我國優(yōu)秀射箭運動員備戰(zhàn)國際比賽賽前與賽間競技狀態(tài)監(jiān)控的研究
——國家隊備戰(zhàn)第32屆夏季奧運會的啟示

吳 盡，韓曉偉，王駿昇，尹 軍

進入東京奧運會周期，國家射箭隊在一系列重大國際比賽中取得5金、3銀、5銅的優(yōu)異成績，其中包括亞運會女單40年首金和男團世錦賽歷史首金等兩塊成色十足的金牌。鑒于國家射箭隊在本周期的出色表現，國家體育總局奧運備戰(zhàn)辦將射箭項目列入第32屆夏季奧運會（以下簡稱“東京奧運會”）重點奪金項目。在我國部分“優(yōu)勢項目”被逐漸蠶食，日本乒羽、田徑、帆船、舉重項目強勢崛起的背景下（百家號，2018），射箭項目承載著我國東京奧運會爭金奪銀的重任。射箭屬于技能主導類表現準確性的項目（田麥久，2000），是受外界環(huán)境和對手影響較小的封閉式運動項目。它在進行專項動作之前有充足的時間去調整和準備（Behan et al.，2008；Singer et al.，2002），要求運動員摒棄雜念，精力回收，并專注于完成自身的動作（Boutcher et al.，1987）。競技狀態(tài)是指運動員創(chuàng)造優(yōu)異運動成績所處的適宜的準備狀態(tài)，也可以理解為運動員比賽狀態(tài)的綜合表現（李少丹等，2008）。比賽期間，運動員競技狀態(tài)的生物學基礎是運動員機體的動員性機制，是運動員心理、生理能力被釋放與動員且各系統高度協調的表現（田麥久，2000）。因此，對運動員賽前、賽間狀態(tài)的監(jiān)控和調整顯得尤為重要。然而，射箭項目現有的監(jiān)控、評價手段主要是靠教練員和運動員的主觀經驗與感覺來進行的，缺少客觀數據作為支撐和依據。

心率變異性（heart rate variability，HRV）是一種無創(chuàng)、客觀、量化、易操作的自主神經系統（autonomic nervous system，ANS）評價手段（崔小珠 等，2015），是指竇性心率在一定時間內周期性改變的現象，是反映交感神經系統（sympathetic nervous system）與副交感神經系統（parasympathetic nervous system，PNS）張力及其平衡的重要指標（馬群，2009；Carter et al.，2003；Lahiri et al.，2008；Stanley et al.，2013）。

近年來，體育科研工作者已經將心率變異性指標應用于專項實踐中，監(jiān)控、評價運動員的賽前狀態(tài)（常玉等，2019；何黎嫻 等，2013）、耐力水平（Buchheit，2014；Freitas et al.，2014；Kinnard，2011；Nakamura et al.，2017；Oliveira et al.，2017）、專項體能水平（Buchheit，2015；Campos et al.，2018；Pereira et al.，2019）。通過對HRV指標的研究可以得出，HRV可以作為評價運動員賽前狀態(tài)的一個重要指標。然而，盡管前人對HRV指標在監(jiān)控運動員賽前狀態(tài)方面做了大量研究，但是很少有將HRV作為監(jiān)控高水平射箭運動員賽前、賽間狀態(tài)的指標進行研究?；诖?，本研究通過對比分析HRV指標在賽前、賽間的變化特點，并將它和運動成績做相關分析，旨在篩選出可以監(jiān)控射箭運動員賽前狀態(tài)的HRV指標，為我國射箭隊科學備戰(zhàn)東京奧運會提供客觀數據支持。基于已有研究，本文做出如下3種假設。

假設1：優(yōu)秀射箭運動員賽前、賽間HRV指標之間存在差異性。

假設2：賽前、賽間HRV指標和專項運動成績之間存在相關性。

假設3：HRV中的部分指標可以作為評價優(yōu)秀射箭運動員賽前狀態(tài)的指標和客觀依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以我國優(yōu)秀射箭運動員賽前、賽間競技狀態(tài)監(jiān)控為研究對象，以備戰(zhàn)2019年荷蘭世錦賽的16名優(yōu)秀射箭運動員為調查對象。

1.2 研究方法

1.2.1 測試

1.2.1.1 測試時間與內容

在2019年2月21日和27日21點對參加2019年世錦賽第3階段第3場選拔賽的16名運動員進行心率變異性指標測試。

1.2.1.2 測試儀器

測試儀器為美國Omega wave競技狀態(tài)綜合診斷系統。該系統通過測試和分析運動員的心電變化，借助儀器記錄的4分鐘心電圖，分析R-R間期，運用自帶軟件計算出HRV指標，給出時域和頻域指標數值。

