生理学论文
多年来，训练学界一直使用不同的生理学参数监控和预测越野滑雪比赛成绩。前期研究将跑台运动实验测得的最大耗氧量（VO2max）及乳酸阈（LT）作为预测越野滑雪和冬季两项比赛成绩的有效生理指标[3,4,8,10,11,14].已经被证明与越野滑雪成绩相关的生理学指标参数还有体脂百分比、股四头肌力量和心脏容积等[10,11,15].研究还证明，上肢或整个身体的有氧能力和跑台运动实验测得的VO2max及LT值相比，能更好地预测越野滑雪运动员的比赛成绩[9,14].现有文献研究主要通过VO2max实验预测运动成绩，但在实际越野滑雪比赛时VO2通常只占VO2max的85%~90%,这也暗示了在高强度比赛中除了VO2max以外，有氧与无氧转换能力是影响比赛成绩的重要因素之一[7].目前针对男运动员的研究较多，只有少部分从性别差异角度分别进行了研究。女性荷尔蒙、雌性激素可以增加脂代谢，男、女的Ⅰ型与Ⅱ型肌纤维比率也存在很大差别，女子Ⅰ型肌纤维比重远高于Ⅱ型肌纤维，男子正好相反，这些因素可能影响了不同的生理学阈值与比赛成绩之间的关系。
本实验的目的就是设计跑台运动实验，研究越野滑雪比赛成绩与不同生理指标参数之间的关系，比较不同性别之间预测指标存在的差别。生理学指标主要包括无氧阈（AT）、矢代偿性代谢性酸中毒阈值（TDMA）、呼吸商（RQ）=1的练习强度以及VO2max.同时，本实验也是为了验证以下几种假设：
1）跑台运动实验所测的生理学指标，可筛选出相关指标作为预测越野滑雪运动员成绩的有效参数。
2）预测越野滑雪运动员成绩的生理学指标存在性别差异。
3）不同单位下VO2反映越野滑雪运动员成绩存在差异。
1研究对象与方法1.1研究对象中国国家越野滑雪队运动员16人，男子7人，女子9人，健将级，参加过国际雪联越野滑雪巡回赛、全国冬季运动会越野滑雪比赛（表1）.
【1】
1.2研究方法
1.2.1文献资料调研通过Pubmed和CNKI收集和整理国内、外越野滑雪项目相关的研究资料，作为本研究论证的理论依据。同时，检索能预测运动员成绩的生理学指标的相关文献，通过横向比较为越野滑雪项目成绩预测提供实证支撑。
1.2.2实验
1.实验过程。采用递增负荷跑台运动完成力竭性运动负荷实验。受试者首先进行预实验判断运动能力，根据个体差异设置起始运动负荷和级差幅度。本实验确定四级，分别为5~7km·h-1,6.5~9.5km·h-1,8.5~11.5km·h-1,10.5~13.5km·h-1,每隔3min变换递增速度和跑台坡度，坡度每级增加2°,直至力竭。
2.实验指标。分别在实验前、每级运动负荷后2min和实验结束后采集血液样本，采血部位为肘部静脉。使用血乳酸分析仪（YSI1500SportL-Lactate分析仪，美国）分析25μl血液样本。通过呼吸面罩，在开放系统中每30s采集呼出气体，测量肺通气量（VE）并分析VO2和CO2排出量（VCO2）。气体分析装置在实验前进行预热并进行气体成分、温度、压力、通气量校正，使其处于正常工作状态。
其中，气体成分校准采用标准气体（16%O2、5%CO2和79%N2）按要求定标3次。利用心率（HR）遥测仪记录每分钟HR,在每级运动负荷结束时，采用15绩点量表（Borg量表，绩点范围为6~20）观察受试者的尽力程度。通过测功器在不同的阈值测得相关运动参数，即最大HR%（HRrel）,VO2%（VO2rel），以及不同单位下的VO2（VO2ml·kg-1·min-1、VO2ml·min-1·kg-2/3、VO2l·min-1）。
AT是表示血乳酸的无创伤性指标，通过气体代谢测试测定，判定标准为VE/VO2突然增大之前的VE/VO2最低值，通常不伴随VE/VCO2变化。
TDMA是表示代谢性酸中毒的无创指标，其值推定为VE/VCO2比值开始升高之前的最低值。RQ是当机体动用糖酵解代谢供能，VCO2/VO2开始达到1时，此运动强度下RQ=1.
乳酸堆积拐点（OBLA）是血乳酸（BLA）开始以指数形式增高的点，通常是4mmol/l时。VO2max主要反映人体最大有氧代谢能力，反映心肺功能的运转能力和肌肉对氧的吸收、利用能力[1].目前，在实验过程中主要采用3种表达方式，即VO2ml·kg-1·min-1、VO2ml·min-1·kg-2/3、VO2l·min-1.
