HIIT訓(xùn)練與中等強(qiáng)度訓(xùn)練對大學(xué)生心肺能力的影響

摘 要：研究目的：通過研究HIIT訓(xùn)練與中等強(qiáng)度訓(xùn)練這兩種不同強(qiáng)度類型的運(yùn)動(dòng)模式對大學(xué)生心肺能力的改善情況，為大學(xué)生選擇改善心肺能力的訓(xùn)練方法提供理論參考。研究方法：以南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系20名健康大學(xué)生（10名男生10名女生）為研究對象，將其隨機(jī)平均分成甲乙兩組（每組5名男生5名女生），甲組采用HIIT訓(xùn)練模式，乙組采用中等強(qiáng)度訓(xùn)練模式，使用MONARK Ergomedic 839E功率自行車為運(yùn)動(dòng)工具、K4B2遙測運(yùn)動(dòng)心肺儀作為測量工具，甲乙兩組按照對應(yīng)的訓(xùn)練強(qiáng)度進(jìn)行測試。研究結(jié)果：6周訓(xùn)練后HIIT訓(xùn)練組的VO2max整體提升了10.8%，中等強(qiáng)度訓(xùn)練組的VO2max整體提升了20.6%;HIIT訓(xùn)練組的肺活量整體提升了13.6%，中等強(qiáng)度訓(xùn)練組的肺活量整體提升了5.4%;HIIT訓(xùn)練組的肺活量整體提升了23.5%;中等強(qiáng)度訓(xùn)練組的肺活量整體提升了10.9%。結(jié)論：在提升心肺能力方面，選用HIIT訓(xùn)練和中等強(qiáng)度訓(xùn)練兩種運(yùn)動(dòng)模式，均有效果，但是HIIT訓(xùn)練對心肺能力整體的提升效果優(yōu)于傳統(tǒng)中等強(qiáng)度訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：HIIT訓(xùn)練;中等強(qiáng)度訓(xùn)練;心肺能力;大學(xué)生

中圖分類號：G808.12

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1006-1487.2021.04.015

心肺功能是人體心臟泵血及肺部吸入氧氣的能力，而兩者的能力又直接影響全身器官及肌肉的活動(dòng)，人體全身均需要依靠氧氣，以燃燒體內(nèi)儲存的能量，讓它們變成熱能，器官及肌肉得到熱能才能活動(dòng)[1]。部分大學(xué)生在安逸的大學(xué)生活中，運(yùn)動(dòng)能力及身體素質(zhì)下降，甚至不能合格完成體能測試，想提高自己的心肺能力卻又不接受枯燥漫長的傳統(tǒng)長跑等中等強(qiáng)度訓(xùn)練。HIIT訓(xùn)練（High-intensity Interval Training ）即高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練，近年來作為一種新興的運(yùn)動(dòng)模式，以其效率高、時(shí)間短的特點(diǎn)逐漸被人們所接受并使用。據(jù)國內(nèi)外部分研究表明：短期的HIIT訓(xùn)練能有效地提高平時(shí)缺乏鍛煉青年的運(yùn)動(dòng)耐量;能提高優(yōu)秀自行車耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的成績;提高運(yùn)動(dòng)員的總輸出功率及最大攝氧量;較長時(shí)間的間歇訓(xùn)練能夠有效地提高運(yùn)動(dòng)員的有氧能力。陳玉平在研究三種不同強(qiáng)度（極量強(qiáng)度、中等強(qiáng)度、亞極量強(qiáng)度）、總功一樣的功率自行車運(yùn)動(dòng)中的能量消耗特點(diǎn)后，得出結(jié)論：在總功一致的情況下，極量強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)相對于中等強(qiáng)度及亞極量強(qiáng)度的能量代謝效率高，可以在較短的時(shí)間消耗更多的能量，對機(jī)體的刺激更強(qiáng)[2]。本研究探討HIIT訓(xùn)練與中等強(qiáng)度訓(xùn)練兩種運(yùn)動(dòng)模式對大學(xué)生心肺能力的影響，通過遙測運(yùn)動(dòng)心肺儀監(jiān)測攝氧量、肺活量等生理指標(biāo)的變化規(guī)律，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供可靠依據(jù)。眾所周知，傳統(tǒng)中等強(qiáng)度的訓(xùn)練方式可以有效提升心肺能力[3]。通過實(shí)驗(yàn)所測結(jié)果，評估HIIT訓(xùn)練與中等強(qiáng)度訓(xùn)練對心肺能力的影響，對比兩種模式下大學(xué)生心肺能力的提升幅度，為大學(xué)生選擇提高心肺能力的運(yùn)動(dòng)方式提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象為20名健康大學(xué)生（男女生各10名），有規(guī)律參加鍛煉且有一定運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，排除超重的學(xué)生（排除標(biāo)準(zhǔn)為BMI并結(jié)合體脂率 BMI>24.0），隨機(jī)分為HIIT訓(xùn)練組和中等強(qiáng)度訓(xùn)練組（每組均為5男5女），受試者的基本資料如表1所示。

