高强度间歇训练与常规或技术训练对青少年运动员体能表现影响的Meta 分析

张志勇，杨 群，李端英，孙 健

（1.广州体育学院 数字化体能训练实验室，广东 广州 510500；2.广州体育学院 运动训练学院，广东 广州 510500）

高强度间歇训练（high-intensity interval training， HIIT）在普通人群和竞技运动员中被广泛应用［1-5］。 对于HIIT，黎涌明将其定义为以负荷强度≥无氧阈或最大乳酸稳态， 持续运动几秒到几分钟且间歇时间不充分的训练［6］。 HIIT 包括不同运动持续时间和恢复时间的方案，比如运动持续3～7s、恢复少于60 s 的重复冲刺训练（“repeated sprint training”，RST），运动持续30 s、 被动恢复2～4 min 的冲刺间歇训练 （“sprint interval training”，SIT），以及间隔时间短（＜45 s）或长（2～4 min）的高强度间歇训练［7］。

目前的一些研究表明，HIIT 对成人的心肺功能［8-10］和身体成分［11］有显著的改善效果，并且可以显著地改善无训练经历青少年的心肺适能和身体成分［12-14］，但对肌力适能无显著的改善作用［15］。 在竞技运动中，体能被认为是决定竞技能力的基本要素［16］，同时，青少年 训练是目前备受关注的问题［17］，青少年时期是生长发育突增的时期［18］，也是运动员多项身体能力发展的窗口期或敏感期［19］，在此时对青少年施加适宜的刺激会起到事半功倍的效果。 青少年的力量、速度和灵敏在青春期前后将达到一个峰值［20］，为有助于力量、速度和灵敏的提高并且减少训练时的枯燥感， 在青少年时期需要不断地变换训练方式。 尽管HIIT 一般用于提高运动员的心肺功能， 但因为HIIT 具有较高的强度，且形式多样，所以其用于改善身体素质其他组块的研究也值得探讨。

国外有不少关于HIIT 对青少年运动员影响的Meta 分析，但是主要是对足球和格斗类运动项目的研究［21-24］，且对耐力或心肺适能等的研究较多， 较少关于HIIT 对体能表现或体能表现其他构成的研究。 有些研究显示HIIT 改善冲刺、V˙O2peak、V˙O2max的效果较大，有些则显示较小的效果，对于变向能力、RSA，一些研究显示阳性的结果，一些则显示负向的结果［23-27］。目前的综述均将HIIT 作为实验组，小场地比赛（SSG）、一定强度的训练和技术进行对比， 首先对照组的形式不统一使结果存在较大的差异、异质性较高，其次对照组有一定的强度不能完全反映HIIT 的效益。 本文仅将技术和常规训练作为对照组，以求较高的同质性，纳入研究的技术和常规训练均为强度较小或者不训练的对照组，以此完全反映HIIT 对青少年运动员体能表现的影响。

鉴于此，本文将HIIT 作为实验组，选取评价爆发力（CMJ、SJ）、速 度（5m、10m、20m、30m、40m）、重 复 冲 刺 能 力（RSAbest、RSAmean）、灵敏（Zigzag 灵敏测试、505 测试、T 测试、20m 变向测试、COD 测试）、耐力V˙O2max、V˙O2peak）的指标，技术和常规训练作为对照组， 探究高强度间歇训练与常规和技术训练对青少年身体素质的影响，为教练员提供HIIT 应用的理论依据。

1 研究方法

1.1 文献检索和筛选

作 者 通 过 在pubmed、web of science、Scopus、MEDLINE、sportdicus、Embase 数据库中检索"Athlete""player"“High-intensity interval training”"High -Intensity Intermittent Exercise""Sprint Interval Training""aerobic interval training""Adolescent"OR "Teen""Teenager""Youth""junior""children"等英文关键词；知网、万方数据库中检索"运动员""高强度间歇训练""冲刺间歇训练""有氧间歇训练""青少年""青年""年轻人"等中文关键词，检索时间从2000 年1 月至2021 年4 月17 日，共获得11篇符合要求的文献，并纳入研究（图1）。

图1 文献筛选流程图

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：1） 随机对照试验；2） 研究对象为青少年运动员，年龄范围年龄为10～19 岁；3）干预时间≥4 周，干预组为高强度间歇训练或者冲刺间歇训练等，对照组为空白对照、常规训练或者技术训练；4）结局指标包括身体素质的相关指标，爆发力、速度、灵敏等。

