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戰繩訓練的力量訓練特征和生理負荷

時間:2019-10-10 來源:湖北體育科技 作者:廖開放 本文字數:8988字

  摘    要: 戰繩訓練是一種采用高強度間歇訓練原理以上肢為主并帶有阻力的新穎訓練方式, 彌補了常規HIIT訓練形式的不足。通過整理現有的戰繩訓練文獻, 從肌肉力量和生理負荷角度對戰繩訓練效果進行分析, 發現戰繩訓練對上肢和軀干核心肌肉具有較好的刺激作用, 生理內負荷指標血乳酸、心率和RPE值高, 單位時間能量消耗大的特點, 是一種高強度、劇烈的HIIT運動方式, 在應用過程中需要充分考慮不同人群和項目的特點。

  關鍵詞: 高強度間歇訓練; 戰繩訓練; 生理負荷; 肌肉力量;

  Abstract: Battle rope training is a new training way under HIIT principle on upper body with resistance, which makes complement for normal HIIT's limitations. Through summarizing the related literature about battle rope training, this study concludes that battle rope training has nice effect on upper body and trunk muscle stimulation, is a vigorous activity with high blood lactate, heart rate and RPE value, and put forward that battle rope training should be used considering the variety of the people and sports.

  Keyword: high intensity interval training; battle rope training; physiology intensity; muscle strength;

  進入21世紀,高強度間歇訓練(High Intensity Interva Training, HIIT)再一次成為了運動訓練和健身的熱點,在2014年和2018年全球健身趨勢調查中HIIT是排名第一的運動方式,其余年份均名列前十[1],2019中國健身趨勢調查中也居第15位[2]。HIIT是指以大于無氧閾或最大乳酸穩態的負荷強度進行多次持續時間為幾秒到幾分鐘的練習,且每兩次練習之間安排使練習者不足以完全恢復的靜息或低強度練習的訓練方法,HIIT相比持續耐力訓練法可以在較小訓練量和較短訓練時間內改善肌肉有氧氧化能力并提高機體的最大攝氧量水平[3]。HIIT通常采用的運動方式是跑步、自行車、游泳等周期性運動,但這些運動方式可能對運動參與者造成運動損傷,如最常用的、大量人群參與的運動形式,跑步是一種沖擊類動作,其容易對人體下肢軟組織造成損傷,長距離跑者中有報告的下肢傷病人數占比跨度達19.4%~92.4%,主要傷病發生在膝關節部位[4],而且無法滿足具有下肢功能不全或障礙人群對高強度間歇訓練的需求。而目前流行的戰繩訓練在某種程度上彌補了傳統HIIT訓練的不足。

  戰繩訓練是采用HIIT的訓練原理,訓練者雙手分別握繩兩端運用手臂快速持續的晃動一根大而粗的繩子的訓練方法。由于訓練時訓練者維持繩子連續的波動需要手臂和肩部快速不間斷給繩子施加動力,以避免波動中斷,因此動作頻率較高,再者戰繩具有一定重量,雙重因素促使訓練者機體不可避免的產生高強度的運動應激。戰繩訓練最初由美國獲得多項世界健身記錄的John Brookfield根據風暴下的海浪有感而創立,形象地利用手部抖動長繩的連續波動類比一波波的海浪進行訓練。戰繩有多種尺寸,長度在9~15m之間,直徑3~5cm,材質通常是聚乙烯或麻,重量在9~16kg之間,使用的時候將戰繩的中部纏繞固定,兩端作為把手,通過手臂的各種形式的快速晃動使繩子產生一系列連續不斷的不同形狀波動進行訓練,也可以結合腳部和全身的動作進行復合式訓練。戰繩價格便宜,容易安裝,只需在一塊稍微寬敞的地方利用一個支點就可以進行訓練,具有方便、簡單、易行和經濟的特點。

