国外运动科学领域马拉松研究热点解析
2018-04-08管莹莹李秋利邓万金
管莹莹,李秋利,邓万金
(1.北京体育大学,北京 100084;2.广州医科大学,广东 广州 511436;3.深圳大学,深圳 518000)
21世纪,马拉松运动在全世界范围内广泛普及。据统计,近年来全球马拉松赛事场数呈稳步递增趋势,由2011年的3000场迅速增加到了2015年的5000场左右,除德国在2014年-2015年赛事减少外,其他国家赛事数量均稳步增长。全球马拉松完赛人数也从2011年的157万增加到了2015年的230万[1]。受国外马拉松热潮的影响及人们对于健康生活方式的追求,国内也掀起了“马拉松热”。马拉松赛事场数由2011年的22场迅速攀升到2016年的328场,参赛人数也由2011年的43万增加到了2015年的150万。马拉松运动实践层面的发展为理论研究提供素材及导向。通过查阅国内马拉松研究文献,发现国内关于马拉松的研究主要集中于高水平马拉松运动员的训练理论[2、3]、马拉松运动对业余跑者身体机能的影响[4、5]、马拉松赛事研究[6、7]、马拉松的社会经济效益[8]等方面,这些成果无疑极大地推动了我国马拉松运动的有效开展。但在国内外马拉松运动火热开展的大环境中,我国作为后起之秀,更应拥有国际化视野、取长补短、与时俱进,及时汲取国外马拉松研究的先进理念与方法。因此,明晰国外马拉松研究热点、把控国外马拉松研究动向,对丰富我国马拉松研究理论体系,促进我国马拉松运动健康、可持续发展大有裨益,同时也为我国体育事业发展、体育强国建设增砖添瓦。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
本研究的数据来源于Web of Science TM核心合集数据库。第一步,登录数据库,以“marathon”为主题词,检索时间范围设置为2010年-2016年(下载日期为2017年1月1日),文献格式默认为“English”,进行检索。第二步,以“Article”为文献类型,并选择Web of Science类别中“Sport Sciences”领域的文献进行精炼,也即以运动科学研究方向的文献为分析对象。最终获得518篇文献。
1.2 研究方法
运用Cite Space软件对文献进行可视化分析,绘制国家、机构、作者合作网络图谱,期刊共被引网络图谱。对近几年国外运动科学领域马拉松研究文献进行系统回顾,全面明晰其研究热点及导向,同时为我国马拉松实践发展与理论研究献计献策。
1.3 重要指标介绍
中介中心性(C)是测度节点在网络中重要性的一个指标,是连接沟通其他节点的枢纽。Cite Space中借此指标来发现和衡量文献、作者、期刊及机构的重要性,并用圆圈最外层的紫色圆环进行重点标注,圆环宽度越宽表明其中心性越大[9]。突现(Burst):是指一个变量的值在短期内发生很大变化,Cite Space将此视为度量更深层变化的手段,BS为突现强度,TS为突现时间跨度。
2 研究结果与分析
2.1 国家与机构合作网络
图1是国家合作网络图谱。从发文数量上讲,美国以181篇发文量遥遥领先于其他国家,其次是英国、澳大利亚、瑞士、西班牙、法国。从中心性上讲,英国(C=0.50)处于绝对核心地位,其次为美国、澳大利亚、南非、西班牙、瑞士。从合作关系上讲,国家之间的网络连线密度较高,表明国家之间的互通性较强,合作关系密切。可见,美欧作为马拉松实践发展的前沿地区也引领了马拉松理论研究的前进与发展。
机构合作网络图谱(图2)中形成三大合作群:(1)以美国加州大学戴维斯分校、美国北加州医疗保健机构、美国康涅狄格大学为核心的第一合作群。美国在该合作群中占据绝对领导地位。(2)以瑞士苏黎世大学、瑞士圣加仑市健康中心、法国
图1 国家合作网络图谱
