訓(xùn)練沖量理論與方法研究綜述

白云瑞, 資 薇

(河南大學(xué),河南 開封 475000)

訓(xùn)練沖量(Trimp)是一種基于心率監(jiān)控的量化運(yùn)動員訓(xùn)練負(fù)荷的公式算法,通過它可以客觀反映運(yùn)動員訓(xùn)練課的實(shí)時(shí)反應(yīng)和對訓(xùn)練的適應(yīng)性。同時(shí),分析比較階段性Trimp值,可預(yù)測運(yùn)動員的最佳表現(xiàn)高峰或損傷概率。國外對此有很多研究,我國只是試用其一部分算法,并未對其進(jìn)行深入研究。本文對1975年訓(xùn)練沖量被提出至今的重要文獻(xiàn)(表1)進(jìn)行歸納,總結(jié)梳理各種算法的積極作用和存在的局限性,對其加以討論和展望,旨在為后續(xù)相關(guān)研究提供參考。

表1 訓(xùn)練沖量(Trimp)發(fā)展一覽

1 Trimp的提出

訓(xùn)練沖量(Trimp)是1975年Banister等[1]開發(fā)的一個(gè)簡單的劑量反應(yīng)雙因素?cái)?shù)學(xué)模型中提出的一個(gè)概念:運(yùn)動員在訓(xùn)練課中,訓(xùn)練時(shí)間與訓(xùn)練強(qiáng)度的乘積稱為訓(xùn)練沖量(Trimp),旨在將訓(xùn)練過程中施加的多組刺激劑量加以組合,輸入到建構(gòu)的模型中,預(yù)測運(yùn)動員的運(yùn)動能力表現(xiàn)。該模型在系統(tǒng)范圍內(nèi)設(shè)置了訓(xùn)練、適應(yīng)、疲勞和表現(xiàn)之間的相互關(guān)系。

1991年,Banister[2]考慮按心率(HR)儲備的方法計(jì)算運(yùn)動強(qiáng)度及運(yùn)動時(shí)間,同時(shí),記錄訓(xùn)練課的平均心率并根據(jù)遞增訓(xùn)練量期間觀察到的心率儲備和血乳酸之間的關(guān)系進(jìn)行加權(quán),然后乘以訓(xùn)練課的持續(xù)時(shí)間,量化訓(xùn)練的刺激“劑量”。

Banister提出的Trimp負(fù)荷量化的方法,首次將訓(xùn)練量和訓(xùn)練強(qiáng)度合并在一個(gè)術(shù)語中,讓教練員及科研工作者依靠客觀心率了解運(yùn)動員在訓(xùn)練比賽過程中的負(fù)荷,對訓(xùn)練安排和調(diào)控起到重要作用。其Trimp算法也有一些限制,如采用訓(xùn)練課的平均心率可能不能反映間歇性運(yùn)動時(shí)心率的波動。正是這個(gè)原因,該算法僅在耐力項(xiàng)目中適用。其次,Impellizzeri等[3]用劑量-反應(yīng)模型表示訓(xùn)練負(fù)荷對不同個(gè)體的差異,而Banister的Trimp計(jì)算法對男性和女性使用通用方程式,意味著性別是運(yùn)動員與眾不同的唯一因素,并沒有考慮個(gè)體間的差異性。

2 Edward的訓(xùn)練沖量算法

1994年,Edward[3]在自行車項(xiàng)目中運(yùn)用了心率監(jiān)控。他建立了一種基于心率區(qū)間的訓(xùn)練負(fù)荷計(jì)算方法,在5個(gè)預(yù)先定義的心率區(qū)間,運(yùn)用花費(fèi)的時(shí)間乘以任意系數(shù)來量化訓(xùn)練負(fù)荷。其建議的心率區(qū)間基于10% 區(qū)間寬度和相應(yīng)系數(shù)的最大心率。

