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【體能探索 第35期】力竭跑後按摩和冷水浴對跑步經濟性和生物力學的影響:一項隨機對照實驗

摘要:該研究比較了在力竭性間歇跑後進行的兩種常見恢復手段對跑步經濟性(RE)和生物力學的影響🦻。48名訓練有素的男性跑步者首先完成力竭性間歇跑方案🐨,並在24小時後👨🏿‍🏭,以3種速度(12🤬、14和16 km/h)進行遞增負荷跑步機測試👮🏼‍♂️。受試者隨機接受按摩、冷水浴(CWI)或被動休息(對照組)幹預。受試者在第一次測試48小時後再次進行跑步機測試🛶。對各組測試時間進行雙向混合方差分析。與對照組相比,按摩組在14km/h時的RE恢復明顯更好(p<0.05✡︎;η²=0.176),在16km/h時的步幅高度和角度變化更大(分別為p<0.05,η²=0.166🚞;p<0.05,η²=0.208)。CWI組和對照組之間未觀察到差異。按摩組在16km/h時的步幅高度和角度變化大於CWI組(分別為p<0.05;η²=0.139🤽🏼‍♀️,p<0.05👳🏼‍♂️;η²=0.168)。此外⏏️,數據的差異說明這對於RE(η²=0.076)和擺動時間(η²=0.110)有中度影響。這些結果表明,與CWI或被動休息相比,按摩幹預促進了RE和生物力學的更快恢復。

關鍵詞:恢復幹預、疲勞😈、冷水浴療法、跑步生物力學

一、前言

近期🧑‍🔧,有關長跑的文獻的研究範圍擴展到了運動恢復幹預🔫。運動後恢復技術的目的是減輕疲勞的影響以提高運動表現🏛。跑步者常用的緩解疲勞的恢復方法包括穿戴加壓服裝、主動恢復、水療和拉伸。其中🎠💃,應用最廣泛的恢復技術包括按摩和CWI。

雖然跑步者通常使用按摩療法來促進劇烈運動後的生理恢復👨🏻‍⚖️,但對於新手來說☹️,常規的按摩療法效果並不大。同樣⛹️‍♀️,Wilson等人的報告稱🥬,在馬拉松運動後的各項恢復指標上,全身冷凍療法和CWI並不比安慰劑治療更有效。相比之下🧙🏻‍♂️,其他研究指出,CWI會引起肌肉運動損傷指數的降低👩🏻‍💼。文獻中的這些差異使得教練員和跑步者對恢復治療的選擇難以取舍。

跑步經濟性(RE)被認為是長跑運動員的重要生理指標。然而,很少有研究去評估恢復幹預對RE的影響🎭🏄🏿‍♀️,研究結果眾說紛紜🎊。例如🧑🏻‍🏭🌍,Godges等人發現,拉伸後隨著髖屈角度及關節活動範圍的增加↔️,以次最大速度跑步時的氧氣消耗量會減少🤳🏼;而Stickford等人報告指出,加壓服裝不會改變訓練有素的跑步者的跑步力學和經濟性👨🏼‍🎨。因此,需要進一步的研究,以確定哪些手段能夠更快地促進恢復。

為了應對疲勞😫,跑步者會在一個步幅周期內稍稍改變他們的跑步生物力學相關指標✌🏻,降低他們的跑步速度,這反過來會增加步頻💍,並減少步幅。此外,疲勞似乎也會影響其他參數🧑🏻‍⚕️,如腿的擺動和觸地時間。雖然這些改變已被證明會使低效的跑步模式進一步受到抑製🫘,並且在代謝需求方面會產生不必要的消耗👷🏿‍♂️,但並沒有關於按摩和CWI對加速跑生物力學恢復影響的研究。

因此,本研究的目的是比較按摩和CWI在促進恢復和緩解疲勞方面的效果。在此我們假設🙍🏻‍♀️👩🏽‍🍳,與被動休息相比,按摩或CWI能夠使RE和生物力學更快地回歸到基礎水準🏄🏽‍♂️。

