間歇性低氧訓練的原理及應用

胡永紅

（韶關學院體育學院，廣東韶關512005）

從1968年墨西哥奧運會以來，高原訓練開始引起了各方關注。目前，世界上已有許多設施完善的高原訓練基地，我國也擁有了昆明海埂、青海多巴等條件不錯的訓練基地，諸多項目的教練員和運動員也將高原訓練作為其訓練計劃中的一環。但高原訓練自開展以來一直處在爭議之中，高原訓練并非萬能，并不適合所有運動員和所有運動項目，存在著自身無法克服的不足。如疲勞不易完全恢復；最大吸氧量降低，肌肉血流量和蛋白質合成減少，運動員體能下降，不利于返回平原后運動成績的提高；運動強度降低，對肌肉系統的刺激不夠，最大肌力下降，難以恢復；對運動員心臟有較大威脅；下高原有一個適應期，不利于訓練的系統性；運動負荷相對平原較低，有可能破壞在平原獲得的神經肌肉聯系的動力定型；經費開支較大，等等。

也正是這些不足，導致了國際上曾經對高原訓練有“非議”和抵觸。如丹麥、德國、墨西哥、日本、法國等國家的賽艇隊都對高原訓練抱有懷疑和抵制態度［1］。基于此，體育科研工作者開始模擬高原訓練的研究。

上世紀80年代末，俄羅斯功勛科學家、謝切諾夫醫科大學教授爾·勃·斯特列爾科夫在醫學領域首創了間歇性低氧訓練，有效地改善了病人的體質。該國臨床醫學所所長卡爾琴斯卡姬在此基礎上結合運動訓練的特點，在體育領域首先介紹和組織了間歇性低氧訓練（I n t e r m i t t e n t H y p o x i c T r a i n i n g，I HT），將模擬低氧訓練推向了一個新的高度［2］。

間歇性低氧訓練法是指在平原借助低氧儀，將缺氧負荷的總量劃分為若干個獨立的組別，每組包括若干次，使運動員間斷性地吸人低于正常氧分壓的氣體，在每兩次低氧刺激的間歇時間內恢復正常大氣壓下的自由呼吸，造成體內適度缺氧，通過啟動和改善呼吸、心血管及血液系統的功能，增加組織的血流量，激活組織的呼吸功能，使組織的呼吸和氧化磷酸化過程得到改善，從而導致一系列抗缺氧生理、生化適應，以達到提高有氧代謝力為目的的訓練方法［3］，也是在安靜、無運動負荷的條件下、間斷性吸入低氧分壓氣體的訓練方法。一般使用的低氧混合氣氧含量為10～12％，大致相當于海拔4500～5800m。給予5m i n低氧刺激，然后正常呼吸（大氣）5m i n，接著再給予5m i n低氧刺激。共計6次，或根據訓練目的和運動員個體情況而定次數。每次低氧訓練持續1h，每天1～2次，15～20天為一階段［4］。目前，根據訓練者所使用氣體中的氧氣濃度，I HT可分為輕度I HT（氧濃度18％～20.9％，相當于海拔1000m以下）、中度I HT（氧濃度15％～17％，相當于海拔1500～2500m）、大強度I HT（氧濃度l 1％～14％，相當于海拔3500～5000m）和超強度I HT（氧濃度10％，相當于海拔5800m）。實際運動訓練中大多使用中度和大強度的“I HT”［5］。

1 間歇性低氧訓練對機體的影響原理

目前，I HT對心血管系統功能的增強主要涉及對心率、心輸出量、血管順應性等方面的研究。國外研究表明，經間歇性低氧訓練的運動員安靜時心率和舒張壓降低，每搏輸出量明顯增加；在完成同等負荷時，心率和每搏輸出量的變化比對照組小，心肌表面氧分壓明顯高于對照組，反映I HT提高運動員心血管機能的有效作用［5］；同時，I HT后力竭運動時間延長，做功能力增強，表明I HT后人體有氧代謝能力提高。另有國內研究表明，經I HT實驗后，受試者心搏量、心輸出量、心搏指數、心肌指數均有所增加，而心率無明顯改變。血管外周阻力平均降低了39.5％，而血管順應性平均提高了28.4％，說明I HT可明顯提高健康成年人的心臟功能［6］。具體而言，I HT通過以下方面來影響運動員的機能。

