間隔時間效應對同期訓練改善女大學生肌肉力量和心肺耐力的影響研究

武濟好,吳 劍,崔建梅,康栩燁

自1980年Hickson發表第一篇同期訓練研究報告以來,同期訓練就成為運動訓練領域的一個熱點問題[1]。同期訓練(Concurrent Training,CT)是一種將旨在發展最大肌力、肌肉耐力、爆發力的力量訓練和發展心肺耐力素質的耐力訓練安排在同一訓練時期的訓練方式[2]。同期訓練最早應用于籃球[3]、賽艇[4]等強調運動員在具有高水平肌肉力量的同時兼具心肺耐力素質的運動項目。隨著應用研究的不斷深入,同期訓練作為一種高效的手段,逐漸被應用到普通人群的運動干預方式中。

研究發現,同期訓練中,力量與耐力素質發展的兼容性,始終是學者亟待解決的重要問題。Hickson(1980)的研究指出同期的力量和耐力干預可能會誘發干擾效應,抑制力量素質的發展[1]。于洪軍等(2014)認為,訓練變量是影響同期訓練效果的重要因素[5]。Gabler(2018)和Vikmoen(2016)指出,經過合理安排的同期訓練與單獨的力量訓練或者耐力訓練相比,能兼具肌肉力量素質和心肺耐力素質的發展[6～7]。綜上所述,如何調整訓練的周期[8]、頻率[9]、強度[10]、總量[11]、方式[12]以及順序[13]等訓練變量,減弱甚至消除干擾效應的影響是解決同期訓練中不兼容性問題的核心思路。

訓練間隔時間是影響同期訓練效果的重要訓練變量。Dudley(1985)和Robineau(2016)研究發現,將同期訓練過程中力量和耐力部分的間隔時間延長至24小時能夠顯著降低干擾效應[14～15]。Sporer(2003)等研究則表明,在同一天內進行的力量和耐力同期訓練同樣能夠有效發展力量素質[16]。由此可見,學界目前對力量與耐力同期訓練的最佳間隔時間尚無定論。本研究旨在通過對比分析,探討不同間隔時間對同期訓練的影響,以期為同期訓練理論與實踐提供參考和借鑒。

1 研究設計

1.1 研究對象

本研究將間隔時間效應對同期訓練改善女大學生肌肉力量和心肺耐力的影響作為研究對象。

1.2 被試

選取中北大學健美操選項班的在校女大學生為被試。實驗前運用G-power3.1.9.7版本軟件進行樣本量估算,如圖1所示。設定效應量為0.4,α=0.05,檢驗效能(1-β)為0.8,計算得出每組12人可保證研究結果的有效性。為了防止被試在實驗過程中出現流失現象,以流失率為20%計算。

根據納入與排除標準,最終篩選80名被試參加本次實驗。最終因缺訓、受傷等原因有14名被試未完成實驗(每組被試完成所有訓練及測試的人數均占比超過80%)。將被試隨機分為肌肉力量與心肺耐力間隔8小時同期訓練組(CT-8h組,n=17)、肌肉力量與心肺耐力間隔24小時同期訓練組(CT-24h組,n=17)、肌肉力量組(S組,n=16)、心肺耐力組(E組,n=16)。本研究獲得中北大學倫理委員會批準,所有被試在參與本研究項目前均被告知研究目的及實驗可能存在的風險,并簽署了知情同意書。被試基本情況見表1。

表1 被試基本情況

納入標準:(1)大一、大二普通女性大學生;(2)無運動損傷以及手術史;(3)未參加力量與耐力系統性訓練;(4)能夠保證在實驗過程中不參與其他體育鍛煉。

排除標準:(1)兩個月內服用過激素類藥物;(2)患有運動禁忌疾病;(3)參與其他實驗研究。

1.3 實驗方案

實驗過程中,對所有被試進行為期12周的運動干預。正式實驗開始前,被試接受1周的適應性訓練。適應性訓練過程中,進行實驗指標前測。根據被試最大肌力和最大心率進行運動干預方案設計,并幫助被試熟悉訓練動作。正式實驗過程中,被試每周接受2次心肺耐力/力量/同期訓練干預。同期訓練組被試兩次運動干預間隔時間分別為8小時和24小時。每2周最后一次運動干預結束后24小時,對所有被試實驗指標進行監測。由實驗人員全程指導運動干預計劃,保障干預實施質量。

