短期重復超低溫冷療對單板滑雪運動員運動后機能狀態(tài)恢復的影響

許毅梟 高炳宏 朱歡，3

1 上海體育學院運動健康學院（上海 200438）

2 上海體育學院競技運動學院（上海 200438）

3 湖北民族大學體育學院（湖北 恩施 445000）

單板滑雪是技術結合體能的運動項目[1]，優(yōu)秀單板滑雪運動員需具備良好的力量、平衡、靈敏素質，以及有氧和無氧能力[1，2]。單板滑雪運動員通常每天進行2次及以上訓練，國際單板滑雪賽事賽程十分緊密，加快運動后機能狀態(tài)恢復對于訓練和比賽有重要意義。

冷療被定義為用于治療目的的身體冷卻方法[3]。傳統(tǒng)冷療常使用冰袋或冷水浸泡。近年來，超低溫冷療（whole-body cryotherapy，WBC）已成為較新的冷療方式。超低溫冷療是在2～4 min內暴露于－110℃至－160℃的干燥空氣中[4]，在暴露期間穿著較少的衣服，穿戴手套和干燥的棉鞋保護手腳以減少患感冒相關疾病的風險。通常WBC的干預效果不受性別的影響[5]。在醫(yī)學領域，WBC 用于減輕與慢性病相關的疼痛和炎癥癥狀[6]。而在運動醫(yī)學領域，WBC 越來越多地被用作干預運動后肌肉酸痛，減輕疼痛等[7，8]。根據干預周期長短，超低溫冷療的周期分為短期（＜7天）、中期（7～14天）和長期（≥15 天）[3，9，10]。單次超低溫冷療對運動表現(xiàn)和運動后機能狀態(tài)恢復效果不佳，難以對運動后機能狀態(tài)恢復產生有利影響[11，12]，甚至可能產生負面影響[13，14]。因此，一些研究報道了短期重復超低溫冷療的作用。短期重復超低溫冷療是在訓練周期的7 天內反復、有計劃地進行超低溫冷療[15-17]。Ban的研究[18]報道，在連續(xù)5 天訓練結束后，每天進行3 min，－110℃的WBC 干預后，橄欖球運動員的免疫學指標無顯著變化。而另一篇文獻報道連續(xù)5 天、每天進行3 min、－120℃的WBC 干預后，網球運動員腫瘤壞死因子減少，白細胞介素-6增加，促進了運動后機能狀態(tài)恢復[8]。目前短期重復超低溫冷療劑量的效果還存在一定爭議，有待進一步研究。

心率變異性（heart rate variability，HRV）[19]，相較于傳統(tǒng)常規(guī)的生理生化指標，HRV 在確定交感神經和副交感神經活性方面有很高的可靠性和敏感性[20，21]，HRV已被用作自主神經系統(tǒng)活動的間接指標[22]。劇烈運動增加交感神經活動，導致心率增加和心率變異性降低。交感神經活動增加被認為對運動后恢復不利，而副交感神經再激活被認為是全身恢復的重要指標[23]。相鄰RR 間期差值的均方根（root mean square of the successive differences，RMSSD）、高頻范圍內的功率（high-frequency power，HF）均能反映副交感神經活性[24]。此外，副交感神經活性與睡眠質量密切相關，較高的副交感神經活性反映較好的睡眠質量[25]。由于超低溫冷療的效果之一是能夠提高睡眠質量，促進自主神經系統(tǒng)的恢復，且心率變異性是自主神經的敏感指標，因此本研究主要采用HRV指標評估超低溫冷療的干預效果。

本文旨在探究短期重復超低溫冷療對單板滑雪運動員運動后機能狀態(tài)恢復的影響，為探索短期重復超低溫冷療的合適劑量提供參考，為運動員進行超低溫冷療提供理論依據和實踐指導。