相較于前人的訓(xùn)練沖量算法,Edward的算法相對簡單。通過觀察心率劃分的5個(gè)區(qū)間,可以直觀地發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度小于50%HRmax的訓(xùn)練不在計(jì)算范圍內(nèi)。

我國學(xué)者王聰?shù)萚9]在監(jiān)控羽毛球訓(xùn)練與比賽負(fù)荷時(shí)采用了Edward的訓(xùn)練沖量算法,發(fā)現(xiàn):該算法能反映機(jī)體比賽過程中所承受的負(fù)荷刺激,很好地評價(jià)羽毛球運(yùn)動員的專項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷;但在羽毛球個(gè)人技術(shù)練習(xí)及步伐訓(xùn)練時(shí),該算法就不能很好地反映長時(shí)間、低強(qiáng)度的訓(xùn)練負(fù)荷。

Borresen等[10]研究了Edwards方法與Session-RPE對訓(xùn)練負(fù)荷量化的關(guān)系。 結(jié)果表明:在高強(qiáng)度訓(xùn)練時(shí)間較長的運(yùn)動員中,以心率為基礎(chǔ)的訓(xùn)練方法會高估訓(xùn)練負(fù)荷;而在低強(qiáng)度訓(xùn)練時(shí)間較長的運(yùn)動員中,Session-RPE方法會高估訓(xùn)練負(fù)荷;使用心率區(qū)間的加權(quán)系數(shù)也存在一些局限性,因?yàn)椴捎眯穆蕜澐謴?qiáng)度期間,1～2次 /min的心率差別可能對結(jié)果產(chǎn)生很大影響。

綜上可見,Edward的訓(xùn)練沖量算法并不是對以往算法的修正和優(yōu)化,而是為了更好地推行簡化的算法,其算法中的權(quán)重系數(shù)缺乏生理學(xué)基礎(chǔ),各心率區(qū)間是預(yù)先確定的,沒有任何代謝或生理性能閾值作為依據(jù)。這種區(qū)間和權(quán)重意味著第5區(qū)的訓(xùn)練強(qiáng)度是第1區(qū)的5倍,顯然不符合實(shí)際,并且訓(xùn)練強(qiáng)度之間的關(guān)系到目前為止還沒有任何研究予以證明。

3 Lucia的訓(xùn)練沖量算法

2003年,Lucia等[4]提出Banister與Edward的訓(xùn)練沖量算法并沒有把基于心率的強(qiáng)度區(qū)域與各種生理閾值考慮在內(nèi)。Lucia在實(shí)驗(yàn)室通過最大心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)測定了運(yùn)動員通氣閾(VT)、呼吸補(bǔ)償點(diǎn)(RCT),同時(shí)記錄VT、RCT對應(yīng)的心率,以此來劃分3種區(qū)間。

Lucia的訓(xùn)練沖量算法一經(jīng)提出,就在耐力項(xiàng)目中被廣泛使用。尤其是在自行車項(xiàng)目中,Earnest等[11]運(yùn)用Lucia的訓(xùn)練沖量算法監(jiān)控自行車選手的訓(xùn)練負(fù)荷,記錄專業(yè)自行車選手的Trimp值與靜息心率(HR)和靜息心率變異性(HRV)之間的關(guān)系,得出連續(xù)訓(xùn)練的總Trimp值與心率變異性呈高度相關(guān)性(r=±0.93,P<0.001),證實(shí)心率變異性可能受長期大量訓(xùn)練強(qiáng)烈影響。

Jonathan等[12]按照Lucia的方法在長距離跑步項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn):訓(xùn)練中區(qū)間1的時(shí)間遠(yuǎn)高于區(qū)間2與區(qū)間3的總和;相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),區(qū)間1的時(shí)長與長距離跑步成績呈高度相關(guān)性(r=-0.97)。

