大强度间歇跑练习对健康青年男性静态 平衡能力产生的影响

王金之^1，2，丁明超²，马继政²，胡 斐¹，王增刚²，苏郑宁¹，徐盛嘉²

(1. 南京体育学院 运动健康科学系，江苏 南京210014；2. 陆军工程大学 军人身体适应训练研究中心，军人体能训练与机能评定实验室，江苏 南京211101)

摘 要： 目的：本研究评定大强度间歇跑练习以及训练量对人体平衡能力产生的影响。方法：研究采用随机交互设计，16健康男性学员完成3次练习(10 km大强度持续跑，10 km大强度间歇跑和20 km大强度间歇跑)，分别记录RR间期，并进行平衡能力测试。结果：与静息状态和10 km大强度持续跑相比，10 km大强度间歇跑平衡能力指标无显著差异(P >0.05)；与10 km持续跑相比，EPOC和TRIMP不存在显著差异(P >0.05)。与10 km大强度间歇跑相比，20 km大强度间歇跑平衡能力指标、EPOC、TRIMP显著增加(P <0.05)。结论：不同的运动项目的练习手段对人体平衡产生的影响不同。跑步对平衡能力的影响超过走和自行车运动。运动负荷相同(距离、EPOC、TRIMP)，与持续跑相比，平衡能力未受到影响。此外，运动强度和持续时间同样对平衡能力产生影响。运动强度相同，随着训练量的增加，躯干的平衡能力受到损害。然而目前对于运动后平衡能力受损的潜在生理机制尚不清楚。一般认为长持续时间运动，平衡能力受损和肌体疲劳有关，而短时大强度的练习可能和过度换气有关。总之，在一定运动距离内，大强度间歇跑和大强度持续跑对平衡能力产生的影响相同，平衡能力未受到影响，但随着大强度间歇跑训练量的增加，平衡能力受到损害。

关键词： 平衡能力；运动强度；持续时间；大强度间歇跑；大强度持续跑

姿势和平衡控制是生命的基础，涉及机体整体或局部参与完成各种运动^[1]。姿势指的是机体的解剖结构，平衡是指控制和维持机体重心的能力^[1]。在人类生命活动的整个周期，需要参与多种日常活动和各种专项作业活动，这些特定的或非特定的长期性的体力活动，对躯干的平衡能力产生着重要的影响^[2]。而身体平衡能力发生改变可能和复杂运动技能发展、成熟和衰退有关^[2]。良好的平衡能力可降低损伤的风险，提高运动能力，取决于机体内部空间感(感觉输入)，基于人体几何形态(组织结构)、动力学(地面的作用力)和方向感。姿势平衡具有分层和常规模式，需要中枢整合，涉及前庭、视觉、触觉、本体感觉以及抗重力肌的运动指令，功能上按照时间顺序排列(感觉传入、中枢整合，运动)^[1]。在日常训练中，需要常采用大量特定的练习手段，来提高人体的平衡能力^[3]。

当前，大强度的间歇练习(high intensity interval exercise，HIIE)涉及重复性的短或长持续时间大强度训练，中间嵌合2～3min主动恢复时间^[4]。运动强度通常为90%～95%最大心率(maximal heart rate， HRmax)，主动恢复强度为60%～70% HRmax。自1920年首次使用以来，广泛应用提高运动员的能力或促进大众的健康^[5]。其潜在运动上的效益和影响因素逐渐被人们所认识^[5，6]。鉴于HIIE在日常训练中普遍采用，其运动本身可能对身体平衡能力产生影响。因此，本研究比较HIIE和大强度持续跑(vigorous-intensity continuous exercise，VICE)这两种耐力运动的方式对身体平衡能力产生的影响是否不同，此外，进一步评定大量间歇跑训练的量对身体平衡能力产生的影响，为训练计划的设计提供依据。

高分四号卫星定点于105.6°E、地球赤道上空3.6万公里处，能够对我国全境及周边地区进行高时频的连续凝视成像，成像间隔时间可达到秒级.该卫星上搭载有一台我国口径最大的面阵成像CMOS相机，多光谱通道星下点分辨率为50 m，中波红外通道分辨率为400 m，单景覆盖范围可达400 km.通过分色装置进行分时成像，可实现全色和可见光近红外等5个谱段间的切换成像，并能实现多光谱和中红外波段对同一地区的同时成像.主要技术指标如表1所示.

