人体机能评定及运动训练的生理生化监控.docx
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人体机能评定及运动训练的生理生化监控
医
务
监
督
人体机能评定及运动训练的生理生化监控
第一节：
人体机能评定的常用指标
一、身体形态学指标
身体形态学指标主要有身高、体重、坐高、胸、腰和臀等部位相关围度及皮褶厚度等。
通过测定身体的形态学指标可以了解身体的一般情况。
二、生理学评定指标
人体运动机能评定所采用生理指标分别在运动、循环、呼吸和中枢神经等系统。
（一）运动系统
运动系统的生理学指标主要有肌肉力量、肌电图和关节伸展度等。
1.肌力
肌力评定主要包括最大肌力、爆发力和肌肉耐力等，有等长力量、等张力量和等动力量三种形式。
等长力量又叫静止力量，常采用测力计完成，在测试过程中肌肉或肌群做等长收缩，无关节活动。
此方式主要了解在某一固定关节角度时肌肉或肌群所能克服的最大阻力负荷（最大肌力）或克服最大阻力的70%的最长时间（肌肉耐力）。
等张力量又叫动态力量，常用测力计、杠铃、哑铃及力量练习器械来测定。
其最大肌力的测定是以受试者能克服一次最大阻力值来表示（1RM），在克服所给予阻力后，休息2-3分钟后再克服新的阻力值，通常每次增重不超过2-4公斤，直到最高阻力值。
其等张耐力的测定通常以能持续克服最大等张力量70%负荷的次数作为评定指标，通常一般人可连续完成12-15次，而运动员则可完成20-25次。
等动力量的测试需要利用专门的等动测力计完成，它与等长力量和等张力量的区别在于：
等长力量只能测出某一关节角度的最大肌力，等张力量只能测出肌肉收缩过程中关节处于最不利收缩角度时的最大肌力，在其他收缩角度时所测出的肌力都小于最大肌力；而在等动力量的测试过程中，由于运动阻力是随关节活动而不断变化并自动调节的，因而只要肌肉进行最大收缩，就可准确测出肌肉或肌群在整个运动范围的最大肌力。
因此，利用等动练习器进行训练，可发展肌肉各收缩角度的最大肌力。
2.肌电图
肌电图（EMc）是通过肌电仪将肌纤维兴奋时所产生的动作电位进行放大记录所得到的图形。
通过计算机可对其进行振幅、频域和时域分析，从而对肌肉兴奋程度和机能状态进行评定。
3.关节的伸展度
通过测定受试者的相关关节的活动幅度，可以评价运动员的柔韧性。
（二）循环系统指标
循环系统指标主要包括心脏形态、结构和心血管功能方面的指标。
反应心脏的形态和结构的指标在机能评定中发挥重要作用，主要有心脏体积、心肌重量、心腔容积、左心室后壁和心室间隔厚度等指标。
心脏结构指标与心功能指标结合用于循环机能的评定，采用的测定手段主要是超声心动图（UCG），它能直观准确地测量出心室肌厚度和心室腔内径，并据此推算出心肌重量和其他心功能指标，是目前较为理想的无创性心脏结构和功能测试手段。
此外，核磁共振技术亦可用于心脏形态和结构的测定。
反映心血管功能的指标在机能评定中也具有重要作用，主要有心率、心电图（ECG）、心输出量、心指数、每搏输出量、心力贮备、射血分数、心肌收缩性、心肌舒张性和动脉血压等。
这些指标可以通过遥测心率计、心电图仪、多道生理记录仪、超声心动仪、核磁共振仪和血压计等仪器测得。
经过长年系统训练的运动员与一般人相比，其心脏结构和功能都表现出自身的特点，形成通常所说的“运动员心脏”。
（三）呼吸系统和能量代谢指标
呼吸系统机能指标主要有肺活量、时间肺活量、肺通气量、最大肺通氧量、摄氧量、最大摄氧量和呼吸肌耐力等。
这些指标可通过肺活量计和气体分析仪等仪器设备测得。