勃艮第大学为核心的第二合作群。(3)以英国利物浦约翰摩尔斯大学、西班牙萨拉戈萨大学、美国哈佛医院为核心的第三合作群。图2显示机构突现节点较多,近期突现机构为美国康涅狄格大学(BS=2.9153,TS=2014年-2017年)和美国明尼苏达大学(BS=2.572,TS=2015年-2017年)。康涅狄格大学于2010年建立科里·斯特林格研究所,专门研究和推广防治运动性中暑的方法,作为防治中暑团队支援波士顿马拉松、海军陆战马拉松及铁人等多项赛事。而且两所高校均与第一合作群建立了较为密切的联系,在地域、马拉松实践及学术资源等方面均占据较大优势。可以预测,以美国为首的第一合作群在未来马拉松研究领域仍将占据重要地位。
图2 机构合作网络图谱
2.2 期刊共被引网络
对马拉松研究的主要学术领域做载文期刊分析能够较为准确地描述该领域核心期刊的分布特征。在期刊共被引图谱中(图3),被引频数排名前五位为《运动医学与科学杂志》、《应用生理学杂志》、《英国运动医学杂志》、《国际运动医学杂志》、《运动医学杂志》。中心性排名前五位的为《运动医学与科学杂志》、《新英格医学杂志》、《循环》、《国际运动医学杂志》、《运动科学杂志》。以上期刊是共被引期刊中最为活跃的组成部分,期刊类型绝大部分为医学类刊物,这也反映了国外马拉松研究更多的是运动与医学的交叉研究。
图3 期刊共被引网络图谱
2.3 作者合作网络结构
科学家共同体是由少数有权威的学者把持着的,他们常常控制着研究的问题域[10]。因此,通过对作者的分布及合作情况进行分析,可以有效把握本领域科研活动的主要问题域,也即是本领域研究热点问题。2010年-2016年马拉松研究领域中存在三个处于核心层面的作者合作网络群体。第一合作群以Hoffman Martin D.为首,包括Hew-Butler T、Stuempfle KJ、Rogers IR等学者。该合作群中作者合作网络密度较强,但权威性作者较少,需进一步培养研究后备力量,增强协作关系。第二合作群以Knechtle Beat为首,包括Rosemann T、Knechtle P等学者。在Cite Space中,合作群体或聚类中包含的突发节点越多,该领域就越活跃或是代表了研究的新型趋势[11]。图4、图5
图4 作者合作网络图谱
图5 作者突现关键词探测
显示,在6个突发节点中,第二合作群便占据5位。一定程度上说明了该群学者在预测热点研究问题的重要意义。第三合作群体以George Keith为首,包括Whyte G、Legaz-Arrese A等学者。该群虽尚未出现成果卓越的学者,但其合作群体的学者数量仍不容小觑。
表1是发文数量排名前十位的学者。结合表1和以上分析结果发现,这些重要学者基本处于以上三大合作群,其所属机构基本为高等教育机构、健康中心和医疗机构,但以高等教育机构为主,高等教育机构具有学科和人才优势,积聚着科学研究的巨大潜力,是创新发展的重要基地。马拉松的研究对象是跑者在训练与比赛中身体机能的变化规律,研究中尤其需要专业训练知识和医学知识的交叉融合支撑,学者所属机构的多元化正是合其所需。
表1 国外运动科学领域马拉松研究权威学者及其所属机构
3 基于权威作者合作群的研究热点揭示
3.1 运动相关的低钠血症(EAH)
第一合作群以Hoffman Martin D.为代表,合作者包括Hew-Butler T、Stuempfle KJ、Rogers IR、Noakes TD.等,主要关注马拉松、超长马拉松(ultra-marathon,简称“超马”)跑者参赛过程中的身体机能变化,包括运动相关的低钠血症(exercise-associated hyponatremia,EAH);超长马拉松跑者的速度节奏;年龄、训练和参赛经验等因素对跑者运动能力的影响。其中对于EAH的研究最具代表性。EAH是由长时间运动所引发的低钠血症,一般发生在从事耐力性项目的运动员身上,如马拉松、超长马拉松、铁人三项和长距离徒步旅行。该合作群对于EAH的研究主要通过结合个案研究,分析训练或比赛中EAH的诱发原因、EAH的症状表现、EAH的治疗及预防措施。