Lucia的Trimp算法優(yōu)點(diǎn)是:通過實(shí)驗(yàn)室測定了人的呼吸閾值,為心率強(qiáng)度區(qū)間的劃分提供了科學(xué)依據(jù)。然而,與Edward的算法一樣,該算法的權(quán)重系數(shù)也沒有基于任何科學(xué)證據(jù)或生理數(shù)據(jù)的支撐。Banister等早期在研究游泳運(yùn)動員的負(fù)荷劑量時(shí)就使用相同的權(quán)重系數(shù)(1、2、3)作為低、中、高強(qiáng)度的刺激,但隨后Banister改變了他的方法,采用基于血乳酸反應(yīng)的權(quán)重。這樣的線性權(quán)重系數(shù)可能會造成負(fù)荷量化的誤差。

4 Stagno的訓(xùn)練沖量算法

經(jīng)過一系列的發(fā)展,Trimp慢慢被越來越多的人認(rèn)識,Trimp的算法也一代一代被修正和優(yōu)化。我們討論的3種Trimp算法,不管是簡單的平均心率乘以運(yùn)動時(shí)間,還是通過最大心率劃分區(qū)間乘以權(quán)重系數(shù),都在當(dāng)時(shí)解決了一些訓(xùn)練負(fù)荷量化的難題,為訓(xùn)練監(jiān)控提供了幫助。通過對比不難發(fā)現(xiàn),區(qū)間劃分后權(quán)重系數(shù)采用線性增加的方式進(jìn)行賦值并不具有科學(xué)性。

2007年,Stagno等[5]改良了Banister的沖量訓(xùn)練算法,試圖量化團(tuán)體項(xiàng)目——曲棍球的訓(xùn)練負(fù)荷。Stagno及其同事沒有直接使用通用方程式來反映假設(shè)的血液乳酸分布,而是利用跑臺實(shí)驗(yàn)測定了曲棍球運(yùn)動員的血液乳酸分布與對應(yīng)心率的曲線變化。因此,其使用的權(quán)重反映了特定人群血液乳酸反應(yīng)與運(yùn)動強(qiáng)度的曲線。盡管沒有真正個(gè)性化,但其方法使用了所有參與者的平均血乳酸分布來產(chǎn)生權(quán)重,至少提供了一定程度的個(gè)性化。然后,他們在乳酸閾值和乳酸積累點(diǎn)周圍設(shè)定了5個(gè)心率區(qū)間,計(jì)算出各區(qū)間的權(quán)重系數(shù)分別為1.25、1.71、2.54、3.61和5.16。然后,將每個(gè)HR區(qū)域中的累積時(shí)間乘以各自的區(qū)域權(quán)重即可得出總Trimp值。該研究量化了曲棍球項(xiàng)目中的TL,并確定了一個(gè)賽季中Trimp與各種健身參數(shù)之間的關(guān)系。

有學(xué)者2010年使用Stagno的Trimp算法監(jiān)控曲棍球運(yùn)動員訓(xùn)練和比賽負(fù)荷,發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練和比賽的總Trimp值很接近,反映出訓(xùn)練安排與比賽負(fù)荷相近,可以為教練員提供一種簡便的負(fù)荷量化方式來檢查團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的訓(xùn)練和比賽負(fù)荷情況。宮樂貞等[13]將Stagno的Trimp算法運(yùn)用于足球訓(xùn)練負(fù)荷評價(jià)中,對不同位置的足球運(yùn)動員進(jìn)行負(fù)荷監(jiān)控,認(rèn)為Trimp可檢驗(yàn)訓(xùn)練時(shí)的負(fù)荷是否達(dá)到要求,并結(jié)合不同位置球員的特點(diǎn)合理加量和減量,為制訂和調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃提供可靠依據(jù)。

