翻译：刘泽垚，北京体育大学，运动人体科学硕士，全国田径初级教练员，北体大运动营养师

审校：余少阳，武汉体育学院，体能训练硕士，体能训练师（CSSS），高级健康管理师，田径教练员

摘要：这项研究调查了使用呼吸抵抗训练器进行吸气肌训练作为热身的一部分对跑步成绩的影响。在一项随机交叉实验中，17名有训练经验的长跑运动员在不同的时间段完成了两次3200米的测试，在此之前进行了两种不同的热身流程: 吸气肌热身或者假性吸气肌热身(对照组)。在每种条件下，受试者进行30次呼吸，分别是每个运动员吸气最大力量的50% (吸气肌热身组)或30次缓慢延长的人工呼吸，对抗可以忽略的阻力(对照组)。在每次热身前后分别测量比赛准备状态和吸气肌力、流量、功率和潮气量。在每次试验中收集心率(HR)、主观努力程度(RPE)、主观呼吸困难程度(RPD)和呼出气体。3200m跑成绩在吸气肌热身后提高了2.8%±5%(20.4秒)(效应量[ES]=0.37，P=0.02)。两种热身方式后，吸气肌肌力(6.6%±64.8%，ES=0.22，P=0.02)、流量(5.2%±4.4%，ES=0.20，P=0.03)、功率(17.6%±16.7%，ES=0.22，P=0.04)、潮气量(6.7±6.3%，ES=0.24，P=0.01)与对照组相比均有较小影响。两组在每个800米中心率、每分通气量、峰值摄氧量、摄氧量均无显著差异(ES≤0.13，P＞0.17)。第800米和1600米的主观努力程度值略有不同(ES=0.32，P=0.17;ES=0.21，P=0.38)，最后1600m，的主观努力程度差异不大(P=1.0)。使用吸气肌热身后对主观呼吸困难程度(ES=0.81，P=0.001)和比赛准备(ES=0.76，P=0.01)有中等程度的积极影响。总的来说，数据表明吸气肌热身提高了3200米跑的表现，这是由于吸气肌功能特征的改善和呼吸困难程度的降低。

关键词：长跑，热身练习，吸气肌训练

引言

准备活动是被广泛接受的一种体育活动前的练习，目的是让身体为最佳竞技表现做好准备。积极热身可以说是长跑运动员最广泛使用的热身技术，因为它可能引起特定的新陈代谢、心血管和神经肌肉的变化，有助于长跑的表现。然而，尽管长时间的次大强度运动和短时间的最大强度运动后出现呼吸肌疲劳，但健康个体的运动表现并没有受到通气肌肉或呼吸肌功能的限制。事实上，有证据表明，竞技性长跑对呼吸肌构成了独特而艰巨的挑战。跑步时的呼吸所作的功占运动总耗氧量的16%至26%，因此占跑步能量需求的很大一部分。

吸气肌训练(Inspiratory muscle training，IMT)是一种阻力训练，主要使用阻力呼吸训练器对主要参与呼吸过程的肌肉进行阻力训练。现在已经有充分的证据表明，几周的吸气肌训练可以提高未经训练和有训练经验的个人在一定距离内的耐力运动和反复冲刺中的运动成绩。作为热身运动的一部分，吸气肌锻炼也能提高跑步、划船和羽毛球的表现。其他这样的运动包括以前的高强度运动，使用传统的热身运动也提高了高水平径赛运动员随后模拟跑步运动的表现1-3%。支持这些影响的生理机制尚不清楚，但可能包括改善吸气肌肉功能，减少呼吸困难的感觉，摄氧量动力学，增加总氧消耗量，在跑步过程中摄氧量峰值更大，以及改变运动单位的募集模式。

