间歇性低氧训练的原理及应用

2012-01-28胡永红

浙江体育科学 2012年1期

胡永红

（韶关学院体育学院，广东韶关512005）

从1968年墨西哥奥运会以来，高原训练开始引起了各方关注。目前，世界上已有许多设施完善的高原训练基地，我国也拥有了昆明海埂、青海多巴等条件不错的训练基地，诸多项目的教练员和运动员也将高原训练作为其训练计划中的一环。但高原训练自开展以来一直处在争议之中，高原训练并非万能，并不适合所有运动员和所有运动项目，存在着自身无法克服的不足。如疲劳不易完全恢复；最大吸氧量降低，肌肉血流量和蛋白质合成减少，运动员体能下降，不利于返回平原后运动成绩的提高；运动强度降低，对肌肉系统的刺激不够，最大肌力下降，难以恢复；对运动员心脏有较大威胁；下高原有一个适应期，不利于训练的系统性；运动负荷相对平原较低，有可能破坏在平原获得的神经肌肉联系的动力定型；经费开支较大，等等。

也正是这些不足，导致了国际上曾经对高原训练有“非议”和抵触。如丹麦、德国、墨西哥、日本、法国等国家的赛艇队都对高原训练抱有怀疑和抵制态度［1］。基于此，体育科研工作者开始模拟高原训练的研究。

上世纪80年代末，俄罗斯功勋科学家、谢切诺夫医科大学教授尔·勃·斯特列尔科夫在医学领域首创了间歇性低氧训练，有效地改善了病人的体质。该国临床医学所所长卡尔琴斯卡姬在此基础上结合运动训练的特点，在体育领域首先介绍和组织了间歇性低氧训练（I n t e r m i t t e n t H y p o x i c T r a i n i n g，I HT），将模拟低氧训练推向了一个新的高度［2］。

间歇性低氧训练法是指在平原借助低氧仪，将缺氧负荷的总量划分为若干个独立的组别，每组包括若干次，使运动员间断性地吸人低于正常氧分压的气体，在每两次低氧刺激的间歇时间内恢复正常大气压下的自由呼吸，造成体内适度缺氧，通过启动和改善呼吸、心血管及血液系统的功能，增加组织的血流量，激活组织的呼吸功能，使组织的呼吸和氧化磷酸化过程得到改善，从而导致一系列抗缺氧生理、生化适应，以达到提高有氧代谢力为目的的训练方法［3］，也是在安静、无运动负荷的条件下、间断性吸入低氧分压气体的训练方法。一般使用的低氧混合气氧含量为10～12％，大致相当于海拔4500～5800m。给予5m i n低氧刺激，然后正常呼吸（大气）5m i n，接着再给予5m i n低氧刺激。共计6次，或根据训练目的和运动员个体情况而定次数。每次低氧训练持续1h，每天1～2次，15～20天为一阶段［4］。目前，根据训练者所使用气体中的氧气浓度，I HT可分为轻度I HT（氧浓度18％～20.9％，相当于海拔1000m以下）、中度I HT（氧浓度15％～17％，相当于海拔1500～2500m）、大强度I HT（氧浓度l 1％～14％，相当于海拔3500～5000m）和超强度I HT（氧浓度10％，相当于海拔5800m）。实际运动训练中大多使用中度和大强度的“I HT”［5］。

1 间歇性低氧训练对机体的影响原理

目前，I HT对心血管系统功能的增强主要涉及对心率、心输出量、血管顺应性等方面的研究。国外研究表明，经间歇性低氧训练的运动员安静时心率和舒张压降低，每搏输出量明显增加；在完成同等负荷时，心率和每搏输出量的变化比对照组小，心肌表面氧分压明显高于对照组，反映I HT提高运动员心血管机能的有效作用［5］；同时，I HT后力竭运动时间延长，做功能力增强，表明I HT后人体有氧代谢能力提高。另有国内研究表明，经I HT实验后，受试者心搏量、心输出量、心搏指数、心肌指数均有所增加，而心率无明显改变。血管外周阻力平均降低了39.5％，而血管顺应性平均提高了28.4％，说明I HT可明显提高健康成年人的心脏功能［6］。具体而言，I HT通过以下方面来影响运动员的机能。

1.1 对呼吸系统功能的影响

I HT使呼吸系统调节机能增强，提高了机体在低氧状态下的肺通气功能。运动时每分通气量和肺泡通气量、肺活量和肺总容量增长，保证机体在剧烈运动时动脉血氧分压和动脉血氧饱和度维持在较高水平；

1.2 对心血管系统的影响

使心血管系统的结构和调节功能发生改变，耐缺氧能力提高。表现为安静时心率和舒张压降低，每搏输出量明显增加；在完成同等负荷时，心率和每搏输出量下降，心肌表面氧分压明显增高；

