周蘇坡,袁 鵬,陳 偉,許貽林*
科學(xué)訓(xùn)練通過(guò)增進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能、提高身體結(jié)構(gòu)的功能和改善機(jī)體供能系統(tǒng)的能力來(lái)增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),發(fā)生于訓(xùn)練或比賽中的傷害性事件,即運(yùn)動(dòng)損傷[1],大大影響著運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技水平[2]。研究表明運(yùn)動(dòng)隊(duì)中的損傷率與其成績(jī)存在顯著相關(guān)性,降低損傷發(fā)生可能有助于運(yùn)動(dòng)隊(duì)取得比賽勝利[3]。在運(yùn)動(dòng)損傷的病理學(xué)模型中,損傷發(fā)生是內(nèi)部因素與外部因素在遭遇誘發(fā)事件時(shí)綜合作用的結(jié)果[4],其中不當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)負(fù)荷安排是重要因素之一(圖1)[5],當(dāng)負(fù)荷帶來(lái)的疲勞效應(yīng)高于機(jī)能提高效應(yīng)時(shí),運(yùn)動(dòng)員發(fā)生損傷的風(fēng)險(xiǎn)也大大增加。因此,通過(guò)科學(xué)調(diào)控運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練來(lái)有效控制運(yùn)動(dòng)損傷成為競(jìng)技體育工作中的重要內(nèi)容。
圖1 負(fù)荷-損傷病理學(xué)模型[5]Figure 1 The Load-Injury Pathology Model[5]
運(yùn)動(dòng)負(fù)荷指機(jī)體在一段時(shí)間內(nèi)的比賽或訓(xùn)練中承受的壓力[6],經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)控與分析常從負(fù)荷量與負(fù)荷強(qiáng)度出發(fā),探究機(jī)體所承受的生理與心理上的刺激,并由此確立了基于運(yùn)動(dòng)學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的描述指標(biāo)[7]。但僅從量與強(qiáng)度的角度分析負(fù)荷特征已無(wú)法滿(mǎn)足競(jìng)技運(yùn)動(dòng)發(fā)展的需要[8]。為了解決“海量數(shù)據(jù)”與“使用便捷”之間的矛盾,有學(xué)者提出淡化負(fù)荷的指標(biāo)學(xué)科屬性,根據(jù)負(fù)荷與時(shí)間的關(guān)系將其分為絕對(duì)負(fù)荷(absolute load)與相對(duì)負(fù)荷(relative load):絕對(duì)負(fù)荷是指機(jī)體在一段時(shí)間內(nèi)的累積負(fù)荷,如課次負(fù)荷、日負(fù)荷、周負(fù)荷和月負(fù)荷以及賽季負(fù)荷等;相對(duì)負(fù)荷是指一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷變化情況,如周負(fù)荷變化率、周負(fù)荷變化量、急慢性負(fù)荷比等[8-10]。本文旨在從絕對(duì)負(fù)荷與相對(duì)負(fù)荷的視角,探討競(jìng)技體育中運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與損傷風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究進(jìn)展,為我國(guó)體育科研工作者開(kāi)展此類(lèi)問(wèn)題研究和進(jìn)行相關(guān)服務(wù)工作提供參照。
課次負(fù)荷是指在一節(jié)訓(xùn)練課或一場(chǎng)比賽中機(jī)體的累積負(fù)荷,當(dāng)一天中只有一節(jié)訓(xùn)練課時(shí)課次負(fù)荷也等同于日負(fù)荷。課次負(fù)荷是負(fù)荷安排的基本組成單元,具有一定的專(zhuān)項(xiàng)特征。在對(duì)棒球投球手在一節(jié)訓(xùn)練課中的投擲次數(shù)、投擲球類(lèi)型與上肢疼痛關(guān)系的研究,發(fā)現(xiàn)13~14歲投球手的投擲類(lèi)型與手臂疼痛有明顯相關(guān)性:投擲滑球使肘部疼痛增加86%,投擲曲線球使肩部疼痛增加52%;而只考慮投擲次數(shù)時(shí),一場(chǎng)比賽中投擲超過(guò)75次時(shí),肘部疼痛風(fēng)險(xiǎn)增加35%、肩部疼痛風(fēng)險(xiǎn)增加52%[11]。Wheeler等[12]通過(guò)對(duì)水球運(yùn)動(dòng)員在一場(chǎng)比賽中射門(mén)次數(shù)的研究,指出水球運(yùn)動(dòng)員74%的肩部損傷與射門(mén)次數(shù)的增加以及2次射門(mén)間隔時(shí)間的減少有關(guān)。因此為了降低損傷風(fēng)險(xiǎn),課次負(fù)荷的負(fù)荷量不能過(guò)大,同時(shí)還要注意負(fù)荷形式、練習(xí)密度的安排。