吸气肌功能的增强意味着吸气肌在全部活动范围内得到更多的利用，并与呼吸的耗氧量减少有关，这与运动表现期间呼吸与主观努力程度减少有关。在高强度运动中增加摄氧量动力学的速度可能会减少肌肉代谢压力数量，从而延缓疲劳的发展速度，从而提高运动表现。在高强度运动中，更高的摄氧量和神经肌肉活动的改变可以促进肌肉中氧传递的潜在增加，同时提升肌氧利用率。中长跑是一项需要强大有氧能力和很高的每分通气量的运动，通常是精英男子运动员的摄氧量大于70ml–kg-1–min-1或150L–min-1。如果通过更高比例的总氧消耗量这样的启动效应来增强整体摄氧量反应，这将有望增强运动表现。

虽然有效的启动练习可以提高运动耐力，但是关于吸气肌热身对运动表现的影响是褒贬不一的。一些研究表明，在不同的运动模式中，吸气肌对运动表现有所改善；其他研究表明，骑自行车和跑步的表现没有改善。此外，大多数研究使用的是休闲训练的对象，只有两个研究使用的是有训练经验的运动员，Johnson等人报告与自行车专项热身相比，自行车的时间试验没有改善，而Volianitis等人报告说，与赛艇的专项热身相比有1.2%的增强。更多的研究表明，对于赛艇运动员来说，特定的呼吸热身方案比一般的热身方案更有效地提高吸气肌力。本研究旨在探讨长跑专项热身运动外加吸气肌热身对中等训练水平中长跑运动员3200m跑成绩的影响。

方法

实验方法

受试者的初次访问包括熟悉所有测试程序和设备。之后，跑步者完成两个3200米的表现测试(在一个随机交叉实验实验中)，之前有两个不同的热身条件，要么是跑步专项热身(CON)，要么是跑步专项热身外加吸气肌训练(吸气肌热身)，在一天的同一时间，相隔7天(图1)。在每种条件下，受试者要么进行30次呼吸，阻力是每个运动员最大力量的50%，(吸气肌热身)，要么进行30次缓慢延长的呼吸，阻力是可以忽略的(CON)。

研究对象

十七名(10名男性和7名女性)中等训练水平的中长跑运动员参与了这项研究。所有学生均参加大学田径队，并在全国大学体育协会地区级和国家级的800米至3000米有丰富的比赛经验。男性的平均年龄为20.3±1.5岁，平均体重为67.5±6.6kg，平均身高为1.78±0.09m，女性平均年龄为20.2±1.3岁，平均体重55.4±4.4kg，平均身高1.67±0.04m。研究开展在受试者有氧能力发展的阶段结束时。在研究的前八周，跑步者在8.5±0.5周的一个周期中每周进行88.1±13.1km的跑步，其中包括每周1-2次的力量训练。受试者是看不到这项研究的结果的。这项研究得到了Grand，Valley州立大学人类研究审查委员会的批准；Allendale,MI，所有受试者提供了参与的书面知情同意书。

研究过程

受试者在餐后两小时到实验室报告，并在测试前24小时避免剧烈运动。所有跑步测试均在实验室条件下进行(19-21℃；湿度65%)，并在电动跑步机上跑步，该跑步机经过速度准确性检验和校准。每次3200米表现测试之前总是经过标准化流程和20分钟的自由慢跑(记录并在第二次测试中重复)。在对照组的条件下，跑者在进行测试前使用呼吸训练器和呼吸连接软件通过对抗3cmH2O进行30次深呼吸，这种方式得出可以忽略的训练效应。在实验组条件下(吸气肌热身)，受试者需要在鼻子被堵住的情况下，完成30次动态最大吸气量，强度相当于最大吸气力量的50%，这个方案表明可以引起大多数吸气肌肉功能特征(吸气肌肉力量、流量、功率、容积、能量和时间)的最佳变化(未公布的数据)。研究人员要求受试者在每次吸气时“尽可能用力、尽可能快、尽可能深地吸气”，并在每次呼气时“缓慢、被动地用嘴巴呼气，直到肺部感觉完全空虚”。受试者在熟悉环节中接受了这项技术的培训，并在整个测试过程中接受了遵守这项呼吸技术的指导。在每次测试过程中，受试者还通过观看电脑上显示的BreatheLink软件来获得吸气肌肉特征的视觉反馈，以便在每次测试过程中最大限度地吸气。在假性吸气肌热身和吸气肌热身之后，受试者进行了6-10秒的跨步跑，并在每个受试者的1500米比赛速度下进行了60-90秒的恢复(记录并在他们的第二次表现测试中重复)。跨步跑是指短时间的快速奔跑，通常用于优秀运动员的热身运动，为随后的持续高强度运动提供肌肉前置条件。在相应的热身程序之前和之后评估吸气肌肉功能特征(图1)。在表现测试之前，受试者的“比赛准备状态感知”的评估使用Ingham等人的1-10等级表。

