通過Moxy肌氧監(jiān)測(cè)儀可實(shí)時(shí)顯示肌肉毛細(xì)血管中的SmO2(肌肉氧飽和度),輔助觀察運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中的肌氧含量以及運(yùn)動(dòng)能力的分析。Moxy肌氧監(jiān)測(cè)儀的作原理是用近紅外光照射皮膚,然后會(huì)檢測(cè)到一些進(jìn)入肌肉組織后返回表面皮膚的光線?梢姽夤庾V范圍約從紫色末端的380nm到紅色末端的750nm。Moxy監(jiān)測(cè)儀利用四個(gè)波長(zhǎng)范圍630到850nm的獨(dú)立光源。肌肉充氧動(dòng)力幫助我們理解改變肌肉的新陳代謝,因此,可用于導(dǎo)不同的鍛煉。MOXY對(duì)耐力訓(xùn)練的目的是幫助用戶實(shí)現(xiàn)和保持訓(xùn)練強(qiáng)度。本文是針對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)員短期沖刺間歇訓(xùn)練對(duì)肌氧含量和運(yùn)動(dòng)能力的影響的相關(guān)文獻(xiàn)。原標(biāo)題:短期沖刺間歇訓(xùn)練對(duì)青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員肌氧含量和運(yùn)動(dòng)能力的影響。
moxy近紅外光實(shí)時(shí)無線無創(chuàng)肌氧監(jiān)測(cè)儀
觀察短期沖刺間歇訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)中肌氧含量以及運(yùn)動(dòng)能力的影響,為科學(xué)合理制定訓(xùn)練計(jì)劃提供依據(jù)。將30名青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組(EG,n=15名)和對(duì)照組(CG,n=15名)。CG運(yùn)動(dòng)員正常訓(xùn)練,EG在正常訓(xùn)練基礎(chǔ)上每周進(jìn)行2次沖刺間歇訓(xùn)練,實(shí)驗(yàn)周期為4周。分別于實(shí)驗(yàn)前后利用遞增負(fù)荷實(shí)驗(yàn)測(cè)定有氧運(yùn)動(dòng)能力;30sWingate實(shí)驗(yàn)測(cè)定無氧運(yùn)動(dòng)能力;近紅外光譜測(cè)定術(shù)(NIRS)監(jiān)測(cè)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中(反復(fù)5次30sWingate實(shí)驗(yàn),間歇期4min)股外側(cè)肌氧含量的變化。結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)后,組內(nèi)與實(shí)驗(yàn)前,EG受試者遞增負(fù)荷實(shí)驗(yàn)時(shí)的大攝氧量和大有氧率升高(P<0.05),1次Wingate實(shí)驗(yàn)時(shí)的峰值率和平均率增加(P<0.05),間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中氧合血紅蛋白和氧合肌紅蛋白、脫氧血紅蛋白和脫氧肌紅蛋白以及組織氧合數(shù)變化量的對(duì)值均顯著性升高(P<0.05),血紅蛋白總量無顯著性改變(P>0.05);CG受試者所有標(biāo)均無顯著性變化(P>0.05)。結(jié)果表明:短期沖刺間歇訓(xùn)練改善了青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員有氧、無氧運(yùn)動(dòng)能力以及間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)外周骨骼肌的攝氧能力。
籃球項(xiàng)目常需要運(yùn)動(dòng)員在比賽中做出加速、力沖刺等間歇性動(dòng)作,其強(qiáng)度往往超出大攝氧量(超大強(qiáng)度)并持續(xù)數(shù)秒。據(jù)統(tǒng)計(jì),籃球運(yùn)動(dòng)員在一場(chǎng)比賽中的超大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可占到總移動(dòng)距離的11.2%~18.8%[1],因此從總供能比例上看籃球?qū)儆谟醒踹\(yùn)動(dòng),但短時(shí)間無氧供能占到近1/4的比例,且無氧能力是決定比賽勝負(fù)的關(guān)鍵因素。沖刺間歇訓(xùn)練(sprintintervaltraining,SIT)是高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的一種模式,可同時(shí)發(fā)展運(yùn)動(dòng)員有氧和無氧運(yùn)動(dòng)能力,其特點(diǎn)是以接近或超過大有氧能力的強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與一定間歇交替進(jìn)行[2]。SIT時(shí)運(yùn)動(dòng)員需要力沖刺(跑步、蹬車、游泳等)以維持較高甚至高的生理刺激和反應(yīng)[2]。SIT提高運(yùn)動(dòng)能力的機(jī)制與骨骼肌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與能改善以及代謝適應(yīng)有關(guān)[3-4]。
