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运动负荷的评价测量及其调节策略

时间:2020-08-26 来源:辽东学院学报(自然科学版), 本文字数:6227字
作者:董金昌 单位:辽东学院体育部

  摘    要: 分析运动中不同程度运动负荷对锻炼目的和提升训练效果的影响,进而探索运动负荷的调节和控制的标准。文章采用样本研究的方法,运用运动后分析心率变异性的方法来确定运动负荷的实用性和可靠性。所有测量均在阻力训练结束之前和之后以及在1 d的被动休息(C1)或2 d的被动休息(C2)的训练结束后的24 h和48 h获得。实验结果显示,在所有运动项目中,无氧运动的生理运动负荷最高,连续性运动的心理运动负荷最高。不论运动强度和持续时间如何,运动后心率变异性指标相邻心跳间期差值均方的平方根(RMSSD)的重新激活程度均大幅下降至平均值。得出结论:(1)在运动的最后5 min和恢复的前30 min内能够较为准确的测量出运动负荷上限;(2)在运动中,对于运动负荷的控制要高于标准值,低于最高值;(3)必须在运动过程中,勤于调整负荷量,针对个人负荷量的程度调整和控制运动负荷,才能达到锻炼的目的和提升训练效果。

  关键词: 运动负荷; 心率变异性; 无氧运动; 连续性运动;

  Abstract: To explore the influence of exercise load on physical training and training effect,the regulation and control of exercise load were studied with heart rate variability. The measurements were conducted before and after the resistance training and 24 h and 48 h after the training after 1 or 2 days passive recovery. The results showed that the physiologic load of anaerobic exercises was the highest and the mental exercise load of continuous exercises was the highest. Regardless of exercise intensity and duration,the RMSSD value dropped significantly to the mean.It is concluded that the upper limit of exercise load can be measured accurately in the last 5 minutes of exercise and in the first 30 minutes of recovery. The exercise load should be controlled higher than the standard value and lower than the maximum value. The exercise load must regulate according to the degree of individual load.

  Keyword: exercise load; heart rate variability; anaerobic exercise; continuous exercise;

  运动负荷是以身体练习为基本手段,对运动员有机体施加的训练刺激。运动负荷由负荷量和负荷强度2个因素构成,其中,训练的负荷强度被认为是外部运动负荷,也叫“物理运动负荷”;每个运动员对负荷的反应方式被认为是内部运动负荷,也叫“心理运动负荷”[1]。众所周知,运动参与者在训练过程当中会尽可能的增加各项体能训练的负荷量,从而达到训练目的。但是,不同运动项目、不同身体素质的运动参与者自身负荷量是有限的。因此,需要在运动训练当中,对运动负荷加以调节和控制。调整和控制运动负荷有助于在日常训练中发挥最大的训练优势,能够依据自身的特点有针对性的联系,在最大程度的开发运动潜能的同时,避免运动伤害,提升运动成绩[2]。

  在之前的有关研究中,运动负荷可以通过主观试验自行确定;通过反复试验跟随机分配由教练进行确定;通过计算预先评估的最大强度负荷的百分比进行确定。前2种方法不够准确,参与者之间存在差异,而第3项则需要初步确定1个最大重复负荷,这不仅耗时,而且仅限于一些多关节,大型肌肉群的锻炼。考虑到这一点,本次研究借鉴运动课程的感知发挥程度的评分(SRPE及其不同的变体)或称为运动冲动(TRIMP)的算法[3]来探讨“运动负荷”对运动训练相关的性能变量的影响。

  TRIMP的优点是简单,因为它不是必不可少的使用脉冲仪或最大耐力测试;它不必考虑的重量停顿的情况下,以及间歇训练等。此外,它还被证明适用于高强度运动。这种独特的优势在于提供了一种可能性,可以根据各种质量(如力量和耐力)累加负荷,这是迄今为止任何其他方法都没有提出的。该算法对于得出不同强度对运动员日常训练的影响,最终建立运动后分析方法的有效性和可靠性有重要作用。以此作为运动后分析的指标,进而实现控制运动中的运动负荷,调节运动强度和频率,辅助运动人员提高运动成效的目的。
 

