血流限制與高強度組合力量訓(xùn)練對殘奧高山滑雪運動員下肢肌肉肌力和募集能力的影響

耿 宇，吳雪萍

（1.上海體育學(xué)院 體育教育訓(xùn)練學(xué)院，上海 200438；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 暨陽學(xué)院，浙江 紹興 311800）

高山滑雪運動員的下肢肌力是評價運動員力量素質(zhì)的重要指標(biāo)之一（Tesch，1995），并被用于評價運動員競技水平和賽季前后體能變化（Haymes et al.，1980；Koutedakis et al.，1992）。與其他項目相比，高山滑雪運動員具有更強大的膝關(guān)節(jié)伸肌肌力（Haymes et al.，1980；Tesch，1995）。相關(guān)研究表明，運動員的運動成績、競技水平與下肢肌肉質(zhì)量（r=0.7）和肌力（r=0.59）有關(guān)（Emeterio et al.，2010）。為保持和提升排名，運動員需在賽季期間參加多項賽事，體能訓(xùn)練比例大幅減少（Gross et al.，2009），體能隨之下降（Koutedakis et al.，1992）。因此，如何在較短的時間內(nèi)保持和提升運動員體能，對獲得優(yōu)異比賽成績至關(guān)重要。

近年來，血流限制訓(xùn)練（blood flow restriction training，BFRT）受到關(guān)注。通過特殊的加壓裝置使局部肌肉處于缺血和低氧的工作環(huán)境（Teixeira et al.，2018；Yasuda et al.，2010），BFRT可以在低強度負(fù)荷下達到與傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練相同的效果（Loenneke et al.，2012a）。但兩者的機制不同，與高強度力量訓(xùn)練相比，BFRT的訓(xùn)練效果更多源自代謝應(yīng)激（魏佳等，2019a）。前人研究表明，BFRT與傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練組合（以下簡稱“組合訓(xùn)練”）的訓(xùn)練效果大于單獨使用 BFRT（Luebbers et al.，2014；Yamanaka et al.，2012；Yasuda et al.，2011），組合訓(xùn)練可使運動員獲得肌肉形態(tài)和神經(jīng)肌肉適應(yīng)的雙重效果（魏佳等，2019a）。然而，組合訓(xùn)練的訓(xùn)練效果是否優(yōu)于傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練有待研究進一步證實。因此，本研究通過對比傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練和組合訓(xùn)練的訓(xùn)練效果，探討組合訓(xùn)練對殘奧高山滑雪站姿組運動員下肢肌肉最大肌力、募集能力和力量發(fā)展速率的影響。通過分析最大肌力、肌纖維募集能力以及反映神經(jīng)肌肉功能的力量發(fā)展速率等指標(biāo)（Aagaard et al.，2002；Angelozzi et al.，2012；Izquierdo et al.，1999；Tillin et al.，2010），進一步驗證組合訓(xùn)練的訓(xùn)練效果，拓展BFRT的應(yīng)用領(lǐng)域，以期為殘奧高山滑雪運動員的力量訓(xùn)練提供新的思路和方法。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以國家殘奧會高山滑雪隊站姿組6名運動員為研究對象（3男，3女），平均年齡（20.67±1.34）歲，5名運動員的殘疾分級為LW5-8級（上肢殘疾），1名運動員為LW2級（單側(cè)下肢膝關(guān)節(jié)以上截肢）。借鑒Evans等（2010）的分組方法，將相對弱勢一側(cè)的下肢作為實驗側(cè)（BFRT干預(yù)側(cè)），而另一側(cè)下肢作為對照側(cè)（非BFRT干預(yù)側(cè)）。LW2級運動員健全下肢被隨機分配作為實驗側(cè)。提前將干預(yù)方案安排、測試內(nèi)容及流程告知運動員和教練員，并獲得運動員和教練員許可。本研究獲得上海體育學(xué)院倫理道德委員會的批準(zhǔn)（No.102772020RT052）。

