高強度間歇訓練與常規或技術訓練對青少年運動員體能表現影響的Meta 分析

張志勇，楊 群，李端英，孫 健

（1.廣州體育學院 數字化體能訓練實驗室，廣東 廣州 510500；2.廣州體育學院 運動訓練學院，廣東 廣州 510500）

高強度間歇訓練（high-intensity interval training， HIIT）在普通人群和競技運動員中被廣泛應用［1-5］。 對于HIIT，黎涌明將其定義為以負荷強度≥無氧閾或最大乳酸穩態， 持續運動幾秒到幾分鐘且間歇時間不充分的訓練［6］。 HIIT 包括不同運動持續時間和恢復時間的方案，比如運動持續3～7s、恢復少于60 s 的重復沖刺訓練（“repeated sprint training”，RST），運動持續30 s、 被動恢復2～4 min 的沖刺間歇訓練 （“sprint interval training”，SIT），以及間隔時間短（＜45 s）或長（2～4 min）的高強度間歇訓練［7］。

目前的一些研究表明，HIIT 對成人的心肺功能［8-10］和身體成分［11］有顯著的改善效果，并且可以顯著地改善無訓練經歷青少年的心肺適能和身體成分［12-14］，但對肌力適能無顯著的改善作用［15］。 在競技運動中，體能被認為是決定競技能力的基本要素［16］，同時，青少年 訓練是目前備受關注的問題［17］，青少年時期是生長發育突增的時期［18］，也是運動員多項身體能力發展的窗口期或敏感期［19］，在此時對青少年施加適宜的刺激會起到事半功倍的效果。 青少年的力量、速度和靈敏在青春期前后將達到一個峰值［20］，為有助于力量、速度和靈敏的提高并且減少訓練時的枯燥感， 在青少年時期需要不斷地變換訓練方式。 盡管HIIT 一般用于提高運動員的心肺功能， 但因為HIIT 具有較高的強度，且形式多樣，所以其用于改善身體素質其他組塊的研究也值得探討。

國外有不少關于HIIT 對青少年運動員影響的Meta 分析，但是主要是對足球和格斗類運動項目的研究［21-24］，且對耐力或心肺適能等的研究較多， 較少關于HIIT 對體能表現或體能表現其他構成的研究。 有些研究顯示HIIT 改善沖刺、V˙O2peak、V˙O2max的效果較大，有些則顯示較小的效果，對于變向能力、RSA，一些研究顯示陽性的結果，一些則顯示負向的結果［23-27］。目前的綜述均將HIIT 作為實驗組，小場地比賽（SSG）、一定強度的訓練和技術進行對比， 首先對照組的形式不統一使結果存在較大的差異、異質性較高，其次對照組有一定的強度不能完全反映HIIT 的效益。 本文僅將技術和常規訓練作為對照組，以求較高的同質性，納入研究的技術和常規訓練均為強度較小或者不訓練的對照組，以此完全反映HIIT 對青少年運動員體能表現的影響。

鑒于此，本文將HIIT 作為實驗組，選取評價爆發力（CMJ、SJ）、速 度（5m、10m、20m、30m、40m）、重 復 沖 刺 能 力（RSAbest、RSAmean）、靈敏（Zigzag 靈敏測試、505 測試、T 測試、20m 變向測試、COD 測試）、耐力V˙O2max、V˙O2peak）的指標，技術和常規訓練作為對照組， 探究高強度間歇訓練與常規和技術訓練對青少年身體素質的影響，為教練員提供HIIT 應用的理論依據。

1 研究方法

1.1 文獻檢索和篩選

作 者 通 過 在pubmed、web of science、Scopus、MEDLINE、sportdicus、Embase 數據庫中檢索"Athlete""player"“High-intensity interval training”"High -Intensity Intermittent Exercise""Sprint Interval Training""aerobic interval training""Adolescent"OR "Teen""Teenager""Youth""junior""children"等英文關鍵詞；知網、萬方數據庫中檢索"運動員""高強度間歇訓練""沖刺間歇訓練""有氧間歇訓練""青少年""青年""年輕人"等中文關鍵詞，檢索時間從2000 年1 月至2021 年4 月17 日，共獲得11篇符合要求的文獻，并納入研究（圖1）。

圖1 文獻篩選流程圖

1.2 納入與排除標準

納入標準：1） 隨機對照試驗；2） 研究對象為青少年運動員，年齡范圍年齡為10～19 歲；3）干預時間≥4 周，干預組為高強度間歇訓練或者沖刺間歇訓練等，對照組為空白對照、常規訓練或者技術訓練；4）結局指標包括身體素質的相關指標，爆發力、速度、靈敏等。

