青少年及青年越野滑雪与冬季两项运动员上肢力量与双杖推进表现的年龄相关性别差异扩大：U16–U23年龄组研究

《Frontiers in Physiology》：Age-related widening of sex differences in upper-body strength and double poling performance in U16-U23 cross-country skiers and biathletes

　　

专业术语翻译：论文摘要 引言： 精英越野滑雪运动员的性别差异在以更大程度上依赖上肢的技术动作中更为显著，例如双杖推进（DP）和G3 skating技术。然而，关于青春期至成年早期上肢力量、有氧能力和双杖推进表现的发展规律，目前知之甚少。因此，本研究旨在考察青少年及青年运动员在上肢特征方面与年龄和性别相关的差异，及其与双杖推进表现之间的关联。 方法： 共98名竞技越野滑雪运动员和冬季两项运动员（47名男性，51名女性），来自U16至U23年龄组别，完成了15秒双杖推进测功计冲刺测试（DPP15s）和递增负荷双杖推进测功计测试至力竭（DPPpeak）。最大力量通过卧推（1RMpress）和俯卧拉（1RMpull）的一次最大重复（1RM）测试进行评估。最大摄氧量（VO2max）在持杖跑步机跑台上测定。年龄和性别相关差异采用双因素多元方差分析（MANOVA）及随后的双因素方差分析（ANOVA）进行分析。在控制年龄和性别后，采用偏Pearson相关分析检验最大力量、双杖推进表现和有氧能力之间的关联。 结果： 男性在所有表现指标上均呈现更高数值，且总体上随年龄增长而增加。绝对1RMpull（η2=0.13，p=0.010）、1RMpress（η2=0.12，p=0.010）、DPPpeak（η2=0.14，p=0.003）、双杖推进期间VO2peak（η2=0.14，p=0.003）以及VO2max（η2=0.11，p=0.018）均观察到显著的年龄×性别交互作用，表明在较年长年龄组中绝对性别差异更大。DPP15s（η2=0.05，p=0.228）或按体重归一化的指标均未观察到显著的年龄×性别交互作用，但双杖推进期间VO2peak除外（η2=0.11，p=0.019）。1RM与DPP15s、DPPpeak及双杖推进期间VO2peak呈中等到强相关（r=0.50–0.61），而按体重归一化后关联减弱（r=0.13–0.39）。有氧能力与DPPpeak呈强相关（r=0.73–0.82）。 结论： 上肢表现的绝对性别差异随年龄组别增大而扩大，且较此前报道的下肢表现性别差异更为显著。然而，按体重归一化后的差异在各年龄组间基本保持稳定。在控制年龄和性别后，上肢最大力量与双杖推进表现持续相关，凸显了其对于青少年运动员双杖推进表现发展的潜在重要性。然而，横断面研究设计无法将这些年龄相关差异归因于成熟度、训练或其他发育因素。

论文解读文章

一、研究背景与问题提出

在耐力运动领域，性别差异已被广泛记录，越野滑雪亦不例外。竞技环境中，男性通常在耐力表现上优于女性10%–15%，而实验室测试中差距更大，尤其在全身性或下肢主导的耐力任务中可达25%。这些性别差异在青春期早期即已显现，与男性青春期同步，并从青少年到成年精英级别保持稳定。性别差距的主要生理驱动因素在于男性运动员更高的峰值摄氧量（VO_2peak），其根源在于更高的血红蛋白水平，从而增强有氧能量输送能力。

在越野滑雪中，性别差异在上肢贡献更大的技术动作中更为突出，如双杖推进（DP）和G3 skating。例如，精英男性短距离滑雪者在撑杖主导技术中产生的绝对功率比女性高62%–67%，超过了下肢主导模式中观察到的差异。双杖推进期间的峰值摄氧量性别差异达63%。尽管按体重或去脂体重归一化可缩小这些差异，但显著的性别差异仍然存在。在双杖推进测功计测试中，性别差异可达87%，男性运动员的VO_2peak值高出51%–63%。已有研究认为，这些显著差异无法仅用血红蛋白和体脂差异来解释。

因此，上肢最大力量可能是越野滑雪表现的重要贡献因素，此前研究报告了最大力量与双杖推进表现之间中等到强的关联（r=0.52–0.89；性别校正后：r=0.50–0.82）。然而，也有研究未发现卧推和俯卧拉1RM与峰值双杖推进速度之间存在显著关联。这种不一致可能反映了双杖推进表现评估方法的差异，以及滑雪动作的复杂性——表现不仅取决于产生力量的能力，还取决于在专项技术中的协调应用。此外，当最大力量按去脂体重归一化或在多变量模型中考虑其他解释变量时，关联减弱，提示去脂体重的差异可能贡献于绝对最大力量与双杖推进表现之间的关系。