运动负荷的评价测量及其调节策略
 

  1、 建立运动负荷评价

  有正确的工具才可以用来准确评估运动负荷,进而协助运动人员调节和控制住运动负荷。因此,必须建立其科学、准确的运动负荷评价。

  1.1、 运动负荷评价指标

  进行不同的运动项目,所产生的“运动负荷”也不尽相同。例如,在运动人员进行一些“直体运动”时,心理负荷远高于生理负荷;运动人员进行障碍跑等运动时,心理和生理负荷都较大;运动人员进行连续跳远等连续性运动时,生理负荷远高于心理负荷。此外,在一次运动训练中,运动负荷的最终值,同运动次数等也有关系,运动次数越多、休息间隙越短则生理负荷越高;运动标准越严格、要求越高则心理负荷越高[4]。因此,对于运动负荷评价指标的确定,必须具有代表性,能够最大程度覆盖大部分的运动项目和运动员的个人情况,所选择的评价指标必须具备普世原则。

  现阶段对于运动负荷的评价指标有直肠温度(TRE)、分钟通气量(VE)、摄氧量(VO2)、潮气量(VT)、呼吸频率(Fb)以及感知的劳累和呼吸困难等级(RPE/RPD)等。上述指标往往具备一定的侵入性,采集困难或不具备普世原则。而运动冲动(TRIMP)的算法所采用的心率变异分析(heart rate variability,以下简称“HRV”)是一种广泛用于评估交感神经和副交感神经调制的非侵入性工具,被认为是评价个体或集体反应的极具价值的方法。在HRV中,通过心率变异分析仪采集参与人员的心率变异性数据,以数理统计软件SPSS22.1进行相邻RR间隔相继差异的平方平均数的统计,以达到对参与人员副交感神经活动更准确的测量。可以说,HRV从根本上评价了运动中的运动负荷,具有大的信息量和可比性的特点,对分析和评价运动负荷有着更重要的参考价值和实用意义[4]。这也是本次研究以HEV作为主要的运动负荷评价指标的原因所在。

  1.2、 运动负荷评价体系

  本次研究的目的在于量化运动负荷,这也是实践中明确运动负荷调节和控制的关键核心。传统的TRIMP确实可以准确地量化运动负荷,因此被用于监测集体项目和连续项目的训练负荷。但是,在训练实践中,TRIMP还存在一些问题。其中一个核心问题就是运动强度间隔的准确划分。因此,准确测定个体在吸气补偿点和通气门槛点的最大心率是确保准确量化运动负荷的基础。此外,在运动负荷监测过程中,最大心率、呼吸代偿点和通气阈值也会随训练、停止训练、年龄等因素的变化而变化,这些因素的存在限制了TRIMP在体育实践中的应用。

  心率变异性(HRV)是一种广泛用于评估交感神经的非侵入性工具。考虑相邻RR间隔之间的连续差异(RMSSD)作为副交感神经活动的更准确量度。HRV被认为是评估个人运动负荷的有效方法,尤其是如果对象分析的是运动后副交感神经系统的重新激活,它的价值有着非常密切的关系。因此,本研究的目的是使用这种运动后分析方法在不同的运动员和情况下建立其效用和可靠性衡量。在该研究中,RMSSD与运动强度具有良好的反相关性,但对于每个受试者,在相同的努力强度下,其恢复率是不同的。基于“一定的心率区间来确定运动负荷”的运动负荷价值阈理论,每次测试结束时记录HRV,并利用班尼特方程计算值。考虑到RMSSD斜率具有非常相似的特征,因此,斜率的计算如下:

  斜率=(RMSSD record-RMSSD except)/t。

  2 、运动负荷测量

  2.1 、研究对象

  本次研究选取了大学生、一般运动爱好者、省级运动员以及国家级运动员4种群体总计75个研究对象,其中,男性44人,女性31人。对上述75个研究对象的运动数据,特别是心率变异性数据进行记录,分析不同情况下,不同群体所能承受的运动负荷,进而对运动负荷进行准确的评估。

  为了确保实验结果的准确性,所有记录均使用同一设备;所有记录均在运动后拍摄;所有记录均包括至少10 min的恢复时间。最终,本次实验获取到了111个有效的测量数据。具体样本容量及测量数据如表1和表2所示。

  表1 样本容量及测量数据表
表1 样本容量及测量数据表

  表2 样本的年龄、体重和身高特征
表2 样本的年龄、体重和身高特征

  2.2 、测量过程

  测量分2个阶段进行。第1阶段为递增负荷运动平板运动试验,以确定运动阈值(vt1和vt2)和最大有氧运动速度。每个受试者在第1阶段以vt1速度跑,第2阶段以vt2速度跑。选择vt1和vt2负荷的持续时间时,要使乘积强度-持续时间(trainingload)相同。

