高强度间歇训练不同工作休息比对青少年跆拳道运动员专项体适能的影响：一项随机对照试验

本研究探讨了高强度间歇训练（HIIT）中不同工作休息比对青少年跆拳道运动员专项体适能的影响。结果表明，30秒工作:10秒休息的HIIT-30S protocol能显著提升心肺耐力（VO2peak）和重复踢击耐力（FSKTtotal、60S-DCK），而20秒工作:10秒休息的HIIT-20S protocol则更有利于爆发力、敏捷性（IIAT）和踢击速度（10S-HRK）的发展。两种protocol均改善了心率恢复（HRR），但对下肢最大力量（1-RM squat）无显著影响。研究强调了HIIT参数特异性对训练效果的重要性，为跆拳道专项训练提供了精准化指导。

　　

1 引言

跆拳道作为奥林匹克格斗项目，要求运动员具备高水平的心肺耐力、重复踢击耐力、下肢爆发力、协调性和敏捷性。比赛由3个2分钟回合组成，中间休息1分钟，具有高强度、间歇性特点，主要依赖磷酸原和糖酵解供能系统。精英运动员赛后血乳酸水平显著升高（男性9.36±1.69 mmol/L，女性8.27±3.29 mmol/L），比赛中心率常超过最大值的90%。能量代谢以无氧途径为主，突显了运动员出色的无氧能力和击打速度。此外，比赛后期体能下降可能导致脑血流减少，影响认知功能如反应时间和力量。因此，有效的训练计划需整合心血管适能、技术技能发展、战术适应性和抗疲劳能力。

高强度间歇训练（HIIT）是提升运动表现的重要策略，尤其适用于跆拳道等高强度项目。HIIT协议由短时高强度运动间隔和变化休息期组成，其原理是通过诱导代谢压力触发适应性反应，改善有氧和无氧适能。近期研究表明，1:4（30:120秒）和1:7（4:28秒）的工作休息比能有效提升年轻跆拳道运动员的有氧和无氧能力。这与HIIT改善跆拳道相关体适能成分（如有氧和无氧代谢能力、下肢爆发力、敏捷性和核心力量）的证据一致。然而，针对青少年跆拳道运动员优化特定体适能的最佳工作休息比证据有限。

HIIT的效果取决于训练时长、间隔长度、强度、结构和组数等因素。考虑到跆拳道的高强度间歇特性、短暂恢复期以及对磷酸原和糖酵解系统的依赖，本研究设计了模拟比赛特定强度和代谢需求的HIIT协议。训练内容侧重于进攻和防守技术（如侧踢、回旋踢和斧踢）。所选协议（HIIT-20S：20秒工作:10秒休息；HIIT-30S：30秒工作:10秒休息）旨在：（1）引发近最大强度的重复踢击以刺激无氧系统；（2）利用不足的10秒恢复诱导磷酸肌酸耗竭和糖酵解疲劳，模拟比赛条件；（3）通过短时HIIT改善有氧耐力、无氧能力和爆发力。这与现有使用延长工作休息比（如30:120秒或4:28秒）的HIIT范式形成对比，后者主要针对单一能量系统适应。因此，本研究旨在比较HIIT-20S和HIIT-30S对青少年跆拳道运动员特定表现指标（有氧能力、无氧能力、下肢爆发力、协调性和敏捷性）的影响。假设HIIT-30S因更符合比赛能量需求，在增强心肺能力和重复踢击耐力方面更优；而HIIT-20S通过超短最大强度刺激，在敏捷性、爆发力、踢击速度和频率方面获益更大。这些发现有望为青少年跆拳道运动员的个体化HIIT方案提供证据基础。

