徐加豪 張保國 王小迪
山東理工大學體育學院(山東淄博255000)
緊身裝備是一種含彈性纖維和紗線的特殊服裝,用于在需要的身體部位表面施加機械壓力,以穩(wěn)定、壓縮和支撐深層組織[1],包括長襪、繃帶、袖子、手套、緊身衣和面罩等,在醫(yī)學、運動和塑形等領域得到廣泛研究和 應 用[2]。本 文 以“compression garment”、“compres?sion stocking”、“compression clothing”、“compression tights”、“compression sock”等為關鍵詞,在PubMed、EBSCO 數(shù)據(jù)庫檢索外文文獻;以“緊身裝備”、“緊身衣”、“壓縮服”等為關鍵詞在中國知網期刊數(shù)據(jù)庫檢索中文文獻,通過題目和摘要內容排除不相關文獻。本文對緊身運動裝備的壓力和緊身裝備對肌肉功能、心血管系統(tǒng)、運動表現(xiàn)、大腦活動及心理因素等方面的作用及機制進行梳理,為后續(xù)研究提供借鑒。
緊身運動裝備所施加的壓力是評價治療效果、舒適性、健康性和安全性的重要指標。壓力不足會限制療效,而過高的壓力會讓人感到不舒服,導致麻木甚至呼吸困難,嚴重損害健康[3]。
有學者對安全有效的最佳壓力進行了研究,Den?ton[4]根據(jù)受試者個體和身體部位的不同,確定不適的壓力閾值約為5.88~9.80 kPa(44.1~73.5 mmHg);正常情況下的壓力舒適區(qū)為1.96~3.92 kPa (14.7~29.4 mmHg)。Beliard等[5]發(fā)現(xiàn)緊身裝備壓力范圍非常大,踝關節(jié)是1~34 mmHg,小腿是8~27 mmHg。有研究[6]使用的壓力等級(小腿周長最大處)是低壓力15 mmHg、中等壓力21 mmHg 和高壓力25 mmHg。Bringaed 等[7]發(fā)現(xiàn)不同服裝的壓力有顯著差異,加壓緊身褲>Lycra(R)彈力緊身褲>短褲。Morooka 等[8]發(fā)現(xiàn),對于軀干部位,施加低于7.5 mmHg壓力值的泳衣更有助于提高靜脈泵的工作效率;而對于肩部和腹股溝區(qū)域,高壓力會抑制皮膚血液流向外周并減慢運動后的血壓恢復。許黛芳等[9]認為,如果胸部舒適閾值超過1.15 kPa,腰部舒適閾值超過0.37 kPa,腹部舒適閾值超過0.57 kPa,則會影響泳裝的穿著舒適性。
綜合來看,中等壓力緊身裝備在運動領域的積極作用效果最佳。Mizuno等[10]發(fā)現(xiàn)15 mmHg的中等壓力緊身衣效果最佳,Struhár等[6]也發(fā)現(xiàn)中等壓力緊身衣在提高跑步性能和減少肌肉酸痛方面有明顯的有利趨勢。而Hill等[11]發(fā)現(xiàn),高壓力緊身裝備能顯著提高最大自主收縮和跳深高度恢復率。Ali 等[12]發(fā)現(xiàn),高壓壓縮襪組比低壓壓縮襪和對照組的壓力值更大,更易誘發(fā)疼痛,更不舒適。陳金鰲等[13]發(fā)現(xiàn),在大強度踏蹬運動后期,外加中度緊身壓迫與外加高度緊身壓迫對股內側肌的作用相似,均有積極影響;而外加高度緊身壓迫會加速肌肉疲勞的發(fā)展進程。Ali等[14]發(fā)現(xiàn),低壓力、中等壓力和高壓力壓縮襪對10 km 跑時間無影響,但低壓力和中等壓力壓縮襪在10 km跑后能更好地維持腿部力量,且運動員認為低壓力壓縮襪最舒適。
表1 緊身運動裝備對肌肉功能的影響
(續(xù)表1)