3200米表现测试在1%坡度的Woody，ELG跑步机上进行，其中心率(HR)和通气样本使用代谢车连续测定摄氧量、二氧化碳产生量、通气量、呼吸交换率。代谢车在每次测试前按照制造商的校正指示进行校准。在每800米间隔内，采用标准化的6-20分量表评估受试者的主观努力程度(主观努力程度)，采用修正的，Borg量表评估主体的主观呼吸困难程度(主观呼吸困难程度)。以0分为“呼吸没有困难”，10分代表“呼吸困难使你不得不停下运动”，要求跑步者估计呼吸所需的努力，而不是运动的努力。根据每个800米最后30秒的平均数据测定氧气消耗量和通气量。在熟悉环节，受试者自己选择一个他们认为可以完成3200米跑的跑步机速度，然后每个跑步者的两次跑步试验都以这个速度开始。随后，在整个实验过程中，每个实验对象都被允许相应地调整速度。受试者除了经过距离外，对跑步机界面上的所有测量数据都无法看到。

在每个受试者各自的热身过程之前和之后，使用吸气呼吸训练器和。PowerBreathelink 软件评估吸气肌肉功能特征。PowerBreathelink系列K5呼吸训练器此前已被证明是健康受试者吸气肌肉功能特征的一种高度可靠的测量方法。受试者被指导进行5次最大努力的动态吸气(如前所述)对抗可以忽略的3cmH2O的阻力。受试者在每次吸气时通过观看BreatheLink软件显示屏来获得视觉反馈，以最大化他们的吸气努力。取吸气强度(CmH2O)、吸气量(L)、流量(L–s-1)、功率(W)、能量(J)和时间(S)的峰值。

数据分析

热身条件对表现和生理测量的影响使用电子表格进行分析后仅做后置交叉。为了提高效应估计的精度，将因变量的预试值作为协变量。吸气肌功能特征在热身前后(图1)也用前后交叉电子表格进行了分析。通过对数变换以百分比单位估计影响，估计中的不确定性用90%的置信区间表示。根据对数变换后的数据，通过将平均值的变化除以两个条件的平均标准差来计算效应大小(ES)，该大小表示两个条件之间的标准差的差异的大小。表现结果(峰值速度)用临床版本的基于量值的推论进行评估：如果受益的机会足够高(＞25%)以保证运动员使用，则效果被认为是不清楚的，但是伤害的风险是不可接受的(＞0.5%)；在其他情况下，这种影响被认为是明确的，并报告为观察到的影响的大小，以及真实数值至少与观测到的数值一样大的定性概率。阈值的评估等级分为小、中等、大、很大和非常大，分别为顶尖运动员在比赛间隙所表现标准差的0.3、0.9、1.6、2.5和4.0倍。对于优秀中长跑运动员，这个数值为0.8%，因此阈值分别为0.24、0.72、1.3、2.0和3.2%。表现以外的影响等级测量都是非临床评估的：如果对于比较小的正值和负值，则认为影响是不清楚的，所有其他影响被报告为观察值大小，并如上所述以概率方式进行评估，除了小、中、大、很大和非常大的门槛阈值是受试者间标准差的0.2、0.6、1.2、2.0和4.0倍。数据以平均值±标准差表示。