我们用东北地震的数据集说明，这个方法对于单个地震事件也是有效的。相应的质点分布快照图和估计参数的时间序列见图8和图9。由于这次地震为近海地震，因此在参数的初步估计中，有相当大的定位误差。但是在初至P波到达后40s，平均误差开始下降。随着地震破裂扩展，震级估计值由6.0增大到了8.4，这与地震破裂的机制相吻合。而估计的5个参数值均与日本气象厅地震目录中的值接近。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为16名健康男性学员(年龄：21.23±2.09岁；身高：176.18±3.53 cm；体重：69.91±5.21 kg；体指数：22.51±1.26 kg·m^-2)，平均训练年限2年。受试者经询问病史、查体、心电图及超声心动图等检查均未发现有器质性心脏病者，无吸烟史和酗酒史，有规律参加锻炼(每周锻炼不少于4次)，排除超重或偏瘦的学员，排除标准为体指数(BMI，体重/身高2)：BMI <18.5或BMI >24.0。

1.2 研究方法

数据以均数±标准差表示。数据采用SPSS17.0 统计软件处理，进行方差齐性检验，采用单因素方差(one-way ANOVA)进行多组分析，组间差异采用 Post-hoc检验，显著水平定为P <0.05。

比如：浙教版八下《4.2平行四边形》。A班学习单预习题：请同学们拿出一张纸，任意画一个三角形，并且以其中一边中点为旋转中心，顺时针旋转180°（或者逆时针旋转），把旋转后的三角形也画出来。这两个三角形拼成的图形是什么？这个图形的边与角有什么关系，请你说明理由。请你说说生活中我们有哪些地方会采用这种图形的结构设计，为什么采用这种结构？

研究采用随机交互的设计，受试人员需完成3个测试方案，包括：10 km HIIE，10 kmVICE和20 km HIIE。每次测试时间间隔不少于3天，确保受试人员充分恢复，其间禁止剧烈运动。

莱考夫非常强调概念隐喻在数学中的作用，他在阐述复杂数学思想时指出，概念隐喻是把基本算术延伸到数的复杂应用的核心认知机制。而且，他认为对算术本身的复杂理解需要概念隐喻使用非数值的数学来源域(mathematical source domain)(例如，几何学和集合理论(set theory))。他进一步认为，概念隐喻也是试图为数学提供集合理论基础(set-theoretical foundations)和理解集合理论本身的主要的认知机制。[2]47

1.2.2.1 10 km HIIE

1.2.2 运动方案

此外，当前高职院校大学生创新创业多以二级学院专业毕业学生为主，主要是以家庭支持或者校友合作进行。创新团队主要还是基于亲朋好友组建，没有良好的互补专业背景的成员共同创建。因而，这样的团队在进行创业进行中，难以开展以专业为核心优势的创业方向。

运动中EPOC值和TRIMP值变化见图2。与安静状态相比，10 km HIIE、10VICE和20 km HI-IE运动中EPOC和TRIMP值均显著增加(P <0.05)；此外，20 km HIIE运动中EPOC和TRIMP值均显著高于10 km HIIE和10kmVICE(P <0.05)；而10 km HIIE和10 km VICE运动中EPOC和TRIMP指标无差异(P >0.05)。

1.2.2.2 10 km VICE

改革开放近40年来，我国得到了快速发展，但农业农村的发展相对滞后。当前处于全面建成小康社会的决胜阶段，更为迫切的是要同步推进农业现代化，这就要求必须把农业农村放在优先发展的战略地位，解决城乡发展不平衡的问题，缩小城乡差距，实现与城镇的同步发展。

