網(wǎng)球運動員生理機能指標的評定及應(yīng)用

庫雪婷

引言

網(wǎng)球運動項目比賽場次頻繁、休賽期短。長達11個的賽季平均一周至少要參加兩次巡回賽，比賽地點跨度涉及美洲、歐洲、亞洲和澳大利亞。網(wǎng)球賽事以巡回賽為主，在ATP(Association of Tennis Professionals)賽事系統(tǒng)中，除了澳網(wǎng)、法網(wǎng)、溫網(wǎng)、美網(wǎng)四項大滿貫賽事之外，還有10項大師賽、9項黃金巡回賽和47項國際巡回賽，此外還包括一年一度的戴維斯杯比賽和年終總決賽。在WTA(Woman Tennis Association)方面，共涉及 54項 WTA巡回賽，囊括歐洲、美洲、亞太地區(qū)的共31個國家[6]。世界排名靠前的運動員基本保持兩天一賽的比賽頻率，其訓練基本與比賽同步。運動員身體長期處在高負荷高訓練密度的環(huán)境下。近幾年，網(wǎng)球打法已經(jīng)不再是幾年前的網(wǎng)前截擊技巧，底線對拉、大角度調(diào)動等新型打法，對網(wǎng)球運動員的體能提出了更高的要求。網(wǎng)球相關(guān)的研究者結(jié)合目前網(wǎng)球界的發(fā)展現(xiàn)狀，運用運動生物學、運動生物化學的相關(guān)方法，為科學指導網(wǎng)球訓練計劃、運動監(jiān)控、運動員選材等方面提供了研究基礎(chǔ)。運動生化指標作為科學的機能評定指標能有效、準確地反應(yīng)運動員體能特點及機能狀況。

1 網(wǎng)球項目的特征

1.1 網(wǎng)球運動體能消耗特征

網(wǎng)球技術(shù)中最重要的技術(shù)是發(fā)球和接發(fā)。網(wǎng)球運動中占主導地位是體能和技術(shù)。運動員比賽取勝的關(guān)鍵在于高速度好角度的發(fā)球技術(shù)和快反應(yīng)強回力的接發(fā)球技術(shù)[4]。這些技術(shù)的基礎(chǔ)是運動員記憶性的肌肉應(yīng)激反應(yīng)和肌肉高速收縮的爆發(fā)力。上手發(fā)球?qū)\動員肩部及手臂爆發(fā)力量和腰腹肌的反弓收縮的力量要求較高，回球?qū)ο轮α?、腰腹力量、上肢力量要求很高，網(wǎng)球比賽的快節(jié)奏對運動員全身肌肉的協(xié)調(diào)提出了高要求。底線正反手擊球動作技術(shù)和網(wǎng)前截擊技術(shù)動作，都需要在穩(wěn)定狀態(tài)下爆發(fā)力，對運動員的核心力量、穩(wěn)固支撐性力量以及全身肌肉協(xié)調(diào)用力都有很高的要求[6]。

網(wǎng)球比賽中頻繁出現(xiàn)的急速變向、急停等步法的靈活性對下肢與核心刺激顯著，網(wǎng)球轉(zhuǎn)向退位是針對運動員在比賽過程中。比賽中，運動員要在較短的時間內(nèi)完成大量的擊球和位移、轉(zhuǎn)向、加速等爆發(fā)性動作，同時又要長期保持身體的不定向位移。這導致網(wǎng)球比賽具有動作不定性強、力量需求高、間歇多、持續(xù)時間長的特點。

1.1.1 網(wǎng)球運動訓練中的能量消耗特征

網(wǎng)球訓練包括身體機能素質(zhì)訓練和恢復訓練[6]。相較于其他運動，網(wǎng)球訓練的特異性需求更大，面對不間斷的賽期，專業(yè)的網(wǎng)球競技運動員在一年中僅有一個月休賽期進行調(diào)節(jié)，可進行單純系統(tǒng)的訓練。在賽期里，教練員首先需要根據(jù)運動員的打球特點制定大方向的全年訓練計劃和賽季計劃，具體訓練內(nèi)容還需根據(jù)運動員的實際比賽狀況和賽程安排及時調(diào)整，訓練模式整體彈性較大；在日常訓練中應(yīng)規(guī)律插入恢復訓練，保持與比賽進程的一致性，形成運動員身體自動化地利用比賽的間歇進行恢復的習慣。

1.1.2 網(wǎng)球競賽中的能量代謝特征

能量代謝是指各種能源物質(zhì)分解代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。肌肉運動需要消耗能量，人體能量的供給主要是靠磷酸原供能系統(tǒng)、糖酵解供能系統(tǒng)及有氧氧化供能系統(tǒng)。