通過數(shù)據(jù)分析可得HIIT訓(xùn)練組和中等強(qiáng)度訓(xùn)練組中受試人員的年齡、身高、BMI無明顯差異（P>0.05）。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解改善心肺能力的方法、HIIT訓(xùn)練和中等強(qiáng)度訓(xùn)練的模式等國內(nèi)外研究背景資料。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法運(yùn)用MONARK Ergomedic 839 E功率自行車，實(shí)驗(yàn)選用自行車，因?yàn)樗鼈兏菀卓刂妻D(zhuǎn)速與負(fù)荷，便于實(shí)驗(yàn)測試。訓(xùn)練者使用自行車之前，先進(jìn)行5分鐘熱身，在熟悉技術(shù)動(dòng)作和操作要領(lǐng)后，穿戴好 K4B2 遙測運(yùn)動(dòng)心肺儀準(zhǔn)備測試，根據(jù)設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)方案按要求蹬踏自行車。

1.2.2.1 測試運(yùn)動(dòng)負(fù)荷（1）運(yùn)行Monark 839E Analysis Software調(diào)至已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)方案界面，啟動(dòng)功率自行車，佩戴K4B2遙測運(yùn)動(dòng)心肺儀監(jiān)測運(yùn)動(dòng)過程中心跳及攝氧量等生理指標(biāo)。（2） 受試者進(jìn)行10分鐘準(zhǔn)備活動(dòng)，測試人員說明技術(shù)動(dòng)作和要領(lǐng)及注意事項(xiàng)，使受試者在開始測試前熟悉動(dòng)作技術(shù)，掌握動(dòng)作要領(lǐng)。（3） 受試者進(jìn)行準(zhǔn)備工作，調(diào)整好自行車座椅的高度，佩戴心率帶及遙測心肺儀準(zhǔn)備測試。（4）男大學(xué)生受試者取初始負(fù)荷為240W，女大學(xué)生受試者取初始負(fù)荷為180W，根據(jù)測試結(jié)果增加或者減少負(fù)荷，每次調(diào)整阻力為30W。

（5） 測試時(shí)根據(jù)受試者的主觀感覺來決定是否繼續(xù)調(diào)整負(fù)荷，每次測試結(jié)束后休息5分鐘。（6） 按照以上原則直到受試者進(jìn)行40秒踩踏自行車后心肺檢測儀上顯示受試者出現(xiàn)最大攝氧量時(shí)，記錄該負(fù)荷，測試3次取平均值。（7） 記錄受試者達(dá)到最大攝氧量時(shí)的心率（以90%最大心率），通過計(jì)算心率達(dá)到最大心率的75%-80%所對應(yīng)的負(fù)荷，作為高強(qiáng)度訓(xùn)練的負(fù)荷、取最大心率的30%-40%對應(yīng)的負(fù)荷作為間歇時(shí)的負(fù)荷，取最大心率的45%-50%對應(yīng)的負(fù)荷作為中等強(qiáng)度負(fù)荷[9]，將測試出的數(shù)據(jù)錄入Monark 839E Analysis Software，設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案，休息10分鐘后準(zhǔn)備正式實(shí)驗(yàn)，HIIT實(shí)驗(yàn)組數(shù)控制在3組以內(nèi)。

1.2.2.2 受試人員進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)模式的訓(xùn)練受試人員需要隨機(jī)分成2組完成不同方案的訓(xùn)練，分為HIIT訓(xùn)練組與中等強(qiáng)度組（每組5名男生5名女生）。不同訓(xùn)練方案簡述如下：第一種訓(xùn)練方案：HIIT訓(xùn)練組，按照設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)方案踩踏MONARK Ergomedic 839E功率自行車，以高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的時(shí)間40秒，低間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)間20秒為一組，每組重復(fù)3次，組間不休息。第二種訓(xùn)練方案：中等強(qiáng)度組，按照設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)方案踩踏MONARK Ergomedic 839E功率自行車，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間為20分鐘，做完一組結(jié)束。實(shí)驗(yàn)一周3次，測試指標(biāo)兩周一次，持續(xù)6周，期間盡量避免激烈運(yùn)動(dòng)。