Stagno的Trimp算法依據(jù)血乳酸與對應(yīng)心率儲備測定的權(quán)重系數(shù)是通過跑臺測得的,而曲棍球項(xiàng)目是高強(qiáng)度間歇運(yùn)動,這樣求得的各區(qū)間權(quán)重系數(shù)是否可靠呢？研究證明:在相同的平均強(qiáng)度下進(jìn)行間歇和連續(xù)運(yùn)動時(shí)的耗氧量在低強(qiáng)度下相似,但在較高強(qiáng)度下顯著不同。同時(shí),與在相同平均工作量下連續(xù)運(yùn)動相比,Bangsbo[14]發(fā)現(xiàn)間歇運(yùn)動的血乳酸濃度更高。隨后,Akubat等[15]針對這一問題展開研究,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),間歇性鍛煉會顯著改變HR-BLa和Trimp權(quán)重的計(jì)算。這種改變可能導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目運(yùn)動員的Trimp被嚴(yán)重低估。

綜上,盡管Stagno的Trimp算法在較高強(qiáng)度間歇運(yùn)動中的權(quán)重系數(shù)存在誤差,但其對心率區(qū)間賦值的權(quán)重系數(shù)(采用平均心率及線性權(quán)重系數(shù))是超越前人的嘗試,推動這項(xiàng)研究朝正確的方向邁出了一大步。

5 Maniz的訓(xùn)練沖量算法

Maniz等[6]總結(jié)之前Trimp算法的優(yōu)缺點(diǎn),提出個(gè)體化訓(xùn)練沖量(iTrimp)的概念,iTrimp的權(quán)重基于個(gè)人的心率-乳酸對增量運(yùn)動的反應(yīng),這是在標(biāo)準(zhǔn)乳酸閾值測試方案中測得的。

分別為參加實(shí)驗(yàn)的8名長跑運(yùn)動員測定個(gè)人的ΔHR-Bla曲線關(guān)系,并從指數(shù)方程中確定每個(gè)人的權(quán)重Yi,實(shí)驗(yàn)過程中每5 s記錄心率讀數(shù),然后代入方程求得Trimp值,記錄分析384次訓(xùn)練課的訓(xùn)練負(fù)荷。結(jié)果得出:平均每周iTrimp與乳酸閾值(r=0.87)的速度變化和乳酸積累的速度變化(r=0.72)有顯著相關(guān)性;平均每周iTrimp與5 000 m (r=- 0.77)和10 000 m(r=-0.82)運(yùn)動表現(xiàn)顯著相關(guān)。

之后幾年里,iTrimp負(fù)荷監(jiān)控方法在有氧訓(xùn)練領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可。Malone等[17]將iTrimp作為愛爾蘭式曲棍球項(xiàng)目的監(jiān)控手段,記錄競賽期每位球員每周的iTrimp值,發(fā)現(xiàn):周iTrimp值與運(yùn)動員的最大攝氧量顯著相關(guān)(P=0.002);而且,有氧能力指標(biāo)提升的運(yùn)動員,每周的iTrimp值為590～972 AU。與Maniz先前的研究具有一致性。iTrimp不僅對高水平運(yùn)動員負(fù)荷監(jiān)控起作用,對監(jiān)控心臟病患者運(yùn)動處方的制訂也起到不可或缺的作用。Iellamo等[18]使用iTrimp方法測量心臟病患者的訓(xùn)練負(fù)荷,比較持續(xù)有氧訓(xùn)練和間歇有氧訓(xùn)練對多種健康和健身措施的影響。

綜上可知,Manzi等改良的iTrimp算法有著不可忽視的優(yōu)點(diǎn):第一,避開了使用平均心率或心率區(qū)間劃分帶來的誤差,而是像“微積分”一樣,根據(jù)每5 s心率讀數(shù)計(jì)算“強(qiáng)度面積”,相加得出一個(gè)整體的Trimp值;第二,iTrimp個(gè)體化了每位運(yùn)動員的權(quán)重,克服了以前方法的限制,更具科學(xué)性。iTrimp也存在一些缺陷,如所有iTrimp研究實(shí)驗(yàn)對象都是男性,并未有對女運(yùn)動員的相關(guān)研究,有待后續(xù)學(xué)者驗(yàn)證。其次,iTrimp實(shí)際應(yīng)用中可能存在一些麻煩,尤其是在團(tuán)隊(duì)環(huán)境(測試成本和分析等)中,目前手動測定 iTrimp和基于實(shí)驗(yàn)室的跑步機(jī)測試可能非常耗時(shí)。