2 方法

2.1 实验设计

采用随机对照试验（RCT）评估两种HIIT协议对青少年跆拳道运动员专项体适能的影响。HIIT协议专门设计以复制跆拳道的高强度间歇性格斗特征和代谢需求，与爆发性动作间的短暂恢复期及对磷酸原和糖酵解系统的依赖相一致。参与者在基线评估后通过分层随机化分配，以平衡年龄和初始体能水平。分为三组：HIIT-20S（N=10）、HIIT-30S（N=10）和对照组（CG，N=10）。HIIT-20S协议每回合4组，工作休息比20:10秒；HIIT-30S协议每回合3组，工作休息比30:10秒。两种协议均包含3个2分钟回合，回合间休息1分钟。对照组（CG）完成3个2分钟回合，休息1分钟。专项体适能评估包括：（a）渐进式跆拳道特定测试（PSTT）用于有氧能力和重复踢击耐力；（b）踢击频率速度测试（FSKT）用于踢击速度、频率和无氧能力；（c）60秒双劈踢测试（60S-DCK）用于连续踢击耐力；（d）10秒高回旋踢测试（10S-HRK）用于爆发力、协调性、踢击速度和频率；（e）1次重复最大深蹲测试（1-RM squat）用于下肢最大力量；（f）改良伊利诺伊敏捷测试（IIAT）用于敏捷性、速度和协调性。实验流程如图1所示。进行评估的研究人员对分组分配设盲。通过每日日志和定期与研究团队成员核对来监控协议遵守情况。

2.2 参与者

从西安体育学院队伍中选拔40名高水平青少年跆拳道运动员（省级冠军/亚军或全国前6名），基于跆拳道专项体适能测试结果。根据Ouergui等人的发现，使用G*Power 3.1进行先验功率分析，目标功率80%（α=0.05，β=0.20），检测重复测量ANOVA中时间×组交互的中等效应大小（F=0.25，η2p=0.06），假设重复测量间相关性r=0.60。计算表明每组至少需要9名参与者；增加至每组10人（ achieved power=85%）以考虑潜在 attrition 并增强精度。最初招募40名运动员，10名因不符合纳入标准被排除，最终样本量30人（18男12女）。表1和表2分别呈现参与者特征和相应基线专项体适能测试结果。纳入标准严格，要求参与者年龄16-20岁，持有中国国家跆拳道二级或以上证书，省级冠军或亚军或全国前6名，至少3年训练经验，无 injuries 或 medical conditions 妨碍高强度活动。研究协议经西安体育学院伦理委员会审查批准，依据赫尔辛基宣言（XPEYLL2024029）进行。所有参与者及其监护人在研究入组前签署书面知情同意。

2.3 训练协议

训练每周进行三次，持续八周（24次课程）。每次课程包括15分钟低强度有氧运动和静态拉伸的热身，随后是HIIT间隔。核心训练涉及3轮2分钟工作，回合间休息1分钟，模拟跆拳道的高强度间歇性 nature。运动员以最大努力执行高强度连续踢击技术（如侧踢、回旋踢和斧踢）。所有训练强度维持在大于85% HRmax（表3，使用Karvonen方法计算）。HIIT-20S协议每回合4组，工作休息比20:10秒；HIIT-30S协议每回合3组，工作休息比30:10秒。基于跆拳道比赛强度，对照组（CG）完成3轮2分钟跆拳道格斗训练，专注于模拟跆拳道比赛特有的快速攻防动作，回合间休息1分钟，强度与HIIT组相当。使用Polar V800（Polar Electro Oy, Kempele, Finland）监测器连续监测心率以维持训练强度。每次课程后，进行7分钟拉伸和放松 routine 以促进恢复和改善灵活性。所有组在整个研究期间应用相同的训练时长和休息间隔。此外，要求运动员在整个研究期间遵守一致的训练、饮食和休息协议。

2.4 程序

评估在预定时间和地点进行，以确保数据可靠性并最小化外部影响。所有参与者及其监护人在评估开始前获得知情同意，并 communicated 研究目的和程序细节。进行评估的人员接受专业培训以确保熟悉测试程序。为保持评估可靠性，同一人员在干预前后执行测试。标准化测试协议包括30分钟热身（提膝、踢击练习、30米冲刺和拉伸 routine），旨在激活全身骨骼肌肉系统。测试间提供充足休息间隔以确保运动员最佳表现。测试电池的资格取决于运动员无伤、 abstaining from stimulants（咖啡因和酒精）、充足睡眠（≤24小时前）和空腹（≥3小时前）。

2.5 评估协议

第一天测试内容：

1. 1.

