基于CiteSpace的快速伸缩复合训练研究现状与前沿分析

2023-03-13黄炜豪

当代体育科技 2023年3期

黄炜豪

(广州体育学院广东广州 510000)

随着现代竞技运动的发展，运动训练手段也变得多样化，但使用广泛且发展身体素质效果良好的训练方法往往是经典的，这就吸引着教练员和科研人员不断挖掘其在训练中的作用。快速伸缩复合训练（Plyometric Training，以下简称PT）就是其中之一，自1960年沿用至今，有着久远的历史，它被定义为短时间内使肌肉力量达到最大化的练习［1］，其目的是同时利用肌肉和肌腱的天然弹性成分以及牵张反射来增加后续动作的力量［2］。此外，PT可应用范围广泛，且对器械设备的要求不高，在有限的可用空间下就可进行，是一种高效便捷的训练方法［3-4］。多数研究表明［5-7］，与其他训练干预措施相比，PT是提高力量表现较有效的方法，尤其是在需要爆发性收缩的肌肉活动中［8］。

目前，国内PT研究主要集中在体能主导的速度和力量性项目、技能主导类中的篮球、足球和排球等项目，研究焦点主要放在灵敏素质［9］和下肢力量素质上，如爆发力、弹跳力、变向能力等，对该训练方法的研究日趋广泛和深入。

知识图谱作为科学计量学的新方法和新领域，由于其在客观性和定量化方面的宏观研究优势［10］，近年来被不少学科采用。针对全球PT 研究热点和相关论文发表的快速增加，目前对该方面的研究趋势进行系统全面的定量分析还未见相关报道。因此，该文尝试基于Web of Science 数据库核心合集的文献资料，使用文献计量的方法对PT的研究成果进行量化分析，以期掌握目前相关领域的研究现状，有助于研究者了解该领域在全球发展的情况，并为相关研究提供参考。

1 研究方法

1.1 数据来源

该研究数据来源于Web of Science 核心合集数据库。在信息可视化分析中，数据收集和准确有效的检索是至关重要的。如何设置检索式，使检索得到的结果尽可能包含所有国外PT 的研究成果是首先要考虑的问题。根据诸多文献及著作对快速伸缩复合训练一词的翻译与分析，结合该文的研究目的，以体现该训练方法的核心内容为目标，经过对多个相关词进行反复组配和分析比较，采用主题检索形式，以plyometric training、plyometric exercises、plyometric drills 等作为核心检索词进行检索，设置检索文献类型为“Ar-ticle”，语言为“English”，检索时间范围为1979—2021年（检索与下载日期为2021 年11 月12 日）。由于PT 特殊的发力机制，检索过程中增加了stretch-shortening cycle 及其相关词，使得文献质量和检索效果得到保证，最终检索到初始文献共734篇（如表1所示）。

表1 数据检索条件设置

1.2 数据筛选

数据在初步筛选后，仍需要进行详细的剔除工作。数据排除主要遵循的原则：（1）未正式发表的文章；（2）重复发表的文章；（3）会议摘要和会议记录；（4）不相关的文章。数据清洗后，433篇文献被纳入分析过程。

1.3 数据分析工具及方法

该研究主要采用CiteSpace 可视化分析软件（版本号5.8.R3）绘制知识图谱，并结合Excel表格软件处理相关数据及图表，用以显示国外PT训练的研究结果及发展进程。

在CiteSpace 软件的功能参数区中，可以勾选不同节点类型（node type），如作者（author）、机构（institution）、国家（country）、关键词（key words）等，通过分析相应的内容得到对应的知识图谱。为使研究结果保持一致性和科学性，节点类型的分析参数都设置成相同的值，时间范围为1982—2021年，根据时间跨度选择时间切片（time slicing）为1 年，阈值标准（selection criteria）为Top 50，运用路径寻找（pathfinder）算法对切片网络进行修剪。