二、研究方法

(一)實驗方法

在這項研究中,我們進行了一項隨機對照實驗,對於訓練有素的跑者進行力竭性間歇訓練,以分析按摩和CWI對於RE和生物力學的影響。所有跑者都進行了標準化的力竭性間歇跑訓練。24小時後,受試者在跑步機上進行遞增負荷測試(幹預前測試)🥷🏽👩‍🎓。測試後一小時,跑者接受三種恢復方式幹預🧗🏼‍♀️👮🏿‍♀️,即按摩治療(按摩組)、CWI和坐姿被動靜息30分鐘(對照組)。為了檢驗恢復效果,在第一次測試後48小時,受試者在跑步機上再次進行遞增負荷測試(力竭性跑訓練後72小時;幹預後測試)🔂🧏🏿‍♂️。對恢復幹預可能引起的RE和跑步生物力學的變化進行了統計分析🧘🏼。

1 實驗開展程序

(二)受試者

來自於當地跑步俱樂部的48名訓練有素的男性跑者(36.6 ± 10.34歲)⁉️,分成三個組別,即按摩組(n=16)⚫️、CWI組(n=16)和對照組(n=16)(表1)🚣‍♀️。根據相似幹預研究的計算,評估樣本量以檢測生物力學的變化(α=0.05和β=0.2)。受試者納入標準如下:(a)男性跑步者⚄;(b)18 至 40 歲;(c)狀態良好(近期有參與比賽且10公裏比賽時間 <37.0 分鐘);(d) 在近4個月內沒有受到任何傷病。相關倫理委員會按照有關原則批準了這項研究。受試者收到了關於研究目的和潛在風險的口頭和書面信息⚆,並在測試前為其提供了知情同意書。

(三)實驗程序

數據收集前 24 小時,所有跑者都完成了一個標準化的力竭性間歇跑訓練,旨在確保最終達到接近最大程度的疲勞🤌🏿。以相同的標準進行熱身,包括15分鐘的隨意持續跑,然後3次遞增負荷的快速跑。訓練課的主要內容包括10×500米的間歇跑,強度指標為90%最大心率跑(220-年齡)🧑‍🍼,組間間歇為2分鐘🏄🏼‍♂️🎉,以確保所有跑者的強度得到統一的標準化,且被告之主觀體力感覺(RPE)需達到9-10之間✌🏿。恢復階段包括10分鐘的慢跑3️⃣。所有的跑者在3月至6月間🫷🏼,在巴斯克自治區大學醫學和護理意昂4的生物力學研究實驗室中均被登記,並進行了個體測試。研究人員要求受試者在為期4天的實驗過程中需保持正常飲食,避免飲酒和咖啡因的攝入🈳。

人體測量👆🏻。為了便於描述🤷🏻‍♀️,該實驗根據國際人體測量學會的指南進行了相應的人體測量。身高(cm)和體重(kg)均使用了精密儀器進行測定。對於皮褶厚度🏘,使用Harpenden皮褶卡尺在4個部位(肱三頭肌部🦗、肩胛下角部、腹部和髂部)進行了相應的測量👨🏿‍🔧。Faulkner方程式用於估算脂肪百分比🙋‍♂️。為了確保測量的可靠性,在參與本研究的10名運動員隨機分組中計算了組內相關系數(ICC)和變異系數(CVs)。身高分別為1.00%和0.2%,體重分別為0.99%和0.1%,皮褶厚度分別為0.98%和1.70%。

圖2 皮褶厚度測量

跑步機測試💁🏻‍♂️。受試者在跑步機上以3種速度進行跑步測試:12、14和16 km/h。所有受試者均有跑步機上運動的經驗。跑步機使用測量輪進行校準,測量要求每100m的誤差小於0.5m💯。測試均在相同的環境條件下同時進行(溫度18–24℃🤛🏿,相對濕度70%-80%🟨,海拔高度為100米)⛹🏽‍♂️。

根據要求,在每次試驗前使用經校準的呼吸氣體分析儀連續記錄攝氧量💩。使用3L的校準註射器在不同流速下進行體積校準和驗證,允許誤差小於0.02%🧑🏿‍🔧。通過分析環境空氣及參考空氣,氣體校準在該系統下自動進行。在每一級負荷的最後30秒取平均值👨🏽‍⚕️,並作為穩態值進行分析👈🏻。RE由穩態下的攝氧量和運行速度(mL·O2/kg/w/km)之間的關系確定。受試者穿著相同的跑鞋(每只鞋的質量為285.4±37.5克),以防止該變量影響到RE🙌🏽。

