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原创文章 力量训练对长跑表现和跑步损伤预防的影响 JASON R. KARP，博士，MBA 加利福尼亚
原创文章 力量训练对长跑表现和跑步损伤预防的影响 JASON R. KARP，博士，工商管理硕士 美国加利福尼亚州 在线发表日期：2024 年 10 月 31 日 接受发表日期：2024 年 10 月 15 日 DOI：10.7752/jpes.2024.10259 摘要 简介：从业余跑步者到精英跑步者，力量训练已成为长跑训练计划的热门补充，以提高表现并预防跑步相关伤害。然而，有氧耐力训练和力量训练之间存在一些不相容性，包括肌肉肥大以及线粒体和毛细血管密度。虽然我们对有氧耐力训练和力量训练的独立影响的认识由来已久，但我们对力量训练对有氧耐力表现的影响的认识仍然很年轻。目的：为了让跑步者、教练、临床医生和科学界更清楚地了解力量训练对长跑表现和跑步损伤预防的作用，这篇全面的文献综述对力量训练和长跑表现以及跑步损伤预防的研究进行了重要的叙述性总结，并提出了未来研究的几个重要方向。方法：使用 PubMed 和 Google Scholar 数据库查找所有关于力量训练对长跑表现的影响和力量训练对长跑损伤预防的影响的英文已发表研究。所有研究均符合入选条件，只要干预措施包括使用各种负荷和次数/组数组合的某种力量训练，并且因变量是跑步表现、与跑步表现相关的生理因素或长跑相关损伤的普遍性。结果和结论：力量训练，无论是大负荷（≥ 90% 1 次最大次数）还是爆发性动作，都已被证明对跑步经济性、实验室表现测量（例如最大有氧速度、力竭时间）和 3 至 10 公里的跑步计时赛表现有轻微的积极影响。然而，力量训练并未被发现能改善与长跑表现相关的其他有氧生理因素，包括最大摄氧量和乳酸阈值。此外，还没有研究检查力量训练对现实生活中的长跑比赛表现或长跑表现（例如马拉松、半程马拉松）的影响。关于跑步相关的伤害，回顾性和前瞻性研究似乎都表明肌肉无力，尤其是臀部肌肉无力是受伤跑步者的特征，然而，缺乏证据表明肌肉无力是跑步伤害的原因，而且力量训练能否预防跑步伤害尚不明确，研究仅限于新手或业余跑步者。关键词：耐力表现，跑步经济性、长跑运动员、阻力训练、增强式训练、跑步相关损伤 简介 长距离快速奔跑的能力，即使是短短两分钟的比赛，主要取决于氧气的输送和使用（Spencer & Gastin，2001），这在本质上是心血管和有氧的，线粒体呼吸是主要的代谢能量途径。中距离比赛，包括 800 米、1,500 米和 3,000 米，也严重依赖于无氧代谢，包括糖酵解和代谢性酸中毒的缓冲。虽然我们对有氧和无氧耐力训练的认识可以追溯到一个世纪以前，其效果也得到了充分的证明（例如，增加每搏输出量、心输出量、血红蛋白浓度、肌肉毛细血管和线粒体密度，以及糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链酶活性）（Coyle，1995；Holloszy & Coyle，1984；MacInnis & Gibala，2017），但我们对力量训练对长跑生理和表现的影响的认识才刚刚开始。无论跑步者的水平如何，所有跑步者都想要两件事：跑得更快和避免受伤。为了实现这些目的，跑步者会使用许多方法。在过去的几十年里，力量训练已经成为业余和精英跑步者都喜欢的训练方法之一，甚至经常被吹捧为灵丹妙药，许多跑步者和教练都称赞其能够提高表现并预防伤病。然而，力量训练对提高运动表现的有效性仍然存在争议。例如，Karp (2007) 发现，就在 2004 年，获得 2004 年美国奥运会马拉松选拔赛资格的运动员力量训练已成为业余和精英跑步者的一种方式，甚至经常被吹捧为灵丹妙药，许多跑步者和教练都认为它能够提高成绩并防止受伤。然而，关于力量训练对提高成绩的有效性仍然存在争议。例如，Karp（2007）发现，就在 2004 年，获得 2004 年美国奥运会马拉松选拔赛资格的运动员力量训练已成为业余和精英跑步者的一种方式，甚至经常被吹捧为灵丹妙药，许多跑步者和教练都认为它能够提高成绩并防止受伤。然而，关于力量训练对提高成绩的有效性仍然存在争议。例如，Karp（2007）发现，就在 2004 年，获得 2004 年美国奥运会马拉松选拔赛资格的运动员
