一种用于改善心肺健康的真实世界高强度间歇训练方案

Summary

本研究提出了一种低成本且易于实施的"现实世界"高强度间歇训练（HIIT）科学研究方案，并讨论了其对心肺健康的效率。

Abstract

高强度间歇训练（HIIT）已成为一种有趣的省时方法，可以提高运动依从性并改善健康状况。然而，很少有研究在"现实世界"环境中测试HIIT协议的效率，例如，为没有专门设备的户外空间设计的HIIT协议。这项研究提出了一种名为"哔哔声训练"的"真实世界"训练方案，并使用这种蜂鸣训练协议对超重未训练男性的VO₂ max进行了HIIT团与传统的长期中等强度连续训练（MICT）团的效率。22名受试者使用MICT（n = 11）或HIIT（n = 11）进行户外跑步。使用代谢分析仪在训练方案之前和之后评估心肺健康。两种训练方案均使用蜂鸣测试结果每周3天进行，持续8周。MICT组以20米穿梭测试（Vmax）最大速度的60%-75%进行锻炼计划，并且距离为3，500-5，000米。HIIT组以20 m穿梭试验（Vmax）最大速度的85%~100%进行7~10次200 m的间歇性训练，穿插1 min的被动恢复。尽管在 8 周的蜂鸣训练后，HIIT 组的训练量明显低于 MICT 组（p < 0.05），但 HIIT 在改善最大 VO₂ 方面优于 MICT（MICT:~4.1%;HIIT: ~7.3%;p < 0.05）。基于哔哔声训练协议的"现实世界"HIIT团是一种节省时间，低成本且易于实施的协议，适用于超重未经训练的男性。

Introduction

强有力的证据表明，高强度间歇训练（HIIT）与传统的长期中等强度持续训练（MICT）相比，可诱导相似甚至更好的积极生理适应^1，2，3。HIIT课程由短时间的高强度运动组成，穿插低强度运动（主动恢复）或休息（被动恢复）。虽然使用MICT协议的每日会话持续30至60分钟，但平均而言，使用HIIT的每日会话可能需要MICT会话的一半或更少时间。然后，考虑到久坐不动的个体已经表明缺乏时间是进行常规体育锻炼计划的主要障碍⁴，HIIT可能是一种有趣的时间效率方法，可以增加运动依从性并改善健康状况⁵。

然而，尽管越来越多的证据表明HIIT对健康有益，但大多数研究已经使用高成本的专用设备（如跑步机和循环测力计）为良好控制的实验室环境设计了HIIT协议。在过去的5年中，一些研究强调了新研究的重要性，这些研究证实了HIIT在现实世界中使用运动方案的健康益处，例如，在没有专用设备的户外空间中进行的HIIT方案⁶。然而，设计良好控制的研究以在非实验室环境中测试HIIT协议的困难一直是该领域研究人员面临的主要挑战。

为了应对这一挑战，这里开发了一种用于科学研究的真实HIIT协议，并测试了其在心肺健康方面的效率。使用Leger等人^提出的 穿梭测试（称为哔哔训练）开发了一种训练方案，并比较了基于这种哔哔训练的HIIT和MICT团对VO₂ max的影响。简而言之，尽管HIIT每日会话的持续时间几乎是MICT协议持续时间的一半，但HIIT的蜂鸣训练在增加VO₂ max方面优于使用MICT的蜂鸣训练。因此，使用HIIT进行蜂鸣训练是一种省时且可行的方法，可以改善明显健康的超重/肥胖个体的心肺健康。此外，一般人可以很容易地练习哔哔声训练协议，因为它是一种低成本且易于在现实世界场景中实施的体育训练。

Protocol

这项研究得到了Jequitinhonha联邦大学和Mucuri Valleys伦理与研究委员会的批准。所有参与者都被告知研究的目标和实验程序，并在参与之前签署了书面知情同意书。

1. 实验设计

1. 选择符合纳入标准的个体:年龄在30至50岁之间的非吸烟健康个体，其体重指数（BMI）为≥25 kg·^m-2 ，最大耗氧量小于50 mL O₂·^kg-1·^min-1 ，并在过去3个月内每周进行不超过2天的定期体育锻炼。
2. 应用身体活动准备问卷（PARq）⁸ 对心血管疾病，代谢或任何其他阻碍体育锻炼的疾病的体征或症状进行分层。
3. 首先通过BMI配对参与者，其次通过最大摄氧量（VO₂ max）配对参与者，并将其随机分为两组之一，即中等强度连续训练组（MICT; n = 11）和高强度间歇训练组（HIIT; n = 11）。
4. 执行MICT或HIIT协议（图1）。
5. 记录运动训练方案前后的VO₂ max。

