运动生理学论文
运动生理负荷可用消量和负荷强度来表述，负荷强度是运动生理负荷中重要的因素。比赛负荷并非仅指比赛中各种运动中给运动员所施加的外部负荷（如速度、距离、间歇时间与方式、练习频率等）而是包括这些外部负荷作用（如吸氧量、通气量、心输出量、能量消耗的改变等）。
但由于这些指标在现场测定难度较大，比赛条件下一般难以实时监测。芬兰 Suunto 团队心率监测系统通过简单的心率胸带佩戴，采集运动员比赛过程中的即刻心率；比赛结束后，将心率传输带所储存的心率信息通过其系统软件的解读，可以输出其它相关生理指标，如通气量、摄氧量、能量消耗、EPOC（运动后过量氧耗）等。
为了进一步探明篮球比赛中生理负荷变化的特点和规律，明确比赛中生理负荷变化与篮球比赛中运动技能之间的关系，从而为篮球项目的运动训练提供理论基础，本研究用SuuntoTeam 团队心率检测系统检测了中国大学生男子篮球超级联赛部分队员比赛过程中的有关生理指标，并进行了数据统计及理论分析。此项研究客观地提供了篮球比赛实战中，运动员的生理负荷特征以及相关的生理负荷特征发生时与其即时的竞技状态和技术动作的关系，为篮球运动及训练管理体系提供了十分必要的理论基础。
1 研究对象与方法
1 .1 研究对象 以“大超联赛”比赛中运动员心率及相关生理指标特征研究为研究对象。
1 .2 研究方法1.2 .1 测试法 以中国大学生男子篮球超级联赛的部分队员为测试对象，于2011年3月19日在东北师范大学体育馆进行比赛时完成实地测试。受试队员共计9 名，平均 年龄 为 21.71±2.29 岁（yearsold），身高196.14±6.09 cm,体重 95.57±11.98 kg,使用芬兰SuuntoTeam 团队心率监测系统对比赛进行中的运动员进行心率监测。受试运动员于比赛开始前5min 带心率传输胸带，直至比赛结束，时间约 6724 s（约112 min），中间不间歇记录，用遥测心率系统在篮球比赛中采集心率数据，采样频率为1次 /s（eventpersecond,eps）。比赛结束后，将胸带中贮存的心率数据通过数据传输器输入到计算机中保存，然后使用此系统专门的分析软件获取与此研究相关的生理指标：最高心率（次 /min）、平均心率（次/min）、最低心率（次 /min）、摄氧量（ml/kg/min）、每分钟耗能量（kcal/min）以及运动后过量氧耗（EPOC,ml/kg）。样本截取从比赛开始至比赛结束，并扣除比赛间歇时样本，即样本完全截取于纯比赛时段。由于比赛中胸带和受试者皮肤接触不紧密或互相干扰而导致的失真数据（异常低值、高值等心率曲线）被剔除。
1.2 .2 录像分析法 为精确分析运动员比赛中的运动形式和跑动与运动负荷之间的关系，分析其内在规律，本研究同时采用3台体育运动专用摄像机（Panasonic）对比赛的全过程进行拍摄，2台拍摄全场，1台拍摄细节。根据录像，采用德国 SIMIscout 技战术分析软件，对受试运动员进行技战术动作的统计和分析。
1.2.3 Pairwise Pearson相关性分析法 最高心率与耗氧量、每分钟耗能量与EPOC之间的相关性，用Pairwise Pearson相关性分析法进行分析。其相关性以相关系数表示：相关系数接近1时，表示正相关；相关系数接近-1时，表示负相关，P<0.05为显着性相关。
2 结果与分析
2 .1 运动员在各节及上下半场比赛中的生理指标特征2.1.1 运动员在各节比赛中的生理指标特征 如表1所示，场上 9 名运动员在平均10 min 的第1节比赛中，最高心率、平均心率和最低心率及相关生理指标的摄氧量、每分钟的耗能量、EPOC等与7名运动员在平均 9.4min 的第2 节比赛、6 名运动员在平均 9.1min 的第3 节比赛、6 名运动员在平均8.8 min 的第 4 节比赛中相比，最高心率（194±15、189±11、188±15,次 /min）之间，最低心率之间（161±13、161±9、160±12,次 /min），平均心率之间（114±32、103±33、113±19,次 /min），摄氧量（36.3±4.8、34.8±3.7、34.7±5.2,ml/kg/min），以 及EPOC（88.8±41.1、63.5±38.8、97.4±43.0,ml/kg）没有显着差异（P>0.05）。然而，与第2 节、第3 节、第 4 节的每分钟耗能量相比，第1节的每分钟耗能量明显偏高（P<0.01）（表1、图1）。第2 节，第3节，第4 节之间，以上所检测的各项指标均未见显着差异（P>0.05）。