排除標準：1）動物實驗類文獻；2）綜述類文獻；3）采用非隨機對照試驗的文獻；4）實驗對象年齡不符合標準的文獻；5）研究設計、結局指標不符合納入標準的文獻；6）數據無法獲取的文獻。 文獻篩選流程見圖1。

1.3 數據提取

由兩名研究人員獨立完成數據的篩選和提取， 當納入結果不一致時兩人討論得到統一的結果或由第三人判定。 提取的內容包括：文獻第一作者、發表年限、樣本量、年齡、運動項目類型、性別、實驗方案、干預周期和頻率、結局指標等。

1.4 質量評估

使用Cochrane 偏倚風險評估［28］，對納入文獻的隨機序列生成、分配隱藏、盲法（研究對象、結局評估者）、選擇性報告、結局數據不完整和其他偏倚進行偏倚風險評估， 評估標準為高風險、低風險和不清楚。 評估結果中，滿足4 條及以上的文獻為低風險文獻，滿足2 或3 條的文獻為中風險文獻，滿足1或0 條的文獻為高風險文獻。

1.5 統計學分析

采用Stata12.0 對數據進行效應量合并、 異質性檢驗和發表偏倚檢驗，使用Review Manager5.3 軟件對數據進行偏倚風險評估和敏感性分析。 使用標準化均數差（SMD）進行效應量合并，并提供95%置信區間。異質性檢驗采用I2統計量，若I2＞50 且p＜0.1 則表示研究間存在較大異質性， 選用隨機效應模型；若I2≤50 且p＞0.1 則表示研究間存在較小差異，選用固定效應模型。 若研究間存在較大異質性，則采用逐一剔除研究的方式進行敏感性分析，每剔除一個研究，觀察結果的變化。 為檢驗結果的可靠性， 采用亞組分析對各結局指標的研究間異質性進行分析。 此外，本文各指標的發表偏倚采用Egger 法進行檢驗。

2 研究結果

2.1 納入文獻的基本特征

經過篩選， 共有11 篇文獻被納入分析， 年份范圍從2001～2020 年（表1）。 11 篇文獻的實驗樣本量總共為283 人，其中包括39 名女性，年齡范圍從13 到18 歲。 納入研究的運動項目類型包括足球（n=5）、手球（n=1）、網球（n=1）、籃球（n=2）、皮劃艇（n=1）和跆拳道（n=1）。選取與體能表現相關的結局指標，如CMJ（反向垂直縱跳）、SJ（深蹲跳）、5m 沖刺、10m 沖刺、20m 沖刺等。納入研究的實驗方案包括RST（6 項）、基于跑的HIIT（3 項）和基于專項訓練的HIIT（2 項），文中基于跑和專項訓練的HIIT 均記為HIIT’。

2.2 偏倚風險評估

采用Cochrane 風險偏倚評估工具對納入的11 篇文獻進行質量評估，評估結果見圖2、圖3。 11 篇文獻均提及隨機分組，有一篇文獻報告了隨機序列的產生，沒有一篇文獻采用分配隱藏情況，僅一篇文獻對參與者采用了盲法。 納入的文獻中有2 篇屬于低風險文獻，9 篇屬于中風險文獻，無高風險文獻。

圖2 納入文獻的Cochrane 偏倚風險評估

表1 納入文獻的基本特征表

圖3 每篇文獻的Cochrane 偏倚風險評估總結圖

2.3 Meta 分析結果

2.3.1 爆發力

納入6 篇文獻報道了HIIT 對VJ、CMJ 或SJ 的干預效果。Meta 分析結果顯示與CG 相比，HIIT 對青少年運動員的爆發力有顯著性的改善作用95%CI=0.27～1.10（p=0.001），I2= 51.0%（p=0.038）。 由于異質性較高，采用逐一排除研究的方式對結果進行敏感性分析。 在田學禮的一項研究被排除之后，結果不存在異質性（I2=0%，p=0.691），依然提示HIIT 與CG 相比對青少年運動員的縱跳能力有顯著性的改善作用 （95%CI=0.21～0.81，p=0.001）。