1.2.2.3 20 km HIIE

受试者完成一般准备活动后，进行20 km大强度间歇跑练习，运动强度同上。总持续运动时间平均为90.36 ± 3.65 min。

1.2.3 研究指标

研究指标包括人体平衡能力指标：人体重心的总移动距离[sway path - total(mm)，SPT]、前后移动距离[sway path - A-P(mm)，SPAP]、左右移动距离[sway path - M-L(mm)，SPML]、总移动速度[sway V - total(mm/s)，SVT]、前后移动速度[sway V - A-P(mm/s)，SVAP]、左右移动速度[sway V - M-L(mm/s)，SVML]、总移动面积[sway area - total(mm²)，SAT]、前后移动面积[sway area - A-P(mm²)，SAAP]、左右移动面积[sway area - M-L(mm²)，SAML]和运动椭圆面积[area of 100% ellipse(mm²)，AE]。此外，还包括心率(heart rate，HR)以及定量参数：运动后的过氧消耗值(excess post-exercise oxygen consumption，EPOC)和运动冲量(training impulse，TRIMP)，可定量反映运动强度和运动总量。

1.3 统计学方法

1.2.1 测试方案

2 结果

2.1 10km HIIE、10VICE和20km HIIE运动中HR变化

与安静状态相比，整个运动期间HR均值均显著增加(P <0.05)(图1)。而不同练习手段之间HR不存在差异(P >0.05)。10 kmHIIE平均HR为180.23±4.85次/min，恢复期平均HR为142.85±5.87次/min；10 kmVICE运动中平均HR为178.75±6.54次/min；20 kmHIIE平均HR为179.23±6.75次/min，恢复期平均HR为146.35±6.35次/min。三种练习手段运动中平均HR均在既定大强度运动范围^[6]。

受试者完成一般准备活动后，进行10 km大强度持续跑练习，运动强度不低于个体85%～95%HRmax^[6]，总持续运动时间平均为45.42±4.07 min。

图 1 10 km HIIE、 10VICE和 20 km HIIE运动中 HR指标的变化( n = 16)

Fig .1 Changes in HR indicators during 10 km HIIE， 10VICE and 20 km HIIE ( n = 16)

注：* * P < 0.01vs Rest。

2.2 10 km HIIE、10VICE和20 km HIIE运动中EPOC和TRIMP值变化

受试者完成一般准备活动后，进行10 km大强度间歇跑练习，运动强度不低于个体90%～95%HRmax，恢复期强度不低于60%～70% HRmax^[5]。总持续运动时间平均为48.34±7.53 min。

小试最佳结果：当塔顶温度78℃，塔釜温度100℃，回流比4∶1，塔顶馏出液氨氮浓度65 000 mg/L，折合氨水浓度7.9%，塔釜液氨氮浓度＜10 mg/L。小试中塔釜脱氨液浓度达到预期，但塔顶氨水作为资源化尚不够。分析原因：冷凝温度不够低，部分氨气无法冷凝，从经济性角度考虑，宜采用吸收来替代冷凝。考虑到除防垢，对塔釜液进行离心分离，塔釜液SS为1 046 mg/L，300r/min离心分离后，SS去除率约50%，800 r/min离心分离，SS去除率＞75%，为中试提供依据。

图 2 10 km HIIE、 10VICE和 20 km HIIE运动中 EPOC和 TRIMP指标的变化( n = 16)

Fig .2 Changes in EPOC and TRIMP indicators during 10 km HIIE， 10VICE and 20 km HIIE campaigns ( n = 16)