2. VO₂ 最大测试（斜坡协议）

1. 在测试之前，让参与者熟悉代谢分析仪上使用的跑步机和吹嘴至少24小时。
2. 根据制造商的建议校准代谢分析仪。
3. 使用心率监测器测量参与者的心率。
4. 将非呼吸单侧烟嘴放在患者身上，确保完全遮住参与者的口鼻。
5. 使用受试者的身体活动水平来编程最大代谢当量（MET）增量的速度和程度⁹.
6. 打开跑步机，选择斜坡协议，然后输入受试者的身体活动水平（即估计的最大MET）。
7. 按 ON 键启动斜坡协议，该方案从以 5 km/h 的速度预热 3 分钟开始。
   注意:斜坡协议根据被告知的受试者的身体活动水平估计测试的进展，并计算8至12分钟的运动测试持续时间。
8. 每分钟使用Borg量表6-20记录心率（HR）和感知劳累（RPE）评级。
9. 考虑到当满足以下所有标准时达到VO₂ max:呼吸交换率（RER）大于1.10;HR大于该年龄（220岁）预测的最大HR的95%;和 RPE 等于或大于 18。
10. 将跑步机速度恢复到5公里/小时（热身值），并在跑步机上再保持3分钟。
11. 关闭跑步机，从参与者身上取下吹嘴。

3. 蜂鸣测试（Leger 等人 ⁷）

1. 选择一个平坦的表面，允许放置两个锥体，它们之间的距离为20 m。
2. 引导参与者在预定的时间内运行20米（以锥体标记），由为此测试开发的特定软件产生的蜂鸣声发出信号。
3. 使用软件调整连接到计算机的声音设备。
4. 让参与者熟悉测试。
5. 开始测试。
   注:蜂鸣测试软件会自动降低蜂鸣声的计时，使测试的每个阶段的运行速度提高 0.5 km/h。
6. 当志愿者无法在蜂鸣声规定的时间内完成20米跑步时，结束测试。

4. 训练方案

注意: 表1 总结了8周训练期间运动方案（MICT和HIIT）的进展。

1. MICT 协议
   1. 根据心率监测器的 GPS，调整每个参与者的方向，使其在锻炼期间保持跑步速度。
   2. 指导参与者在每次锻炼前进行动态伸展和步行，完成5分钟的热身。
   3. 在每次锻炼前戴上配备GPS跟踪的心率（HR）监测器。
   4. 开始锻炼课程。
   5. 通过在心率监测器上定期检查时钟的速度和距离，指示参与者保持正确的速度和距离。
   6. 对参与者进行为期2周的训练，每周三次（周一，周三和周五），每天一次，达到20米测试（Vmax）期间达到的个人最高速度的60%，第一周每次训练的距离为3，500米，第二周每次训练的距离为4，000米。
   7. 对参与者进行为期4周的培训，每周三次（周一，周三和周五），每天一次，Vmax的65%，第三周每次4，000米，第四周和第五周每节4，500米，第六周每节5，000米。
   8. 对参与者进行为期1周的培训，每周三次（周一，周三和周五），每天一次，Vmax的70%，在第七周每次训练的距离为5，000米。
   9. 对参与者进行为期1周的培训，每周三次（周一，周三和周五），每天一次，Vmax的75%，在第八周每次训练的距离为5，000米。
   10. 以Vmax的70%对参与者进行培训，在第七周内覆盖5，000米的每日距离。
   11. 以Vmax的75%对参与者进行培训，在第八周内覆盖5，000米的每日距离。
   12. 在早上或下午训练MICT小组。
   13. 每次锻炼后，将心率监测器记录的数据传输到计算机，以验证是否达到规定的距离和跑步速度。
   14. 排除未在一周内完成所有培训课程的参与者。
   15. 分析数据以确保每个参与者根据规定的距离和速度执行相应的训练方案。
2. HIIT 协议
   1. 根据每次锻炼规定的 Vmax% 计算每 20 米一次蜂鸣声之间的时间间隔。
   2. 打开 Sound Forge PRO 软件。
   3. 输入诸如蜂鸣声必须发出多少秒，必须拍摄多少次才能完成每个锻炼冲刺以及冲刺之间的间隔期（对应于被动恢复）等信息。
   4. 下载MP3格式的单个声音文件。
   5. 将蜂鸣声文件发送到每个参与者的手机。
   6. 每隔 20 米标记一条带有锥体的车道。
   7. 指示参与者遵循蜂鸣声的命令（通过耳机收听），指导每个受试者必须到达锥体的确切时刻（每20米放置一次）。
   8. 指导参与者在每次锻炼前进行动态伸展和步行，完成5分钟的热身。
   9. 在每次锻炼前戴上配备GPS跟踪的心率（HR）监测器。
   10. 开始锻炼课程。
   11. 在Vmax的85%下，用7个冲刺（第一周）和8个冲刺（第二周）200米的冲刺（第二周）训练参与者，并在冲刺之间穿插1分钟的被动恢复。
   12. 在90%的Vmax下，用8个冲刺（第三周），9个冲刺（第4周和第5周）和10个冲刺（第六周）200米训练参与者，穿插1分钟的被动恢复。
   13. 在95%的Vmax下，以200米的10次冲刺（第七周）对参与者进行训练，并穿插1分钟的被动恢复。
   14. 在100%的Vmax下，以200米的10个冲刺（第八周）训练参与者，并穿插1分钟的被动恢复。
   15. 每天训练一次HIIT小组，每周三次（星期一，星期三和星期五）在早上或下午。
   16. 每次锻炼后，将心率监测器记录的数据传输到计算机。
   17. 排除未在一周内完成所有培训课程的参与者。
   18. 分析数据以确保每个参与者根据规定的距离和速度执行相应的训练方案。