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目前,國內外針對緊身裝備對肌肉功能影響方面的研究成果較多。綜合來看,緊身裝備的積極影響主要體現(xiàn)在減少肌肉酸痛程度、提高肌肉力量或功率、減少運動時肌力損失、促進運動后肌力恢復、減少肌肉橫向震蕩、提高本體感覺等方面。
2.1.1 減少延遲性肌肉酸痛程度
Berry 等[15]發(fā)現(xiàn)穿緊身衣進行大強度運動后,下肢血乳酸濃度減小,有助于運動疲勞的消除。此后,諸多學者對此進行了探討[16,17]。多數(shù)觀點認為,緊身運動裝備可明顯減少肌肉酸痛程度[6,16,18-26],降低運動后血清肌酸激酶的升高幅度[16,17,20,25],從而促進疲勞消除。觀察部位中,既有上肢的肘屈肌[18],又有下肢的膝伸肌[19];研究對象中,既有橄欖球運動員等專業(yè)運動員[20,26,27],又有普通健康志愿者[13,16,18];研究方法中,既有與飲用低能量加糖飲料的對照研究[20],又有基于文獻的薈萃分析[22]。
也有研究發(fā)現(xiàn),緊身運動裝備對延遲性肌肉酸痛的消除并無積極作用[11,27-30],如兩次劇烈運動間穿4 h全身緊身衣不能減輕肌肉酸痛程度和主觀感覺等級評分[28];持續(xù)穿緊身裝備對肌肉酸痛和損傷嚴重程度均無顯著影響,盡管在調節(jié)肌肉硬度方面其可能發(fā)揮重要作用[29]。穿小腿壓縮服的超級馬拉松運動員的肌肉疼痛評分反而更差[31]。
2.1.2 提高肌肉力量或功率
目前多數(shù)觀點認為,緊身運動裝備可以提高運動時的肌肉力量[23,32,33]或輸出功率[13,16,23,32-37]。Jakeman 等[23]發(fā)現(xiàn),在10 組10 次的增強式跳深練習之后,穿著緊身襪的運動員在24 h、48 h和72 h后的膝伸肌等動肌力相比對照組顯著增加。Kraemer 等[32]發(fā)現(xiàn),穿正常號緊身褲組大學生排球運動員連續(xù)10次反向跳時,其平均力量和功率輸出大于對照組,但最大力量和功率輸出無顯著差異;其團隊的另一研究[33]也發(fā)現(xiàn)平均力量和功率輸出增加,垂直方向的運動速度減少小于對照組,而最高次功率輸出無差異。傅維杰等[34]發(fā)現(xiàn),緊身裝置通過增加束縛部位的松緊度,幫助肌肉在募集更少運動單位的情況下維持相似的力量輸出,進而對肌肉疲勞和長時間的運動表現(xiàn)產生積極影響。另一研究[35]表明,緊身裝備能夠改變髖關節(jié)的運動學特征,但并沒有提高力量和彈跳表現(xiàn)。陳金鰲等[13]發(fā)現(xiàn),緊身裝備有利于維持局部肌肉收縮的輸出功率及外周運動單位動作電位的傳導速率,在一定程度上有助于延緩肌肉疲勞和延長運動時效。
也有研究發(fā)現(xiàn),緊身運動裝備對肌肉力量沒有積極影響[20,27,38-40]或存在矛盾現(xiàn)象[41],如下肢緊身裝備對橄欖球運動員最大自主等長收縮沒有影響[20];彈性纖維緊身短褲組的最大蹲起次數(shù)、肌力測試中峰值力矩和總做功量與對照組相比無差異[38];穿緊身衣與普通跑步服的肌肉收縮功能和跑步經濟性并無差異[39];緊身裝備可使有氧運動能力提高而無氧功率下降[41]。
2.1.3 減緩運動時肌力損失
肌肉力量會隨著運動時的能量消耗而慢慢減小,但緊身裝備可以減慢運動時的肌力損失速度,從而維持運動表現(xiàn),延緩疲勞出現(xiàn)。Ravier 等[42]發(fā)現(xiàn),穿全腿緊身衣可以減少手球專項運動中的最大肌肉力量損失,且為手球運動員鏟球等動作提供保護。
2.1.4 促進運動后肌力恢復