1.2 研究方法

1.2.1 訓(xùn)練方案

BFRT干預(yù)為期2周，每周4次，作為訓(xùn)練課的增補內(nèi)容在最大力量練習(xí)結(jié)束后進行。訓(xùn)練計劃中的練習(xí)方法均為運動員熟悉的練習(xí)方法。最大力量訓(xùn)練內(nèi)容包括組合器械腿推、膝關(guān)節(jié)伸肌和屈肌練習(xí)、髖關(guān)節(jié)內(nèi)收外展肌群練習(xí)，每項練習(xí)重復(fù)3組，每組5～10次，練習(xí)負(fù)荷75%1 RM。借鑒 Luebbers等（2014）和 Scott等（2015）的BFRT訓(xùn)練方案，在最大力量訓(xùn)練結(jié)束后，運動員完成4組30%1 RM腿推和膝關(guān)節(jié)伸肌練習(xí)，其中第1組30次，后3組20次，組間間歇45 s，練習(xí)節(jié)奏為向心收縮和離心收縮各1.5 s。在增補訓(xùn)練階段對實驗側(cè)加壓，以完成BFRT干預(yù)，所有練習(xí)均為對稱性練習(xí)，即實驗側(cè)和對照側(cè)下肢外部負(fù)荷相同。

加壓設(shè)備為KAATSU Master加壓儀及其配套加壓帶，加壓部位為大腿上方1/3處，安裝壓為40 mmHg。參考Loenneke等（2012b）和魏佳等（2019b）研究，根據(jù)運動員大腿圍設(shè)定壓力，壓力范圍為200～300 mmHg。在達到預(yù)定壓力前，運動員進行加壓熱身。

1.2.2 最大肌力測試

在BFRT干預(yù)前后進行最大肌力測試，測試儀器為IsoMed 2000等速肌力儀。運動員在測試前24 h避免劇烈運動，在測試開始前使用功率自行車進行不少于10 min的準(zhǔn)備活動。功率自行車是運動員常用的準(zhǔn)備活動器械，因此，由運動員自行控制負(fù)荷和準(zhǔn)備活動時間。采用Steidl-Muller等（2018）的測試方法，分別測試雙側(cè)膝關(guān)節(jié)伸肌最大肌力，膝關(guān)節(jié)角度設(shè)定為100°（膝關(guān)節(jié)完全伸展為180°）。測試時運動員手臂交叉于胸前，盡全力做伸膝動作，測試3次，每次間隔休息1 min，記錄每次測試的最大力矩（單位：Nm）和達到最大力矩的時間（單位：ms），選取3次測試中的最大力矩值（MVC）用于統(tǒng)計分析。測試時使用激勵性語言，并通過顯示器向運動員實時反饋測量結(jié)果，確保盡最大努力完成測試。測試在專業(yè)人員指導(dǎo)下完成，研究人員僅提供測試方案和組織測試，不直接參與測試過程。

1.2.3 肌電測試方案

在最大肌力測試過程中，利用表面肌電測試儀（DELSYS肌電儀，美國）同步采集股直肌、股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌肌電信號。用酒精棉擦拭皮膚，將測試部位毛發(fā)剃除，降低皮膚阻抗，使用肌電貼保證電極良好附著。測試指標(biāo)選取反映肌纖維募集程度的均方根振幅（RMS），將最大肌力量測試中所采集的RMS最大值用于分析。

1.2.4 力量發(fā)展速率計算方法

通過肌力測試中測得的MVC計算力量發(fā)展速率（Aagaard et al.，2002）。以4%MVC所對應(yīng)的時間點為發(fā)力開始時間點，力矩與時間曲線的平均斜率作為力量發(fā)展速率（Jordan et al.，2015）。計算力矩達到峰值的力量發(fā)展速率（張雅祺，2019），計算公式為：力量發(fā)展速率=力矩峰值/時間（單位：Nm·s-1）。

1.3 統(tǒng)計方法

測試數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示，使用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對測試結(jié)果進行均值檢驗。干預(yù)前，對實驗側(cè)和對照側(cè)進行獨立樣本t檢驗（Independent-samples T-test），分析干預(yù)前MVC和力量發(fā)展速率的雙側(cè)差異。鑒于肌表肌電測試結(jié)果的個體差異較大，采用獨立樣本t檢驗對干預(yù)后雙側(cè)肌肉RMS變化率進行統(tǒng)計分析。采用配對樣本t檢驗（Paired-samples T-test）分析干預(yù)前后MVC和力量發(fā)展速率的差異。取95%的置信區(qū)間。效果量（effect size，ES）評價標(biāo)準(zhǔn)為：ES＜0.25，效果量微弱；0.25≤ES＜0.5，效果量??；0.5≤ES≤1.0，效果量中等；ES＞1.0，效果量大（Rhea，2004），計算公式為：效果量=（后測均值-前測均值）/前測標(biāo)準(zhǔn)差（Cohen，1988；Rhea，2004；Rhea et al.，2003）。