圖4 HIIT 對垂直縱跳的影響森林圖

2.3.2 速度

納入5 篇文獻報道HIIT 與CG 對5m～10m 沖刺跑的干預效果，Meta 分析結果顯示與CG 相比，HIIT 對青少年運動員的速度有顯著性的改善作用95%CI=-0.58～-0.02 （p=0.035），I2=0%（p=0.632）。 由于數值越小說明速度越快（RSA 和靈敏的森林圖亦如此），所以森林圖菱形落在無效線的左側說明實驗組在改善速度方面優于對照組。

圖5 HIIT 對速度影響的森林圖

2.3.3 重復沖刺能力

納入5 篇文獻報道HIIT 與CG 對RSAman、RSAbest 的干預效果，Meta 分析結果顯示HIIT 與CG 相比在改善重復沖刺能力方面沒有顯著性的作用95%CI=-0.94～0.02 （p=0.06），I2=62.2%（p=0.007）。 由于此次Meta 分析結果異質性較大，將采用逐一剔除文獻的方式進行敏感性分析， 當Sanchez-Sanchez等的一項研究被剔除后，I2變為33%， 再剔除Sanchez-Sanchez等的另一項研究時，I2變為0%，且再剔除其他文獻時，I2再無變化， 結果提示與CG 相比，HIIT 在改善重復沖刺能力方面有顯著性的差異95%CI=-0.82～-0.17（p=0.002）。 由此說明Sanchez-Sanchez 等的兩項研究為異質性來源，Sanchez-Sanchez 等將實驗組分為高耐力組和低耐力組， 剔除的兩項研究分別來自這兩個組， 兩個組由于耐力的不同導致了RSA 結果的較大差異，異質性的來源可能與此有關，與此同時說明耐力可能影響重復沖刺能力。

圖6 HIIT 對反復沖刺能力影響的森林圖

2.3.4 靈敏

共有5 篇文獻報道HIIT 與CG 對Zigzag 20m、20m 變向測試、T 測試和505 測試的干預效果。 Meta 分析結果顯示，HIIT 與CG 相比對青少年運動員的靈敏能力沒有顯著性的改善作用95%CI=-1.07～0.05（p=0.073），I2=66.4%（p=0.004）。 由于異質性較高，采用逐一排除研究的方式進行敏感性分析，剔除單個研究后異質性I2的范圍為57～67%，表明數據的敏感性較低，此結果具有一定的穩健性，同時，每次剔除研究后HIIT與CG 相比對青少年運動員靈敏能力的改善均沒有顯著性的作用。

圖7 HIIT 對靈敏影響的森林圖

2.3.5 耐力

納入的5 篇文獻使用了耐力的指標，Meta 分析結果顯示HIIT 與CG 相比， 對青少年運動員的耐力有顯著性的改善效果95%CI=0.35～1.63（p=0.002），I2=63.7%（p=0.017）。 因其異質性較高，故采用逐一排除研究的方式進行敏感性分析，在排除的Papandreou 等的一項研究之后，結果提示HIIT 與CG 相比對青少年運動員的耐力有顯著性的改善效果95%CI：0.80～1.63（p＜0.001），I2=24%（p=0.261）。

圖8 HIIT 對耐力影響的森林圖

2.4 HIIT 的不同干預方式對青少年運動員體能表現的亞組分析

本文納入研究的干預方案均由RST 和基于專項和跑的HIIT（下文記為HIIT’）組成，并且RST 在運動強度、運動形式和間歇時間等方面與其他形式的HIIT 不同，因此本節將HIIT分為RST 和HIIT’進行亞組分析，以檢驗兩種干預手段對爆發力、速度和耐力的影響。分析結果（見表2）顯示，HIIT’與CG相比對爆發力（95%CI：0.17～0.95，p=0.005）有顯著性的改善作用；SIT 與CG 相比對有氧耐力有顯著性的改善作用 （95%CI：0.14～2.17，p=0.025）。

本文根據干預方案進行亞組分析，結果提示基于專項和跑的HIIT 可以顯著性地改善青少年運動員的爆發力（p=0.005）。根據亞組分析的結果： 能夠有效提高爆發力的訓練方案為基于跑或專項訓練的HIIT，其方案內容為：運動組數2～4 組，每組完成4～8min，次間運動：間歇=1∶1，組間間歇3min，運動強度90～95%fcmax 或VIFT，運動形式采用跑或者專項訓練。 能夠有效提高耐力的訓練方案為RST，其方案內容總結為：運動組數3 組，每組6～10 次，每次完成30～35m 的最大沖刺跑，組內間歇10～30s，組間間歇3min。