圖3 跑步機測試

在跑步機測試中,使用光學測量系統測量跑步生物力學的相關數據(觸地時間、擺動時間👩🏿‍🍳、步幅、步幅角度、步幅高度和步頻)。Microgate Optojump Next系統由2個特製板組成🧑🏽‍🌾,一個包含接收和控製單元🌠🧒🏼,另一個嵌入傳輸電子設備。每個板有33個發光二極管,位於距離板底部0.3厘米處,間隔3.12厘米。發射桿上的發光二極管與接收桿上的發光二極管連續通信。

觸地時間被定義為從腳接觸地面到腳趾離開地面的時間,由Optojump Next系統的紅外門中斷測得。該系統在運行時以1kHz的精度測量所有騰空期和支撐期的觸地時間。步幅和步頻分別定義為跑步機安全帶在跑者連續邁步中從腳趾離開地面至接觸地面瞬間的長度和每分鐘接觸地面的次數。步幅角定義為在跑步過程中由腳繪製的理論弧和地面推導出的正切的角度🙀。在每一層級負荷的第2分鐘和第3分鐘👲,取每一步生物力學參數的平均值。Optojump Next系統精確地測量了這些變量👆🏽。

圖4 步態周期

本次跑步機試驗的可靠性是基於在參與本研究的隨機一組跑步者(n= 10)中進行的2天內的重復試驗📸。攝氧量和RE的CVs分別為1.2%和1.3%,ICCs分別為0.92和0.98。關於RE可靠性的研究發現,重復試驗的CV為1.5-5%🥨。因此,本研究中的經濟指標是高度可靠的。跑步生物力學的復測可靠性在0.62–0.97範圍內呈中度到高相關🧏🏽。步幅🏭、步幅角度♿、步幅高度和步頻(1.1–2.6%)的變化系數較小,但觸地時間、擺動時間、接觸階段、支撐階段和離地階段(2.4–13.9%)的變化系數相對較大。

按摩⬇️。由資深的理療師進行時長40分鐘的按摩🧑🏻‍🦯‍➡️,包含多種形式。采用揉捏(組織揉捏或按壓)💂🏼‍♀️、輕撫(滑動)✋、輕扣(快速敲擊)和振動等手法🍄‍🟫🕋。該幹預是標準化的🙍🏼‍♀️⏭,並在中等壓力下以持續的遠端-近端撫摸節律作用於雙腿。所有按摩均使用傳統按摩油進行👨🏻‍🦰。在俯臥時🧑‍🦼‍➡️,腳底下方使用枕頭墊高以給予受試者舒適感🏋🏿‍♂️,仰臥時則在頭部和膝蓋下方使用枕頭。在第一次使用過程中,受試者俯臥在標準底座上22分鐘,並按以下順序接受按摩:腳底按摩1分鐘🥲💧;跟腱1分鐘😐;比目魚肌1分鐘6️⃣◾️;肱三頭肌3分鐘;腘繩肌上4分鐘🥞;輕扣按摩腳底和足部筋膜30秒;輕撫足部30秒。最後受試者仰臥持續18分鐘,接受腳底按摩1分鐘🦂;脛骨前肌和腓骨外側肌按摩3分鐘;股四頭肌、內收肌按摩4分鐘🧛🏻‍♀️;足底至到股四頭肌輕扣30秒;從腳底到股四頭肌輕撫30秒。

冷水浴。受試者將其下肢(確保髂脊完全浸入)浸泡在充滿冷卻水的冰浴中10分鐘。通過添加冰塊將水保持在10°C(±0.5°C)的平均溫度。在此期間,受試者穿著短褲。該方案基於類似的研究,這些研究檢驗了單次CWI對各種恢復指標的影響。

對照組👟。跑步者以坐姿安靜休息30分鐘🍖。

三、結果

按摩組和對照組的RE及跑步生物力學,在跑步時速達到14 km/h和16 km/h的時候發生變化(表2)。在跑步時速達14km/h時⚖️,RE出現顯著的時間與組間的交互作用(p <0.05, η2=大效應量)🚴‍♀️🚺;跑速達16km/h時,在步幅高度(p<0.05, η2=大效應量)和角度(p<0.05, η2=大效應量)方面存在顯著性。盡管在其他研究數據中沒有發現明顯的時間與組間交互作用👩🏿‍✈️,但在跑速達14km/h時的步幅角度(η2=0.090)與16km/h時的擺動時間(η2=0.108)存在中等程度的顯著性🫲。組內分析顯示,按摩後,14km/h時RE降低了6.46%(p<0.05)🔀。同樣的,受試者在接受按摩後🤧,跑步時速達16km/h時的擺動時間(p<0.05)、步幅高度(p<0.05)和步幅角度(p<0.05)都顯著增加。與此相反👉🏼,對照組內沒有顯著差異。

