冷水浴緩解運動性疲勞的效果差異性探析

殷越 吳昊

首都體育學(xué)院（北京100191）

1 前言

恢復(fù)是訓(xùn)練過程中必不可少的一部分。適宜的恢復(fù)方式可以有效緩解運動員生理和心理的疲勞，使疲勞的影響降到最低，從而保證運動員的競技狀態(tài)在接下來的比賽和訓(xùn)練中得到較好的維持?；謴?fù)的方式有很多種，包括積極恢復(fù)、拉伸、按摩、睡眠和水浴療法等[1]。水浴療法有很多種手段，包括冷水?。╟old-water immersion，CWI）、熱水?。╤ot-water immersion，HWI）、冷熱水交替?。╟ontrast-water therapy，CWT）和溫水?。╰hermoneutral-water immersion，TWI）等。其中，冷水?。–WI）的應(yīng)用最為廣泛[2]，有大量研究證明了其有效性[3]。研究表明，冷水浴可以通過抵消熱環(huán)境中的熱應(yīng)力[3-5]，減輕肌肉炎癥反應(yīng)，促進運動能力的恢復(fù)，緩解運動員的主觀疲勞[6]，防止肌肉在重復(fù)的高強度訓(xùn)練和比賽中受到二次損傷[7-11]。然而，還有一些研究表明，冷水浴對于疲勞恢復(fù)并沒有效果[12-15]，甚至可能起到相反的作用[16，17]。因此需要我們更深層次地探究其生理機制，為這一現(xiàn)象[18]提供合理解釋。

想要了解冷水浴，首先要清楚其潛在的生理機制，然后根據(jù)實際情況和專門的需求，才能在實際應(yīng)用中有針對性地選擇最合理的方式。冷水浴在近些年的應(yīng)用非常廣泛，涉及的時間、溫度、浸泡位置、次數(shù)等不盡相同，目前，并沒有一個準確的最佳參考指標可以作為實際應(yīng)用的依據(jù)。目前建議的有效溫度區(qū)間為10～20℃，時間為5～15分鐘，可連續(xù)進行，也可以分次間歇進行[11]，浸泡位置為頭部以下效果要好于臀部以下[14，21]。

冷水浴的效果還會受到個體差異的影響，如體型特征可能會影響到冷水浴的效果，但目前為止此類研究還比較匱乏。沒有一種冷水浴方案可以適用于每一個人，即便是同一類人。對于運動員而言，恢復(fù)的手段要根據(jù)專項疲勞的特點去制訂，只有找到合適的恢復(fù)手段，才能使恢復(fù)效果最大化[3]。

2 運動類型與冷水浴效果的關(guān)系

冷水浴的最終目標是使運動員的運動能力得到恢復(fù)并消除疲勞，從而保證其以最佳狀態(tài)應(yīng)對接下來的訓(xùn)練和比賽。但迄今為止，研究的結(jié)論卻并不一致，其中一個可能的影響因素是運動項目的不同。由于不同運動項目的供能特點與疲勞機制不同，冷水浴緩解疲勞的效果也會有所差異。目前的研究所采用的運動能力評價指標有很多，但歸納起來主要是耐力、局部肌肉功能和爆發(fā)力三個方面。由于疲勞的機制和部位不同，所以根據(jù)不同的生理需求需要提供不同的恢復(fù)方式，在研究中需要考慮到這一差異性。盡管關(guān)于疲勞的確切機制還有待研究[22]，但可以假定冷水浴對于運動性疲勞恢復(fù)的促進作用是由于低溫緩解了因體溫升高而導(dǎo)致的疲勞。研究表明[5，23]，在高溫環(huán)境下進行的自行車計時賽中，通過對冷水浴前后兩次相同負荷自行車運動進行對比，發(fā)現(xiàn)上一階段的運動后進行冷水浴可以使運動員的運動能力在下一階段中得到較好的維持。而與此相反，也有研究表明[24，25]，采用同樣的冷水浴方案對于1公里自行車計時賽而言并沒有明顯的效果，盡管機體的溫度表現(xiàn)出了明顯下降，但肌肉力量卻沒有得到有效恢復(fù)。冷水浴對于5～15分鐘自行車計時賽的恢復(fù)效果較好[3-5，23]，而對于只有1～2分鐘的短距離沖刺項目則沒有明顯效果[24，25]，這說明冷水浴可能對于短時間高強度運動無益，對于長距離的耐力性項目則更有效，因為運動時間較短的情況下，人體并沒有發(fā)生明顯的熱應(yīng)變反應(yīng)[18]。

