王栋梁 王敬茹 邢丽丽 徐起麟

（1.河北省体育科学研究所；2.国家体育总局优秀运动员训练负荷诊断与调控实验室；3.河北省神经肌肉功能与力量训练实验室 河北石家庄 050011）

疲劳严重影响运动员竞技水平和竞技状态，甚至会造成运动损伤等更为严重的后果。越野滑雪是典型的超长距离体能类项目，运动员在训练和比赛中出现疲劳是非常常见的。该文重点对越野滑雪项目疲劳特征以及疲劳后如何影响运动员的运动表现进行研究。

1 越野滑雪和疲劳

1.1 越野滑雪比赛项目特点和生理学需求

越野滑雪比赛距离从1.5km（短距离冲刺赛）到50km（冬奥会男子个人），甚至还有超长距离（越野滑雪马拉松），而比赛持续时间从数分钟直到数小时。不同于其他耐力项目，越野滑雪比赛是在坡度连续变化的赛道上进行，赛道分为平坦、上坡、下坡三种地形，上坡和平坦区域要求运动员尽最大努力快速滑行，在下坡地区，运动员有一定的时间用来恢复体能。越野滑雪赛道特点、比赛距离和运动持续时间决定了有氧代谢能力是越野滑雪运动能力的最关键因素，而在冲刺阶段和短时爬陡坡阶段，运动员的无氧能力也值得关注。总的来说，越野滑雪比赛的疲劳主要是由于长时间中高强度持续运动带来的，因此，越野滑雪项目的生理需求包括强大的心肺功能和代谢水平、较好的力量输出和做功效率以及在持续强度刺激下稳定的技术和合适的战术。

1.2 疲劳的定义

疲劳是一个难以准确定义的概念，在运动生理、认知心理、人体工程学和医学实践中均有所体现，一般描述为精力缺乏和身体、精神状态疲倦。竞技体育中关于疲劳的定义也有所不同，通常是指由运动诱发的运动机能或运动表现的严重损害，表现为力量产生和功率输出的减少，或者行动感知努力程度增强，但无法产生预期的力量输出。疲劳通常分为外周疲劳和中枢疲劳，外周疲劳涉及肌肉损伤，中枢疲劳则涉及初级运动皮层产生的运动输出信号减少，与支配骨骼肌的神经解剖部位调节有关，称为肌肉自主激活能力下降［1］。对越野滑雪来说，存在多个方面的疲劳特征，如运动表现能力下降、神经肌肉疲劳、生理生化指标及运动生物力学指标变化等，这些特征反过来影响运动员技术的应用，改变运动员运动学参数等。

2 越野滑雪项目疲劳特征

2.1 越野滑雪神经肌肉疲劳

肌肉疲劳在高强度和低强度运动中均可发生，这是由运动强度和持续时间决定的。短时运动造成的疲劳主要由新陈代谢因素或者离心收缩造成的肌肉损伤因素决定，长时间运动造成的疲劳则有更复杂的原因。运动引起的肌力显著下降和神经肌肉系统激活功能的变化，可能是由中枢疲劳和外周疲劳两种机制造成的。大多数研究使用表面肌电图技术来判断神经肌肉激活模式和肌肉功能，并且可以通过对比静息双收缩电位和叠加的电诱发双收缩大小的相对变化评估中枢疲劳［2］，通过检查诱发的静息双收缩的大小和形状变化来评估外周疲劳［3-4］。一般来说，测量肌肉最大自主收缩能力是评价肌肉疲劳的最有效和最广泛的方法。