周負(fù)荷是指在連續(xù)一周的時(shí)間內(nèi)機(jī)體承受的累積負(fù)荷,不同學(xué)者[13-17]在分析周負(fù)荷與損傷風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系時(shí)均發(fā)現(xiàn)周負(fù)荷存在一個(gè)單邊的“安全閾值”,負(fù)荷超過(guò)此閾值時(shí)即引起損傷的風(fēng)險(xiǎn)顯著增大。如對(duì)橄欖球運(yùn)動(dòng)員的研究表明當(dāng)運(yùn)動(dòng)員每周跑動(dòng)距離≥28 798 m時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加1.9~13.9倍[13];對(duì)排球運(yùn)動(dòng)員的研究表明每周增加1 h的訓(xùn)練或每周增加一場(chǎng)比賽,損傷風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加1.7~3.9倍[14];對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員的研究表明當(dāng)周負(fù)荷大于1 750 AU、2周負(fù)荷大于4 000 AU時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加2.4~4.7倍[15]。但Dennis等[18]對(duì)投球手進(jìn)行2個(gè)賽季的跟蹤研究,發(fā)現(xiàn)比起每周投擲次數(shù)在123~188次,小于123次或大于188次的投球手損傷風(fēng)險(xiǎn)均明顯增加。
由于科學(xué)訓(xùn)練的本質(zhì)是通過(guò)給予機(jī)體適宜刺激,誘導(dǎo)機(jī)體出現(xiàn)最佳適應(yīng)[19],因此引起損傷風(fēng)險(xiǎn)顯著增大的周負(fù)荷的影響也可能是雙重的,即周負(fù)荷存在一個(gè)“安全范圍”。當(dāng)超過(guò)此范圍時(shí)即進(jìn)入過(guò)度負(fù)荷,機(jī)體疲勞加深,難以充分恢復(fù);低于此范圍時(shí)即負(fù)荷不足,訓(xùn)練無(wú)法提高身體機(jī)能,此二者均會(huì)引起損傷風(fēng)險(xiǎn)的增高。
在一個(gè)更長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)分析負(fù)荷累積與損傷風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系時(shí),眾多學(xué)者的研究結(jié)果趨向于一致,即運(yùn)動(dòng)員在負(fù)荷刺激下的機(jī)體反應(yīng)可能是積極的(體能增強(qiáng),損傷風(fēng)險(xiǎn)降低),也可能是消極的(損傷、疾病的風(fēng)險(xiǎn)增大,出現(xiàn)過(guò)度訓(xùn)練或運(yùn)動(dòng)水平下降)[10],絕對(duì)負(fù)荷與損傷風(fēng)險(xiǎn)間存在一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系(dose-response relationship)[11,20-22]。Blanch等[22]對(duì)235名投球手的投擲次數(shù)與比賽中的損傷進(jìn)行15年的跟蹤調(diào)查,發(fā)現(xiàn)身體不同組織在接受相同負(fù)荷刺激后對(duì)損傷風(fēng)險(xiǎn)的耐受不同(見(jiàn)表1),如當(dāng)3個(gè)月的累計(jì)投擲次數(shù)≥150次或職業(yè)生涯總投擲次數(shù)<1 200次時(shí),骨組織應(yīng)力性損傷的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加;當(dāng)一個(gè)賽季中的累計(jì)投擲次數(shù)≥400次時(shí),肌肉組織的損傷風(fēng)險(xiǎn)顯著減少,但這2種負(fù)荷刺激在肌腱組織中卻展現(xiàn)出相反的效應(yīng)。原因可能在于不同組織對(duì)負(fù)荷的耐受性不同,在投擲動(dòng)作中運(yùn)動(dòng)員常進(jìn)行肌肉的超等長(zhǎng)收縮,這對(duì)肌腱和骨組織都會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)擔(dān)。一旦負(fù)荷過(guò)高組織無(wú)法完全恢復(fù),或負(fù)荷過(guò)低組織難以發(fā)生良好的適應(yīng),都會(huì)使損傷風(fēng)險(xiǎn)增大。
表1 投球手運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與運(yùn)動(dòng)損傷的關(guān)系[22]Table 1 Relationship between Exercise Load and Sports Injury of Pitchers[22]