1.3 对血液的影响

促进肾脏分泌E P O增加，增加血液中红细胞数量和血红蛋白含量，加速氧的运输，并提高细胞对氧的利用率；同时，对血液流变学的影响比较大。经过I HT训练后，能显著提高红细胞变形能力，而由于该能力在很大程度上影响着血液对组织的供氧能力以及对C O 2和其他物质的运输能力，所以能改变机体血液流变特征，显著提高机体对低氧环境的耐受能力。另外，I HT对血氧饱和度也有良性影响［7］。

1.4 对骨骼肌的影响。

主要是增加骨骼肌组织储存氧（肌红蛋白）的能力，并改善骨骼肌的微循环，增加线粒体的数量和体积，改善呼吸链的功能，促进关键氧化酶和抗氧化酶系的活性；

1.5 对抗过氧化物反应系统的影响

剧烈运动时，氧自由基生成过多是造成肌肉疲劳，最终导致运动能力下降的主要原因。间歇性地吸入低氧气体，可提高心、脑、肝抗过氧化物酶的活性，并提高心脏抵抗再灌注时发生心律不齐的能力，提高机体抗过氧化物反应酶的活性，加速氧自由基的清除［8］。这也是国际上公认的间歇性低氧训练提高运动能力的重要生理机理之一。同时，在对氧化进程调节的同时，激活了厌氧代谢反应，以利机体供能；

1.6 对心肺功能的影响

低氧气体的摄入可引起交感—肾上腺轴的活性反射性增强，使得心肌收缩能力增强，心率加快，外周血管舒张，阻力减少，最终通过增加心输出量来加快血流速度，从而增加氧的运输能力。一定时间的I HT训练，使心血管系统的结构和调节功能发生改变，耐缺氧能力提高［7］。

1.7 对某些生化指标的影响

改变细胞内物质代谢，减慢物膜更新；破坏细胞膜上的部分结构，释放出蛋白溶解酶，导致某些蛋白质降解形成多肽；引发D NA、R NA合成，导致大分子生物活性物质的结构和特性发生改变，建立起可靠的适应低氧条件的生化反应过程［9］。

此外，I HT还能提高运动员对线粒体钙转运及能量代谢功能，提高脑组织及神经系统的抗缺氧能力，提高机体在缺氧条件下正常心理反应的能力。能使肌细胞受到适宜的刺激，使肌细胞结构和功能产生适应性变化，肌细胞氧化酶活性升高，组织利用氧的能力提高，有利于心肌和骨骼肌的有氧代谢，保证了肌组织收缩时的能量供应，提高肌肉的工作效率和运动持久能力。可以增强中央控制（主要是下丘脑一垂体一肾上腺轴）和许多外周调节的联系；提高精神一心理的调节作用，降低因训练和比赛导致的心理压力和情绪冲动，增强睡眠适应能力，提高神经精神活动的效率，改善心理和精神障碍。

2 间歇性低氧训练的优点

2.1 可提供的低氧范围广，可任选“高度”。受试者可以根据自身情况，在氧容积为20％～10％的范围内任意选择所需的氧分压数参数，相当于在海拔400～5800m之间任意往返，可以使运动员根据训练水平有计划地加大缺氧刺激，使机能潜能得到最大可能的挖掘［10］。

2.2 不需要设置适应期（a d a p t a t i o n p h a s e）和恢复期（r ec o v e r y p h a s e），训练后效果稳定持久，既能取得良好效果，也可避免长时间低氧暴露对机体造成的损伤。传统的高原训练中，运动员一般得花一段时间（大约为4～7天）去适应高原环境，此间只能进行一般性活动，即使完全适应了高原环境，也很难保证平原训练的量和强度，同时易造成伤病或过度疲劳，造成许多运动员高原训练失败。I HT则安排在正常训练以后进行，使运动造成的负荷缺氧和低氧气体刺激在不同的时间实施于同一机体上，既保证了正常训练的质量，又易实施低氧刺激。而且训练是在平原上进行，还可以调整和控制低氧刺激的强度和量，不易造成意外伤害［11］。

2.3 易于控制训练量和强度，能保持训练的系统性。高原训练由于是从平原进入条件复杂的高原进行训练，运动员必须过调适期、服习期、调整期等多个阶段。同时，还要考虑到适宜的海拔高度，项目特点，高原气候，上下高原时机的把握以及运动员的个性化特征等诸多因素，影响到对训练量和强度的合理控制和把握，难以保证训练的系统性。I HT则是在运动员平时生活和训练的地方进行，不存在适应环境的问题，而且在正常训练以后进行，使得影响因素大大减少，整个训练计划容易设计和安排［11］；

2.4 影响训练的因素少，不受外界条件和特殊项目的限制，可用于所有项目；

2.5 对技术要求比较高的项目，在基本和专项身体素质提高的同时，不会因为训练空间改变而影响技术提高，保证动作的协调性和技术进步的连贯性；

2.6 花费少，易推广，只需要低氧仪，不需要其他特殊的装置、设备和场所，实施便利。由于机体会对外界刺激产生适应，传统高原训练中，在经过多次同一高度的高原训练以后，有的运动员会产生适应，不对该高度的低氧环境产生应激，不得不再次寻求更高的高度。但在实践中，寻找合适条件的训练基地很难，且旅途也造成身心疲惫和经济消耗。I HT则通过调节仪器就可以得到不同氧分压的混合气体，既可以对不同的运动员实施不同强度的低氧刺激，也可以对已经适应的运动员实施更深的刺激，操作便利［11］；

