战绳训练的力量训练特征和生理负荷

　　摘    要：　战绳训练是一种采用高强度间歇训练原理以上肢为主并带有阻力的新颖训练方式, 弥补了常规HIIT训练形式的不足。通过整理现有的战绳训练文献, 从肌肉力量和生理负荷角度对战绳训练效果进行分析, 发现战绳训练对上肢和躯干核心肌肉具有较好的刺激作用, 生理内负荷指标血乳酸、心率和RPE值高, 单位时间能量消耗大的特点, 是一种高强度、剧烈的HIIT运动方式, 在应用过程中需要充分考虑不同人群和项目的特点。

　　关键词：　高强度间歇训练; 战绳训练; 生理负荷; 肌肉力量;

　　Abstract：　Battle rope training is a new training way under HIIT principle on upper body with resistance, which makes complement for normal HIIT's limitations. Through summarizing the related literature about battle rope training, this study concludes that battle rope training has nice effect on upper body and trunk muscle stimulation, is a vigorous activity with high blood lactate, heart rate and RPE value, and put forward that battle rope training should be used considering the variety of the people and sports.

　　Keyword：　high intensity interval training; battle rope training; physiology intensity; muscle strength;

　　进入21世纪，高强度间歇训练（High Intensity Interva Training, HIIT）再一次成为了运动训练和健身的热点，在2014年和2018年全球健身趋势调查中HIIT是排名第一的运动方式，其余年份均名列前十[1]，2019中国健身趋势调查中也居第15位[2]。HIIT是指以大于无氧阈或最大乳酸稳态的负荷强度进行多次持续时间为几秒到几分钟的练习，且每两次练习之间安排使练习者不足以完全恢复的静息或低强度练习的训练方法，HIIT相比持续耐力训练法可以在较小训练量和较短训练时间内改善肌肉有氧氧化能力并提高机体的最大摄氧量水平[3]。HIIT通常采用的运动方式是跑步、自行车、游泳等周期性运动，但这些运动方式可能对运动参与者造成运动损伤，如最常用的、大量人群参与的运动形式，跑步是一种冲击类动作，其容易对人体下肢软组织造成损伤，长距离跑者中有报告的下肢伤病人数占比跨度达19.4%～92.4%，主要伤病发生在膝关节部位[4]，而且无法满足具有下肢功能不全或障碍人群对高强度间歇训练的需求。而目前流行的战绳训练在某种程度上弥补了传统HIIT训练的不足。

　　战绳训练是采用HIIT的训练原理，训练者双手分别握绳两端运用手臂快速持续的晃动一根大而粗的绳子的训练方法。由于训练时训练者维持绳子连续的波动需要手臂和肩部快速不间断给绳子施加动力，以避免波动中断，因此动作频率较高，再者战绳具有一定重量，双重因素促使训练者机体不可避免的产生高强度的运动应激。战绳训练最初由美国获得多项世界健身记录的John Brookfield根据风暴下的海浪有感而创立，形象地利用手部抖动长绳的连续波动类比一波波的海浪进行训练。战绳有多种尺寸，长度在9～15m之间，直径3～5cm，材质通常是聚乙烯或麻，重量在9～16kg之间，使用的时候将战绳的中部缠绕固定，两端作为把手，通过手臂的各种形式的快速晃动使绳子产生一系列连续不断的不同形状波动进行训练，也可以结合脚部和全身的动作进行复合式训练。战绳价格便宜，容易安装，只需在一块稍微宽敞的地方利用一个支点就可以进行训练，具有方便、简单、易行和经济的特点。