3.数据收集与统计。比赛成绩数据来自实验前2个月受试者参加的国际越野滑雪巡回赛，分别为男子5km和10km、女子2.5km和5km古典式越野滑雪；男子15km和30km、女子10km和15km自由式越野滑雪。由于比赛采用不同的技术而且是不同的距离，因此，每个受试者排名是与参加每次比赛的最好成绩运动员成绩时间进行比较，按照时间划分计算。等级排序是根据4次比赛成绩排序平均值进行计算的，这种排序能够以百分比的形式反映出受试者比最好成绩运动员成绩慢多少。
1.2.3数理统计采用SPSS12.0统计软件对数据进行分析，所有数据以平均数±标准差形式呈现，其中，相关性分析使用两种方法，一种是定距测量方法，通过皮尔逊（Pearson）相关系数分析了跑台运动实验所测数据与成绩的相关程度；另一种是非参数测量方法，通过斯皮尔曼（Speraman）等级相关系数分析了所测数据与比赛排序之间相关程度。
2结果与分析
2.1实验所测参数与越野滑雪成绩之间的关系分析
实验前本研究对研究对象2个月前参加的4次国际比赛成绩进行了等级排序，4次比赛分别是男子5km和10km、女子2.5km和5km古典式越野滑雪；男子15km和30km、女子10km和15km自由式越野滑雪。因为4次比赛距离和采用的技术均不同，因此，排序是将每位运动员4次比赛成绩（时间）与每次比赛最好成绩运动员的成绩（时间）进行比较，按时间比值划分得到最终排名顺序（表2），这种排序可以通过百分比的形式反映出受试者与最好成绩运动员之间的差距。通过表2可以看出，男子被试中排序最后的运动员比最好成绩运动员成绩相差20.6%,女子相差10.7%.
本次跑台运动实验对16名研究对象的多项生理学指标进行了测试（表3、表4），对所测数据进行相关性分析（表5、表6）。对所测数据与比赛排序之间相关程度进行了分析。
通过表3、表4可以看出，实验指标中HRrel或VO2rel与AT、TDMA、OBLA以及换气率为1（RQ=1）等指标间没有性别差异。通过独立样本统计方法发现男、女运动员人体测量指标，身高、体重及BMI等与运动成绩不存在显着性关系。
通过表5可以看出，相关性分析结果发现，男运动员AT,TDMA,RQ=1,OBLA指标与VO2peak（HRrel和VO2rel）指标之间对比赛成绩没有任何显着性关系。采用皮尔逊（Pearson）相关系数分析，AT、TDMA、RQ=1、OBLA指标与VO2peak（VO2l·min-1）指标对于比赛成绩存在显着相关性，与比赛成绩关系最为显着性的指标分别是OBLA（r=-0.949）和TDMA（r=-0.945）。对于男子运动员来说，如果采用VO2ml·kg-1·min-1或VO2ml·min-1·kg-2/3指标表达VO2max,那么，运动成绩与不同阈值和VO2peak之间的关系就会被弱化。运用斯皮尔曼（Speraman）等级相关系数分析，AT、TDMA和OBLA指标与VO2l·min-1之间对于运动成绩具有显着相关，相关系数分别为r=-0.822、r=-0.894、r=-0.966.
通过表6可以看出，女越野滑雪运动员AT、TDMA、OBLA或VO2max指标和运动成绩之间都没有显着性相关关系，只有指标RQ=1（VO2l·min-1,VO2ml·kg-1·min-1,VO2ml·min-1·kg-2/3,VO2rel）与成绩排序之间存在显着性关系。在皮尔逊相关系数分析中，指标RQ=1（VO2ml·kg-1·min-1）与成绩关系最为显着，r=-0.774;在斯皮尔曼等级相关系数分析中，指标RQ=1（VO2rel）能够最好的反映运动排序，r=-0.813,说明利用这个指标能够很好地预测女子越野滑雪比赛成绩。
2.2测量生理学指标对于越野滑雪运动成绩影响的横向比较分析
越野滑雪比赛项目通常距离较长，一般都要50min以上完成，Wasserman等通过研究认为，完成这种运动要求运动员运动强度必须在TDMA值之下[16].Niinimaa等人通过对一组大学生越野滑雪运动运动员进行测试发现，一次3min急性全力滑行后，运动员VO2只为VO2peak的89%,因此，对长距离越野滑雪运动甚至短距离滑雪比赛来说，还存在VO2peak以外的因素影响比赛成绩[11].以上发现表明，越野滑雪比赛过程中，在由有氧代谢转到无氧代谢之前，有氧运动能力是影响运动员成绩的一个重要因素。这与本研究结果一致，表5、表6清晰地表明，对预测男运动员成绩的最好生理指标是TDMA和OBLA,对女运动员则是RQ=1.另外，男运动员生理指标TDMA和OBLA与运动成绩相关性最为紧密，女运动员相关性最高的是RQ=1,充分说明跑台运动实验可以为预测越野滑雪成绩提供合理生理指标。