圖1 網(wǎng)球運動中各能量供應(yīng)系統(tǒng)所占比例

網(wǎng)球比賽是一種由連續(xù)多次爆發(fā)性用力所組成的運動項目，是一種多方位的位移、沖刺、爆發(fā)用力的非周期性運動項目[6]。網(wǎng)球比賽中，擊球動作時間短，每一球完成時間多在10s內(nèi)，其即刻心率接近最高心率的水平。因此，每一球的完成主要以磷酸原供能，當運動員對抗超過8s后，糖酵解供能系統(tǒng)參與供能，能量代謝產(chǎn)生的乳酸開始在體內(nèi)堆積。在每一球結(jié)束后都有20s休息時間，此時主要以有氧供能系統(tǒng)為主，有氧氧化會讓體內(nèi)累積的乳酸分解，從而排除體內(nèi)堆積的乳酸，恢復體力[7]。由此可見，爆發(fā)力是網(wǎng)球運動員比賽制勝的關(guān)鍵，有氧能力是網(wǎng)球運動員運動水平的決定性因素。

2 網(wǎng)球運動員生理生化機能的評定

隨著生物工程、醫(yī)學等學科高速發(fā)展，生理指標測評方法日益完善，生理機能指標測評的準確、迅捷、適用性顯著提高。網(wǎng)球項目在項群理論中被歸屬為技能隔網(wǎng)對抗類，它的生理生化機能評測要點主要為肌肉纖維類型，本體感覺、視覺、聽覺、位覺、心肺功能、有氧代謝能力和ATP-CP供能能力等。在對運動員骨骼肌系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，心血管系統(tǒng)的技能評定中，常用的是肌肉在等長、等張、等動的條件下的力量；運動員受到刺激時的心率、血壓、心電圖和肺活量等指標。

2.1 反映網(wǎng)球運動員力量素質(zhì)的評定指標：(1)等長力量測試用于在賽前或訓練過程中測試運動員的肌肉最大力量常采用測力計完成。測試過程中，肌肉收縮長度不變，測量肌肉在某一固定關(guān)節(jié)角度時肌肉或肌群所能克服的最大阻力。(2)評定肌肉爆發(fā)力產(chǎn)生的最快時間可通過測量無氧代謝酶活性的變化，從而推出ATP的轉(zhuǎn)換速度和時間。

2.2 運動員耐力素質(zhì)指標的評定指標：(1)慢肌纖維中線粒體的體積和數(shù)目影響肌肉耐力。慢肌纖維中線粒體多的運動員在氧的吸收利用上會更有優(yōu)勢，耐力更好；(2)有氧代謝酶影響氧氣使用率。作為身體肌肉和內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)將吸入氧進行有效利用的中介，有氧代謝酶活性越高，氧氣使用率越高；(3)血紅蛋白、肌紅蛋白含量運動員身體機能狀態(tài)的重要指標，主要通過抽取血樣進行檢測評定；(4)基礎(chǔ)心率，即清晨起床前空腹臥位心率，是預示運動員訓練疲勞程度的指標?；A(chǔ)心率一般較為穩(wěn)定并隨著訓練年限的延長和訓練水平的提高而減慢。基礎(chǔ)心率突然加快往往提示身體過度疲勞或身體疾病，。運動日時心率增加到最大限度時叫最大心率，最大心率隨年齡增長而逐漸減少，一般用220減年齡估算最大心率[14]。運動時心率的快慢與運動負荷有關(guān)。負荷強度越大，則心率越快，負荷越小，心率變化幅度則越小。

2.3 應(yīng)激系統(tǒng)機能的評定指標：(1)乙酰膽堿是一種神經(jīng)興奮遞質(zhì)，釋放出來的乙酰膽堿在突觸間隙進行擴散并與受體相結(jié)合，最后生成乙酸和膽堿，乙酸從組織液溢出[1]。可通過測量血液中乙酸的含量來反映神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，在網(wǎng)球運動中，接發(fā)球和網(wǎng)球的截擊以及對球來方向的預判，都需要運動員注意力的告訴集中和靈敏的反應(yīng)。靈敏性主要表現(xiàn)為中樞神經(jīng)判斷的準確、接受信息后的快速反饋整合、及神經(jīng)系統(tǒng)在收到刺激后的應(yīng)激反應(yīng)。作為支配肢體運動的來源，神經(jīng)可通過測量血液中的乙酸來評定運動員的神經(jīng)應(yīng)激狀態(tài)，從而評定運動員此時的注意力狀態(tài)；(2)有些激素水平的變化會顯著影響到運動員適應(yīng)性調(diào)節(jié)能力。運動前期，血兒茶酚胺濃度升高促進肌糖原分解，引起胰高糖素的分泌增多，抑制胰島素的分泌。當肌肉血糖濃度低于正常水平，胰高糖素就會促進肝糖元分解進入血液，并激活糖異維持血糖濃度，確保中樞神經(jīng)和大腦運動正常。胰島素過高或過低對網(wǎng)球運動員的場上表現(xiàn)都會產(chǎn)生負面影響。

