近的練習(xí)，每項(xiàng)練習(xí)持續(xù)30s,換項(xiàng)間歇10s,每組共循環(huán)兩輪，組間間歇

3min，使運(yùn)動(dòng)員在體能尚未完全恢復(fù)的狀態(tài)下開始下一組練習(xí)，逐漸加強(qiáng)對(duì)機(jī)體的刺激。

在籃球分組對(duì)抗中，全場(chǎng)攻防負(fù)荷強(qiáng)度明顯高于半場(chǎng)攻防，與教學(xué)比賽接近，但明顯低于正式比賽。在半場(chǎng)對(duì)抗中，半場(chǎng)4v4及3v3強(qiáng)度高于5v5、 1v1及2v2。由此可見，通過Player LoadTM指標(biāo)能夠反映出不同練習(xí)項(xiàng)目的負(fù)荷強(qiáng)度，這有利于教練員整體調(diào)控不同階段的訓(xùn)練負(fù)荷變化。

2.2.4 不同位置球員一周負(fù)荷變化

在一周訓(xùn)練中，外線球員平均每次訓(xùn)練課負(fù)荷量比內(nèi)線球員多150，負(fù)荷強(qiáng)度高1.4(表4)。不同位置球員每日運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差可以反映其負(fù)荷差異的大小，正式比賽負(fù)荷強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差最高，而教學(xué)比賽負(fù)荷量的標(biāo)準(zhǔn)差最高。這表明，無論何種形式的比賽對(duì)于各位置球員的任務(wù)分配比訓(xùn)練更為不均衡，由于訓(xùn)練具有更高的可控性，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體狀態(tài)及時(shí)做出調(diào)整，而比賽需要面臨對(duì)手所施加的壓力，必須能者多勞。

表4 不同位置球員一周負(fù)荷強(qiáng)度與負(fù)荷量

3 結(jié)論

3.1 Player LoadTM及IMA能夠在一定程度上反映籃球運(yùn)動(dòng)員實(shí)際完成的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，并能夠通過對(duì)比運(yùn)動(dòng)員在各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷比例，來觀察運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)特點(diǎn)，有效預(yù)防局部過度疲勞，為籃球以及其他室內(nèi)項(xiàng)目的訓(xùn)練及比賽提供了新的監(jiān)控途徑。但其也存在一定的局限性，對(duì)于一些無身體重心位移的力量與技術(shù)練習(xí)不能很好地反映其運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。

3.2 在籃球比賽中，第二節(jié)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷最高，第三節(jié)最低；外線球員的比賽負(fù)荷明顯高于內(nèi)線球員；外線球員在水平面的運(yùn)動(dòng)較多，中鋒的垂直縱跳次數(shù)較多；大前鋒縱跳次數(shù)過低，對(duì)于籃板球的保護(hù)不足；各位置球員加速與減速、左右變向的比例出現(xiàn)較大的不平衡。

3.3 受試者的周訓(xùn)練負(fù)荷變化呈現(xiàn)出典型的雙峰式特征，最高負(fù)荷強(qiáng)度出現(xiàn)于周二與周五。除能量循環(huán)訓(xùn)練以外，其余練習(xí)項(xiàng)目均與比賽實(shí)際負(fù)荷特征有較大差異；與訓(xùn)練相比，比賽對(duì)于不同位置球員的負(fù)荷要求差異更大，更容易出現(xiàn)全隊(duì)體能分配的不平衡。

4 建議

4.1 基于Player LoadTM及IMA的負(fù)荷監(jiān)控應(yīng)作為監(jiān)控方法的一種，與內(nèi)負(fù)荷監(jiān)控、視頻記錄相互配合才能更全面、精確的反映籃球運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練與比賽的真實(shí)情況。

4.2 為了避免過度疲勞，應(yīng)在賽后加強(qiáng)小前鋒右側(cè)下肢肌肉的松解，并在訓(xùn)練中提高其左側(cè)髖外展肌群的肌力，增強(qiáng)向右加速的能力，使左右變向能力趨于平衡。比賽結(jié)束后應(yīng)注意運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的護(hù)理，并改變技術(shù)習(xí)慣，減少大強(qiáng)度制動(dòng)次數(shù)。