2 结果分析

2.1 PT文献发文量

如图1所示，可看出PT的发文量经历了缓慢增加、平稳增长、迅速增长3 个阶段。PT 的文献在1982 年发表了2篇，但在1983—1993年期间核心合集关于PT的发文寥寥无几。从1984年开始，每年都有文章陆续发表，发文呈平稳增长趋势，这也表明PT 在国外也处于初步发展阶段。此后，每年发文量都有所增加。到2021年，PT训练的发文量达到顶峰。核心合集关于PT的文章已达734篇。PT是提升运动表现的经典训练手段，国内外体育研究者会在此基础上不断增加对PT的研究，增加该领域的研究深度和宽度。

图1 文献发表时间分布

2.2 PT国家与研究机构分布

整体来看，共有55 个国家参与PT 研究，其中发文量排名前三的国家分别是美国92 篇、西班牙64 篇、突尼斯46篇，美国位居领导地位。从国家之间的合作强度看，美国以0.53 位列第一，法国以0.29 位列第二，英格兰以0.15位列第三。合作强度是通过文献中不同国家参与研究的频度结合特定的算法统计得到的结果。美国虽然不是PT的发源地，但从发文量和合作强度可看出，其对体育科研的重视程度。由于发文国家较多，在此不一一分析。

研究机构发文量前10名中，有2名隶属于西班牙。加利福尼亚大学发表数量远远超过其他机构，共有31篇。其中，Ramirez 教授所发表的论文数量为31 篇，先后分别与Chelly 教授、Komi 教授和Izquierdo 教授进行合作，并发表于《力量和训练研究杂志》《运动医学》《国际运动生理学和运动表现杂志》《英国运动医学杂志》等期刊中。

2.3 PT研究学科分布

在阅读大量国外文献后发现，经过PT 训练，运动员在快速力量、反应能力、动作技术等方面有不同程度的提高，并且PT训练还有预防损伤的作用［11］。目前多学科、多视角的综合性研究是体育学科发展的主要趋势，不同的学科和专业知识能为人们提供研究PT训练理论与方法的基础。

据CiteSpace 运算得到的数据，在统计各类学科时发现，除了体育科学以外，其余多学科交叉研究的学科类别主要包括生理学、康复学、人体工程学等研究领域。经知识图谱分析，PT训练研究所涉及的主要学科共现网络图谱中的关键节点有9个，除体育科学外，中心性最高的是工程学（0.57），其次是社会科学（0.43）和科学与技术（0.43）。这些学科研究都出现了交叉融合现象，如经过特定的PT 训练后，女性运动员膝关节损伤率降低［12-13］；长时间进行拉长—缩短周期训练会导致反射敏感性明显下降并造成肌肉损伤［14-15］；在体操训练中融入PT 训练可有效改善手翻跳马动作表现和体操的功能性力量［16］，PT训练加入足球训练中也得到同样的效果［17］等。我国在面对世界科研前沿和强国战略需求时，应不断优化学科布局，努力建设有利于学科交叉融合的良好氛围。

2.4 PT关键词聚类分析

关键词或主题词在一篇规范的学术论文中往往是文章核心内容的凝练，能够鲜明直观地表达文献主题。因此，若某一关键词或主题词不断出现在其所在的研究领域，则反映出这些词汇是该研究领域的热点内容。通过CiteSpace 软件进行关键词聚类分析，并绘制聚类时间线图（见图2），可发掘相关领域中的主要内容。图谱共形成1034 个节点，6536 条连线，密度（Density）为0.0101，聚类模块值Q=0.6399，平均轮廓值S=0.8677。一般Q>0.3 意味着聚类的社团结构是显著的，当S>0.5可认为聚类是合理的［18］。图谱中纵轴表示各关键词所属的聚类标签，横轴表示关键词最早出现的年份；节点大小说明关键词出现的频次，它们之间的连线表示被使用在同一文献中，连线越多，表示次数越多。最终得到17个聚类。选取聚类范围最大的9个聚类（#0～#8），并对意义相近的聚类标签进行合并分析（#5 plyometric exercise与#6 plyometric training）。

