第十六讲--训练的生物学监控(金其贯)

1第十六讲运动训练的生物学监控【本讲提要】科学的训练监控是训练科学化的重要组成部分，运动训练的生物学监控是根据运动人体科学的原理，运用生理、生化指标对训练计划、训练效果和运动员的身体机能进行分析与评定以辅助教练员实施训练控制的方法。本讲主要阐述了训练的生物学监控过程中主要与心血管、代谢、氧气的运输、神经内分泌功能、骨骼肌损伤以及免疫功能等有关的生理、生化指标及其评定方法。由于运动员控减体重期间的训练具有自身的特点，因此，对其进行的生物学监控指标的评价也具有特殊性。同时，在训练过程中科学地监控运动员的营养状况，对保证训练和提高训练效果具有非常重要的意义。【重要名词】无氧功：也称无氧功率，是指机体在最短时间内、在无氧条件下发挥出最大力量和速度的能力。尿肌酐系数：24h内每千克体重尿肌酐的排泄量，即：尿肌酐系数=24h尿肌酐排泄总量/体重（mg/kg体重）。运动性血尿：是由运动训练所引起的血尿，可分为肉眼血尿和尿潜血。如果尿色正常，但在显微镜下可见红细胞称为尿潜血）。最大摄氧量平台：是指在测定VO2max时，当强度持续增加，而VO2水平不再增加，VO2在最高水平所能维持的时间，是另一个反映人体有氧代谢能力的重要指标。运动训练的生物学监控：是根据运动人体科学的原理，运用一些生理、生化指标来掌握运动时物质代谢、能量代谢的特点，科学地控制运动负荷、评定身体机能状态和训练效果的方法。随着科学技术和竞技体育的迅速发展，运动训练的科学化越来越受到重视，而科学的训练监控是训练科学化的重要组成部分。特别是在运动成绩越来越高、国际竞赛日益激烈的情况下，训练方法的有效性、针对性和创新性是提高运动能力、充分挖掘机体潜能的首要条件。同时，为了避免过度训练（Overtraining)和运动损伤的发生，对运动训练进行科学的监控，是提高运动训练水平和运动员竞技能力的重要保证。2一、概述（一）运动训练生物学监控的概念训练监控是在运动训练过程中，运用一定的测量指标对训练计划、训练效果和训练质量进行分析与评价以辅助教练员实施训练控制的方法。由于运动时人体内发生的一系列生理生化变化是机体对所承受运动负荷的反映，这些生理、生化的动态变化可以正确地反映机体对运动训练的应激能力和适应状况。因此，运动训练的生物学监控是根据运动人体科学的原理，运用一些生理、生化指标来掌握运动时物质代谢、能量代谢的特点，科学地控制运动负荷、评定身体机能状态和训练效果的方法。（二）生物学监控方法运动训练的生物学监控主要有实验室监控和运动场监控两种方法。1．实验室监控法实验室监控法是指在实验室条件下，采用生理、生化测量系统对训练方法、运动员的训练水平、运动能力进行定量监控。其优点是在实验室条件下进行监控可最大限度地排除气候、场地、技术等对训练的影响，可对训练的基本过程进行定量的测量和实施控制，主要缺点是不能完全反映和控制运动员专项运动能力。2．运动场监控法运动场监控法是指在训练场上对实际训练计划、训练效果和训练质量进行检查、评价并实施控制。其优点是紧密结合训练的专项特点，通过专项训练手段，将运动员在专项中训练情况综合地反映出来。缺点是不能对构成训练的基本成分进行准确的定量测量。此外，由于无法排除肌肉力量、速度、协调性、专项技术等因素的影响，该方法所测量的专项能力实际上是一种综合能力的反映。因而，以此为依据进行的训练控制精确性受到一定程度的影响。运动场监控方法主要有两种：一种是通过专门训练器械测量、分析和评价运动员的专项训练水平，并对具体训练手段实施控制。例如，在游泳池通过专项水上牵引器，按设定的速度和间歇时间进行递增速度训练，测试运动员训练后的血乳3酸，以评价运动员的个体无氧阈训练水平，确定个体无氧阈的训练速度。另一种方法是通过专项训练手段来测量、分析和评价运动员的专项训练水平，并对具体训练手段实施控制。