人体机能评定及运动训练的生理生化监控

第五章〓人体机能评定及运动训练的生理生化监控
科学的训练监控和身体机能评定，是科学化训练的重要组成部分。

特别是在运动成绩愈来愈高、国际竞赛日益激烈的情况下，训练方法的有效性、针对性和创新性，是提高运动能力、充分挖掘机体潜能的首要前提。

同时，为了避免造成过度训练和运动损伤，对运动训练进行科学的监控和运动员的身体机能状态进行科学地检测和评定，是提高运动训练水平和运动员的身体机能状态进行科学地检测和评定，是提高运动训练水平和运动员竞技能力的重要保证。

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〓训练负荷及训练方法的生理生化监控
在日常训练中，用于评定训练强度和训练量的常用生理生化指标主要包括心率、血乳酸、血尿素、血清CK、尿蛋白和尿胆原等。

它们在实践中的主要应用方法见表5-1、表5-2。

在运动训练的实践中，教练员或运动员不仅要掌握好负荷强度和负荷量，还要了解运动训练后身体机能的变化情况。

然而，影响运动负荷的因素是多方面的，单一生化指标评定运动负荷往往有一定的局限性，从而会存在某些误差或限制。

例如，采用血乳酸评定运动负荷强度，但无法了解运动负荷量；同样，采用血尿素评定负荷量，却无法了解负荷强度。

有些生化指标既与负荷强度有关，又与负荷量有关。

如尿蛋白，运动负荷量大时，尿蛋白排出量增加，但当负荷强度加大时，其排出量更多，单独用尿蛋白作为评定指标，两者均很难确定。

但如果增加另一些生化指标，如同时采用血乳酸、尿蛋白、血尿素三项指标进行综合评定，血乳酸与负荷强度有关，血尿素与负荷量及身体机能有关，尿蛋白既与负荷强度有关，又与负荷量有关，还与身体机能状况有关，这样，既可全面评定运动负荷的大小，又可客观了解运动员对负荷的反应。

第三节〓运动素质及其训练效果的生理生化评定
运动素质是身体机能的外部表现，其决定因素是机体形态及各系统功能，尤其与机体的物质基础及能量供应状况有关，其测定也围绕这方面进行。

第四节〓运动员身体机能恢复与过度疲劳的综合评定
运动训练就是疲劳-恢复-再疲劳-再恢复的过程，运动员机能水平的提高就由训练导致适度的运动性疲劳，并施以合理的恢复后，人体机能状态在新的水平上获得适应的结果。

因此，疲劳和恢复过程都是运动训练中不可缺少的部分。

但如果运动员在连续的大负荷训练以后，机体得不到及时的恢复，运动性疲劳就会积累，其结果是疲劳-疲劳积累-“超过限量”-过度疲劳(过度训练)。

所以，在运动训练中应始终坚持“没有疲劳的训练是无效的训练，而没有恢复的训练则是危险的训练”原则。

随着现代竞技运动水平的提高、比赛的日益和激烈，运动员在运动训练中承受的负荷越来越高，出现运动性疲劳的几率也更高。

而加速运动性疲劳的消除，促进身体机能的恢复，及时地利用多项生理生化指标对运动员机体的疲劳程度及恢复情况进行综合评定和诊断，防止过度训练，是实现运动训练科学化、提高训练水平的关键所在。

第五节〓运动员赛前身体机能的综合评定
运动员经过系统的运动训练后，身体机能水平会有所提高，但赛前运动员的身体机能状态，是决定运动员在比赛中能否取得优异成绩的重要影响因素之一。

因此，在赛前应加强机能评定，以合理地控制训练负荷，确保运动员以最佳机能状态参加比赛。

表6是目前常用的运动员赛前身体机能综合评定的指标和评定方法。

第六节〓高原训练中的生理生化检测与评定
高原训练的特点是运动员机体要承受运动缺氧和高原缺氧的双重刺激，它属于在一种特殊条件下的强化训练，因此，高原训练比平原上训练更容易将机体承受的运动负荷推向极限的边缘。

加强高原训练过程中的检测与身体机能评定，是保证高原训练成功与否的关键措施之一，目前常用
的运动员高原训练中生理生化检测指标与评定方法见表7。

在进行综合评定时，应根据评定的目的、项目特点、运动员训练水平等情况，以及测试条件来选择和确定指标。

综合评定的各项生化指标应具有自身的独立性，能从不同的侧面较敏感地反映运动负荷或机能的变化；还应具有最佳的指标组合，既简单实用，又可相互补充，以便得出较全面的评价。