2.5 發表偏倚

關于發表偏倚， 本研究使用Egger 法對納入的結局指標進行定量評價。 根據表3 可知，所有指標均未發現顯著性的偏倚（p＞0.05）。

3 討論

3.1 分析

高強度間歇訓練在競技體育中得到廣泛的應用， 主要應用于運動員耐力的訓練。 體能表現一般用于評價運動員，其內容包括力量、速度、耐力、靈敏、協調等，是運動員獲得優異成績的保證［40］。 高強度間歇訓練作為省時高效的訓練，若能夠帶來體能表現的顯著改善，將提高青少年運動員的訓練效率，為青少年運動員節省出更多的時間用于技術訓練。 本節將針對HIIT 與常規和技術訓練對不同的體能表現模塊影響效果進行討論。

在競技體育中， 一般使用多方向移動訓練提高靈敏變向能力［41］，一些研究顯示HIIT 不能提高靈敏變向能力，例如，Engel 等便認為HIIT 能夠有效地提高沖刺能力， 但在VO2peak、重復沖刺、垂直縱跳方面則無顯著的效果，有意思的是，其他形式（SSG、低強度持續跑等）的對照組對靈敏變向能力的提高反而更有利［26］。 在垂直縱跳和靈敏變向方面，Clemente等與Engel 等持相同的觀點［25］。 本文將青少年運動員作為研究對象，已報告HIIT 在改善靈敏變向能力方面無顯著性的優勢（p＞0.05），與Clemente 等和Engel 等的結果一致。 這幾項研究使用的對照組中包括了較大強度訓練量的運動， 例如小場地比賽、長時間（1.5～3h）持續低強度訓練，本文則將小強度的常規和技術訓練作為對比，以展現HIIT 對青少年運動員體能表現的凈效果。

表2 HIIT’和RST 對垂直縱跳、速度和耐力的亞組分析

表3 各結局指標的Egger 檢驗

在爆發力素質方面，本文結果表明HIIT 對青少年運動員的爆發力有顯著性的改善效果 （p=0.001）。 但是有研究顯示HIIT 對青少年肌力適能沒有顯著性的改善作用［15］。 相關研究也證明了HIIT 能夠改善CMJ 或者SJ，但這些研究均是以RST作為方案的研究，如T?nnessen 等、田學禮和Ouergui 等以RST作為實驗方案進行實驗， 結果顯示與對照組相比，RST 可以有效改善CMJ［30，37-38］。RST 能夠提高CMJ，是因其提高了平均和峰值功率［42］，以及平均和峰值沖刺速度［43］；峰值功率與垂直縱跳具有較高的相關性（r=0.92）［44］，并且后者受到前者的影響［45］，功率受力量和速度的影響，RST 能夠提高肌肉功率，速度的提高也有助于功率的改善，功率的提高進而改善垂直縱跳。 但是與此相反的是， 本文亞組分析顯示RST 在改善爆發力方面沒有顯著性效果（p＞0.05）。 因此，這種情況可能與納入分析研究的項目、周期、頻率等有關，但由于亞組分析中RST 的異質性較高，對結果可能產生影響，未來研究者可進行高質量研究以得出更可信的結論。

本文的Meta 分析結果表明HIIT 在改善速度方面比CG有顯著性的優勢（p=0.035）。但是，亞組分析結果顯示與CG 相比，其他形式的HIIT 和RST 對青少年運動員速度素質的改善效果均沒有顯著性。 盡管如此，T?nnessen 等和Chtara 等將RST 作為實驗方案，結果表明20m、30m 沖刺的成績得到了改善［30，32］，與亞組分析結果相反。 由于沖刺能力方面納入的研究主要來自3 篇文獻， 較少的文獻數量可能是導致此亞組分析結果的原因。 在RSA 方面，Clemente 等同樣將HIIT 與SSG 作對比，結果表明兩者對足球運動的RSA 均無顯著性的改善作用，且兩者間無顯著性差異［27］。HIIT 能夠提高運動員骨骼肌的緩沖能力［46-48］，因肌肉中氫離子對PFK（磷酸果糖激酶）等活性酶有抑制作用，而PFK 是糖酵解過程中的關鍵酶，較高的骨骼肌緩沖能力能夠緩沖這些氫離子，提高PFK 的活性，有助于提高糖酵解中ATP 的合成，最終影響沖刺跑成績［49］。 此外，沖刺跑訓練能夠改變神經激活的順序、 使快的運動單位優先募集、提高神經傳導速度等神經因素［50］，從而提高速度。

