足球运动员在 2022 年卡塔尔世界杯模拟条件下重复最大努力的反应：整体方法

摘要

本研究旨在评估足球运动员在热自然条件 （NC） 和 2022 年卡塔尔 FIFA 世界杯 （QSC） 模拟条件下重复最大努力 （RME） 的能力。二十四名半职业足球运动员参加了这项研究。运动测试包括在循环测力计上进行十次 6 秒的最大努力。使用了90秒的被动休息间隔。该测试在伟思技术WK-26气候试验箱中进行，在两种不同的条件下进行：1）热中性条件（NC—20.5°C;58.7%湿度）;2）2022年卡塔尔世界杯的模拟条件（QSC—28.5±1.92°C;58.7±8.64%湿度）。记录与权力相关的、生理的、精神运动的、血液和电解质的变量。结果显示，（1）玩家实现了更高的峰值功率（最大1607，46±192，70 [W] - 3RD代表），达到峰值功率所需的时间更少（最小值 0，95 ± 0，27 [s] - 3RDrep），并且具有更高的疲劳斜率（最大 218，67 ± 59，64 [W/sek] - 7千代表）在QSC中比在NC中（在每次重复研究方案中）;（2）在第一次重复和随后的重复之间，在生理，血液相关和电解质变量中注意到许多显着性，但在两种模拟条件下，它们的方向相似（例如V'O2 / kg 37，59 ± 3，96 vs 37，95 ± 3，17 [ml/min/kg] - 3RD代表， LAC 13，16 ± 2，61 与 14，18 ± 3，13 [毫克/分升] - 10千代表或K 4，54 ± 0，29 与 4，79 ± 0，36 [毫摩尔/升] - 2德·分别比较QCS和NC时代表）;（3）气候条件之间8°C的温差对足球运动员在RME中的生理反应没有显着影响。研究结果可用于设计训练计划，旨在通过模拟无氧能力方面的足球特定比赛条件，特别是重复的最大努力来增加球员的生理适应能力。这些发现将在即将到来的2022年卡塔尔世界杯以及通常环境温度较高的地区发挥作用。

介绍

2010年南非FIFA世界杯、2014年巴西FIFA世界杯和2018年俄罗斯FIFA世界杯的比赛分析数据证实了比赛表现强度增加的明显趋势[1，2]。为了在顶级锦标赛中获胜，足球运动员需要在比赛中覆盖更长的总距离和高强度距离[3，4]。Chmura et al. [2] 指出，在最高水平足球比赛的关键阶段，对球员的速度和耐力技能提出了很高的要求。例如，Kołodziejczyk等人[4]表示，在淘汰赛阶段，在淘汰赛阶段处于中心位置的球员能够在2018年俄罗斯世界杯的加时赛中连续三场比赛保持甚至增加他们的高强度和高强度活动。这意味着精英足球运动员必须具备高水平的有氧和无氧能力[5]。

2022年，卡塔尔世界杯将有史以来第一次移至11月和12月，以使气候条件更容易忍受，对球员来说热麻烦更少[6]。根据气候学家的说法，尽管在比赛期间预计不会出现极高的温度（与6月和7月不同），但它们仍然可以达到甚至超过30°C [7]。一个重要的问题是如何让球员为这次比赛/这样的条件做好准备？全球变暖的影响包括增加与高温相关的健康风险，特别是在体育赛事中。例如，在2014年FIFA世界杯上，巴西的气候成为许多欧洲足球队相当关注的问题。在热应激下，球员的反复冲刺和跳跃能力受到的影响比温带条件下更大[8]。尽管有证据表明球员在高温下调整了他们的身体活动模式（例如，减少总和高强度跑步距离），以保持他们在比赛中关键时刻需要时进行周期性冲刺的能力，但这种妥协还是会发生[9]。Nassis等人[10]发现，在28°C以上的温度下比赛的运动员经历了“热应激”，并减少了高强度活动和短跑努力。Chmura等人也进行了类似的观察[11]。因此，重要的是要研究球员对重复最大努力的反应，他们将在卡塔尔预期的高温条件下做出这些努力。