正式運動干預過程中,CT-8h、CT-24h與S組被試接受抗阻訓練干預?？棺栌柧氊摵煽刂圃?5%1RM范圍內。具體運動干預方式如表2所示。

表2 抗阻訓練內容

CT-8h、CT-24h與E組被試接受心肺耐力訓練,干預時間為30分鐘,運動干預強度控制在50%～80%(HRmax)范圍內,實施細節如表3所示。運動干預過程中,實驗人員通過心率手環監控被試實際運動強度,確保了心肺耐力訓練質量。

1.4 測試指標

(1) 最大攝氧量(VO2max):使用COSMED心肺功能測試儀和ergoselect Ⅱ 100/200心電監控功率踏車監測被試VO2max。測試開始前,實驗人員進行儀器校準。被試佩戴呼吸面罩后,開始CPET測試。測試過程中以每4秒增加1W的頻率遞增運動負荷。測試期間,功率自行車轉速保持在55～65/min。當被試力竭或難以保持轉速要求時測試結束,如圖2所示。

(2)下肢1RM深蹲負重力量:測試開始前,被試進行5～10min熱身。測試過程中,被試負重進行深蹲動作。初始負重量為20kg。動作完成后,逐次遞增5kg,直至被試無法完成標準動作。每次測試后休息2分鐘。實施細節如圖3所示。

(3)下肢肌肉iEMG值:采用Noraxon16導遙測肌電儀對被試股直肌、股內側肌、股外側肌、股二頭肌以及腓腸肌進行表面肌電監測。具體操作步驟如下:①連接各部分儀器,同時通電;②對測試肌肉肌腹進行表面清潔,剃除測試部位毛發并用75%的酒精棉布擦拭,將雙極電極片粘貼在下肢指定肌肉(股直肌、股外側肌、股內側肌、股二頭肌、腓腸肌)肌腹最飽滿處,如圖4所示;③將Noraxon16導遙測肌電儀與電極片連接后進行信號測試;④被試開始進行1RM深蹲負重力量時記錄表面肌電信號并保存數據;⑤通過noraxson.mr(3.6.20)對原始肌電信號進行帶通濾波、整流、平滑過濾及積分預處理后,再經過Matlab軟件進行編程,計算得出下肢各肌肉的iEMG值。

1.5 數理統計法

所有數據均采用SPSS26.0統計軟件進行統計與分析;描述性統計結果用平均值±標準差進行表示。采用重復測量方差分析方法對被試運動干預前、運動干預后第6周、第12周的最大攝氧量、下肢1RM深蹲負重力量值以及下肢肌肉iEMG值進行組內對比分析。使用單因素重復方差分析進行組間對比分析。P<0.05表示具有顯著性差異;P<0.01表示具有極顯著性差異。

2 研究結果與分析

2.1 各組被試實驗前后最大攝氧量(VO2max)的比較

結果如表4顯示,經過12周不同方式的運動干預后,與運動前相比,CT-24h組、CT-8h組、E組的被試VO2max值均存在顯著性差異(P<0.05)。S組在訓練6周后與運動前比較無顯著性差異(P>0.05);訓練12周后VO2max值存在極顯著性差異(P<0.01)。

表4 各組最大攝氧量測試結果(n=66,單位:ml/kg-1/min-1)

單因素方差分析所示,運動干預前及不同方式干預6周組間比較VO2max值均無顯著性差異(P>0.05);而不同方式運動干預12周后,除與S組比較,E組、C-8h組、C-24h組的VO2max值均存在顯著性差異(P<0.05)外,其他各組之間比較VO2max值均無顯著性差異(P>0.05)。