关于EAH的诱发原因被认为是由于消耗大量的钠和钾或是体内水的总含量相对过剩引起的。如一名女性在美国大峡谷国家公园完成5个小时的徒步旅行后不久便出现身体极度虚弱的状态,在送往医院的途中发生休克,医院的检查报告显示其患有高血容量性低血钠症与脑病,并于24h后死于严重的脑积水[12]。EAH的症状表现是一个不断变化的过程,其变化程度取决于血清钠从基线水平降低的幅度和速度,如果在24h内下降速率接近7%至10%,则会由无症状性EAH转变为症状性EAH[13]。症状性EAH的运动员初期表现为轻度、非特异性症状(如头晕、恶心),随着严重程度的加深,通常伴有头痛、呕吐和/或由于脑水肿(运动引起的低钠性脑病,EAHE)引起的精神状态的改变(例如思维混乱、没有方向感、精神错乱、呼吸急促、癫痫、昏迷)[13、14](表2)。以上症状性EAH的某些体征和症状是非特异性的,有些参赛者虽未患EAH,但也会在长时间运动后出现以上个别症状。因此,如果这些体征和症状发生,必须测量Na+的浓度,当Na+浓度低于135mmol/L时,EAH的体征和症状均会有继续发展的趋势,必须及时给予高度关注。但是,在大多数耐力项目比赛中极少报道关于症状性EAH的病例,包括我国所举办的耐力性项目比赛中,虽有猝死事件的报道,运动损伤及其他病症的统计,但多为描述性统计,缺乏更为深入的研究及对参赛者的相应提醒与警告,这也是赛事医疗保障系统急需解决的问题。
表2 轻度和重度(危及生命)EAH的体征和症状表现[13、14]
注:长时间运动引起的其他病症的相关体征和症状,用星号(*)表示
关于EAH的治疗。通过对完成17h72km的跑步和徒步实验对象的研究发现,口服钠补充不一定能够预防与过度水合相关的症状性EAH,但早期判别和现场立即补充高渗盐水结合流体限制可有效治疗轻度EAH[15],而用大量等渗液体治疗可能延迟恢复,甚至导致脑水肿死亡[12、16]。关于EAH的预测及建议。EAH主要是由于体液消耗尿和汗水损失引起的,预防EAH的主要手段是避免过量的体液潴留。首先,参加耐力训练或比赛的个体,尤其是EAH风险增加的个体,均应避免运动前、运动中和运动后过度消耗体液。其次,根据排汗率来选择饮水、饮料的摄取时间和摄取量。再次,关注体重变化。由于EAH可以与脱水同时发生,体重变化不能作为预测EAH的指标[17],但可作为参考指标。最后,由于不同个体或同一个体在不同环境中,运动期间的出汗量和肾脏排泄功能的变化范围较大,因此所依据的衡量标准应视情况而定。且由于该类型赛事相对于城市马拉松赛事在医疗诊断及治疗方案中极为有限,因此,赛事组委会、医疗部门必须建立有组织的医疗应急系统,充分了解并掌握如何使用有限的资源评估和处理最常见的严重医疗问题[18]。
以上研究虽在EAH的诱发原因、症状表现、治疗及预防方面进行了一定的探索,但关于EAH的核心问题EAH的发生机制是由消耗机制(体内钠过度消耗)还是稀释机制(体液超量)引起,仍然是未解之谜。在国内,关于EAH的报告及研究较少,这与国内跑者选择的项目存在很大关系,如城市马拉松、山地马拉松、田野马拉松等,超马、超长越野、徒步旅行、铁三等户外项目的参赛者还相对较少。但随着人们生活质量的不断提升及体育产业服务的不断完善,EAH是未来研究中不可回避的重要课题。
3.2 马拉松、超马跑者年龄、运动能力的横向与纵向变化规律
第二合作群以Knechtle B为代表,合作者包括Rosemann T、Knechtle P、Rust CA、Lepers R等,主要关注马拉松跑者和超马跑者年龄、运动表现的横向与纵向变化规律等方面的研究。该合作群对此方向的关注主要是借助大数据资源,进行横向与纵向对比分析,以发现显性规律,为隐性规律的揭示奠定基础。