结果

与对照组(11.7±1.5分钟)相比，吸气肌热身组(11.3±1.1分钟)对3200米跑的成绩影响较小(ES=0.37)。吸气肌热身组的测试时间比对照组快了2.8±1.5%(20.4秒，p=0.02)，17名受试者在吸气肌热身后跑得更快(图2)。2.8%的改善远远大于Hopkins所描述的最小的重要而有价值的变化(运动员在比赛之间表现出的典型变化的一半，3-10公里项目的1.4%的变化)，代表着训练有素的长跑运动员成绩的有意义和实际显著的提高。各800米期间耗氧量差异不显著(800米，吸气肌热身组3.55±0.65vs对照组3.46±0.62L–min-1；2.4%±4.1%，p=0.26；1600米，吸气肌热身组3.64±0.67vs对照组3.57±0.64，L–min-1，1.7%±3.7%，p=0.37；2400米，吸气肌热身组3.72±0.70vs对照组3.68±0.66L–min-1，1.0±3.6%，p=0.45)以及在3200米处所达到的摄氧量峰值(吸气肌热身组3.84±0.73vs对照组3.81±0.72L–min-1，0.8±1.7%，ES=0.12，p=0.42)(图3A)。通气量在试验之间的差异也很小(图3B，2.9±4.2%，ES=0.13，p=0.25)。表现测试中的心率在不同热身条件下也没有不同(吸气肌热身组，183±9vs对照组182±11，次/分钟，ES=0.01，p=0.92)或每个800米间隔(p＞0.40)。吸气肌热身后的受试者在前800米跑和1600米跑时的主观努力程度差异不大(-0.31±0.40，AU，ES=0.32，p=0.17，和，-0.19±0.55，AU，ES=0.21，p=0.38)，但是受试者在最后1600米达到了相同的主观努力感受(18.5±1.2，AU)(图3C)。在整个表现测试过程中，两组对呼吸困难程度有中等程度的影响(ES=0.81)(图3D，-0.70±0.20，AU，p＜0.001)。受试者报告在吸气肌热身(7.1±0.9，AU)后的比赛准备比对照组(6.4±0.8，AU)有中等程度的改善(ES=0.76，0.69±0.30，AU，p＜0.01)。

两组在基线吸气肌肌肉功能特征组间无差异(ES＜0.18，p＞0.31)。与基线值相比，吸气肌热身组在吸气肌峰值力量有较小的变化，而对照组没有(吸气肌热身组，7.2±8.1%，ES=0.23，p=0.003；对照组，0.5±6.0%，ES=0.02，p=0.64)，流量(吸气肌热身组，7.8±9.4%，ES=0.29，p=0.003；对照组，2.5±6.9%，ES=0.09，p=0.17)，功率(吸气肌热身组，19.9±30.0%，ES=0.25，p=0.04；对照组，2.0±21.1%，ES=0.03，p=0.84)(图4)。与基线值相比较，对照组与吸气肌热身组吸气量无明显变化(吸气肌热身组，3.9±10.2%，ES=0.14，p=0.08；对照组，-2.7±12.9%，ES=-0.10，p=0.23)(图4)。此外，在不同的热身方式后，3200米表现测试前，在最大吸气力量有微小的不同(吸气肌热身组137±38vs对照组126±34cmH2O，6.6±4.8%，ES=0.22，p=0.02)，流量(吸气肌热身组7.20±1.77vs对照组6.81±1.73，L–s-1，5.2±4.4%，ES=0.20，p=0.03)，功率(吸气肌热身组23.0±15.6vs对照组16.5±10.2W，17.6±16.7%，ES=0.22，p=0.04)，潮气量(吸气肌热身组3.30±0.85vs对照组3.05±0.67，L，6.7±6.3%，ES=0.24，p=0.01)(图4)。

