越野滑雪項(xiàng)目的疲勞特征及對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響

王棟梁 王敬茹 邢麗麗 徐起麟

（1.河北省體育科學(xué)研究所；2.國(guó)家體育總局優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練負(fù)荷診斷與調(diào)控實(shí)驗(yàn)室；3.河北省神經(jīng)肌肉功能與力量訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室 河北石家莊 050011）

疲勞嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技水平和競(jìng)技狀態(tài)，甚至?xí)斐蛇\(yùn)動(dòng)損傷等更為嚴(yán)重的后果。越野滑雪是典型的超長(zhǎng)距離體能類項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽中出現(xiàn)疲勞是非常常見的。該文重點(diǎn)對(duì)越野滑雪項(xiàng)目疲勞特征以及疲勞后如何影響運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)進(jìn)行研究。

1 越野滑雪和疲勞

1.1 越野滑雪比賽項(xiàng)目特點(diǎn)和生理學(xué)需求

越野滑雪比賽距離從1.5km（短距離沖刺賽）到50km（冬奧會(huì)男子個(gè)人），甚至還有超長(zhǎng)距離（越野滑雪馬拉松），而比賽持續(xù)時(shí)間從數(shù)分鐘直到數(shù)小時(shí)。不同于其他耐力項(xiàng)目，越野滑雪比賽是在坡度連續(xù)變化的賽道上進(jìn)行，賽道分為平坦、上坡、下坡三種地形，上坡和平坦區(qū)域要求運(yùn)動(dòng)員盡最大努力快速滑行，在下坡地區(qū)，運(yùn)動(dòng)員有一定的時(shí)間用來恢復(fù)體能。越野滑雪賽道特點(diǎn)、比賽距離和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間決定了有氧代謝能力是越野滑雪運(yùn)動(dòng)能力的最關(guān)鍵因素，而在沖刺階段和短時(shí)爬陡坡階段，運(yùn)動(dòng)員的無氧能力也值得關(guān)注?？偟膩碚f，越野滑雪比賽的疲勞主要是由于長(zhǎng)時(shí)間中高強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)帶來的，因此，越野滑雪項(xiàng)目的生理需求包括強(qiáng)大的心肺功能和代謝水平、較好的力量輸出和做功效率以及在持續(xù)強(qiáng)度刺激下穩(wěn)定的技術(shù)和合適的戰(zhàn)術(shù)。

1.2 疲勞的定義

疲勞是一個(gè)難以準(zhǔn)確定義的概念，在運(yùn)動(dòng)生理、認(rèn)知心理、人體工程學(xué)和醫(yī)學(xué)實(shí)踐中均有所體現(xiàn)，一般描述為精力缺乏和身體、精神狀態(tài)疲倦。競(jìng)技體育中關(guān)于疲勞的定義也有所不同，通常是指由運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能或運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的嚴(yán)重?fù)p害，表現(xiàn)為力量產(chǎn)生和功率輸出的減少，或者行動(dòng)感知努力程度增強(qiáng)，但無法產(chǎn)生預(yù)期的力量輸出。疲勞通常分為外周疲勞和中樞疲勞，外周疲勞涉及肌肉損傷，中樞疲勞則涉及初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)輸出信號(hào)減少，與支配骨骼肌的神經(jīng)解剖部位調(diào)節(jié)有關(guān)，稱為肌肉自主激活能力下降［1］。對(duì)越野滑雪來說，存在多個(gè)方面的疲勞特征，如運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)能力下降、神經(jīng)肌肉疲勞、生理生化指標(biāo)及運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)指標(biāo)變化等，這些特征反過來影響運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的應(yīng)用，改變運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)等。

2 越野滑雪項(xiàng)目疲勞特征

2.1 越野滑雪神經(jīng)肌肉疲勞

肌肉疲勞在高強(qiáng)度和低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中均可發(fā)生，這是由運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間決定的。短時(shí)運(yùn)動(dòng)造成的疲勞主要由新陳代謝因素或者離心收縮造成的肌肉損傷因素決定，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)造成的疲勞則有更復(fù)雜的原因。運(yùn)動(dòng)引起的肌力顯著下降和神經(jīng)肌肉系統(tǒng)激活功能的變化，可能是由中樞疲勞和外周疲勞兩種機(jī)制造成的。大多數(shù)研究使用表面肌電圖技術(shù)來判斷神經(jīng)肌肉激活模式和肌肉功能，并且可以通過對(duì)比靜息雙收縮電位和疊加的電誘發(fā)雙收縮大小的相對(duì)變化評(píng)估中樞疲勞［2］，通過檢查誘發(fā)的靜息雙收縮的大小和形狀變化來評(píng)估外周疲勞［3-4］。一般來說，測(cè)量肌肉最大自主收縮能力是評(píng)價(jià)肌肉疲勞的最有效和最廣泛的方法。