对越野滑雪项目来说，不论是传统技术，还是蹬冰技术，均有研究发现长距离赛后神经肌肉会产生疲劳现象，如膝关节伸肌群肌力显著下降，最大表面肌电（股四头肌MVC 积分肌电）下降，肌肉力量发展速度（RFD，反映肌力的快速产生能力）下降［5-10］等。研究表明，超过2h 的越野滑雪运动后，膝关节伸肌的向心（7%～12%，180°/s）和等长收缩（8%～10%）力量均有显著下降，但等长收缩力量下降的幅度大于向心收缩力量［6-8］。而在模拟短距离冲刺淘汰赛的测试中也发现膝关节伸肌自主收缩和诱发等速肌力的收缩以及上肢肌力和输出功率的显著降低。越野滑雪是一项涉及上下肢的竞技运动，对于不同的肌肉，活性变化和贡献程度随技术和赛道特征的区别而有所差异。因此，越野滑雪不同肌肉的疲劳程度会有所不同。研究发现，肱三头肌和股外侧肌活性显著下降，但背阔肌和胸大肌的表面肌电变化不明显，这可能与不同肌肉肌纤维分布差异性有关［9］。Boccia等人［10］通过对比16名滑雪运动员在56km 传统技术赛前后肘关节伸肌和膝关节伸肌的最大自主收缩肌力和肌肉力量发展速度，发现长距离越野滑雪比赛对上肢和下肢神经肌肉功能有不同的影响，虽然两组肌肉均显示出中枢和周围疲劳，但下肢力量较上肢损失更大，而在短时间内产生力量能力方面，上肢受影响更为明显［5］。Millet等人［11］研究滑雪马拉松后膝关节伸肌最大自主收缩和经皮电刺激引发的肌电图特征，发现最大等长收缩过程中的主动激活并未受影响，长时间的滑雪运动引起疲劳，但同时神经肌肉的协同能力得到增强。

总之，不论运动员采取何种滑雪技术，也不论滑雪比赛是短距离冲刺还是超长距离的滑雪马拉松，越野滑雪运动员神经肌肉疲劳是普遍存在的，不过不同部位肌肉疲劳情况有所不同，而且神经肌肉激活功能变化也有所区别。

2.2 越野滑雪疲劳生理变量特征

除了通过神经肌肉功能来反映疲劳外，越野滑雪疲劳引起的生理变量也值得关注。运动强度和时间的增加，能够引起耗氧量、心率、通气量、血乳酸浓度等指标的明显变化。长距离滑雪赛后运动员血乳酸浓度明显升高，表明生理疲劳普遍存在［12］；短距离越野滑雪运动表现取决于速度能力、技术、耐疲劳性及无氧能力，生理指标的变化提示疲劳的发生，如Stöggl 等人［13］通过滑雪跑台模拟短距离冲刺赛，发现最大乳酸浓度、摄氧量和潮气量的变化，揭示了疲劳的发生。Vesterinen等人［14］模拟连续四回合短距赛冲刺赛，评估生理变量（心率、血乳酸浓度、氧耗），滑雪速度和肌电图（EMG）变化，可以观察到神经肌肉疲劳，但回合时间足以避免产生疲劳累积，高有氧能力的滑雪者在整个模拟过程中不太疲劳，也反映了有氧能力对疲劳的恢复作用。ZORY 也发现模拟冲刺赛运动员乳酸浓度的升高。Cristina 等人［15］评估5km（女子）和10km（男子）传统式越野滑雪比赛前后的不同生理变量，发现运动员比赛的平均心率为男性171±6 次/min 和女性177±3 次/min；赛后男性、女性运动员的血氧饱和度均显著降低（男：95.9%±2.1%～93.1%±2.3%；女：97.8%±1.1%～92.4%±2.1%），而血乳酸浓度明显提高（男性1.4±0.5mmol/L～4.9±2.1mmol/L；女性1.9±0.1mmol/L～6.9±3.2mmol/L），同时发现肌肉损伤的血液标记物浓度降低；但纵跳、握力、用力肺活量及电解质浓度等没有明显变化，认为疲劳与血氧携带能力降低，肌肉和血液酸中毒增加有关，而运动引起的肌肉损伤对疲劳的影响较小。另外，Schmitt 等人［16］纵向追踪北欧滑雪优秀运动员的心率变异性（HRV），发现处于疲劳现实生活条件下的运动员，HRV明显较低，且处于疲劳状态运动员HRV的个体差异较大，也可能反映了诱发疲劳的不同的HRV 变化模式。Stöggl 等人［17］通过远红外光谱技术监控肌氧饱和度的变化，反映了越野滑雪比赛中发生的有别于心率的疲劳模式。可以说，越野滑雪项目运动员生理学指标能够反映疲劳的发生、发展，并且指标水平受到各种因素的影响，疲劳诱发的模式存在多种可能性。因此，在判断运动员疲劳发生和疲劳程度的时候，不能靠单一指标的变化，而应多指标结合全方位评估。

