8周10-20-30訓練對19～23歲女大學生體質健康的影響

孫振嘉，劉雨佳，李梓涵，魏舒婷，劉 崟，楊行雷

（江蘇師范大學 體育學院,江蘇 徐州 221116）

大學生身體素質繼續呈現下降趨勢，視力不良檢出率居高不下，各年齡段學生肥胖檢出率持續上升［1］。近年來，隨著計算機及網絡的普及，人們的工作、學習、生活模式發生很大改變，大學生作為計算機的主要使用人群，久坐已成為其生活及學習的常態，因體力活動減少而導致身體素質下降的現象愈發嚴重［2］。學生的身體成分、運動能力急需得到改善。并且，相對于男大學生，女大學生的體力活動水平更低，體質健康標準達標率也更低。如何增進女大學生的體質健康問題變得尤為重要。

合理的運動鍛煉能夠增強體質、強身健體、保證身心的健康發展。目前常見的訓練方法有高強度間歇訓練（High intensity interval training，HIIT）和中等強度持續訓練（Moderate intensity continues training，MICT）等。對于未受過系統訓練的大學生而言，HIIT的訓練強度較大，學生不能在短時間內適應該強度，并且在訓練過程中容易出現運動損傷；MICT在運動強度方面能夠匹配學生的現實情況，但運動時間太長，學生很難堅持訓練［3］。丹麥學者Gunnarsson和Bangsbo提出了一種新型的HIIT訓練——10-20-30訓練，10-20-30訓練由10s高強度負荷，20s中等強度負荷和30s低強度負荷組成，共1min。連續5min為一組，單日訓練量可根據訓練水平的不同進行2～5組10-20-30訓練。與傳統HIIT訓練相比，10-20-30訓練在訓練方案中設置了中等強度的運動負荷，降低了訓練方案中高強度負荷的比例，因而整體訓練強度低于傳統HIIT訓練；而與MICT訓練相比，10-20-30訓練方案中增加了高強度與低強度的運動負荷，通過間歇訓練使整個訓練過程中都保持較高的心率水平。并且，10-20-30訓練通過不斷變換運動強度，避免了MICT訓練中單一強度的單調模式，更容易激發訓練人群的運動積極性。

目前，關于10-20-30訓練效果的研究較少。現有研究表明，10-20-30訓練對體成分有良好的干預效果，能夠降低人體脂肪量，增加瘦體重，而總體重不會發生明顯變化［4-6］。在運動能力方面，該訓練能有效提高有氧運動能力［4-6］。但其研究大部分是針對有訓練基礎的人群、運動員和慢性病人群進行的，關于10-20-30訓練對正常體重、無訓練基礎、健康女大學生影響的研究尚未見報道。關于對比分析10-20-30訓練和MICT訓練效果的研究同樣未見報道。

因此，本研究針對19～23歲女大學生進行10-20-30訓練，通過與MICT訓練相比較，研究10-20-30訓練在提升女大學生運動能力方面的作用。以期為女大學生制定改善體成分、提升運動能力的運動處方提供科學依據。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象

本研究采用19～23歲女大學生作為研究對象。于2021年3月14日通過社交媒體發布招募書，得到受試者254名。招募后，受試者需填寫國際體力活動問卷長卷（International Physical Activity Questionnaire Long Form，IPAQ-L），該問卷被證明有較高的信度和效度［7］。篩選出中等體力活動水平（600≤X≤3 000MET-munites/week）和BMI在正常范圍內（18.5～23.9）的受試者作為實驗對象（50人）。運動干預前對所有受試者進行體成分、運動能力等測試，根據測試結果將受試者隨機分為10-20-30組（20人）、MICT組（20人）和對照組（10人）。8周干預期內，流失4人（10-20-30組1人，MICT組2人，對照組1人），最終10-20-30組19人，MICT組18人，對照組9人。本研究經江蘇師范大學倫理委員會審查和批準（批準號：JSNU2021-03-027）。參與測試和訓練之前，對每名受試者進行相關儀器、測試方法的培訓，使之充分了解測試流程和訓練方法，以及訓練過程中突發狀況的處理，并簽署運動訓練知情同意書。確認受試者完全了解測試流程，并在其身體情況基本穩定后，再進行測試和訓練。要求受試者保持原有的飲食習慣，并在本實驗及體育課以外不進行其他劇烈體力活動。

