优秀速度攀岩运动员训练负荷监测指标时间序列特征与相对综合表现的关联：一项GEE与分位数回归研究

《Frontiers in Physiology》：Associations between time-series features of training-load monitoring indicators and relative composite performance in elite speed climbers: a GEE and quantile regression study

　　

： 目的： 探讨优秀速度攀岩运动员训练负荷、生化及主观恢复指标的时间序列特征与相对综合表现之间的关联，并考察这些关联在不同条件表现分位数上是否存在差异。 方法： 对9名优秀速度攀岩运动员进行为期30周的监测，涵盖15个两周监测周期。共分析6项指标：训练应激（training strain）、训练单调性（training monotony）、睾酮（testosterone）、肌酸激酶（creatine kinase, CK）、主观睡眠质量（perceived sleep quality）及肌肉酸痛（soreness）。相对综合表现采用性别特异性的运动员层面评分表示，取值范围为0至1。睾酮和CK的缺失值采用链式方程结合预测均值匹配（predictive mean matching, PMM）进行插补。在连续4个监测周期上计算滚动均值（rolling mean）和变异系数（coefficient of variation, CV），共生成12个候选时间序列特征和108个滚动观测值。广义估计方程（generalized estimating equations, GEE）用于评估总体平均关联，而运动员聚类分位数回归（quantile regression）则在τ = 0.25、0.50和0.75处探讨关联差异。研究还进行了错误发现率（false discovery rate, FDR）校正和敏感性分析。 结果： 在主要GEE分析中，CK滚动CV与表现呈名义上的正相关（β = 0.529，95% CI 0.061–0.997，P = 0.027），但经FDR校正后不再显著（FDR = 0.322）。在六预测变量分位数回归模型中，训练单调性滚动均值在三个分位数上与表现均呈负相关，而睾酮滚动均值呈正相关，CK滚动均值呈负相关。这些方向在扩展模型和敏感性分析中相对一致。涉及训练应激、主观睡眠质量和肌肉酸痛的相关结果一致性较低。 结论： GEE与分位数回归提供了互补视角：GEE刻画了总体平均关联，而分位数回归识别了相对综合表现条件分布上的差异。训练单调性、睾酮和CK表现出一致的方向性模式。滚动均值和滚动CV可能为解读优秀速度攀岩运动员的训练负荷、生化及恢复监测提供互补信息。这些发现需要在具有重复客观表现结局的样本中加以验证。

论文解读：优秀速度攀岩运动员训练负荷监测指标时间序列特征与相对综合表现的关联研究

一、研究背景与问题提出

随着竞技训练科学化程度的不断提高，对影响运动成绩的各类因素进行量化评估与综合分析，已成为训练负荷监测和竞技表现优化的重要组成部分。精英运动员的竞技表现由训练刺激、生理反应、恢复状态及专项技术水平等多重因素共同决定。持续、系统且科学规划的训练负荷能够促进机体从短期应激反应向长期适应转变，为运动员在比赛中达到最佳竞技状态奠定基础。因此，训练负荷监测的重要实践价值在于准确、动态地评估运动员近期的竞技状态，进而优化训练安排、疲劳管理和恢复策略。

训练负荷监测已在足球、篮球和耐力性运动中得到广泛应用。以往研究主要通过外部负荷、内部负荷、生理生化标志物和恢复状态来考察训练刺激与表现之间的关系。然而，由于不同运动项目在动作需求、能量代谢和训练组织方式上存在显著差异，训练负荷与表现之间的关系具有强烈的项目特异性。速度攀岩作为一项短时高强度运动，其表现取决于力量、速度和专项技术水平，同时可能受到近期训练负荷积累与波动以及恢复状态变化的影响。速度攀岩训练通常侧重于出发反应、快速发力、连续推拉动作、动作节奏控制以及完成重复性努力的能力，这些训练需求使运动员承受较大的身体负荷，同时需要反复进行技术练习。以往研究主要关注专项技术、生理机制和比赛表现，而关于训练过程中训练负荷监测指标与竞技表现关系的研究相对较少。

基于上述背景，该研究选取了训练应激、训练单调性、睾酮、肌酸激酶、主观睡眠质量和肌肉酸痛六项监测指标，采用滚动均值和变异系数表征这些指标的近期水平与时间变异性，并综合运用广义估计方程和分位数回归方法，从总体平均关联和条件分布不同位置两个互补视角，系统考察时间序列特征与相对综合表现之间的关联。