当前研究主要聚焦于成年滑雪者，而青少年和青年北欧滑雪运动员的证据仍然有限，尤其涉及上肢表现及相关性别差异。已有研究报道精英青少年、青年和世界级成年越野滑雪运动员的性别差异在年龄组内具有可比性，但其分析局限于G2 treadmill roller ski skating——一种对上肢撑杖依赖相对较小的子技术，且表现仅按体重相对报告。另一项青少年越野滑雪者研究报道了上肢力量（19–36%，d=1.25–1.47）、双杖推进功率（31–33%，d=1.20–1.62）和双杖推进期间VO_2peak（29%，d=1.99）的减弱性别差异，但样本量小、年龄范围窄且采用便利抽样，缺乏普适性。因此，成年滑雪者中观察到的显著更大性别差异是否反映了一种渐进性发育轨迹（可能与成熟度相关），还是该研究中报道的减弱差异仅为特定样本群体的特征，仍不清楚。上肢表现性别差异在运动员发展过程中如何演变，是当前文献中的重要空白。理解上肢力量和耐力性别差异出现的时间与方式，可为个性化训练计划提供依据，尤其涉及耐力运动员最大力量的发展。

二、研究目的与假设

本研究的主要目标是描述青少年和青年越野滑雪运动员及冬季两项运动员在上肢最大力量、有氧能力和双杖推进测功计表现方面的年龄和性别相关差异。次要目标是检验双杖推进测功计表现与上肢力量之间的关联是否独立于年龄和性别，在更大样本中减少抽样偏倚并提高统计效力。研究假设：（1）绝对上肢最大力量、有氧能力和双杖推进测功计表现的性别差异将随年龄组别递增，最大性别差异出现在最年长年龄组；（2）按体重归一化后这些性别差异将减弱；（3）绝对上肢最大力量与双杖推进测功计表现呈正相关，且独立于年龄和性别。

三、研究方法概述

本研究为横断面设计，共纳入98名竞技越野滑雪运动员和冬季两项运动员（男性47名，女性51名），来自U16至U23四个年龄组别。样本包含47名越野滑雪运动员（男性27名，女性20名）和51名冬季两项运动员（男性20名，女性31名），来自地区精英训练中心和队伍。根据运动员分类框架，参与者被划分为地区级（Tier 2，n=30）、国家级（Tier 3，n=49）、国际级（Tier 4，n=13）和奖牌获得者（Tier 5，n=6）四个竞技水平层级。所有参与者均接受每周多次的结构化训练，数据收集前三个月的平均训练量为9.2±2.5小时/周。

研究采用两天的测试方案。第一天进行双杖推进测功计测试，包括15秒冲刺测试（DPP_15s）和递增负荷测试至力竭以测定峰值双杖推进功率（DPP_peak）及双杖推进期间峰值摄氧量（VO_2peak DP）。第二天评估上肢最大力量和有氧能力。上肢最大力量通过卧推（1RM_press）和俯卧拉（1RM_pull）的一次最大重复（1RM）测试评估。最大摄氧量（VO_2max）通过持杖跑步机递增负荷测试至力竭测定，采用便携式代谢系统（K5，COSMED）连续测量肺通气气体交换变量。双杖推进测功计采用Concept 2 SkiErg，阻力系数按参与者体重的100%个体化调整。

统计分析方法包括：初步单因素多元方差分析（MANOVA）检验项目（越野滑雪、冬季两项）和竞技水平（Tier 2–5）对表现变量的系统影响；卡方检验评估性别和年龄在项目及竞技水平类别中的分布均衡性；主分析采用双因素MANOVA（年龄组×性别）及随后的双因素ANOVA，计算偏η2（η2_p）作为效应量；事后比较采用Bonferroni校正；非显著对比采用TOST等价性检验；相关分析采用偏Pearson相关，控制年龄和性别。

四、研究结果

4.1 年龄组和性别差异分析

各测量域均观察到显著的年龄组和性别主效应，效应量均为大效应，年龄效应范围η2_p=0.23至0.29，性别效应范围η2_p=0.67至0.72。年龄组×性别交互作用具有域特异性。

人体测量特征方面，MANOVA显示年龄组和性别主效应显著，但无年龄组×性别交互作用。男性在所有年龄组中均更高更重。事后比较显示，体重在除U20与U23外的所有年龄组间均存在差异，而身高差异主要出现在两个较年轻组与两个较年长组之间。

