不同壓力下肢緊身服對跑步運動中攝氧量及運動后血乳酸恢復的影響

孫凱揚，李翰君*，王 穎

跑步作為一種技術(shù)動作要求簡單，不受場地時間限制的運動，受到人們的廣泛關注。因此，提高跑者自身的跑步水平，尤其是提高業(yè)余愛好者的跑步能力至關重要?，F(xiàn)階段除了合理的訓練方案能夠提高運動成績之外，運動裝備對提高運動能力也能夠起到一定的作用。其中，運動緊身服由于其舒適性和束身性等獨特功能而在越來越多的運動項目中受到人們的青睞，同時也成為體育科研的研究熱點。然而緊身服是否能夠增強人體運動能力、加快運動后的機體恢復，還需要進一步的科學驗證。

雖然已有相關研究，但穿戴緊身服是否能夠提高自身機體能力一直不明確。有學者認為，緊身服可以增強跑步中的耐力表現(xiàn)，包括提高最大攝氧量（V.O2max）（Mizuno etal.，2017）、改善的跑步經(jīng)濟性（Sperlich et al.，2011）、降低肌肉力量下降速率（Miyamoto et al.，2014）等。但也有學者指出，緊身服對跑步及其他耐力項目表現(xiàn)沒有影響（Ali et al.，2011；Engel et al.，2016）。對于運動后的恢復過程，部分研究證實緊身服具有一定的改善作用：能夠減輕延遲性肌肉酸痛的嚴重程度、促進肌肉力量的恢復以及乳酸的恢復、影響肌酸激酶的活性（Hill et al.，2014）。綜上所述，研究間的結(jié)果差異很大，可能是由于大部分研究對所采用緊身服的壓力沒有確切的描述，只是簡單將生產(chǎn)緊身服廠家提供的壓力值作為參考，沒有精確測量緊身服對人體實際的壓力值，從而無法確定緊身服的緊張程度是否對人體的運動產(chǎn)生影響，影響實驗結(jié)果的準確性。

本研究的目的是精確測量不同下肢緊身服的壓力并研究不同壓力下肢緊身服對跑步運動中攝氧量（V.O2）以及運動后血乳酸恢復的影響，從而為跑者提供穿著下肢緊身服的理論指導，也為今后在進行下肢緊身服方面的功能性研究提供相應的參考依據(jù)。本研究將驗證3個假設：1）穿著不同壓力下肢緊身服跑步過程中的V.O2不同；2）穿著不同壓力下肢緊身服運動后血乳酸的恢復速度不同；3）穿著不同壓力下肢緊身服下的肌肉震動不同。

1 研究對象與方法

1.1 受試者

本研究選擇北京體育大學12名健康男性長跑愛好者作為研究對象，平均年齡22.5±1.9歲，身高178±4 cm，體重70.7±4.9 kg，并且具備進行長時間高強度長跑的能力。在每次測試前1～2天能夠保證充足的休息和睡眠，從而在測試過程中達到最佳的運動水平。測試前簽署參加測試知情同意書。

1.2 實驗方法

受試者將隨機穿著兩種不同類型的下肢緊身服或普通運動長褲，進行遞增負荷V.O2max測試、血乳酸測試以及肌肉震動測試。測試前受試者將進行兩次下肢緊身服壓力測試。

下肢緊身服壓力測試采用Perda Pliance系統(tǒng)進行測量。受試者先穿戴下肢緊身服，由測試人員將測試壓力片按照一定順序放入相應測試部位，使壓力片介于下肢緊身服和受試者皮膚之間，隨后采集受試者站立靜止不動的狀態(tài)下股薄肌、股四頭肌、縫匠肌和腓腸肌這4個測量位點的壓力值。通過壓力之間的差異將兩種不同類型的下肢緊身服分為較小壓力的緊身褲和較大壓力的壓縮褲。

隨后受試者將進行V.O2max測試。V.O2max測試采用METAMAX 3B心肺功能測試系統(tǒng)進行測試。每次進行測試前儀器均用標準氣體以及專用定標筒進行氣體和流量標定。根據(jù)Bruce測試方案（表1）（張佑璉，2003），每3 min遞增一個負荷，直至受試者運動至出現(xiàn)以下4種狀態(tài)中的3種便結(jié)束測試：1）呼吸交換率大于等于1.15；2）心率HR達到預估的最大心率（HRmax，預估HRmax=220－年齡）；3）V.O2達到平臺（V.O2增長速率小于150 ml/min）；4）受試者出現(xiàn)極度乏力、氣促、頭昏、步態(tài)不穩(wěn)癥狀，并且經(jīng)反復鼓勵仍不能完成負荷強度（Bringard et al.，2005）。整個跑步過程中都采用適當?shù)陌踩雷o措施，并密切關注受試者的反應，如有任何不適都應停止實驗。在跑步過程中測試系統(tǒng)同步直接記錄受試者每次呼吸即刻的V.O2等氣體代謝參數(shù)。每位受試者在跑臺上先經(jīng)過3～5 min左右的低量適應性熱身活動后，再開始正式測試。