重复最大努力（RME）在短距离内产生高功率和高奔跑速度是足球运动员的基本能力，通常被认为是运动成功的基本表现决定因素[12，13]。Faude等人[14]证明了足球运动员的爆炸性表现与足球比赛中关键时刻之间的关系。他们报告说，83%的进球之前是短距离冲刺或跳跃等动作[15]。Chmura等人[2]在对2014年世界杯比赛的分析中指出，足球运动员的平均最高速度从小组赛第一场比赛的27.66±2.32公里/小时增加到决赛和第三名的28.50±1.82公里/小时。一些研究调查了与这种运动相关的生理决定因素和疲劳机制[16]。在文献中，疲劳可以定义为“一种急性的性能损害，包括施加所需力/功率所需的感知力增加，以及最终无法产生这种力/力量”[17]。进一步了解RME期间的疲劳机制可能有助于延缓疲劳的发生并改善性能[18，19]。

室内环境中的测力计RME测试通常用于无法进行现场测量的情况，或用于测量难以在现场实施的变量（功率、力-速度曲线）[20]。此外，自行车测力计经常应用于RSE测试，因为它们允许在以或接近球员最大能力进行的短期练习中快速加快步伐。它们还被用于使运动员适应比赛的特定生理、代谢、机械和心理需求，这是运动训练的基本原则[20]。Meckel 等人 [21] 认为无氧测试程序应该包括模仿运动员特定体育活动模式的特定协议。本研究使用90秒间隔的重复冲刺协议，直接再现球员在顶级足球比赛中连续进行高强度或超高强度努力或冲刺的间隔[22，23]。使用自行车测力计可以更全面地评估球员身体反应的参数，例如无法直接在球场上测量的力量。作者只检查了一些参数组，例如与功率或血液相关的变量，这些参数通常在不同的研究项目中单独分析。

迄今为止，只有一项研究分析了同一研究方案中的机械和生化参数，包括半职业足球运动员重复的最大努力（甚至重复）[7]。目前的研究中涵盖了更多的参数和扩展的重复（10）。此外，本研究不仅比较了两组模拟条件之间的RMEs，还比较了第一次重复和后续重复之间的RMEs。该研究使用气候学家的计算来尝试比较足球运动员对2022年卡塔尔世界杯模拟努力和人类热中性条件下的反应。研究高环境温度对执行RME能力的影响将有助于足球运动员更有效地为在高温地点举行的比赛做准备。本研究旨在评估足球运动员对反复最大努力的身体反应：1）在2022年卡塔尔世界杯预测的热中性和气候条件下;2）与第一次重复相比，后续努力重复之间。据推测，在较高温度下执行RME将支持实现更高的最大功率，而在分析后续RME时，将观察到最大功率的更快下降。此外，预计在比较不同条件的个体重复时，参与者对生理、血液相关和电解质变量的努力的反应不会有显着差异，但在比较两种条件下的后续 RME 时会观察到很大的变化。

方法

参与者

一开始，研究小组由28名半职业足球运动员组成。在测试期间，4名无法完成测试或经历过医学认证条件的球员被排除在外，占该组的14%。最后，24名玩家有资格进行分析。纳入标准是所有球员的完整测试结果，没有认知改变，最近的手术或受伤。此外，只考虑外场球员。所有球员都被指示在测试前至少24小时内不要饮酒或服用任何药物，并保持正常饮食。测试球员年龄分别为21.31岁±3.63岁，来自波兰第四联赛俱乐部。根据参与者分类框架，参与者被归类为第2级：训练/发展[24]。球员的平均身高为179.77±6.16厘米，平均体重为76.02±5.64公斤。所有球员都有9.0±1.3年的训练经验，每周训练五次。该研究于2018年11月在2017/2018联赛赛季进行。

向所有参与者提供了研究目的和要求的详细说明。他们被告知潜在的风险，并书面同意参加。此外，还获得了18岁以下参与者的父母或监护人的同意。所有玩家都可以随时退出研究。该研究方案已获得弗罗茨瓦夫健康与体育科学大学研究伦理委员会的批准（编号937/17），作者获得了参与者的知情书面同意。该研究符合《赫尔辛基宣言》的要求以及所有相关的健康和安全程序。