2.7每天训练时间短，（1～2h/d，而其他方法至少5～8h/d），避免长时滞留低氧舱或低氧室对运动员造成负面心理影响［2］；

2.8 不干涉正常的训练，无需降低训练量和强度，适宜任何强度的运动；

2.9 高度安全、舒适，避免细菌和二氧化碳重复的吸人，可根据需要，控制气体的温度和湿度［7］。

3 间歇性低氧训练在运动训练中的应用现状

间歇性低氧训练自问世以来，在国际上，现已广泛应用于俄罗斯、美国、英国、日本、加拿大、法国、德国、英国、西班牙、澳大利亚、巴西、芬兰、波兰等国家的运动实践中。如英、美等国家的训练基地和科研单位都相继开展了对此训练方法的实验性研究及应用，并将此训练方法运用到田径、游泳、排球、划船、滑雪、自行车等耐力性项目及举重、摔跤等力量性项目中，取得一定效果。马拉松世界纪录保持者A l b e r o S a l a z a r，三项全能世界纪录保持者H a m i s h C a r t e r，环法自行车联赛的冠军队，日本、西班牙国家自行车队，澳大利亚足球联赛的冠军昆士兰队，新西兰橄榄球职业联赛的冠军都在间歇性低氧训练的帮助下，取得了个人或团体的历史好成绩［2］。澳大利亚的间歇性低氧训练已在运动实践中取得了一定的成效。并得到了训练学、体育生物科学等学科专家的普遍认同。当前，越来越多的国家投入大量资金将间歇性低氧训练应用于不同水平的跑步、滑雪、自行车、皮划艇等耐力项目以及摔跤、登山、武术等非耐力性项目［12］。

在I HT的仪器方面，经常有新的进展，涌现出新的器材。国内方面，早在1998年，西安体育学院的雷志平就研制了低氧仪。国际方面，在2001年9月瑞士举办的第四届国际低氧医学会议上，展出了来自美国产的新的低氧仪设备，符合O S HA（美国职业安全卫生总署）标准，安全、高效、轻便、易携，有可供1、2和4人同时使用的型号，每天均可稳定地连续工作8h，能与电脑相连接并配备有心率、动脉血氧饱和度监测装置和分析软件［13］。提高了训练和监控的科学性。

在I HT的理论研究和实际训练中，雷志平和李强的研究先后表明间歇性低氧训练可以有效提高机体对氧气的利用率，提高有氧运动能力。另外，北京体育大学的胡杨教授、谢敏豪教授、冯炜权教授、体育总局的冯连世研究员等人在该领域进行了大量的开创性研究，取得了显著的成绩。并影响着实际训练。2002年，青海省田径运动员汪成荣在北京国际马拉松比赛中，仅用了68m i n多就跑完21.495k m。获得了半程赛男子个人第五名，超越了个人以往最好成绩。他取得这一成绩得益于间歇性低氧训练［14］。可以预计，随着对I HT的理论研究的日益深入和实际训练科学化程度的不断提高，间歇性低氧训练中更多的有争议的问题将会慢慢明朗化。

［1］国家体育总局.体育教练员岗位培训教材（赛艇）［M］.北京：人民体育出版社，1999：457.

［2］冯炜权，谢敏豪，王香生，等.运动生物化学研究进展［M］.北京：北京体育大学出版社，2006：477.

［3］L.M.N u d e l m a n.间歇性低氧训练在运动实践中的应用及效果［J］.韩佐生，译.中国体育教练员，2006（4）：60－62.

［4］冯连世，赵鹏，路瑛丽，等.低氧训练研究进展［C］.中国科协2005年学术年会体育科学分会场论文摘要汇编：24－26.

［5］雷志平.间歇性低氧训练的临床应用研究［J］.成都体育学院学报，1997，23（3）：65－68.

［6］李强.间歇性低氧训练对健康成年人心血管机能的影响［J］.生理通讯，1999，18（6）：32.

［7］邱晨.体育运动中的间歇性低氧训练研究［J］.淮北煤炭师范学院学报：自然科学版，2007，28（1）：64－69.

［8］赵鹏，冯连世.新的低氧训练模式研究及应用进展［J］.体育科学，2005，25（6）：70－74.

［9］陈绮文.低氧训练方法述评［J］.辽宁体育科技，2005，27（6）：51－53.

［10］叶伟.散打运动训练理论与实践［M］.北京：人民体育出版社，2004：74.

［11］陈小龙，蒋明朗，雷志平.间歇性低氧训练简述［J］.体育学刊，2000（4）：29－32.

［12］张磊.间歇性低氧训练机理、生理效应及应用［J］.辽宁体育科技，2005，27（2）：45－46.