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加拿大高水平游泳选手赛后血乳酸的监控
来源:中国运动文化教育网2018-12-01

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摘要:赛后血乳酸浓度受统计学和游泳比赛特点的影响,而积极性恢复可以促进血乳酸的消除。本文的目的是1)检验比赛后,性别、年龄、比赛距离和泳姿对血乳酸浓度的影响,2)开发一种基于恢复性放松游距离的实用模型,以优化血乳酸浓度的清除。方法:本文回顾性分析了100名参加加拿大全国游泳锦标赛决赛选手的赛后血乳酸浓度。在积极性恢复期间反复评估了血乳酸浓度。用广义估计方程来评价赛后血乳酸浓度与自变量的关系。结果:赛后血乳酸浓度在100米和200米项目上最高,而50米和1500米项目最低。仅在自由泳项目上观察了性别对赛后血乳酸浓度的影响。年龄对赛后血乳酸的影响可以忽略不计。建立了一个模型来估计主动性恢复过程中血乳酸浓度的预期变化(男性=0;女性=1);积极性恢复后血乳酸浓度变化= -3.374 +(1.162×性别)+(0.789×赛后血乳酸浓度)+(0.003×积极性恢复放松游的距离)。结论:研究表明,高水平游泳比赛的参赛选手显示出类似的赛后血乳酸浓度,年龄对赛后血乳酸浓度的影响不大。

糖酵解供能最多可维持20~120秒的运动,期间导致肌肉和血液中乳酸的堆积。大强度练习后血乳酸峰值与游泳(r=.633)和赛跑(r =.76 -.91)项目的成绩呈正相关。对赛后血乳酸浓度的评估也提供了证据,证明个人运动员在某项比赛中的生理应激反应。因此,在主要以糖酵解供能的项目中,评估血乳酸浓度对训练和比赛十分重要。

竞技游泳提供了一个理想的模型来描述50米自由泳(20秒)和1500米自由泳(15分)项目血乳酸变化。研究人员报告说,100米和200米比赛后的血乳酸浓度最高。然而,峰值血乳酸浓度是如何随着年龄、性别和泳姿(自由泳、仰泳、蝶泳、蛙泳和个人混合泳)的不同而变化的,这仍然是个问题。例如,研究人员分别观察到顶级游泳选手和大师级游泳选手因性别差异造成的赛后血乳酸浓度的不同,但在一组男、女青少年游泳运动员中,赛后血乳酸浓度值范围是相似的。在不同泳姿中,也有报道血乳酸浓度的差异。然而,并非所有年龄组选手都表现出这种趋势。

游泳比赛的预赛和决赛一般安排在同一天进行,所以运动员一天参加多场比赛很正常。这种比赛安排要求选手在一天中能多次做好身体的恢复和准备,以达到每一场比赛都有最佳表现。教练和运动员经常采用加速赛后血乳酸浓度恢复到安静时水平的策略来优化后续的比赛表现。与被动性恢复相比,力竭运动后的主动性恢复有助于血乳酸消除。研究人员证实,200米比赛后,进行10分钟,强度为乳酸阈水平的积极性放松游练习,会导致乳酸去除率最高。更重要的是,研究人员报告说,以这种强度进行的积极性恢复,所有参与者的200米成绩都得到了提高。文献中描述的主动性恢复的时间标准为10~15分钟。为了在各项目之间最大限度地节省能量的同时加速血乳酸的清除,了解是否有最佳的积极性恢复的放松游距离或时间的建议具有现实意义。

关于性别、年龄和比赛特点对赛后血乳酸浓度的影响的研究仍然是模棱两可的。此外,运动科学家、教练和运动员不断地寻找实用的策略,以最大限度地恢复体能,为随后的各项比赛做好准备。这项研究的目的是1)描述在短池全国游泳锦标赛决赛中加拿大优秀游泳选手赛后血乳酸浓度;2)确定主动性恢复和血乳酸消除之间是否存在关系。

 

方法:

实验设计

本文对加拿大全国游泳锦标赛决赛前八名男、女选手进行赛后血乳酸浓度检测,分析了主动性恢复对血乳酸消除的影响,并开发了一个模型,该模型可以被教练作为一个实用工具,在同一天多场比赛中应用。根据多伦多大学伦理研究办公室的批准,对获得的匿名数据进行回顾性分析,该项研究是根据《赫尔辛基宣言》进行的。

受试者

对100名选手(男、女各50名)的数据进行了分析,包括一名选手的多场比赛数据。本文共收集了156场比赛的数据。60名选手参加了一项决赛,27名选手参加了两项决赛,10名选手参加了三项决赛,3名选手参加了四项决赛。受试者年龄介于14岁到29 岁(20.2±3.3岁)。

血乳酸分析

决赛结束后,运动员快速来到泳池边的血液分析区域,血样要在赛后3~5分钟内采集完毕。有研究人员报道,血样采集3~5分钟内就要进行血乳酸分析,另外一些研究人员观察到血乳酸峰值出现在赛后6~7分钟。因此,本样本采集时间适合观察血乳酸峰值。样本采自指血,使用Pro LT-1710乳酸分析仪进行分析。Pro乳酸分析仪可靠(r =.993),与酶促血乳酸分析仪具有高度一致性(r = .975 -.991)。

血样采集完后的选手进入放松池。为了准确地反映在大多数比赛中出现的情况,我们没有按照实验要求控制主动性恢复。相反,运动员执行各自教练指导的主动性恢复练习方案,通常包括在给定距离内以次最大速度完成练习。当主动性恢复放松游练习完成后,选手再次来到血液分析区域测定血乳酸浓度。如果一名运动员血乳酸浓度超过2 mmol?L?1,会要求他们继续按照自己选定的距离和速度进行积极性恢复,然后再次测定血乳酸浓度。在4次尝试内,让所有运动员血乳酸浓度低于2 mmol?L?1。记录每次主动性恢复的距离和最后总距离,以及从赛后血乳酸浓度到经过积极性恢复后达到最低血乳酸浓度的变化过程。

统计分析

由于包括一名选手的多场比赛的数据,因此,本研究不符合独立假设的原则,无法使用传统的统计方法(如多元回归)。为了评估选手赛后血乳酸浓度与其特性(年龄和性别)和比赛(泳姿和距离)之间的关系,采用了广义估计方程(GEE)技术,该技术允许违背独立假设原则。在拟合GEE模型之前,我们检查了两组预测因子之间的相关性,以确保模型中没有多重共线性。

为了评估积极性恢复对血乳酸消除的影响,采用探索性模型构建方法。积极性恢复后的血乳酸浓度作为一个因变量。在模型中,游泳运动员的性别是两个层次的因素。在GEE模型中,选手的年龄、赛后血乳酸浓度、积极性恢复放松游的距离是以协变量的形式输入。建立了所有可能的预测因子和交互作用的模型,然后去掉了不显著的影响因子,保证最简洁的模型中只有重要的预测因子。GEE模型按顺序运行,并且利用独立模型准则(QIC)指标下的拟似然指数对各模型进行比较,以确定剔除不显著参数是否改善了模型的拟合性。QIC指数是用于非嵌套模型比较的模型拟合指数。它是Akaike信息准则(AIC)对重复测量的延伸。更好的拟合模型具有更小的QIC值。与更简单的统计建模技术(如多元回归)类似,SPSS为GEE过程生成一个参数估计表。参数估计(B)可用于建立预测方程。与标准误一起,参数估计用于计算95%置信区间。通过Wald卡方检验,对各参数估计值与零值存在显著差异的假设检验进行检验。Wald检验值的大小可以用来判断预测的强度和不同预测因子对模型的相对贡献。数值表示为平均数±标准差,统计学意义被设定为P < . 05。所有统计程序均使用SPSS15.0版。

结果:

有七场比赛因缺少数据而被排除在分析之外,因此,GEE的分析包括了98名选手参加的149场决赛的数据。决赛积分的平均分899±73也纳入到本研究中。由GEE模型得出的显著性统计预测因子见表1所示,揭示了性别与泳姿以及比赛距离与比赛泳姿之间的相互作用。