在测定上述指标过程中，通过气体分析仪还可测得反映机体能量代谢情况的指标，如呼吸商（RQ）、无氧阈（AT）等。
（四）神经感觉系统机能指标
该方面的指标主要有简单视-动反应时、简单听-动反应时、综合反应时、视觉闪光融合阈值、肢体平衡机能、双手协调机能、前庭器官稳定机能、视深度（立体视觉）和肌肉本体感觉等。
上述指标可通过反应时测定仪、闪光融合仪、平衡测力台、双手协调仪、一维或三维旋转仪、视深度仪及肌肉本体感觉仪等仪器测得。
第二节：
运动训练生理生化监控含义和内容
一、运动训练生理生化监控的含义
“运动训练的生理生化监控”是近年来才逐渐被人们应用的一个概念，并成为引起重视的一个研究领域。
迄今为止，在国内的文献和专著中尚未见对“运动训练的生理生化监控”这一概念的探讨。
运动训练是运动员在教练员的指导下，通过训练提高运动能力，从而创造优异成绩的过程。
训练监控是将运动医学、运动生物力学、运动心理学和运动生理学、运动生物化学等学科的理论和方法应用于训练过程中，应用综合方法和手段研究训练过程和训练效果，其最终目的就是为了帮助教练员不断调整训练计划，使运动员达到体能、心理和技术等最佳状态，从而最大限度提高训练效果和运动能力。
运动能力在运动员身上表现为竞技能力，在运动训练学中，竞技能力由体能、技能、战术能力、智能和心理能力等构成。
但运动能力的最终关键是能量产生和动员要达到最佳状态，因为能量是运动训练中所有活动的基础。
一般讲，在某种程度上控制最佳运动能力的障碍有三种基本类型，即生理学障碍、心理学障碍和生物力学障碍。
生理学障碍限制了能量的产生，心理学障碍限制了对能量的控制，生物力学障碍限制了最有效的使用能量。
然而，这三个障碍又是相互关联的。
例如，对运动能力的心理学障碍可通过生理学过程干扰最佳的能量产生，也可以破坏最佳的生物力学的能量的利用。
因此，在运动训练中研究限制运动能力三大障碍的医务监督、生理生化检测与评定、心理测试和评定、生物力学的技术分析和诊断等，构成了训练监控的主要组成部分。
图.运动能力的主要限制因素及训练监控的主要组成部分
运动训练的生理生化监控是训练监控的一个主要组成部分，它通过利用生理生化的原理和方法，测定运动训练过程中运动员体内的一些生理生化指标，以评价运动员训练时的负荷强度和负荷量、训练方法和手段的合理性与有效性以及机体对运动训练产生的适应信息、恢复效果等，从而帮助教练员了解训练效果，正确评价和调整训练方案。
二、运动训练的生理生化监控基本内容及其关系
三、运动训练的生理生化监控对运动训练的作用及意义
运动训练的生理生化监控对运动训练的作用主要体现在以下几个方面：
1.评价训练负荷的大小及合理性
通过测定某些针对性很强的生理生化指标，如心率、血乳酸、血清CK、血尿素等，来反映训练负荷强度、训练负荷的大小，并通过相关的训练学和生理生化指标来评定训练效果。
2.评价专项训练方法和手段的合理性与有效性
其主要的意义在于评价专项训练方法的针对性，了解其是否能够达到提高专项能力的目的，能够达到什么水平和标准，并提出改进建议等。
3.评价辅助性训练方法和手段的合理性
包括了准备活动、训练间歇时间、恢复性训练、放松方法和赛前训练等的合理性评估，甚至还包括对减体重训练或增体重训练等非提高专项能力为目的的训练方法和手段的评估。
4.评定身体机能状态
主要是利用多项生理生化指标对运动员承受训练负荷的状态、机体的疲劳程度及恢复情况进行综合评定和诊断，特别是在大负荷训练期间，及时了解运动员的机能状态及体能恢复情况，为教练员提供训练安排的依据和建议，以防止过度疲劳及运动损伤的发生。