緊身運動裝備的作用還體現(xiàn)在運動后的肌力恢復[18,25,36,43]、功率恢復[16,22]或控制力輸出[44]方面,如疲勞試驗后24 h,穿緊身衣受試者股直肌最大自主等長收縮力約增大10%[36]。對肌力恢復的效應時間方面,有研究認為效應期較長(從第3天開始)[16],有研究認為效應期短(在2~8 h和24 h以上最明顯)[45]。不同運動方式中,抗阻運動的效果最佳[45]。與其他恢復手段的比較方面,運動后30 min 內使用緊身裝備的效果不如運動后15 min 內使用電刺激,雖然對踝關節(jié)屈伸角度均有改善作用[43]。
2.1.5 提供機械限制、減少肌肉震蕩
緊身運動裝備可通過對肌肉的機械限制作用,一方面限制關節(jié)活動幅度[16,34,35,43,46-48],如跳躍落地時膝關節(jié)屈曲和外翻[46]、髖關節(jié)外展幅度[43,47,48],預防運動損傷;另一方面減少肌肉收縮時的橫向震蕩[19,35,48,49],從而提高收縮效率,優(yōu)化神經傳遞,甚至存在分子層面的力學改變[50]。Stutzig等[51]通過儀器模擬加壓發(fā)現(xiàn),在最高橫向負荷時,肌肉收縮時的震蕩減少。
2.1.6 提高本體感覺
緊身運動裝備在運動員中普及還取決于其對本體感覺、動靜態(tài)平衡能力的改善和相關技術的改進[47]。Kraemer 等[33]發(fā)現(xiàn),疲勞前后穿彈性纖維緊身短褲可以增加45°和60°的髖關節(jié)位置感;Ghai等[52]研究表明,膝關節(jié)緊身裝備可以改善兩腿膝關節(jié)的本體感覺。另外,針對老年人[53]和殘奧運動員[54]的研究也發(fā)現(xiàn),緊身運動裝備通過提高本體感覺而改善運動表現(xiàn)的效果。
表2 緊身運動裝備對心血管系統(tǒng)的影響
(續(xù)表2)
(續(xù)表2)
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2.2.1 促進靜脈血液回流
下肢運動壓縮襪最初是為慢性靜脈功能不全患者開發(fā)的,目的是促進血液回流到心臟,減少靜脈池外周血量和靜脈水腫[21,25,55-57]。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn),市面上的緊身運動裝備也可以提高肌肉泵功能從而促進靜脈血液回流[21]、減少靜脈池血量,增加組織氧合水平[7,56,58,59],從而改善局部血液循環(huán),減少乳酸等代謝產物,從而加快運動后恢復[60]。Bringaed 等[7]發(fā)現(xiàn),服裝壓力<1.0 kPa時,靜脈泵作用更明顯,提高工作效率。也有研究結論與之不一致,如穿運動壓縮襪會通過增加肌內壓使肌氧合水平降低[61]或無變化[62]。
2.2.2 清除血液代謝產物
有研究表明,緊身運動裝備有降低運動后血乳酸濃度[15,22,63]和血清肌酸激酶[16,17,20,25]升高幅度的作用,也是促進運動后運動能力恢復及疲勞消除的原因之一[1]。但也有研究發(fā)現(xiàn),緊身裝備對血乳酸濃度[12,14,24,26,28,30,37,40,43,62,64-66]和血清肌酸激酶[11,18,23,26,27,61]沒有影響,甚至會使血乳酸濃度升高[41]。
此外,有研究還對血液中的血清乳酸脫氫酶[26,27]、白細胞介素-6[28]、C反應蛋白[11]、葡萄糖[28]、血清肌紅蛋白[12,28,61]、腫瘤壞死因子-α[18]、瘦素[28]等指標進行檢測,發(fā)現(xiàn)緊身運動裝備對其含量沒有影響。
2.2.3 改善血流動力學指標