1.1 對呼吸系統功能的影響

I HT使呼吸系統調節機能增強，提高了機體在低氧狀態下的肺通氣功能。運動時每分通氣量和肺泡通氣量、肺活量和肺總容量增長，保證機體在劇烈運動時動脈血氧分壓和動脈血氧飽和度維持在較高水平；

1.2 對心血管系統的影響

使心血管系統的結構和調節功能發生改變，耐缺氧能力提高。表現為安靜時心率和舒張壓降低，每搏輸出量明顯增加；在完成同等負荷時，心率和每搏輸出量下降，心肌表面氧分壓明顯增高；

1.3 對血液的影響

促進腎臟分泌E P O增加，增加血液中紅細胞數量和血紅蛋白含量，加速氧的運輸，并提高細胞對氧的利用率；同時，對血液流變學的影響比較大。經過I HT訓練后，能顯著提高紅細胞變形能力，而由于該能力在很大程度上影響著血液對組織的供氧能力以及對C O 2和其他物質的運輸能力，所以能改變機體血液流變特征，顯著提高機體對低氧環境的耐受能力。另外，I HT對血氧飽和度也有良性影響［7］。

1.4 對骨骼肌的影響。

主要是增加骨骼肌組織儲存氧（肌紅蛋白）的能力，并改善骨骼肌的微循環，增加線粒體的數量和體積，改善呼吸鏈的功能，促進關鍵氧化酶和抗氧化酶系的活性；

1.5 對抗過氧化物反應系統的影響

劇烈運動時，氧自由基生成過多是造成肌肉疲勞，最終導致運動能力下降的主要原因。間歇性地吸入低氧氣體，可提高心、腦、肝抗過氧化物 酶的活性，并提高心臟抵抗再灌注時發生心律不齊的能力，提高機體抗過氧化物反應酶的活性，加速氧自由基的清除［8］。這也是國際上公認的間歇性低氧訓練提高運動能力的重要生理機理之一。同時，在對氧化進程調節的同時，激活了厭氧代謝反應，以利機體供能；

1.6 對心肺功能的影響

低氧氣體的攝入可引起交感—腎上腺軸的活性反射性增強，使得心肌收縮能力增強，心率加快，外周血管舒張，阻力減少，最終通過增加心輸出量來加快血流速度，從而增加氧的運輸能力。一定時間的I HT訓練，使心血管系統的結構和調節功能發生改變，耐缺氧能力提高［7］。

1.7 對某些生化指標的影響

改變細胞內物質代謝，減慢物膜更新；破壞細胞膜上的部分結構，釋放出蛋白溶解酶，導致某些蛋白質降解形成多肽；引發D NA、R NA合成，導致大分子生物活性物質的結構和特性發生改變，建立起可靠的適應低氧條件的生化反應過程［9］。

此外，I HT還能提高運動員對線粒體鈣轉運及能量代謝功能，提高腦組織及神經系統的抗缺氧能力，提高機體在缺氧條件下正常心理反應的能力。能使肌細胞受到適宜的刺激，使肌細胞結構和功能產生適應性變化，肌細胞氧化酶活性升高，組織利用氧的能力提高，有利于心肌和骨骼肌的有氧代謝，保證了肌組織收縮時的能量供應，提高肌肉的工作效率和運動持久能力。可以增強中央控制（主要是下丘腦一垂體一腎上腺軸）和許多外周調節的聯系；提高精神一心理的調節作用，降低因訓練和比賽導致的心理壓力和情緒沖動 ，增強睡眠適應能力，提高神經精神活動的效率，改善心理和精神障礙。