  雖然戰繩的配置已經在各種健身和訓練場所得到了普及,戰繩訓練圖片也常見于各種體能訓練的宣傳資料中,但健身和訓練從業者對戰繩訓練的理論認識來源于常規的下肢HIIT(跑步、功率車等)訓練方式,但上肢和下肢的HIIT訓練對機體造成的應激有所不同,相比下肢HIIT訓練,上肢HIIT訓練主要參與的上肢肌肉含量相比下肢較少,且無法提供下肢肌肉在運動過程中的泵血作用,在同等強度下,上肢HIIT訓練者需要付出更大的努力,心率、RPE、攝氧量、血乳酸等生理負荷指標反應更大[5],因此下肢HIIT訓練的指標不能簡單套用于上肢HIIT訓練。為了科學和安全地使用戰繩HIIT訓練,有必要對其訓練負荷和效果進行研究。
 

戰繩訓練的力量訓練特征和生理負荷
 

  通過谷歌學術、web of science和中國知網以“戰繩”和“戰繩訓練”及“Rope”和“Battle Rope”作為關鍵詞對中文和英文文獻進行檢索,發現戰繩訓練的相關研究較少,英文文獻僅有19篇、中文文獻0篇,其中學位論文3篇,最早一篇經過同行評價的研究出現在2015年。文獻主要集中在對戰繩訓練的能量代謝、訓練效果及生理負荷的研究。本文的目的在于通過整理現有的戰繩訓練文獻,從肌肉力量和生理負荷角度對戰繩訓練效果進行分析。

  1、 戰繩訓練的力量訓練特征

  1.1、 戰繩訓練動作

  戰繩訓練采用手握戰繩兩端進行各種形式的連續擺動,動作主要發生在肩關節、肘關節、腕關節以及手掌部位,其中又以肩關節的運動為主。根據動作的不同,肩部運動包括上下的屈伸、左右的內收外展、以及回環。肘部和手腕運動主要是屈和伸,手掌是抓握。軀干和下肢主要起穩定和支撐作用。在某些復合動作中,下肢也可以做屈和伸以及各種腳部協調動作。

  根據訓練者的姿態、動作、幅度和戰繩波形的不同,戰繩訓練的動作有不同分類,各類別之間可以互相搭配組合形成不同動作(表1)。目前訓練和研究中主要采用的是平步半蹲,下肢保持穩定的姿態,上肢采用的主要運動方式是上下同時和上下交替。

  表1 戰繩訓練動作分類
表1 戰繩訓練動作分類

  1.2、 戰繩訓練的力量效果

  常用的下肢固定、上肢運動的戰繩訓練動作,使戰繩產生波動的肌肉主要包括上肢的三角肌、背闊肌、胸大肌、肱三頭肌和肱二頭肌,以及起穩定作用的腹部肌肉和豎脊肌。Joaquin Calatayud等在對大學生進行平步半蹲雙手和交替雙手上下擺動的戰繩訓練表面肌電活性研究中發現(見圖1),三角肌前束肌電活性為最大自主等長收縮(MVC)肌電活性的百分比分別為58%和63%,腹外斜肌分別為54%和73%,豎脊肌分別為67%和51%,臀中肌為18%和14%[6]。該研究表明,在原地靜蹲的戰繩訓練中,戰繩對上肢和軀干肌群產生較大的刺激,下肢參與較少,雙手同時上下擺對豎脊肌刺激更大,而交替雙手擺對腹外斜肌刺激較大。這可能是單邊的運動打破了軀干扭矩的平衡,造成了軀干更大的穩定需求使得軀干對側的肌肉產生更大反應。這個結論符合戰繩訓練時手臂為主要運動關節、軀干為支撐的特點。與戰繩訓練同樣具有上肢參與的壺鈴甩擺訓練的比較中發現為期6周,每周3次訓練后兩者在上肢力量的增長方面沒有顯著差異,但戰繩訓練對核心力量的提升更顯著[7]。Bobu Antony通過對男性大學生運動員進行為期8周,每周訓練5次的戰繩、牛角包隨機對照實驗研究中發現,戰繩訓練組訓練前和訓練后的握力比較顯著,比控制組提高了22.7%,比牛角包組高出2.8%[8]。但Joseph Meimr在對大學生進行5周、每周3次壺鈴+戰繩HIIT訓練中只發現訓練者右手的握力相比控制組存在顯著性差異[9]。據Gale研究發現握力是中老年人全因死亡、心血管疾病和癌癥發生的長期有效預測指標,握力較低意味著疾病風險機率較高[10]。Wehan Chen對男性大學生籃球運動員進行為期8周的戰繩訓練中發現,上肢爆發力傳球速度提升了4.8%,下肢爆發力縱跳提高了2.6%,核心肌肉耐力屈提升了37%,伸提升了22.8%[11],同樣的研究人員針對戰繩訓練后即刻對籃球運動員的專項技術能力前后對比研究中發現投籃命中率降低了16.9%,胸前傳球速度降低了9.1%,上肢可感肌肉酸痛度比軀干和下肢高30%,而縱跳高度無顯著變化[12]。