1.2.2.3 測試儀器測試儀器為Monark 839E Analysis Software以及K4B2心肺功能測試儀，測試頻率為兩周一次。

1.3 研究指標(biāo)

最大攝氧量 （VO2max）、肺活量（VC）、每分鐘通氣量（MV）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，經(jīng)詳查無誤后，采用JMP軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，差異顯著性檢驗(yàn)采用配對樣本T檢驗(yàn)及獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用P<0.05，極顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用P<0.01，結(jié)果均以X±SD表示。

2 研究結(jié)果

2.1 訓(xùn)練前后最大攝氧量變化的比較

研究結(jié)果顯示，如表2，進(jìn)行HIIT訓(xùn)練和中等強(qiáng)度訓(xùn)練后，受試者最大攝氧量顯著提高，即受試者心肺能力得到改善。

經(jīng)組內(nèi)獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析可見，受試者在兩種模式訓(xùn)練后，心肺能力均得到改善，中等強(qiáng)度訓(xùn)練后最大攝氧量有顯著差異（P<0.05）;HIIT訓(xùn)練后最大攝氧量有顯著差異（P<0.05），HIIT訓(xùn)練組男生受試者訓(xùn)練后 VO2 max提升10.1%，HIIT訓(xùn)練組女生受試者訓(xùn)練后 VO2 max提升11.2%，整體提升10.8%;中等強(qiáng)度訓(xùn)練組男生受試者訓(xùn)練后 VO2 max提升19.3%，中等強(qiáng)度訓(xùn)練組女生受試者訓(xùn)練后 VO2 max提升20.6%，整體提升19.8%。

2.2 訓(xùn)練前后安靜肺功能變化的比較

HIIT訓(xùn)練與中等強(qiáng)度訓(xùn)練對安靜肺通氣功能的影響如表3所示：兩種訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)下的肺活量、潮氣量、每分鐘通氣量都比訓(xùn)練之前有提高，HIIT訓(xùn)練后安靜狀態(tài)下肺通氣功能的指標(biāo)有顯著差異（P<0.01）;中等強(qiáng)度訓(xùn)練后安靜狀態(tài)下肺通氣功能的指標(biāo)有顯著差異（P<0.05）。HIIT訓(xùn)練組男生受試者訓(xùn)練后肺活量提升了14.3%，HIIT訓(xùn)練組女生受試者訓(xùn)練后肺活量提升12.7%，整體提升13.6%;中等強(qiáng)度訓(xùn)練組男生受試者訓(xùn)練后肺活量提升5.8%，女生受試者提升5.1%，整體提升5.4%。HIIT訓(xùn)練組男生受試者訓(xùn)練后每分鐘通氣量提升24.3%，女生受試者提升22.7%，整體提升23.5%;中等強(qiáng)度訓(xùn)練組男生受試者訓(xùn)練后每分鐘通氣量提升11.2%，女生受試者提升10.7%，整體提升10.9%。

3 討論

心肺功能是將氧氣輸送到組織細(xì)胞使用的能力，心肺能力直接影響到我們運(yùn)動(dòng)的持久性，從健康的角度來看，心肺能力的提升可以使我們遠(yuǎn)離各種心血管疾病[4]。中等強(qiáng)度訓(xùn)練作為傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式，大量的數(shù)據(jù)及實(shí)踐可以證明其對于提升心肺功能有顯著作用[5]。但是部分人群因?yàn)橹械葟?qiáng)度訓(xùn)練的持續(xù)時(shí)間較長且比較枯燥，從而想選擇其他的運(yùn)動(dòng)方式。長期以來HIIT訓(xùn)練一直用于體育競技，極少用于普通人群，有調(diào)查研究顯示，HIIT訓(xùn)練在減脂效果上高出傳統(tǒng)模式9倍[6]