離心、高強度或長時間運動都會導(dǎo)致肌肉功能下降[26]。有很多關(guān)于冷水浴促進肌肉功能恢復(fù)的研究，研究中采用的測試指標主要有最大隨意等長收縮、彈跳和沖刺跑等。然而，盡管這些測試中疲勞的機制與耐力性項目不太一樣，但還是有大量的相關(guān)研究在不斷進行，結(jié)論也不盡相同。訓(xùn)練后24小時進行冷水浴，通過等長肌力測試發(fā)現(xiàn)，不論是對于最大隨意等長收縮力量的恢復(fù)還是削弱其衰減的幅度，效果都要明顯好于溫水浴和被動恢復(fù)[9，28]。也有研究表明，冷水浴對于伸膝肌最大隨意等長收縮力量的恢復(fù)作用與溫水浴無異[29]。有針對彈跳能力進行的測試表明，冷水浴對于下蹲跳的恢復(fù)效果要好于半蹲跳，說明冷水浴可能對于肌肉的超等長收縮能力比單純的向心收縮有更好的恢復(fù)作用[27]。

表1為近10年來國外有關(guān)不同冷療方式于運動能力影響的研究。

表1 不同冷療方式對于運動能力的影響

冷水浴對于沖刺能力的影響很大程度上表現(xiàn)出了負面作用。盡管有研究表明[10]，冷水?。?1℃，5×1分鐘）可以使20米沖刺能力得到較好的恢復(fù)，但也有研究表明[6，30]，冷水浴（10℃，10分鐘和10～12℃，2×5分鐘）對于10～20米沖刺跑能力的恢復(fù)沒有明顯的效果。也有一些研究發(fā)現(xiàn)[16，17，31]，冷水浴對于折返沖刺跑能力大多都表現(xiàn)出了消極的影響。這些測試都是在冷水浴后5～35分鐘內(nèi)進行的，這種消極影響可能是由于冷水浴導(dǎo)致了肌肉組織溫度降低，而肌肉溫度對于肌肉力量和沖刺跑能力有非常重要的作用[32，33]。每項研究均有其局限性，因此研究結(jié)果的準確性、代表性以及相互之間的差異還有待商榷，由于當前的研究較少，只能在有限的文獻基礎(chǔ)上進行假設(shè)和推測。要想了解更為準確詳盡的生理機制，還需要大量的研究進行全面分析。

當前有關(guān)冷水浴的研究結(jié)論尚不一致，但可以發(fā)現(xiàn)，運動類型是其中很重要的一個影響因素。通過對已有研究的分析，可以推測冷水浴對于耐力性項目和超等長收縮類型的運動較為有效，而對于單純的向心運動效果不大。但即便是對于耐力性項目和超等長收縮類運動，研究結(jié)論也存在較大的分歧。這種分歧的存在，可能是由于受到了具體操作中某一因素或多種因素的影響。

3 體溫和心血管變化

冷水浴會通過干預(yù)人體體溫調(diào)節(jié)和心血管系統(tǒng)來促進疲勞恢復(fù)。在這一方面，目前主要針對安靜狀態(tài)與運動后體溫、心臟和血液的變化開展了研究。

3.1 體溫

3.1.1 皮膚表面溫度

在冷水干預(yù)的過程中，皮膚首先接觸冷水并引起體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)，繼而引起肌肉溫度（Tm）和核心體溫（Tc）的變化。在冷水浴過程中和結(jié)束后，皮膚表面溫度（Ts）表現(xiàn)出了明顯下降[34，35]。溫度的下降會一直延續(xù)到冷水浴結(jié)束后30～40分鐘[36，37]，而這是否會對運動能力造成影響尚未可知。但有研究表明，運動前降低皮膚表面溫度可以使運動員的運動能力維持更長的時間，而皮膚表面溫度的升高則會對運動能力起到一定的抑制作用[22]。