   10秒高回旋踢测试（10S-HRK）：参考FSKT，自行设计10S-HRK测试。10S-HRK测试旨在通过要求运动员在10秒内执行最大连续头高回旋踢来评估爆发力、核心稳定性和协调性，模拟快速连续头部靶向攻击的技术需求。参与者从战斗姿势交替执行头高目标的回旋踢。测试进行两次，休息10分钟；ICC为0.907（95% CI: 0.780–0.962）。

2. 2.

   无氧能力：使用FSKT评估跆拳道特定无氧能力。参与者从跆拳道战斗姿势交替对沙袋执行腹部高度的回旋踢。测试包含5组10秒间隔，休息10秒。5分钟后重复测试；ICC为0.95（95% CI: 0.652–0.956）。踢击衰减指数（KDI）计算公式如式(1)。

第二天测试内容：

1. 1.

   改良伊利诺伊敏捷测试：进行改良伊利诺伊敏捷测试以评估特定敏捷性（图2）。敏捷性包含速度、协调性、爆发力和快速方向改变，是青少年跆拳道运动员竞技能力的基本组成部分，对格斗中的移动、阻挡、闪避和绕对手 navigation 至关重要。测试协议涉及一系列冲刺和方向改变，重复两次，尝试间休息5分钟。ICC为0.978（95% CI: 0.945–0.991）。

2. 2.

   PSTT跆拳道特定测试（VO2peak）：参与者佩戴Polar V800（Polar Electro Oy, Kempele, Finland）心率监测器。使用COSMED K5遥测系统（COSMED, Rome, Italy）测量呼吸气体交换，通过标准呼吸面罩（Hans Rudolph Inc., USA）收集呼出气体样本。参与者在沙袋前采取战斗姿势，稳定性由人员辅助。测试中，受试者在信号下开始第一组6次交替腹部高度回旋踢。每组后，参与者重新采取战斗姿势，增加4次踢击，直到完成15组或力竭。运动员心率开始下降后移除 aerobic 面罩。VO2peak计算为在15组踢击阶段达到峰值心率（HRpeak）前后立即五个时间点的平均VO2/kg/min/kg。协议依据Sant’Ana等人， specifically 2019年修订（表4）。运动员完成两次评估，每次间隔30分钟休息。重复测试ICC为0.825（95% CI: 0.762–0.994）。

第三天测试内容：

1. 1.

   1-RM深蹲测试：下肢最大力量是青少年跆拳道运动员专项体适能的关键组成部分，与踢击频率和冲击力高度相关。本研究采用标准化1-RM深蹲测试程序。测试重复两次，休息30分钟；ICC为0.97（95% CI: 0.956–0.999）。

2. 2.

   60秒双劈踢测试和HRR：60秒连续双劈踢测试评估连续重复踢击耐力和心肺耐力。参与者佩戴Polar V800（Polar Electro Oy, Kempele, Finland）心率监测器，在沙袋前采取战斗姿势，辅助确保稳定性，然后从该姿势执行连续双劈踢 targeting 腹部高度。运动后0、60、90和120秒监测心率以评估心血管恢复效率和运动强度。测试重复，休息30分钟；ICC为0.981（95% CI: 0.953–0.993）。心率恢复（HRR）计算公式如式(2)。