注：* * P <0.01vs Rest；## P <0.01 vs 10 km HIIE；ΔΔ P <0.01 vs 10 km VICE。

2.3 10 km HIIE、10VICE和20 km HIIE运动后对平衡能力指标的变化

2.3.1 10 km HIIE、10VICE和20 km HIIE运动后重心移动距离的变化

与安静状态相比，20 km HIIE运动后SPT和SPAP指标显著增加(P <0.05)(见表1)，10 km HIIE运动后SPT、SPAP和SPML指标均降低，但无显著差异(P >0.05)；与10 km HIIE相比，20 km HIIE运动后SPT、SPAP和SPML指标均显著增加(P <0.05)(见表1)；此外，10 km HIIE和10 km VICE之间不存在差异(P >0.05)。

利用Polar team2团队心率仪(博能公司，Finland)记录整个运动的RR间期。通过polar team软件导出数据，并利用Firstbeat SPORTS 系统 (version 4.4.0.2，Firstbeat Technologies Ltd.，Finland)进行分析。此外，不同方案练习后即刻进行测力台(Kistler，瑞士)测试。基础值测试在运动方案开始前3天完成测试，每次测试3次，每次测试间休息5 min，消除疲劳影响，取平均值。受试者睁眼双腿站立于测力台上，双足与肩同宽或略小于肩宽，双眼平视正前方，通过调整使身体重心(屏幕上十字标志)尽量在原点，双手自然下垂。收集20 s数据，去除记录数据前5 s和最后5 s数据的不稳定影响，采样频率为1 000 Hz。数据收集后，利用测力台系统MARS软件(Version 2.1.0.00， kistler s2p Ltd.，Switzerland)进行分析。实验室温度为15～20℃，湿度为44%～57%。

表 1 10 km HIIE、 10VICE和 20 km HIIE运动后重心移动距离的变化( n = 16)

Table 1 Changes in the moving distance of the center of gravity after 10 km HIIE， 10VICE and 20 km HIIE ( n = 16)

注：*P <0.05 vs Rest；# P <0.05，##P <0.01 vs 10 km HIIE。

2.3.2 10 km HIIE、10VICE和20 km HIIE运动后重心移动速度的变化

与安静状态相比，20 km HIIE运动后SVT和SVAP指标显著增加(P <0.05)(见表2)，10 km HIIE运动后SVT、SVAP和SVML指标均降低，但无显著差异(P >0.05)；与10 km HIIE相比，20 km HIIE运动后SVT、SVAP和SVML指标均显著增加(P <0.05)(见表2)；此外，10 km HIIE和10 km VICE之间不存在差异(P >0.05)。

表 2 10 km HIIE、 10VICE和 20 km HIIE运动后重心移动速度的变化( n = 16)

Table 2 Changes in center of gravity movement after 10 km HIIE， 10VICE and 20 km HIIE ( n = 16)

注：*P < 0.05 vs Rest； # P < 0.05， ## P < 0.01 vs 10 km HIIE。

2.3.4 10 km HIIE、10VICE和20 km HIIE运动后重心移动面积和运动椭圆面积的变化

与安静状态相比20 km HIIE运动后SAT、SAAP、SAML和AE指标显著增加(P <0.05)(见表3)，10 km HIIE和10 km VICE运动后SAT、SAAP、SAML和AE指标均降低，但无显著差异(P >0.05)；与10 km HIIE和10 km VICE相比，20 km HIIE运动后SAT、SAAP、 SAML和AE指标均显著增加(P <0.05)(见表3)；此外，10 km HIIE和10 km VICE之间不存在差异(P >0.05)。

表 3 10 km HIIE、 10VICE和 20 km HIIE运动后重心移动面积的变化( n = 16)

Table 3 Changes in the center of gravity movement after 10 km HIIE， 10VICE and 20 km HIIE ( n = 16)