1.2 研究方法

1.2.1 測試內容

1）體成分

測試前，確保受試者兩小時內未進食。使用身高體重秤測量身高。使用身體成分測試儀（Inbody 270，奧正體育）測量體重、體脂率和去脂體重。BMI=體重（kg）/［身高（m）］2。

2）肺活量

使用電子肺活量測試儀（LK-T2016，領康）進行測量。測量兩次，間隔時間為1min，記錄兩次測量數據，取其中更高的數值，為該受試者的肺活量。

3）100m、3 000m跑

在400m標準田徑場進行測試。100m跑在標準百米跑道上進行測試；3 000m跑在全程為7.5圈的400m標準場地進行測試。

4）無氧運動能力

使用功率自行車（Monark 884E，上海益聯）進行測試，測試前，受試者需進行充分熱身，并調節好坐墊高度。采用半自動測試模式進行測量，負荷量設置為體重的7.5%。

5）有氧運動能力

最大攝氧量、PWC170（指運動中心率達到每分鐘170次的穩定狀態下，單位時間身體所做的功）和無氧閾測試在功率自行車（Ergoline 150，赫爾納）上采用遞增負荷方案測量。遞增負荷方案為：初始負荷50W，持續2min，隨后每分鐘增加8W負荷。測試前，受試者進行適當熱身，調節坐墊高度，佩戴好心率帶后，確保受試者在功率自行車上以55～65r/min的轉速蹬騎直到力竭。記錄每一負荷區間的穩定心率，以運動負荷為橫坐標，心率值為縱坐標，利用GraphPad Prism 8.0.1進行非線性擬合，擬合模型選擇兩條交叉線，擬合相交點。此交點對應的心率值即為心率無氧閾值。

6）自感勞累分級

自感勞累分級（Rating of Perceived Exertion，RPE）采用Borg［8］的6-20自感勞累分級量表進行測試。該問卷已被證明有較高的信度和效度。受試者通過主觀感受評價自身的RPE，安靜對應6，及其輕松對應7～8，很輕松對應9，輕松對應10～11，稍累對應12～14，吃力對應15，非常吃力對應16～18，及其吃力對應19，精疲力竭對應20。事先告知受試者RPE量表的評定方法，于第二周、第五周和第八周最后一次訓練結束后向各訓練組受試者展示RPE量表同時進行口頭詢問并記錄。

1.2.2 運動訓練

10-20-30組與MICT組均采用跑步的形式在400m標準田徑場進行訓練。所有受試者在訓練前進行800m熱身跑和動態拉伸，訓練后進行靜態拉伸。10-20-30組進行10-20-30訓練，單次10-20-30訓練由10s大于90%最大強度的高速跑、20s大于60%最大強度的中速跑和30s大于30%最大強度的低速跑組成，共計1min，5個連續的10-20-30訓練為一組10-20-30訓練，共5min，每兩組組間休息時間為2min。10-20-30訓練單日訓練量根據訓練階段周次由2組逐漸遞增至4組。MICT組進行中等強度持續跑訓練。所有受試者在訓練中均需佩戴可實時顯示心率的運動手環（E1000，Cassia），用最大心率百分比（Maximum Heart Rate Percentage，HRmax%）控制訓練強度。對照組保持原有生活作息，不進行任何訓練。

所有訓練組受試者均進行8周訓練，每周3次，共24次，每位受試者至少完成20次訓練（訓練完成度為83.3%）。訓練內容如表1所示。

表1 對照組、10-20-30組和MICT組運動干預內容

1.3 統計學分析

所有數值均用平均值±標準差表示，用SPSS 17.0軟件進行數據統計分析，使用配對樣本T檢驗進行同一組內訓練前后數據對比，使用單因素方差分析進行不同組間訓練前后數據對比。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 訓練量