性别与泳姿之间相互作用的结果如图1所示。成对比较显示,相比自由泳、蛙泳、蝶泳,混合泳赛后女选手血乳酸浓度更高(P≤.034),而自由泳赛后血乳酸浓度比仰泳和蝶泳低(P ≤ .001)。在不同的泳姿中,未观察到男选手赛后血乳酸浓度的差异。唯一观察到的性别差异是在自由泳项目中,与女选手相比,男选手赛后有更高的血乳酸浓度(P = .049)。

 

表1    决赛GEE(广义估计方程)模型中血乳酸浓度的预测因子

数据源

卡方检验

自由度

P值

截距项

135.2

1

0.000

泳  姿

11.8

4

0.019

放松游距

387.8

5

0.000

年  龄

4.8

1

0.028

放松游距×泳姿

29.2

7

0.000

性别×泳姿

15.5

5

0.008

 

 

图1    在每种泳姿中,男选手(n=66场比赛)和女选手(n=83场比赛)赛后平均血乳酸浓度比较。与自由泳、蛙泳、蝶泳相比,女子混合泳选手赛后血乳酸浓度较高(P≤.034)。**与女子仰泳和蝶泳(P< .001),以及男子自由泳选手(P = .049)相比,女子自由泳选手赛后血乳酸浓度较低。

 

 

图2    男选手(n=66场比赛)和女选手(n=83场比赛)在各项和每种泳姿中,平均赛后血乳酸浓度对比。在50米(P = .021)和100米(P = .018)比赛中,相比蝶泳和仰泳,蛙泳赛后血乳酸浓度较低。与100米、200米、400米(P ≤ .010)相比,50米、800米、1500米自由泳的赛后血乳酸浓度较低。与100米和200米(P <.001)相比,50米仰泳和蛙泳赛后血乳酸浓度较低。与200米(P = .002)相比,50米蝶泳赛后血乳酸浓度较低。

图2显示了各项和每种泳姿赛后平均血乳酸浓度,从图形看呈倒U型,其50米、100米、200米、400米、800米和1500米对应的赛后血乳酸浓度平均值分别为9.1±1.9,13.9±1.9,14.0±1.7,12.9±2.9,10.2±2.1,6.4±1.6。100米、200米、400米之间赛后血乳酸浓度平均值相似,但高于50米、800米和1500米赛后血乳酸浓度平均值(P < .001)。自由泳项目的结果也遵循同样的模式,而与100米和200米仰泳和蛙泳相比,50米仰泳和蛙泳赛后血乳酸浓度较低(P < .001)。50米蝶泳赛后血乳酸浓度仅低于200米蝶泳(P = .002)赛后血乳酸浓度。200米和400米个人混合泳赛后血乳酸浓度相似。50米和100米蛙泳赛后血乳酸浓度分别低于相同距离的蝶泳(P = .021)和仰泳((P = .018)赛后血乳酸浓度。

 

图3    不同年龄赛后血乳酸浓度平均值

 

图3显示了不同年龄选手赛后血乳酸浓度平均值。GEE结果显示,年龄是赛后血乳酸浓度的一个重要预测因子(表1),然而参数估计值表明,一年的年龄变化仅对赛后血乳酸浓度产生0.09 mmol?L?1的改变,这点改变微不足道。

用于检测主动性恢复放松游距离和血乳酸清除之间关系的探索性模型构建分析导致了两种模型的开发,一种是男选手模型,另一种是女选手模型。但由于方程过于繁琐,不适合教练员实际使用,因此对模型做了进一步简化,直到取得最简洁的模型。决赛GEE模型的参数估计如表2所示,得到如下预测方程:

    积极性恢复后血乳酸浓度变化=–3.374 +(1.162×性别)+(0.789×赛后血乳酸浓度)+(0.003×积极性恢复距离)