分別在安靜時、運動后1 min、4 min、7 min和10 min這5個時刻采集受試者指血作為血液樣本，隨后將樣本放入血乳酸儀中進行血樣分析。在整個采血過程中均讓受試者采取坐姿的方式采集血液，尤其是在運動后只允許受試者采用坐姿方式進行休息，不允許有任何慢跑、慢走或是拉伸動作促進恢復，直至運動后10 min的采血步驟完成。

表1 Bruce運動方案負荷標準Table 1 Bruce Exercise Program Load Standard

肌肉震動測試采用Simi Aktisys 3D實驗設備進行測試。測試對象選取下肢較大肌群：股四頭肌、股二頭肌和腓腸肌。在受試者身上貼上2個主動發(fā)光點，分別貼在沿肌肉走向，肌腹最隆起處的兩側(cè)（圖1）。每次測試只測量一塊下肢肌群。首先要求受試者靜止站立不動，采集靜止狀態(tài)下兩發(fā)光點的間距，隨后按照馬拉松愛好者的平均跑速，以10 km/h的速度在跑臺上進行跑步運動（鐘世峰，2016）。待受試者跑步姿勢穩(wěn)定后開始采集數(shù)據(jù)，每個受試者采集3次有效數(shù)據(jù)。

圖1 下肢肌肉震動測試貼點示意圖Figure 1. Schematic Diagram of the Lower Limb Muscle Vibration Test

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過血乳酸儀對血液樣本進行分析得到運動前后共5個時刻的血乳酸值。將血乳酸最大值以及血乳酸消除速率

作為血乳酸特征值進行統(tǒng)計學處理（周興生等，2017）。其中，v表示血乳酸消除速率；La(max)表示運動后血乳酸最大值；La(10min)表示運動后10 min血乳酸值；T(max)表示血乳酸最大值的對應時刻；T(10min)表示運動后第10 min。

由于個體差異以及每次貼點位置不能完全相一致，因此選取偏差最大占比和變異系數(shù)2個指標

作為肌肉震動測試特征值進行統(tǒng)計學處理。其中，表示運動過程中每一幀采集的兩點距離；表示靜止狀態(tài)下兩點距離的平均值；表示運動過程中兩點距離的平均值；SD表示運動過程中兩點距離的標準偏差。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗所得資料均以平均數(shù)±標準偏差（M±SD）表示，所得資料均采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學處理。本實驗采用配對樣本T檢驗來比較兩種下肢緊身服壓力值的差異，用一般線性模型的重復測量統(tǒng)計學方法比較3種情況下、血乳酸以及肌肉震動指標的差異，其中兩兩比較的方法采用LSD法來對均數(shù)進行比較。選用P＜0.05為顯著性差異。

2 測試結(jié)果

2.1 下肢緊身服壓力

兩款不同類型的下肢緊身服除了在腓腸肌測量位點處壓力值無顯著性差異外，在股薄肌、股四頭肌和縫匠肌這3個測量位點上壓力值有顯著性的差異（圖2）。其中，壓縮褲對機體產(chǎn)生的壓力要顯著大于緊身褲提供的壓力。因此，根據(jù)壓力值大小將這兩款下肢緊身服分別標記為壓力較小的緊身褲和壓力較大的壓縮褲。

圖2 不同下肢緊身服壓力測量位點和各位點壓力值Figure 2. Different Lower-body Compression Garments Pressure Values

2.2 攝氧量

測試過程中受試者均未跑到第7級負荷強度，而且只有個別受試者跑到第6級負荷強度，因而將這一時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)舍棄不用，只分析前5個級別負荷強度V.O2的變化。

圖3 3種情況下運動過程中的特征時刻變化趨勢Figure 3. The Trend of Oxygen Uptake during Exercise in Three Cases

2.3 血乳酸

根據(jù)統(tǒng)計學分析得出，3種情況下的運動后血乳酸的最大值和消除速率均沒有顯著性差異（表2）。

運動結(jié)束后，血乳酸值均會隨著恢復時間的增加而逐漸下降，變化趨勢相近。在穿戴緊身褲的情況下血乳酸在運動后第4 min時達到最大值，而在穿戴壓縮褲和普通運動長褲的情況下血乳酸在運動后1 min便達到最大值（圖4）。