1 對象與方法

1.1 研究對象

以10 名國家單板滑雪隊男性運動員（8 名一級運動員，2 名運動健將）為研究對象，隨機分為2 組：對照組（control group，C 組，n=5）和超低溫冷療組（wholebody cryotherapy group，WBC組，n=5）。排除有心血管疾病、糖尿病、寒冷性蕁麻疹、冷球蛋白血癥、雷諾氏癥，體重低于40 kg、身高低于1.5 m、有幽閉恐懼癥、寒冷過敏癥的運動員。運動員均無冷療干預史。運動員基本情況見表1。運動員均已簽署知情同意書，研究通過了上海體育學院倫理委員會的倫理認證。

表1 運動員基本信息

1.2 研究設計

隊伍在訓練周的周二和周四晚上有體能恢復再生訓練課，超低溫冷療干預安排在1個訓練周的周一、周三、周五訓練結束后的19:00～20:00，WBC 組進行－110℃、3 min的超低溫冷療，對照組運動員同時間段不進行干預。在每次WBC 干預前測試血液肌酸激酶（creatine kinase，CK）、血尿素（blood urea，BU）、HRV、晨脈和血流灌注指數（perfusion index，PI）。WBC干預過程中使用Radical-7 脈搏碳氧血氧儀監(jiān)控慣用手食指指尖的灌注指數和脈搏，WBC 干預結束后次日晨6:30～7:00使用Polar Team Pro心率表測試仰臥位安靜狀態(tài)下5 min 心率變異性和晨脈，隨后測試CK 和BU（圖1）。兩組運動員在研究期間的訓練時間、訓練安排和訓練內容均一致，鼓勵運動員在研究期間保持正常的飲食結構。

圖1 實驗流程圖

1.3 超低溫冷療

超低溫冷療設備為購自青島世紀杰創(chuàng)醫(yī)療科技有限公司的標準式冷艙（CCYD-190/A1，Shandong Lead?ong Sports Rehab Technology Co.，Ltd，China），WBC組運動員先進入冷艙中調節(jié)高度使肩膀與冷艙的上邊緣對齊，保證肩部以上在冷艙外以避免吸入氮氣，隨后運動員取下身上所有的金屬物品，慣用手食指指尖佩戴Radical-7 脈搏碳氧血氧儀的紅外探頭，穿上一次性的棉鞋和手套。設置－110℃、300 s對冷艙進行預冷，預冷結束后設置－110℃、180 s，運動員進入冷艙開始干預，干預過程中保證頭部在冷艙外以避免吸入氮氣。Radical-7脈搏碳氧血氧儀持續(xù)對干預過程中運動員進行監(jiān)控，若脈搏和血氧飽和度等生命體征指標出現(xiàn)異常則立即終止冷療，避免發(fā)生意外。

1.4 指標測試

1.4.1 CK、BU、PI和脈搏

用羅氏干式生化分析儀（Reflotron?Plus，Roche，Ja?pan）測試CK 和BU，在每次WBC 干預前和干預結束后次日晨6:30～7:00，取80 μl指尖血進行測試。用脈搏碳氧血氧儀（Radical-7，Masimo，USA）測試PI 和脈搏，干預前在慣用手食指指尖佩戴好紅外探頭檢測器，在干預過程中持續(xù)監(jiān)控，記錄干預結束后即刻的PI和脈搏。

1.4.2 HRV和晨脈

在每次WBC干預后次日晨6:30～7:00，運動員在安靜狀態(tài)下佩戴Polar 心率表（Polar，Team Pro，F(xiàn)inland）測量安靜狀態(tài)下仰臥位5 min HRV 和晨脈。采用時域（time domain）和頻域（frequency domain）兩種方法量化HRV，使用Kubios軟件（Kubios，Standard，F(xiàn)inland）對HRV數據進行分析。HRV的時域指標包括NN間期的標準差（standard diviation of NN intervals，SDNN）和和RMSSD，頻域指標包括低頻范圍內的功率（low frequency power，LF）、HF 和LF 與HF 的比值（the ra?tio of LF/HF，LF/HF）。