對(duì)越野滑雪項(xiàng)目來說，不論是傳統(tǒng)技術(shù)，還是蹬冰技術(shù)，均有研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)距離賽后神經(jīng)肌肉會(huì)產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，如膝關(guān)節(jié)伸肌群肌力顯著下降，最大表面肌電（股四頭肌MVC 積分肌電）下降，肌肉力量發(fā)展速度（RFD，反映肌力的快速產(chǎn)生能力）下降［5-10］等。研究表明，超過2h 的越野滑雪運(yùn)動(dòng)后，膝關(guān)節(jié)伸肌的向心（7%～12%，180°/s）和等長(zhǎng)收縮（8%～10%）力量均有顯著下降，但等長(zhǎng)收縮力量下降的幅度大于向心收縮力量［6-8］。而在模擬短距離沖刺淘汰賽的測(cè)試中也發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)伸肌自主收縮和誘發(fā)等速肌力的收縮以及上肢肌力和輸出功率的顯著降低。越野滑雪是一項(xiàng)涉及上下肢的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)，對(duì)于不同的肌肉，活性變化和貢獻(xiàn)程度隨技術(shù)和賽道特征的區(qū)別而有所差異。因此，越野滑雪不同肌肉的疲勞程度會(huì)有所不同。研究發(fā)現(xiàn)，肱三頭肌和股外側(cè)肌活性顯著下降，但背闊肌和胸大肌的表面肌電變化不明顯，這可能與不同肌肉肌纖維分布差異性有關(guān)［9］。Boccia等人［10］通過對(duì)比16名滑雪運(yùn)動(dòng)員在56km 傳統(tǒng)技術(shù)賽前后肘關(guān)節(jié)伸肌和膝關(guān)節(jié)伸肌的最大自主收縮肌力和肌肉力量發(fā)展速度，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)距離越野滑雪比賽對(duì)上肢和下肢神經(jīng)肌肉功能有不同的影響，雖然兩組肌肉均顯示出中樞和周圍疲勞，但下肢力量較上肢損失更大，而在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生力量能力方面，上肢受影響更為明顯［5］。Millet等人［11］研究滑雪馬拉松后膝關(guān)節(jié)伸肌最大自主收縮和經(jīng)皮電刺激引發(fā)的肌電圖特征，發(fā)現(xiàn)最大等長(zhǎng)收縮過程中的主動(dòng)激活并未受影響，長(zhǎng)時(shí)間的滑雪運(yùn)動(dòng)引起疲勞，但同時(shí)神經(jīng)肌肉的協(xié)同能力得到增強(qiáng)。

總之，不論運(yùn)動(dòng)員采取何種滑雪技術(shù)，也不論滑雪比賽是短距離沖刺還是超長(zhǎng)距離的滑雪馬拉松，越野滑雪運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)肌肉疲勞是普遍存在的，不過不同部位肌肉疲勞情況有所不同，而且神經(jīng)肌肉激活功能變化也有所區(qū)別。