2 間歇性低氧訓練的優點

2.1 可提供的低氧范圍廣，可任選“高度”。受試者可以根據自身情況，在氧容積為20％～10％的范圍內任意選擇所需的氧分壓數參數，相當于在海拔400～5800m之間任意往返，可以使運動員根據訓練水平有計劃地加大缺氧刺激，使機能潛能得到最大可能的挖掘［10］。

2.2 不需要設置適應期（a d a p t a t i o n p h a s e）和恢復期（r ec o v e r y p h a s e），訓練后效果穩定持久，既能取得良好效果，也可避免長時間低氧暴露對機體造成的損傷。傳統的高原訓練中，運動員一般得花一段時間（大約為4～7天）去適應高原環境，此間只能進行一般性活動，即使完全適應了高原環境，也很難保證平原訓練的量和強度，同時易造成傷病或過度疲勞，造成許多運動員高原訓練失敗。I HT則安排在正常訓練以后進行，使運動造成的負荷缺氧和低氧氣體刺激在不同的時間實施于同一機體上，既保證了正常訓練的質量，又易實施低氧刺激。而且訓練是在平原上進行，還可以調整和控制低氧刺激的強度和量，不易造成意外傷害［11］。

2.3 易于控制訓練量和強度，能保持訓練的系統性。高原訓練由于是從平原進入條件復雜的高原進行訓練，運動員必須過調適期、服習期、調整期等多個階段。同時，還要考慮到適宜的海拔高度，項目特點，高原氣候，上下高原時機的把握以及運動員的個性化特征等諸多因素，影響到對訓練量和強度的合理控制和把握，難以保證訓練的系統性。I HT則是在運動員平時生活和訓練的地方進行，不存在適應環境的問題，而且在正常訓練以后進行，使得影響因素大大減少，整個訓練計劃容易設計和安排［11］；

2.4 影響訓練的因素少，不受外界條件和特殊項目的限制，可用于所有項目；

2.5 對技術要求比較高的項目，在基本和專項身體素質提高的同時，不會因為訓練空間改變而影響技術提高，保證動作的協調性和技術進步的連貫性；

2.6 花費少，易推廣，只需要低氧儀，不需要其他特殊的裝置、設備和場所，實施便利。由于機體會對外界刺激產生適應，傳統高原訓練中，在經過多次同一高度的高原訓練以后，有的運動員會產生適應，不對該高度的低氧環境產生應激，不得不再次尋求更高的高度。但在實踐中，尋找合適條件的訓練基地很難，且旅途也造成身心疲憊和經濟消耗。I HT則通過調節儀器就可以得到不同氧分壓的混合氣體，既可以對不同的運動員實施不同強度的低氧刺激，也可以對已經適應的運動員實施更深的刺激，操作便利［11］；

2.7每天訓練時間短，（1～2h/d，而其他方法至少5～8h/d），避免長時滯留低氧艙或低氧室對運動員造成負面心理影響［2］；

2.8 不干涉正常的訓練，無需降低訓練量和強度，適宜任何強度的運動；

2.9 高度安全、舒適，避免細菌和二氧化碳重復的吸人，可根據需要，控制氣體的溫度和濕度［7］。

3 間歇性低氧訓練在運動訓練中的應用現狀

間歇性低氧訓練自問世以來，在國際上，現已廣泛應用于俄羅斯、美國、英國、日本、加拿大、法國、德國、英國、西班牙、澳大利亞、巴西、芬蘭、波蘭等國家的運動實踐中。如英、美等國家的訓練基地和科研單位都相繼開展了對此訓練方法的實驗性研究及應用，并將此訓練方法運用到田徑、游泳、排球、劃船、滑雪、自行車等耐力性項目及舉重、摔跤等力量性項目中，取得一定效果。馬拉松世界紀錄保持者A l b e r o S a l a z a r，三項全能世界紀錄保持者H a m i s h C a r t e r，環法自行車聯賽的冠軍隊，日本、西班牙國家自行車隊，澳大利亞足球聯賽的冠軍昆士蘭隊，新西蘭橄欖球職業聯賽的冠軍都在間歇性低氧訓練的幫助下，取得了個人或團體的歷史好成績［2］。澳大利亞的間歇性低氧訓練已在運動實踐中取得了一定的成效。并得到了訓練學、體育生物科學等學科專家的普遍認同。當前，越來越多的國家投入大量資金將間歇性低氧訓練應用于不同水平的跑步、滑雪、自行車、皮劃艇等耐力項目以及摔跤、登山、武術等非耐力性項目［12］。

