综述:乳酸阈值与 2000 米赛艇测功仪表现之间的关联:对预测的意义 —— 一项系统综述

时间:2025年3月17日
来源:Sports Medicine - Open

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这篇系统综述聚焦乳酸阈值与 2000 米赛艇测功仪表现的关联。通过综合分析多项研究,发现血乳酸浓度为 4 mmol-1时的功率与赛艇表现强相关,但研究存在方法差异大等问题,为赛艇训练和性能预测提供了重要参考。

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研究背景

在运动训练领域,准确评估运动员的当前表现水平对于制定科学的训练计划至关重要。传统上,最大摄氧量( )常被用于衡量耐力能力和训练状态,它与赛艇测功仪及水上表现呈正相关 。然而,最大摄氧量存在局限性,它主要反映中心循环,难以区分能力相近的运动员。因此,亚极量运动指标应运而生,其中基于乳酸的运动阈值成为评估耐力运动表现的重要方法。
运动强度通常根据不同阈值进行分层,这些阈值划分了运动强度从适度到重度再到剧烈的转变点。基于不同可测量的生理变量,人们定义了多种阈值,而基于乳酸的运动阈值在评估耐力运动表现方面逐渐占据重要地位。评估此类运动阈值一般采用递增运动测试,运动员以逐渐增加的强度划船,同时定期采集血液样本。通过绘制图表,可以展示出运动员在血液乳酸达到特定阈值浓度(如 4 mmol-1 )之前能够产生的功率(或速度)。随着运动强度增加,乳酸开始在血液中积累,而耐力能力提高的运动员在血液乳酸达到一定水平之前,能够产生更多功率,即表现出向右的偏移。
基于乳酸的运动阈值具有独特优势。一方面,外周适应性(如纤维类型和线粒体密度)会影响血液乳酸反应,这使其有可能成为检测特定肌肉群运动适应性改善的有用工具。另一方面,由于耐力赛事的运动强度需能维持整个比赛过程,基于乳酸的运动阈值能确定运动员在乳酸达到一定水平并开始疲劳之前的表现标准,相比最大摄氧量,它可能是更有意义的预测方法。此外,乳酸测量操作简便,对测试环境要求不高,尽管需要特定测试协议。不过,精英级 2000 米赛艇比赛持续时间短(约 5:30 - 7:30 分钟),且比赛能量供应中 67 - 88% 来自有氧呼吸,同时赛艇运动对力量和无氧能力要求较高,这些因素也在比赛表现中发挥重要作用。

研究方法

本系统综述严格遵循 PRISMA 2020 指南进行文献检索和分析。研究团队在 2022 年 11 月将研究方案注册于开放科学框架(DOI https://doi.org/10.17605/OSF.IO/D8YCE )。检索的数据库包括 EMBASE、MEDLINE 和 SPORTDiscus,检索策略使用了一系列与乳酸、运动测试、赛艇以及 2000 米相关的关键词,并根据不同数据库的要求进行了适当调整。此外,还通过引文检索、牛津大学博德利图书馆 SOLO 目录关键词检索等方式,进一步查找相关研究。检索时间分别为 2022 年 7 月、2023 年 9 月和 2024 年 8 月。
在研究筛选方面,研究团队预先确定了纳入和排除标准,并根据初步检索结果对标准进行了微调。纳入标准较为宽泛,涵盖任何年龄、性别的业余或专业赛艇运动员,以及使用亚极量乳酸测试、最大血乳酸浓度或最大血浆乳酸浓度且研究赛艇 2000 米项目的研究。排除标准则更为具体,排除了未报告乳酸评分准确性、可靠性或与 2000 米赛艇表现相关性的研究,以及未使用赛艇测功仪、非英文发表的研究。
筛选过程中,先根据标题和摘要对研究进行初步筛选,符合条件的研究下载全文至 Mendeley,去除重复文献后,由两名评审员(TK, EV)独立进行审查,确保纳入研究的准确性。数据提取同样由两名评审员(TK, EV)使用标准化表格独立完成,若有差异则通过协商解决。
风险偏倚评估采用了 Saw 等人开发的评估标准,并进行了适当修改。去除了与训练或竞争负荷描述、自我报告测量相关的标准,新增了 “方法明确界定” 标准,若研究详细描述了可重复的方法,则可获得最多 2 分。同时增加了 “报告统计检验” 的二元标准。两名评审员(TK, EV)独立进行风险偏倚评估。由于研究中增量测试确定乳酸阈值的方法存在显著异质性,且缺乏测试环境等相关数据,因此未进行荟萃分析。