3 统计分析

数据分析使用SPSS Statistics（版本26.0; IBM Corp., Armonk, NY, USA），正态性使用Shapiro–Wilk检验评估。方差齐性使用Levene's检验评估。可靠性使用单次测量的 intraclass correlation coefficient（ICC）确定，值<0.4为差，0.4–0.74为中等，≥0.75为优秀可靠性。单因素ANOVA用于评估HIIT-20S、HIIT-30S和对照组之间主要 outcome measures（如PSTT和FSKT）的基线差异。重复测量双因素ANOVA（组×时间）用于分析干预前后数据。使用Mauchly's检验测试 sphericity，当 sphericity 违反时应用Greenhouse–Geisser校正。分析侧重于时间×组交互、主效应和事后比较。对于显著交互或主效应，进行Bonferroni调整 pairwise t-tests 以评估组内变化（干预前vs.干预后）。结果报告为均值±标准差（SD），统计显著性设定为p<0.05。效应大小包括偏η2p（用于ANOVA效应：η2p≥0.01=小；≥0.06=中；≥0.14=大）和Cohen's d用于组内干预前后效应（解释为d≥0.20=小，≥0.50=中，≥0.80=大）。

4 结果

4.1 基线特征

HIIT-20S、HIIT-30S和对照组在所有基线特征上无显著差异，包括年龄、人体测量学、训练史和专项体适能参数（所有p>0.05；表1和表2）。

4.2 HIIT干预对跆拳道专项体适能的影响

表2显示了实验干预前后跆拳道专项体适能测试的重复测量双因素ANOVA结果。

VO2peak（PSTT）：时间主效应显著（F(2,33)=19.29, p<0.001, η2p=0.417（大）），表明所有组VO2peak整体改善。组主效应不显著（F(2,33)=0.51, p=0.608, η2p=0.036（小）），表明基线或整体无显著组间差异。显著的时间×组交互（F(2,33)=5.35, p=0.011, η2p=0.284（大））表明组间VO2peak改善随时间变化差异。事后分析显示HIIT-30S、HIIT-20S和对照组分别显著增加+4.72%、+1.96%和+0.47%。组间比较确认HIIT-30S改善超过HIIT-20S（p=0.137, d=0.362）和对照组（p=0.073, d=0.704），后者接近显著性。HIIT-20S和对照组间无显著差异（p=0.175）（图3A）。

心率恢复（HRR）：时间主效应显著（F(2,33)=19.54, p<0.001, η2p=0.42（大）），揭示所有组HRR整体改善。未检测到显著组主效应（F(2,33)=0.50, p=0.613, η2p=0.036（小）），表明无显著组间差异。观察到显著的时间×组交互（F(2,33)=6.96, p=0.004, η2p=0.34（大）），表明HRR随时间变化组间差异。事后分析显示HIIT-30S、HIIT-20S和对照组分别显著增加+2.74%、2.57%和+0.65%。组间比较确认HIIT-30S改善超过HIIT-20S（p=0.193, d=0.654）和对照组（p=0.026, d=0.946），后者统计显著。HIIT-20S和对照组间无显著差异（p=0.484）（图3B）。

重复踢击耐力（60s-DCK）：观察到显著时间主效应（F(2,33)=10.35, p=0.003, η2p=0.277（大）），表明所有组60s-DCK整体改善。组主效应也不显著（F(2,33)=0.54, p=0.589, η2p=0.039（小）），时间×组交互不显著（F(2,33)=1.98, p=0.158, η2p=0.128（中）），表明尽管所有组60s-DCK改善，这些改善幅度组间无显著差异。事后分析显示HIIT-30S、HIIT-20S和对照组分别显著增加+3.45%、+1.91%和+0.51%。组间比较确认HIIT-30S改善超过HIIT-20S（p=0.253, d=0.449）和对照组（p=0.127, d=0.861），改善差异未达统计显著性。HIIT-20S和对照组间无统计显著差异（p=0.569）（图3C）。

下肢最大力量（1-RM深蹲）：时间主效应（F(2,33)=7.57, p=0.010, η2p=0.219（大））表明整体力量改善，但组主效应（F(2,33)=0.02, p=0.984, η2p=0.001（ trivial effect size））和时间×组交互（F(2,33)=0.1, p=0.905, η2p=0.007（ trivial effect size））均不显著，表明无差异组效应。所有组 exhibited 最小非显著力量变化（HIIT-30S: +0.55%, HIIT-20S: +0.85%, control: +0.72%, all p>0.05）。效应大小小（d=0.018–0.031）。组间无显著差异（p>0.05）（图3D）。

4.3 特定无氧功率（FSKT）

1. 1.