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arXiv:2002.12686v1 [physics.pop-ph] 2020 年 2 月 28 日
尽管从未尝试过，但可以评估，同样的技术可以用于执行一些初步的火星载人任务[1, 2]。众所周知，要真正探索和殖民最近的天体，需要开发广泛的技术[3]——开发原地资源的技术、保护宇航员免受辐射的技术、在目的地星球上制造工厂的技术等——但需要直接与推进相关的新技术。特别是，必须使用核能而不是化学能来推动航天器。基于核裂变反应的核热推进和核电推进（NTP 和 NEP）两种替代方案都得到了详细研究，前者已经进行了台架测试，结果非常令人满意。 NTP 和 NEP 可以减少旅行时间（从而减少宇航员受到的宇宙辐射），同时降低低地球轨道初始质量 (IMLEO)，从而使星际任务更加经济实惠，从而提高人类执行火星及更远星球任务的机会。NASA 设计参考架构 5 (DRA5) [3, 4] 报告了 NTP 和载人火星任务化学方法之间的有趣比较。此外，NEP 还可以显著改善化学推进，而上述两种核方法之间的选择主要取决于政治决策，即哪种技术可以发展到足够的技术就绪水平。上述两种核方法均基于裂变核反应 [5]。轻质结构和薄膜太阳能电池方面的最新进展使得人们可以考虑将太阳能电力推进 (SEP) 用于载人行星任务，尤其是首次载人火星任务。这是一种“过渡”解决方案，用于提高行星际航天器的性能，使其性能高于化学推进，同时等待 NTP 或 NEP 技术可用。通过将 SEP 的性能与化学推进和 NTP 的性能进行比较，IMLEO 方面的优势显而易见，而就 NEP 而言，它们仅取决于发电机的比重 α，短期内这对太阳能电池阵列比对核发电机更有利。从长远来看，后者会好得多，但开发 SEP 意味着为载人飞行任务开发高功率电推进器，以便在轻型核发电机可用时它们已准备就绪。无论如何，毫无疑问，要成为真正的太空文明，我们必须开发基于核聚变的火箭发动机 [6, 7]。使用聚变能进行航天器推进的想法由来已久 [8]。对于聚变推进，有两种替代方案：类似于 NTP 和聚变 NEP。在过去的 20 年里，许多研究都致力于核聚变发电的总体发展，尤其是核聚变火箭的发展。核聚变 NEP 需要开发轻型核聚变反应堆，而这在今天看来似乎是一项艰巨的任务。此外，这里的重点仍然只是发电机的比重 α，而核聚变发电机的 α 值要比裂变发电机更好还需要很多年 [9]，更不用说今天还没有出现过即使 α 值很高的核聚变发电机。在核聚变 NEP 中，α 值越低，比冲的最佳值就越高，因此即使有了轻型发电机，也需要做大量工作来改进电推进器。革命性的直接聚变驱动器 (DFD) 是一种核聚变发动机，其概念基于普林斯顿场反转配置反应堆，该反应堆无需经过中间的发电步骤即可从聚变中产生推力 [10]。该发动机的开发与普林斯顿等离子体物理实验室正在进行的聚变研究有关。DFD 使用一种新型磁约束和加热系统，以氦和氢核同位素混合物为燃料，产生高比功率、可变推力和比冲量以及低辐射航天器推进系统。最简单的聚变驱动器类型是使用小型不受控制的热核爆炸来推动航天器前进，就像猎户座计划 [5] 中计划的那样，但即使使用连续的受控反应，DFD 似乎也更容易实现，而 D-3He 直接聚变推进器似乎是可以在中期内实现太阳系殖民的推进器。虽然与 DFD 相关的大多数研究都涉及外太阳系或近星际空间的任务，但本文的目的是详细研究人类快速前往火星和小行星带的任务。结果表明，核聚变推进是开启太阳系殖民和建立太阳系经济的有利技术。本文的结构如下：在第二部分中，我们描述了推进器及其主要特性。第三部分专门考虑了地球 - 火星任务的三种情况：i. 理想的可变弹射速度 (VEV) 操作；ii. 有限的 VEV 操作；iii. 慢速货运航天器任务。第四部分讨论了前往 16 Phyche 小行星的任务，最后是结论要使聚变发电机的 α 值优于裂变发电机还需要很多年 [9]，更何况目前还没有可用的聚变发电机，哪怕它的 α 值非常高。在聚变 NEP 中，α 值越低，比冲的最优值就越高，所以即使有了轻型发电机，也需要做大量工作来改进电力推进器。革命性的直接聚变驱动器 (DFD) 是一种核聚变发动机，其概念基于普林斯顿场反转配置反应堆，该反应堆无需经过中间的发电步骤即可从聚变中产生推力 [10]。