在CWI組和對照組之間的測量數據中,不存在顯著的時間與組間交互作用(表3)。此外,沒有觀察到時間或組間的效應🧑🏼‍🏫。

對比按摩組和CWI組的結果,當跑步速度達16km/h時,步幅高度(p<0.05,η2=大效應量)和步幅角度(p<0.05,η2=大效應量)存在顯著的時間與組間交互作用(表4)。雖然在其余的實驗數據中沒有觀察到顯著的時與組間交互作用,但在跑速達16 km/h時🎰,RE(η2=0.076)和擺動時間(η2= 0.110)存在中等效應🦇。組內分析顯示,在按摩後,RE顯著降低(p<0.05),步幅高度和角度更大(p<0.01和p<0.05)。此外,在按摩後,擺動時間明顯延長(p<0.05)。分析組間差異時,按摩組的擺動時間比CWI組更長🦶,觸地時間更短(p<0.05),按摩後的步幅高度(p<0.05)和步幅角度(p<0.05)更大。

四💋、討論

本研究旨在確定按摩、CWI幹預對訓練有素的跑者在力竭性間歇跑後RE和生物力學的影響👩‍🔧👨‍🏫。正如我們的假設,研究發現按摩可以提高此類跑者的RE恢復和跑步生物力學🚣。相比之下,CWI組並沒有提高RE的恢復或跑步生物力學𓀍,這與先前研究所稱的CWI有助於恢復的理論相悖。

先前沒有關於按摩對RE和跑步生物力學影響的系統研究。按摩組受試者在跑速達14km/h時🧩,可觀察到RE的平均變化範圍是-6.05%到-4.09%。已有研究表明⚗️,5%的RE提高可引起約3.8%的長跑成績提高。因此,研究結果表明🔚,按摩可以加速恢復,有助於減輕由於間歇性跑步所引起的疲勞而造成的影響🧑🏼‍⚖️。盡管目前尚不清楚促進恢復的生理機製👩‍👧‍👦,但有關文獻假設是肌肉肌腱可塑性的增加所致。事實上🛄,有證據表明,按摩通過調節肌肉的拉長-縮短,或調節粘連的結締組織來增加肌肉-肌腱的可塑性。可塑性強的肌腱可以最大限度地提高拉長-縮短的循環效率,包括彈性勢能的儲存和釋放🤸🏿,這對長跑運動員可能是有所幫助的💞。此外👨🏽‍🔬,研究表明,經濟型跑步者擁有更多可塑性強的肌肉-肌腱。

對於按摩組來說,跑速達16km/h時的跑步生物力學(更長的擺動時間和更大的步幅高度和角度)表明恢復能力有所提高👐🏽,可能與跑者的運動表現提升有關🧘🏽‍♀️🧑🏻‍🎄。研究認為跑步生物力學是跑步運動表現的重要決定因素🧑🏻‍🚀,研究表明精英耐力跑運動員有更大的步幅角度和步幅,其他研究也都證明了這一觀點。更大的步幅與較低的肌肉僵硬度有關🛅。按摩可以產生壓力,推測可以降低被動和主動的僵硬程度並增加關節活動範圍🦈,這有助於實現最佳的肌肉可塑性,並可能提高運動表現👩🏼‍🌾。然而👪,由於在本次實驗中沒有測量上述指標🐨,因此還是要謹慎地解釋按摩組效果的產生機製🚯。