　　虽然战绳的配置已经在各种健身和训练场所得到了普及，战绳训练图片也常见于各种体能训练的宣传资料中，但健身和训练从业者对战绳训练的理论认识来源于常规的下肢HIIT（跑步、功率车等）训练方式，但上肢和下肢的HIIT训练对机体造成的应激有所不同，相比下肢HIIT训练，上肢HIIT训练主要参与的上肢肌肉含量相比下肢较少，且无法提供下肢肌肉在运动过程中的泵血作用，在同等强度下，上肢HIIT训练者需要付出更大的努力，心率、RPE、摄氧量、血乳酸等生理负荷指标反应更大[5]，因此下肢HIIT训练的指标不能简单套用于上肢HIIT训练。为了科学和安全地使用战绳HIIT训练，有必要对其训练负荷和效果进行研究。
 

　　通过谷歌学术、web of science和中国知网以“战绳”和“战绳训练”及“Rope”和“Battle Rope”作为关键词对中文和英文文献进行检索，发现战绳训练的相关研究较少，英文文献仅有19篇、中文文献0篇，其中学位论文3篇，最早一篇经过同行评价的研究出现在2015年。文献主要集中在对战绳训练的能量代谢、训练效果及生理负荷的研究。本文的目的在于通过整理现有的战绳训练文献，从肌肉力量和生理负荷角度对战绳训练效果进行分析。

　　1、 战绳训练的力量训练特征

　　1.1、 战绳训练动作

　　战绳训练采用手握战绳两端进行各种形式的连续摆动，动作主要发生在肩关节、肘关节、腕关节以及手掌部位，其中又以肩关节的运动为主。根据动作的不同，肩部运动包括上下的屈伸、左右的内收外展、以及回环。肘部和手腕运动主要是屈和伸，手掌是抓握。躯干和下肢主要起稳定和支撑作用。在某些复合动作中，下肢也可以做屈和伸以及各种脚部协调动作。

　　根据训练者的姿态、动作、幅度和战绳波形的不同，战绳训练的动作有不同分类，各类别之间可以互相搭配组合形成不同动作（表1）。目前训练和研究中主要采用的是平步半蹲，下肢保持稳定的姿态，上肢采用的主要运动方式是上下同时和上下交替。

　　表1 战绳训练动作分类

　　1.2、 战绳训练的力量效果

　　常用的下肢固定、上肢运动的战绳训练动作，使战绳产生波动的肌肉主要包括上肢的三角肌、背阔肌、胸大肌、肱三头肌和肱二头肌，以及起稳定作用的腹部肌肉和竖脊肌。Joaquin Calatayud等在对大学生进行平步半蹲双手和交替双手上下摆动的战绳训练表面肌电活性研究中发现（见图1），三角肌前束肌电活性为最大自主等长收缩（MVC）肌电活性的百分比分别为58%和63%，腹外斜肌分别为54%和73%，竖脊肌分别为67%和51%，臀中肌为18%和14%[6]。该研究表明，在原地静蹲的战绳训练中，战绳对上肢和躯干肌群产生较大的刺激，下肢参与较少，双手同时上下摆对竖脊肌刺激更大，而交替双手摆对腹外斜肌刺激较大。这可能是单边的运动打破了躯干扭矩的平衡，造成了躯干更大的稳定需求使得躯干对侧的肌肉产生更大反应。这个结论符合战绳训练时手臂为主要运动关节、躯干为支撑的特点。与战绳训练同样具有上肢参与的壶铃甩摆训练的比较中发现为期6周，每周3次训练后两者在上肢力量的增长方面没有显着差异，但战绳训练对核心力量的提升更显着[7]。Bobu Antony通过对男性大学生运动员进行为期8周，每周训练5次的战绳、牛角包随机对照实验研究中发现，战绳训练组训练前和训练后的握力比较显着，比控制组提高了22.7%，比牛角包组高出2.8%[8]。但Joseph Meimr在对大学生进行5周、每周3次壶铃+战绳HIIT训练中只发现训练者右手的握力相比控制组存在显着性差异[9]。据Gale研究发现握力是中老年人全因死亡、心血管疾病和癌症发生的长期有效预测指标，握力较低意味着疾病风险机率较高[10]。Wehan Chen对男性大学生篮球运动员进行为期8周的战绳训练中发现，上肢爆发力传球速度提升了4.8%，下肢爆发力纵跳提高了2.6%，核心肌肉耐力屈提升了37%，伸提升了22.8%[11]，同样的研究人员针对战绳训练后即刻对篮球运动员的专项技术能力前后对比研究中发现投篮命中率降低了16.9%，胸前传球速度降低了9.1%，上肢可感肌肉酸痛度比躯干和下肢高30%，而纵跳高度无显着变化[12]。