從負(fù)荷累積的角度來(lái)看,現(xiàn)有研究表明在一個(gè)較小的時(shí)間單位中,絕對(duì)負(fù)荷對(duì)損傷風(fēng)險(xiǎn)展現(xiàn)出一個(gè)安全閾值,當(dāng)負(fù)荷超過(guò)此閾值時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增大;而在一個(gè)較大的時(shí)間單位中,絕對(duì)負(fù)荷對(duì)損傷風(fēng)險(xiǎn)趨向于展現(xiàn)出一個(gè)安全范圍,當(dāng)負(fù)荷低于或超過(guò)此范圍時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增大。然而這種安全閾值或安全范圍在不同項(xiàng)目、不同年齡、不同水平的運(yùn)動(dòng)員甚至同一運(yùn)動(dòng)員的不同組織部位都不一致,為有效降低損傷風(fēng)險(xiǎn),單次負(fù)荷不宜過(guò)高,且一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷不宜過(guò)高或過(guò)低。
周負(fù)荷變化(week-to-week change)指2個(gè)相鄰周負(fù)荷間的絕對(duì)變化量(本周負(fù)荷-上一周負(fù)荷)或相對(duì)變化率[(本周負(fù)荷-上一周負(fù)荷)/本周負(fù)荷],是調(diào)控運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)的主要著手點(diǎn)。在分析變化量時(shí)研究者習(xí)慣將這種連續(xù)變量轉(zhuǎn)化為分類(lèi)變量,并以某一等級(jí)為參照計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)比值。如Colby等[15]使用sRPE作為負(fù)荷指標(biāo),研究足球運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷,在分析時(shí)將sRPE周變化量分為低變化組(<250 AU)、中等變化組(250~750 AU)、高變化組(750~1 250 AU)和極高變化組(1 250 AU),并發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動(dòng)員處于極高變化組時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)明顯增加,是低變化組的2.8倍;而當(dāng)運(yùn)動(dòng)員處于高變化組時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)最低。此外分析移動(dòng)總距離負(fù)荷指標(biāo),發(fā)現(xiàn)比起周負(fù)荷變化小于549 m,變化量在549~6 955 m時(shí)足球運(yùn)動(dòng)員有明顯較低的損傷風(fēng)險(xiǎn)[23]。
對(duì)周負(fù)荷變化率的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)周負(fù)荷變化率在5%~10%以?xún)?nèi)時(shí),訓(xùn)練負(fù)荷的波動(dòng)是相對(duì)穩(wěn)定的,這時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)較低(<10%);當(dāng)變化率>15%時(shí),損傷風(fēng)險(xiǎn)將增至20%以上,且會(huì)隨著變化率的增加而繼續(xù)增大[24]。因此就預(yù)防損傷風(fēng)險(xiǎn)來(lái)說(shuō),周負(fù)荷的變化量或許存在一個(gè)“安全范圍”,但周負(fù)荷的變化率存在“安全閾值”[25],中等程度的增減或10%左右的波動(dòng)一般有較低的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)描記一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷變化時(shí)出現(xiàn)錐形曲線,即表示負(fù)荷發(fā)生快速增長(zhǎng),Piggott第[26]將之稱(chēng)為激增負(fù)荷(spike load),并在對(duì)16名職業(yè)足球運(yùn)動(dòng)員的研究中發(fā)現(xiàn)40%的損傷發(fā)生前都伴有激增負(fù)荷的出現(xiàn)。一項(xiàng)為期10個(gè)賽季對(duì)129名投球手的跟蹤調(diào)查,發(fā)現(xiàn)一場(chǎng)比賽中的投擲超過(guò)50次時(shí)(處于高負(fù)荷組,發(fā)生激增負(fù)荷),接下來(lái)21 d中損傷風(fēng)險(xiǎn)提高1.8倍;在一局比賽中投擲超過(guò)30次時(shí)(處于高負(fù)荷組,發(fā)生激增負(fù)荷),接下來(lái)的28 d中損傷風(fēng)險(xiǎn)提高2.4倍;超出此時(shí)間范圍后高負(fù)荷組和低負(fù)荷組球員的損傷風(fēng)險(xiǎn)并無(wú)顯著差異[27]。