5.评估恢复过程、恢复方法和手段的效果
在科学的训练安排中，恢复应贯穿于整个训练过程，没有恢复的训练是无效的训练。
优秀运动员的恢复手段和方法，主要包括合理的训练安排（充分的准备活动、合理的训练交叉和间歇、合理的恢复性训练）、合理的膳食及营养补充、运动营养品的合理使用、有效的物理性恢复手段和中医药恢复方法、适宜的心理恢复措施等。
这些方法的合理性和有效性可以通过运动员身体中某些生理生化指标的变化来反映，并据此对这些方法和手段进行改进。
6.为探讨创新性训练方法提供帮助
生理生化的训练监控不仅能为提高一般或专项能力的创新性训练方法提供评价手段，并且其基础理论与应用研究也是训练方法创新和改进的主要理论依据。
总之，运动训练的生理生化监控的主要意义在于：
以运动时物质和能量代谢的规律来为训练提供理论依据，通过选择合理的训练手段和运动负荷并进行合理的组合与调配，使训练能够达到专项要求，最终真正实现科学化训练。
第三节：
训练负荷的生理生化监控
表.负荷对人体机能的刺激效果
反应程度
适应程度
稳定性
消退情况
负荷强度
比较强烈
较高
较弱
较快
负荷量
比较缓和
较低
较强
较慢
正因为负荷强度和负荷量对人体产生的刺激不同，从而引起人体出现的反应不同，科研人员经过多年的理论研究和实践应用，将能够最大限度地体现这种不同的指标筛选出来。
如下表所示。
负荷强度
负荷量
有效指标
血乳酸、血氨、
血清肌酸激酶等
血尿素、血清睾酮等
辅助指标
心率
尿酮体
血红蛋白、尿蛋白
注意：
在一定的范围内，心率随着运动强度的增加而升高，即心率与运动强度之间呈良好的线性相关，但是当以同样的强度持续运动超过2-10min后，心率就停留在一个稳定状态，并且在短暂的强度改变后不会有明显的变化，所以当心率超过这个范围就只能作为评定负荷强度的辅助指标了。
目前训练常见的生理生化指标
名称
监控目的
功能
来源
心率
一次/组动作的运动强度；阶段性训练效果
可作为最大摄氧量强度以下强度训练的简易定量指标，对最大摄氧量强度以上的训练只能定性分析，属于辅助性指标
心脏功能
血乳酸
一次/组动作的运动强度
精确定量分析运动强度，运动后血乳酸清除率可反映阶段性有氧耐力训练的效果
糖酵解的终产物
血氨
一次/组动作的运动强度
主要用于评定极限或亚极限强度无氧运动中用ATP-CP系统功能情况
大强度运动AMP的降解
血清CK
一堂训练课或一个训练日的训练负荷强度及肌肉的恢复情况
通过测定运动员对一堂课/一个训练日训练负荷强度的肌肉反应来反映该堂课/训练日训练负荷强度；测定次日的恢复值可评定肌肉的恢复情况，连续测定恢复期值可以监测一个小周期训练负荷强度的变化
大强度运动造成骨骼肌细胞或心肌细胞受损、凋亡，由肌细胞中渗透到血液
血红蛋白
一堂训练课或一个训练日的训练负荷强度或量
既能够反映训练负荷强度也可以反映训练负荷量，主要根据训练课的训练目的、方法，并结合训练成绩来评价；连续测定恢复期值可以监控一个小周期训练负荷的变化
造血机能
血清睾酮
一个训练周期训练负荷
反映一个训练小/大周期训练负荷，尤其以评价大周期训练负荷为主
由垂体-性腺轴调控，由性腺分泌
尿蛋白
一堂训练课或一个训练日的训练负荷强度或量
既能够反映训练负荷强度也可以反映训练负荷量，主要根据训练课的训练目的、方法，并结合训练成绩来评价；测定次日恢复值可评定机体的恢复情况，连续测定恢复期值可以监控一个小周期训练负荷的变化
肾小球滤过率升高，肾小管重吸收率下降及分泌增加