例如，血乳酸能够评定运动负荷强度；血尿素能够评定负荷量和机能状态；而心率、尿蛋白等既与负荷强度有关，又与负荷量有关，还与身体机能状况有关。

如果同时采用心率、血乳酸、尿蛋白、血尿素等多项指标进行综合评定，既可较为全面地评定运动负荷的大小，又可客观了解机体对负荷的适应和恢复情况。

因此，通过多项生理生化指标的测试与分析，能够较为客观地诊断运动员的机能状态，对科学安排训练、预防过度疲劳和运动损伤的发生具有重要的作用。

第六章〓运动员营养的生理生化监控
第一节〓运动员营养的生理生化评定及其依据
竞技体育对运动员体力和体能等方面的要求越来越高，缺乏科学指导的训练和没有营养学辅助的单纯的“苦练”已经无法保证运动员在竞赛中取胜，因此运动员的训练必须适应现代科学的发展。

营养生化监控恢复系统在疲劳及疲劳恢复程度的判定上有十分重要的实用价值，从而在训练计划的制定和调整，恢复手段科学化上将起至关重要的作用。

一、营养生理生化监控的具体内容
营养生理生化监控主要通过膳食营养状况、身体测量和血样及尿样检测来了解运动员机体的物质代谢和机能的不同状况，一般将检测分为以下几类：
1膳食营养状况的调查和身体成分的测试
可用最新研制的“运动员及大众膳食营养分析与管理系统”软件进行膳食营养调查，了解膳食中存在的问题；用最新型的InBody30型体成分分析仪，评估训练对肌肉增长的作用；
2体能状态的能力的评定指标
血乳酸(LA)的测定或乳酸曲线的制作，用以判断运动员有氧和无氧训练的效果及能力。

3血液学指标
血象测定：包括血色素(Hb)、血球压积容量(HCT)、红血球(RBC)、红细胞宽度-变异数(RDW-CV)等多项反映红细胞形态和铁代谢及铁储备的指标，用以判断机体的造血机能，血液的携氧能力和蛋白质的营养状况等。

4反映肌肉状态及蛋白质代谢的相关指标
血尿素氮(BUN)、肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、尿蛋白、尿潜血、尿胆原、尿3-甲基组氨酸(3-MH)等，用以反映肌肉蛋白的分解和合成代谢状况，肌肉细胞大强度收缩后的损伤及恢复状况等。

5内分泌学指标
血睾酮(T)、皮质醇(Cor)、血、尿肾上腺素(E)和去甲肾上腺素(NE)等，反映下丘脑-垂体-性腺和肾上腺轴的功能。

6免疫学指标
免疫球蛋白IgG、IgA、IgM、淋巴细胞亚群CD4/CD8、NK细胞、血浆谷氨酰胺等，反映机体的免疫功能。

7自由基生成及抗过氧化能力指标
血液丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等，用以判断机体抗自由基能力。

以上七类测试指标的测试难度、变化周期和在训练实践中的利用率都不一样，所以测试的周期不能一概而论。

有的多到每周甚至每天测，有的则一月甚至可以几个月测一次。

二、营养生理生化监控对训练计划的指导作用
多年来，教练员已经习惯采用乳酸值来指导训练中有氧和无氧训练比例的安排，这是一个使训练科学化的好方法。

近年来，人们发现还有更多的生理生化指标可以作为训练计划调整的依据。

1血清肌酸激酶(CK)、尿素氮(BUN)和乳酸脱氢酶(LDH)的变化可以反映训练造成肌肉微结构损伤的程度和休息后的恢复情况
根据国内进行的1800多名优秀运动员的生化测试数据，结合国外的报导，初步将运动员的BUN 和CK安静值定为：BUN男子＜7mmol/l、女子＜60mmol/l;CK男子＜300U；女子CK＜200U/l;男女LDH＜250U/l。