皮尔逊（Pearson）相关系数分析，要求所测数据应该是定距数据，变量在总体样本中呈正态分布[12].然而，由于实验对象较少，很难判断数据总体上是否遵循正态分布，因此，采用了非参数检验，如斯皮尔曼（Speraman）等级相关系数，只考虑等级排序。本实验同时采用这两种方法，Speraman等级相关系数分析是由于样本少，Pearson相关系数分析则能更容易与已有的预测越野滑雪成绩的实验研究进行比较。
通常情况下男子对象所测生理学参数与等级排序之间关系比女子更为紧密。这表明一方面，女子运动员所测生理参数可能不能反映运动成绩，另一方面，可能女子等级排序量表无法真实反映运动成绩。女子实验对象等级排序的成绩变动范围小于男子。较大的等级排序范围自然使男子Pearson相关系数高于女子。表6表明，女子RQ=1参数与运动成绩间的皮尔逊相关系数分别为r=-0.721、-0.774、-0.758,是所有参数中与运动成绩相关性最高的，这与Mygind等对越野滑雪和Rundell等对冬季两项成绩预测的实验结论相一致[9,12].这些研究中VO2max与运动成绩之间的相关系数都在-0.69~-0.87.
2.3不同单位下VO2max指标预测越野滑雪成绩的性别差异另一个性别差异表现在运动成绩与VO2peak之间的关系，当这些阈值使用不同的标准化体重表达时，表现出性别差异。有研究认为，VO2和VO2peak应该用单位ml·min-1·kg-2/3取代l·min-1或ml·kg-1·min-1表达[3,8],其合理性是相对体重的滑雪能量消耗会随体重降低。然而，相关研究结果却不是很明确。尽管Ingjer认为，VO2maxml·min-1·kg-2/3是预测男、女越野滑雪运动员成绩的最好参数指标，但其研究结果却很矛盾[8].研究表明，男子实验对象与本研究结果相一致，VO2max以ml·min-1·kg-2/3为单位是预测男子成绩的最好指标，但女子实验对象研究却不是很明显，在冬季利用VO2max预测越野滑雪成绩使用单位ml·kg-1·min-1和ml·min-1·kg-2/3效果一样，另外，在夏季VO2max预测女子越野滑雪成绩使用单位ml·kg-1·min-1比ml·min-1·kg-2/3要好。
Bergh研究了男子高水平滑雪运动员中高水平与普通运动员的VO2max,认为对于利用VO2max预测越野滑雪运动成绩最好使用单位ml·min-1·kg-2/3表达[3].然而，该研究中高水平与普通运动员的VO2max相对平均差最大是采用单位l·min-1时，其中女子是采用ml·kg-1·min-1时，将相对平均差最大作为指示哪种生理指标为预测成绩的最佳指标是极具争议的。但从该研究中可以看出，高水平运动员VO2max（l·min-1）在不考虑体重情况下要比普通运动员的高。
在本实验中，表5表明，男运动员中如果VO2peak采用单位ml·min-1·kg-2/3而非l·min-1,运动成绩与VO2peak之间的相关性会降低，其他阈值参数变化基本一致。当使用单位ml·kg-1·min-1时，男运动员运动成绩与VO2peak之间相关系数最低，值得注意的是，VO2peak与运动成绩的斯皮尔曼相关系数最低（r=0.000），说明男运动员预测成绩的相关参数无需考虑相对体重影响。这与Staib等研究结果一致，运动员下肢VO2max采用单位l·min-1预测运动成绩效果显着，而非单位ml·min-1·kg-2/3或ml·kg-1·min-1表达[14].
然而，女运动员生理参数是否有必要采用标准化体重不明确。本实验通过皮尔逊相关系数分析发现，与男运动员相比，女运动员呈现相反模式。表6表明，女子运动员VO2采用单位ml·kg-1·min-1时运动成绩与VO2peak之间相关性最强，其次是ml·min-1·kg-2/3和l·min-1.