血尿素
一堂训练课或一个训练日的训练负荷量
反映耐力训练负荷量；测定次日的恢复值可评定机体的恢复情况，连续测定恢复期值可以监测一个小周期训练负荷量的变化
蛋白质和氨基酸分解最终代谢产物
尿酮体
一堂训练课或一个训练日的训练负荷量
反映耐力训练负荷量；属于辅助性指标
脂肪酸分解代谢中间产物
无氧功率
一个训练周期无氧训练效果
评价一个训练周期无氧训练方法和负荷安排的合理性、有效性
无氧代谢能力
最大摄氧量
一个训练周期有氧训练效果
评价一个训练周期有氧训练方法和负荷安排的合理性、有效性
有氧代谢能力
乳酸阈
一个训练周期有氧训练效果
评价一个训练周期有氧训练方法和负荷安排的合理性、有效性
有氧代谢能力
血红蛋白与血尿素共同使用来评估负荷量更为科学
因为当机体出现运动疲劳时，会造成红细胞破坏，而释放出来的血红蛋白的蛋白质会成为血氨的重要来源，由此造成血尿素的升高。
图.用血尿素和血红蛋白综合评定运动量
血尿素（mmol/L）
血红蛋白
评价
增加
1
不变、上升
运动量小
下降幅度不大/大
身体机能下降/差
增加
1-2
下降
运动量大
不变、上升
运动量中等
增加
2-3
下降
运动量很大，运动员不能适应
不变
运动量大
血清肌酸激酶、尿蛋白和血红蛋白经常结合在一起评定训练负荷强度
结合在一起评定该堂训练课或训练日的总体负荷强度，可以使教练员了解负荷强度是否给予了运动员身体足够的刺激、是否达到教练员的预期目的、达到了怎么样的训练效果，同时，利用这些指标还可以监控运动员的疲劳程度和恢复情况，也可预防出现过度训练和运动伤病。
指标
监控方法
血清CK
测定上定强度训练；20-30min或次日清晨的血清CK；血清CK水平越高，表示运动强度越大；次日清晨血清CK水平下降的幅度越大，表明肌肉恢复良好，训练强度适宜。
机体适应后，相同负荷训练后血清CK升高幅度减少
尿蛋白
运动后15min左右取中段尿测定，尿蛋白浓度越高表示运动强度越大或机能差。
次日清晨取尿测定，明显下降或阴性表明恢复良好，训练强度适宜。
应注意个体差异，宜系统观察。
适应后相同负荷训练后升高幅度减少
血红蛋白
运动前基础值，运动训练后次日晨取指血测定恢复值，与基础值相比下降幅度越大表明运动强度与量越大，运动训练小周期中连续测定恢复值可以监控小周期中训练负荷强度和量度的变化。
适应后相同训练负荷训练后下降幅度减少。
第四节：
训练方法中适宜量的生理生化监控
训练方法
适宜量的控制
代谢特点
无氧低乳酸训练
运动后HR不低于180次/分及血乳酸不超过3-4mmo1/L
由ATP、CP以最大代谢速率分解供能，尽可能多的消耗CP，很少乳酸产生
最大乳酸训练
运动后HR不低于180次/分及血乳酸大于25mmo1/L
由最大速率的糖酵解供能，数次运动后乳酸积累达最高水平
耐乳酸训练
优秀运动员血乳酸水平保持在10-12mmo1/L
以较高血乳酸水平，维持较长时间运动，使各器官组织遭受深度酸化刺激。
大强度间歇耐力训练
血乳酸值达较高水平9mmo1/L
刺激肌肉最大有氧代谢供能，可提高利用能力
乳酸阈训练
血乳酸在4mmo1/L及HR不超过150次/分
刺激运动肌乳酸生成和最大速率消除乳酸
最大稳态乳酸训练
血乳酸浓度小于4mmo1/L
有氧代谢能力的最大负荷强度和量度的综合
第五节：
运动素质及其训练效果的生理生化评定
一、运动素质的发展与相应训练负荷及生理代谢特点的关系
二、发展运动素质训练的效果评定
1.ATP-CP系统供能能力的评定
评定方法：
尿肌酐评定法
血乳酸评定法：