1.2.1.3 測試對象

本研究選取國家射箭隊備戰(zhàn)2019年荷蘭世錦賽優(yōu)秀運動員16人（表1），男、女運動員各8名，其中國家健將5人，國際健將11人。

表1 測試對象基本情況Table 1 Test Objects' Basic Condition n=16

1.2.1.4 測試流程

在比賽前1天20點和比賽開始后的第7天20點對運動員進行HRV測試。測試地點為國家隊專門的醫(yī)務室，室內環(huán)境安靜，光線適宜，室溫控制在21±1℃。測試24 h之內，被試者未進行大強度體力活動，未攝入任何酒精、咖啡或藥物等。測試開始前，讓被試者佩戴好心率帶，自然仰臥于床上，兩手置于腹上，禁止移動和說話，平躺1分鐘。測試人員在1 min之內調試好測試儀器，將電極片貼在額頭正中間和優(yōu)勢手大魚際，測試時間為4 min。

1.2.1.5 測試指標

時域指標：反映HRV總體變化的R-R間期標準差（SDNN）、反映副交感神經活動的相鄰R-R間期差值均方根（rMSSD）、反映副交感神經調節(jié)能力的相鄰間期的差值標準差（SDSD）。頻域指標：總功率（TP）、反映副交感神經調節(jié)能力的高頻功率（HF）、反映交感神經活性為主的低頻功率（LF）、反映交感與副交感均衡性的高頻功率和低頻功率比值（LF/HF）。

1.2.1.6 運動成績指標的獲取

競技能力是指運動員的參賽能力，由不同表現形式的體能、技能、戰(zhàn)術、心理能力以及運動智能構成，綜合表現于運動專項中（田麥久，2000）。本文中的競技能力評價標準采用世界射箭聯合會（FITA）計分規(guī)則，對國家射箭隊備戰(zhàn)2019年荷蘭世錦賽選拔賽運動員的奧林匹克淘汰賽環(huán)值、三支箭附加賽環(huán)值進行記錄，臨場裁判均為國家級裁判及以上，確保環(huán)值的獲取客觀、公正。這兩項考核內容要求運動員發(fā)射的箭支數相對較少，容錯空間小，對運動員的技術和心理穩(wěn)定性要求高。

奧林匹克淘汰賽：兩輪奧林匹克淘汰賽，第1輪依據288支箭排名賽名次配對，第2輪依據第1場分組循環(huán)淘汰賽名次配對。1/8淘汰賽采取3場2勝制，勝者進入勝方8強，敗者進入敗方8強，以此類推決出1～16名，記錄每場前3組環(huán)值，進行總成績1～16排名并給予環(huán)值積分。

三支箭附加賽：依據第2輪循環(huán)淘汰賽名次，將男、女各16名運動員分為兩組進行分組三支箭附加賽。三支箭附加賽結束后，按照小組勝場數進行排名，每組排出第1至第8名，繼續(xù)組成8個小組進行三支箭附加賽名次賽。第1組：每小組排名第1名的，爭奪1～2名；第2組：每小組排名第2的，爭奪3～4名，以此類推。

1.2.2 數理統計

用SPSS 24.0對采集的數據進行處理，結果以平均數±標準差（M±SD）的形式表示。對賽前1天采集的HRV指標和比賽期間采集的心率變異性指標進行差異性檢驗，定義顯著性為P＜0.05。采用皮爾遜相關系數檢驗靜息狀態(tài)下HRV指標與運動成績的相關性。

2 結果

2.1 賽前基礎值和賽間值對比情況

本研究對賽前與比賽期間測試的指標進行比較發(fā)現，賽間時域指標中的SDNN指標出現顯著性下降（P＜0.05），頻域中的TP指標出現顯著性下降（P＜0.05），其他指標沒有顯著性變化（表2）。

2.2 HRV指標和運動成績的關系

本研究分別對賽前、賽間心率變異性數據和奧林匹克淘汰賽以及三支箭附加賽的運動成績進行相關性分析。通過對數據進行統計分析得出，賽前HRV指標中的LF/HF和奧林匹克淘汰賽環(huán)值之間存在顯著的相關性（r=0.691，P＜0.01），HFn.u和奧林匹克淘汰賽環(huán)值存在顯著的負相關性（r=-0.698，P＜0.01），LFn.u和奧林匹克淘汰賽環(huán)值之間存在顯著的相關性（r=0.699，P＜0.01）（表3，圖1）。