10-20-30組和MICT組周訓練量如表2所示。10-20-30組的周訓練量顯著低于MICT組（p＜0.01）。與MICT組（17.59±0.82km）相比，10-20-30組平均訓練量（10.34±0.00km）低約41%。

表2 10-20-30組和MICT組周訓練量（±s）

表2 10-20-30組和MICT組周訓練量（±s）

10-20-30組訓練量（km）MICT組訓練量（km）第一周7.85±0.00 14.40±0.82 7.85±0.00 14.73±0.84第二周 第三周10.05±0.00 16.98±0.78第四周10.05±0.00 17.24±0.91第五周10.05±0.00 17.39±0.73第六周 第七周 第八周12.30±0.00 19.79±0.87 12.30±0.00 20.04±0.81 12.30±0.00 20.16±0.77

2.2 心率

以200次/min為受試者最大心率，在單次訓練中，10-20-30組和MICT組的平均HRmax%分別為85±1%和78±2%，所能達到的最高HRmax%分別為95±1%和85±2%。10-20-30組HRmax%大于90%以上的時間為11.6min，占單次訓練總時間的52.4%；MICT組HRmax%處于70%～80%之間、80%～85%之間、大于90%以上的時間分別為13.2min、14.4min和0min，分別占單次訓練總時間的43%、47%和0%（圖1、圖2）。

圖1 單次訓練中10-20-30組和MICT組平均心率百分比折線圖

圖2 單次訓練中不同心率區間時間百分比

2.3 體成分、肺活量

運動訓練后體成分和肺活量的結果如表3所示。8周訓練后，對照組BMI、體重、體脂率、去脂體重及肺活量較訓練前均無顯著性差異（p＞0.05）。與干預前相比，10-20-30組訓練后BMI和體重均無顯著性差異（p＞0.05），體脂率顯著降低（p＜0.05），去脂體重和肺活量均顯著提高（p＜0.05）。MICT組BMI、體重和體脂率在訓練后均顯著降低（p＜0.01），去脂體重也顯著降低（p＜0.05），而肺活量干預前后無顯著性差異（p＞0.05）。

表3 運動訓練前后體成分和肺活量數據（X±s）

2.4 100m、3 000m

100m和3 000m跑成績如表4所示。對照組100m和3 000m成績在干預前后無顯著性差異（p＞0.05）。10-20-30組100m和3 000m成績在干預后分別提升了6%和17%（p＜0.01）。MICT組100m和3 000m成績在干預后分別提升了5%和18%（p＜0.01）。干預后，10-20-30組100m和3 000m成績分別比對照組提高了7%（p＜0.05）和16%（p＜0.01），MICT組3 000m成績比對照組提高了19%（p＜0.01）。

表4 對照組、10-20-30組及MICT組干預前后100m、3 000m成績對比（X±s）

2.5 運動機能

對照組干預后最大無氧功率降低（p＜0.01），PWC170、VO2max、無氧閾干預前后無顯著性差異（p＞0.05）。10-20-30組干預后最大無氧功率、PWC170、VO2max、無氧閾均得到提升（p＜0.05）。與干預前相比，MICT組訓練后最大無氧功率無顯著性差異（p＞0.05），PWC170、VO2max和心率無氧閾均顯著提升（p＜0.05）。干預后，10-20-30組最大無氧功率與對照組相比得到顯著提高（p＜0.01），結果如表5所示。

表5 對照組、10-20-30組及MICT組干預前后最大無氧功率、PWC170、VO2max和無氧閾數據對比（X±s）

2.6 RPE和參訓次數

10-20-30組和MICT組RPE數據如圖3所示。兩組RPE自第二周至第五周至第八周均呈升高趨勢，且在同一周中，10-20-30組RPE均高于MICT組（p＜0.05）。