将数据排序考虑在内（Speraman）时，女运动员标准化体重的VO2与运动成绩之间的联系不明显。因此，建议在预测越野滑雪运动成绩时，单位l·min-1适用于男运动员，而非女运动员，单位ml·min-1·kg-2/3或ml·kg-1·min-1对男、女均适用。然而，本实验相比同样支持采用单位ml·min-1·kg-2/3有利于预测越野滑雪成绩的Bergh和Ingjer的研究对象更年轻，总体样本量更少，这可能会影响到实验结论。因此，这些发现还需要在其他优秀运动员中进一步研究证明。
2.4跑台运动实验在越野滑雪运动中的应用
过去的10多年中，通过用跑台运动实验来测试越野滑雪和冬季两项运动员有氧运动能力备受质疑，认为无法有效反映上肢或全身有氧能力。女子冬季两项运动员跑台滑行与男子越野滑雪运动员跑台上双臂推杆实验都比跑台运动实验测试VO2max能更好地预测比赛成绩[5,9,12,14].这些研究表明，上肢力量和耐力与比赛成绩有密切关系，而且男、女越野滑雪运动员上肢测试VO2max和上肢力量与体能状态关系比跑台运动实验VO2max更为紧密。在Mygind等研究中，两种测试结果差别不明显，该实验针对6名越野滑雪运动员进行了跑台运动实验和固定双腿的双臂推杆实验，测得VO2max分别与10次比赛成绩进行比较，采用Pearson相关系数分析确定运动员平均个体排序与不同测试方法VO2max之间的联系，发现双臂推杆实验测得的VO2max与成绩呈显着相关。
然而，6名被试和10次比赛只用一个排序量表使研究结果极具争议[6].因此，本研究重新对其实验数据进行了Speraman等级相关系数分析，发现跑台运动实验的VO2max与运动成绩之间的相关系数为r=0.714（P=0.111），双臂推杆实验的相关系数为r=0.534（P=0.266），这说明跑台运动实验是可以预测成绩的。
在其他研究中也找到了直接支持跑台运动实验VO2max预测成绩效果好于上肢运动实验的研究文献[5,9,12,14].这些研究通过跑台运动实验和上肢双臂推杆实验确定乳酸阈、VO2max和上肢力量峰值与它们在男、女冬季两项运动员比赛成绩的关系，认为对于女运动员，跑台运动实验VO2max和LT预测成绩效果好于双臂推杆实验VO2max和LT,上肢力量峰值与成绩相关性又要比LT和VO2max高；对男运动员，跑台运动实验力竭时间是预测成绩最佳指标。
此外，上肢或全身运动实验所测结果与成绩之间的关系并没有比本研究中跑台运动实验结果更好，支持跑台运动实验能够提供预测越野滑雪运动成绩的生理指标。
本研究并不质疑上肢或全身运动实验在越野滑雪中的应用，因为越野滑雪过程中，上肢运动能力确实是取得优异成绩的重要因素，这一点已被证明。有实验表明，上肢或全身运动实验测得的VO2max要低于跑台运动实验VO2max[13].这种VO2max的差异可能是上肢肌肉局部疲劳影响所致。
因此，利用上肢或全身运动实验测VO2max,总会有无法确定的影响因素，从心脏供氧能力到上臂的局部疲劳，很难确定，但这不妨碍上肢力量和耐力对越野滑雪运动的重要性。因此，本研究建议对越野滑雪运动员进行上肢最大强度运动实验，测试上肢力量和耐力运动力竭时间，而非通过VO2max.表5、表6显示，运动成绩和通气阈（VT）、OBLA之间存在最高相关系数，而非VO2peak.
因此，进行上肢或全身运动测量VO2时就要进行LT和/或VT实验。
3结论与建议
3.1结论
1.跑台运动实验所测的生理学参数能够用来很好地预测越野滑雪运动的比赛成绩。运用跑台运动实验所测的VO2max和LT指标预测越野滑雪成绩要好于双臂推杆实验。在女子中，上肢力量峰值与成绩的相关性要比乳酸阈和VO2max强。在男子中，跑台运动力竭时间是预测其越野滑雪成绩最强指标。
2.预测越野滑雪运动员成绩的生理学指标存在性别上的差异。在男子中，TDMA和OBLA指标参数与越野滑雪成绩存在高度相关，是最好的预测其越野滑雪成绩的生理学指标，对于女子来说，RQ=1的指标参数能更好预测其越野滑雪成绩。
3.不同单位下VO2max指标反映越野滑雪运动员成绩存在差异。在预测男子比赛成绩时，VO2max不必要采用相对体重表达，使用单位VO2l·min-1表达更准确；对于女子来说，VO2max单位l·min-1,ml·min-1·kg-2/3或ml·kg-1·min-1均适用。不论男子还是女子，预测指标相对最差的是VO2max.
3.2建议
利用上肢实验测得的VO2max往往低于跑台运动实验所测的VO2max,如果对上肢训练进行研究，应该考虑把肌肉力量和耐力作为实验设计指标，或者在测量上肢VO2max时应该考虑对通气及乳酸阈值的测定。
参考文献：
[1]冯连世，李开刚.运动员机能评定常用生理生化指标测试方式及应用[M].北京：人民体育出版社，2002.
[2]JACKL,JAMESAF.社会研究中的基础统计学[M].王卫东，译.北京：中国人民大学出版社，2008.