早有學(xué)者[28]指出,當(dāng)向機(jī)體組織傳導(dǎo)的能量超出其承受范圍時(shí),組織就會(huì)發(fā)生損傷。在一次激增負(fù)荷中未成熟組織遭受破壞,但成熟組織短期內(nèi)還可以繼續(xù)執(zhí)行功能,從而整體上未表現(xiàn)出功能缺失。但一段時(shí)間的自然代謝后,原本成熟的組織開(kāi)始衰老,功能下降;而此時(shí)的成熟組織(由之前受到過(guò)破壞的未成熟組織發(fā)育而成)由于之前受到破壞,無(wú)法充分執(zhí)行成熟組織的功能,從而導(dǎo)致該組織整體上的功能下降、損傷風(fēng)險(xiǎn)增加[27]。因此激增負(fù)荷在引起損傷風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化方面具有一定的延遲效應(yīng),可使運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入易患損傷的敏感期,此敏感期可持續(xù)4周[29]。
急慢性負(fù)荷比(Acute Chronic Workload Ratio,ACWR)由Hulin等[30]根據(jù)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的雙因素理論(Fitness-Fatigue Theory)提出,并規(guī)定算法為過(guò)去1周的周負(fù)荷除以過(guò)去4周的平均周負(fù)荷。在該理論中,訓(xùn)練使體能水平提高的同時(shí)也帶來(lái)疲勞水平增加,而運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)由體能與疲勞相互作用決定[31]。當(dāng)體能效益高于疲勞效益時(shí)機(jī)體獲得積極的訓(xùn)練效應(yīng),反映在急慢性負(fù)荷比中即為慢性負(fù)荷大于急性負(fù)荷,比值小于1;當(dāng)疲勞效益高于體能效益時(shí)機(jī)體獲得消極的訓(xùn)練效應(yīng),反映在急慢性負(fù)荷比中即為急性負(fù)荷大于慢性負(fù)荷,比值大于1。之后Blanch等[32]提出了通過(guò)本周ACWR預(yù)測(cè)下一周損傷風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式:y=9.98×a2-18.42×a+11.73(y表示接下來(lái)1周的損傷風(fēng)險(xiǎn),即1周中的損傷次數(shù)/該周運(yùn)動(dòng)員暴露總次數(shù)×100%;a表示本周的急慢性負(fù)荷比值),并表明ACWR與損傷風(fēng)險(xiǎn)具有較強(qiáng)相關(guān)性(R2=0.53);Gabbett[23]認(rèn)為當(dāng)比值大于1.5時(shí),運(yùn)動(dòng)員即進(jìn)入易患損傷的“危險(xiǎn)區(qū)間”,而為了有效減少損傷發(fā)生應(yīng)將比值控制在0.8~1.3這一“最適區(qū)間”。
隨著研究的不斷深入,Carey等[33]首先對(duì)比值的算法提出了質(zhì)疑,認(rèn)為這種算法的時(shí)間窗口選取只是基于20世紀(jì)80年代Banister對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)員的研究,代表性不足,并提出更精準(zhǔn)的急慢性負(fù)荷計(jì)算選取應(yīng)以天為單位;Menaspà[34]認(rèn)為過(guò)去1周/過(guò)去4周的滾動(dòng)平均算法(Rolling Average,RA)有明顯的不足之處,主要表現(xiàn)在以周為單位的平均算法在日負(fù)荷偏離較大的情況下仍表現(xiàn)出同樣的周負(fù)荷,且沒(méi)有考慮大負(fù)荷刺激出現(xiàn)的具體日期;隨后Williams等[35]提出了急慢性負(fù)荷比的加權(quán)平均算法(Exponentially Weighted Moving Averages,EWMA),即根據(jù)日期對(duì)過(guò)去每一天的負(fù)荷賦予不同的權(quán)重系數(shù)(表2)。
表2 急慢性負(fù)荷比的主要算法Table2 Main Algorithms of ACWR
因此,從負(fù)荷變化的角度來(lái)看,相對(duì)負(fù)荷可以對(duì)接下來(lái)一段時(shí)間的損傷風(fēng)險(xiǎn)做出一定預(yù)測(cè),且急慢性負(fù)荷比在這方面展現(xiàn)出了較好的敏感性[37],吸引著眾多學(xué)者對(duì)如何構(gòu)建最佳模型進(jìn)行研究。盡管有學(xué)者認(rèn)為對(duì)損傷采取何種界定標(biāo)準(zhǔn)會(huì)影響研究結(jié)果[38],也有研究結(jié)果顯示急慢性負(fù)荷比與損傷風(fēng)險(xiǎn)間不存在顯著相關(guān)性[39],但更多的研究表明急慢性負(fù)荷比與損傷風(fēng)險(xiǎn)間呈“U”形曲線,即存在一個(gè)最佳區(qū)間,在此區(qū)間中的ACWR有著最低的損傷風(fēng)險(xiǎn)。為有效控制損傷風(fēng)險(xiǎn),課次負(fù)荷間的變化不應(yīng)陡然增大,周負(fù)荷變化率應(yīng)控制在10%,且急慢性負(fù)荷比不應(yīng)超過(guò)1.5。