Moxy采用高度傳感器和超輕量的設(shè)計(jì)讓教練員和運(yùn)動(dòng)員能夠?qū)崟r(shí)反饋和監(jiān)測(cè)目標(biāo)肌群的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,無論是有氧訓(xùn)練、力量訓(xùn)練、間歇訓(xùn)練或是損傷后修復(fù),Moxy都能讓教練員或運(yùn)動(dòng)員獲得高度的量化數(shù)據(jù)。
研究證實(shí),SIT能夠改善骨骼肌氧化能力,但具體機(jī)制尚不清楚。近紅外光譜測(cè)定術(shù)(nearinfraredspectroscopy,NIRS)可通過近紅外線的氧依賴特征獲取骨骼肌中氧代謝的變化[5]。NIRS在臨床學(xué)中已得到廣泛應(yīng)用,但在運(yùn)動(dòng)學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中開展的研究較少[6]。便攜式肌氧測(cè)定儀的出現(xiàn)為觀察運(yùn)動(dòng)中肌肉氧代謝的變化提供了便利。不論是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試還是運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,NIRS均具有較高的信度,可提供運(yùn)動(dòng)中肌肉氧合水平、脫氧速率以及再氧合速率等信息[6]。即使短時(shí)間運(yùn)動(dòng)(如持續(xù)數(shù)秒的沖刺訓(xùn)練),亦可通過NIRS快速獲取運(yùn)動(dòng)中的肌肉氧代謝情況。由于通過NIRS可進(jìn)行無創(chuàng)檢測(cè)和無線遙測(cè)且結(jié)果信度高,因此將其應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員可為個(gè)性化訓(xùn)練方案的制定以及訓(xùn)練調(diào)控提供保障。有關(guān)身體機(jī)能對(duì)SIT的急性反應(yīng)業(yè)已明確[7-8],但SIT誘導(dǎo)的慢性生理適應(yīng)則鮮有關(guān)注。本研究旨在探討短期SIT對(duì)青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)中肌氧含量和運(yùn)動(dòng)能力的影響。
1研究對(duì)象和方法
1.1研究對(duì)象
選取30名青年男子(年齡18~22歲)籃球運(yùn)動(dòng)員,家1級(jí)和2級(jí)水平。受試者身體健康,無心血管和肺臟疾病、代謝性疾病和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病,無煙酒嗜好,近期無急慢性感染、運(yùn)動(dòng)損傷以及使用藥物和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑。將受試者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組(experimentalgroup,EG)和對(duì)照組(controlgroup,CG),每組15人。CG運(yùn)動(dòng)員正常訓(xùn)練4周,EG在正常訓(xùn)練基礎(chǔ)上還需完成每周2次、共4周的SIT干預(yù)。
1.2實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)前告知注意事項(xiàng)并簽訂知情同意書。受試者分3次進(jìn)入運(yùn)動(dòng)生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。第1次:熟悉實(shí)驗(yàn)流程與率自行車的使用并進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。第2次:間隔48h后,測(cè)定身體形態(tài)學(xué)、血液動(dòng)力學(xué)參數(shù),利用遞增負(fù)荷實(shí)驗(yàn)測(cè)定有氧運(yùn)動(dòng)能力,利用1次Wingate實(shí)驗(yàn)測(cè)定無氧運(yùn)動(dòng)能力,利用便攜式肌氧測(cè)定儀測(cè)定高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中肌氧含量的變化。次日開始進(jìn)行4周實(shí)驗(yàn)干預(yù)。第3次:末次實(shí)驗(yàn)48h后再次進(jìn)行上述各項(xiàng)測(cè)試,內(nèi)容同第2次。囑受試者實(shí)驗(yàn)前48h清淡飲食,避免劇烈運(yùn)動(dòng),避免吸煙、飲酒和喝咖啡。