2 研究結(jié)果

2.1 干預(yù)前實驗側(cè)和對照側(cè)各項測試指標(biāo)對比

在干預(yù)前，實驗側(cè)（182.67±54，n=6）和對照側(cè)（199.6±46.78，n=5）MVC差異不顯著（P=0.596），實驗側(cè)（195.21±24.16）和對照側(cè)（203.11±55.84）力量發(fā)展速率差異不顯著（P=0.780）。

2.2 干預(yù)前后最大力矩變化

如表1所示，運動員實驗側(cè)的MVC提高幅度均大于對照側(cè)，其中女運動員實驗側(cè)提高幅度大于男運動員。配對樣本t檢驗結(jié)果顯示，干預(yù)后實驗側(cè)膝關(guān)節(jié)伸肌MVC顯著提高（221.50±50.11，P＜0.01），效果量為0.72，對照側(cè)無顯著變化（216.20±45.48，P=0.108）。

表1 干預(yù)前后運動員MVC變化率Table 1 Individual MVC Change Rate in Pre-and Post-test

2.3 干預(yù)前后RMS變化

通過對比干預(yù)后雙側(cè)股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌和股直肌的RMS變化率發(fā)現(xiàn)，實驗側(cè)和對照側(cè)股直肌RMS變化率差異顯著（P＜0.05），股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌RMS變化率差異均不顯著（表2）。各被試干預(yù)前后兩側(cè)RMS變化詳見表3。

表2 實驗側(cè)、對照側(cè)RMS變化率對比Table 2 Comparison of RMS Change Rate between Pre-and Post-test

表3 干預(yù)前后運動員RMS變化率Table 3 Individual RMS Change Rate in Pre-and Post-test

2.4 干預(yù)前后力量發(fā)展速率變化

如表4所示，干預(yù)后僅實驗側(cè)膝關(guān)節(jié)伸肌力量發(fā)展速率顯著提高（P＜0.05），效果量為2.15，而對照側(cè)力量發(fā)展速率的前后測差異無統(tǒng)計學(xué)意義。觀察各被試力量發(fā)展速率變化率（表5）發(fā)現(xiàn)，除1名運動員外，其他運動員實驗側(cè)力量發(fā)展速率提高幅度均大于對照側(cè)。實驗側(cè)男、女運動員力量發(fā)展速率提高幅度差異不大。

表4 干預(yù)前后力量發(fā)展速率對比Table 4 Comparison of the Rate of Force Development between Pre-and Post-test

表5 干預(yù)前后運動員力量發(fā)展速率變化率Table 5 Individual RFD Change Rate in Pre-and Post-test

3 討論與分析

本研究發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練，組合訓(xùn)練更有利于運動員下肢肌肉MVC和力量發(fā)展速率的提高，可在短時間內(nèi)獲得訓(xùn)練效果，但對RMS的影響與傳統(tǒng)高強度訓(xùn)練相似。

3.1 組合訓(xùn)練對最大肌力的影響

本研究將傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練與BFRT組合，實驗結(jié)果表明僅實驗側(cè)MVC顯著提高，說明相較于傳統(tǒng)力量訓(xùn)練，組合訓(xùn)練所產(chǎn)生的機械應(yīng)力與代謝應(yīng)激雙重刺激可以更有效地提高肌肉力量。這一特點對高山滑雪運動員賽季（雪季）體能訓(xùn)練至關(guān)重要。