第一,緊身運動裝備可加快心率恢復[65,67,68]。Broatch 等[65]研究顯示,在短時休息的重復沖刺運動期間,穿下肢緊身衣組受試者的右股外側肌血流量高于對照組,而心率則更低于對照組(P<0.05)。Nguyen 等[67]研究表明,與非緊身衣組相比,在跑步結束時和恢復90 min時段,緊身衣組的心率、ST和校正QT間期恢復較快,且對非專業(yè)運動員的積極影響更明顯(P<0.05)。
第二,緊身運動裝備可以改善心率變異性(heart rate variability,HRV)。HRV被認為是反映個體植物神經系統(tǒng)功能、評估心臟交感神經與迷走神經張力平衡性的較好指標。Piras 等[68]研究發(fā)現(xiàn),與不穿泳衣組相比,穿著全身緊身泳衣的運動員在最大有氧運動后,迷走神經介導的R-R間期、R-R間期差值>50 ms的心搏數(shù)及其百分比、高頻功率恢復較快,同時心交感神經介導的低頻功率,低、高頻功率比和壓力反射敏感性α指數(shù)有所降低,心率恢復速度更快。這說明緊身裝備可改善HRV,提高自主神經系統(tǒng)活性。
第三,緊身運動裝備可以促進血流動力學參數(shù)恢復[68]。Chatard 等[63]發(fā)現(xiàn),兩次騎行之間的80 min 恢復期內穿彈性加壓襪,紅細胞壓積顯著降低,提示有氧運動能力增強。還有學者從改善立位應激下的血流動力學紊亂角度進行研究,發(fā)現(xiàn)緊身裝備的積極作用。立位應激下心血管系統(tǒng)反應是心血管系統(tǒng)調節(jié)功能的重要表現(xiàn)。Lee等[69]研究顯示,頭傾70°直立后,每搏輸出量和心輸出量低于仰臥位。但穿低壓運動緊身褲可減慢每搏輸出量(P<0.001)和心輸出量(P<0.05)的下降,減慢心率(P<0.001)和外周血管阻力(P<0.005)的升高,而平均動脈壓(P>0.05)無變化。Kelly等[70]也發(fā)現(xiàn),緊身裝備在預防直立不耐受方面是有效的。還有研究觀察到緊身裝備有降低脫氧血紅蛋白[7,71]的積極作用。
但也有研究認為緊身運動裝備對血流動力學和血液循環(huán)沒有影響,如對最大攝氧量[12,15,30,37,40,62]、心率[12,14,24,25,30,37,40,64,69,70,72]、紅細胞壓積[15]、肌紅蛋白[11,26,27]等指標沒有顯著影響;Smale 等[73]研究發(fā)現(xiàn),穿緊身衣對自行車運動員大腦中動脈血流速度、平均動脈壓、潮氣末二氧化碳分壓沒有顯著影響。但Book等[71]的研究結果顯示,梯度加壓襪能顯著降低運動前脫氧血紅蛋白含量,以及運動時總血容量和總血紅蛋白濃度,提示其對血液載氧能力[49]有不利影響。
2.2.4 降低耐力運動后的凝血風險
Zaleski 等[74]研究結果顯示,緊身襪組的組織型纖溶酶原激活劑含量顯著低于對照組,而凝血酶-抗凝血酶復合物含量雖然也低于對照組,但無統(tǒng)計學意義。結果表明,在馬拉松比賽后,緊身襪的整體止血活性(凝血和纖溶)往往較低,可能降低深靜脈血栓的形成風險。
2.2.5 改善血管舒張和體溫調節(jié)作用
緊身裝備所采用的部分高性能透氣面料可以加速排汗、改善運動環(huán)境。多數(shù)研究表明,緊身運動裝備對血管舒張和體溫調節(jié)有積極影響。緊身衣有利于縮短達到最佳肌肉運動溫度的時間[48],減小過熱或過濕環(huán)境對人體體溫調節(jié)系統(tǒng)的影響[75];通過調節(jié)皮膚血管擴張敏感性和擴張峰值水平[76]來增強高溫下運動時的皮膚血管舒張[76-77]。
但也有研究[78]認為,上身緊身衣增加了熱環(huán)境中騎行時的心血管和體溫調節(jié)壓力,且運動后感覺更熱。