表2 心率變異性賽前值與賽間值比較Table 2 Comparison of Heart Rate Variability Pre-match Value and Match Value

表3 賽前心率變異性指標與奧林匹克淘汰賽成績相關性Table 3 Correlation between Heart Rate Variability Index and Olympic Elimination Round

由表4可見，賽間HRV指標LF/HF和三支箭附加賽環(huán)值之間存在顯著的相關性（r=0.612，P＜0.05），賽間HRV指標HFn.u和三支箭附加賽環(huán)值之間存在負相關性（r=-0.506，P＜0.05），賽間HRV指標LFms2和三支箭附加賽環(huán)值之間存在顯著的相關性（r=0.766，P＜0.01），賽間HRV指標LFn.u和三支箭附加賽環(huán)值之間存在顯著的相關性（r=0.506，P＜0.05）（表4，圖2）。

3 討論與分析

3.1 HRV指標賽前基礎值與賽間值差異的原因分析

HRV最早起源于醫(yī)學領域，近年逐漸在體育領域得到較為廣泛的應用。它是人體植物神經系統狀態(tài)的客觀反映（馬群，2009），反映有機體對外界壓力環(huán)境的適應情況。在一定范圍內，較高的心率變異性代表著運動員植物神經系統具有較好的調節(jié)功能，處于良好的賽前狀態(tài)；反之，較低的心率變異性則表示交感神經系統和副交感神經系統之間的張力增加，運動員可能處于不良賽前狀態(tài)（Appelhans et al.，2006；Wheat et al.，2010）。陳柯萍（1997）通過分析得出HRV中的rMSSD、SDNN、PNN50、TP、HF、HFnu和SD1等指標反映副交感神經活動水平，VFL、LF和LFn.u等指標反映交感神經活動水平，SD2和LF/HF反映交感—迷走神經的均衡性。根據HRV各指標的變化可得知交感神經系統與迷走神經系統的變化，進而了解運動員的實時狀態(tài)。

圖1 心率變異性指標與奧林匹克淘汰賽成績的相關性Figure 1.Correlation between Heart Rate Variability Index and Olympic Elimination Round

表4 賽間心率變異性指標與三支箭附加賽成績相關性Table 4 Correlation between Heart Rate Variability Index and Three Arrows Shoot Off

本研究通過分析不同時期優(yōu)秀射箭運動員HRV變化特點及其與運動成績的相關性，從而為教練員準確、客觀地了解運動員狀態(tài)，采取科學有效的調控措施提供客觀依據。在對賽前與賽間指標進行比較時發(fā)現，賽間SDNN指標出現顯著性下降，TP指標出現顯著性下降，其他指標沒有顯著性變化。這說明與賽前相比較，賽間交感神經系統活力和張力增加，副交感神經系統活性下降，且在自主神經系統中的調控作用減弱。這一研究結果與前人對高水平運動員的研究結果相一致（Cervantes et al.，2009；Edmonds et al.，2014；Morales et al.，2013）。

HRV部分指標在比賽期間出現顯著性下降，可能是運動員良好賽前狀態(tài)的體現，也可能是過度焦慮和疲勞導致的（Cervantes et al.，2009；Edmonds et al.，2014；Morales et al.，2013）。過度焦慮和疲勞都會在一定程度上影響心率變異性指標，同樣，心率變異性指標也是過度焦慮和疲勞的客觀反映。本研究測試的時間是在2019年荷蘭世錦賽參賽人員的最終選拔賽期間，各省市、國家隊非常重視此次選拔賽，按照慣例，教練員和運動員通常會在重要的比賽之前增加訓練量和強度，以期在接下來的比賽中能有好的表現。HRV指標出現波動的幅度還與運動員的比賽經驗、訓練水平等相關，在賽后一段時間內會恢復正常。Edmonds等（2019）通過研究發(fā)現，舞蹈選手在臨近比賽時副交感神經系統活性下降，賽后36 h基本恢復到正常水平，并認為HRV指標的變化可能是對接下來比賽的良好適應。研究發(fā)現，不同級別、不同參賽經驗的運動員，其心率變異性指標和運動成績呈顯著正相關，可以作為比賽成績的預測因子。此外，高水平運動員比賽時的平均心率明顯較低，說明副交感神經系統活動增加，有利于取得更好的運動成績。心率變異性指標可以在一定程度上反映運動員賽前心理、生理狀態(tài)，為教練員進行科學調控提供依據和參考（Carrillo et al.，2011；Ortega et al.，2017）。Pichot等（2000）對耐力運動員高強度訓練3周后情況進行研究，發(fā)現副交感神經指標呈顯著性下降，交感神經活動指標和副交感神經剛好相反，在恢復期回歸正常，對照組無明顯差異。此外，Hynynen等（2006）通過對12名過度訓練的運動員與12名正常狀態(tài)的運動員進行心電圖測試并對比分析，發(fā)現夜間心率變異性指標無顯著性差異，但白天過度訓練運動員的心率變異性指標SDNN、LF顯著低于對照組。Morales等（2013）通過對高水平柔道運動員進行對比研究，發(fā)現運動員心率變異性指標的變化和運動水平的高低、比賽的重要程度以及距離比賽日的遠近有關。D'Ascenzi等（2014）對高水平女子排球運動員的HRV和比賽壓力的研究表明，盡管心率變異率不具有統計顯著性，但仍呈現出“重大比賽前略微下降，賽間基本保持不變”的情形。