3.1.2 肌肉溫度

冷水浴可以降低肌肉溫度，但下降的幅度不盡相同[24，35，38，39]。目前的研究十分有限，因為受到不同的肌肉溫度測試方法和不同冷水浴方案的影響，很難確定冷水浴對于肌肉溫度的具體影響。同樣的冷水浴方案（14℃，5分鐘），通過熱敏電阻探頭對肌肉溫度進行測量，發(fā)現(xiàn)冷水浴對于肌肉溫度的影響表現(xiàn)出了不同的結(jié)果，而且結(jié)果相差很大[24，38]。在兩個不同的研究中，雖然采用的冷水浴方案相同，但區(qū)別在于運動結(jié)束后與冷水浴開始前的這一段間歇時間不同，兩者相差了17.5分鐘，而這可能就是造成最后結(jié)果不一致的主要原因。而冷水浴前是否參與運動也會使人體溫度處于不同的狀態(tài)，體溫的不同導(dǎo)致人體與水之間的溫度梯度也不同，這勢必也會影響到冷水浴的效果。

冷水浴后15～30分鐘內(nèi)，肌肉溫度會降低1～7.9℃[35，39，40]。而肌肉溫度與肌肉收縮能力密切相關(guān)[33]，因此需要考慮到運動后進行冷水浴的過程中，這一變化是否會為后續(xù)的訓(xùn)練和比賽帶來消極影響，以便于找到更好的方式來促進運動能力的恢復(fù)和維持。

3.1.3 核心體溫

冷水浴會使核心體溫顯著降低[41]，但目前的研究結(jié)論也存在分歧。在三項采用相同冷水浴方案（14℃，5分鐘）的不同研究中[4，24，38]，通過一次性直腸溫度計對核心體溫進行測量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果有著細微的區(qū)別，其原因可能是由于血液的重新分配，尤其是體表與核心部位不同溫度的血流重新分配中的細微變化所造成的。而且，由于5分鐘的干預(yù)時間過短，并不足以對組織溫度和血流造成足夠的影響，所以5分鐘冷水浴對于核心體溫的影響并不明顯。

冷水浴（14℃，15分鐘）對核心體溫的影響會一直延續(xù)到冷水浴結(jié)束后90分鐘，且在90分鐘時核心體溫還會比冷水浴前降低0.1～2.3℃[41]。90分鐘之后的影響目前沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)研究，所以后續(xù)的影響尚未可知，不同的方案中時間、溫度的變化也會對持續(xù)時間造成不同程度的影響。有研究表明，運動前降低核心體溫可以起到預(yù)冷的效果，增加人體的熱儲備能力，使人體運動能力可以維持更長時間[42]。

3.2 心血管動力學(xué)

3.2.1 流體靜壓力

研究表明，流體靜壓力會引起一系列的生理變化，包括血流重新分配、核心體溫與組織溫度降低[19]，減輕機體熱應(yīng)變、腫脹、炎癥、痙攣和疼痛反應(yīng)，促使四肢血液回流等[20]。人體浸泡在水中時，水中的流體靜壓力會使靜脈和淋巴受到擠壓[19]。靜脈回心血量易受外部壓力的影響，當流體靜壓力大于靜脈壓時，血流會從外周流向心臟。研究表明，血液的回流會使中心血容量增加1.9±0.5 L，心輸出量增加30%，右心房和肺動脈的壓力增大[43]，心肌收縮力增強，心臟每搏輸出量增加到110±2.4 mL[44]。

3.2.2 低溫

冷水浴影響心血管動力學(xué)的相關(guān)研究還非常有限，目前的研究更多的是關(guān)于低溫暴露方面。低溫會引發(fā)“寒顫反應(yīng)”，通過“肌肉泵”的作用使靜脈血回流[45]?！昂澐磻?yīng)”包括“寒顫前肌緊張”和“寒顫后肌緊張”，寒顫所能產(chǎn)生的最大代謝率可達基礎(chǔ)代謝率的4.2倍，約相當于用40%VO2max強度運動時產(chǎn)生的能量。而與此同時，寒顫還會通過分布于骨骼肌組織中微動脈的血管舒張增加熱量的散失。低溫還會引起交感神經(jīng)興奮，導(dǎo)致末梢血管收縮，血液重新分配，中心血容量增加，從而導(dǎo)致每搏輸出量、心輸出量、外周阻力和血壓的升高[43，44，46]。冷水浴使人體產(chǎn)生的這一系列反應(yīng)都可能有利于增強人體的氧運輸能力，從而提高有氧運動能力。但低溫也會導(dǎo)致肌肉溫度降低，可能會對高強度的運動產(chǎn)生不利影響。