   FSKT10s：显著时间主效应（F(2,33)=12.517, P=0.01, η2p=0.317（大））表明所有组FSKT10s整体改善。组主效应不显著（F(2,33)=1.783, P=0.187, η2p=0.117（中）），时间×组交互不显著（F(2,33)=0.414, P=0.655, η2p=0.03（小）），表明改善幅度无显著组间差异。事后分析显示HIIT-20S、HIIT-30S和对照组分别显著增加+2.24%、+1.34%和+1.38%。组间比较确认HIIT-20S改善超过HIIT-30S（P=0.78, d=0.11（小））和对照组（P=0.045, d=0.88（大）），后者统计显著。HIIT-20S和对照组间无显著差异（P=0.081）（图4A）。

2. 2.

   FSKTtotal：显著时间主效应（F(2,33)=60.439, P<0.001, η2p=0.691（大））表明所有组FSKTtotal整体改善。尽管组主效应不显著（F(2,33)=2.073, P=0.145, η2p=0.133（小）），观察到显著的时间×组交互（F(2,33)=16.664, P<0.001, η2p=0.552（大））。此交互表明尽管每组发生改善，改善模式组间显著差异。事后分析显示HIIT-30S、HIIT-20S和对照组分别显著增加+5.09%、+2.00%和+0.58%。组间比较确认HIIT-30S改善超过HIIT-20S（P=0.085, d=0.71（中））和对照组（P<0.001, d=1.49（大）），后者统计显著。HIIT-20S和对照组间也观察到显著改善（P=0.033, d=0.149（大））（图4B）。

3. 3.

   KDI（%）：显著时间主效应（F(2,33)=16.795, P<0.001, η2p=0.383（大））表明所有组KDI整体改善。尽管组主效应不显著（F(2,33)=0.555, P=0.581, η2p=0.039（小）），观察到显著的时间×组交互（F(2,33)=3.81, P=0.049, η2p=0.2（大））。此交互表明尽管发生整体改善，此改善幅度或时间组间显著差异。事后分析显示HIIT-30S、HIIT-20S和对照组分别显著增加?21.73%、?12.21%和?2.27%。组间比较确认HIIT-30S改善超过HIIT-20S（P=0.306, d=0.486（小））和对照组（P=0.043, d=0.83（大）），后者统计显著。HIIT-20S和对照组间无显著差异（P=0.436）（图4C）。

爆发力和协调性（10S-HRK）：未观察到显著时间×组交互（F(2,33)=1.377, P=0.269, η2p=0.093）或组主效应（F(2,33)=0.643, P=0.533, η2p=0.045）。尽管时间主效应（F(2,33)=4.875, P=0.059, η2p=0.126）接近常规显著性（P<0.06），表明整体变化最小。事后分析显示HIIT-20S、HIIT-30S和对照组分别显著增加+3.62%、+0.91%和+0.46%。组间比较确认HIIT-20S改善超过HIIT-30S（P=0.299, d=0.413（小））和对照组（P=0.054, d=0.711（中）），改善差异未达统计显著性。HIIT-30S和对照组间无统计显著差异（P=0.104）（图5）。

敏捷性、速度和协调性（IIAT）：显著时间主效应（F(2,33)=20.73, p<0.001, η2p=0.457（大））表明所有组IIAT整体改善。尽管组主效应不显著（F(2,33)=0.292, p=0.749, η2p=0.021（小）），观察到显著的时间×组交互（F(2,33)=5.73, p=0.011, η2p=0.285（大））。此交互表明改善随时间组间显著差异。事后分析显示HIIT-20S、HIIT-30S和对照组分别显著增加?8.26%、?4.01%和?0.85%。组间比较确认HIIT-20S改善超过HIIT-30S（p=0.72, d=0.376（小））和对照组（p=0.025, d=0.728（大）），后者统计显著。HIIT-30S和对照组间无显著差异（p=0.179）（图6）。