研究结果

数据库检索共识别出 253 条记录,经筛选后最终纳入 24 项研究,涉及 797 名运动员(513 名男性,257 名女性,27 名性别未说明) 。这些研究的参与者涵盖不同赛艇类别、年龄、性别和经验水平,其中 11 项研究仅涉及男性赛艇运动员,8 项为混合性别研究,3 项仅涉及女性赛艇运动员,2 项未说明参与者性别。参与者中包括许多精英赛艇运动员,至少达到国家水平,部分为国际级和世界冠军,但未纳入新手赛艇运动员。
研究中使用的测试方法多样,最常用的是不连续阶梯式递增划船技术(22/25) ,不同测试的初始功率、阶段数和功率增量差异较大。其他测试方法包括连续阶梯式递增划船、连续斜坡式递增划船和恒定速率亚极量测试。血液样本采集部位也各不相同,8 项研究使用指尖或拇指的毛细血管血,10 项研究从耳垂采血,2 项使用留置静脉导管,1 项从脚趾采血,3 项未说明采血部位。
风险偏倚评估结果显示,13 项研究风险偏倚评级为 “良好”,9 项为 “中等”,2 项为 “差” 。没有研究获得满分 8 分。6 项研究未在同行评审期刊上发表(或是否经过同行评审不明确)。
研究中使用了多种乳酸阈值,其中 4 mmol-1 是最常用的阈值(32/69) ,其他常见阈值包括 2 mmol-1 、3.5 mmol-1 以及个体无氧阈值(如最大乳酸稳态或血乳酸浓度非线性增加的点,17/69) 。部分研究还纳入了运动测试期间或之后的最大乳酸水平或乳酸积累速率的相关性分析(9/69) 。
16 项涉及 630 名参与者的研究测定了 4 mmol-1 时的功率 / 速度与 2000 米表现的相关性,这是最常报告的阈值 。相关系数范围为 0.53 - 0.96( :0.28 - 0.92),表明该指标可解释 28 - 92% 的赛艇表现差异。12 项研究发现,所有参与者的总相关系数与 2000 米测功仪表现的相关性在统计学上显著( ) 。其中,12 项研究专门针对男性参与者(379 名),6 项研究记录了仅女性的数据(218 名) 。4 mmol-1 阈值在所有阈值中显示出最高的相关系数( ) 。在分别分析男性和女性数据的研究中,男性( )和女性( )的相关系数范围相似。
7 项研究(共 136 名男性参与者)测量了血乳酸浓度为 4 mmol-1 时的肺摄氧量( )与 2000 米表现的相关性 。相关系数范围为 :0.24 - 0.88),表明该指标可解释 24 - 88% 的赛艇表现差异。4 项研究(48 名运动员)显示相关系数 ,但 Womack 等人的研究未报告统计检验,且在训练后相关性下降至
16 项研究调查了乳酸阈值(有时称为无氧阈值)测量值与 2000 米表现之间的相关性 ,1 项研究调查了最大乳酸稳态下的功率输出与 2000 米表现的相关性。部分研究将乳酸阈值定义为 4 mmol-1 ,其结果已包含在上述相关部分。两项将阈值定义为 3.5 mmol-1 的研究发现,该阈值下的功率与 2000 米表现之间存在显著( )的强相关性。其余大多数研究将乳酸阈值定义为个体无氧阈值,如血乳酸浓度出现非线性增加的点。使用该阈值下的功率,3 项研究发现与 2000 米表现的相关性很强( ) 。不过,女性的相关系数通常小于男性和总体相关系数。