  圖1 平步半蹲雙手上下擺和交替擺主要肌群MVC百分比
圖1 平步半蹲雙手上下擺和交替擺主要肌群MVC百分比

  以上研究表明常用的上肢運動、下肢固定的戰繩訓練方式由于動作涉及的肌肉參與的關系,對上肢肩部伸、手部抓握和軀干穩定性力量的提升有明顯的訓練作用,而對下肢訓練作用并不明顯。相比其他HIIT的方式(如沖刺跑、功率自行車等),由于戰繩本身重量的存在(9~16kg)和雙手交替負重的方式,戰繩訓練對上肢和軀干核心肌肉群產生一定的刺激作用,這可以彌補其他HIIT訓練形式對肌力刺激的不足。而且如果訓練目標是為了提高運動員在疲勞情況下運用專項技術的能力,戰繩訓練可以作為各種以肩手運動特征為主項目(籃球、搏擊等)的預疲勞的良好訓練方法。

  2、 戰繩訓練的生理負荷

  2.1、 血乳酸

  Foutaine對大學生進行15s運動、45s間歇、總計10組、10min雙臂下擺的戰繩訓練的研究中發現,訓練后最大乳酸平均值為11.9±1.4mmol/L[13]。Wei-han Chen針對男子大學生進行20s運動、40s間歇、5個動作、總計30組的戰繩訓練訓練后血乳酸值為13.55±3.78mmol/L[12]。Ratamess對30s戰繩訓練,采取1min和2min不同的間歇時間發現,間歇1min的組比間歇2min的組血乳酸值顯著偏高[14]。血乳酸變化總的趨勢是隨著運動和時間間歇比的提高和運動持續時間的延長血乳酸值增高,但集中于10~15mmol/L之間。Mader等人在研究跑步最大乳酸穩態(MLSS)時發現最大乳酸穩態對應的血乳酸值是4mmol。根據最大乳酸穩態對運動強度進行劃分可分為3類:一是運動強度≤乳酸閾了,屬于輕至中強度范圍;二是乳酸閾≤運動強度≤MLSS,屬于中高強度運動;三是運動強度>MLSS,屬于高強度劇烈運動[15]。戰繩訓練使機體產生的乳酸區間顯著高于4mmol最大穩態乳酸閾,處于高強度無氧閾范圍,按照血乳酸運動強度劃分戰繩訓練屬于高強度劇烈運動。

  2.2、 能量消耗和攝氧量

  能量是機體通過分解代謝以滿足運動和生存需求而產生的,能量系統訓練是運動訓練的重要部分,運動中的能量消耗一般采用攝氧量間接推算得出。Ratamess通過對戰繩訓練、傳統力量訓練和自重訓練不同訓練方式進行30s運動和2min休息總共3組的能量消耗比較發現戰繩訓練相比傳統力量訓練(深蹲、硬拉、臥推等)和自重訓練(芭比跳,俯臥撐等)平均攝氧量、能量消耗總量和呼吸商皆最高,平均攝氧量達到24.6±2.6 ml/kg/min能量消耗總量達到10.3±1.4kcal/min,呼吸商為1.21±0.1(見表2)[16]。壺鈴TABATA訓練(訓練休息比為20s:10s)和Wingate測試法進行功率自行車間歇沖刺訓練(訓練休息比為30s:4min)的平均能量消耗分別為9.51 kcal/min和8.6 kcal/min[17],這兩種方式推算也低于戰繩訓練的能量消耗。按照Wingate測試法進行的間歇訓練與持續耐力訓練在增加肌肉有氧氧化能力、肌肉緩沖能力和肌糖原含量方面沒有區別,且前者更具時間效益[18]。這表明相比其他常用訓練方式戰繩訓練單位時間內能耗最高,對機體的能量系統刺激更深,從訓練角度考慮更有利于機體心肺和肌肉能量代謝適應的提升,從消耗能量大小的角度考慮更有利于大眾在較少的時間內消耗更多的能量有利于降低體重,有較高的時間效益。