圖3 10-20-30組和MICT組不同周次RPE數據

8周訓練結束后，10-20-30組受試者參訓次數為21.92±1.32次，MICT組受試者參訓次數為21.40±1.06次。兩組受試者參訓次數無顯著性差異（p＞0.05）。

3 討論

3.1 訓練特征

10-20-30訓練和MICT訓練最大的不同在于運動強度，在本研究中不同訓練方式的運動強度差異可通過HRmax%體現。雖然10-20-30訓練中10s高速跑的干預期很短，但是高速跑造成的高心率仍會持續一段時間，導致10-20-30組的平均心率和HRmax%大于90%以上的時間均顯著高于MICT組，整體訓練強度也明顯高于MICT組。大強度運動對肌肉和心肺功能的刺激更強，可通過增加線粒體容量、肌肉蛋白質合成以及細胞內合成代謝，使肌纖維肥大和峰值攝氧量提高，進而帶來比中等強度持續訓練更大的健康益處［9-10］。Iaia等人［11］的研究也表明，如果有較高的訓練強度，即使減少訓練量，依然能保持良好的訓練表現。這也就解釋了本研究中，為何10-20-30組的訓練量比MICT組少了約41%，訓練時間比MICT組少了約33%。而訓練效果卻與MICT組持平或優于MICT組。

3.2 身體成分

10-20-30在控制去脂體重和改善體成分的時間效率方面優于MICT訓練。運動訓練改善體成分受到運動形式、運動強度、運動時間和運動頻率等因素影響［12］。MICT訓練降低體重的功效已被人們廣泛接受，而與其他訓練形式相比，MICT訓練可能花費更多的訓練時間。大量研究證明，HIIT訓練也可以降低脂肪量和體脂百分比［13-15］。張自云［16］的Meta分析結果表明，HIIT訓練和MICT訓練均能降低超重和肥胖，且在體重、BMI、脂肪量和體脂率四項指標的降低程度上并無顯著差異。不同的是，HIIT訓練比MICT訓練節省訓練時間。另外，Ouerghi等［17］認為HIIT訓練對肥胖人群的減脂效果顯著，對正常體重人群的體重和體脂百分比影響效果不明顯。姜衛芬等人［18］的研究同樣表明，HIIT訓練可以改善肥胖人群的身體成分已經被證實，但能否改善正常體重人群的身體成分還存在爭議，需進一步研究。本研究結果顯示，10-20-30訓練作為HIIT訓練的一種，可以顯著降低正常體重人群的體脂百分比，增加去脂體重，改善身體成分，對總體重干預效果不明顯。Faelli等人［5］有相同的結論，10-20-30訓練能使跑步愛好者的體脂率降低，去脂體重增加，總體重不會發生明顯變化。Baasch等人［19］的研究也有類似的結果，10-20-30訓練可降低男性2型糖尿病患者的體重和體脂率，體重和去脂體重無明顯變化。在本研究中，MICT訓練使BMI、體重、體脂率和去脂體重較干預前均顯著減低，具有良好的減重效果，但去脂體重的降低不利于健康，并且MICT的訓練時間明顯比10-20-30訓練長。在10-20-30組訓練量比MICT組低41%的前提下，兩種訓練都能顯著降低體脂率，但在控制去脂體重和訓練時間方面，10-20-30訓練比MICT訓練更優。