表2 3種情況下血乳酸的變化比較Table 2 Comparison of Changes in Blood Lactate in Three Cases

圖4 3種情況下運動后血乳酸的變化趨勢Figure 4. The Trend in Blood Lactate after Exercise in Three Cases

2.4 肌肉震動

根據(jù)統(tǒng)計學分析得出，壓縮褲對股四頭肌肌肉震動的最大偏差占比與其余狀態(tài)相比較產(chǎn)生了顯著性影響，而在變異系數(shù)方面下肢緊身服沒有產(chǎn)生顯著性的影響。對于股二頭肌來說，下肢緊身服在肌肉震動最大偏差占比方面產(chǎn)生了顯著性的差異，但在變異系數(shù)方面只有壓縮褲與其余狀態(tài)相比有顯著性的差異。下肢緊身服對腓腸肌的最大偏差占比和變異系數(shù)均有顯著性的影響。

穿戴壓縮褲能夠顯著降低下肢大肌肉群的額外震動，而穿戴緊身褲卻增大了股二頭肌的肌肉震動幅度，但對股四頭肌和腓腸肌有顯著性的固定效果（圖5、圖6）。

圖5 運動過程中3種情況下肌肉震動最大偏差占比對比Figure 5. Comparison of the Maximum Deviation of Muscle Vibration in Three Cases during Exercise

圖6 運動過程中3種情況下肌肉震動變異系數(shù)對比Figure 6. Comparison of Coefficient of Variation of Muscle Vibration in Three Cases during Exercise

3 分析討論

3.1 緊身服壓力

有研究指出，現(xiàn)階段緊身服研究中所采用的緊身服對人體的壓力在8～40 mmHg的范圍內(nèi)（Born et al.，2013），而本研究采用的下肢緊身服通過儀器測量得到的壓力值范圍在5.5～25 mmHg之間，略低于現(xiàn)階段緊身服研究的壓力范圍。但大部分研究所描述的緊身服壓力只是生產(chǎn)廠家提供的壓力值，或者是僅僅測量一個點的壓力值來代替整個緊身服對人體的壓力（Marquésjiménez et al.，2016），而本研究通過在人體上對下肢緊身服進行多個位點的壓力測量，能夠?qū)ο轮o身服施加在人體上的壓力能夠進行較為全面地描述，從而更具說服力。

3.2 攝氧量

3.3 血乳酸

血乳酸能夠精確反映一次運動過程中機體內(nèi)在的負荷強度。本研究結(jié)果顯示，穿戴下肢緊身服對于運動后血乳酸最大值沒有顯著性的影響，這與本實驗研究假設不一致。但結(jié)果表明穿戴下肢緊身服有增大血乳酸最大值的趨勢，尤其是壓力較大的壓縮褲對運動后血乳酸的升高較為明顯，這可能是在運動過程中下肢緊身服對機體產(chǎn)生的壓力限制了肢體內(nèi)的血液流動，降低了參與運動骨骼肌內(nèi)的血流量，導致運動過程中對肌肉的氧供給不足，從而使肌肉更加依賴于無氧呼吸來獲取能量，最終產(chǎn)生了大量的乳酸。有研究證實，穿著下肢緊身服可以加快乳酸從骨骼肌進入到血液中的過程（Sundberg et al.，2010），并且增大血乳酸的堆積（Rowell et al.，1991）。本實驗結(jié)果說明，穿戴下肢緊身服對運動后的血乳酸值沒有影響，但有可能在一定范圍內(nèi)加大運動后血乳酸值。

運動后血乳酸的恢復速率可以反映機體的有氧代謝能力。恢復速度快，表示有氧代謝能力強，從而運動后因乳酸堆積產(chǎn)生的運動性疲勞恢復也會加快（《運動生物化學》編寫組，2013）。下肢緊身服對于下肢一定的壓力可能會增大靜脈系統(tǒng)中的血流量，改善外周循環(huán)以及促進下肢的靜脈回流（Agu et al.，2004），從而能夠加快運動后血乳酸的清除，促進機體的恢復。但是本實驗結(jié)果顯示，穿戴下肢緊身服對血乳酸的恢復沒有顯著性的影響，與實驗假設不一致。雖然有研究表明緊身服對乳酸恢復有積極性的作用（Berry et al.，1987），但在本研究中沒有觀測到這一效應?？赡苡捎谌梭w血乳酸的消除主要通過乳酸的氧化途徑，這個過程需要充足的氧氣以及乳酸脫氫酶的活性，而下肢緊身服對機體產(chǎn)生的壓力會對這兩種促進乳酸消除的因素產(chǎn)生影響，從而使得乳酸的消除速率沒有發(fā)生顯著性的改變。