2 .1.2 运动员在上下半场比赛中的生理指标特征如表1所示，在上半场平均18.5min 的比赛中，7名受试运动员的最高心率、平均心率和最低心率以及相关生理指标的摄氧量、每分钟的耗能量、EPOC 与6 名受试运动员在平均16.7 min 的下半场比赛中的最高心率、最低心率、平均心率以及EPOC 等指标相比，仍无显着差异（P>0.05）；而摄氧量和每分钟耗能量却呈明显差异，即上半场明显高于下半场（P<0.01）（表1、图2）。
2.1.3 运动员在全场比赛中的生理指标特征 受试运动员中，有6 名参与整场4 节比赛，其平均时间为35.5±5.4min.其最高心率为194±13 次 /min,平均心率为158±10 次 /min,最低心率为 99±28 次 /min,摄氧量为35.8±4.3ml /kg /min,每分钟耗能量为21.3±6.1kcal /min,EPOC为86.2±42.7ml /kg.
2 .2 4 节比赛中不同位置运动员的生理指标特征 除身高，体重个人客观生理因素不同之外，由于战术位置的不同，运动员的跑动范围、速度及距离的不同也必然影响比赛中运动员的各项生理指标的反映。为此，此研究根据战术位置的不同，分析比赛中运动员的各项生理指标特征。
2 .3 比赛中运动员最高心率与其它生理指标的相关性 虽然在此研究中，心率（最高心率、平均心率、最低心率）与摄氧量、每分钟耗能量，以及EPOC未呈现线性相关（个体的身高和体重是其中重要的客观影响因素），但摄氧量、每分钟耗能量以及EPOC 均由相应的即刻心率通过其软件系统推算而出。所以，即刻心率应该是客观地反映生理负荷强度的最佳指标，即反映于摄氧量、每分钟耗能量以及EPOC.为此，利用PairwisePearson相关性分析法分析了全场比赛时段的最高心率与摄氧量、每分钟耗能量、EPOC之间的相关性（表3）。
如表3所示，最高心率与摄氧量、每分钟耗能量以及EPOC之间的相关系数分别约为 0.89、0.63、0.69,P值均小于 0.05,表明最高心率与摄氧量、每分钟耗能量、和EPOC之间的显着正相关性。
2.4 比赛中高心率（>180次/min）时运动员的技术动作特征 篮球比赛属于竞技性兼对抗性较强的比赛，高心率（>180 次 /min）既可以间接地反映运动员的竞技性与对抗性，又可以反映运动员即时的生理负荷强度。为进一步了解并探讨篮球比赛中竞技对抗与生理负荷之间的关系，根据心率传输带所储存的心率数据，统计受试运动员比赛中心率超过180 次 /min的频率，并通过比赛录像，观察运动员心率超过180 次 /min 时的场上技术动作（见表4）。
如表4所示，全场比赛中运动员心率高于180 次 /min的技术动作有运球突破、运球进攻、半场防守、快速退防、摆脱跑位、抢篮板球、封盖、快攻、对抗要位、篮下强攻、抢断。
在前锋、中锋、后卫3 个战术位置中，心率高于180 次 /min的技术动作，中锋合计235次，占前锋、中锋和后卫心率高于180 次 /min的技术动作总合计的48.76%,明显高于前锋（109次，占22.61%） 和后卫（138 次，28.63%）。
其中在中锋出现高心律的技战动作最多为快速退防，占其高心率技战动作总数的19.14%,其次依次为抢篮板球、摆脱跑位、半场防守、快攻、封盖、对抗要位、运球突破、篮下强攻、运球进攻、抢断。前锋出现高心律的技战动作最多为快速退防，占其高心率技战动作总数的18.35%,其次依次为半场防守、摆脱跑位、抢篮板球、快攻、封盖、对抗要位、运球突破和运球进攻。后卫出现高心律的技术动作最多为运球进攻，占其高心率技战动作总数的23.19 %,其次依次为半场防守、快速退防、摆脱跑位、运球突破、抢篮板球、对抗要位、快攻、封盖、抢断。