研究發(fā)現(xiàn)高負(fù)荷的訓(xùn)練或比賽會(huì)增大損傷風(fēng)險(xiǎn)[40],但也有研究表明,運(yùn)動(dòng)員在聯(lián)賽準(zhǔn)備期中每多參加10次完整的訓(xùn)練,賽季中損傷的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)降低5%[41];每周跑動(dòng)距離處于較高水平組(16 001~22 364 m)的運(yùn)動(dòng)員損傷風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)顯著低于跑動(dòng)較少者(9 625~16 000 m)[13]。此外當(dāng)急性負(fù)荷與慢性負(fù)荷相近時(shí)(比值接近于1),承受較高慢性負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)員罹患損傷的風(fēng)險(xiǎn)也顯著下降[13,42]。這種高負(fù)荷卻帶來(lái)低損傷風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象被稱(chēng)為負(fù)荷-損傷悖論(workload-injury paradox)。
一定范圍的高負(fù)荷使機(jī)體做出更強(qiáng)烈的應(yīng)答式反應(yīng),帶來(lái)攝氧能力、高強(qiáng)度持續(xù)奔跑能力、力量水平等方面的提高;而對(duì)團(tuán)體性項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō),這種高負(fù)荷訓(xùn)練還可以強(qiáng)化與隊(duì)友的配合。此外,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員能夠接受高負(fù)荷的訓(xùn)練刺激時(shí),其在比賽中的相對(duì)負(fù)荷也會(huì)相對(duì)降低。因此一定范圍的高負(fù)荷可有效提高運(yùn)動(dòng)員的體能儲(chǔ)備,使來(lái)自訓(xùn)練和比賽中的壓力大大減輕,從而降低機(jī)體的損傷風(fēng)險(xiǎn)[8,13,42-43]。而負(fù)荷-損傷悖論也是科學(xué)訓(xùn)練的強(qiáng)有力說(shuō)明,即在實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)體進(jìn)行充分改造和在有效控制損傷風(fēng)險(xiǎn)之間,負(fù)荷水平應(yīng)處于某一特定范圍。
科學(xué)訓(xùn)練的本質(zhì)是通過(guò)適宜負(fù)荷誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生最佳適應(yīng),運(yùn)動(dòng)負(fù)荷在使機(jī)體發(fā)生定向改造以適應(yīng)專(zhuān)項(xiàng)特征的同時(shí)也使運(yùn)動(dòng)員罹患運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化。運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與損傷風(fēng)險(xiǎn)存在一定的相關(guān)性,通過(guò)對(duì)負(fù)荷的合理管理可有效控制損傷風(fēng)險(xiǎn)。從負(fù)荷累積的角度來(lái)看,絕對(duì)負(fù)荷可以較清晰表現(xiàn)出機(jī)體已承受負(fù)荷與已發(fā)生損傷間的關(guān)系。當(dāng)選取一個(gè)較小的時(shí)間尺度時(shí),絕對(duì)負(fù)荷展現(xiàn)出一個(gè)安全閾值;選取一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間尺度時(shí),絕對(duì)負(fù)荷展現(xiàn)出一個(gè)安全范圍。從負(fù)荷變化的角度來(lái)看,相對(duì)負(fù)荷可以對(duì)接下來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的損傷風(fēng)險(xiǎn)做出預(yù)測(cè),其中以急慢性負(fù)荷比的敏感性最為突出。為了降低損傷風(fēng)險(xiǎn),在訓(xùn)練安排時(shí)應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間使用較低水平負(fù)荷或使用極高水平負(fù)荷,以及避免負(fù)荷的過(guò)快增長(zhǎng)。
目前關(guān)于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與損傷風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究?jī)H局限于少部分的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和少部分的運(yùn)動(dòng)員,眾多研究者之間采取的損傷界定標(biāo)準(zhǔn)、負(fù)荷指標(biāo)選取等方面并不一致,且研究設(shè)計(jì)多為隊(duì)列研究。未來(lái)的研究應(yīng)納入更多的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以及更多的運(yùn)動(dòng)員,采用大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn),探索更完善的損傷界定標(biāo)準(zhǔn)和更有效的負(fù)荷指標(biāo),從而進(jìn)一步揭示運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與損傷風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。