排除标准：1）动物实验类文献；2）综述类文献；3）采用非随机对照试验的文献；4）实验对象年龄不符合标准的文献；5）研究设计、结局指标不符合纳入标准的文献；6）数据无法获取的文献。 文献筛选流程见图1。

1.3 数据提取

由两名研究人员独立完成数据的筛选和提取， 当纳入结果不一致时两人讨论得到统一的结果或由第三人判定。 提取的内容包括：文献第一作者、发表年限、样本量、年龄、运动项目类型、性别、实验方案、干预周期和频率、结局指标等。

1.4 质量评估

使用Cochrane 偏倚风险评估［28］，对纳入文献的随机序列生成、分配隐藏、盲法（研究对象、结局评估者）、选择性报告、结局数据不完整和其他偏倚进行偏倚风险评估， 评估标准为高风险、低风险和不清楚。 评估结果中，满足4 条及以上的文献为低风险文献，满足2 或3 条的文献为中风险文献，满足1或0 条的文献为高风险文献。

1.5 统计学分析

采用Stata12.0 对数据进行效应量合并、 异质性检验和发表偏倚检验，使用Review Manager5.3 软件对数据进行偏倚风险评估和敏感性分析。 使用标准化均数差（SMD）进行效应量合并，并提供95%置信区间。异质性检验采用I2统计量，若I2＞50 且p＜0.1 则表示研究间存在较大异质性， 选用随机效应模型；若I2≤50 且p＞0.1 则表示研究间存在较小差异，选用固定效应模型。 若研究间存在较大异质性，则采用逐一剔除研究的方式进行敏感性分析，每剔除一个研究，观察结果的变化。 为检验结果的可靠性， 采用亚组分析对各结局指标的研究间异质性进行分析。 此外，本文各指标的发表偏倚采用Egger 法进行检验。

2 研究结果

2.1 纳入文献的基本特征

经过筛选， 共有11 篇文献被纳入分析， 年份范围从2001～2020 年（表1）。 11 篇文献的实验样本量总共为283 人，其中包括39 名女性，年龄范围从13 到18 岁。 纳入研究的运动项目类型包括足球（n=5）、手球（n=1）、网球（n=1）、篮球（n=2）、皮划艇（n=1）和跆拳道（n=1）。选取与体能表现相关的结局指标，如CMJ（反向垂直纵跳）、SJ（深蹲跳）、5m 冲刺、10m 冲刺、20m 冲刺等。纳入研究的实验方案包括RST（6 项）、基于跑的HIIT（3 项）和基于专项训练的HIIT（2 项），文中基于跑和专项训练的HIIT 均记为HIIT’。

2.2 偏倚风险评估

采用Cochrane 风险偏倚评估工具对纳入的11 篇文献进行质量评估，评估结果见图2、图3。 11 篇文献均提及随机分组，有一篇文献报告了随机序列的产生，没有一篇文献采用分配隐藏情况，仅一篇文献对参与者采用了盲法。 纳入的文献中有2 篇属于低风险文献，9 篇属于中风险文献，无高风险文献。

图2 纳入文献的Cochrane 偏倚风险评估

表1 纳入文献的基本特征表

图3 每篇文献的Cochrane 偏倚风险评估总结图

2.3 Meta 分析结果

2.3.1 爆发力

纳入6 篇文献报道了HIIT 对VJ、CMJ 或SJ 的干预效果。Meta 分析结果显示与CG 相比，HIIT 对青少年运动员的爆发力有显著性的改善作用95%CI=0.27～1.10（p=0.001），I2= 51.0%（p=0.038）。 由于异质性较高，采用逐一排除研究的方式对结果进行敏感性分析。 在田学礼的一项研究被排除之后，结果不存在异质性（I2=0%，p=0.691），依然提示HIIT 与CG 相比对青少年运动员的纵跳能力有显著性的改善作用 （95%CI=0.21～0.81，p=0.001）。

图4 HIIT 对垂直纵跳的影响森林图

2.3.2 速度

纳入5 篇文献报道HIIT 与CG 对5m～10m 冲刺跑的干预效果，Meta 分析结果显示与CG 相比，HIIT 对青少年运动员的速度有显著性的改善作用95%CI=-0.58～-0.02 （p=0.035），I2=0%（p=0.632）。 由于数值越小说明速度越快（RSA 和灵敏的森林图亦如此），所以森林图菱形落在无效线的左侧说明实验组在改善速度方面优于对照组。