此研究以专业篮球运动员的实战比赛为检测对象和背景，为此研究中数据的客观性和结论的可靠性提供了切实的依据。与其它生理指标相比，心率是最敏感的生理指标，可以即刻地反映机体对比赛负荷刺激的反应及相应的生理变化。从此实战比赛的研究数据中可见，全场比赛运动员的平均最高心率为194 次 /min,达到了受试运动员平均的最大心率（“最大心率=220-年龄=220-22=198”）的 98 %,表明运动员在比赛中有时能够达到很高的运动强度，接近运动员的最大运动能力，即接近运动员的生理极限。当心率超过160 次 /min 时，机体便启动了无氧供能机制，以适应机体处于极限生理状态下的供能需要。通过对运动负荷的反映研究，以心率为标准，每分钟心率在157 次以上为大强度；156~139 次为中等强度；138~120 次为小强度；120 次以下为一般活动[1],而本研究平均心率为158 次 /min,也达到了最大心率的80 %,处于较大强度负荷运动状态。同时比赛中运动员心率超过180 次 /min 的技术动作平均为161次，最高达235 次，说明180 次 /min 以上心率值出现较多，也对无氧快速供能提出了较高要求。从比赛时运动员心率的变化情况，及篮球比赛中运动员活动形式的千变万化（如冲刺跑、走、跳、站立、滑步、后退、暂停等），运动强度也是由高强度、中强度、小强度及间歇停顿等构成。因此，比赛中运动员的机体处于高强度有氧代谢与乳酸能无氧代谢混合交替状态，平均心率客观地反映了运动员在整场比赛中平均生理负荷的强度。
整场比赛时段中，运动员的平均摄氧量为35.8ml /kg /min,为一般篮球运动员平均最大摄氧量（50~55ml /kg /min）的65~71%,低于足球、曲棍球、手球的摄氧量水平[2].鲍勇、张勍等人[3 -4]对CUBA男篮运动员与CBA青年男篮运动员体能的比较研究中表明：在实验状态下CBA青年队队员的最大摄氧量为49.23±3.32 ml /kg /min,CUBA 队员的最大摄氧量为50.8±2.98,差异不显着。从摄氧量看，篮球运动的全场平均强度并不很大，另外有关篮球比赛跑动负荷研究表明,“一场篮球比赛跑动总距离约为6000 m 左右”[5 -6]“,中等强度以下（4.4m/s以下）”[7]跑动距离就占总距离的70 % 左右的负荷强度，这也表明篮球比赛全场平均强度不是很高，这可能与比赛间歇较多、比赛过程被各种时间不同的间歇（违例、犯规、换人、暂停、节间、中场休息等方式）分隔开，同时运动员也有在场下休息时间有关，这些都是低摄氧量、高强度的无氧运动以及较高强度的有氧运动，被诸多的低强度有氧代谢所分割，因而平均摄氧量不是很高。
从比赛的总体平均值看，有氧代谢占优势，但这并不能掩饰比赛中高强度的无氧供能的比例，传统上，“运动后过量氧耗 （EPOC） 是指运动后恢复期内使处于高水平代谢的机体恢复到安静水平所消耗的氧量”[8 ].EPOC（运动后过量氧耗）是用来评价运动中的无氧代谢状况，尤其是评价乳酸能供能总量。EPOC值表示运动后人体恢复所需要的额外氧气运动强度越大，运动后人体恢复所需要的额外氧气量（EPOC）就越多，同时人体的动态平衡就越难恢复。因此，EPOC是一项表示运动强度的指标，它是一个由运动时间与强度以及影响人体的精神因素（压力和疲劳）所构成的数值。虽然运动生理学界对 EPOC 的意义存在争议，但 EPOC 仍是目前运动生理学界通常采用的反映无氧代谢状况的生理指标。本次比赛中运动员的平均 EPOC为 86.2 ml /kg,相当于1名场上运动员在比赛结束后需要 8238 ml（86.2ml /公kg×95.57 kg）的氧气来恢复机体的摄氧平衡。
耗能量代表比赛的运动量，本场比赛运动员的平均耗能量为 21.3 kcal /min,总耗能量为 756 kcal（21.3 kcal /min×35.5 min）。一般来说，篮球比赛的耗能量比足球低。一场激烈的篮球比赛可消耗能量约900 kcal,一场足球比赛的能量消耗约为1287 kcal.