3.4 肌肉震動

肌肉在運動過程中難免會引起額外的震動，這些額外震動會消耗肌肉產(chǎn)生的部分能量，從而使肌肉收縮產(chǎn)生的能量不能完全供給人體的運動中。通過在下肢大肌肉群的肌腹處貼有發(fā)光點來記錄在完成相同的跑步任務過程中發(fā)光點之間的距離，來反映肌肉的震動情況。其中偏差最大占比以及變異系數(shù)越小，說明肌肉震動幅度越小。本研究結(jié)果顯示，不同壓力的下肢緊身服對肌肉震動的影響不相同，支持本實驗的研究假設。其中穿戴壓縮褲使股四頭肌的震動幅度明顯減小，說明肌肉被服裝固定較好，減少了肌肉運動過程中的額外震動，而穿戴緊身褲卻沒有產(chǎn)生顯著性的影響。穿戴緊身褲會略微增大股二頭肌的震動幅度，可能是由于該款緊身褲面料較為光滑，導致測量過程中兩點間隔會有所增大，而壓縮褲能顯著降低股二頭肌的額外震動幅度。對于腓腸肌來說，下肢緊身服均能夠降低肌肉的震動幅度，壓縮褲效果要優(yōu)于緊身褲。由此看來，下肢緊身服給予機體肌肉的壓力越大，固定肌肉的效果就越好，肌肉的額外震動就越少。

Bringard等（2005）的研究發(fā)現(xiàn)，穿著下肢緊身服所產(chǎn)生的肌肉震動減少可能與能量消耗的減少有關，他們認為肌肉震動的減少可以減輕肌肉的疲勞程度，從而促使最大強度下跑步運動的較低的氧氣消耗。在一項關于全身震動訓練的研究中發(fā)現(xiàn)，震動頻率和幅度的增加均會增加機體全身的耗氧量（Motsch et al.，2002）。Kraemer等（1998）的研究推測，通過穿著緊身裝備可以減少不必要的肌肉震動，優(yōu)化神經(jīng)傳遞，減小肌纖維的募集，從而達到降低能耗、提高動作經(jīng)濟性。傅維杰等（2015a）的研究也支持這個觀點，并且在他們另一項研究中也認為穿著下肢緊身褲能夠降低觸地各階段的過大震動，從而顯著減小肌肉的活動強度，進而可能對長時間運動時能耗的降低產(chǎn)生積極的作用（傅維杰等，2015b）。

根據(jù)結(jié)果可知下肢緊身服能夠有效減少肌肉的額外震動，降低肌肉的額外做功，提高肌肉的工作效率，這與部分學者的研究結(jié)論相一致（Sperlich et al.，2011）。這一結(jié)果也能解釋人體在穿戴下肢緊身服的情況下完成相同負荷略微下降的現(xiàn)象：由于下肢緊身服能有效固定下肢大肌肉群，降低了肌肉的額外震動，減少額外做功，使減少了機體從外界攝取氧氣來供給肌肉震動所消耗的能量，從而使略微降低。從數(shù)據(jù)上來看也能夠?qū)Υ私忉屵M行印證：在第二級負荷和第三級負荷下，穿戴下肢緊身服有能夠降低機體的趨勢，其中在第二級負荷下穿戴壓縮褲能夠顯著減少機體攝氧量。由此看來下肢緊身服可能對長時間一定運動強度范圍內(nèi)的跑步運動中能耗的降低起到促進作用。

本研究中仍有一些局限性：本研究受試者人數(shù)相對較少，更大的樣本量可能會進一步為實驗提供相應信息，從而增加本實驗結(jié)果的客觀性；根據(jù)已有學者的研究，適當壓力的緊身服會對跑步過程中的機體能力以及運動后疲勞的恢復具有一定的幫助作用，本研究只采用了3種壓力強度的下肢緊身服，從而研究結(jié)果具有一定的局限性，對更多類型的緊身服進行可能會有積極性的結(jié)果。

4 研究結(jié)論

2）下肢緊身服對一次性高強度跑步運動后的血乳酸指標以及血乳酸消除速率沒有顯著性的影響。其中壓力增加，運動后血乳酸值有增大的趨勢。

3）下肢緊身服能夠降低肌肉的額外震動，并且壓力越大，效果越好。