二、研究设计与方法概述

该研究为纵向观察性研究，纳入9名精英速度攀岩运动员，所有运动员均达到Tier 4或以上水平，即精英/国际级运动员或更高水平。研究涉及30周监测期，组织为15个连续的两周监测周期。训练负荷和主观恢复指标在整个监测期间持续收集，而睾酮和肌酸激酶通常约每两周测量一次。所有数据来源于国家队既有的常规运动员监测系统。

相对综合表现评分基于运动员在研究期间各自组内的综合竞技表现评估得出，以世界排名为主要参考，辅以国家队集训期间模拟比赛的排名和教练员主观评价。男女运动员分别评估，女性组4人、男性组5人。最终组内排名通过公式转换为0至1的通用尺度。

训练应激和训练单调性用于表征训练负荷特征；睾酮和肌酸激酶作为常规监测的生化指标；主观睡眠质量和肌肉酸痛代表主观睡眠与恢复相关信息。每次训练课后约30分钟记录session RPE，训练负荷为session RPE乘以训练时长。训练单调性为日均训练负荷除以日训练负荷标准差，训练应激为总训练负荷乘以训练单调性。睾酮采用化学发光法测定，肌酸激酶采用速率法测定。主观恢复监测每天早晨通过电子问卷完成。

缺失数据处理采用链式方程结合预测均值匹配方法。时间序列特征采用包含4个连续监测周期的滚动窗口计算，滚动均值代表指标在相应时间间隔内的平均水平，滚动变异系数表征同一间隔内的变异程度。共生成12个候选时间序列特征和108个滚动观测值。

统计分析方面，广义估计方程用于评估总体平均关联，以运动员ID为聚类变量，采用高斯族、恒等连接和独立工作相关结构。分位数回归作为补充分析，在τ = 0.25、0.50和0.75处探讨关联差异。研究还进行了FDR校正、共线性诊断、留一运动员分析、小聚类偏倚校正和log10变换等敏感性分析。

三、研究结果

3.1 参与者与数据特征

研究纳入9名运动员，提供15个连续监测周期的重复监测数据。所有指标在监测期内均呈现一定程度的变异性，其中睾酮和肌酸激酶表现出相对较大的离散程度。Shapiro–Wilk检验显示主观睡眠质量近似正态分布，而训练应激、训练单调性、睾酮、肌酸激酶和肌肉酸痛呈非正态分布。

3.2 广义估计方程结果

在12个候选时间序列特征中，仅CK滚动CV与相对综合表现评分呈名义上的正相关（β = 0.529，95% CI 0.061–0.997，P = 0.027），但经FDR校正后不再具有统计学显著性（FDR = 0.322）。其余11个时间序列特征均未达到统计学显著性。总体而言，主要GEE分析未识别出经多重比较校正后仍保持统计学显著的稳定总体平均关联。

3.3 单变量分位数回归结果

单变量分位数回归分析显示，回归系数的方向和大小随相对综合表现评分的条件分位数而变化。在τ = 0.25处，睾酮滚动均值与表现评分呈正相关（β = 5.259 × 10^-4，FDR = 0.002），CK滚动均值呈负相关（β = ?8.315 × 10^-4，FDR = 0.005），CK滚动CV和主观睡眠质量滚动CV均呈正相关。在τ = 0.50处，睾酮滚动CV呈负相关，CK滚动均值呈负相关，CK滚动CV、主观睡眠质量滚动CV和肌肉酸痛滚动均值呈正相关。在τ = 0.75处，训练应激滚动均值呈负相关而其滚动CV呈正相关，训练单调性滚动均值呈负相关而其滚动CV呈正相关，睾酮滚动CV呈负相关，CK滚动CV、主观睡眠质量滚动CV、肌肉酸痛滚动均值和滚动CV均呈正相关。CK滚动CV和主观睡眠质量滚动CV在所有三个代表性分位数上与表现评分均呈正相关。

3.4 多变量分位数回归与共线性诊断

在主模型中，训练单调性滚动均值、睾酮滚动均值、CK滚动均值和主观睡眠质量滚动CV在τ = 0.25、0.50和0.75处表现出一致的关联方向，且经FDR校正后仍具有统计学显著性。训练单调性滚动均值与表现评分一致呈负相关，β值分别为?1.351、?1.516和?0.886。睾酮滚动均值一致呈正相关（β = 4.386 × 10^-4、4.427 × 10^-4和6.039 × 10^-4），CK滚动均值一致呈负相关。主观睡眠质量滚动CV一致呈正相关。训练应激滚动均值在τ = 0.25和0.50处呈正相关，但在τ = 0.75处不显著。肌肉酸痛滚动均值的关联方向随分位数变化，在τ = 0.25处呈负相关，在τ = 0.50和0.75处转为正相关。