在此研究中，虽然各节间及上下半场间运动员的最高心率、平均心率以及最低心率相比，未见明显差异；同时，不同位置的运动员之间在全场比赛时段中的最高心率、平均心率和最低心率相比也未见明显差异。然而，第1节比赛中运动员的每分钟耗能量却明显高于第2节、第3节、第4 节。同样，上半场比赛中运动员的每分钟耗能量明显高于下半场。同时，上半场比赛中运动员的摄氧量也明显高于下半场。这应与运动员在比赛开始时交感神经处于最高兴奋状态相关。交感神经兴奋时，引起肾上腺素分泌增加，相应的生理反应为心率加快、能量代谢加快、氧耗量增加。
前锋、中锋和后卫由于战术位置的不同，对其技战术包括跑动范围、跑动速度及跑动距离的要求亦不同。在本次比赛的研究中发现，最高心率和平均心率在 3 个位置中依次为后卫高于前锋，前锋高于中锋，然而在任何 2个位置之间未见统计学上的显着差异。摄氧量和 EPOC 在 3个位置中也是依次为后卫高于前锋，前锋高于中锋，而不同的是后卫与中锋相比，在统计学上显着偏高，而后卫与前锋相比，在统计学上趋于偏高。换言之，若以摄氧量反映机体的有氧代谢，EPOC反映无氧代谢，在整场比赛中后卫的有氧代谢和无氧代谢都高于中锋和前锋，而前锋和中锋之间在统计学意义上未见差异。
高心率（>180 次 /min）即高强度负荷的技术动作在不同位置的运动员之间也表现了不同的频率分布特征。以运球为主要职责的后位的运球突破和运球进攻分别占 9.4 % 和 23.2 %,明显高于前锋 （6.4 % 和6.4 %） 和中锋 （5.5 % 和 0.85 %）；快速退防三者差距不大，半场防守前锋（16 %）和后卫（18.8 %）明显多于中锋（11.9 %），这可能与后卫和前锋主要承担外线防守的任务，而外线空间较大，需要较多的快速移动相关，而中锋的防守移动较少而身体对抗较多；摆脱跑位三者相差不多，抢篮板球和封盖前锋（11.9 % 和 7.3 %）和中锋（16.6 % 和 8.5 %）明显高于后卫（5.1% 和 2 .2 %），这与运动员场上职责和身体条件相关；快攻也是前锋（11.1%）和中锋（11.9 %）明显高于后卫（4.4 %），因为后卫队员主要负责组织进攻，主要是快攻的发起者，而不是执行者，中锋主要是随着全队快速推进，而真正的快攻终结者多数为前锋队员；篮下强攻是中锋的主要技术和职责。比赛中，运动员在快速移动、快速运球、突破、拼抢篮板球、篮下激烈抢位、紧逼防守时处于交感神经极度紧张和兴奋的状态，心率是其最敏感的生理指标，客观地反映了其对应的运动生理负荷强度。
3 结 论
1）全场比赛各节之间及上下半场之间及各位置之间心率都未见差异；平均最高心率为194 次 /min,平均心率为158 次 /min,也达到了最大心率的 80 %;比赛中运动员心率超过180 次 /min 的技术动作平均为161次，最高达 235 次，说明180 次 /min 以上的心率值出现较多，也对无氧快速供能提出了较高要求，说明比赛处于较大强度负荷运动状态。
2）全场比赛各节之间及上下半场之间及各位置之间，每分钟耗能量都未见差异；而每分钟耗能量在第1节和上半场时段中明显偏高；平均耗能量为21.3kcal /min.但摄氧量和EPOC,后卫明显高于中锋，后卫趋于高于前锋。
3）比赛中产生高强度心率（>180 次/min）的最多的技术动作是快速退防、其次依次是半场防守、摆脱跑位、抢篮板球、快攻、运球进攻、运球突破、封盖、对抗要位、篮下强攻和抢断，并在前锋、中锋、后卫之间呈现各自独特的分布特征。
4）在篮球竞技比赛中心率可以间接地反映运动员的体能负荷程度和状态。当运动员的心率达到最大心率的80 % 时，机体便处于高强度有氧代谢与乳酸能无氧代谢混合交替状态。不同位置的运动员，在体能的消耗与需求以及有氧与无氧代谢的平衡上呈现各自不同的特征和微妙的差异。同时高强度负荷的技术动作及在不同位置的运动员之间都表现了不同的频率分布特征。
参考文献：
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