。實(shí)驗(yàn)通過比較兩種運(yùn)動(dòng)模式對心肺能力的影響來進(jìn)行研究討論。

3.1 中等強(qiáng)度訓(xùn)練對心肺功能影響

中等強(qiáng)度訓(xùn)練作為傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模式，其特點(diǎn)是強(qiáng)度低、持續(xù)時(shí)間長，可以充分地酵解體內(nèi)的糖分達(dá)到疏通血管、改善微循環(huán)供氧的目的并充分刺激心肺功能[7]。在中等強(qiáng)度訓(xùn)練中，人可以有充足的氧氣供給用以提供糖類和脂肪的代謝分解，通過持續(xù)地讓心跳加快增加心肺耐力這一途徑來提升心肺能力[8]。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，中等強(qiáng)度訓(xùn)練對最大攝氧量、肺活量、每分鐘通氣量均有提升，一定程度地提升心肺能力，尤其是對最大攝氧量的提升有顯著效果。

3.2 HIIT訓(xùn)練對心肺功能影響的討論

HIIT訓(xùn)練即高強(qiáng)度間歇性訓(xùn)練，該訓(xùn)練模式是一種高強(qiáng)度訓(xùn)練與中低強(qiáng)度的間歇訓(xùn)練相結(jié)合的一種運(yùn)動(dòng)形式。從傳統(tǒng)的持續(xù)訓(xùn)練模式來看，高強(qiáng)度訓(xùn)練一般分為有氧訓(xùn)練與無氧訓(xùn)練。有氧訓(xùn)練的高強(qiáng)度即是對心肺能力施加大的負(fù)荷，而無氧訓(xùn)練的高強(qiáng)度可以上升為運(yùn)動(dòng)對神經(jīng)施加大的負(fù)荷，而HIIT訓(xùn)練中的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)模式是兩者相結(jié)合[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，對比強(qiáng)度不變的運(yùn)動(dòng)，穿插進(jìn)高強(qiáng)度的變換強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（68%-92%最大攝氧量），雖然在運(yùn)動(dòng)的總熱量消耗上沒有明顯的提高，但是運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期，靜止的攝氧量有明顯的提高[10]。間歇訓(xùn)練是穿插在高強(qiáng)度中間的訓(xùn)練，在該過程中身體并不是完全處于休息狀態(tài)，而是處于不完全恢復(fù)的狀態(tài)，這對心肺耐力的也有一定的提升效果[11]。大強(qiáng)度與小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的交替形式，可以使心肺得到一定的放松，這種獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)模式可以提高機(jī)體對運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)能力。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，有氧運(yùn)動(dòng)的中心效應(yīng)可以有效增加心肺側(cè)支循環(huán)，從而改善心肺供血，短暫的爆發(fā)運(yùn)動(dòng)對外周血管、細(xì)胞產(chǎn)生更大刺激[12]，因?yàn)槠鋾r(shí)間短的特點(diǎn)機(jī)體可以接受較大的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，間歇運(yùn)動(dòng)的中樞臟器氧耗水平較低，有利于機(jī)體提升呼吸功能[13]。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也可以證明以上觀點(diǎn)，HIIT訓(xùn)練對心肺功能有提升作用，且對肺活量、每分鐘通氣量等肺功能指標(biāo)的提升有顯著作用。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論 綜上，在提升心肺能力方面，選用HIIT訓(xùn)練和中等強(qiáng)度訓(xùn)練兩者運(yùn)動(dòng)模式，均有效果，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，HIIT訓(xùn)練對心肺能力整體的提升效果優(yōu)于傳統(tǒng)中等強(qiáng)度訓(xùn)練。

4.2 建議

HIIT訓(xùn)練的特點(diǎn)為效率高、時(shí)間短，有一定的趣味性和挑戰(zhàn)性。但是HIIT訓(xùn)練也有一定的局限性，HIIT訓(xùn)練對

運(yùn)動(dòng)人群的

運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)有一定的要求，很多缺少運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)或者運(yùn)動(dòng)能力較差者難以完成該訓(xùn)練[14]。建議大學(xué)生選擇運(yùn)動(dòng)模式時(shí)，參考自己的運(yùn)動(dòng)能力來選擇適合自己的運(yùn)動(dòng)模式。最后，建議HIIT訓(xùn)練也可以成為專業(yè)運(yùn)動(dòng)員提升心肺能力的輔助性訓(xùn)練手段之一。

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基金項(xiàng)目：

2020年江蘇省研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃（KYCX20_1739）

收稿日期：2021-04-07

作者簡介：孫庶維（1996-），男，江蘇鹽城人，在讀碩士

研究方向：運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)