2.2 實驗前后深蹲1RM值比較

結果如表5所示,與干預前比較,各組在6周后深蹲1RM值均存在顯著性差異(P<0.05);12周后深蹲1RM值均存在極顯著性差異(P<0.01)。

表5 各組深蹲1RM值測試結果(n=66,單位:Kg)

單因素方差分析所示,運動干預前各組之間深蹲1RM值均無顯著性差異(P>0.05)。不同方式運動干預6周后,與E組比較,S組、CT-8h組與CT-24h組深蹲1RM值均存在極顯著性差異(P<0.01),其他各組之間比較均無顯著性差異(P>0.05)。12周運動干預后,與S組比較,CT-24h組深蹲1RM值無顯著性差異(P>0.05),E組與CT-8h組存在極顯著性差異(P<0.01);與E組比較,CT-8h組與CT-24h組深蹲1RM值均存在極顯著性差異(P<0.01);與CT-8h組比較,CT-24h組深蹲1RM存在極顯著性差異(P<0.01)。

不同運動方式訓練12周后,與S組比較,CT-24h組1RM深蹲負重力量值無顯著差異(P>0.05),E組與CT-8h組1RM深蹲負重力量值顯著降低(P<0.01);與E組比較,CT-8h組與CT-24h組1RM深蹲負重力量值顯著增加(P<0.01);與CT-8h組比較,CT-24h組1RM深蹲負重力量值顯著增加(P<0.01)。

2.3 實驗前后下肢肌肉iEMG值比較

結果如表6所示,與干預前相比,各組在6周、12周干預后下肢肌肉iEMG值存在極顯著性差異(P<0.01)。

表6 各組右側下肢肌肉iEMG值(n=66,單位:μV/s)

單因素方差分析顯示,運動干預前各組被試之間均無顯著性差異(P>0.05)。經過6周不同方式運動干預后,除與E組比較,S組與CT-24h組下肢肌肉iEMG值存在極顯著性差異(P<0.01)外,其他各組之間比較均無顯著性差異(P>0.05)。12周運動干預后,與S組比較,CT-24h組下肢肌肉iEMG值無顯著性差異(P>0.05),E組與CT-8h組均存在極顯著性差異(P<0.01);與E組比較,CT-8h組下肢肌肉iEMG值存在顯著性差異(P<0.05),CT-24h組下肢肌肉iEMG值存在極顯著性差異(P<0.01);與CT-8h組比較,CT-24h組的下肢肌肉iEMG值存在極顯著性差異(P<0.01)。

3 討論

3.1 肌肉力量和心肺耐力同期訓練對普通女大學生最大攝氧量(VO2max)的影響

本研究中,間隔8小時同期訓練組以及間隔24小時同期訓練組經12周訓練后VO2max的提高幅度均與耐力組相似。不同間隔時間的同期訓練組別中,均未對耐力素質產生干擾效應。該結果與Hyttinen等人的研究結果一致,但與Bowden、Nelson等人提出了相反的觀點。Hyttinen等人通過對馬術運動員進行同期訓練干預發現,隔天進行同期訓練的被試VO2max與耐力組提高幅度相似,而力量組的VO2max沒有變化[18]。Bowden等人以10名耐力運動員為樣本進行了為期6周的運動干預。通過對比同期和耐力訓練組被試的運動干預效果發現,運動干預后同期訓練組的VO2max水平顯著高于耐力組[19]。Nelson等人對健康男性被試的同期訓練研究結果顯示:在同一天不同課次完成的同期訓練能夠顯著提升被試的VO2max水平,但提升幅度低于單獨耐力組被試,且差異具有顯著性[20]。

本研究與上述研究結果產生較大差異的原因可能在于差異化的樣本選取和訓練方案設置。Bowden等人選取耐力運動員作為被試,本研究被試為無運動經歷的普通女大學生。無運動經歷的被試對合成代謝信號更加敏感。合成蛋白質反應時間更長,進行同期訓練時可能會有更高的合成反應[21]。與Nelson研究結果不同的原因可能是長期的力量和耐力同期訓練(同一天不同課次完成),使機體疲勞產生損傷,影響心肺耐力訓練質量[22];而Hyttinen等人將隔天完成力量與耐力訓練,使被試得到充分的恢復,提高VO2max水平。