程序

研究方案包括10组6秒最大强度的重复努力，两组之间有90秒的休息间隔[25-28]。测试是在MONARK LT2环测力计（瑞典Vansbro）上进行的。参与者在每次重复中在循环测力计上获得最大的无氧功率。脚趾夹和踏板上的鞋跟带用于脚部固定。在每次练习中都提供了强烈的语言动机。所有冲刺都是从相同的起始踏板位置进行的，右曲柄臂与垂直轴前方 45°。参与者在每次均匀冲刺后留在循环测力计上休息90秒，在此期间抽取毛细血管血液，或球员进行精神运动测试（分别在选定的重复中）。接下来，比较了中性与2022年卡塔尔世界杯预测条件之间的功率相关，生理，精神运动，选择反应时间，血液相关和电解质相关变量。随后每次重复的值也与第一次重复的值成对比较。

测试在Weiss Technik WK-26气候试验箱中进行，分为两种不同的设置：1）在热中性条件下（NC—环境温度为20.5°C，相对湿度为58.7%）[29，30];2）在与平均最高环境温度（QSC—28.5±1.92°C，相对湿度为58.7±8.64%）相对应的气候条件下。为了预测2022年世界杯的气候条件，作者与气候学家一起计算了过去10年（从2008年到2018年 https://en.tutiempo.net/）在卡塔尔多哈比赛的第一天的气候数据。

在每个练习系列开始之前，进入腔室后，每个球员在休息时花前10分钟适应腔室条件[31]，然后在循环测力计上进行5分钟的热身，达到150 bpm的心率[32，33]。预热完成后五分钟，实际测量开始。测试从周一到周五上午 9 点至下午 2 点进行。测试系列相隔7天。

测量变量

使用连接到IBM兼容计算机系统的测力计记录与功率相关的值，以便进行数据收集，以计算手轮每次旋转时产生的功率以及每个冲刺重复期间执行的功（Lab-VIEW，NI Corp.，德克萨斯州奥斯汀）。以前，该程序用于许多其他研究[7，27，33，34]，其中详细讨论了数据注册和数据收集的各个阶段。记录以下与功率相关的变量：峰值功率（W），平均功率（W），峰值功率时间（s），总功（J），疲劳斜率（W / sec），疲劳率（%）。

使用逐呼吸测量系统（Cosmed Quark CPET，Cosmed Srl，意大利）记录生理呼吸参数。根据制造商的说明，在每次测试之前校准流量计和气体分析仪（Nieman等人，2013）[35]。在试验前、试验中和试验后均遵循标准面罩拟合程序[36]。研究参数包括V'E（升/分钟），V'O2/千克（毫升/分钟/千克），RER和HR（最佳/分钟）。还记录了RPE（au）和选择反应时间（ms）。使用博格量表（0-10）记录RPE[37，38]。使用APR反应测量仪（UNI-PAR，波兰华沙）在CRT测量的基础上评估精神运动性能。收集精神运动测试数据的过程与Chmura等人中的程序相对应[39]。

血液和电解质相关变量由合格人员在专业实验室收集。采血时严格遵守所有安全预防措施。根据[40]描述的程序收集数据。分析参数包括PCO2（mmHg），PO2（mmHg），PH，LAC（毫克/分升），GLU（毫克/分升），HCT（%），NA+（毫摩尔/升），K+（毫摩尔/升），CL-（毫摩尔/升）和CA2+（毫摩尔/升）。

统计分析

使用霍普金斯开发的电子表格将数据作为重复测量的时间序列进行分析[41]。首先，评估了22个参数在每次重复中的平均变化值，以及从NC到QSC的静止和测试后状态。其次，评估功率相关、生理和精神运动变量（峰值功率、平均功率、峰值功率时间、疲劳斜率、疲劳率、总功、V'E、V'O2/kg、RER、HR、RPE）从第一次重复到第2次到第10次的平均变化值。此外，还评估了选择反应时间从静止状态到第3、5、7、10次重复的平均变化值。此外，评估血液相关和电解质相关变量（PCO2，PO2，PH，LAC，GLU，HCT，NA+，K+，CL-，CA2+）从静止状态到第2，4，6，8，10次重复和测试后状态的平均变化值。