图5 HIIT 对速度影响的森林图

2.3.3 重复冲刺能力

纳入5 篇文献报道HIIT 与CG 对RSAman、RSAbest 的干预效果，Meta 分析结果显示HIIT 与CG 相比在改善重复冲刺能力方面没有显著性的作用95%CI=-0.94～0.02 （p=0.06），I2=62.2%（p=0.007）。 由于此次Meta 分析结果异质性较大，将采用逐一剔除文献的方式进行敏感性分析， 当Sanchez-Sanchez等的一项研究被剔除后，I2变为33%， 再剔除Sanchez-Sanchez等的另一项研究时，I2变为0%，且再剔除其他文献时，I2再无变化， 结果提示与CG 相比，HIIT 在改善重复冲刺能力方面有显著性的差异95%CI=-0.82～-0.17（p=0.002）。 由此说明Sanchez-Sanchez 等的两项研究为异质性来源，Sanchez-Sanchez 等将实验组分为高耐力组和低耐力组， 剔除的两项研究分别来自这两个组， 两个组由于耐力的不同导致了RSA 结果的较大差异，异质性的来源可能与此有关，与此同时说明耐力可能影响重复冲刺能力。

图6 HIIT 对反复冲刺能力影响的森林图

2.3.4 灵敏

共有5 篇文献报道HIIT 与CG 对Zigzag 20m、20m 变向测试、T 测试和505 测试的干预效果。 Meta 分析结果显示，HIIT 与CG 相比对青少年运动员的灵敏能力没有显著性的改善作用95%CI=-1.07～0.05（p=0.073），I2=66.4%（p=0.004）。 由于异质性较高，采用逐一排除研究的方式进行敏感性分析，剔除单个研究后异质性I2的范围为57～67%，表明数据的敏感性较低，此结果具有一定的稳健性，同时，每次剔除研究后HIIT与CG 相比对青少年运动员灵敏能力的改善均没有显著性的作用。

图7 HIIT 对灵敏影响的森林图

2.3.5 耐力

纳入的5 篇文献使用了耐力的指标，Meta 分析结果显示HIIT 与CG 相比， 对青少年运动员的耐力有显著性的改善效果95%CI=0.35～1.63（p=0.002），I2=63.7%（p=0.017）。 因其异质性较高，故采用逐一排除研究的方式进行敏感性分析，在排除的Papandreou 等的一项研究之后，结果提示HIIT 与CG 相比对青少年运动员的耐力有显著性的改善效果95%CI：0.80～1.63（p＜0.001），I2=24%（p=0.261）。

图8 HIIT 对耐力影响的森林图

2.4 HIIT 的不同干预方式对青少年运动员体能表现的亚组分析

本文纳入研究的干预方案均由RST 和基于专项和跑的HIIT（下文记为HIIT’）组成，并且RST 在运动强度、运动形式和间歇时间等方面与其他形式的HIIT 不同，因此本节将HIIT分为RST 和HIIT’进行亚组分析，以检验两种干预手段对爆发力、速度和耐力的影响。分析结果（见表2）显示，HIIT’与CG相比对爆发力（95%CI：0.17～0.95，p=0.005）有显著性的改善作用；SIT 与CG 相比对有氧耐力有显著性的改善作用 （95%CI：0.14～2.17，p=0.025）。

本文根据干预方案进行亚组分析，结果提示基于专项和跑的HIIT 可以显著性地改善青少年运动员的爆发力（p=0.005）。根据亚组分析的结果： 能够有效提高爆发力的训练方案为基于跑或专项训练的HIIT，其方案内容为：运动组数2～4 组，每组完成4～8min，次间运动：间歇=1∶1，组间间歇3min，运动强度90～95%fcmax 或VIFT，运动形式采用跑或者专项训练。 能够有效提高耐力的训练方案为RST，其方案内容总结为：运动组数3 组，每组6～10 次，每次完成30～35m 的最大冲刺跑，组内间歇10～30s，组间间歇3min。