1.5 統(tǒng)計學方法

所有數據用SPSS25.0 軟件進行分析，數據用平均值±標準差（±s）表示，采用雙因素重復測量方差分析的統(tǒng)計方法分析兩組不同時間點測得的數據，事后用Bonferroni 進行兩兩比較，P＜0.05 為有顯著性差異。效應量（effect size，ES）用G*Power 軟件對η2直接計算得出，ES的標準如下：0.2～0.5為較小，0.5～0.8為中等，>0.8為大[26]。

2 結果

2.1 CK和BU

WBC 干預前，訓練和時間的交互作用對CK 和BU的影響無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。WBC 干預后次日晨，WBC 和時間的交互作用對CK 和BU 的影響無統(tǒng)計學意義（P>0.05），WBC 對CK 和BU 的主效應無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。見表2。

表2 干預期間CK和BU的變化

2.2 HRV時域、頻域指標和晨脈

WBC 和時間的交互作用對SDNN、RMSSD 的影響無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。WBC 和時間的交互作用對LF、HF、LF/HF 的影響無統(tǒng)計學意義（P>0.05），WBC 的主效應對HF、LF/HF 有顯著影響（P=0.006，P=0.001）。WBC 和時間的交互作用對晨脈的影響有統(tǒng)計學意義（P=0.03，ES=1.02）。見表3。

表3 每次干預后SDNN、RMSSD、LF、HF、LF/HF和晨脈結果

2.3 PI和脈搏

WBC 和時間的交互作用對PI 的影響有統(tǒng)計學意義（P=0.015，ES=2.04）。與對照組比較，每次WBC干預結束后即刻的PI 值顯著下降（P=0.042，P=0.022，P=0.022）。WBC 和時間的交互作用對脈搏無顯著影響（P=0.237）。見表4。

表4 每次干預結束后即刻的PI和脈搏

3 討論

3.1 WBC對CK、BU的影響

本研究觀察了5天3次的WBC對單板滑雪運動員CK 和BU 的影響，結果顯示，在WBC 干預前，對照組C組和WBC組的CK、BU無顯著差異。血液CK峰值濃度通常出現(xiàn)在訓練后的12～48 h[27]。盡管CK 是在WBC干預前，即運動后約3 h 時被測試，此時運動員的CK可能未達到峰值，但在研究期間兩組運動員是在相同時間段進行同樣的訓練，CK和BU測試時間點相同，訓練結束后兩組的BU 也無顯著差異，BU 的峰值出現(xiàn)在運動后約2 h 左右，故基本可排除訓練干擾WBC 的干預效果。