在I HT的儀器方面，經常有新的進展，涌現出新的器材。國內方面，早在1998年，西安體育學院的雷志平就研制了低氧儀。國際方面，在2001年9月瑞士舉辦的第四屆國際低氧醫學會議上，展出了來自美國產的新的低氧儀設備，符合O S HA（美國職業安全衛生總署）標準，安全、高效、輕便、易攜，有可供1、2和4人同時使用的型號，每天均可穩定地連續工作8h，能與電腦相連接并配備有心率、動脈血氧飽和度監測裝置和分析軟件［13］。提高了訓練和監控的科學性。

在I HT的理論研究和實際訓練中，雷志平和李強的研究先后表明間歇性低氧訓練可以有效提高機體對氧氣的利用率，提高有氧運動能力。另外，北京體育大學的胡楊教授、謝敏豪教授、馮煒權教授、體育總局的馮連世研究員等人在該領域進行了大量的開創性研究，取得了顯著的成績。并影響著實際訓練。2002年，青海省田徑運動員汪成榮在北京國際馬拉松比賽中，僅用了68m i n多就跑完21.495k m。獲得了半程賽男子個人第五名，超越了個人以往最好成績。他取得這一成績得益于間歇性低氧訓練［14］。可以預計，隨著對I HT的理論研究的日益深入和實際訓練科學化程度的不斷提高，間歇性低氧訓練中更多的有爭議的問題將會慢慢明朗化。

［1］國家體育總局.體育教練員崗位培訓教材（賽艇）［M］.北京：人民體育出版社，1999：457.

［2］馮煒權，謝敏豪，王香生，等.運動生物化學研究進展［M］.北京：北京體育大學出版社，2006：477.

［3］L.M.N u d e l m a n.間歇性低氧訓練在運動實踐中的應用及效果［J］.韓佐生，譯.中國體育教練員，2006（4）：60－62.

［4］馮連世，趙鵬，路瑛麗，等.低氧訓練研究進展［C］.中國科協2005年學術年會體育科學分會場論文摘要匯編：24－26.

［5］雷志平.間歇性低氧訓練的臨床應用研究［J］.成都體育學院學報，1997，23（3）：65－68.

［6］李強.間歇性低氧訓練對健康成年人心血管機能的影響［J］.生理通訊，1999，18（6）：32.

［7］邱晨.體育運動中的間歇性低氧訓練研究［J］.淮北煤炭師范學院學報：自然科學版，2007，28（1）：64－69.

［8］趙鵬，馮連世.新的低氧訓練模式研究及應用進展［J］.體育科學，2005，25（6）：70－74.

［9］陳綺文.低氧訓練方法述評［J］.遼寧體育科技，2005，27（6）：51－53.

［10］葉偉.散打運動訓練理論與實踐［M］.北京：人民體育出版社，2004：74.

［11］陳小龍，蔣明朗，雷志平.間歇性低氧訓練簡述［J］.體育學刊，2000（4）：29－32.

［12］張磊.間歇性低氧訓練機理、生理效應及應用［J］.遼寧體育科技，2005，27（2）：45－46.

［13］葉嗚，雷志平.間歇性低氧訓練在運動訓練中應用的研究進展［J］.中國運動醫學雜志，2002，21（5）：495－498.

［14］專家認為：間歇性低氧訓練能有效提高運動成績［D B/O L］.h t t p：//s p o r t s.s i n a.c o m.c n 2003－08－25.