2.5 发表偏倚

关于发表偏倚， 本研究使用Egger 法对纳入的结局指标进行定量评价。 根据表3 可知，所有指标均未发现显著性的偏倚（p＞0.05）。

3 讨论

3.1 分析

高强度间歇训练在竞技体育中得到广泛的应用， 主要应用于运动员耐力的训练。 体能表现一般用于评价运动员，其内容包括力量、速度、耐力、灵敏、协调等，是运动员获得优异成绩的保证［40］。 高强度间歇训练作为省时高效的训练，若能够带来体能表现的显著改善，将提高青少年运动员的训练效率，为青少年运动员节省出更多的时间用于技术训练。 本节将针对HIIT 与常规和技术训练对不同的体能表现模块影响效果进行讨论。

在竞技体育中， 一般使用多方向移动训练提高灵敏变向能力［41］，一些研究显示HIIT 不能提高灵敏变向能力，例如，Engel 等便认为HIIT 能够有效地提高冲刺能力， 但在VO2peak、重复冲刺、垂直纵跳方面则无显著的效果，有意思的是，其他形式（SSG、低强度持续跑等）的对照组对灵敏变向能力的提高反而更有利［26］。 在垂直纵跳和灵敏变向方面，Clemente等与Engel 等持相同的观点［25］。 本文将青少年运动员作为研究对象，已报告HIIT 在改善灵敏变向能力方面无显著性的优势（p＞0.05），与Clemente 等和Engel 等的结果一致。 这几项研究使用的对照组中包括了较大强度训练量的运动， 例如小场地比赛、长时间（1.5～3h）持续低强度训练，本文则将小强度的常规和技术训练作为对比，以展现HIIT 对青少年运动员体能表现的净效果。

表2 HIIT’和RST 对垂直纵跳、速度和耐力的亚组分析

表3 各结局指标的Egger 检验

在爆发力素质方面，本文结果表明HIIT 对青少年运动员的爆发力有显著性的改善效果 （p=0.001）。 但是有研究显示HIIT 对青少年肌力适能没有显著性的改善作用［15］。 相关研究也证明了HIIT 能够改善CMJ 或者SJ，但这些研究均是以RST作为方案的研究，如Tønnessen 等、田学礼和Ouergui 等以RST作为实验方案进行实验， 结果显示与对照组相比，RST 可以有效改善CMJ［30，37-38］。RST 能够提高CMJ，是因其提高了平均和峰值功率［42］，以及平均和峰值冲刺速度［43］；峰值功率与垂直纵跳具有较高的相关性（r=0.92）［44］，并且后者受到前者的影响［45］，功率受力量和速度的影响，RST 能够提高肌肉功率，速度的提高也有助于功率的改善，功率的提高进而改善垂直纵跳。 但是与此相反的是， 本文亚组分析显示RST 在改善爆发力方面没有显著性效果（p＞0.05）。 因此，这种情况可能与纳入分析研究的项目、周期、频率等有关，但由于亚组分析中RST 的异质性较高，对结果可能产生影响，未来研究者可进行高质量研究以得出更可信的结论。

本文的Meta 分析结果表明HIIT 在改善速度方面比CG有显著性的优势（p=0.035）。但是，亚组分析结果显示与CG 相比，其他形式的HIIT 和RST 对青少年运动员速度素质的改善效果均没有显著性。 尽管如此，Tønnessen 等和Chtara 等将RST 作为实验方案，结果表明20m、30m 冲刺的成绩得到了改善［30，32］，与亚组分析结果相反。 由于冲刺能力方面纳入的研究主要来自3 篇文献， 较少的文献数量可能是导致此亚组分析结果的原因。 在RSA 方面，Clemente 等同样将HIIT 与SSG 作对比，结果表明两者对足球运动的RSA 均无显著性的改善作用，且两者间无显著性差异［27］。HIIT 能够提高运动员骨骼肌的缓冲能力［46-48］，因肌肉中氢离子对PFK（磷酸果糖激酶）等活性酶有抑制作用，而PFK 是糖酵解过程中的关键酶，较高的骨骼肌缓冲能力能够缓冲这些氢离子，提高PFK 的活性，有助于提高糖酵解中ATP 的合成，最终影响冲刺跑成绩［49］。 此外，冲刺跑训练能够改变神经激活的顺序、 使快的运动单位优先募集、提高神经传导速度等神经因素［50］，从而提高速度。