3.2 肌肉力量和心肺耐力同期訓練對普通女大學生深蹲1RM值的影響

大量研究結果表明,與單獨力量訓練相比,力量和耐力同期訓練會抑制肌肉力量的發展[23～24]。但本研究得到不同結果:力量組、間隔8小時同期訓練組與間隔24小時同期訓練組女大學生經過12周訓練后1RM深蹲負重力量值顯著提高。間隔時間對神經肌肉功能以及力量表現產生影響。合理安排間隔時間,有利于肌纖維募集與力量表現[25]。本研究中,力量組與間隔24小時同期訓練組的深蹲1RM值無顯著差異。該結果與Gregory[26]等人的研究結果一致。該學者選取了14名有運動經歷的男性并將其隨機分為單獨力量組和同期訓練組,其中同期訓練組的力量與耐力訓練之間間隔24小時。研究結果顯示兩組的深蹲1RM值均顯著提高且組間無顯著差異。

本研究還發現,12周訓練后,間隔8小時同期訓練組1RM深蹲力量值的增加幅度低于間隔24小時組與力量組。該結果與Doma等研究結果一致。Doma等選取長跑運動員為被試,力量與耐力同期訓練研究結果顯示,力量訓練后,恢復時間低于24小時進行耐力訓練對被試的力量表現產生負面影響[27]。相關研究表明,超過8周的同期訓練會影響骨骼肌蛋白的降解與合成能力。當骨骼肌合成能力升高,降解能力下降時,會促進肌肉力量增加[28]。因此間隔24小時同期訓練組的深蹲1RM值增加幅度高于間隔8小時同期訓練組的原因可能是12周的同期訓練使間隔8小時組的骨骼肌蛋白的合成能力低于間隔24小時組,降解能力高于間隔24小時組。具體機制需進一步研究。

3.3 肌肉力量和心肺耐力同期訓練對普通女大學生下肢肌肉iEMG值的影響

本研究通過12周的運動干預后發現,力量組、間隔8小時同期訓練組與間隔24小時同期訓練組的下肢肌肉iEMG值顯著增加。該結果與Doma、Pinto等人的結果相同,但與Hakkinen的結果存在差異。Doma等人安排有訓練經歷的被試進行同期訓練,同期訓練組中力量訓練與耐力訓練的間隔時間為24小時。結果顯示力量組與同期訓練組的運動單位募集程度增強,RMS值顯著增加,且組間無差異[29]。Pinto等人對57名健康的絕經婦女進行為期12周的同期訓練發現,同期訓練組的股外側肌和股直肌的iEMG值均有顯著增加[30]。但是Hakkinen等人對普通男性進行11周的同期訓練相關研究發現,隔日完成訓練的同期訓練組被試的iEMG提高26%,力量訓練組被試的iEMG值提高29%[31]。與本研究結果不同?？赡苁怯捎谠撗芯康谋辉噷ο鬄槟行?本研究選取的女性。男性與女性之間的生理結構存在差異。在運動時,能量底物的利用不同,且男性的抗疲勞能力低于女性,從而對后續的訓練產生不利影響[32]。

相關研究表明,抗阻訓練可增強肌肉的激活程度,增加運動單位的募集數量、放電總量以及肌纖維參與肌肉收縮的數量,從而增加最大肌肉的收縮力量[33]。本研究發現,間隔8小時同期訓練組下肢肌肉的iEMG值增加幅度低于力量組和間隔24小時同期訓練組,可能是由于間隔8小時同期訓練組激活運動單位數量、增強放電頻率以及動員肌纖維參與肌肉收縮能力低于力量組與間隔24小時同期訓練組。

4 結論

經過12周的運動干預后,肌肉力量與心肺耐力同期訓練可以提高普通女大學生肌肉力量和心肺耐力素質。間隔24小時同期訓練對于提高普通女大學生心肺耐力、下肢肌肉力量效果更佳。