圖2 心率變異性指標與三支箭附加賽成績的相關性Figure 2.Correlation between Heart Rate Variability and Three Arrows Shoot Off

運動員在參加比賽尤其是一些重要的比賽時，由于參賽經驗、訓練水平、訓練年限、年齡、性別、生活閱歷等不同，在比賽前、比賽間往往會出現一些心理、生理反應，這些反應會對心率變異性指標產生影響（崔小珠等，2015）。研究結果顯示，反映自主神經系統整體活性以及調節(jié)能力的頻域指標TP與時域指標SDNN，賽間較賽前出現了顯著性下降?？紤]到射箭項目的特殊性，即它是表現準確性項目，對運動員技術動作的一致性和心理的穩(wěn)定性要求極高，比賽最終勝負往往要到最后一支箭才能確定。因此，本研究認為，出現心率變異性指標變化，可能是由于過度緊張、焦慮和疲勞。因為采集數據所選取的選拔賽是確定2019年荷蘭世錦賽人員名單的最終選拔賽，各省市教練員、運動員都非常重視。本次選拔賽之前，教練員增加了訓練強度，安排了大量的70 m距離實射和隊內對抗練習。雖然實射箭支數有所下降，但對抗性非常強，也容易引起神經系統疲勞的出現與累積。即使教練員適當安排休息調整，但運動員的生理、心理水平是否在賽前達到最佳狀態(tài)，還須通過必要的監(jiān)控才能了解。如果賽前運動員過度焦慮或是疲勞累積過深，將不利于他發(fā)揮出應有的運動成績。這也體現出科學、客觀、有數據支撐的賽前監(jiān)控的價值和必要性。

3.2 賽前與賽間心率變異性和運動成績的關系

通過把賽前、賽間心率變異性指標分別和奧林匹克淘汰賽以及三支箭附加賽的運動成績進行相關性分析，發(fā)現賽前、賽間心率變異性指標中的LF/HF、LFn.u和奧林匹克淘汰賽以及三支箭附加賽環(huán)值之間存在顯著的相關性，HFn.u和奧林匹克淘汰賽以及三支箭附加賽環(huán)值存在顯著的負相關性。除此之外，心率變異性指標LFms2與三支箭附加賽環(huán)值之間存在顯著的相關性。

前人研究證明，人體自主神經系統的活性和動態(tài)平衡性與運動成績有關聯（Buchheit，2015；Edmonds et al.，2019；Kinnard，2011；Pereira et al.，2019；Oliveira et al.，2017；Ortega et al.，2017）。交感神經系統和副交感神經系統如果處于良好的動態(tài)平衡，有利于運動員發(fā)揮出正常水平。如果一方長時間處于過高或過低狀態(tài)，將會限制運動員正常水平的發(fā)揮。因此，自主神經系統的動態(tài)平衡以及活動水平是影響運動成績的主要因素。這也是運用心率變異性指標來監(jiān)控運動員身體機能狀態(tài)的理論根據。