　　图1 平步半蹲双手上下摆和交替摆主要肌群MVC百分比

　　以上研究表明常用的上肢运动、下肢固定的战绳训练方式由于动作涉及的肌肉参与的关系，对上肢肩部伸、手部抓握和躯干稳定性力量的提升有明显的训练作用，而对下肢训练作用并不明显。相比其他HIIT的方式（如冲刺跑、功率自行车等），由于战绳本身重量的存在（9～16kg）和双手交替负重的方式，战绳训练对上肢和躯干核心肌肉群产生一定的刺激作用，这可以弥补其他HIIT训练形式对肌力刺激的不足。而且如果训练目标是为了提高运动员在疲劳情况下运用专项技术的能力，战绳训练可以作为各种以肩手运动特征为主项目（篮球、搏击等）的预疲劳的良好训练方法。

　　2、 战绳训练的生理负荷

　　2.1、 血乳酸

　　Foutaine对大学生进行15s运动、45s间歇、总计10组、10min双臂下摆的战绳训练的研究中发现，训练后最大乳酸平均值为11.9±1.4mmol/L[13]。Wei-han Chen针对男子大学生进行20s运动、40s间歇、5个动作、总计30组的战绳训练训练后血乳酸值为13.55±3.78mmol/L[12]。Ratamess对30s战绳训练，采取1min和2min不同的间歇时间发现，间歇1min的组比间歇2min的组血乳酸值显着偏高[14]。血乳酸变化总的趋势是随着运动和时间间歇比的提高和运动持续时间的延长血乳酸值增高，但集中于10～15mmol/L之间。Mader等人在研究跑步最大乳酸稳态（MLSS）时发现最大乳酸稳态对应的血乳酸值是4mmol。根据最大乳酸稳态对运动强度进行划分可分为3类：一是运动强度≤乳酸阈了，属于轻至中强度范围；二是乳酸阈≤运动强度≤MLSS，属于中高强度运动；三是运动强度>MLSS，属于高强度剧烈运动[15]。战绳训练使机体产生的乳酸区间显着高于4mmol最大稳态乳酸阈，处于高强度无氧阈范围，按照血乳酸运动强度划分战绳训练属于高强度剧烈运动。

　　2.2、 能量消耗和摄氧量

　　能量是机体通过分解代谢以满足运动和生存需求而产生的，能量系统训练是运动训练的重要部分，运动中的能量消耗一般采用摄氧量间接推算得出。Ratamess通过对战绳训练、传统力量训练和自重训练不同训练方式进行30s运动和2min休息总共3组的能量消耗比较发现战绳训练相比传统力量训练（深蹲、硬拉、卧推等）和自重训练（芭比跳，俯卧撑等）平均摄氧量、能量消耗总量和呼吸商皆最高，平均摄氧量达到24.6±2.6 ml/kg/min能量消耗总量达到10.3±1.4kcal/min，呼吸商为1.21±0.1（见表2）[16]。壶铃TABATA训练（训练休息比为20s:10s）和Wingate测试法进行功率自行车间歇冲刺训练（训练休息比为30s:4min）的平均能量消耗分别为9.51 kcal/min和8.6 kcal/min[17]，这两种方式推算也低于战绳训练的能量消耗。按照Wingate测试法进行的间歇训练与持续耐力训练在增加肌肉有氧氧化能力、肌肉缓冲能力和肌糖原含量方面没有区别，且前者更具时间效益[18]。这表明相比其他常用训练方式战绳训练单位时间内能耗最高，对机体的能量系统刺激更深，从训练角度考虑更有利于机体心肺和肌肉能量代谢适应的提升，从消耗能量大小的角度考虑更有利于大众在较少的时间内消耗更多的能量有利于降低体重，有较高的时间效益。