雖然神經(jīng)適應(yīng)在力量訓(xùn)練的早期占重要地位，但隨著訓(xùn)練的進行，肌肉肥大對肌肉力量的提升作用則更為明顯（Ratamess，2012）。在影響肌肉肥大的因素中，除營養(yǎng)因素外，機械應(yīng)力和代謝應(yīng)激對抗阻訓(xùn)練所引起的肌肉肥大起重要作用（Ratamess，2012）。肌纖維只有被激活才會獲得訓(xùn)練效果（Brown，2017）。根據(jù)肌纖維募集的大小原則（size principle），低閾值的肌纖維（I型肌纖維）首先被激活，而高閾值的肌纖維（II型肌纖維）只有在較高的運動負(fù)荷下才被募集（Henneman et al.，1965）。因此，為增加肌肉體積、提高肌肉力量，運動員傳統(tǒng)訓(xùn)練中一般需采用較高（＞65%1 RM）的負(fù)荷。相對于傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練，BFRT可以通過造成局部低氧和減少代謝產(chǎn)物等方式刺激激素分泌、促進蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞腫脹（魏佳等，2019a；Pearson et al.，2015；Scott et al.，2015）。此外，低氧環(huán)境可使更多的 II型肌纖維被募集（Moritani et al.，1992；Sundberg，1994），而相對于I型肌纖維，II型肌纖維對肌肉肥大的作用更明顯（MacDougall et al.，1982；McCall et al.，1996）。Loenneke等（2012a）發(fā)現(xiàn)，BFRT可能改變了肌肉對力量訓(xùn)練的適應(yīng)模式，促使肌肉肥大的訓(xùn)練效果快速出現(xiàn)。而BFRT對肌肉肥大的作用已被多項研究證明（魏佳 等，2019a；吳旸 等，2019；Abe et al.，2005a，2005；Clark et al.，2006；Copithorne et al.，2019；Fujita et al.，2008；Manini et al.，2009；Natsume et al.，2016），其中，干預(yù)時間較短的僅為 6～8 天（Abe et al.，2005a；Fujita et al.，2008）。因此，實驗側(cè)肌力提升的原因，可能與BFRT的介入促使肌肉肥大有關(guān)。

3.2 組合訓(xùn)練對肌纖維募集能力的影響

本研究中，僅股直肌RMS變化率在實驗側(cè)與對照側(cè)之間存在顯著差異。表面肌電測試時，股直肌肌電信號容易受其他肌肉的串?dāng)_（Byrne et al.，2005）。由于同樣采用表面肌電測試，無法排除股直肌受其他肌肉串?dāng)_的可能。鑒于股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌RMS差異均不顯著，認(rèn)為組合訓(xùn)練對RMS的影響與傳統(tǒng)高強度訓(xùn)練相似。

有研究發(fā)現(xiàn)，盡管肌肉力量增加，但力量訓(xùn)練后肌電并未發(fā)生相應(yīng)的變化（Schwellnus，2008），而產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能與訓(xùn)練背景有關(guān)。隨著訓(xùn)練的進行（圖1），神經(jīng)因素對肌力增長的作用降低，肌肉肥大逐步成為肌力增長的主要機制（Moritani et al.，1979；Ratamess，2012；Sale，2003；Schwellnus，2008）。相關(guān)研究也表明，神經(jīng)因素對優(yōu)秀運動員肌力提升的作用有限，可能需通過肌肉肥大來進一步促進肌力的增長（Hakkinen et al.，1987）。

圖1 神經(jīng)和肌肉肥大適應(yīng)對力量訓(xùn)練的貢獻（Ratamess，2012）50Figure 1.Contributions of Neural and Hypertrophic Adaptations to Resistance Training（Ratamess，2012）50

3.3 組合訓(xùn)練對力量發(fā)展速率的影響

在本研究中，僅實驗側(cè)力量發(fā)展速率有顯著提高。Folland等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)因素對肌肉收縮起始階段（＜75 ms）的力量發(fā)展速率有重要作用，肌肉收縮后期（≥75 ms）的力量發(fā)展速率則更多地受肌肉收縮特性和MVC 的影響（Andersen et al.，2006；Folland et al.，2014）。通過血流限制造成局部肌肉低氧是BFRT的主要作用機制（魏佳等，2019a），而低氧可促使發(fā)力速率更快的II型肌纖維被募集（Buchthal et al.，1970；Harridge et al.，1996；Moritani et al.，1992；Sundberg，1994）。在本研究中，運動員達到力矩峰值的時間（＞450 ms）遠大于75 ms，力量發(fā)展速率更多地受肌肉收縮特性和MVC的影響。因此，BFRT的介入對MVC的促進作用，以及對II型肌纖維的額外刺激，可能是實驗側(cè)力量發(fā)展速率顯著提高的原因。

4 結(jié)論

2周血流限制與高強度力量組合訓(xùn)練，對殘奧高山滑雪運動員下肢最大肌力和力量發(fā)展速率的提升效果優(yōu)于傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練。相對于傳統(tǒng)高強度力量訓(xùn)練，組合訓(xùn)練可以更快地獲得力量訓(xùn)練效果。