注：*P <0.05 vs Rest；# P <0.05，##P <0.01 vs 10 km HIIE；Δ P <0.05 vs 10 km VICE。

3 讨论

运动和运动反应是动力性的，存在一个连续性极端适应和极端不适应的范围。这一连续性范围存在的原因是在系统水平组织器官对一次急性的运动或长期的运动均具有高度的适应性。运动不是一个静止的概念，而是一个动力性事件。运动本身根据运动的强度、运动持续的时间、运动次数和运动方式不同而不同，并且具有一般性和独特性。这些运动学上的参数均存在一定的区间范围^[6-8]。大强度运动对机体产生的影响，高于低强度的运动，其潜在运动益处也相对较大^[6-8]。本研究结果表明在既定运动距离内，两种耐力运动方式对平衡能力产生的影响相同，平衡能力未受到影响，但随着训练量增加，平衡能力受到损害。

不同的运动项目激活肌纤维类型和种类不同，长期练习(特定的坏境)可发展特定的技术动作，最终，通过平衡能力调节(本体感觉的形成、视觉-前庭能力提高等)，最大程度上降低姿态的摆动^[10]。因此，不同的运动项目的练习手段对人体平衡产生的影响不同。研究认为跑步对平衡能力的影响，超过走^[11]和自行车运动^[12]。HIIE在日常训练中普遍采用，并且被当作一种独特的运动方式^[4，5]，但本研究结果表明运动负荷相同(距离、EPOC、TRIMP)，与持续跑相比，平衡能力未受到影响。此外，前期研究发现一定的负重量^[13]或负重站立30min^[14]不损害躯干的控制能力。上述研究表明人体在一定负荷状态下，躯干稳定系统自我调节仍维持较好。

除了不同运动项目外，运动强度和持续时间同样对平衡能力产生影响^[15]。本研究结果发现，运动强度相同，随着训练量的增加(距离延长1倍，EPOC、TRIMP增加)，躯干的平衡能力受到损害，表明除了不同运动项目外，运动量对其产生的影响较大。目前对于运动后平衡能力受损潜在的生理机制尚不清楚。一般认为长持续时间运动，平衡能力受损和肌体疲劳有关^[15]，而短时大强度的练习可能和过度换气有关^[15]。此外，这一功能上的改变可能会增加损伤的风险，以及对后继的相关任务(射击等)产生负性的影响。

组织专家完成2012年重点县建设资金省级绩效考评；对第三四批重点县2013年度标准文本，第四批重点县2014年度标准文本及第五批重点县3年建设方案进行合规性审查；编制了《中央财政小型农田水利设施建设中一般中型灌区立项指南》和《一般中型灌区配套改造实施方案编写大纲》。

4 结论

在一定运动距离内，大强度间歇跑和大强度持续跑对平衡能力产生的影响相同，平衡能力未受到影响，但随着大强度间歇跑训练量的增加，平衡能力受到损害。

参考文献：

[1] PAILLARD T.Plasticity of the postural function to sport and/or motor experience[J].Neurosci Biobehav Rev，2017，72：129-152.

[2] HADDAD J M，RIETDYK S，CLAXTON L J，et al. Task-dependent postural control throughout the lifespan[J].Exerc Sport Sci Rev，2013，41(2)：123-132.

[3] ZEMKLVA E. Sport-specific balance[J].Sports Med，2014，44(5)：579-590.

[4] WISLOFF U，ELLINGSEN O，KEMI O J. High-intensity interval training to maximize cardiac benefits of exercise training?[J].Exerc Sport Sci Rev，2009，37(3)：139-146.

[5] BUCHHEIT M，LAURSEN P B.High-Intensity Interval Training，Solutions to the Programming Puzzle Part I： Cardiopulmonary Emphasis[J].Sports Med，2013，43(5)：313-338.?

[6] 马继政，张仁祥，谷波，等.大强度间歇训练研究与进展[J].南京体育学院学报(自然科学版)，2013，12 (4) ：8-14.

[7] 马继政，牛洁.大强度间歇训练心肌细胞分子适应机制[J].体育科技文献通报，2010，18(3)：33-34.

[8] 马继政，张仁祥.大强度间歇运动骨骼肌分子适应机制[J].体育科技文献通报，2010，18(2)：39-41.