WBC 干預后次日晨兩組運動員的CK 無顯著差異，原因可能是在干預前兩組的CK 值并不高，訓練后肌肉損傷程度不明顯，導致干預結束后次日晨的CK恢復程度相似。但與C組比較，WBC組運動員CK降幅約為25%，表明WBC有促進運動后機能恢復的趨勢。本研究結果與Hausswirth[16]和Fonda[28]等的研究結果類似，均未發(fā)現(xiàn)進行3次或6次WBC暴露對CK有顯著影響，但CK的降幅說明WBC對肌肉恢復可能有一定積極的影響。CK作為肌肉損傷的標志物，一些文獻報道超低溫冷療對降低血液CK濃度的積極影響。Ziemann等[29]的研究中，與對照組相比，運動后連續(xù)5天、每天進行2次WBC，共暴露10次，成年健康男性血液CK濃度明顯下降約30%。在Ziemann 等[8]的另一項研究中，運動后連續(xù)5 天、每天2 次－120℃的WBC，網球運動員CK 濃度顯著降低約20%。同樣，另一項研究表明，在為期5天的訓練中，橄欖球運動員每天進行WBC 干預可使CK降低40%[30]。這些研究表明，短期重復WBC干預次數、溫度對CK濃度有一定影響，但目前CK濃度與運動后進行WBC干預劑量的關系尚無明確結論，還需更多研究進行分析討論。此外，Wozniak 等[31]的研究報道，與未經干預對照組相比，WBC 連續(xù)干預6 天后皮劃艇運動員的CK濃度顯著降低34%。Wozniak 等[32]在后續(xù)研究中觀察到，賽艇運動員在每天進行2 次、持續(xù)6 天的WBC 干預后CK 下降了31%。而另一項研究表明，女子皮劃艇運動員在連續(xù)10天WBC干預后CK濃度沒有明顯變化[33]。更長干預周期WBC的效果尚無一致結論，值得進一步研究探討。本研究結果表明，短期重復超低溫冷療后BU 的變化無統(tǒng)計學意義，BU 未出現(xiàn)顯著差異的原因可能是在干預前兩組的BU值并不高，訓練量未導致過量蛋白質分解，因此干預結束后次日晨的BU 恢復程度相似。BU 作為蛋白質代謝的終末產物，在運動中常被用作運動后恢復的指標。雖然本研究結果表明BU 的變化無統(tǒng)計學意義，但BU 降幅約為7%，表明短期重復超低溫冷療有促進運動后機能恢復的趨勢。

3.2 WBC對心率變異性和晨脈的影響

本研究結果表明，5天3次、每次3 min、－110℃的超低溫冷療對HF 的主效應有統(tǒng)計學意義，WBC 組的HF顯著升高，LF/HF顯著降低，表明短期重復超低溫冷療能增強副交感神經活性。在Douzi等[34]的研究中，與對照組比較，大強度運動后進行3 min、－110℃的WBC干預，觀察到HF 顯著增加，LF、LF/HF 顯著降低，而其他HRV 指標無顯著差異，表明3 min、－110℃的WBC干預能夠增強副交感神經的調節(jié)能力。另一項研究也證實，運動后進行3 min、－110℃的WBC 能夠有效激活花樣游泳運動員副交感神經活性[25]。以往研究自主神經調節(jié)對心血管功能的影響主要依靠心率和血壓的變化，近些年的研究中HRV已被用作評估自主神經系統(tǒng)活動的間接指標。而國內鮮有關于WBC 干預后對HRV 影響的研究報道。自主神經系統(tǒng)調節(jié)心臟的活動，其兩個分支調節(jié)心律的平衡，交感神經分支通過神經和體液途徑加速心率，而副交感神經分支通過神經途徑使心率減速。冷暴露導致運動后副交感神經活動增加，會升高中心血壓和血壓[35]，刺激動脈和心肺壓力感受器[36]，從而減少交感神經活動。副交感神經活動增加與運動恢復和降低心血管疾病有關[37]。本研究中，短期重復超低溫冷療后次日晨觀察到HF 顯著增加，表明次日晨的副交感神經活性增強，有利于運動后機能狀態(tài)恢復。

本研究另一發(fā)現(xiàn)是WBC 組的晨脈明顯低于對照組。晨脈和HRV 被視為與睡眠階段相關的生理指標[38]。Haddad 等[39]觀察到優(yōu)秀游泳運動員在正常訓練一周內每天進行冷水浸泡會在早晨引起更大的副交感神經活動，提高睡眠質量。同樣，Schaal等[40]發(fā)現(xiàn)，重復的WBC 暴露會降低訓練后的交感神經活性，增強副交感神經活性，提高睡眠質量。在高強度或長時間耐力訓練后短期重復使用WBC可以提高睡眠質量，增加副交感神經的活化，并改善疼痛、壓力和炎癥有關的激素反應[41]。本研究同樣觀察到副交感神經活性的增強，晨脈下降，表明短期重復的－110℃、3 min超低溫冷療能夠提高睡眠質量，增強干預后次日晨的副交感神經活性，降低晨脈，有助于運動后機能狀態(tài)恢復。