1.3身體形態(tài)學(xué)、血液動(dòng)力學(xué)測(cè)定
測(cè)定身高(m)、體質(zhì)量(kg)并計(jì)算體質(zhì)量數(shù)(bodymassindex,BMI)。用身體組成分析儀(Inbody520,韓)以生物電阻抗法測(cè)定身體成分,包括脂肪質(zhì)量(fatmass,F(xiàn)M)、去脂體質(zhì)量(freefatmass,F(xiàn)FM)和體脂百分比(percentbodyfat,BF(%))。坐位休息5~10min后用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式水銀柱血壓計(jì)測(cè)量右上臂肱動(dòng)脈血壓,測(cè)量3次取均值(每次間隔5min),獲得收縮壓(systolicbloodpressure,SBP)和舒張壓(diastolicbloodpressure,DBP)。計(jì)數(shù)3次(4×15s)脈搏取均值作為安靜心率(heartrate,HR)值。
1.4有氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)定
利用遞增負(fù)荷率車(Monark839E,瑞典)實(shí)驗(yàn)測(cè)定有氧運(yùn)動(dòng)能力。測(cè)試方案:起始負(fù)荷90W,每2min遞增30W,保持60r/min蹬車速度。用德產(chǎn)CortexⅡ型運(yùn)動(dòng)心肺代謝系統(tǒng)測(cè)定攝氧量(VO2)、CO2呼出量(VCO2)等通氣標(biāo),用遙測(cè)心率表(PolarS800,芬蘭)記錄HR,根據(jù)主觀疲勞感覺(ratingsofperceivedexertion,RPE)量表(6~20級(jí))記錄疲勞程度。若出現(xiàn)以下4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的3個(gè)即終止實(shí)驗(yàn):(1)呼吸商(RQ=VCO2/VO2)超過1.15;(2)心率超過180b/min;(3)出現(xiàn)攝氧量平臺(tái),即VO2的變化幅度不超過150mL/min;(4)受試者主訴力竭。此時(shí)的VO2值即大攝氧量(maximaloxygenuptake,VO2max),記錄大心率(HRmax)、大血壓值(SBPmax和DBPmax)、大有氧率(maximalaerobicpower,MAP)、大RQ(RQmax)和大RPE(RPEmax)。
1.5肌氧含量測(cè)定
使用無氧率自行車(PowermaxVII,日本)進(jìn)行一次高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)(反復(fù)5次30sWingate實(shí)驗(yàn),間歇期4min)。受試者先進(jìn)行5~10min準(zhǔn)備活動(dòng),之后開始正式實(shí)驗(yàn):受試者盡力蹬車,同時(shí)阻力增大,在2~3s內(nèi)達(dá)到規(guī)定負(fù)荷(阻力負(fù)荷為0.075kg/kg),運(yùn)動(dòng)中不斷給予受試者口頭鼓勵(lì),30s結(jié)束。間歇期受試者坐在率車上安靜休息4min。用便攜式肌氧測(cè)定儀(ISAH-100,中)連續(xù)監(jiān)測(cè)肌氧含量變化。選擇人體大且在該運(yùn)動(dòng)中作為主要原動(dòng)肌的股四頭肌外側(cè)頭即股外側(cè)肌作為肌氧含量的監(jiān)測(cè)點(diǎn),將探頭縱向置于右側(cè)大腿髕骨中點(diǎn)上10~12cm處,探頭的軸線平行于大腿。為防止汗水的影響在探頭與皮膚之間貼一層超薄透光塑料膜并用一特制遮光裝置固定探頭以防止漏光。以藍(lán)牙方式連接肌氧儀與電腦,每0.1s采集一次數(shù)據(jù)并獲取以下標(biāo):脫氧血紅蛋白和脫氧肌紅蛋白(deoxyhaemoglobin+deoxymyoglobin,HHb+HMb)、氧合血紅蛋白和氧合肌紅蛋白(oxyhaemoglobin+oxymyoglobin,HbO2+MbO2)、組織氧合數(shù)(tissueoxygenationindex,TSI)和血紅蛋白總量(totalhaemoglobin,tHb)。用實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)與安靜基礎(chǔ)值(測(cè)定實(shí)驗(yàn)前安靜狀態(tài)下30s的平均值)的差值作為該標(biāo)的變化量,分別記作ΔHHb+HMb、ΔHbO2+MbO2、ΔTSI和ΔtHb。TSI單位為一,其余均為μmmol・L-1。1.6無氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)定。 術(shù)參數(shù)
測(cè)量:實(shí)時(shí)顯示肌肉毛細(xì)血管中的SmO2(肌氧飽和度)