共线性诊断显示，主模型中VIF范围为1.084至7.314，训练应激滚动均值和训练单调性滚动均值的VIF分别为7.314和6.709，表明训练应激和训练单调性相关的时间序列特征之间存在较大的信息重叠。

3.5 稳健性与敏感性分析

GEE结果的统计学证据对小聚类调整敏感。交换型工作相关结构估计的运动员内相关系数接近1（ρ ≈ 0.985），AR(1)结构未产生稳定估计。经小聚类偏倚校正后，CK滚动CV的回归系数保持正值，但95% CI从0.061–0.997扩大至?0.814–1.872，P = 0.440，名义显著性未保留。留一运动员分析显示，CK滚动均值和CK滚动CV在全部9次分析中保持原始方向。训练单调性滚动均值和睾酮滚动均值的方向稳定性也相对较高。经log10变换后，训练单调性滚动均值的负向关联、睾酮滚动均值的正向关联和CK滚动均值的负向关联在所有三个代表性分位数上保持方向一致。

四、讨论与结论

该研究从总体平均关联和条件分布不同位置两个互补视角，探讨了训练负荷、生化和主观恢复指标的时间序列特征与精英速度攀岩运动员相对综合表现之间的关联。GEE分析未识别出经多重比较校正后仍保持统计学显著的稳定总体平均关联，提示在总体平均层面缺乏统一线性关联的充分证据。相比之下，探索性分位数回归显示，训练单调性滚动均值与相对综合表现普遍呈负相关，睾酮滚动均值普遍呈正相关，CK滚动均值普遍呈负相关，这些方向性模式在主模型、扩展模型、留一运动员分析和log10尺度敏感性分析中表现出较高的一致性。而训练应激、主观睡眠质量滚动CV和肌肉酸痛相关特征在不同模型设定或条件分位数上表现出较大变异。

训练单调性作为训练负荷组织方式的重要表征，其滚动均值与相对综合表现在所有三个代表性条件分位数上均呈负相关，提示除训练负荷总量外，训练负荷在特定时期内的组织方式和变化程度也可能与相对综合表现相关。在速度攀岩训练背景下，标准化路线的重复练习有助于建立稳定动作模式和提升专项技术水平，但长期高度重复的训练内容可能使训练刺激日趋相似，因此适当变化训练负荷、训练内容和刺激形式值得关注。

睾酮和肌酸激酶作为反映不同类型生理信息的生化指标，表现出相对一致的方向性关联。睾酮滚动均值与相对综合表现普遍呈正相关，CK滚动均值普遍呈负相关。睾酮参与蛋白质代谢、肌肉组织重塑和运动相关内分泌反应，而CK作为骨骼肌对运动反应的生化标志物，其升高可能反映训练适应不良，也可能代表近期运动刺激后不同程度的骨骼肌反应。这些指标的变化应结合具体训练和恢复背景以及采样条件进行解读。

滚动均值和滚动CV表征同一监测序列的不同时间属性。CK滚动均值和CK滚动CV表现出不同方向的关联模式，提示单一指标在训练周期内的平均水平可能不足以完全表征其纵向变化特征。时间序列特征的价值可能更多体现在与训练负荷、生化反应和主观恢复等多维监测信息的整合解读中。

该研究的主要局限性包括：独立样本量有限，108个分析观测值仅来源于9名运动员；结果变量为运动员层面的单一相对综合表现评分，主要反映运动员间差异；滚动窗口存在信息重叠；缺失数据处理仅保留单一完成数据集，未应用Rubin法则合并多重插补估计；主观睡眠质量反映运动员的主观感知；观察性研究设计无法推断因果关系。

结论： 该研究利用精英速度攀岩运动员的纵向监测数据，考察了训练负荷、生化和主观恢复指标的时间序列特征与相对综合表现之间的关联。经多重比较和小聚类敏感性分析校正后，GEE未识别出稳定的总体平均关联。相比之下，分位数回归显示不同监测指标在相对综合表现条件分布上呈现不同的关联模式。训练单调性滚动均值与相对综合表现普遍呈负相关，睾酮滚动均值普遍呈正相关，CK滚动均值普遍呈负相关，这些方向性模式在主模型和敏感性分析中表现出较好的一致性。滚动均值和滚动CV的不同关联模式提示，监测指标的平均水平和时间变异性可能提供互补的纵向信息。鉴于独立运动员数量有限、表现评分的运动员层面属性以及观察性研究设计，这些发现应视为探索性和假设生成性的。未来研究应纳入更大样本的精英运动员，采用重复测量的客观专项表现结局，并应用能够区分运动员内与运动员间效应的纵向分析方法，以确定这些时间序列特征的稳定性及其在训练监测和表现预测中的潜在价值。该论文发表于《Frontiers in Physiology》。