越野马拉松山地自行车比赛中的体温调节反应——一项探索性多案例研究

《Journal of Functional Morphology and Kinesiology》：Thermoregulatory Response During Cross-Country Marathon Mountain Biking Competitions—An Exploratory Multiple-Case Study

　　

专业翻译 目的： 本研究调查了精英级越野马拉松（XCM）运动员在不同环境条件和竞赛负荷下比赛时的核心温度（Tc）反应。方法： 研究人员在三场正式比赛中对四名精英XCM运动员（三名男性和一名女性）进行了监测。使用非侵入式传感器连续记录Tc。计算了平均和最大Tc（Tcmean和Tcmax）、Tc变化量（ΔTc）以及Tc高于38.5°C的时间和占比赛时间的百分比。竞赛负荷包括标准化功率（NP）、强度因子（IF）、训练压力评分（TSS）和心率（HR）。使用线性混合模型和运动员特异性z分数来评估体温调节反应。结果： Tcmax范围为38.5至39.5°C，个体间差异表现为Tc高于38.5°C的比赛时间占比从3%到94%不等。XCM2比赛记录了最高相对湿度（91%），在四名运动员中有三名表现出最大的热暴露。在比赛时间模型中，XCM2期间的Tcmax高于XCM1（β = ?0.54°C，p = 0.038）。在TSS模型中，与XCM1相比，XCM2（β = ?0.79°C，p = 0.008）和XCM3（β = ?0.60°C，p = 0.027）期间的Tcmax更高。XCM2期间Tc > 38.5°C的暴露也高于XCM1（β = ?73.1%，p = 0.021）。结论： XCM运动员在Tcmax和Tc高于38.5°C的时间上表现出个体差异。这些探索性发现强调了持续监测Tc对于表征比赛中个体体温调节反应的价值。

论文解读文章

1. 研究背景与问题

越野马拉松（XCM）是一项距离长（60-160公里）、持续时间久（2.5-6小时）、地形复杂（含陡峭爬升和技术性下坡）的山地自行车项目。该运动对运动员的生理要求极高，通常需要长时间维持接近90%最大心率和84%最大摄氧量（VO₂max）的运动强度，导致巨大的代谢产热和显著的体温调节压力。尽管高温高湿环境会加剧热应激，但在温凉条件下进行长时间耐力运动，由于内源性产热的累积，核心温度（Tc）同样可能显著升高，甚至超过40°C。然而，目前关于XCM比赛过程中核心温度反应的研究尚不充分。现有研究多采用侵入性或操作复杂的测温方法（如直肠温度计、可吞服胶囊），难以在真实比赛场景中进行连续监测。此外，个体间的体温调节反应存在巨大差异，是否存在一个普遍适用的临界温度阈值也备受争议。因此，亟需一种能够在生态效度高的真实比赛环境中，连续、无创地监测运动员个体化体温调节反应的方法，以更全面地理解热应变及其对运动表现和健康的影响。

2. 研究方法与技术路线

为探究不同环境和负荷下XCM运动员的体温调节反应，研究人员招募了4名精英级XCM运动员（3男1女，均为国际赛事参与者），并在三场官方精英级XCM比赛中对他们进行了重复测量。研究采用的关键技术方法包括：

• •
  核心温度监测： 使用CORE身体温度传感器（一种基于热通量技术的非侵入式可穿戴设备），将其固定在运动员侧胸部位，通过ANT+协议与佳明码表配对，实现比赛全程的连续Tc数据采集。
• •
  竞赛负荷量化：
  • •
    外部负荷： 利用集成在自行车曲柄上的Quarq DZero DUB功率计记录功率输出，计算标准化功率（NP）、强度因子（IF）和训练压力评分（TSS）。
  • •
    内部负荷： 使用Garmin HRM-Pro胸带式心率监测器连续记录心率（HR），包括平均心率（HR_mean）、最大心率（HR_max）和相对心率（%HR_max）。
• •
  环境条件记录： 从官方气象记录获取比赛日的平均环境温度（°C）和相对湿度（%），并从GPS文件中提取比赛距离、累计爬升高度等赛道特征。
• •
  数据分析： 采用线性混合效应模型（LMM）分析不同比赛之间体温调节反应的差异，并通过计算运动员特异性z分数来评估个体偏离其自身平均水平的有意义变化。