上肢最大力量方面，绝对1RM_press和1RM_pull男性更高且随年龄增长，两个指标均观察到显著的年龄×性别交互作用（p=0.01，η2_p=0.13和0.12），反映性别差异幅度随年龄组变化，最大差异出现在U20和U23。按体重归一化后，未观察到交互作用（p≥0.404）。归一化力量指标的事后比较显示，除U20与U23比较外，所有年龄组间均存在显著年龄相关差异。

上肢耐力表现方面，男性在各年龄组表现更高，绝对DPP_peak（p=0.003，η2_p=0.14）、VO_2peak DP（p=0.003，η2_p=0.14）和VO_2peak DP·BM^-1（p=0.019，η2_p=0.11）均观察到显著的年龄×性别交互作用，较年长年龄组中性别差异更大。DPP_15s和DPP_15s·BM^-1未观察到显著交互作用（p=0.228和0.920）。

最大有氧能力方面，VO_2max随年龄增长且男性在各年龄组更高，观察到显著交互作用（p=0.018，η2_p=0.11），但VO_2max·BM^-1无交互作用（p=0.232），表明按体重归一化后性别差异随年龄的变化减弱。

双杖推进期间VO_2max的分数利用率（VO_2peak DP·VO_2max^-1）在各年龄组和性别间约为0.83–0.90。MANOVA显示性别主效应为大效应（η2_p=0.43），年龄效应为中等效应（η2_p=0.12），并有显著的年龄×性别交互作用（η2_p=0.08），表明性别差异随年龄增加。后续ANOVA显示VO_2max与VO_2peak DP之间绝对差值存在显著的性别（η2_p=0.15）和年龄（η2_p=0.10）效应，而相对利用率无显著主效应或交互效应，提示双杖推进期间使用的有氧能力比例在样本中保持稳定。

TOST等价性检验显示，所有非显著配对比较均未达到预设的±0.50 SD等价界值，表明非显著结果不能解释为实际等价。

4.2 相关分析

控制年龄和性别后的偏相关分析显示，绝对1RM卧推和俯卧拉与DPP_15s（r=0.58–0.60）、DPP_peak（r=0.51–0.59）和VO_2peak DP（r=0.52–0.53）显著相关。按体重归一化后，1RM与DPP_15s（r=0.27–0.38）和DPP_peak（r=0.25–0.39）的关联减弱，与VO_2peak DP的关联也减弱（r=0.24和r=0.13，后者不显著）。

有氧能力与DPP_peak的关联（r=0.73–0.80）强于与DPP_15s的关联（r=0.51–0.61）。按体重归一化后，与DPP_peak的关联仍为中等到强（r=0.52–0.65），而与DPP_15s的关联弱且不显著（r=0.08–0.17）。总体而言，最大力量与DPP_15s的关联更强，而有氧能力与DPP_peak的关联更强。

值得注意的是，未校正的相关性始终强于相应的偏相关。绝对指标中，1RM与DPP_15s、DPP_peak和VO_2peak DP的关联范围为r=0.88–0.91。校正后关联减弱表明，观察到的部分关联可能反映了年龄和性别相关的共同变异。

五、讨论与结论

本研究发现，上肢表现的绝对性别差异随年龄组别增大而扩大，且较此前报道的下肢表现性别差异更为显著。在U16至U23年龄组中，男性在所有上肢力量、双杖推进功率和有氧能力指标上均优于女性，且差异幅度随年龄增长而增大。这一发现支持了研究假设，即性别差异在青春期及青春期后随性别特异性体成分、肌肉质量和心肺能力的发展而变得更加显著。

然而，按体重归一化后的性别差异在各年龄组间基本保持稳定，支持了第二个假设。这表明，绝对性别差异的扩大在很大程度上可由体重差异解释，而相对表现层面的性别差异在青少年发展过程中相对恒定。

在控制年龄和性别后，上肢最大力量与双杖推进表现持续相关，且最大力量与15秒冲刺功率的关联更强，而有氧能力与峰值功率的关联更强。这提示双杖推进表现反映了肌肉质量、神经肌肉力量产生能力和有氧能量供给之间的相互作用。上肢最大力量对青少年运动员双杖推进表现发展具有潜在重要性。

研究结论指出，绝对上肢表现性别差异随年龄组别扩大，且较下肢表现更为显著；按体重归一化后差异基本稳定；上肢最大力量独立于年龄和性别与双杖推进表现相关。然而，横断面设计无法将这些年龄相关差异归因于成熟度、训练或其他发育因素，未来需要纵向研究来阐明这些差异的因果机制。