本研究旨在探讨长跑专项热身运动外加吸气肌热身训练对中等训练水平中长跑运动员3200m跑成绩的影响。这项研究的主要发现表明，与标准的热身方案以及一系列对长跑成绩重要的生理和感知指标测量，吸气肌热身对跑步表现有一个小的有益影响。平均而言，吸气肌热身与对照组相比改善了3200米跑表现21秒(2.8%)。这种影响与使用各种表现测试的可比研究相似，并且大于高水平运动员在比赛之间表现出的最小值的改变，这大约是典型变异运动员在比赛之间表现出的一半(0.8%)。以往的研究表明，吸气肌热身可以提高有训练经验的个体的间歇跑至力竭的运动表现(Yo-Yo，间歇恢复测试)19.5±12.6%。Lomax等人建立在Tong和Fu的发现基础上，直接比较了吸气肌热身和吸气肌训练的综合效应。他们报告了自己的吸气肌热身对经过的距离有很大的影响(ES＞2.3)(5.3±2.9%，p=0.042)以及4周吸气肌训练和吸气肌热身的综合影响(14.9±4.5%，p=0.005)。Lin等人报告说，在羽毛球步法测试中，运动距离增加了6.8±3.7%(p=0.0002)。类似地，Volianitis等人发现训练有素的赛艇运动员在6分钟全力赛艇测试中的平均功率输出在吸气肌热身后增加了3.2%(p＜0.01)。其他研究发现，在吸气肌热身后，10公里自行车计时赛成绩和2400米跑步成绩没有显著改善(p.0.05)。

当摄氧量反应升高时(图3)，这些变化在典型的耗氧量测试误差范围内，因此可能是技术性误差。然而，这些数据仍然与之前几项在高强度赛艇、自行车和跑步比赛前使用吸气肌热身的研究一致。其他几项研究已经证明，在随后的高强度跑步表现测试中，先前的“启动”练习会增加氧化对能量代谢的贡献。高强度准备活动后耗氧量增加的原因尚不清楚，但先前使用高强度运动的研究已经将通过肌肉的血流量增加、肌肉氧合增加、氧化磷酸化限速酶的激活增加以及神经肌肉活动的改变描述为摄氧量反应增加的原因。据报道，在先前的收缩活动之后，摄氧量动力学的升高和肌肉收缩性能的提高也被报道在积极的热身技术之后。

跑步成绩的提高也与吸气肌热身后主观呼吸困难程度(主观呼吸困难程度)评分的降低有关，但与主观努力程度(主观努力程度)无关。感知反应在次极限运动强度时通常会降低(就像我们在表现测试的早期阶段使用的那样)；然而，如果吸气肌热身后经过的距离或速度增加，主观努力程度和主观呼吸困难程度在最大或接近最大强度上没有不同。我们在整个表现测试期间对主观努力程度的测量支持这些观察结果。值得注意的是，在整个试验过程中，主观努力程度差异很小(统计学上无显著性，p＞0.05)(图3C)；然而，吸气肌热身后，在跑步成绩提高了21秒的情况下，与对照组相比，吸气肌热身后的跑步速度有所提高，因此，在吸气肌热身后的任何给定的主观努力程度评分中，受试者的平均跑步速度都比对照组快。在整个试验过程中，主观呼吸困难程度显著降低，但主观呼吸困难程度的差异从开始到结束逐渐缩小(图3C)。在报告主观努力程度和主观呼吸困难程度的研究中，Lomax等人发现相似的主观努力程度和主观呼吸困难程度随着距离的增加而增加，而Johnson等人发现主观努力程度和主观呼吸困难程度在吸气肌热身，后趋于降低(p＞0.05)。先前的研究表明，当运动强度接近最大时，呼吸困难可能与力竭运动时腿部疲劳同等重要，甚至更为重要。在这种情况下，吸气肌热身后跑步性能的改善可能至少部分归因于呼吸困难的减少。