比如，在田径中长跑项目中，首先，根据运动员的训练经验将全程分成若干个分段距离；其次，分析分段距离的训练成绩、速度变化及与比赛成绩的关系；第三，运用便携式心率遥测仪、便携式气体代谢分析仪、便携式血乳酸测试仪等，定量分析分段距离的负荷强度；最后，将对比赛成绩贡献率较大的分段距离作为监控运动员专项耐力指标，并建立相应的评定和训练控制标准。二、运动训练生物学监控中常用的指标（一）心血管机能的监控指标心脏作为人体血液流动的动力器官，在维持正常的血液循环，确保各组织、器官的血液与营养物质的供应上发挥着重要作用。对运动员而言，良好的心脏泵血功能尤为重要。研究证实，剧烈运动时，机体各组织、器官的血液发生重新分配，心输出量的80％～90％供给运动的骨骼肌。因此，运动员心血管功能的监控作为运动医学监督的中心环节，在运动员身体机能评定与训练监控中发挥重要作用。1．心率（HeartRate，HR）由于正常情况下脉率和心率是一致的，因此在运动实践中，多用脉率代表心率。常用的心率有基础心率、安静心率、运动时心率和运动后心率。基础心率是指清晨起床前、空腹卧位心率。基础心率较为稳定，运动员的基础心率随着训练年限的延长和训练水平的提高而减慢。在训练过程中，如果运动员的基础心率逐渐下降，说明运动员的身体机能增强；如果基础心率突然加快或减慢，提示运动员身体机能下降或发生过度疲劳。安静时心率的变化有明显的个体差异。正常健康成人安静时心率为60-80b/min，而运动员一般较低，为45-80b/min，优秀运动员为40-50b/min，个别优秀耐力性项目运动员只有30b/min。与正常人相比，运动员每搏输出量明显增大，每分心输出量变化不大，说明在安静状态下运动员心脏保持着良好的能量节4省化状态，心肌耗氧、耗能量维持在最低水平，保持着良好的心力储备。运动时心率与运动强度有关，强度越大，心率越快。极限负荷时心率可达180b/min以上、次极限负荷时心率可达170b/min左右，一般负荷时心率只有140b/min左右。运动时心率增加到极大限度时叫最大心率。最大心率随年龄增长而逐渐减少，一般可用220减去年龄来估算。最大心率与安静时心率之差称为心率储备，表示人体运动时心率可能增加的潜在能力。在定量负荷时，运动员心率上升幅度越小，提示运动员身体机能状况越好。运动训练后运动员进行定量负荷运动时的最大心率值降低，则表明运动员的身体机能增强。运动员在运动时，心脏储备充分动员，心脏泵血功能明显增强。其主要表现为：①心率增快，可达180-200b/min。②心脏收缩时尽量排空，使心脏收缩末期容积明显降低。心脏舒张期回心血量增加，心脏舒张末期容积增大，从而使心脏前负荷增大。③每搏输出量和每分心输出量明显增大，可达35-45L/min，相当于安静状态的8-10倍。采用运动后心率恢复的速度和程度，可衡量运动员对训练负荷的适应水平或身体机能状况。定量负荷后，运动员心率恢复加快，提示运动员对训练负荷适应或机能状况良好。2．血压（BloodPressure，BP）训练中血压的变化与运动强度有关，大强度训练后收缩压上升和舒张压下降比较明显，且恢复较快，表明身体机能良好。训练后收缩压明显上升，舒张压亦上升或血压反应与强度刺激不一致，恢复时间延长等说明机能状况不佳。运动时脉压差增加的程度比平时减少或出现梯形反应、无休止音及运动过程中收缩压突然下降达20mmHg时，预示运动员机能不良。在长时间大强度专项和力量训练时，运动员的舒张压可上升，经调整训练后能恢复。但如果不及时调整，血压可继续上升，运动员随之出现失眠、头痛、训练欲望下降和专项素质下降。因此，在日常训练中，如果连续数周出现：①安静舒张压增加超过自己日常水平10mmHg；②安静脉压差减少超过自己日常水平520mmHg；③安静心率增加超过自己日常水平6b/min，特别是在调整训练阶段出现上述情况时，提示运动员的身体机能状况不佳。联合机能试验是实践中评价运动员心血管功能的常用方法之一。其负荷试验由三部分组成：①30s内20次全蹲起，然后连续测脉率和血压3min；②15s原地快跑，然后连续测脉率和血压4min；③3min（女2min）原地慢跑，然后连续测脉搏和血压5min。