本文結果表明HIIT 在改善RSA 方面有顯著性的作用（p=0.002）。 有研究以重復沖刺或SIT 為方案進行實驗，結果均顯示重復沖刺能力得到了顯著性的提高［51-54］，關于RSA 的Meta分析中，9 項研究中有8 項是RST， 可見，RSA 得到改善的結果主要來自于RST 方案產生的效益。 RST 的內容一般為最大努力沖刺或折返沖刺，RSA 得到提高的原因可能是這兩種訓練手段本身是專項速度訓練，和一些生理機制原因，例如，重復沖刺在沖刺階段由磷酸原和糖酵解供能， 間歇階段由有氧氧化系統供能，隨著重復沖刺次數的增加，有氧供能的比例逐漸增加［55］。 可見耐力對于RSA 來說非常重要，HIIT 則能夠有效地改善耐力和骨骼肌緩沖能力， 這兩者的改善能夠降低重復沖刺成績的下降率，同時HIIT 還能夠提高青少年運動員乳酸閾值，進而提高運動員的最快速度和整體做功等能力［56］。

關于高強度間歇訓練的研究中，已有研究表明HIIT 能夠有效地改善青少年的心肺適能， 并且效果大于等于中等強度持續訓練［57］。 耐力是指在有氧供能系統下進行長時間運動的能力，較好的耐力能夠讓運動員在比賽中保持長時間工作，并且使身體快速恢復，在比賽中獲得較大的優勢。 在青少年運動員的研究中，以小場地比賽（SSG）、長時間低強度持續訓練以及常規和技術訓練作為對照組的較多。一項Meta 分析將比較HIIT 與HVT、SSG，結果表明HIIT 能夠改善青少年運動員的耐力［26］。SSG 作為一種強度較高且符合專項的訓練方式，較多的研究認為在有氧耐力方面，HIIT 與SSG 相比不一定有優勢［58-60］，Kunz 等采用Meta 分析，也證明了SSG 和其他形式的HIIT 均可改善青少年運動員的耐力相關指標， 但兩者間無顯著性差異［24］，盡管如此，HIIT 在省時高效方面更具優勢。 本文的結果顯示，與CG 相比，HIIT 在改善青少年運動員耐力方面有顯著性的優勢（p=0.002），納入的6 項研究中也有5 項報告了HIIT 能夠顯著性地改善V˙O2max，這與部分研究的觀點一致。此外，RST 作為HIIT 的一種， 被證明可以改善健康成人的耐力［61-62］，本文的亞組分析結果也顯示當實驗方案為SIT 時，與CG 組對比，HIIT 對青少年運動員耐力的干預效果有顯著性的優勢。 其中的機制原因可能是：最大攝氧量是評價有氧耐力的黃金指標，呼吸系統攝入氧的能力、心血管系統運輸氧的能力以及骨骼肌利用氧的能力構成了影響V˙O2max的因素［6］，前兩個過程為中樞適應，最后一個為外周適應，因此影響有氧耐力的機制可從兩個部分說明：1）中樞適應，每搏輸出量和血容量等的增加；2）外周適應，線粒體數量的增加［63］、骨骼氧化能力和氧化酶活性增加［49，64］等原因。 HIIT 通過影響這些因素提高人體的V˙O2max，進而影響有氧耐力。

3.2 文章的局限與不足

本文存在以下局限與不足：1）納入研究的女性較少，男性和女性的身體素質存在差異，可能存在一定程度的偏倚；2）除足球項目外，關于網球、籃球、手球等其他運動項目的研究較為缺乏

因此， 未來的研究應該考慮增加女性參與者的數量，此外，研究者應該考慮關于HIIT 與網球、籃球、手球等運動項目的研究。

4 結論

與常規或技術訓練相比，HIIT 能夠有效改善青少年運動員的爆發力、速度和重復沖刺能力以及有氧耐力，主要體現在CMJ、SJ、5m～40m 的沖刺跑、V˙O2max、RSAmean、RSAbest 等指標上。 當高強度間歇訓練的訓練方案為沖刺間歇跑或者重復折返跑時，能有效地改善青少年運動員的爆發力和耐力。 能夠有效提高爆發力的訓練方案為基于跑或專項訓練的HIIT， 其方案內容總結為：運動組數2～4 組，每組完成4～8min，組間間歇3min，運動強度為90～95%fcmax 或VIFT，運動形式采用跑或者專項訓練；能夠有效提高有氧耐力的訓練方案為SIT，其方案內容總結為：運動組數3 組，每組6～10 次，每次完成30～35m 的最大沖刺跑，組間間歇3min。