2.4 機體負荷程度的評定方法：(1)機體有氧能力與心臟的泵血功能有關(guān)，心率與血壓可以用于測量機體泵血的功能水平。運動時，隨著運動的進行，心率和心臟泵血頻率會加快，攝氧與氧利用率也隨之上升。但增加到一定程度，受到遺傳因素的影響和年齡因素的限制，機體會表現(xiàn)出運動員本身能承受的極值，這就是運動員運動負荷適應(yīng)水平的體現(xiàn)[11]。(2)利用檢測血清肌酸激酶活性評定運動員負荷水平。血清肌酸激酶與機體能量代謝密切相關(guān)。作為機體ATP-CP(中文名稱)供能系統(tǒng)代謝的關(guān)鍵酶之一，其反映機體承受的訓練強度與機體對運動負荷大小的應(yīng)激程度。

3 機能評定在網(wǎng)球運動相關(guān)學科中的應(yīng)用

運動員的身體機能狀態(tài)決定運動員的競技能力[11]。通過生理生化指標能對人體各器官系統(tǒng)和組織的機能水平進行測定和評價。生理機能本身有遺傳性、可變性和適應(yīng)性的特點，根據(jù)不同運動項群對生理生化機能的要求，可以利用各項運動生理生化指標選材不同層次的運動員。個體在生理機能上的差異也較大，對運動員賽前賽后的機能評測結(jié)果可作為運動員訓練計劃的重要參考指標。運動生理生化機能指標，是現(xiàn)階段存在的相對科學的，能反映運動員機能狀態(tài)的指標，對運動員運動訓練監(jiān)控有重要的意義。

3.1 運動生理生化機能評定在網(wǎng)球運動員選材中的應(yīng)用

人體器官系統(tǒng)和機能形狀有較強的遺傳性，項目群體間對各項能力也有不一致要求。運動生理生化選材利用科學的儀器測量出人體的各項生理指標，再根據(jù)專項要求判斷該運動員是否適合這項運動及是否展現(xiàn)運動潛能。網(wǎng)球在項群分類中屬于技能隔網(wǎng)對抗類體育項目，選材過程中要求選擇反應(yīng)較快，有氧和無氧供能能力強，快肌纖維占比大且具有較強心肺功能的對象。

3.1.1 骨骼肌選材

骨骼肌纖維類型受到遺傳因素的主導影響，現(xiàn)有肌肉活檢(活體肌組織針檢術(shù))、組織化學染色法、肌電圖檢測法和等肌纖維類型的檢測方法。網(wǎng)球運動中，取勝的關(guān)鍵在于精準、高速的發(fā)球和穩(wěn)定的接發(fā)球技術(shù)[1]。所以在運動員選材中，對運動員肌肉爆發(fā)力的評測至關(guān)重要，運用測量肌纖維類型的方式可以幫助教練員估計運動員的運動潛力。

3.1.2 血液機能選材

血紅蛋白是紅細胞中的一種載氧蛋白，是構(gòu)成紅細胞的主要部分。血紅蛋白具有運輸氧、二氧化碳和緩沖血液酸堿度的作用。血紅蛋白這一項指標遺傳度高達0.99，先天制約高。運動實踐證明，血紅細胞值高、波動小者，耐受大負荷運動訓練，從事耐力性項目運動較好。對于青少年網(wǎng)球運動員的選材，可以使用測量血紅蛋白值的方式。在運動員訓練期間，按周期測量血紅蛋白以評估運動員的先天耐力水平。網(wǎng)球運動是以體能和技能為主導的競技項目，耐力素質(zhì)在體能中起主導因素。血液中血紅細胞含量高有利于供氧，運動能力高，故血液機能可以成為網(wǎng)球運動選材的重要指標。