6 Trimpc(訓(xùn)練沖量累計(jì)法)

Amador García-Ramos等[7]對Banister的原始Trimp算法加以修正,提出Trimp累計(jì)法(Trimpc)。該算法的提出是因?yàn)樵嫉腡rimp不能區(qū)分運(yùn)動時(shí)間和休息時(shí)間,將這2種狀態(tài)用一個(gè)平均強(qiáng)度值來表示,可能導(dǎo)致低估訓(xùn)練負(fù)荷。Amador García-Ramos等在監(jiān)控游泳訓(xùn)練時(shí),通過利用當(dāng)前的技術(shù)確定運(yùn)動和恢復(fù)的間隔時(shí)間并加以計(jì)時(shí)。隨后分別將訓(xùn)練和恢復(fù)的每5 s平均心率代入計(jì)算,最后求和計(jì)算出一次高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練課的總負(fù)荷。通過記錄17名精英游泳運(yùn)動員328次訓(xùn)練課的Trimp值,發(fā)現(xiàn)修正后的Trimpc值比原始Trimp值高9%。最后建議,對中、高強(qiáng)度的運(yùn)動訓(xùn)練,Trimpc量化訓(xùn)練負(fù)荷可能更準(zhǔn)確。但關(guān)于Trimpc的應(yīng)用,至今并沒有學(xué)者進(jìn)一步探究。

Trimpc比原始的Trimp解決了一些難題:如采用5 s心率讀數(shù)取代以往的直接使用平均心率,使得ΔHRratio隨強(qiáng)度的變化而變化,能更準(zhǔn)確地反映運(yùn)動員的訓(xùn)練負(fù)荷;區(qū)分運(yùn)動時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。對間歇訓(xùn)練而言,若上一組的刺激還未恢復(fù)就開始下一組練習(xí),對運(yùn)動員的刺激會更大。原始的Trimp忽視了間歇時(shí)的負(fù)荷,而Trimpc將其進(jìn)行區(qū)分和累加,使得對運(yùn)動負(fù)荷的監(jiān)控更加貼合實(shí)際。當(dāng)然,Trimpc也存在一些不足,其權(quán)重依然采用的是Banister在實(shí)驗(yàn)室測得的標(biāo)準(zhǔn)HR-Bla曲線方程,缺乏個(gè)體間的差異性。同時(shí),將訓(xùn)練區(qū)分成運(yùn)動與恢復(fù),再逐個(gè)累加,數(shù)據(jù)量有些冗雜,記錄起來比較耗時(shí)。

7 小 結(jié)

Trimp的優(yōu)點(diǎn):第一,可連續(xù)快速且無損地獲得運(yùn)動員訓(xùn)練過程中某一時(shí)間段或全時(shí)段的身體負(fù)荷,為教練員了解計(jì)劃的實(shí)施情況,進(jìn)而及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練安排提供參考。第二,Trimp與最大攝氧量有高度相關(guān)性,可通過監(jiān)控有效改善運(yùn)動員的有氧能力水平。第三,耐力項(xiàng)目中,iTrimp量化到每位運(yùn)動員,使得訓(xùn)練安排更有針對性,推薦在耐力項(xiàng)目的優(yōu)秀運(yùn)動員中使用。

Trimp的局限性:第一,因?yàn)榛谛穆时O(jiān)控,需要運(yùn)動員隨時(shí)佩戴心率表帶,運(yùn)動過程中可能出現(xiàn)設(shè)備滑落、數(shù)據(jù)丟失的情況。第二,數(shù)據(jù)采集和計(jì)算量較多,比較耗費(fèi)人力、物力。第三,在連續(xù)性耐力訓(xùn)練中有廣泛研究證實(shí)其有效性,在間歇運(yùn)動中還需證實(shí)其可靠性。