3.3 運動能力

10-20-30訓練在提升無氧能力方面優于MICT訓練，而且在提高有氧能力方面的時間效率也高于MICT訓練。近年來，越來越多的研究證明，HIIT訓練不僅能夠顯著提高無氧能力，也能提高有氧能力［11，18，20］。Cavar等人的研究結果顯示，運動4min，間歇2～3min的HIIT訓練優先改善有氧能力，而運動10s，間歇10s的HIIT訓練優先改善無氧能力。然而Iaia等人［11］的研究卻表明，30s沖刺，3min間歇的HIIT訓練可以提高短程運動成績，但是10km成績無顯著性差異。由此可見，并非所有HIIT訓練都可以提升有氧運動能力，而HIIT訓練中的訓練和間歇時間是HIIT訓練能否同時提升有氧和無氧運動能力的決定性因素。曹甍等人［21］的Meta分析結果顯示，HIIT訓練對健康成人VO2max的提升效果要顯著優于MICT訓練。Burgomaster等人［22］認為，HIIT訓練能夠用更少的時間和更低的訓練量達到和MICT訓練相同的提升VO2max的效果。在本研究中通過PWC170、VO2max、無氧閾反映有氧運動能力，結果表明10-20-30訓練和MICT訓練均能顯著提升有氧運動能力，兩組的3 000m成績均顯著提高。最大無氧功率是反映無氧運動能力的指標，在本研究中10-20-30組最大無氧功率和100m成績顯著提高，表明10-20-30訓練對無氧能力提升效果十分顯著；MICT組最大無氧功率干預前后無顯著性差異，100m成績卻也獲得提高，引起這種結果的原因可能是受試者為無訓練基礎的女大學生，通過MICT訓練提高了場地測試成績，但在提升最大無氧功率方面效果并不顯著。并且，10-20-30訓練的訓練時間和訓練量明顯低于MICT訓練，兩種訓練都能顯著提升有氧運動能力，與Burgomaster等［22］的研究結果相一致。Gunnarsson等人［4］、Faelli等人［5］、Gliemann等人［6］的研究同樣表明，10-20-30訓練能夠顯著提升長距離跑成績和VO2max。究其原因，是因為心肌細胞的興奮—收縮耦聯能夠影響心肌細胞的收縮力，高強度訓練會通過提高興奮—收縮耦聯過程中的Ca2+轉運速率和心肌細胞收縮速率改善心肌收縮力［23］，幾周的HIIT訓練就可以使心臟出現肥大反應，并在大約兩個月后達到極限水平［23-25］，從而增大心輸出量，使輸送至工作肌的氧氣增加，提高有氧運動能力［26-27］。雖然10-20-30訓練的高強度干預期只有10s，但心率在隨后的中等強度和低強度干預期仍能保持在較高水平，導致10-20-30訓練的總體強度依然較高。因此，10-20-30訓練可以用更少的時間和更低的訓練量達到和MICT訓練相同的提升有氧運動能力的效果；在提高無氧能力方面，10-20-30訓練比MICT訓練效果更優。

3.4 適應性

由于訓練量的不斷增加，10-20-30組和MICT組從第二周至第五周至第八周RPE均呈升高趨勢。盡管在同一訓練階段10-20-30組RPE均高于MICT組，但10-20-30組和MICT組在第二周和第八周的RPE數據對應的主觀感覺均是輕松和稍累［8］，表明兩組受試者完全可以承受該訓練強度。并且，10-20-30組和MICT組的參訓次數無顯著性差異，表明受試者并沒有因為10-20-30訓練的強度相對較大而減少訓練次數。因此可以推斷，在本研究中10-20-30訓練和MICT訓練的兩組受試者對兩種訓練具有相似的適應性。盡管10-20-30訓練強度較MICT組高，但受試者對兩種訓練方法的適應性無區別，因而體現出10-20-30訓練在訓練時間上省時高效的特點。

本研究通過比較10-20-30訓練和MICT訓練兩種運動干預，初步證實了10-20-30訓練對體成分和運動能力均具有良好的干預效果，并且具有省時高效的特點。但由于本研究只針對19～23歲女大學生，對其他性別、年齡的人群是否具有同樣的干預效果還需要進一步驗證。

4 結論

10-20-30訓練、MICT訓練在改善體成分，提高有氧能力方面具有相似的干預效果。但在提升無氧能力方面，10-20-30訓練優于MICT訓練。10-20-30訓練的訓練時間和訓練量均少于MICT組，具有省時高效的特點，可作為女大學生改善體成分、提高運動能力的運動處方加以推廣運用。