3.1.3 物質(zhì)能量代謝選材

血乳酸是運動中產(chǎn)生的肌乳酸通過擴散、活化轉(zhuǎn)運等方式透過肌細胞膜進入血液而形成。乳酸是糖酵解的重要產(chǎn)物。糖酵解釋放能量的時間短、速度快、強度大，所以可以用測量運動員運動后血乳酸的值評估運動員個體機能的糖酵解供能能力。無氧閾是指血乳酸平緩上升和急劇上升之間存在的拐點，具有個體差異性。在測量運動員血乳酸值的過程中，應(yīng)該綜合考慮運動員無氧閾的個體差異、控制訓練實驗的強度負荷。網(wǎng)球技能中常用短距離加速救球、快速急停轉(zhuǎn)向。在此類過程中主要靠ATP-CP和糖酵解功能，血乳酸產(chǎn)生的值能反映運動員供能能力、血乳酸可以作為評估網(wǎng)球運動員物質(zhì)代謝能力的生理生化指標，教練員可依此作為參考評估運動員的供能能力。

3.2 生理生化機能指標對訓練計劃安排的導向作用

3.2.1 網(wǎng)球運動員體能訓練內(nèi)容的制定

網(wǎng)球訓練訓練必須結(jié)合網(wǎng)球運動項目特點、能量代謝特征和個體的差異性特征進行制定[7]。網(wǎng)球比賽賽季一年長達10至11月，冬訓周期短，體能訓練常常伴隨著比賽進行，故網(wǎng)球運動員的訓練計劃應(yīng)結(jié)合運動員實際比賽過程中的技術(shù)戰(zhàn)術(shù)特點、網(wǎng)球項目的能量代謝特征和運動員機體變化特征進行個性化制定[6]。保持訓練與比賽節(jié)奏的緊密結(jié)合，可以降低心理等因素在比賽過程中對運動員產(chǎn)生的負面影響。網(wǎng)球運動屬混合供能。比賽過程中，磷酸原供能系統(tǒng)、糖酵解供能系統(tǒng)和有氧代謝供能系統(tǒng)都參與機體的能量代謝。故在訓練中也要充分利用超量恢復的訓練方法，以提高磷酸原供能系統(tǒng)能力為主，以提高糖酵解供能系統(tǒng)和有氧代謝供能系統(tǒng)訓練為輔，從而全面提高運動員在比賽過程中集體的適應(yīng)水平。

3.2.2 運動員恢復訓練的安排

網(wǎng)球運動是以巡回賽為主要形式，運動員的訓練體系以比賽為主導，賽季中都處于連續(xù)比賽的高負荷中。所以教練員要加大對運動員疲勞與恢復的重視力度、注重在訓練程中穿插對運動員生理機能的評定。當察覺到運動員的疲勞時，應(yīng)及時進行的恢復訓練，避免因疲勞訓練導致機能下降甚至是受傷。無恢復訓練是對運動員身體的透支?；謴涂捎行а娱L運動員比賽壽命。建議教練員在運動員進行大負荷的訓練后，及時制定恢復計劃進行恢復訓練，合理的恢復訓練可以幫助運動員提高運動員集體對訓練負荷的適應(yīng)水平，為在長時間高強度快節(jié)奏的比賽中持續(xù)供能提供保障[7]。

3.2.3 網(wǎng)球運動員訓練比賽中的營養(yǎng)補充

糖是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基本供能物質(zhì)。在賽前、賽中和賽后進行及時的補糖可以推遲機體疲勞的產(chǎn)生、減少蛋白質(zhì)的消耗、促進機體的及時恢復[1]。網(wǎng)球運動訓練耗能大，常以沖調(diào)運動飲料作為營養(yǎng)補充的主要方式，巧克力和香蕉作為補充能量的主要食物。比賽過程中的營養(yǎng)補充遵循能量高，葡萄糖為主的原則。

網(wǎng)球運動持續(xù)時間長，體液流失嚴重。尤其針對高溫環(huán)境下進行長時間的比賽，不及時補水可能會導致機體嚴重脫水，影響比賽水平和訓練效果。網(wǎng)球訓練與比賽中采用低濃度沖調(diào)葡萄糖作為飲品。在網(wǎng)球訓練或比賽中合理補液，遵循少量多次的原則，能使心率、體溫降低，機體酸堿度保持平衡。

3.3 運動生理生化機能評定在運動訓練監(jiān)控中的應(yīng)用

運動性疲勞產(chǎn)生的生理機制復雜，在各個項目中，運動性疲勞的現(xiàn)象普遍，尤其在高水平運動員身上更容易因為監(jiān)控的不科學或者不及時而出現(xiàn)。運動醫(yī)學界對運動員訓練監(jiān)控有專門的研究領(lǐng)域，隨著先進科技設(shè)備的研發(fā),運動訓練中有而越來越注重對運動員疲勞的監(jiān)控。一般認為,生理和心理負擔過重引起體內(nèi)機能的變化。開始某些生理常數(shù)的變化,如呼吸、心率、血壓等復雜的生理、生化變化的。一旦這些變化不能及時恢復正常將導致訓練過度而產(chǎn)生疲勞[12]。