4.3 為了使訓(xùn)練的負(fù)荷特征更契合比賽，需要安排長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)快速練習(xí)，而能量循環(huán)訓(xùn)練的負(fù)荷特征與比賽實(shí)際較為接近，可作為一種籃球?qū)ｍ?xiàng)耐力訓(xùn)練方法列入訓(xùn)練計(jì)劃之中。

[1] 朱那, 盛蕾, 曹佩江. Trimp在競(jìng)技體育訓(xùn)練監(jiān)控中的應(yīng)用[J]. 體育與科學(xué), 2011, 32(2):81-87

[2] 池建, 苗向軍, 米靖，等.現(xiàn)代競(jìng)技籃球比賽負(fù)荷特征研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2007, 30(2):145-148

[3] 米靖, 苗向軍, 張勇，等.我國(guó)高水平籃球比賽負(fù)荷特征研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 31(3):404-407

[4] 苑廷剛, 洪平, 胡水清，等.優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員比賽跑動(dòng)特征的初步研究[J].中國(guó)體育科技, 2007, 43(4):82-87

[5] Coutts A J, Duffield R. Validity and reliability of GPS devices for measuring movement demands of team sports[J]. Journal of Science & Medicine in Sport, 2009, 13(1):133-135

[6] Macleod H, Morris J, Nevill A, et al. The validity of a non-differential global positioning system for assessing player movement patterns in field hockey[J]. Journal of Sports Sciences, 2009, 27(2):121-128

[7] Coe D, Pivarnik J. Validation of the CSA accelerometer in adolescent boys during basketball practice[J]. Pediatric Exercise Science, 2001, 13(4):373-379

[8] Boyd L J, Ball K, Aughey R J. The reliability of MinimaxX accelerometers for measuring physical activity in Australian football[J]. International Journal of Sports Physiology & Performance, 2011, 6(3):311-321

[9] Gabbett T J. Quantifying the physical demands of collision sports: does microsensor technology measure what it claims to measure?[J]. Journal of Strength & Conditioning Research, 2013, 27(8):2319-2322

[10] Montgomery P G, Pyne D B, Minahan C L. The physical and physiological demands of basketball training and competition[J]. International Journal of Sports Physiology & Performance, 2010, 5(1):75-86

[11] Catapult Sports, Sprint Help- Inertial Movement Analysis (IMA) (Aug, 2012) [EB/OL]. Catapult Sprint Software www.catapultsports.com. 2012-08/2017-03

[12] Meylan C M, Trewin J, Mckean K. Quantifying Explosive Actions in International Women's Soccer[J]. Int J Sports Physiol Perform, 2016, 24(8):1-20

[13] James Gels. Basketball Offense - 5-Out Zone Offense[EB/OL].http://www.coachesclipboard.net ,2001-04-16/2017-03-14

[14] Mcinnes S E, Carlson J S, Jones C J, et al. The physiological load imposed on basketball players during competition[J]. Journal of Sports Sciences, 1995, 13(5):387-397

[15] 李欣, 丁維維, 喻祝仙. 籃球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷調(diào)查及力學(xué)分析[J]. 中國(guó)組織工程研究, 2005, 9(8):180-181

[16] Abdelkrim N B, Fazaa S E, Ati J E. Time-motion analysis and physiological data of elite under- 19 Basketball players during competition[J]. British Journal of Sports Medicine, 2007(41):69-75

[17] 張鐵民, 孫建華, 黃學(xué)誠(chéng). 大學(xué)生籃球超級(jí)聯(lián)賽主客場(chǎng)制比賽期訓(xùn)練控制的探討[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào), 2006, 23(6):102-103

[18] cott C B, Leighton B H, Ahearn K J, et al. Aerobic, anaerobic, and excess postexercise oxygen consumption energy expenditure of muscular endurance and strength: 1-set of bench press to muscular fatigue[J]. 2011, 25(4):903-908