3 越野滑雪疲劳的生物力学特征

越野滑雪运动员在逐渐达到疲劳状态的过程中，由于神经肌肉状态的下降及代谢产物的影响，运动员会做出适应性的改变，如变换技术和用力模式等，从而改变生物力学参数，也就是说疲劳和运动员力学特征是互为影响的。运动员疲劳时，滑行速度明显下降，推仗角度、推仗力、滑雪周期和滑雪周期速度均有所变化。Zoppirolli等人［18］评估短期疲劳对双推仗技术和运动员生物力学参数的影响，发现短期疲劳造成双推仗力的下降和推仗周期的缩短，但运动员身心体质、关节、雪仗的运动学没有差异。Zory 等人［19］在研究疲劳对短距离越野滑雪运动学参数的影响中也观察到推仗力和推仗周期的明显缩短，但运动员身体环节运动学参数发生了明显的变化。Cignetti 等人［20］检验滑雪步态内循环可变性并评估疲劳对其影响，发现同运动开始时相比，运动结束时上臂和腿部的角位移显著增加，这些变化显示动力学混乱状态的存在。

4 疲劳对越野滑雪运动员运动表现的影响

在疲劳状态下，越野滑雪运动员的肌力、RFD、做功效率以及代谢能力等运动表现有较为明显的下降。Bucher 等人［21］研究躯干疲劳对越野滑雪运动员的影响，发现在疲劳状态下，运动员推仗周期做功量和速率下降，躯干屈曲肌群和伸展肌群的最大等长收缩力下降；双推仗期间，推仗周期速率下降以及每推仗周期的做功减少，使运动员平均功率输出明显下降，同时最大吸氧量和最大通气量明显减小，在测试后的2min内，运动员表现差异最为明显，认为运动引起的躯干疲劳导致了双推仗能力的显著下降，这是由每个周期的工作量和周期速率降低，以及有氧能力下降所致。Zory［19］研究发现模拟短距离冲刺赛引发的疲劳对运动员双推仗运动学参数有影响，膝关节伸肌自主力量和上身功率输出减小，推仗时躯干、髋关节和雪仗角度明显变大，表明髋部和躯干屈曲减小，施加推仗力的有效性降低，导致了推仗周期速度的降低。然而，Gertjan等人［22］在观察力竭运动对越野滑雪运动员技术选择和生理反应的影响时，发现力竭运动几乎对技术选择和滑雪周期没有影响，但以不同的方式影响生理反应，如疲劳后心率和RER 保持较高和较低水平，摄氧量仅在力竭运动后前8min 受明显影响。基于呼吸肌在呼吸、姿势和运动中的重要作用，Thomas 等人［23］研究显示，对于大学生越野滑雪者来说，高强度的运动使呼吸肌劳累，最大吸气压力降低约20%，通气量、呼吸频率降低，自我感觉量表疲劳并削弱了他们的吸气肌肉功能。呼吸肌肉疲劳的发展限制了身体上部的运动能力。此外，人工诱导吸气性肌肉疲劳降低了耐受极限，并增加了受试者的知觉压力。越野滑雪运动员的疲劳和引起疲劳的因素是互相影响的，考虑到可能存在的代偿作用，生理、力学、技术等指标的变化也可能不明显。

加压放松［24］、压缩衣［25］、冷冻疗法［26］等恢复手段均可不同程度地减轻运动员的疲劳，提高运动表现。另外，不同的恢复时间和节奏也会影响越野滑雪运动员竞技表现。McGawley等人［27］研究表明，越野滑雪模拟冲刺赛，最大化恢复时间可以提高运动表现，半决赛和决赛之间恢复时间少于22min 可能会影响运动表现，较短的恢复时间限制了血乳酸的恢复。总之，疲劳以及疲劳恢复对越野滑雪运动表现有较大影响，训练比赛中应该更加重视运动员疲劳，要采取积极有效的恢复措施，来减少疲劳的发生以及实现疲劳的快速恢复。

5 结语

该文从生理、力学等方面对越野滑雪运动员的疲劳特征进行了总结，发现对于越野滑雪运动员来说，提高运动员在高强度比赛中的抗疲劳性，或者促进运动员疲劳后的积极恢复，有助于运动表现能力的提升。疲劳在越野滑雪赛中是普遍存在的，不同的因素下，疲劳发生、发展程度有所不同，造成疲劳的原因是多方面的，再加上运动员疲劳和引起疲劳的条件互为影响，因此需要综合多种因素进行准确判断。