3.3.1 血乳酸評定訓練強度

血乳酸由機體肌肉產(chǎn)生的乳酸穿過肌細胞膜后擴散至毛細血管形成，血乳酸這一生理指標可以反映運動員承受負荷的機能狀態(tài)。在網(wǎng)球訓練中，對抗需要運動員疾速奔跑擊球或急速奔跑后轉(zhuǎn)向，此時段每球持續(xù)時間為15秒左右，屬于短時間極量運動。在此過程中糖酵解供能是運動員機體主要的代謝供能方式。在糖酵解參與供能的過程中，運動員體內(nèi)乳酸也會急劇增加，在身體進入有氧氧化供能的能量代謝階段時，乳酸可以在有氧條件下分解，在體內(nèi)的濃度也會下降。按比賽節(jié)奏要求，教練員一般會控制訓練節(jié)奏與比賽相適應(yīng)，如果在訓練中間隙時間不足、訓練密度過大，會導致運動員體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)無法建立穩(wěn)態(tài)平衡，從而導致乳酸累積[11]。

3.3.2 心率反映運動員實時運動負荷

心率可以反應(yīng)心臟的泵血功能，在訓練中心率測試也是教練員最常用的用來測量運動員訓練中機能狀況的方式。在訓練過程中，運動員心率恢復快說明運動員代謝能力好，身體機能狀況良好。相反，若心率在充分休息后仍然不能恢復到正常水平，則可能是運動疲勞的體現(xiàn)。網(wǎng)球運動中有較多的急停、轉(zhuǎn)向和短距離加速，在身體啟動后心率會急速上升；在運動間隙或者是局間休息時，心率開始逐漸恢復至正常水平，在網(wǎng)球運動員的訓練過程中，進行實時的心率測試可以監(jiān)控訓練的負荷變化及運動員的機能恢復狀況。

3.3.3 血清肌酸激酶評定訓練負荷強度

血清肌酸激酶活性變化可作為評定肌肉承受刺激、骨骼肌微細損傷及適應(yīng)與恢復的重要敏感指標[17]。肌酸激酶的指數(shù)受PH值的變化影響，血清CK的顯著增加頻繁出現(xiàn)在中到高強度的最大力量訓練或耐力訓練之后。教練員和隨隊科研組成員可以在對運動員進行訓練監(jiān)控時，利用運動員訓練前后血液中肌酸激酶活性的變化評定運動員骨骼肌訓練中做功的負荷量及負荷強度。血液抽樣的方式對運動員的身體機能會產(chǎn)生一定的負面影響，但是血清肌酸激酶作為現(xiàn)在最敏感的運動員身體機能評定指標，其認可度還是在持續(xù)提高。測評運動員血液中的肌酸激酶活性的變化可以及時了解運動員運動肌肉對訓練中訓練負荷的適應(yīng)狀態(tài)，從而評定運動員的的機能狀態(tài)，預防運動員身體機能過度疲勞。

4 總結(jié)

運動生理生化指標可以在運動員選材、運動訓練學、運動監(jiān)控等領(lǐng)域廣泛運用。將機能指標的評定運用到網(wǎng)球運動中，可以幫助教練員更好地了解運動員的機能狀態(tài)和制定科學個性化的訓練計劃。對于青少年的選材，生理生化的多項指標也能成為重要參考。網(wǎng)球運動中的能量供應(yīng)主要以磷酸原代謝為主，糖酵解供能系統(tǒng)和有氧代謝供能體能也參與供能。在體能訓練時要充分考慮網(wǎng)球運動專項特征，針對不同比賽類型的運動員制定不同的訓練模式，不能照搬其他項目的訓練方法，在訓練中嚴格遵守競技需要與區(qū)別對待訓練原則，用科學手段對運動員的技能進行即使評定分析，以運動員個體的機能評定指標作為訓練計劃的參考數(shù)據(jù)，注重加強恢復性訓練，預防運動損傷。基于體能在運動員比賽中的重要性，網(wǎng)球運動員的訓練應(yīng)加大體能訓練的比例，加強對耐力機能的評定，訓練方法內(nèi)容要圍繞網(wǎng)球運動項目特征設(shè)計，以幫助運動員不斷提高運動成績。