3. 研究结果

3.1 比赛与环境特征

三场比赛在环境温度（15-22°C）、相对湿度（40-91%）、比赛距离（74-91.5公里）和累计爬升（2200-2500米）方面均存在差异。所有比赛都对运动员施加了高生理和机械负荷，比赛时长介于228.5至282.8分钟，NP介于283.0至312.0瓦特，IF维持在0.80-0.89的高水平，TSS介于251.7至297.7任意单位（AU）。

3.2 个体体温调节反应

运动员的最大核心温度（Tc_max）范围在38.5至39.5°C之间。然而，个体间在处于热应激状态（Tc > 38.5°C）的时长上表现出巨大差异，从3.0%到94.3%的比赛时间不等。值得注意的是，在相对湿度最高的第二场比赛（XCM2，湿度91%）中，有四分之三的运动员经历了最长的热暴露时间。女性运动员（运动员3）展现出独特的体温调节模式：虽然她的核心温度变化幅度（ΔTc = 2.75°C）最大，但她在XCM2中仅有18.7%的比赛时间处于Tc > 38.5°C的状态，远低于其他运动员。

3.3 统计模型分析

• •
  基于比赛时间的LMM分析： 结果显示，XCM2期间的Tc_max显著高于XCM1（β = -0.54°C，p = 0.038）。XCM3与XCM1之间的差异接近显著（p = 0.053）。而在热暴露时间百分比上，比赛间无显著差异。
• •
  基于TSS的LMM分析： 在校正了TSS后，XCM2（β = -0.79°C，p = 0.008）和XCM3（β = -0.60°C，p = 0.027）的Tc_max均显著高于XCM1。同时，XCM2的热暴露时间百分比也显著高于XCM1（β = -73.1%，p = 0.021）。
• •
  基于HR_max的LMM分析： 在校正了HR_max后，各比赛间的Tc_max、ΔTc和热暴露时间百分比均未发现统计学显著差异。

4. 讨论与结论

讨论总结： 本研究的核心发现是，XCM运动员在热暴露时长和核心温度变化上存在显著的个体间和比赛间差异。特别是，高湿度（91%）的XCM2比赛导致了更大的热应变，这主要是因为高湿度限制了汗液蒸发这一主要的散热途径。研究还观察到，最大核心温度（Tc_max）并不能完全反映运动员承受的整体热负荷，因为有些运动员虽然Tc_max不高，但长时间处于高温状态。TSS作为一个综合了运动强度和持续时间的指标，似乎与体温调节反应有更强的关联性，而单纯的最大心率（HR_max）则未能捕捉到这种关系。女性运动员（运动员3）展现出的独特反应（ΔTc大但热暴露时间短）被强调为个体差异而非性别差异的证据。研究人员指出，尽管观察到的Tc_max未超过39.5°C，但这并不代表存在一个安全的生理上限，因为既往研究表明运动员在无临床症状的情况下可耐受更高的Tc值。

研究结论： 这项探索性多案例研究初步揭示了真实比赛条件下XCM运动员个体的体温调节反应。运动员的最大核心温度范围在38.5至39.5°C之间，但处于38.5°C操作阈值以上的时间存在相当大的变异性。探索性分析还表明，训练压力评分（TSS）可能与体温调节反应存在关联，但由于样本量有限，这些发现应谨慎解读。持续的核心温度监测可为描述长时间XCM赛事中的个体热反应提供有价值的信息。这些发现可为未来涉及更大样本量和更多样化环境条件的研究奠定基础。