动态观察这些值随训练量和强度改变而发生的变化，可以为教练员决定上量上强度或减量强度的依据。

以举重运动员为例。

他们在大强度训练日的晚上CK值可以高达1500-1600U/l,训练次日晨可回落1000U/l左右。

一周的大强度训练后调整3-4天，CK值可以回复到500U/l以下。

一周大强度训练后，运动员的运动能力将上一个台阶。

2血色素和血睾酮值能很好反映运动员应激状态下的合成和分解代谢的状况。

训练期中我们常常能看到，随着运动量和强度的增大，血色素和血睾酮值逐渐下滑，调整加恢复手段可以使其迅速回升。

为此我们将这两项指标的动态变化用作为训练期运动量和强度调整的依据，并配合相应的恢复措施，取得了良好的效果。

第二节〓合理的膳食营养是成功的一半
膳食营养是保证运动员营养素的需要和维持体能的最重要的物质基础，对训练起重要的保证作用。

运动员就好象一部赛车，这一部赛车要跑得快，有两个关键因素，即发动机和汽油。

运动员的身体素质决定了发动机的最大功率，运动员的膳食营养则相当于汽油，汽油的质量越好，赛车就跑的越快。

与膳食营养在竞技中重要位置不相适应的是运动员膳食的不平衡现象普遍存在，它将长期和无形地影响训练的效果和训练后的恢复，当然也就障碍了运动成绩的提高。

国内外大量的不同运动级运动员的膳食营养调查发现，运动员的膳食的失衡主要涉及于6个方面。

这些失衡使运动员的机体代谢处于紊乱状态，对训练效果和疲劳消除复带来诸多不利影响。

一、碳水化合物(糖)摄入严重不足
按照合理的膳食要求，一天的食物中碳水化合物所提供的能量应占总能量摄入的55-60%，耐力运动员则要求达到65%或更高。

而大量报道认为运动员所摄入的碳水化合物只有总能量的40%左右。

这一问题需要通过增加主食摄入运动前、中、后补充含糖运动饮料来解决。

二、脂肪和蛋白质摄入过多
合理膳食中脂肪和蛋白质的发热量应分别为总热能的25%和12-15%。

东方运动员膳食中脂肪的热能比为30-55%，蛋白质最高可达25%。

西方运动员优于东方，但是脂肪的摄入比例也偏高。

这要从烹调用油和膳食选择上给予指导和干预。

三、部分维生素摄入不足
运动员的摄食调查表明，运动员普遍存在不同程度的B族维生素，也有部分运动员维生素A摄入不足。

这需要通过食物的调配和运动员特殊维生素制剂的补充来解决。

四、三餐摄食量分配不合理
一日三餐的热能分配对运动员的训练有重要的作用。

目前大多数运动员不重视早餐，甚则有人不进食早食。

运动员早食的热能仅占全天的19%(合理量为28%)。

午餐的热能比也只有23%，低于正常的39%。

为了保证训练的质量，训练中的加餐也是非常重要的。

五、钙摄入不足
大量的运动员的膳食调查结果显示，中国大约有27%的运动员钙摄入不足。

必须要求运动员摄入足够量的、高质量的奶制品和豆制品。

六、运动中忽视了水和无机盐的及时补充
运动中会大量出汗，失水达体重的2-3%，即可使运动能力下降。

运动饮料的设计和运动员训练前、中、后的补充指导也是不可缺少的。

第三节〓营养强力剂将提高训练和比赛的质量
在第一节中我们提到了现代竞技体育的运动员光靠苦练不行，还需要在科学的训练学指导下的巧练。

除此以外，没有强大的物质基础的“干练”也不行。

我们所说的物质基础，首先包含合理的膳食营养补充。

除此以外，要达到很高的训练和竞赛水平，还需要有营养强化剂的帮助。

我们将膳食营养比喻为优质汽油，营养强化剂则是我们要加入发动机中的助燃剂。

助燃剂能使发动机产生最大功率，营养强化剂则能帮助运动员承受更大的训练量和强度，使他们的运动能力在比赛中能够得以充分发挥。

营养强力剂广泛地存在于食物中，有的是糖、脂肪或蛋白质的代谢中间产物，均为人体生命活动的必需营养品。

仅仅依靠膳食补充从量上已经不能满足运动机体的需求，必需给予额外的补充。

所以营养强力剂实际上是一些高度纯化和浓缩的营养素。

营养强力剂的合理补充将有助于提高运动员机体不同器官组织的代谢水平，从而挖掘机体的最大的潜能，再配以高强度和大运动量训练，就可能达到提高运动能力的效果，对运动员训练和比赛起保障作用。

营养强力剂大体上可以为运动员解决四个方面的问题：(1)增加肌肉的大小和收缩力；(2)为训练和比赛快速和持续地提供能量；
(3)加速训练后疲劳的消除和体能恢复；(4)顺利完成减体重、控体重或增体重的任务。

下面对4类营养强力剂进行举例介绍。

一、增加肌肉大小和收缩力的营养强力剂
肌肉的增大和肌力的增长就象我们盖房子一样，首先要用砖为材料，高生物活性的优质蛋白就是构建肌肉的“砖”；其次要用将砖黏合到一起的黏合剂，营养强力剂所能起的促合成作用和它们营造的最佳的激素环境，即自身分泌的睾酮、生长激素、胰岛素和相关激素的水平提高将成为最好的“黏合剂”；营养强力剂还能提高肌肉收缩能力，达到增长肌力的目的。