  测量范围从测试前10 min到完成后30 min内。大学生组测试次数为15次;一般运动爱好者组进行了20次测量,其中10个测量记录是在10 min休息后立即运动并进行测量;省级运动员组选取了35次测量数据,12个测量数据是正常运动情况下测量所得,17个测量数据在高强度训练后10 min获得,6个测量数据在“疲劳时间”测试结束后15 min获得;国家级运动员组选取了41次测量数据,15个测量数据是正常运动情况下测量所得,20项测量数据在高强度训练后10 min获得,6项测量数据在“疲劳时间”测试结束后15 min获得。

  本次测量按照运动负荷的强度分为60%和80%2种强度。在运动过程中及运动结束后,采用H10传感胸廓带实现心率变异性测量,并且使用KubioHrv软件对测量的数据进行分析。测试流程如图1所示。

  2.3 、测量结果

  本次研究将运动负荷分作基础负荷、中下负荷、中等负荷、高度负荷以及极限负荷。其中,准备阶段为基础负荷,60%强度以下为中下负荷,60%强度为中等负荷,80%强度为高度负荷,80%强度以上为极限负荷。同心率一一对应,结果如表3 所示。

  表3 运动负荷同心率关系表
表3 运动负荷同心率关系表

  表3的测量结果经数理统计获得了3个指数曲线,分别对应于平均值,平均值加SD和平均值减SD。具体结果如图2所示。

  摘    要: 分析运动中不同程度运动负荷对锻炼目的和提升训练效果的影响,进而探索运动负荷的调节和控制的标准。文章采用样本研究的方法,运用运动后分析心率变异性的方法来确定运动负荷的实用性和可靠性。所有测量均在阻力训练结束之前和之后以及在1 d的被动休息(C1)或2 d的被动休息(C2)的训练结束后的24 h和48 h获得。实验结果显示,在所有运动项目中,无氧运动的生理运动负荷最高,连续性运动的心理运动负荷最高。不论运动强度和持续时间如何,运动后心率变异性指标相邻心跳间期差值均方的平方根(RMSSD)的重新激活程度均大幅下降至平均值。得出结论:(1)在运动的最后5 min和恢复的前30 min内能够较为准确的测量出运动负荷上限;(2)在运动中,对于运动负荷的控制要高于标准值,低于最高值;(3)必须在运动过程中,勤于调整负荷量,针对个人负荷量的程度调整和控制运动负荷,才能达到锻炼的目的和提升训练效果。

  如图2所示,RMSSD斜率较好地模拟出人体运动时的负荷变化。对实验结果进行数理统计,结果显示:在运动前,4组的RMSSD平均斜率1.25(1.60),最大强度时平均值0.75(0.59)。运动后30 min左右,RMSSD恢复呈线性关系,并随运动强度的不同而不同。然而,一旦恢复开始,会看到RMSSD值的逐渐增加,受试者的VT1处于平均强度64%,VT2处于平均强度强度为83%,而MAS定义为100%。在Vt1的强度下,这一增长速度明显快于其他两个强度中的任何一个。理想情况下,运动完毕后,相邻RR间隔(RMSSD)之间的连续差值恢复平方平均数的方式,可以很好地反映内部训练负荷。将其带入到现有运动训练当中,不难发现,有效监控机体对运动负荷刺激客观的应激变化量,可以反映不同个体对不同负荷量与强度的适应情况。这对于制定调节与控制运动负荷的有效策略有支撑作用。

  3 、调节与控制运动负荷的有效策略

  3.1、 合理设计运动项目

  “运动负荷”,代表了人体所能承担的最大负担量。无数实践证明了,若想获得较高的运动效果,必须保持适宜的“运动负荷”。不适宜的“运动负荷”包括“运动负荷不足”以及“运动负荷过度”两种情况。通过运动后心率变异性指标相邻心跳间期差值均方的平方根(以下简称RMSSD),对指导运动负荷强度具有普遍的指导意义。

  在RMSSD中,恢复(L)是渐进的,并且取决于运动的强度(I),表达公式为:

  依据上述公式,相同的运动负荷结构可能会产生不同的生理负荷强度与生理负荷量。换言之,同样的运动负荷结构,面对不同的人会造成不同的运动负荷,若运动负荷不足,则不能在训练中达成运动目的;若运动负荷过度,则为运动人员带去过高的身体和心理双重压力,造成“运动损伤”。所以,在运动中,如何合理的安排“运动负荷”,确保“运动负荷”不至于“不足”或者“过度”是每一位运动人员和教练人员都必须达到的基本运动要求。