图2 基于LSI算法的关键词聚类时间线

2.4.1 爆发力训练

主题以爆发力训练为主，此聚类范围最大。此聚类中出现最早的文献是Adrian Lees 与Emad Fahm（1994 年）联合研究不同跳深高度（0.12m，0.24m，0.36m，0.46m，0.58m，0.68m）对PT 训练表现的影响［19］，实验要求30名男性受试者在不同的高度下进行跳深、下蹲跳及深蹲跳，通过Kistler 测力平台计算身体重心（CG）的负位移、CG上升的高度、最大垂直力、最大垂直速度以及力和速度的乘积，进而导出峰值瞬时功率值，旨在帮助确认最佳跳高深度。随后strength（力量）、vertical jump（垂直跳）、performance（运动表现）、leg strength（腿部力量）等关键词相继出现。到了2006 年开始，出现以足球项目为主的青少年运动员相关研究，如PT 训练对运动员爆发力、耐力、灵敏性等素质的影响。因此，该聚类主要是反映PT不同训练方法手段效果的研究。

2.4.2 刚度

此聚类以关键词刚度为主，最早出现于1997年，后续出现contraction（收缩）、skeletal muscle（骨骼肌）、exercise（训练）等相关研究。涉及刚度的相关研究表明，PT训练可激活肌肉的协同作用，以增加下肢关节稳定性［20］，降低损伤风险［21］，增强肌腱刚度与关节刚度［22-24］，进而显著提高跳跃高度。从此聚类的研究内容中可看出，PT训练机制的研究取得了突破性的进展，体育科研人员充分应用运动生物力学的研究方法，探寻PT 训练特异性适应息息相关的肌肉、肌腱复合体，构建骨骼关节物理性变化的调节及同运动能力之间的关系等，为PT训练方法的制定提供了有益的参考。

2.4.3 反应时

此聚类主题以反应时为主，最早出现于1996年，膝关节稳定性、前十字韧带、活化、速度等相关研究相继出现。该聚类中的高被引文献研究内容以快速力量为主。Macaluso等研究者测试急性PT训练会引起哪种肌纤维主要受损［25］，为此招募了8名健康且常久坐不动的男性志愿者进行实验，在运动干预前9天收集血液样本、感知肌肉酸痛评分量表及肌肉活检。在开始运动干预前后6h 收集血液样本及第1、2、3 天评估感知肌肉酸痛分数，干预后第3 天再次采集肌肉样本进行分析。通过电子显微镜观察到明显的中度和重读肌节损伤，其中糖酵解亚型和氧化亚型的Ⅱ型肌纤维损伤最为明显（分别为86%和84%，而慢肌纤维仅为27%），表明单次急性PT 训练主要影响Ⅱ型肌纤维。Malisoux 等人研究发现短期高强度拉伸—缩短周期运动（SSC）增加了下肢肌肉单个肌纤维的横截面积、峰值力及最大收缩速度［26］。这些结果表明，SSC 练习是一种有效的训练方法，可以提高肌纤维的收缩速度，从而提高力量。此外，还有研究验证了PT训练对腿部刚度调节的影响［27］及对运动员维持［28］或提高运动表现的影响［29-32］。综上可知，此聚类主要反映了PT训练适应性的研究。

2.4.4 拉长-缩短周期

此聚类以拉长-缩短周期为主，出现于1995年，包含纵跳表现（vertical jump performance）、肌力（muscle strength）、周期（time）、跳跃能力（jumping performance）、腿部力量（leg power）、最大力量（peak power）等关键词。关于PT 训练，有对比不同PT 训练效果的研究，其中Thomas 等人研究为了对比跳深组（DJ）和下蹲跳组（CMJ）对运动员力量和灵敏性的影响［33］，进行了为期6周（每周2 次）的训练，发现两种训练方式都改善了运动员的纵跳高度和灵敏性，但组间无显著差异性。而Ramírez-Campillo等人则是对比垂直、水平方向及组合的PT 训练对运动员爆发力、平衡和耐力的影响，也得到类似的结果［34］。