3.2.3 四肢、皮膚和肌肉血流

低溫會引起外周血管收縮，使四肢的血流減少。冷水浴后股動脈血管導(dǎo)電性會有所下降，運動后進行冷水浴會使導(dǎo)電性下降75%，無運動下進行冷水浴會使之降低30%[35]。有學(xué)者提出，血管導(dǎo)電率下降的原因是因為冷水浴使血管收縮從而導(dǎo)致血管直徑變小[35，39]。研究表明，運動后進行冷水浴（15℃，15分鐘），冷水浴后5～40分鐘內(nèi)，人體四肢血流明顯減少[3]。冷水浴還會導(dǎo)致下肢-上肢血流比值增加，皮膚血流量相比肌肉血流量減少更明顯，而這一系列變化也與核心體溫的降低息息相關(guān)。

想要探析血流的變化，評估皮膚和肌肉的血流情況非常重要。冷水浴對于皮膚血流的影響研究較少，目前只能得知，不論冷水浴前是否參與過運動，腿部皮膚血管導(dǎo)電率都在冷水浴后顯著下降，下降的時間可以維持到冷水浴后 30分鐘[35，39]。

至今為止還沒有發(fā)現(xiàn)針對冷水浴后肌肉血流變化的研究。基于人體代謝活動和血流灌注情況，采用近紅外光譜測量發(fā)現(xiàn)，運動后進行冷水?。?0℃，15分鐘）可以抑制肌肉組織氧化[47]。雖然沒有發(fā)現(xiàn)影響肌肉血流灌注的直接因素，但這為冷水浴減緩肌肉代謝提供了一定的理論支持。肌肉溫度的降低會減緩血流速度，降低肌肉代謝，減輕炎癥和腫脹反應(yīng)[40，47]。而冷水浴導(dǎo)致的皮膚血管收縮會導(dǎo)致皮膚血流減少，促使血液流向正在工作的肌肉。

綜上所述，無論冷水浴之前是否進行過運動，人體都會表現(xiàn)出明顯的熱能變化和心血管應(yīng)激反應(yīng)。變化的程度和持續(xù)的時間在各項不同的研究中所得出的結(jié)論各不相同，造成這些不同的原因可能是由于冷水浴方案的不同，或進行冷水浴之前人體機能狀態(tài)變化以及個體差異性等。

4 冷水浴方案

不同冷水浴方案會導(dǎo)致人體產(chǎn)生不同的生理反應(yīng)和恢復(fù)效果[40]。目前對于冷水浴方案的研究還存在很大的局限性，所以并沒有一條“黃金標準”[40，48]。

4.1 溫度

水的熱傳導(dǎo)效率是空氣的25倍，是一種很好的傳熱介質(zhì)，能為人體提供很好的熱應(yīng)力，在相同溫度下人體在水中散失熱量的速度要比在空氣中快3～5倍[45]。在水浴過程中，水溫的作用至關(guān)重要，不同的溫度所帶來的溫度梯度不同，使降溫的效率也會有所不同。通常情況下，實際使用中水溫越低則持續(xù)的時間就越短。研究表明10～15℃是冷水浴促進運動能力恢復(fù)的最佳溫度區(qū)間[32，49]，但若實際條件達不到這一溫度區(qū)間，調(diào)整冷水浴時間或人體浸泡部位也可能達到相似的效果。