2.2 越野滑雪疲勞生理變量特征

除了通過神經(jīng)肌肉功能來反映疲勞外，越野滑雪疲勞引起的生理變量也值得關(guān)注。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間的增加，能夠引起耗氧量、心率、通氣量、血乳酸濃度等指標(biāo)的明顯變化。長(zhǎng)距離滑雪賽后運(yùn)動(dòng)員血乳酸濃度明顯升高，表明生理疲勞普遍存在［12］；短距離越野滑雪運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)取決于速度能力、技術(shù)、耐疲勞性及無氧能力，生理指標(biāo)的變化提示疲勞的發(fā)生，如St?ggl 等人［13］通過滑雪跑臺(tái)模擬短距離沖刺賽，發(fā)現(xiàn)最大乳酸濃度、攝氧量和潮氣量的變化，揭示了疲勞的發(fā)生。Vesterinen等人［14］模擬連續(xù)四回合短距賽沖刺賽，評(píng)估生理變量（心率、血乳酸濃度、氧耗），滑雪速度和肌電圖（EMG）變化，可以觀察到神經(jīng)肌肉疲勞，但回合時(shí)間足以避免產(chǎn)生疲勞累積，高有氧能力的滑雪者在整個(gè)模擬過程中不太疲勞，也反映了有氧能力對(duì)疲勞的恢復(fù)作用。ZORY 也發(fā)現(xiàn)模擬沖刺賽運(yùn)動(dòng)員乳酸濃度的升高。Cristina 等人［15］評(píng)估5km（女子）和10km（男子）傳統(tǒng)式越野滑雪比賽前后的不同生理變量，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員比賽的平均心率為男性171±6 次/min 和女性177±3 次/min；賽后男性、女性運(yùn)動(dòng)員的血氧飽和度均顯著降低（男：95.9%±2.1%～93.1%±2.3%；女：97.8%±1.1%～92.4%±2.1%），而血乳酸濃度明顯提高（男性1.4±0.5mmol/L～4.9±2.1mmol/L；女性1.9±0.1mmol/L～6.9±3.2mmol/L），同時(shí)發(fā)現(xiàn)肌肉損傷的血液標(biāo)記物濃度降低；但縱跳、握力、用力肺活量及電解質(zhì)濃度等沒有明顯變化，認(rèn)為疲勞與血氧攜帶能力降低，肌肉和血液酸中毒增加有關(guān)，而運(yùn)動(dòng)引起的肌肉損傷對(duì)疲勞的影響較小。另外，Schmitt 等人［16］縱向追蹤北歐滑雪優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的心率變異性（HRV），發(fā)現(xiàn)處于疲勞現(xiàn)實(shí)生活條件下的運(yùn)動(dòng)員，HRV明顯較低，且處于疲勞狀態(tài)運(yùn)動(dòng)員HRV的個(gè)體差異較大，也可能反映了誘發(fā)疲勞的不同的HRV 變化模式。St?ggl 等人［17］通過遠(yuǎn)紅外光譜技術(shù)監(jiān)控肌氧飽和度的變化，反映了越野滑雪比賽中發(fā)生的有別于心率的疲勞模式。可以說，越野滑雪項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員生理學(xué)指標(biāo)能夠反映疲勞的發(fā)生、發(fā)展，并且指標(biāo)水平受到各種因素的影響，疲勞誘發(fā)的模式存在多種可能性。因此，在判斷運(yùn)動(dòng)員疲勞發(fā)生和疲勞程度的時(shí)候，不能靠單一指標(biāo)的變化，而應(yīng)多指標(biāo)結(jié)合全方位評(píng)估。

3 越野滑雪疲勞的生物力學(xué)特征

越野滑雪運(yùn)動(dòng)員在逐漸達(dá)到疲勞狀態(tài)的過程中，由于神經(jīng)肌肉狀態(tài)的下降及代謝產(chǎn)物的影響，運(yùn)動(dòng)員會(huì)做出適應(yīng)性的改變，如變換技術(shù)和用力模式等，從而改變生物力學(xué)參數(shù)，也就是說疲勞和運(yùn)動(dòng)員力學(xué)特征是互為影響的。運(yùn)動(dòng)員疲勞時(shí)，滑行速度明顯下降，推仗角度、推仗力、滑雪周期和滑雪周期速度均有所變化。Zoppirolli等人［18］評(píng)估短期疲勞對(duì)雙推仗技術(shù)和運(yùn)動(dòng)員生物力學(xué)參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)短期疲勞造成雙推仗力的下降和推仗周期的縮短，但運(yùn)動(dòng)員身心體質(zhì)、關(guān)節(jié)、雪仗的運(yùn)動(dòng)學(xué)沒有差異。Zory 等人［19］在研究疲勞對(duì)短距離越野滑雪運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的影響中也觀察到推仗力和推仗周期的明顯縮短，但運(yùn)動(dòng)員身體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)發(fā)生了明顯的變化。Cignetti 等人［20］檢驗(yàn)滑雪步態(tài)內(nèi)循環(huán)可變性并評(píng)估疲勞對(duì)其影響，發(fā)現(xiàn)同運(yùn)動(dòng)開始時(shí)相比，運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)上臂和腿部的角位移顯著增加，這些變化顯示動(dòng)力學(xué)混亂狀態(tài)的存在。