目前，關于運動員賽前神經系統狀態(tài)和競賽成績關系的研究較少，本研究用HRV指標反映運動員賽前自主神經系統，了解運動員賽前情緒、疲勞、心理等狀態(tài)，進而推測運動員的賽前狀態(tài)和競賽表現。研究發(fā)現，運動員心理狀態(tài)和運動表現具有相關性，賽前焦慮水平低的運動員，比賽中表現較好（李永長，2017）。研究人員通過對阿拉伯馬在比賽中表現的影響因素進行研究，發(fā)現LF/HF比值越大，馬在比賽中取得的成績越好，表明比賽期間自主神經系統動態(tài)調節(jié)能力越強、越穩(wěn)定的成績越好（Janczarek et al.，2017）。本研究的結果證實了這一結論，即LF/HF與運動成績高度相關。Cataldo等（2016）通過對12名高水平青少年足球運動員進行研究發(fā)現，最大峰值功率輸出以及平均最大峰值功率輸出與心率變異性指標之間具有顯著性關系。Macor等（1996）通過對自行車運動員進行研究后發(fā)現，普通人運動時反映交感神經活動水平的HRV指標LF高于運動員，即普通人的交感神經活動水平增加。本研究發(fā)現，LFn.u和奧林匹克淘汰賽環(huán)值以及三支箭附加賽環(huán)值之間有關聯性，即LFn.u值越大，運動員的奧林匹克淘汰賽環(huán)值和三支箭附加賽環(huán)值越高。此外，還有研究發(fā)現，靜息狀態(tài)下，心率變異性指標中的SDNN、rMSSD、HF和柔道運動員專項體能水平以及射擊成績之間有相關性（Blasco et al.，2013；Campos et al.，2018；Ortega et al.，2017）。安靜狀態(tài)下，心率變異性指標與O2max以及間歇耐力測試（Yo-Yo測試）成績有顯著相關 性（Freitas et al.，2015；Kinnard，2011；Pereira et al.，2019）。

以上研究表明，自主神經系統的活動水平與運動成績有顯著性關聯，并在一定程度上影響運動成績，尤其是交感神經和迷走神經之間的動態(tài)平衡性以及調節(jié)功能與運動員的比賽表現密切相關。前人研究結果提示我們（何黎嫻 等，2013；Cervantes et al.，2009；Morales et al.，2013），運動員的賽前狀態(tài)（焦慮、疲勞）會對心率變異性指標產生影響，同樣，心率變異性指標也可以作為監(jiān)控運動員賽前、賽間狀態(tài)的一個客觀指標。本研究中，通過對賽前基礎值和賽間值的比較，發(fā)現反映心臟交感神經和迷走神經均衡性和調節(jié)功能的LF/HF、LFn.u的值越高，射箭運動員奧林匹克淘汰賽以及三支箭附加賽的成績越好，反映迷走神經活性的HFn.u和奧林匹克淘汰賽以及附加賽環(huán)值存在顯著的負相關性。這些結果表明，交感神經系統和副交感神經系統的活性與平衡性是影響運動成績的重要因素。也就是說，賽前、賽間的心率變異性指標可以作為監(jiān)控運動員生理、心理狀態(tài)的客觀依據。

4 射箭項目備戰(zhàn)東京奧運會建議

受新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）疫情影響，國際奧委會聯合東京奧組委宣布東京奧運會推遲至2021年夏天舉辦。奧運會延期給各支國家隊備戰(zhàn)帶來了很大影響。如隊伍士氣受挫、老將狀態(tài)保持、隊伍訓練安排打亂、國際賽事取消運動員缺乏比賽鍛煉機會、奧運會、全運會同一年舉辦如何兼顧各方利益等都需要逐一協調、解決。

在奧運會延期舉辦的大背景下，國家射箭隊應繼續(xù)堅持“科技助力奧運”和“三從一大＋科學化訓練”原則。注意負荷節(jié)奏的安排和控制，兼顧運動員疲勞和焦慮情緒的消除。國家射箭隊應充分利用好接下來的一年時間及時提升隊伍士氣、打磨技術、強化體能、注重團體成員之間的實戰(zhàn)配合練習，為我國射箭隊在東京奧運會再創(chuàng)輝煌奠定基礎和提供保障。

5 結論

本研究明確了優(yōu)秀射箭運動員賽前、賽間HRV指標之間的差異性，證實了賽前、賽間HRV指標和優(yōu)秀射箭運動員專項成績之間的相關性。研究認為，賽前HRV指標中的SDNN、TP可以作為評價射箭運動員賽前狀態(tài)的指標和客觀依據，賽間心率變異性指標中的LF/HF、LFn.u、HFn.u、LFms2可以作為監(jiān)控運動員競技狀態(tài)的客觀指標。