1高生物活性的优质蛋白和氨基酸
乳清蛋白、酪蛋白、卵白蛋白的水解产物(含二肽、三肽、游离氨基酸)、谷氨酰胺、鸟氨酸和α-酮戊二酸合剂(OKG)、支链氨基酸、β-羟基、β-甲基丁盐酸(MHβ)、牛磺酸等。

2创造肌肉合成的最佳的激素环境的营养强力剂
肌酸、精氨酸、鸟氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、铬、硼、维生素C、锌等。

3提高肌肉收缩能力和冲刺能力
肌酸增加肌肉对肌动蛋白和肌球蛋白的摄取，从而增强肌肉的收缩力。

二、促进能量代谢的营养补充
在竞技体育运动中，促进能量代谢效率和刺激能量生成的营养补剂，一直受大家青睐和关注的，它们包括：
(1)保证最佳能源——糖的适时补充，真正做到“人人补糖，天天补糖，课课补糖(每堂训练课)”的
补充原则。

(2)肌酸进入肌肉同磷酸结合成磷酸肌酸，可快速提供肌肉收缩的能量。

(3)1，6-二磷酸果糖(FDP)不但是细胞内供能物质，尤为重要的是它通过改善和增加糖无氧代谢的调节能力，加速糖酵解合成ATP，提供能量。

(4)其它强力营养素还包括：肉碱、丙酮酸盐、脂肪酸类。

三、加速训练后疲劳的消除和体能恢复的营养强力剂
系统补糖，使用能消除氧自由基和保护细胞膜的抗氧化和增强免疫能力的谷氨酰胺、维生素E、维生素C、生命红素(番茄红素)、1，6-二磷酸果糖(FDP)和长白景仙灵、道安液等中药保健品都能有效地促进疲劳消除和体能恢复。

四、运动员减、控体重的科学方法及减体重后比赛期的特殊营养补充
竞技体育的不少项目中，运动员的体重已经成为影响成绩的重要因素之一。

这类运动项目大体可以分为两种情况：一种是象举重、摔跤、拳击、柔道等按体重级别参加比赛的项目，为参加较低级别的比赛而减体重；另一种是象体操、技巧、跳水、花样滑冰等技巧性很强的项目，他们减轻和控制自身体重，是为了取得生物力学上的优势，使动作的难度更高，完成得更轻松和姿态更优美。

更以说减体重和控体重已成为以上运动项目训练和比赛计划的重要内容之一。

单纯控体重的运动员应以缓慢的能量负平衡为主，减少的成分应尽量是脂肪；对于比赛中有体重级别要求的运动员，应在平时采用控体重的方法，使体重保持在略高于目标体重的水平，赛前采用控食和发汗相结合的手段减去余下的体重。

多数人不主张采用单纯急性脱水减重的办法，特别是限制水的摄入和利尿剂的使用对多种体能均有损伤。

控体重期和比赛前快速减体重可以首先通过膳食的个体化干预来实施，同时使用减体重系列食品，它们包括：
1魔芋强化食品
魔芋强化食品以魔芋精粉为减体重活性物质，同时强化了一定数量的蛋白质、糖、维生素和无机盐。

运动员使用魔芋强化食品可达到减体重目的，其饱腹感可减轻饥饿感造成的压抑、焦虑、急躁等心理改变，以较强自信心度过减体重期并投入比赛。

通过魔芋强化食品中强化营养素的补充，尽可能缩小减少进食给机体健康和体能带来的不利影响。

2复合电解质活力胶囊
含有适合于运动员减体重期需要的钠、钾、镁、钙、氯、维生素E等。

3能量泵填充剂
填充剂含低聚糖、果糖、柠檬酸、苹果酸、无机盐、牛磺酸、维生素、肌酸等。

以快速、大量为肌肉提供能源为主，同时可以帮助肌肉细胞水合，防止肌肉僵硬或痉挛，防止胃痉挛，保持体内的酸碱平衡，改善运动中神经运动的传导。

从而保证运动员以最佳竞技状态进入比赛。

供运动员称重后、比赛前和比赛中分次使用。

第四节〓训练中出现的医学问题要及时解决
训练的目的是提高运动能力，这就要求运动员在超生理极限的强度下训练。

超负荷的运动量和运动强度，会造成运动员机体内环境的失衡，从而有可能带来一些与代谢失衡伴随发生的医学问题。

这些医学问题可能涉及以下几个方面：(1)中枢神经系统的疲劳；(2)神经内分泌功能的抑制；(3)。