方程中,男性性别是0,女性是1。然后,用该方程的95%的置信区间为每一个项目的不同性别选手构建了建议性的主动性恢复距离。表3总结了这些内容。

为了检验该模型的预测能力,将主动性恢复后预测的血乳酸浓度值作为新的变量保存,并对血乳酸浓度观测值与预测值进行相关性分析。预测值与观测值高度相关,r = .837, P < 0.001。对血乳酸浓度观测值和预测值散点图检验表明,残差在预测模型周围是随机分布的,表明预测值没有偏倚。血乳酸浓度预测值和观测值之间的平均残差(RMSE)是1.6 mmol?L?1,估计的标准误是2.0 mmol?L?1,小于观测到血乳酸浓度变化值的标准差(9.2 ± 2.9 mmol?L?1)。

 

讨论:

本文的数据支持和扩展了先前关于男、女选手赛后血乳酸浓度的发现。值得注意的是,在100米和200米项目上,无论何种泳姿,都能观察到血乳酸浓度最高值,这表明在这些距离的比赛中,糖酵解供能最高。与之前的研究相比,我们没有观察到性别的独立影响,而年龄作为赛后血乳酸浓度的决定因素可以忽略不计。这项研究中的运动员都是参加加拿大全国游泳锦标赛决赛的优秀选手。此前有报道称,在重大比赛中,血乳酸浓度都能达到峰值,因此这项基于现场观察的研究结果可以准确地反映优秀游泳运动员在重大比赛中的反应。

 

表2    GEE分析主动性恢复放松游距离对血乳酸浓度变化影响的参数估计

     95%Wald置信区间

B     标准误   下肢    上肢   卡方检验  自由度  P-值








截距项

-3.374

0.84

-5.020

-1.728

16.15

1

0.000

女选手

1.162

0.351

0.475

1.850

10.99

1

0.001

赛后血乳酸浓度

0.789

0.054

0.684

0.895

215.07

1

0.000

主动性恢复放松游距离

0.003

0.001

0.001

0.004

13.49

1

0.000

 

我们已经报道过不同距离的一个倒U型的血乳酸分布,100米和200米血乳酸浓度最高,50米和1500米血乳酸浓度最低。这个模式之前已经被其他研究小组描述过,它反映了每一段距离的能量需求。无氧供能对大强度运动的贡献与运动持续时间成反比。因为50米短时比赛(22~26秒),ATP-PC系统能够提供相当大一部分所需的能量,因此相比100米和400米,血乳酸浓度较低。在50米项目中,蛙泳赛后血乳酸浓度最低,蝶泳最高(图2)。目前尚不清楚为什么会出现这种情况,尤其是考虑到与仰泳和自由泳相比,蛙泳和蝶泳都被报道是最消耗能量的项目。我们发现100米和200米赛后血乳酸浓度最高并不奇怪,有研究人员报道,血乳酸浓度峰值出现在400米到800米冲刺游后(45~120秒),这相当于优秀选手100 米到 200米的持续时间。据估计,在这段时间内,有37-63%的能量来自糖酵解,正如预期的那样,这会产生大量的乳酸堆积。

据报道,顶级水平和年龄组选手之间的赛后血乳酸浓度有性别上的差异,但并不是在所有项目上都显示出男、女选手之间的巨大差异。与女选手相比,男选手赛后血乳酸浓度分布曲线向右移动,且在大多数项目上,有一种趋势是男选手血乳酸浓度都会比女选手高1 mmol?L?1左右。我们观察到一个较大的性别差异是在自由泳项目上的赛后血乳酸浓度,与女选手相比,男选手达到更高的血乳酸浓度(13.4 ± 2.6 mmol?L?1比11.3 ± 3.3 mmol?L?1)。仅对女选手1500米自由泳后的评估显示,其赛后血乳酸浓度平均值最低(6.4 ± 1.6 mmol?L?1);然而,性别差异依旧存在,即使把1500米自由泳的结果从分析中刨除(13.4± 2.6 mmol?L?1比 12.0 ± 2.9 mmol?L?1)。

 

表3    建议各项目主动性恢复放松游的距离(单位:米)