10s快速运动评定法
磷酸原商评定法
30米冲刺评定法
A.尿肌酐评定法
取24h尿液→测定尿肌酐含量→求出尿肌酐系数
（尿肌酐系数=全日尿肌酐量mg÷体重kg）
评定：
尿肌酐系数不变或减少，反映运动员工作肌的机能或质量等维持在一
定的水平上或机能下降，也可能与肌肉的脂肪相对含量增加有关，然而，高水
平运动员如能维持在一定水平，也是有效训练的结果。
B.10s快速运动评定法
测定安静时血乳酸→10s内最大负荷运动→测定运动后血乳酸值以及记录功率或跑速→求出血乳酸增值
评定：
若完成功率大或跑速快，而血乳酸值低者，则磷酸原供能能力强
C.磷酸原商评定法
测定安静时血乳酸→在自行车功率计上做2-3min准备活动→在100PRPM、600W最大用力运动15s→记录15s内完成的总功（TWP）→在运动后6min取血测定血乳酸→求出血乳酸增值→计算磷酸原能商（AQ）
AQ=TWP（15s）÷∆血乳酸（15s）
评定：
磷酸原能商值越大，表示磷酸原供能能力越强
D.30米冲刺评定法
测定安静时血乳酸→3×30米跑，间隔2min→测定恢复期第1min时的血乳酸值→休息5min，进行4×30米跑，间隔2min→测定恢复期第1min时的血乳酸值→休息5min，进行5×30米跑，间隔2min→测定恢复期第1min和第4min时的血乳酸值；记录每次30米跑的跑速
评定：
血乳酸含量增加值=血乳酸含量最高值－安静含量；血乳酸增加值越低，表示磷酸原供能能力越强
2.糖酵解供能能力的评定
评定方法：
血乳酸最大浓度与糖酵解系统的供能能力
乳酸能商评定方法
实验室负荷法④400米全力跑血乳酸评定法
A.血乳酸最大浓度与糖酵解供能能力
Locatelli等研究了8名短跑运动员100米比赛后血乳酸与运动成绩的关系，如下表所示
成绩（s）
赛后血乳酸最高值（mmol/L）
最高时间（min）
男
A.O.
10.54
16.02
3
L.L.
10.59
14.97
7
M.M.
10.63
14.97
5
A.A.
10.69
14.57
5
女
G.G.
11.65
15.64
5
L.A.
11.77
12.97
5
R.F.
11.85
12.90
5
L.G.
12.01
12.85
5
结果表明，运动成绩与最大血乳酸水平明显呈正相关。
血乳酸最大浓度值越高，表明肌肉的耐酸能力越强，也就说明糖酵解供能能力越强。
B.实验室负荷法
方法：
在一定的负荷强度下运动到精疲力尽，记录运动前、运动后即刻和第3、4、5、6、8、10、12min的血乳酸浓度
评定：
运动时间越长，乳酸峰值越高，无氧耐力越好
3.有氧供能系统供能能力的评定
评定方法:
乳酸阈评定法或个体乳酸阈评定法
①取安静时指尖血液
②受试者在功率自行车上做逐级递增负荷的蹬车运动，男子起始负荷为60-80w，女子起始负荷为40-50w，每级负荷3min，递增20-30w，共完成5级负荷。
在蹬车过程中记录实际完成的功率，在每级负荷末取指尖血
③测定出安静时及各级负荷后的血乳酸值
④以负荷强度为横坐标，以血乳酸值为纵坐标，绘出乳酸--强度曲线图，曲线的拐点，即血乳酸值4mmol/L时在横坐标上所对应的点
评定：
乳酸阈值所对应的运动强度越大，表明有氧代谢能力越强
经过一个阶段的训练后，与训练前相比，乳酸--强度的曲线右移，乳酸阈强度提高，表明有氧代谢能力增强，训练效果好。
图.乳酸--运动强度曲线
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