在过去30多年中,全球马拉松、超长马拉松和铁三的参赛人数大幅增加,尤其是女性参与人数增速更快[19]。其中四十多岁的跑者在50~3100英里的超马赛事中占据主导地位[20]。该合作群进行的几次大型调查:1)1998-2011年,全球参加100km超马的跑者为112283名(女性15204名,男性97079名),来自全球102个国家,其中73.5%的运动员来自欧洲,尤其是法国,比例为30.4%。完赛跑者中大多数来自欧洲,但运动能力最好的为日本选手,曾获得十次最佳比赛成绩。[21]2)2000-2010年,瑞士半马参赛人数为226754人,全马参赛人数为86419人。男性和女性跑者的参赛人数分别增加了231%、299%。十年间,半马参赛人数有所增加,运动能力保持稳定。较为异常的是全马参赛者的运动能力虽有所提高,但完赛人数增加到2005年后出现逐渐下降的态势。[22]3)1975-2013年,参加定时超马(6h~10天)的跑者为女性20238人,占21%,男性76888人,占79%。在所有比赛中,女性和男性完赛人数均出现增加趋势。[23]4)1969-2012年,通过对参加50km、100km、200km、1000km运动员的运动能力和年龄进行统计分析发现成绩前十名女性跑者的年龄为40±4岁(50km),34±7岁(100km),42±6岁(200km)和41±5岁(1,000km),100km与200km和1000km的年龄存在显著差异。50km和100km超马中女性跑者最快速度增幅分别为10.6±1.0至15.3±0.7km / h、7.3±1.5至13.0±0.2km / h。成绩前十名男性跑者的年龄为34±6岁(50km),32±4岁(100km),44±4岁(200km)和47±9年(1000km)。基本表现出随距离增加,年龄增加的态势。50km和100km超马中男性跑者最快速度的增幅分别为14.3±1.2至17.5±0.6km / h和10.2±1.2至15.1±0.2km / h。对于200km和1000km,跑者速度未发生较大变化。[24]5)1960-2012年,全球范围内共148017人完成100km超马比赛。其中男性跑者129019人,最佳跑者的年龄由29岁增加到40岁,最快速度由8.67 km/h增加到15.65 km/h。年度成绩前十名跑者的速度由10.23±1.22增加到15.05±0.29km/h,年龄保持在34.9 ±3.2岁。女性跑者18998人,最佳跑者的年龄保持在35.0±9.7年,最快速度由8.06增加到13.22 km/h。年度成绩前十名跑者的速度从7.18 ±1.54增加到13.03±180km/h。年度成绩前十名男、女跑者之间的速度差异从46.7%±8.7%降至14.0±1.2%,年龄保持在34.5±2.5岁。[25]总体来讲,参加100km的跑者速度不断增加,性别之间的差距逐渐缩小。虽然运动能力不断提高,但运动员获得最佳运动成绩的年龄基本保持在35岁左右。
相比对于以上群体的研究,老年马拉松跑者由于参赛人数少、运动能力较低而较少受到关注,但却是一股不可忽视的力量。2004-2011年,每年参加世界著名马拉松赛事(柏林马拉松、纽约马拉松、芝加哥马拉松和波士顿马拉松)的老年跑者(分为5个年龄段:75~79岁、80~84岁、85~89岁、95~99岁)的人数基本保持在女性17人,男性114人左右[26]。1990-2014年,完赛人数共为女性218人,男性1473人。通过对每年参赛人数的纵向对比发现,年龄段为75~79岁和80~84岁的男性和女性参赛人数均显著增加,85~89岁和95~99岁年龄段的女性和男性完赛者数量基本保持不变,其中75~79岁和95~99岁女性和男性跑者的参与度和运动成绩均有所提高,两者均有明显提高的为75~79岁年龄段的跑者。[27]