4.2 時間

時間因素在冷水浴過程中也起到了至關(guān)重要的作用。冷刺激的時間越長，人體所引發(fā)的熱反應(yīng)就會越明顯。研究表明10～20分鐘是冷水浴促進恢復(fù)的最佳時間區(qū)間，如果時間太短將不能使人體產(chǎn)生足夠的溫度變化[40]。時間因素應(yīng)該與溫度因素相結(jié)合進行分析，水溫越低，對機體造成的熱應(yīng)力越明顯，機體溫度下降的速率越快，所需的時間也就越短。研究表明[38]，14℃不同的水浴時間（5分鐘、10分鐘、20分鐘）對肌肉溫度均有顯著影響。冷水浴前肌肉溫度為38.8℃，冷水浴后即刻測量，三種方案分別降低了2.5℃（5分鐘），4.0℃（10分鐘）和6.0℃（20分鐘），核心體溫則相應(yīng)下降了0.3℃（5分鐘）、0.6℃（10分鐘）和1.0℃（20分鐘），這種影響一直維持到冷水浴后30分鐘。

4.3 人體浸泡在水中的部位

浸泡部位對于恢復(fù)效果的影響主要有兩個方面，一是人體在水中浸泡的部位越多，與水接觸的面積越大，熱交換的效率就越高；二是在水中浸泡的越深，由水所帶來的流體靜壓力影響就越大[19]。研究表明，采用同樣的冷水浴方案（15℃，15分鐘），全身浸泡使核心體溫降低了1.3℃[3]，而僅腿部浸泡則只降低了0.4℃[31]。這表明，與水接觸的部位越少，對核心體溫的影響越不明顯。不過這種差距也可以通過調(diào)整冷水浴方案進行彌補，同樣進行5分鐘冷水浴，僅腿部浸泡在10℃水中[50]與全身浸泡在14℃水中[24]均使核心體溫降低了0.4℃。

水溫、浸泡時間與浸泡部位都會影響冷水浴的效果，三種因素的交互作用非常復(fù)雜，但可以確定的是，不同的方案也可以通過不同因素的相互組合而達到相同的效果[24，50]。哪一種因素的影響最為顯著目前尚未可知，而究竟如何對幾種因素進行組合才能達到最佳效果也有待進一步研究。

5 個體差異影響

除了水溫、時間等因素會影響冷水浴的效果，個體差異所帶來的影響也不可忽視[51]，如體型特征會影響低溫環(huán)境下人體的體溫調(diào)節(jié)[45]，從而影響到最終的恢復(fù)效果。

5.1 體重、體表面積（BSA）、體表面積-體重比值（BSA:M）

體重、體表面積和體表面積-體重比值是維持人體熱穩(wěn)態(tài)的重要因素[52]。體表面積決定了人體的熱輻照量，影響著人體與外界環(huán)境的熱交換；體重影響著人體的產(chǎn)熱率和熱貯存量。理論上，體表面積越大，人體與外界環(huán)境的熱交換效率越高。然而，超重人群卻比偏瘦的人群熱流失量少，原因是他們有著更大的體重[53]。體表面積-體重比值這一概念的引入就是為了理清二者的交互作用，比值越高，越有利于熱量散失，比值越低越有利于熱量貯存[54]。由此可以發(fā)現(xiàn)，人體在低溫環(huán)境下引發(fā)的代謝率增加與核心體溫降低對于體表面積-體重比值較高的人來說尤為明顯[53]，但實際運用于冷水浴中的結(jié)果還有待驗證。

5.2 體脂

體脂也是影響冷水浴效果的重要因素，它可以影響人體的熱傳導(dǎo)效率和血流量[52]。體脂與皮膚和肌肉相比，熱傳導(dǎo)效率低，因而更有利于人體的熱貯存和體溫的維持[55]。體脂的這一特性也影響了肌肉溫度的變化[51]。冷水浴可以使小腿腓腸肌肌肉溫度降低，降低的效率受小腿皮脂影響，皮脂越高，溫度下降得越慢，反之亦然[51]。這一現(xiàn)象表明個體之間存在較大差異，也體現(xiàn)出了體成分的重要性。體脂也會影響血流量，體脂越高，每單位體重的平均血容量越低[52]，這會影響組織的熱傳導(dǎo)，提高人體的隔熱能力[53]。體脂含量不同不僅存在于不同項目的運動員之間，也存在于同一項目的不同運動員之間[56]。這表明，即便是同一支運動隊，運動員的體成分也會有所區(qū)別，所以個體化的冷水浴方案就顯得尤為必要。