標(biāo):血紅蛋白總數(shù)、氧血紅蛋白、還原血紅蛋白、肌氧飽和度等
測(cè)量深度:透過皮膚和脂肪0.5”(12mm)
術(shù)原理:采用連續(xù)的近紅外光譜,利用修正的郎伯-比爾定律及開發(fā)的專利數(shù)學(xué)模型
記錄數(shù)據(jù)方式:無線實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)兩種
波長(zhǎng):380nm630nm750nm850nm
數(shù)據(jù)更新:1秒
尺寸:61*44*21mm
重量:48g
利用1次30sWingate實(shí)驗(yàn)測(cè)定無氧運(yùn)動(dòng)能力。實(shí)際操作中,取反復(fù)5次30sWingate實(shí)驗(yàn)中第1次的峰值率(peakpower,PP)、平均率(meanpower,MP)和疲勞數(shù)(fatigueindex,F(xiàn)I)作為無氧能力參數(shù)。具體流程見1.5節(jié)。
1.7訓(xùn)練計(jì)劃
CG受試者進(jìn)行常規(guī)訓(xùn)練(有氧訓(xùn)練和力量訓(xùn)練為主),EG在正常訓(xùn)練基礎(chǔ)上完成2次/周、共4周的SIT。SIT在率自行車(PowermaxVII,日本)上完成,5~10min拉伸后在率車上進(jìn)行3~5min(50W)準(zhǔn)備活動(dòng),然后開始正式訓(xùn)練,方案為:以PP強(qiáng)度(30sWingate實(shí)驗(yàn)測(cè)定的峰值率)蹬車60s、間歇75s為1組,間歇期(4min)進(jìn)行積性恢復(fù)(即以50W負(fù)荷繼續(xù)蹬車),第1周重復(fù)6組,第2周重復(fù)8組,第3~4周重復(fù)10組。訓(xùn)練后進(jìn)行5~10min整理活動(dòng)(50W繼續(xù)蹬車以及牽伸練習(xí))。
1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
所有數(shù)據(jù)以“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”(±s)表示。用SPSS20.0forwindows統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,組間使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),組內(nèi)(實(shí)驗(yàn)前后)使用配對(duì)t檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)差異定為P<0.05。
2結(jié)果及分析
2.1受試者的基線特征
所有受試者均按計(jì)劃完成了實(shí)驗(yàn),無失訪者。受試者基線特征見表1,兩組運(yùn)動(dòng)員在年齡、訓(xùn)練年限、身體形態(tài)學(xué)(身高、體質(zhì)量、BMI、FM、FFM、體脂百分比(BF)和血流動(dòng)力學(xué)(HR、SBP和DBP)等變量間均無顯著性差異(P>0.05),組間具有可比性。
2.2實(shí)驗(yàn)前后身體形態(tài)學(xué)和血液動(dòng)力學(xué)的變化
實(shí)驗(yàn)后,兩組受試者身體形態(tài)學(xué)和血液動(dòng)力學(xué)各參數(shù)均無顯著性變化(P>0.05)(見表2)。
2.3實(shí)驗(yàn)前后有氧運(yùn)動(dòng)能力的變化
實(shí)驗(yàn)前,兩組有氧運(yùn)動(dòng)能力參數(shù)均無顯著性差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)后,組內(nèi)與實(shí)驗(yàn)前,EG受試者VO2max和MAP升高(P<0.05),CG各標(biāo)均無顯著性變化(P>0.05);組間,EG受試者VO2max和MAP高于CG(P<0.05)(見表3)。
2.4實(shí)驗(yàn)前后無氧運(yùn)動(dòng)能力的變化
實(shí)驗(yàn)前,兩組無氧運(yùn)動(dòng)能力參數(shù)均無顯著性差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)后,組內(nèi)與實(shí)驗(yàn)前,EG受試者PP和MP升高(P<0.05),F(xiàn)I無顯著性改變(P>0.05),CG各參數(shù)均無顯著性變化(P>0.05);組間,EG受試者PP和MP高于CG(P<0.05)(見表4)。
2.5實(shí)驗(yàn)前后高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中肌氧含量的變化
