陳鋼銳，戴劍松

（1.南京體育學院 競技體育研究院，江蘇 南京 210000；2.南京體育學院 運動健康學院，江蘇 南京 210000）

高強度間歇運動 （High-intensity Interval Training, HIIT）于1959 年由德國生理學家Hans Reinde 率先提出， 這種運動方式之前一直被運動員使用［1］。 近 10 年來，HIIT 逐漸運用到大眾健身中，成為較受歡迎的健身方式。 美國運動醫(yī)學會健康與體適能雜志2018 年發(fā)表的《2019 年全球健身趨勢》中HIIT排在第三名［2］，2018 年、2017 年的《全球健身趨勢調查》中 HIIT 分別處于第一名、第三名的位置［3-4］。 已有研究表明 HIIT 不僅在運動產生較多能量消耗， 而且在運動后由于運動后過量氧耗的關系，在恢復期較長時間仍然保持較高的代謝率，因此HIIT 總能耗較多，這樣就有利于減脂且耗時較短，這是HIIT受到大眾歡迎的重要原因［5］。 而中等強度持續(xù)運動（Moderateintensity Continuous Training, MICT） 一直以來都是大眾最常參與的運動方式之一，快走、慢跑、騎行、游泳等常見中等強度運動具有明確而肯定的消耗熱量和促進脂肪分解的作用，MICT 除了可以顯著改善心肺功能以外，還可以降低人們罹患心血管疾病等慢性非傳染性疾病的風險［6］，所以HIIT 和MICT都具有良好的健身價值。

目前對于HIIT 和MICT 的對比研究集中在兩種運動方式對身體形態(tài)、身體成分以及減重的影響。 總體而言，二者減肥效果優(yōu)劣目前尚存在較大爭議， 這也是目前研究熱點，雖然有一些研究表明HIIT 減肥效果優(yōu)于MICT， 但由于研究方法和訓練方案方面的差異， 尚不能斷定HIIT 減肥效果優(yōu)于MICT［5，7-8］。 研究 HIIT 和 MICT 離不開對于能量代謝的機制研究與分析。 目前， 針對HIIT 和MICT 的能量代謝特征研究較少，對于HIIT 后是否可以長時間保持較高的能量代謝率也存在較大爭議。 因此，本研究通過實驗研究測定兩種運動方式運動前、中、后能量代謝情況并進行對比，進一步分析HIIT 和MICT 的能量代謝差異以及可能的對于減肥效果的影響，從而為科學指導大眾健身提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

16 名身體健康的非體育專業(yè)男性大學生自愿參加本次測試，實驗前讓受試者充分了解實驗目的及風險，并簽署知情同意書。 所有受試者在實驗前熟知測試流程及訓練動作要求，在實驗前4d 未參加劇烈身體活動，保持正常飲食起居。 表1 為受試者基本情況。

表1 受試對象基本情況

1.2 研究方法

HIIT 測試。 HIIT 的關鍵在于就是達到“高強度”，通常低強度定義為1～3METs，中等強度定義為3～6METs，高強度定義為大于6METs［9］，且推薦健康成年人高強度運動時間在20～60min［10］。為了達到高強度，本次運動實驗強度必須大于6METs且持續(xù)運動時間至少20min。 高強度間歇測試流程：1）受試者首先完成晨起空腹 20min 基礎代謝測試；2）HIIT 前進行20min 安靜代謝測試；2）進行 5min 熱身活動+5min 休息，完成蹲跳、俯臥撐、立臥撐（Burpees）、深蹲、伏地登山、弓步跳 6 個動作進行循環(huán)，每個動作進行20s 間歇20s，每一組循環(huán)結束休息60s，循環(huán)4 組，訓練主體部分總時長約19min，要求受試者盡全力完成訓練；3）HIIT 結束后繼續(xù)進行1h 的安靜代謝；4）HIIT 后第 1d， 晨起空腹進行 20min 基礎代謝測試；5）HIIT后第2d，晨起空腹進行20min 基礎代謝測試。