以标准化单位评估原始值均值的变化及其90%相容区间。对于从NC到QSC的受试者内变化，平均变化值除以NC中的标准差（SD），而对于从第一次重复或静止状态到第2至第10次重复或测试后状态的受试者内变化，平均变化值除以第一次重复或静止状态的SD[42， 43]然后使用以下量表定性评估平均变化的幅度：<0.2 - 微不足道，0.2–0.6 - 小，0.6–1.2 - 中等，1.2–2.0 - 大，2.0–4.0 - 非常大，> 4.0 - 非常大。关于不确定性的幅度的决定是基于对显著和微不足道效应的假设检验[44]。如果均值各自的p值（p–和p+）小于0.05，则均值显著减少和增加的假设被拒绝。如果只有一个假设被拒绝，则另一个假设的p值对应于参考贝叶斯分析中真实效应大小的后验概率，具有最少的信息先验[45]，并使用以下尺度进行解释：>0.25 - 可能;> 0.75 - 可能;> 0.95 - 很有可能;>0.995—最有可能[46]。如果两个假设都没有被否定，效果被描述为不清楚。研究中只讨论了非常可能和最有可能的效果。

结果

NC 和 QSC 中每次重复中每个参数的平均值如图 1-4 所示。从图1可以看出，在第1-5次和第9次重复中，玩家在QSC中达到的峰值功率高于NC，而在第一次和第五次重复中，玩家在QSC中的平均功率和总功比NC更高。在第 1-3 次和第 5 次重复中，玩家在 QSC 中获得峰值功率的时间比在 NC 中使用的时间更少。QSC第1-4次、第7次和第9次重复的疲劳斜率和疲劳率均高于NC。在NC中，与第一次重复相比，玩家在第3次、第4次、第7次、第8次和第10次重复中获得了更高的峰值功率，在第2次重复中获得了更高的平均功率和总功，在第7次、第8次和第10次重复中获得了更高的疲劳斜率和疲劳率，但在第4次达到峰值功率所需的时间更少， 第 7 次和第 8 次重复。在QSC中，玩家在第三次重复中实现的平均功率和总功与第一次重复没有显着差异，但与第一次重复相比，第7次重复的疲劳斜率和疲劳率增加。

图1. NC 和 QSC 中每次重复中功率相关变量均值的变化。

误差线是 90% 的兼容间隔。字母代表平均变化值的大小，如下所示：t = 平凡;s = 小;m = 中等。星号表示真实效应大小的可能性如下：* 可能;**可能;大半;最有可能。x 轴旁边的字母和星号表示从 NC 到 QSC 的平均变化的大小和不确定性。误差线上方和下方的字母和星号表示NC和QSC中从第一次重复到第2次到第10次重复的平均变化的大小和不确定性。在没有字母或星号的情况下，效果尚不清楚。

图2. NC和QSC中每次重复中生理和精神运动变量均值的变化。

误差线是 90% 的兼容间隔。字母代表平均变化的幅度如下：t = 平凡;s = 小;m = 中等;l = 大;vl = 非常大;XL = 非常大。星号表示真实效应大小的可能性如下：* 可能;**可能;大半;最有可能。x 轴旁边的字母和星号表示从 NC 到 QSC 的平均变化的大小和不确定性。误差线上方和下方的字母和星号表示NC和QSC中从第一次重复（或静止状态）到第2到第10次重复的平均变化的大小和不确定性。在没有字母或星号的情况下，效果尚不清楚。

 

图3. NC和QSC中每次重复中血液相关变量均值的变化。

误差线是 90% 的兼容间隔。字母代表平均变化的幅度如下：t = 平凡;s = 小;m = 中等;l = 大;vl = 非常大;XL = 非常大。星号表示真实效应大小的可能性如下：* 可能;**可能;大半;最有可能。x 轴旁边的字母和星号表示从 NC 到 QSC 的平均变化的大小和不确定性。误差线上方和下方的字母和星号表示NC和QSC中从静止状态到第2至第10次重复和测试后状态的平均变化的大小和不确定性。在没有字母或星号的情况下，效果尚不清楚。