實(shí)驗(yàn)前,兩組高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中肌氧含量均無顯著性差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)后,組內(nèi)與實(shí)驗(yàn)前,EG受試者ΔTSI、ΔHHb+HMb和ΔHbO2+MbO2對(duì)值升高(P<0.05),ΔtHb無顯著性改變(P>0.05),CG各參數(shù)無顯著性變化(P>0.05);組間,EG受試者ΔTSI、ΔHHb+HMb和ΔHbO2+MbO2高于CG(P<0.05)(見表5)。
3討論
本研究發(fā)現(xiàn)4周SIT后受試者運(yùn)動(dòng)中骨骼肌攝氧能力增強(qiáng),表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)后反復(fù)Wingate實(shí)驗(yàn)時(shí)ΔTSI、ΔHHb+HMb和ΔHbO2+MbO2對(duì)值增加;此外,EG運(yùn)動(dòng)員有氧、無氧運(yùn)動(dòng)能力提高,而CG則無顯著性變化,提示短期SIT可有效改善青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力,其中有氧代謝改善對(duì)于降低由于過度訓(xùn)練引起運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
在本研究中,EG運(yùn)動(dòng)員VO2max、MAP、PP和MP升高,說明短期SIT可同時(shí)改善有氧和無氧運(yùn)動(dòng)能力,其機(jī)制在于SIT可同時(shí)刺激機(jī)體的有氧和無氧代謝系統(tǒng)(即混氧訓(xùn)練)。本研究采用的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)1次Wingate實(shí)驗(yàn)中的峰值率,此強(qiáng)度已超過VO2max,因此可成機(jī)體的強(qiáng)烈應(yīng)激。與本研究的訓(xùn)練方案相似且針對(duì)非運(yùn)動(dòng)員的研究發(fā)現(xiàn)[9],2周SIT即可改善受試者Wingate實(shí)驗(yàn)中的MP和PP以及運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。有氧運(yùn)動(dòng)能力改善的機(jī)制包括中樞適應(yīng)和外周適應(yīng)兩方面。訓(xùn)練強(qiáng)度超過80%VO2max即可誘導(dǎo)肌肉外周適應(yīng),包括毛細(xì)血管增多、線粒體增殖、氧化酶活性增強(qiáng)[10]。Buchheit等[11]近期的一項(xiàng)研究顯示,SIT(6×30s力蹬車,間歇2min)時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過90%VO2max并同時(shí)誘導(dǎo)心肺系統(tǒng)運(yùn)氧能力和骨骼肌攝氧能力增強(qiáng)。
SIT促進(jìn)外周適應(yīng)的機(jī)制尚不明確,可能與骨骼肌氧代謝能力改善有關(guān)。NIRS是監(jiān)測(cè)肌肉中氧代謝變化的無創(chuàng)手段,可對(duì)訓(xùn)練過程進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)反饋信息。Bailey等[12]對(duì)比了2周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練和持續(xù)有氧訓(xùn)練對(duì)力蹬車時(shí)肌氧動(dòng)力學(xué)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后ΔHHb+HMb明顯高于持續(xù)有氧訓(xùn)練。Neary等[13]研究發(fā)現(xiàn),自行車運(yùn)動(dòng)員3周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后VO2max、20km計(jì)時(shí)賽成績(jī)以及ΔHHb+HMb均顯著增加。本研究以青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員為受試對(duì)象并發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)后EG受試者反復(fù)Wingate實(shí)驗(yàn)時(shí)ΔTSI、ΔHHb+HMb和ΔHbO2+MbO2對(duì)值增加,而ΔtHb則無顯著性改變,由于TSI、(HHb+HMb)和(HbO2+MbO2)不受血容量變化的影響,因此4周SIT改善了運(yùn)動(dòng)中骨骼肌的攝氧能力。由于線粒體是肌細(xì)胞利用氧的主要場(chǎng)所,并且研究證實(shí)肌肉反復(fù)收縮時(shí)募集的肌纖維中線粒體生物合成增加[14],而與傳統(tǒng)低強(qiáng)度耐力訓(xùn)練,高強(qiáng)度SIT可更為顯著的促進(jìn)I型和II型肌纖維產(chǎn)生結(jié)構(gòu)與能適應(yīng)[15],因此推測(cè),線粒體生物合成增加是SIT改善骨骼肌攝氧能力的主要原因[16]。