5 讨论

本研究比较了两种HIIT协议（HIIT-20S和HIIT-30S）对竞技青少年跆拳道运动员专项体适能的影响。HIIT-30S显著增强了重复踢击耐力（如Vo2peak、FSKTtotal、60S-DCK），可能反映其与竞技运动 sustained 高强度需求更好对齐。相反，HIIT-20S显著改善了踢击速度和频率（如FSKT10s、10S-HRK、IIAT），可能通过增强磷酸原系统利用 coupled with 短工作间隔 facilitated 快速运动单位招募。两种协议改善了心率恢复，表明增强副交感神经再激活对运动后恢复至关重要。两种干预均未显著改变最大下肢力量；然而，观察到 distinct 无氧适应：HIIT-20S增强爆发功率，而HIIT-30S改善重复踢击耐力，表明差异糖酵解系统修改。这些结果证明HIIT对跆拳道靶向训练潜力，强调工作休息比是主要训练效应的关键决定因素。

本研究确认HIIT有效增强青少年跆拳道运动员VO2peak，与先前格斗运动员研究一致。值得注意的是，HIIT-30S组显示更显著VO2peak改善。此组间差异可能源于HIIT-30S施加更强代谢压力， thereby 引发更深生理适应。高强度 stress 可促进线粒体功能优化和快氧化/糖酵解肌纤维适应性变化。这些适应可能增强快氧化纤维招募效率和心输出量调节，与跆拳道能量系统需求对齐，比赛期间转向 sustained 糖酵解代谢。HIIT-30S通过施加更强烈代谢压力，可能更有效驱动与跆拳道运动特征相关的生理适应，涉及高强度短时活动。这些生理改善有助于加速比赛间歇ATP/PCr再合成，并 potentially 增强肌肉在无氧条件下维持高功率输出能力， aiding sustained 踢击频率。因此，HIIT-30S适合改善 sustained 攻击性/耐力，而HIIT-20S更适合优化技术速度和反应性。

本研究观察到不同HIIT协议对青少年跆拳道运动员的WSR特异性无氧适应。HIIT-20S组在跆拳道特定无氧爆发力（FSKT10s）和爆发力协调性（10S-HRK）方面表现优于HIIT-30S组。此优势归因于其 shorter W:R结构， facilitated 更快磷酸原（ATP-PCr）系统恢复和再合成， thereby 增强快速精确踢击能力。相反，HIIT-30S的 extended W:R可能更好支持糖酵解系统恢复， potentially 证明对多轮比赛维持高强度输出更关键。这些发现与St?ggl等人的理论框架一致，其中20秒间隔刺激快肌纤维招募和酶活性，对快速得分技术至关重要。然而，HIIT-30S在无氧耐力（FSKTtotal）和抗疲劳性（KDI）方面优于HIIT-20S，与Ojeda-Aravena等人的发现一致。此分歧 likely 源于HIIT-30S诱导更大代谢压力， thereby 增强无氧条件下肌肉缓冲能力。这些结果确认HIIT-20S和HIIT-30S引发 distinct 无氧适应， corroborating 先前发现。具体而言，HIIT-20S可能更有利于增强踢击冲击力和速度，适合快速反应和强力打击，而HIIT-30S可能更好改善近比赛疲劳条件下技术质量和得分效率。

我们的发现显示HIIT有效改善青少年跆拳道运动员重复踢击耐力（60S-DCK）和心血管恢复（HRR）。HIIT-30S导致比HIIT-20S更大60S-DCK改善，与HIIT诱导代谢压力增强无氧耐力的证据一致。其30秒工作间隔 likely 更好模拟跆拳道格斗，驱动AMPK信号通路激活以优化糖酵解效率、线粒体生物发生