5.3 肌肉重量

肌肉也會顯著影響人體的體溫調(diào)節(jié)。測量的位置至關(guān)重要，測量的位置越深，溫度變化越不明顯[51]。冷水浴后即刻，同時對皮下1 cm位置和3 cm位置進行測量，1 cm處肌肉溫度下降了6℃，而3 cm處則僅下降了1.5℃[39]。肌肉越發(fā)達，運動對于核心體溫的影響越明顯，尤其是在熱環(huán)境中，肌肉越發(fā)達，中暑的風險越高[57]。肌肉發(fā)達的運動員運動后核心體溫更高，所以針對這一部分人群也應(yīng)該有針對性地設(shè)計個體化冷水浴方案。然而，也有一個方面不可忽視，那就是冷水浴前核心體溫升高，可以為人體和水之間提供更佳的溫度梯度，從而提高冷水浴的效率[58]。

5.4 其他因素

其他一些諸如年齡、性別、種族、對冷的耐受能力等差異也會影響到冷水浴的效果，因為這些因素都會對體成分有一定的影響。研究表明，年齡與體溫調(diào)節(jié)有很大的相關(guān)性，年輕人和老年人相較于中年人體脂更低，體表面積-體重比值更高。老年人體溫調(diào)節(jié)功能降低，在低溫環(huán)境下維持皮膚血液溫度的能力下降[45]。與男性相比，女性體脂含量更高，皮脂更厚，體表面積-體重比值更高。相同體脂含量的情況下，女性在冷水浴中降溫的效果更明顯，這表明男性體表面積-體重比值較低有利于體溫的保持[59]。女性的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和熱敏性還受月經(jīng)的影響，黃體期核心體溫和皮膚表面溫度都要高于卵泡期[45，60]。種族也是皮脂厚度、身高、體重和體表面積很重要的影響因素之一。這種差異在美國黑人和白人之間體現(xiàn)得非常明顯[61]。冷的耐受能力是多種因素決定的，生活方式、生活環(huán)境、先天體質(zhì)、后天的鍛煉都會起到不同程度的影響。經(jīng)常冬泳或洗冷水澡的人群對于冷的耐受能力肯定要高于普通人群，這種耐受能力也是影響冷水浴效果的因素之一。鑒于這些因素的影響，研究中應(yīng)該盡量對干擾因素考慮周全，才能設(shè)計出最為合理的冷水浴方案。

6 對未來研究的建議

本文分析了一些可能會影響到冷水浴效果的因素，但具體每種因素帶來的影響和不同因素之間的交互作用還有待進一步研究。本文重點關(guān)注了冷水浴對于運動能力、體溫和心血管系統(tǒng)所帶來的影響。要想對冷水浴的機制了解更為全面，還需要對各個方面進行綜合且系統(tǒng)的整理和分析。今后的研究中，不能僅考慮方案的變化，還應(yīng)該考慮個體差異所帶來的影響。體重、體表面積、體成分等因素都有可能對冷水浴的效果造成影響。無論是在研究還是在實際應(yīng)用當中，在進行冷水浴之前，都應(yīng)該對個體特征、冷水浴前的個體狀態(tài)、外界環(huán)境、水溫、水浴時間等各種因素進行綜合考量。

綜上所述，并沒有一種“萬能”的冷水浴方案可以對所有人都起到最好的效果，以下是對方案設(shè)計提出的建議：

（1）首先應(yīng)該考慮恢復(fù)的目的，方案應(yīng)為滿足個體需求而設(shè)定。

（2）冷水浴的方案要顧及到后續(xù)的訓(xùn)練和比賽，如果要進行耐力性項目，預(yù)冷可能會對提高運動能力有益；如果要進行爆發(fā)力為主的運動，肌肉溫度過低可能會使肌肉收縮能力減弱。

（3）冷水浴前要對受試者的體溫進行測量，體溫越高，所帶來的溫度梯度越高，冷水浴所能帶來的體溫變化也就越明顯。

（4）要根據(jù)不同人群的年齡、性別、訓(xùn)練水平和體型特征（體成分）設(shè)計個性化方案，可設(shè)計一份綜合的調(diào)查問卷，對受試者的家庭情況、生活方式、生活習(xí)慣等信息進行初步了解。

（5）根據(jù)實際需求選擇局部冷水浴或全身冷水浴。