此外，Ramírez-Campillo等人还探讨了在不同训练场地表面（软和硬）进行中等或高训练量的PT 训练对神经肌肉诱导适应性的影响，发现高训练量组运动员的爆发力显著增加，并且在较硬的训练场地进行适量的PT训练能更好地诱导刺激提高爆发力，从而提升训练效率［35］。Rubley 等人从训练频率和训练强度的角度，研究了低频、低强度的PT 训练对女性青少年运动员力量与踢腿距离的影响等［36］。

综上所述，此聚类的重点是不同训练策略对提升运动素质效果研究的证实与实践应用，如不同方向、训练频率、训练场地等，许多学者研究后发现不同模式的PT训练具有相似的结果，关于其内在的机制还有待广大研究者与教练员进一步研究实践。

2.4.5 肌酸激酶

此聚类以肌酸激酶为主，聚类中最早出现的关键词为肌肉损伤及疲劳（muscle damage &fatigue）。随后Strojnik 等人［37］研究短时间最大强度拉伸—缩短周期运动对神经疲劳的影响，发现其产生疲劳可能涉及两种不同的机制：（1）收缩机制可能是通过较快的钙离子浓度变化和横桥循环而增强；（2）动作电位传导路径出现损伤，这可能是该类运动疲劳的主要原因。在研究肌酸激酶的基础上，学者Kyröläinen和Komi多次合作，研究证实了剧烈的PT训练会致使肌酸激酶相应升高，进而导致肌肉损伤［38-39］、反射敏感性［40］下降。以上研究反映了#4 聚类主要是针对PT 训练后的生理生化指标展开的研究，对丰富和完善PT训练体系有着积极的作用。

2.4.6 快速伸缩复合训练

此聚类以快速伸缩复合训练为主，出现于1991年，包含快速伸缩复合训练、运动表现、肌纤维肥大、抗阻训练、反应力量、肌肉酸痛、应激激素等关键词。研究内容不仅结合了生理学［41］，还涉及心理学中内外部注意力对PT 训练的作用［42］。此外，肌电延迟（EMD，electromechanical delay）与肌腱刚度配对比较［43，44］、PT训练周期的确定以及在哪种表面进行训练效果相似［45］等逐渐被深入研究。

2.5 关键词突现分析

关键词突现是指在某个时间段内该关键词使用频次显著增加，这往往代表该领域某一时间段研究前沿的热点。如图3 所示，通过对1982—2021 年快速伸缩复合训练文献进行关键词突现检测，共得到16个突现词，大致可归纳为运动表现相关（弹跳力、腿部力量、纵跳高度、耐力素质、短跑、变向）、运动训练及分析相关（骨骼肌、爆发力动作、快速伸缩复合训练、适应、meta分析、可靠性）。

图3 1982—2021年Top16突现关键词

从时间跨度上看，突现年限最短为2 年，最长为5年。可以发现，截至2021年间仍具有较强热度的突现词有explosive action、athletic performance、endurance performance、sprint、plyometric exercise、speed、change of direction、reliability、adaptation。其中，explosive action一词影响时间最长，从2015 年开始一直延续到2021 年，其原因可能是体能训练的兴起，PT训练就是其中一种训练方法，即结合专项竞技的特点制订训练方案，以提高运动员整体的竞技水平服务。reliability（可靠性）起步较晚，于2019年出现，其出现的原因可能是体育研究者和教练员想通过某种高度可靠的方法来评估在各种PT训练中获得的爆发力，收集相关数据，为meta analysis等数据分析的文章提供有力的支撑。

总而言之，explosive action、athletic performance、reliability 等突现词是通过CiteSpace 算法，并结合了国外最新数据及理论成果所得出的高热度关键词，是把握大数据时代的特点并进行实践所显示出的理论前沿。