相比马拉松跑者,超马跑者是现阶段国外马拉松研究的重要群体。借助大数据资源对跑者年龄及运动能力的变化进行统计分析的方法是国外马拉松研究的主要特色,但应进一步扩大信息的分析容量,如职业、地区等。反观国内,只有少数学者[7]对马拉松跑者的人群及地区分布进行过调查。建议应建立以官方为主体、地方赛事组委会或体育局为辅,大数据信息处理公司为平台的合作关系,如中国田径协会已于2017年2月携手果动科技(官方大数据合作伙伴),推出中国马拉松大数据报告选手问卷,对其参加赛事的各环节体验进行评分,由跑者来评价赛事的各项指标。关注跑者体验说明更加注重从“以人为本”的角度提升赛事服务质量,但对跑者基本情况变化模式的分析也是一个重要向度。
3.3 生理学因素、训练因素对跑者运动后心脏分子标志物的影响
研究表明,长时间剧烈运动会对跑者心脏功能产生深远影响。心脏分子标志物是检测和评价运动性心肌损伤的重要指标,也与长时间运动有密切关系[28]。以George K为代表,合作者包括Whyte G、Legaz-Arrese A等,主要关注生理学因素和训练因素对马拉松、超马跑者运动后心脏分子标志物的影响。该合作群关注的心脏分子标志物主要包括心肌肌钙蛋白I(cTnI)和氨基末端-B型钠尿肽前体(NT-pro BNP)。cTnI具有高度的心肌特异性,可作为心肌梗死和其他原因所致心肌端上的确诊性标志,心衰相关的心脏损伤可诱导心肌中cTnI的释放[29]。临床上可以通过检测cTnI判断心肌损伤情况。NT-pro BNP在心血管疾病的诊断、危险分级、筛选、预后评估及治疗检测等各个方面均有非常好的应用价值[30]。研究发现,对跑者运动后心脏分析标志物产生影响的因素包括不同运动组合方式、训练强度与负荷量、运动时间、训练经验和年龄等。cTnI和NT-pro BNP在不同运动组合方式的实验后均出现增加,运动持续时间对两者均有影响,运动强度仅对cTnI产生影响[28],对NT-pro BNP没有影响[32]。运动诱导cTnI释放与跑者的训练经验存在密切关系[33],且年龄越小、运动时间越长的跑者赛后cTnI的释放量越高[34],但长时间运动后心脏损伤的分子标志物与心脏收缩或舒张的功能测量值无关[31]。以上研究多数为探索人体生理学或运动训练中单因素或双因素与心脏分子标志物释放的关系,但人体是一个复杂的系统,多因素模型与心脏分子标志物释放的关系以及对跑者的追踪调查研究将是未来研究的重点、难点。
运动与医学相结合对跑者身体机能变化的研究是国外马拉松研究的主要特色,而国内研究绝大部分以体育学科为主,在交叉学科研究方面较为欠缺。在全面健身和全民健康深入融合的背景下,运动与医学的交叉研究无疑是未来马拉松实践发展所需。
4 小结
WOS数据库中的运动科学领域马拉松研究成果主要来自美欧等发达国家,这些成果为当地马拉松运动的开展与发展提供了全面有力的科研支撑与保障,形成了以美国、英国、澳大利亚、法国等国家的高等教育机构、健康中心和医疗机构为主的科研力量团队,且国家间的互通性较强,合作关系密切。国外马拉松研究的发文期刊绝大部分为医学类刊物,这也反应了马拉松与医学相结合对跑者身体机能变化规律的研究是国外马拉松研究的主要特色。权威作者形成了以Hoffman Martin D.、Knechtle Beat和George Keith为核心的三大合作群体。这三大合作群体的权威作者所把控的问题域也形成了国外马拉松的研究热点,主要体现在与运动有关的低钠血症(EAH);马拉松、超马跑者年龄、运动能力的横向与纵向变化规律;生理学因素与训练因素对跑者运动后心脏分子标志物的影响。以国外马拉松研究为借鉴,反观国内马拉松实践发展与理论研究,基本形成了以高水平运动员、业余跑者和赛事组织为对象的三大主体研究。这一研究特点也是我国马拉松实践发展的映射,但随着国民体育健身需求的不断增长,全民健身体制、机制的不断完善,马拉松实践发展的不断创新,以大众跑者为主体的全方位服务体系建设,以马拉松与医学相结合对跑者身体机能变化规律、大众化与个性化相结合的健康训练与参赛方式的研究无疑是实践所需、发展所需。
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