5. 统计分析

1. 将所有数据表示为均值±标准差。
2. 使用夏皮罗-威尔克检验检查数据的正态性。
3. 使用单因子或双向方差分析数据，然后进行Tukey的事后测试;将显著性水平设置为 5%。

Results

表 1 显示了 HIIT 和 MICT 组的距离、速度、休息时间、会话持续时间和平均心率数据。在8周的蜂鸣训练中，MICT组的跑步距离和持续时间高于HIIT组（p <0.05），而HIIT的跑步速度和心率高于MICT组（p <0.05）。这些数据证实了MICT和HIIT协议之间的主要差异，即MICT的特征是长时间的中等强度连续运动，而HIIT的特征是短时间的高强度间歇运动。

图 2 显示了蜂鸣训练对最大 VO₂ 的影响。在训练之前，MICT和HIIT组之间的VO₂ max相似（MICT:45.01±4.12 mL O₂·^Kg-1·^min-1;HIIT: 46.16± 3.10 mL O₂·^Kg-1·^min-1;p = 0.98）。训练后，两组_VO2

Discussion

HIIT已成为传统MICT的一种省时替代方案。本研究为实际环境提供了一种低成本、易于实施的 HIIT 协议。大多数研究已经证明HIIT使用基于实验室的HIIT方案^6，10的健康益处，最近，很少有研究调查了现实世界的HIIT方案对超重未经训练的个体的影响^10，14。

Roy等人.¹⁰ 测试了一种基于家庭的HIIT协议，该协议由超重个体的多种运动类型（大多数仅使用体重）组成。参与者每周3天进行家庭HIIT，持续12个月。为了达到高水平的运动强度，以8-10（10分量表）的感知运动评分（RPE）为目标，参与者需要进展到更具挑战性的运动选项（例如，Wingate型HIIT协议¹⁰），并允许他们选择他们的锻炼计划。即使在锻炼计划1年后，VO₂ ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
蜂鸣测试软件	Bitworks	N/A	2.0 版
运动生理学测量 &分析系统	ADI INSTRUMENT	PL3508B80	PowerLab 8/35 和 LabChart Pro 软件（包括用于计算代谢参数的代谢模块，如 VCO2、VO2、呼吸交换比 （RER） 和分钟通气量） 生物放大器 气体分析仪 气体混合室 肺活量计 热敏电阻 Pod 运动生理学配件套件
GraphPad 软件	GraphPad Prism	N/A	版本 7.00
心率监测器	Polar	N/A	RS800 跑步电脑：跑步电脑显示并记录您在锻炼期间的心率和其他锻炼数据。2. Polar WearLink W.I.N.D. 发射器：发射器将心率信号发送到正在运行的电脑。发射器由一个连接器和一个带子组成。
Sound Forge PRO 软件	Sound Forge	N/A	版本 14.00
跑步机	IMBRASPORT	N/A	速度从 0 到 24 公里/小时. 海拔从 0 到 26%. 承重能力，适用于高达 220 公斤的用户. 4 hp 电机 （220 v）. 自动润滑系统. 带安全钥匙和紧急停止按钮. 运行 14 个预设协议： Bruce、改良的 Bruce、mini Bruce、Naughton Ellestad、Balke、Balke-Ware、Astrand、Cooper、Kattus、雄性 mader、雌性 mader、Stanford 和改良的 Stanford. 运行 RAMP 协议。