  戰繩訓練的每分鐘平均攝氧量根據訓練間歇比有所不同,大部分研究采取的是1:3的間歇時間比,所測的攝氧量為20±5ml/kg/min,強度為最大攝氧量的50±5%。Faigenbaum對一組男性兒童進行運動間歇比為30s:30s的戰繩訓練中發現平均攝氧量30.0±3.9ml/min/kg (64.8%攝氧量峰值)[19]。根據攝氧量動力學,在訓練強度>乳酸穩定強度時,攝氧量在短時間60~100s內成指數型增長,隨后由于乳酸的快速堆積、體溫的上升以及主要運動肌群Ⅱb型肌纖維的募集導致攝氧量進入緩慢增長階段。Nicholas在另一項研究中對一組最大攝氧量男性為51.1±3.4ml/kg/min,女性為49±7.6 ml/kg/min發現在運動30s間歇1min的戰繩間歇訓練中在第一組時攝氧量成指數快速增長至25ml/kg/min,在隨后的7組中緩慢爬升至30ml/kg/min,男性運動強度在52.8±5.5%VO2max,女性運動強度在50.0±11.2%VO2max[14],這表明HIIT戰繩訓練在第一和第二組就已經完成了攝氧量的快速增長階段。攝氧能力動員的快慢是衡量機體利用氧能力的重要指標之一,戰繩訓練在初期對機體的攝氧快速動員的影響,可以有效提升有氧能力快速動員,縮短運動員進入運動準備狀態的時間。ACSM改善心肺耐力的推薦標準強度是50%~85%VO2max之間[20]。戰繩訓練強度高于ACSM標準,達到了改善心肺耐力的強度要求。值得注意的是,在同等強度下,由于肌肉含量和回心血量的不同,上肢訓練比下肢訓練的平均攝氧量低,Jesper發現在最大運動強度下,上肢運動的最大攝氧量只有下肢的66%[21]。因此適用下肢或全身訓練的攝氧量指標可能并不適合上肢的訓練。如果上肢訓練的攝氧量比下肢訓練高可能意味著相對強度更大。

  2.3、 心率和RPE

  表2 傳統力量訓練、自重訓練和戰繩訓練的攝氧量、能量消耗和呼吸商
表2 傳統力量訓練、自重訓練和戰繩訓練的攝氧量、能量消耗和呼吸商

  運動過程中最常用的簡便易行的監控訓練強度方式是心率的追蹤和RPE(自我感覺疲勞量表)的記錄。心率和RPE在運動強度衡量一致性上可靠性較高。

  Fountaina在上述同樣的戰繩訓練的研究中發現,訓練者平均心率為163±11次/min,為按年齡計算的最大心率的86%,最高心率為178±11次/min (94%最大心率)。Ratamess在對13種不同類型的間歇訓練(戰繩訓練、硬拉、深蹲、臥推、弓步蹲、芭比跳、卷腹、俯身劃船、平板撐、俯臥撐、高拉、鱷魚爬、瑞士球俯臥撐)的急性能量代謝反應比較中發現戰繩訓練的平均心率最高達到153.5±13.9次/min,比第二位芭比跳高出13%[16]。Faigenbaum對一組10.6±1.4歲的男性兒童進行運動間歇比為30s:30s的戰繩訓練中發現平均心率為168.6±11.8次/min (86.4%最大心率),第一組和第二組的心率快速且顯著的提高[19]。對照ACSM根據心率對運動強度的劃分戰繩訓練屬于高強度訓練。但相比下肢為主的訓練,由于缺乏下肢的泵血作用且不活動的肌肉群更多[22],上肢產生的生理應激更大(心率和平均動脈血壓),因此采用心率作為衡量戰繩訓練負荷的指標,存在過高評價的現象,這也是為什么在上述攝氧量指標50±5%VO2max和心率強度指標存在不一致現象的原因。