盡管CWI越來越受歡迎,但其對耐力性項目的影響仍然存在爭議🙎🏼‍♀️。盡管一些研究表明🆎👨🏼,CWI不能有效促進專業運動員劇烈運動後由於運動所引起的肌肉損傷的恢復,但也有研究報告稱,CWI能有效減輕由運動引起的肌肉損傷相關症狀👮🏽🧙🏽‍♂️,以及長時間間歇性折返跑後對疲勞的主觀評價。這些差異可能與CWI方案(即運動員訓練水平、運動類型、運動強度、幹預時間和溫度)缺乏標準化和多樣性有關。由於之前沒有研究探究過CWI對RE和跑步生物力學的影響,所以無法與之前的研究進行比較。因此,我們推斷進行CWI後恢復能力不足與先前研究表明的CWI對關節本體感覺不利有一定的關系,由此可能會改變跑步模式🔻🎃。由於本研究中沒有對本體感覺進行量化🤾🏼‍♂️,這一假設還需要進一步研究。

重要的是,這項研究比較了按摩和CWI在加速RE恢復方面的效率。鑒於這些幹預措施在跑步者中被廣泛使用🏌🏼‍♀️,比較這兩種幹預措施並評估哪一種方法更有優勢是有實際意義的。盡管在按摩組和CWI組之間沒有發現明顯的RE差異🔔,但在跑速達16km/h時,兩組的RE存在中等效應量(η2=0.076),表明按摩比CWI更有助於加速恢復💹。

此外,當跑速達16km/h時,步幅高度和步幅角度在按摩組和CWI組之間存在較大的時間-組間交互作用🧑🏻‍⚕️😲。雖然擺動時間的時間-組間交互作用不明顯,但觀察到了中等效應量(η2=0.110)🧳🎛。組間分析顯示🧙🏿‍♂️,按摩組擺動階段的時間明顯比CWI組長🧖🏻‍♂️,觸地時間則更短。由於較大的步幅角度、擺動階段時間的增加和觸地時間的減少有利於降低VO2,並且與更好的運動表現有關,而更好的運動表現與跑步生物力學相關,由此可推測❗️,按摩比CWI更有利於跑步生物力學的恢復,這表明按摩更具有優勢。總的來說,以上的研究發現可以幫助教練和跑步者選擇最佳的恢復技術。

本次實驗存在一些局限💆🏻。首先🚣,一個潛在的限製是使用基於光電池的系統來分析跑步中的生物力學。然而,基於光電池的測量的可重復性及其與黃金標準(如測力臺和高速攝像機)的並行有效性已得到充分證實。其次,在目前的研究中,RE是評估恢復唯一的生理參數,本次研究沒有測量其他傳統研究變量⏲,如乳酸、延遲性肌肉酸痛或RPE。由於RE被認為是長跑運動員的重要生理指標,因此本研究僅評估了不同幹預措施對RE的影響。最後🐓,本研究的CWI幹預是在10°C以下實施的🔊。Machado等人曾提出,任何低於10°C的CWI都可能對身體產生的不良影響🙅🏻💛。因此👨🏼‍🦱,本研究中使用的10°C對於一些跑步者來說可能太低了🫶🏽,可能因此引起應激反應,不利於機體恢復。此外,我們只使用了一種劑量的CWI,可能不足以引起反應。因此必須在未來的研究中需進一步研究🙎🏼,因為不同運動能力恢復方式的劑量-反應關系可能都不一樣🃏。

五、實踐應用

訓練後的恢復是提高運動成績的重要環節。然而▪️,運動員和教練很難選擇最有效的恢復方案,因為很少有研究比較不同的運動後恢復的效果。因此🤳🏉,我們試圖研究在跑步者中最普遍的兩種恢復方式📔,即按摩和CWI恢復手段對於短時間間歇跑後RE和跑步生物力學的影響。研究結果表明🚶‍♀️‍➡️,與被動休息或接受CWI的跑者相比,按摩可以加速間歇訓練後的恢復,有助於RE和跑步生物力學的快速恢復。從實踐的角度來看,本研究為教練員和運動員選擇最有效的運動後恢復方式提供了可參考的標準。

譯者:意昂体育42021級碩士研究生——李洪丞、耿茜⛹🏿🤽、李秉宸

校譯🪺:張鵬

終審:評選小組

文獻來源:Duñabeitia I, Arrieta H, Rodriguez-Larrad A, Gil J, Esain I, Gil SM, Irazusta J, Bidaurrazaga-Letona I. Effects of Massage and Cold Water Immersion After an Exhaustive Run on Running Economy and Biomechanics: A Randomized Controlled Trial. J Strength Cond Res. 2022 Jan 1;36(1):149-155. doi: 10.1519/JSC.0000000000003395. PMID: 31800477.

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