研究讨论

本系统综述首次全面回顾了比较 2000 米赛艇测功仪表现与乳酸测量的研究,发现血乳酸浓度为 4 mmol-1 时的功率与 2000 米表现之间存在强相关性,且不受性别影响 。然而,当前关于乳酸阈值测试的研究存在诸多问题。首先,缺乏标准化协议和最佳实践,导致不同研究使用不同的协议、变量、定义和表现指标,增加了研究结果比较的难度。其次,已发表文献的质量参差不齐,风险偏倚评估显示,11/24 的纳入研究风险偏倚评级未达到 “良好”,16/24 的研究样本量较小(少于 20 名参与者),部分研究还缺乏统计分析,这些都降低了研究结果的可靠性。尽管如此,在不同方法和小样本量的情况下,4 mmol-1 时的功率与 2000 米表现仍保持良好相关性,表明它可能是一个可靠的表现标记物,但在解释其他变量时需谨慎。
在一些研究中,整个队列的相关性高于仅男性或仅女性的相关性,这可能与线性回归分析的几何原理有关,反映了新变量对响应变量的额外信息贡献。但这种现象可能会降低该测试在比较相似水平运动员或监测运动员微小进步时的有效性。
不同研究的测试方法存在显著差异 。尽管多数研究采用阶梯式递增测试,但初始强度、休息时间、功率增量和阶段数及持续时间的变化可能影响结果。例如,Bourdin 等人发现,改变每个阶段的间隔时间会显著改变无氧阈值计算的功率输出。部分研究的功率增量较大(如每次增加 50 W),可能无法精确指示乳酸阈值的跨越点。此外,多数研究未讨论测试的环境条件、测功仪阻力设置以及参与者的饮食等因素,而这些因素可能对测试结果产生重要影响。
研究参与者主要为经验丰富的精英赛艇运动员,缺乏新手运动员的数据 。这可能会减少因技术差异等因素导致的表现变化,影响研究结果的普遍性。乳酸阈值有可能用于评估新手运动员的潜力,因为快肌纤维和慢肌纤维在产生乳酸方面存在差异,但需要进一步研究生理差异对乳酸测试准确性和可靠性的影响。
血液采样技术方面,文献中对采血位置的重要性尚无共识 。虽然采血时间不一致,但已有研究表明 15 秒和 45 秒采血的血乳酸浓度相关性较高( ),对研究结论影响较小。不过,使用留置导管或更频繁从脚趾采血可能会提高确定乳酸阈值的精度。
本系统综述也存在一定局限性 。检索词可能未涵盖所有相关文献,存在发表偏倚,小样本研究可能因偶然因素出现强相关性。部分研究样本量小且存在相似性,可能影响结论的可靠性。此外,研究主要针对高水平运动员,缺乏新手运动员的数据,且实际预测需要建立和验证预测模型。

研究结论

本系统综述表明,血乳酸浓度为 4 mmol-1 时的功率与 2000 米赛艇测功仪表现之间存在强相关性 ,这为赛艇教练定期评估运动员表现提供了一种有用的工具,无需让运动员进行极限的 2000 米测试。然而,在数据较少的类别(如新手、轻量级和女性赛艇运动员)中,该指标作为性能预测指标的证据相对有限。尽管如此,现有数据显示女性运动员中 4 mmol-1 时的功率与 2000 米表现仍有强相关性。
目前已发表的文献质量和可靠性有待提高 。未来研究应采用预注册、清晰的方法,考虑乳酸产生和清除的机制,特别是阶段 / 步骤持续时间、功率和速率的增量。研究结果应按性别和赛艇类别分开分析,以优化结果评估。本综述确定了最有前景的乳酸阈值指标,包括 4 mmol-1 时的功率和 ,以及初始非线性拐点血乳酸阈值下的功率 / ,这些应成为未来评估性能预测能力研究的重点。

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