评定参数为脉率、血压及其恢复时间。正常反应是脉率和收缩压适当增高，在负荷后1min达到高峰，舒张压变化不大，而且恢复较快（6-8min）。如果脉搏和收缩压在负荷后2-3min才出现高峰或呈梯形上升，或舒张压为无休止音，说明运动员心血管机能欠佳，有早期过度训练的迹象。如果在负荷后脉率和收缩压出现分离现象，即脉率明显增高，而收缩压变化不大，脉压差减小，说明运动员心血管机能明显下降，存在过度训练或过度疲劳症状。（二）氧转运功能的监控指标1．血红蛋白（Hemoglobin，Hb）Hb俗称血红素，是红细胞中一种含铁的蛋白质，是氧转运环节的核心物质，其主要生理功能是运输氧和二氧化碳，并对酸性物质起缓冲作用，参与体内的酸碱平衡调节。我国正常人Hb男性120-160g/L，女性110-l50g/L。运动员安静时Hb值范围与正常人基本一致。因此，运动员贫血的诊断标准与普通人一致，即男性低于120g/L，女性低于110g/L，14岁以下男女低于120g/L，作为贫血的参考值。目前认为，Hb男运动员在160g/L、女运动员在140g/L左右时最适宜发挥人体的最大有氧代谢能力。Hb含量高，其结合的氧量多，但Hb含量并不是越高越好，因为Hb太高使红细胞内粘度增加，红细胞变形能力下降，血液粘稠度上升，血流速度减慢。使用EPO及血液回输技术可以使Hb浓度达到180g/L，甚至更高的水平，这不仅不利于氧的运输，还会影响运动员的身体健康。运动员在大运动量训练开始时，由于红细胞溶血增多，易出现Hb下降。经过一个阶段训练后，身体对运动量适应后Hb的浓度又会回升，这是机能改善和运动能力提高的表现，此时运动员参加比赛成绩一般较好；如果训练一个阶段后Hb6水平仍未回升，甚至还有下降的趋势，此时应注意调整训练计划和比赛安排，并加强营养的补充。当运动员Hb水平较训练前下降10％时，比赛成绩大多不好；当下降20％时，运动成绩就会明显下降。因此，定期测定Hb含量有助于了解运动员的营养、对负荷的适应及身体机能水平等情况。一旦发现运动性贫血，应及时查找原因，并针对不同原因给予相应的营养补充和药物治疗。在运动实践中应用Hb指标时要注意以下几点：①不同部位采血测定的Hb结果有一定的差别，因此需要固定采血部位，才可对Hb含量进行连续比较。在实践中多在指尖取血，有些项目如手球、篮球运动员手部接触物品较多，可采集耳垂血进行测定；②因一天之内Hb也有波动，最好固定取样时间；③运动员Hb个体差异较大，在训练监控时，应建立个体Hb浓度评价标准，特别是对优秀尖子运动员来说，在大强度、大训练量中更为重要，可在系统测试的基础上，进行个体的纵向比较。2．高铁血红蛋白（methemoglobin，MHb）MHb是Hb中的铁离子被氧化后形成的。正常生理状态下，血液中MHb含量甚微，约为0.3-1.3g/L。运动时，红细胞内乳酸浓度升高，pH值下降，氧合血红蛋白解离度增大，超氧自由基生成增多，氧合血红蛋白转变为MHb的速率加快；同时，由于红细胞的还原容量有限，会使氧化还原失衡，MHb的含量就会上升。溶血发生后，游离Hb在血液中存在lh以上，这期间它可以氧化成MHb，进而分解为高铁血红素。因此，运动过程中如有溶血发生，则血液中MHb含量会随溶血的程度而增加。由于MHb在生理条件下不能与氧气结合，因此，在运动训练过程中测定MHb含量，可以了解运动员机体对训练的应激情况和血液的实际载氧能力。无论运动员全血Hb浓度下降与否，MHb含量上升且超过正常水平，均表明血液实际载氧能力下降。大负荷训练初期，血液中MHb水平在正常范围上限或略高于正常范围。若经过一个阶段的训练后，MHb含量逐渐下降，则表明运动员基本适应训练的安排。7在这种情况下，无须调整训练计划，只需增加抗氧化营养物质，如维生素E、维生素C等的补充。如果经过一个阶段训练后，血液MHb水平逐渐增高或较正常范围有大幅度的上升，则表明有红细胞损伤及溶血的发生，此时须调整训练计划，减小负荷，