本文结果表明HIIT 在改善RSA 方面有显著性的作用（p=0.002）。 有研究以重复冲刺或SIT 为方案进行实验，结果均显示重复冲刺能力得到了显著性的提高［51-54］，关于RSA 的Meta分析中，9 项研究中有8 项是RST， 可见，RSA 得到改善的结果主要来自于RST 方案产生的效益。 RST 的内容一般为最大努力冲刺或折返冲刺，RSA 得到提高的原因可能是这两种训练手段本身是专项速度训练，和一些生理机制原因，例如，重复冲刺在冲刺阶段由磷酸原和糖酵解供能， 间歇阶段由有氧氧化系统供能，随着重复冲刺次数的增加，有氧供能的比例逐渐增加［55］。 可见耐力对于RSA 来说非常重要，HIIT 则能够有效地改善耐力和骨骼肌缓冲能力， 这两者的改善能够降低重复冲刺成绩的下降率，同时HIIT 还能够提高青少年运动员乳酸阈值，进而提高运动员的最快速度和整体做功等能力［56］。

关于高强度间歇训练的研究中，已有研究表明HIIT 能够有效地改善青少年的心肺适能， 并且效果大于等于中等强度持续训练［57］。 耐力是指在有氧供能系统下进行长时间运动的能力，较好的耐力能够让运动员在比赛中保持长时间工作，并且使身体快速恢复，在比赛中获得较大的优势。 在青少年运动员的研究中，以小场地比赛（SSG）、长时间低强度持续训练以及常规和技术训练作为对照组的较多。一项Meta 分析将比较HIIT 与HVT、SSG，结果表明HIIT 能够改善青少年运动员的耐力［26］。SSG 作为一种强度较高且符合专项的训练方式，较多的研究认为在有氧耐力方面，HIIT 与SSG 相比不一定有优势［58-60］，Kunz 等采用Meta 分析，也证明了SSG 和其他形式的HIIT 均可改善青少年运动员的耐力相关指标， 但两者间无显著性差异［24］，尽管如此，HIIT 在省时高效方面更具优势。 本文的结果显示，与CG 相比，HIIT 在改善青少年运动员耐力方面有显著性的优势（p=0.002），纳入的6 项研究中也有5 项报告了HIIT 能够显著性地改善V˙O2max，这与部分研究的观点一致。此外，RST 作为HIIT 的一种， 被证明可以改善健康成人的耐力［61-62］，本文的亚组分析结果也显示当实验方案为SIT 时，与CG 组对比，HIIT 对青少年运动员耐力的干预效果有显著性的优势。 其中的机制原因可能是：最大摄氧量是评价有氧耐力的黄金指标，呼吸系统摄入氧的能力、心血管系统运输氧的能力以及骨骼肌利用氧的能力构成了影响V˙O2max的因素［6］，前两个过程为中枢适应，最后一个为外周适应，因此影响有氧耐力的机制可从两个部分说明：1）中枢适应，每搏输出量和血容量等的增加；2）外周适应，线粒体数量的增加［63］、骨骼氧化能力和氧化酶活性增加［49，64］等原因。 HIIT 通过影响这些因素提高人体的V˙O2max，进而影响有氧耐力。

3.2 文章的局限与不足

本文存在以下局限与不足：1）纳入研究的女性较少，男性和女性的身体素质存在差异，可能存在一定程度的偏倚；2）除足球项目外，关于网球、篮球、手球等其他运动项目的研究较为缺乏

因此， 未来的研究应该考虑增加女性参与者的数量，此外，研究者应该考虑关于HIIT 与网球、篮球、手球等运动项目的研究。

4 结论

与常规或技术训练相比，HIIT 能够有效改善青少年运动员的爆发力、速度和重复冲刺能力以及有氧耐力，主要体现在CMJ、SJ、5m～40m 的冲刺跑、V˙O2max、RSAmean、RSAbest 等指标上。 当高强度间歇训练的训练方案为冲刺间歇跑或者重复折返跑时，能有效地改善青少年运动员的爆发力和耐力。 能够有效提高爆发力的训练方案为基于跑或专项训练的HIIT， 其方案内容总结为：运动组数2～4 组，每组完成4～8min，组间间歇3min，运动强度为90～95%fcmax 或VIFT，运动形式采用跑或者专项训练；能够有效提高有氧耐力的训练方案为SIT，其方案内容总结为：运动组数3 组，每组6～10 次，每次完成30～35m 的最大冲刺跑，组间间歇3min。