MICT 采用快走方式。 在 HIIT 結束 1 周后， 進行快走實驗，以避免HIIT 對于MICT 測試造成影響。 根據Ainsworth 身體活動綱要，5METs 的快走速度為 6.4km/h［9］。 根據推薦成年人每次中等強度運動時間為30～60min［10］，因此中等強度持續(xù)運動實驗方案選擇以6.4km/h 的速度快走40min，MICT 后只進行1d 的基礎代謝測試。 具體實驗流程如下：1）快走運動前進行20min 安靜代謝測試；2）進行5min 熱身活動+5min 休息，之后以6.4km/h 速度進行40min；3）快走運動結束后繼續(xù)進行1h 的安靜代謝；4）快走運動后第1d，晨起空腹進行20min 基礎代謝測試。

1.3 實驗儀器

采用意大利產便攜式心肺功能儀（COSMED K4b2）對受試者進行氣體代謝測試，包括基礎代謝測試、運動前安靜代謝測試、HIIT 和MICT 連續(xù)測試、運動后1h 恢復期測試、運動后第1、2d 基礎代謝測試等。 測試前按照儀器使用要求進行校準。 MICT 測試在美國產Woodway Desmo HP 跑臺上進行。

1.4 統(tǒng)計方法

本實驗數據采用JMP14.2.0 統(tǒng)計軟件進行處理，采用平均數±標準差表示，對數據結果進行可重復測量資料多因素方差分析， 對比HIIT 與MICT 后恢復期相關數據， 顯著性水平α設為 0.05，p＜0.05 表示具有顯著性差異，p＜0.01 表示具有高度顯著性差異。

2 研究結果

2.1 HIIT 和MICT 運動中能量代謝對比

HIIT 和 MICT 心率 （HR） 和代謝當量 （METs）、 攝氧量（VO2）結果見表2。經配對t 檢驗分析兩種運動方式的攝氧量、心率、代謝當量存在顯著差異（p=0.000 1）。說明實驗方案造模成功，HIIT 運動強度顯著高于MICT，HIIT 平均心率超過最大心率80%，MICT 平均心率為最大心率的60%左右。 值得注意的是MICT 平均METs 值略微超過6，但受試者主觀感覺為中等強度， 其原因可能與國際身體活動綱要標準并不完全適合中國人。

表2 兩種運動方式能量代謝相關指標對比

2.2 HIIT 和MICT 運動后1h 能量代謝分析

取運動結束后50～60min 各指標的平均值代表運動后恢復期代謝水平，結果顯示，HIIT 后1h 后的攝氧量6.10±0.04ml/kg/min， 心率為 93.40±0.62bpm，HIIT 前安靜代謝時攝氧量5.13±0.12 ml/kg/min，心率為 93.40±0.62 bpm（見表 3）。 經可重復測量資料多因素方差分析，HIIT 后1h 的攝氧量、代謝當量、心率明顯高于 HIIT 前安靜狀態(tài)（p=0.004）；MICT 運動后 1h 攝氧量、 心率與運動前安靜狀態(tài)均無統(tǒng)計性差異 （p=0.555，p=0.644）（表 4）。 進一步分析發(fā)現 MICT 后 10min 之后的時間段與安靜狀態(tài)下的攝氧量就已經無統(tǒng)計學差異（p=0.381）。

表3 HIIT 后1h 各時段能量代謝各指標變化趨勢

表4 MICT 后1h 各時段能量代謝各指標變化趨勢

2.3 HIIT 和MICT 運動后基礎代謝對比分析

HIIT 后第 1d（p=0.080）、第 2d（p=0.062）基礎代謝 METs與運動前基礎代謝METs 相比無統(tǒng)計學差異（見表5），但相比運動前，有上升趨勢；HIIT 后第 1d（p=0.513）、第 2d（p=0.710）心率與運動前基礎代謝心率無統(tǒng)計學差異； 同時HIIT 后1d與第 2d 攝氧量（p=0.484）、心率（p=0.513）間無統(tǒng)計學差異。