　　战绳训练的每分钟平均摄氧量根据训练间歇比有所不同，大部分研究采取的是1:3的间歇时间比，所测的摄氧量为20±5ml/kg/min，强度为最大摄氧量的50±5%。Faigenbaum对一组男性儿童进行运动间歇比为30s:30s的战绳训练中发现平均摄氧量30.0±3.9ml/min/kg (64.8%摄氧量峰值）[19]。根据摄氧量动力学，在训练强度>乳酸稳定强度时，摄氧量在短时间60～100s内成指数型增长，随后由于乳酸的快速堆积、体温的上升以及主要运动肌群Ⅱb型肌纤维的募集导致摄氧量进入缓慢增长阶段。Nicholas在另一项研究中对一组最大摄氧量男性为51.1±3.4ml/kg/min，女性为49±7.6 ml/kg/min发现在运动30s间歇1min的战绳间歇训练中在第一组时摄氧量成指数快速增长至25ml/kg/min，在随后的7组中缓慢爬升至30ml/kg/min，男性运动强度在52.8±5.5%VO2max，女性运动强度在50.0±11.2%VO2max[14]，这表明HIIT战绳训练在第一和第二组就已经完成了摄氧量的快速增长阶段。摄氧能力动员的快慢是衡量机体利用氧能力的重要指标之一，战绳训练在初期对机体的摄氧快速动员的影响，可以有效提升有氧能力快速动员，缩短运动员进入运动准备状态的时间。ACSM改善心肺耐力的推荐标准强度是50%～85%VO2max之间[20]。战绳训练强度高于ACSM标准，达到了改善心肺耐力的强度要求。值得注意的是，在同等强度下，由于肌肉含量和回心血量的不同，上肢训练比下肢训练的平均摄氧量低，Jesper发现在最大运动强度下，上肢运动的最大摄氧量只有下肢的66%[21]。因此适用下肢或全身训练的摄氧量指标可能并不适合上肢的训练。如果上肢训练的摄氧量比下肢训练高可能意味着相对强度更大。

　　2.3、 心率和RPE

　　表2 传统力量训练、自重训练和战绳训练的摄氧量、能量消耗和呼吸商

　　运动过程中最常用的简便易行的监控训练强度方式是心率的追踪和RPE（自我感觉疲劳量表）的记录。心率和RPE在运动强度衡量一致性上可靠性较高。

　　Fountaina在上述同样的战绳训练的研究中发现，训练者平均心率为163±11次/min，为按年龄计算的最大心率的86%，最高心率为178±11次/min (94%最大心率）。Ratamess在对13种不同类型的间歇训练（战绳训练、硬拉、深蹲、卧推、弓步蹲、芭比跳、卷腹、俯身划船、平板撑、俯卧撑、高拉、鳄鱼爬、瑞士球俯卧撑）的急性能量代谢反应比较中发现战绳训练的平均心率最高达到153.5±13.9次/min，比第二位芭比跳高出13%[16]。Faigenbaum对一组10.6±1.4岁的男性儿童进行运动间歇比为30s:30s的战绳训练中发现平均心率为168.6±11.8次/min (86.4%最大心率），第一组和第二组的心率快速且显着的提高[19]。对照ACSM根据心率对运动强度的划分战绳训练属于高强度训练。但相比下肢为主的训练，由于缺乏下肢的泵血作用且不活动的肌肉群更多[22]，上肢产生的生理应激更大（心率和平均动脉血压），因此采用心率作为衡量战绳训练负荷的指标，存在过高评价的现象，这也是为什么在上述摄氧量指标50±5%VO2max和心率强度指标存在不一致现象的原因。