4 疲勞對(duì)越野滑雪運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的影響

在疲勞狀態(tài)下，越野滑雪運(yùn)動(dòng)員的肌力、RFD、做功效率以及代謝能力等運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)有較為明顯的下降。Bucher 等人［21］研究軀干疲勞對(duì)越野滑雪運(yùn)動(dòng)員的影響，發(fā)現(xiàn)在疲勞狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)員推仗周期做功量和速率下降，軀干屈曲肌群和伸展肌群的最大等長(zhǎng)收縮力下降；雙推仗期間，推仗周期速率下降以及每推仗周期的做功減少，使運(yùn)動(dòng)員平均功率輸出明顯下降，同時(shí)最大吸氧量和最大通氣量明顯減小，在測(cè)試后的2min內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)差異最為明顯，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)引起的軀干疲勞導(dǎo)致了雙推仗能力的顯著下降，這是由每個(gè)周期的工作量和周期速率降低，以及有氧能力下降所致。Zory［19］研究發(fā)現(xiàn)模擬短距離沖刺賽引發(fā)的疲勞對(duì)運(yùn)動(dòng)員雙推仗運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)有影響，膝關(guān)節(jié)伸肌自主力量和上身功率輸出減小，推仗時(shí)軀干、髖關(guān)節(jié)和雪仗角度明顯變大，表明髖部和軀干屈曲減小，施加推仗力的有效性降低，導(dǎo)致了推仗周期速度的降低。然而，Gertjan等人［22］在觀察力竭運(yùn)動(dòng)對(duì)越野滑雪運(yùn)動(dòng)員技術(shù)選擇和生理反應(yīng)的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)力竭運(yùn)動(dòng)幾乎對(duì)技術(shù)選擇和滑雪周期沒有影響，但以不同的方式影響生理反應(yīng)，如疲勞后心率和RER 保持較高和較低水平，攝氧量?jī)H在力竭運(yùn)動(dòng)后前8min 受明顯影響?；诤粑≡诤粑⒆藙?shì)和運(yùn)動(dòng)中的重要作用，Thomas 等人［23］研究顯示，對(duì)于大學(xué)生越野滑雪者來說，高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)使呼吸肌勞累，最大吸氣壓力降低約20%，通氣量、呼吸頻率降低，自我感覺量表疲勞并削弱了他們的吸氣肌肉功能。呼吸肌肉疲勞的發(fā)展限制了身體上部的運(yùn)動(dòng)能力。此外，人工誘導(dǎo)吸氣性肌肉疲勞降低了耐受極限，并增加了受試者的知覺壓力。越野滑雪運(yùn)動(dòng)員的疲勞和引起疲勞的因素是互相影響的，考慮到可能存在的代償作用，生理、力學(xué)、技術(shù)等指標(biāo)的變化也可能不明顯。

加壓放松［24］、壓縮衣［25］、冷凍療法［26］等恢復(fù)手段均可不同程度地減輕運(yùn)動(dòng)員的疲勞，提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。另外，不同的恢復(fù)時(shí)間和節(jié)奏也會(huì)影響越野滑雪運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技表現(xiàn)。McGawley等人［27］研究表明，越野滑雪模擬沖刺賽，最大化恢復(fù)時(shí)間可以提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，半決賽和決賽之間恢復(fù)時(shí)間少于22min 可能會(huì)影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，較短的恢復(fù)時(shí)間限制了血乳酸的恢復(fù)?？傊?，疲勞以及疲勞恢復(fù)對(duì)越野滑雪運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)有較大影響，訓(xùn)練比賽中應(yīng)該更加重視運(yùn)動(dòng)員疲勞，要采取積極有效的恢復(fù)措施，來減少疲勞的發(fā)生以及實(shí)現(xiàn)疲勞的快速恢復(fù)。

5 結(jié)語

該文從生理、力學(xué)等方面對(duì)越野滑雪運(yùn)動(dòng)員的疲勞特征進(jìn)行了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于越野滑雪運(yùn)動(dòng)員來說，提高運(yùn)動(dòng)員在高強(qiáng)度比賽中的抗疲勞性，或者促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員疲勞后的積極恢復(fù)，有助于運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)能力的提升。疲勞在越野滑雪賽中是普遍存在的，不同的因素下，疲勞發(fā)生、發(fā)展程度有所不同，造成疲勞的原因是多方面的，再加上運(yùn)動(dòng)員疲勞和引起疲勞的條件互為影響，因此需要綜合多種因素進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。