3.3 WBC對PI和脈搏的影響

本研究結果顯示，與對照組相比，每次WBC 干預結束后即刻，運動員慣用手食指指尖的PI 顯著低于對照組，提示超低溫冷療能夠降低外周血液的灌注程度。Hohenauer 等[42]研究表明，超低溫冷療能夠減少皮膚血流灌注。暴露于超低溫的環(huán)境對于人體來說是一種極端的壓力情況，在超低溫暴露過程中機體會努力維持恒定的人體核心溫度，因此超低溫冷療會引起一系列生理反應，外周血管的收縮是超低溫冷療引起的主要生理反應[43]。超低溫冷療期間，皮膚毛細血管收縮以減少毛細血管血流，導致皮膚血管的血流灌注減少，從而減少對流和傳導熱損失[28，44]。此外，全身超低溫刺激是非常強烈的交感刺激，除了可導致靜脈和血管收縮以防止熱量流失外，還會增加大血管的中央血液流動[36]，血液通過開放的動靜脈瘺回到大靜脈血管和心臟的右側，這被稱為反應性充血階段；之后動靜脈瘺關閉，從而促進組織血液供應增加，反應性充血在干預后可持續(xù)長達數小時[45]。短期重復超低溫冷療有助于運動后機能狀態(tài)恢復的可能原因是皮膚血流灌注降低，外周血管收縮導致了反應性充血，促進了組織血液供應增加。本研究結果發(fā)現(xiàn)，WBC 干預后即刻的心率與對照組無顯著差異，提示心輸出量并未有明顯變化，而外周干預后即刻的PI降低表明外周皮膚血液灌注減少，間接說明外周皮膚血流灌注的減少使中央血流的灌注增加，促進內部組織器官的血流灌注增加，有助于組織器官排出代謝廢物。但內部組織器官的代謝廢物最后需要通過皮膚等組織器官排出體外，在干預數小時后皮膚血流量是否增加以排出身體代謝廢物還有待進一步研究，后續(xù)研究可以在WBC干預數小時后測量皮膚微循環(huán)的血流灌注量，觀察WBC干預后續(xù)對心血管功能的影響。心血管功能對超低溫冷療發(fā)揮作用起到非常重要的作用，皮膚微循環(huán)被認為是具有代表性的血管功能指標，微循環(huán)在組織氧合和營養(yǎng)交換的生理過程中起著至關重要的作用[46，47]，目前缺乏超低溫冷療對微循環(huán)影響的研究報道，未來可嘗試研究超低溫冷療劑量對微循環(huán)相關指標的影響，豐富超低溫冷療生理機制的研究。

3.4 研究的局限及建議

首先，本研究的研究對象是10名國家單板滑雪男運動員，隨機分為對照組5 人和實驗組5 人，樣本量較少。其次，本研究由于研究對象少，未設計2組及以上的超低溫干預組，難以直接討論短期重復超低溫干預的更合適劑量。建議未來研究進一步擴大研究規(guī)模，將多組不同劑量的超低溫冷療與對照組同時研究，以更好地研究短期重復超低溫冷療的更優(yōu)劑量。此外，超低溫冷療的生理學機制有待進一步研究，未來可嘗試從微循環(huán)等角度對超低溫冷療的生理學機制進行分析探討。

4 總結

5 天3 次、每次3 min、－110℃的超低溫冷療能增強單板滑雪運動員干預后次日晨副交感神經活性，降低次日晨脈，改善睡眠質量，有利于運動后機能狀態(tài)恢復。超低溫冷療能減少皮膚血流灌注，提示外周皮膚血流灌注的減少可能增加中央血流的灌注量，有助于組織器官排出代謝廢物。其更優(yōu)劑量及生理學機制還有待更深入研究。