　　在所有战绳研究文献中，仅有两篇利用博格自我感觉疲劳量表对战绳训练负荷做了研究，发现训练的RPE值在17～18之间，介于非常困难-极其困难之间，根据Borg量表属于大强度至最大强度之间[12,23]。结合心率指标发现，战绳训练的RPE值与心率强度值相一致，两者都接近训练者的最大强度，综合上下肢不同点考虑RPE和心率强度更适用于战绳训练的强度衡量，而摄氧量强度可能存在低估的情况。

　　3、 总结

　　战绳训练是一种新颖的、主要运用上肢、带有阻力的高强度间歇训练方法，除具有传统的下肢HIIT训练的优点外，战绳训练对上肢和躯干的力量有较好的刺激作用，而且运动过程中产生的血乳酸、心率、摄氧量和RPE生理内负荷更高。

　　4、 战绳训练应用考虑

　　4.1、 合理安排运动间歇时间比

　　战绳训练的强度与间歇时间直接相关，训练和休息时间比一般为1:1～3，常见的有训练15s休息45s，训练20s休息40s，训练30s休息1min等，较短的恢复时间意味着能量总恢复量减少，机体平均做功时间增加，对机体能量的产生有着直接影响，研究表明同样的30s战绳训练后，1min间歇相比2min间歇在平均心率、平均能耗和平均最大摄氧量百分比存在显着差异，1min的间歇时间对机体的刺激更大。因此，战绳训练可以通过调整不同的间歇时间改变训练的强度和身体的刺激深度以满足不同训练目标和训练人群的需要：一是对于初级训练者可以采用运动时间短，间歇时间长的方式进行，降低训练难度，延长训练时间，增加训练乐趣；二是对于以发展糖酵解或ATP-CP系统供能能力的运动员可以采取不同动作组合，较大运动时间间歇比的方式进行，增加运动强度；三是对于以减重为目标的大众可以采用适中的运动间歇比（如12），适当延长总的训练时间，增加能量消耗的总量，促进运动的效益.

　　4.2、 综合考虑人群特征

　　战绳训练的使用需要结合不同人群的特点，在器材、运动强度、时间、频率等变量进行科学合理的安排。

　　战绳训练具有高强度、高效益的特征，其引起的身体即刻反应强烈，适合具有一定训练基础和健康水平的人使用，但目前对适应人群的研究只局限于大学生和运动员的群体中，对于老年人和儿童的应用研究相对较少。老年人由于力量和速度的下降以及心血管功能的降低，战绳训练高强度的刺激，上肢训练更高的平均动脉压可能会导致训练者不能有效完成动作和产生潜在的心血管风险。因此老年人如果需要使用战绳进行训练，应提前征得医生的同意，在体能专业人员指导、监控、确保安全的前提下，先进行一段时间有氧训练，在渐进至战绳训练；儿童由于无氧供能系统还未发育完全，清除乳酸能力较低及上肢力量较小，应采用降规格的小型战绳进行，在体能训练专业人员的指导下强调乐趣为主，其他训练形式穿插进行，避免不正确的姿态和损伤的发生；女性和男性存在生理和遗传上的差异，女性体能水平相对较差，上肢力量明显不足，女性使用者应根据实际情况采用长度较短、直径较小的战绳。

　　4.3、 考虑不同运动项目

　　鉴于战绳训练的动作主要发生在上肢、属于高强度间歇的能量系统训练，因此以ATP-CP和糖酵解供能为主的、上肢发挥重要作用和具有间歇性的运动项目如篮球、水球、拳击、摔跤等项目可以将战绳训练作为发展无氧耐力和恢复能力的有效手段；可以作为下肢为主的跑动型项目如足球、100米、400米等能量系统训练的替代性调剂手段，以避免下肢过度冲击和局部疲劳，出现损伤。

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