[9] KEMI O J，WISLOFF U.High-intensity aerobic exercise training improves the heart in health and disease[J]. Cardiopulm Rehabil Prev，2010，30(1)：2-11.

[10] PAILLARD T.Sport-specific balance develops specific postural skills[J].Sports Med，2014 ，44(7)：1019-1020.

[11] HAXHIBA M. Transient change in standing posture after linear treadmill locomotion[J].Jpn J Physiol，1998，48(6)：499-504.

[12] LEPERS R，BIGARD A X，DIARD J P， et al. Posture control after prolonged exercise[J].Eur J Appl Physiol Occup Physiol，1997，76(1)：55-61.

[13] 胡斐，李巍，卢秋菊，等.不同负重量对军人静态平衡能力的影响[J].中国运动医学杂志， 2016，35(7)：656-659.

[14] 李天义，胡斐，王增刚，等.不同负重量站立30min对健康青年躯干静态平衡能力的影响[J].军事体育学报，2016， 35(4)：105-107.

[15] ZEMKOVA E，HAMAR D.Physiological mechanisms of post-exercise balance impairment[J].Sports Med，2014，44(4)：437-448.

The Postural Sway Responses in Healthy Young Men Following High Intensity Interval Exercise

WANG Jin-zhi^1，2， DING Ming-chao²， MA Ji-zheng²， HU Fei¹，SU Zheng-ning¹， XU Sheng-jia²

(1. Department of Exercise and Heath， Nanjing Sports Institute， Nanjing 210014，China； 2. The Research Center of Military Physical Adaptation Training， the Lab of Military Physical Conditioning and Motor Function Assessment， the Army University of Engineering， Nanjing 211101，China)

Abstract ：Objective： This text was to evaluate the changes of postural sway responses following high intensity interval exercise under different training volume. Methods： In a randomized cross-over design， the 16 healthy young males performed three times exercise (10km vigorous-intensity continuous exercise， 10km and 20km high intensity interval exercise). R-R interval was recorded， respectively. And the balance was analyzed. Results： The balance index for 10km high intensity interval exercise did not show significantly changed compared to rest and 10km vigorous-intensity continuous exercise (P > 0.05)， and there were no significant difference in EPOC and TRIMP between two exercises (P > 0.05). The balance index， EPOC and TRIMP for 20km high intensity interval exercise were significantly higher than 10km high intensity interval exercise (P < 0.05). Conclusion： The exercise methods of different sports have different effects on the balance of the human body. Running has a greater impact on balance than walking and cycling. The exercise load is the same (distance, EPOC, TRIMP), and the balance ability is not affected compared to continuous running. In addition, exercise intensity and duration also have an impact on balance ability. The exercise intensity is the same, and as the amount of training increases, the balance of the trunk is impaired. However, the current underlying physiological mechanisms for impaired balance after exercise are unclear. Long-term exercise is generally considered to be associated with impaired balance and body fatigue, while short-term, high-intensity exercises may be associated with excessive ventilation. In short, the stress of postural sway responses at the certain distances was similar， and the balance did not impair. However， with the training volume increase， the balance did impair.

Key words ：balance； exercise intensity；duration；high intensity interval exercise； vigorous-intensity continuous exercise

收稿日期： 2019-06-21

基金项目： 解放军理工大学预先研究基金重点课题(项目编号：KYJYZLXY1603-9)。

作者简介： 王金之(1993-)，男，江苏滨海人，在读硕士生，研究方向：运动监控。

通讯作者： 马继政(1971-)，男，江苏新沂人，博士，副教授，研究方向：运动生理学。

中图分类号： G804.2

文献标识码： A

文章编号： 2096-5648( 2019) 07-0044-06

标签：平衡能力论文;  运动强度论文;  持续时间论文;  大强度间歇跑论文;  大强度持续跑论文;  南京体育学院运动健康科学系论文;  陆军工程大学军人身体适应训练研究中心军人体能训练与机能评定实验室论文;