表3 緊身運動裝備對運動表現(xiàn)的影響
(續(xù)表3)
目前,緊身裝備對運動表現(xiàn)的影響尚有爭議。一種觀點認為,緊身運動裝備有助于運動員在比賽中提高表現(xiàn)[2,63],其機制可能是前面所述單一作用或效應疊加的結果[79]。涉及重復沖刺能力[28]、跑步[39,69,80]、臥推拋起[16,17,28]、跳躍能力[23,28,32,48,54,80]、棒球投球和高爾夫擊球的準確性[81]、自行車騎行[63,82]等;研究對象既有高水平運動員[16,32,39,48,54,63,81,82],又有普通健康受試者[17,23]。
另一種觀點認為,穿著緊身運動裝備對提高短跑或投擲成績沒有幫助[12,14,15,20,23,31,35,38,46,54,56,59,73,74,83]。關于效果的結論不同,可能與運動類型和運動服的個體差異有關[17,24,25,30,37]。研究發(fā)現(xiàn),緊身裝備對跑步(從400 m[72]、5 km[84]、10 km[14、57]、42.195 km[26]至56 km 馬拉松[31])、速度滑冰[62]、鐵人三項[27]、越野滑雪[85]、手球運動員的短跑和跳躍成績[42]、跳遠成績[45]均無顯著影響,并且上半身緊身衣對皮劃艇[40,66]運動成績也無顯著影響。
目前,緊身裝備對大腦活動影響的研究文獻僅有2篇,但2項研究均得出正向作用。Nguyen等[86]探討了在跑步測試中穿著全身緊身衣是否影響腦電活動。結果顯示,緊身衣可使受試者α、β和θ功率譜密度顯著下降(P<0.05),從而改善大腦活動,延緩疲勞出現(xiàn)。Smale等[73]將15名訓練有素的男性自行車運動員分為穿寬松短褲的對照組、低壓緊身衣組和中壓緊身衣組3組,在30%、50%、70%和85%最大功率強度下分別騎行8 min,參與者在實驗前和每個增量的中點進行復雜Stroop 任務。結果顯示,在85%最大功率強度騎行時,低壓緊身衣組完成Stroop 任務準確性比對照組明顯提高。結果表明,緊身衣對運動中大腦中動脈流速沒有顯著影響,但可能有助于提高高強度運動時的任務準確性。
表4 緊身運動裝備對心理因素的影響
緊身運動裝備對心理因素的積極作用也得到認可,主要體現(xiàn)在通過降低肌肉酸痛程度獲得心理安慰、愉悅情緒、促進心理恢復[41,78],還能改善疲勞后的主觀舒適度[35,56,81]或降低主觀感覺疲勞評分[17,21]。從最佳時間段來看,運動后24~48 h 內穿全腿加壓褲和緊身短褲效果更佳[83]。
但也有研究發(fā)現(xiàn),緊身裝備對舒適度或主觀感覺疲勞評分沒有顯著改善[14,26,27,30,49,57,62,64,72,77,84],或可能不適合某些特殊人群(有兩個及以上心血管病危險因素的成人[86]),甚至高壓緊身裝備反而會降低舒適度[12]、增加主觀感覺疲勞評分。
綜上可知,緊身運動裝備對肌肉酸痛程度、運動表現(xiàn)的影響尚存在一定爭議,但是針對血流動力學和血液循環(huán)、肌力恢復、本體感覺和平衡能力、心理因素等方面的積極影響比較明確,并且這些影響之間存在內在聯(lián)系,單一或協(xié)同地發(fā)揮作用。對本體感覺、大腦活動及心理方面的影響,最佳壓力范圍及相關機制的研究相對較少。研究學科方面,除了體育和醫(yī)學學科對緊身裝備的作用和機制進行深入研究外,紡織、化工等相關學科也對緊身運動裝備的壓力性能(包括強度和耐用性)[87]、物理特性(如透氣性、傳熱、透水性和觸覺特性)、美學特性、化學穩(wěn)定性、抗紫外線性等方面[88]進行了相關研究。多學科交叉研究十分重要。