与主观呼吸困难程度的降低和表现的改善相一致，本研究中使用的Breathelink软件可以通过增加最大吸气压力(MIP，Maximal，Inspiratory，Muscle，strength或称“最大吸气肌力”)来降低每次吸气时产生的最大张力的利用率，从而减少呼吸困难，增加运动耐力。吸气肌热身对肺功能动力学被认为是更强的随意兴奋性，增加吸气肌的协调性，降低吸气肌和呼气肌之间的协同收缩程度。在目前的研究中，吸气肌热身能有效地提高吸气肌的压力和流动参数(图4)，表明吸气肌专用热身方案能有效地提高吸气肌的力量输出和肌肉收缩速度。因此，吸气肌力在吸气肌热身后增加7.2%与之前的研究相一致。然而，imw对流动参数的改善大于其他研究。已经假定，在各种研究中使用的imw方案已经有效地提高吸气肌力(压力)输出，而不是肌肉缩短(流动)速度。结果的差异可能是受试者训练状态或方法的差异。在当前的研究中，我们使用了训练有素的跑步者，他们习惯性地使用高比例的吸气肌肉力量，在他们的整个运动范围内保持高流量比例。此外，与以前的研究相比，我们只使用了一组30次的动态最大吸气来对抗相当于每个运动员50%最大吸气肌力的阻力，而其他研究使用了2组30次的呼吸来对抗40%，的最大吸气肌力。然而，我们实验室的数据表明，压力负荷相当于50%最大吸气肌力对于提升力量和速度参数是最佳剂量，这对于高强度跑步是很重要的。

所有这些吸气肌肉特征都代表着呼吸系统整体表现的提高，并且很可能与3200米跑成绩的提高有关。考虑到跑步过程中呼吸的努力代表了跑步过程中所需的相当一部分能量，这里看到的吸气肌功能的增强，负责呼吸的肌肉能够以每次吸气产生的最大张力的较低百分比工作，从而延缓了吸气肌热身试验期间的疲劳率，并降低了呼吸的代谢成本(图3)。从理论上讲，更强壮的肌肉也能产生更高的流量，并且可以增强身体在高强度运动中中和乳酸盐的能力，从而提高运动表现测试后期的成绩;，然而，乳酸盐在当前的研究中没有得到评估。

像其他研究一样，特定形式的热身(我们的研究中的对照组)对吸气肌力量或任何其他吸气肌功能特征没有影响。这种现象在使用耐力呼吸训练器时至少进行30次呼吸/40%最大吸气肌力呼吸，表明呼吸系统可能与人体肌肉骨骼系统有不同的热身要求。这些数据表明，吸气肌的力量可以通过预先的激活得到加强，这种现象与其他骨骼肌类似。此外，特殊的呼吸热身在这方面比全身热身方案更有效。

最后，我们的研究结果支持越来越多的文献，长跑运动员通常使用的传统热身方案可能不是最佳的，包括一个吸气肌热身作为传统跑步热身的一部分，可以提高比赛表现。与此相一致的是，受试者报告说吸气肌热身之后的比赛准备程度比，对照组要高(ES=0.76，p＜0.01)。其他一些研究也报道了在启动运动后的比赛准备与混合的发现。Ingham等人报告说，与传统的热身相比，高强度热身后的比赛准备状态(p＜0.05)更好(分别为6.3±1.0和5.8±1.7)，而Barnes等人发现热身后的比赛准备状态有较小的负面影响(ES＜0.30)，热身后的比赛准备状态包括穿着加重的背心，尽管与传统的跑步热身相比(分别为7.3±1.0和6.7±1.5)表现有所改善。