  在所有戰繩研究文獻中,僅有兩篇利用博格自我感覺疲勞量表對戰繩訓練負荷做了研究,發現訓練的RPE值在17~18之間,介于非常困難-極其困難之間,根據Borg量表屬于大強度至最大強度之間[12,23]。結合心率指標發現,戰繩訓練的RPE值與心率強度值相一致,兩者都接近訓練者的最大強度,綜合上下肢不同點考慮RPE和心率強度更適用于戰繩訓練的強度衡量,而攝氧量強度可能存在低估的情況。

  3、 總結

  戰繩訓練是一種新穎的、主要運用上肢、帶有阻力的高強度間歇訓練方法,除具有傳統的下肢HIIT訓練的優點外,戰繩訓練對上肢和軀干的力量有較好的刺激作用,而且運動過程中產生的血乳酸、心率、攝氧量和RPE生理內負荷更高。

  4、 戰繩訓練應用考慮

  4.1、 合理安排運動間歇時間比

  戰繩訓練的強度與間歇時間直接相關,訓練和休息時間比一般為1:1~3,常見的有訓練15s休息45s,訓練20s休息40s,訓練30s休息1min等,較短的恢復時間意味著能量總恢復量減少,機體平均做功時間增加,對機體能量的產生有著直接影響,研究表明同樣的30s戰繩訓練后,1min間歇相比2min間歇在平均心率、平均能耗和平均最大攝氧量百分比存在顯著差異,1min的間歇時間對機體的刺激更大。因此,戰繩訓練可以通過調整不同的間歇時間改變訓練的強度和身體的刺激深度以滿足不同訓練目標和訓練人群的需要:一是對于初級訓練者可以采用運動時間短,間歇時間長的方式進行,降低訓練難度,延長訓練時間,增加訓練樂趣;二是對于以發展糖酵解或ATP-CP系統供能能力的運動員可以采取不同動作組合,較大運動時間間歇比的方式進行,增加運動強度;三是對于以減重為目標的大眾可以采用適中的運動間歇比(如12),適當延長總的訓練時間,增加能量消耗的總量,促進運動的效益.

  4.2、 綜合考慮人群特征

  戰繩訓練的使用需要結合不同人群的特點,在器材、運動強度、時間、頻率等變量進行科學合理的安排。

  戰繩訓練具有高強度、高效益的特征,其引起的身體即刻反應強烈,適合具有一定訓練基礎和健康水平的人使用,但目前對適應人群的研究只局限于大學生和運動員的群體中,對于老年人和兒童的應用研究相對較少。老年人由于力量和速度的下降以及心血管功能的降低,戰繩訓練高強度的刺激,上肢訓練更高的平均動脈壓可能會導致訓練者不能有效完成動作和產生潛在的心血管風險。因此老年人如果需要使用戰繩進行訓練,應提前征得醫生的同意,在體能專業人員指導、監控、確保安全的前提下,先進行一段時間有氧訓練,在漸進至戰繩訓練;兒童由于無氧供能系統還未發育完全,清除乳酸能力較低及上肢力量較小,應采用降規格的小型戰繩進行,在體能訓練專業人員的指導下強調樂趣為主,其他訓練形式穿插進行,避免不正確的姿態和損傷的發生;女性和男性存在生理和遺傳上的差異,女性體能水平相對較差,上肢力量明顯不足,女性使用者應根據實際情況采用長度較短、直徑較小的戰繩。

  4.3、 考慮不同運動項目

  鑒于戰繩訓練的動作主要發生在上肢、屬于高強度間歇的能量系統訓練,因此以ATP-CP和糖酵解供能為主的、上肢發揮重要作用和具有間歇性的運動項目如籃球、水球、拳擊、摔跤等項目可以將戰繩訓練作為發展無氧耐力和恢復能力的有效手段;可以作為下肢為主的跑動型項目如足球、100米、400米等能量系統訓練的替代性調劑手段,以避免下肢過度沖擊和局部疲勞,出現損傷。

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