  无论是运动爱好者进行运动健身,还是专业运动员进行运动训练,必须对运动项目进行合理的设计,在确定自身运动负荷的基础上,做到心中有数。在进行运动项目时,需要合理搭配,做到在运动过程中,进行不同性质、不同负荷的运动,并且,做到运动频率的适宜。在运动过程中,要交替进行小运动量和大运动量的联系。例如,强度较大的跑、跳跃、攀登、爬、滚翻等与强度较小的走平衡木或窄道、投掷等交替进行。特别是大学生、一般运动爱好者等,务必不能进行太多太难的高负荷运动。

  3.2、 合理调节负荷节奏

  人体对运动负荷的接受程度因为生理机能的不同而呈现出不同的变化,在实践中,运动负荷表现出一种波动曲线,从相对安静逐步上升,之后在最高处保持平稳,一段时间后逐步下降,最终回到安静阶段。对于运动负荷节奏要依据这种变化,结合器械、气候等外部环境因素,进行调整,以确定运动负荷曲线同人体活动能力变化曲线相吻合。依据表3所示规律,可以测试运动人员在不同运动负荷中心率变化,找到最适合的负荷节奏。例如,在跑完100 m以后,测试心率,依据测试结果对比运动负荷强度以确定接下来的运动结构。

  在实践中,运动负荷节奏有多种模式,如标准型、双峰型等,依据不同的运动项目和运动群体,还可以分做前高后低型、前低后高型等。其中,标准型要求在一次运动中,仅以一种高负荷运动练习;双峰型要求在一次运动中,出现2种以上的高负荷运动练习;前高后低型要求在一次运动中,前半部分的练习负荷较高、后半部分的练习负荷较小;前低后高型要求在一次运动中,前半部分的练习负荷较小,后半部分的练习负荷较大。在实践中,需要依据个人运动负荷的最大值和峰值阶段,进行正确的模式选择。

  3.3 、勤于调整负荷量

  适当调节负荷量,针对身体状况来调整运动的强度是非常有必要的。对于体育运动参与者而言,调整和控制运动负荷有助于把握运动强度,发挥体育运动的积极影响,避免在运动中因为负荷过度造成损伤,同时,只有针对自身的特点以及素质进行选择相对应的运动负荷,才能更好的达到锻炼的效果。运动中运动负荷是否符合运动人员的需要,在于是否在可承受的最大运动负荷范围内。例如,在速度锻炼中,一般心率可掌握在180次/min左右。在全力跑500 m时,心率应控制在200次/min以下。如果低于,则可能不能达到预定的锻炼效果;如果高于,则有可能给运动人员带去运动伤害,影响锻炼效果。因此,必须在运动过程中,勤于调整负荷量,针对个人负荷量的程度调整和控制运动负荷。在运动休息间隙,运用本次研究成果测量运动负荷量,并且,配合运动人员的外部表现,如呼吸是否急促、脸色是否涨红等来综合确定运动负荷,进而进行调节和控制,如果不适合就要对运动量加以调整,尽可能避免运动不足或者运动过量。

  综上所述,对运动负荷的调节和控制的研究已成为运动研究中非常有趣的领域,对运动负荷的研究在理论上,是对当前运动教学和运动训练理论体系的有效补充,是科学进行运动教学和运动训练的重要前提,因此,具有重要的理论价值。这项研究的主要贡献是验证不同锻炼情况下与运动强度具有良好的反相关性,在相同的努力强度下,其恢复率是不同的。在实践上,对运动负荷控制的研究,有助于帮助相关从业人员在运动教学和运动训练的实践中,丰富教学手段,为提供更加科学有效的运动教学和运动训练方式,提供必要的技术支持,因此,具有重要的实践价值。

  参考文献

  [1] 王平霞.递增负荷运动中RPE、心率及血乳酸的变化特征研究[C]∥Singapore Management and Sports Science Institute(Singapore)、Information Engineering Research Institute(USA). Proceedings of 2018 3rd ERR International Conference on Psychology, Health, Cultural Studies and Social Sciences(ERR-PHCS 2018),2018:169-175.
  [2] 李晶.不同锻炼人群运动负荷监控与心理干预效果评价研究[C]∥中国体育科学学会.第四届全民健身科学大会论文摘要集.北京:中国体育科学学会,2018:443-444.
  [3] 姜志远.运动损伤致因模型及其演进[C]∥中国体育科学学会.第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编.北京:中国体育科学学会,2019:2283-2284.
  [4] 王黎敏.“基于适宜运动负荷的课堂改进”实践研究[C]∥第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编.北京:中国体育科学学会,2019:3502-3503.

  原文出处:董金昌.运动中运动负荷的调节与控制[J].辽东学院学报(自然科学版),2020(03):215-219.
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