该发动机的研发与普林斯顿等离子体物理实验室正在进行的聚变研究有关。 DFD 使用一种新型磁约束和加热系统，以氦和氢核同位素混合物为燃料，产生高比功率、可变推力和比冲量，以及低辐射航天器推进系统。最简单的核聚变驱动类型是使用小型不受控制的热核爆炸推动航天器前进，就像猎户座计划 [5] 中计划的那样，但即使使用连续的受控反应，DFD 似乎也更容易实现，D-3He 直接聚变推进器似乎是可以在中期内殖民太阳系的推进器。虽然大多数与 DFD 相关的研究都涉及外太阳系或近星际空间的任务，但本文的目的是详细研究人类快速登陆火星和小行星带的任务。结果是，核聚变推进是启动太阳系殖民和建立太阳系经济的使能技术。本文的结构如下：第二部分描述了推进器及其主要特性。第三部分考虑了地球-火星任务的三种情况：i. 理想的可变弹射速度 (VEV) 操作；ii. 有限的 VEV 操作；iii. 慢速货运航天器任务。第四部分考虑了前往 16 Phyche 小行星的任务，最后是结论要使聚变发电机的 α 值优于裂变发电机还需要很多年 [9]，更何况目前还没有可用的聚变发电机，哪怕它的 α 值非常高。在聚变 NEP 中，α 值越低，比冲的最优值就越高，所以即使有了轻型发电机，也需要做大量工作来改进电力推进器。革命性的直接聚变驱动器 (DFD) 是一种核聚变发动机，其概念基于普林斯顿场反转配置反应堆，该反应堆无需经过中间的发电步骤即可从聚变中产生推力 [10]。该发动机的研发与普林斯顿等离子体物理实验室正在进行的聚变研究有关。 DFD 使用一种新型磁约束和加热系统，以氦和氢核同位素混合物为燃料，产生高比功率、可变推力和比冲量，以及低辐射航天器推进系统。最简单的核聚变驱动类型是使用小型不受控制的热核爆炸推动航天器前进，就像猎户座计划 [5] 中计划的那样，但即使使用连续的受控反应，DFD 似乎也更容易实现，D-3He 直接聚变推进器似乎是可以在中期内殖民太阳系的推进器。虽然大多数与 DFD 相关的研究都涉及外太阳系或近星际空间的任务，但本文的目的是详细研究人类快速登陆火星和小行星带的任务。结果是，核聚变推进是启动太阳系殖民和建立太阳系经济的使能技术。本文的结构如下：第二部分描述了推进器及其主要特性。第三部分考虑了地球-火星任务的三种情况：i. 理想的可变弹射速度 (VEV) 操作；ii. 有限的 VEV 操作；iii. 慢速货运航天器任务。第四部分考虑了前往 16 Phyche 小行星的任务，最后是结论DFD 使用一种新型磁约束和加热系统，以氦和氢核同位素混合物为燃料，产生高比功率、可变推力和比冲量，以及低辐射航天器推进系统。最简单的核聚变驱动类型是使用小型不受控制的热核爆炸推动航天器前进，就像猎户座计划 [5] 中计划的那样，但即使使用连续的受控反应，DFD 似乎也更容易实现，D-3He 直接聚变推进器似乎是可以在中期内殖民太阳系的推进器。虽然大多数与 DFD 相关的研究都涉及外太阳系或近星际空间的任务，但本文的目的是详细研究人类快速登陆火星和小行星带的任务。结果是，核聚变推进是启动太阳系殖民和建立太阳系经济的使能技术。本文的结构如下：第二部分描述了推进器及其主要特性。第三部分考虑了地球-火星任务的三种情况：i. 理想的可变弹射速度 (VEV) 操作；ii. 有限的 VEV 操作；iii. 慢速货运航天器任务。第四部分考虑了前往 16 Phyche 小行星的任务，最后是结论DFD 使用一种新型磁约束和加热系统，以氦和氢核同位素混合物为燃料，产生高比功率、可变推力和比冲量，以及低辐射航天器推进系统。最简单的核聚变驱动类型是使用小型不受控制的热核爆炸推动航天器前进，就像猎户座计划 [5] 中计划的那样，但即使使用连续的受控反应，DFD 似乎也更容易实现，D-3He 直接聚变推进器似乎是可以在中期内殖民太阳系的推进器。虽然大多数与 DFD 相关的研究都涉及外太阳系或近星际空间的任务，但本文的目的是详细研究人类快速登陆火星和小行星带的任务。结果是，核聚变推进是启动太阳系殖民和建立太阳系经济的使能技术。本文的结构如下：第二部分描述了推进器及其主要特性。第三部分考虑了地球-火星任务的三种情况：i. 理想的可变弹射速度 (VEV) 操作；ii. 有限的 VEV 操作；iii. 慢速货运航天器任务。第四部分考虑了前往 16 Phyche 小行星的任务，最后是结论