泳  姿

距离

男子

女子

自由泳

50

100

200

400

800

1500

1000-1200

1300-1500

1300-1500

1300-1500

1000-1200

800-1000

600-800

800-1000

800-1000

800-1000

600-800

600-800

仰  泳

50

100

200

1000-1200

1300-1500

1300-1500

600-800

1000-1200

1000-1200

蛙  泳

50

100

200

800-1000

1200-1400

1200-1400

500-800

800-1000

800-1000

蝶  泳

50

100

200

1200-1400

1200-1400

1200-1400

700-900

800-1000

800-1000

混合泳

200

400

1200-1400

1200-1400

800-1000

800-1000

 

先前研究人员报告,与其它泳姿相比,混合泳赛后血乳酸浓度一般较高,而蛙泳(无论年龄和性别)相对较低。在目前的调查中,不同泳姿男选手显示出相似的赛后血乳酸浓度,不存在差异的原因尚不清楚。然而,对女选手血乳酸的观察表明,混合泳与其它泳姿的相对差异是相似的,尽管是在血乳酸浓度值较低的一端。其他研究表明,在年龄组和大学生选手中,与其它泳姿相比,在距离相同的情况下,混合泳赛后血乳酸浓度要高出25-60%。

目前的研究结果表明,一旦一名运动员进入了青春期,乳酸产生的后续变化能力就非常微小了。从GEE分析结果表明,实际年龄与赛后血乳酸浓度的最小增量每年仅有0.09 mmol?L?1。青少年运动员糖酵解功能的研究没有有氧代谢的研究那么广泛,但是从文献中得到的普遍共识是在儿童和青少年时期,短时高强度运动能力会增加,而青春期后期是相关能量系统积极适应的关键时期。

与被动性恢复相比,高强度练习后的主动性恢复可以改善血乳酸清除率,然而,最佳的主动性恢复步骤并没有得到普遍认同。在本研究中,运动员根据各自教练的预定方案完成了积极性恢复。虽然这可能不是实验上最理想的,但它确实反映了大多数游泳比赛的现实。研究人员指出,在经过一个200米冲刺后,以55-75%的比赛速度游15分钟,会导致血乳酸浓度返回基线(~2 mmol?L?1)。研究人员提供的证据表明,与高于或低于乳酸阈值的速度相比,以乳酸阈值相关的速度进行的主动性恢复对降低血乳酸浓度更有效。

目前的研究调查了自我选择的主动性恢复放松游的距离和血乳酸清除率之间的关系,并导致建立了一个预测模型,可以用于规定最佳的主动性恢复放松游的距离。该模型包括性别、赛后血乳酸浓度和主动性恢复放松游的距离,以确定赛后血乳酸浓度的相关变化。作为其效用的一个例子,如果一名女选手参加了200米自由泳决赛,其赛后血乳酸浓度为12.5 mmol?L?1,一个600米或1200米的积极性恢复放松游,预计将分别降低血乳酸浓度9.5 mmol?L?1和11.3 mmol?L?1。这种变化将导致血乳酸浓度分别恢复到3.0 mmol?L?1和1.2 mmol?L?1 。因此,在某一项比赛结束后,教练可以使用这个公式对所需的放松游距离进行个性化设置以降低血乳酸浓度。我们认识到,血乳酸评估可能不适用于所有游泳项目,使用赛后血乳酸浓度95%的置信区间来确定建议的积极性恢复放松游的距离,每个项目至少减小血乳酸浓度2 mmol?L?1(见表3)。结合之前的研究发现,现在根据我们的预测模型,教练可以确定主动性恢复放松游的距离,并根据运动员可获得的信息,使用与乳酸阈值相关的强度,或按照65%左右的最大游速进行。实施这种主动性恢复的策略应该有助于高水平游泳选手在决赛后最大限度地清除血乳酸。

 

实际应用:

这项研究的结果显示出,不同项目赛后血乳酸浓度是截然不同的,这支持了根据项目对能量的需求进行个性化训练的必要性。性别差异仅在自由泳项目中表现明显,年龄并不是儿童和青少年选手血乳酸浓度的重要决定因素。本研究的数据为运动员和教练员提供了规范的赛后血乳酸浓度的参考值,以供比较之用。此外,本研究的积极性恢复对乳酸消除率的数据可为运动员和教练员提供主动性恢复方案处方指南。(来源:体育资讯网)