表5 HIIT 與MICT 后1d、2d 與運動前基礎代謝比較

經配對t 檢驗比較分析，MICT 后1d 基礎代謝與運動前基礎代謝相比，攝氧量、心率、代謝當量均沒有統(tǒng)計學差異。

HIIT 后第 1d 與MICT 后第1d 的攝氧量無統(tǒng)計學差異（p=0.585）， 心率無統(tǒng)計學意義 （p=0.392），HIIT 后第 2d 與MICT 后1d 攝氧量無統(tǒng)計學意義（p=0.365），心率無統(tǒng)計學差異（p=0.164）。

3 分析與討論

3.1 兩種運動方式運動中能量代謝的對比分析

HIIT 可以根據心率、攝氧量、代謝當量來劃分強度，高強度運動可以定義為心率大于77%HRmax， 攝氧量為大于60%VO2max，代謝當量為大于6METs。 本實驗中HIIT 的代謝當量的范圍在9～10 METs；平均心率為 164bpm，超過 80%HRmax，可以認為達到HIIT 所要求的強度標準。 受試者主觀感覺較為疲勞，心跳呼吸明顯加快，運動時無法自如說話也驗證了本實驗HIIT 達到強度要求。 研究發(fā)現，連續(xù)進行12 周的HIIT 可以明顯降低青年女性腹部內臟脂肪含量以及腹部皮下脂肪，同時也可刺激最大攝氧量，有效提高身體有氧能力［11］。HIIT 作為一種短時間、高強度、間歇性運動，對于減少體重、降低體脂、提高有氧能力有一定的促進作用［12］，同時Nybo 等人研究發(fā)現HIIT 對于降低血糖、提高胰島素敏感性等具有良好作用［13］。HIIT 因為時間短、效率高、效果較好，滿足人們快捷生活方式需要，因而近年來受到健身人群歡迎。

MICT 方式作為傳統(tǒng)健身方式具有強度中等、體驗較好、運動時間較長、多數是全身性運動的特點，快走、慢跑、騎行、游泳等都是常見的MICT。本實驗MICT 采用速度為6.4km/h 快走方式進行， 根據身體活動綱要快走速度為6.4km/h 是5METs 的強度［8］，但是本實驗結果顯示實驗對象在6.4km/h 的速度下的平均強度為6.83METs， 這樣可能與測試人群以及測試條件不同有一定關聯。 國內也有學者研究發(fā)現2mph 步行、3mph 步行、跳繩、洗衣服、拖地等20 多項活動的METs 均高于身體活動綱要［14］，但這不影響本研究中采用6.4km/h 快走作為MICT，并且受試者主觀感覺運動時可以自如說話， 除METs 以外，通常對于中等強度運動的定義是運動時的心率在50%～76%HRmax 的范圍， 在本實驗受試者平均心率為118bpm， 達到60%HRmax，同樣符合中等強度心率區(qū)間。 大，研究發(fā)現，持續(xù)中等強度運動能改善心血管系統(tǒng)，降低患多種慢病概率［15-16］。MICT 強度適中、操作簡單，也是大眾最易于接受的運動方式之一。

對比HIIT 和MICT，HIIT 的平均心率、代謝當量、攝氧量均顯著高于MICT。 以蹲跳、俯臥撐、立臥撐、深蹲、伏地登山、弓步跳等動作為組合的HIIT 平均心率、代謝當量兩個指標均已達到高強度運動區(qū)間。 以6.4km/h 速度快走方式進行的MICT，其METs 雖然略高于6，從代謝當量角度略高于標準范圍，但平均心率118bpm 完全達到了中等強度范圍區(qū)間，且受試者主觀感覺為中等強度， 因此本實驗造模成功， 分別實現了。

3.2 兩種運動方式運動后1h 能量代謝對比分析

運動所消耗的能量包括運動中消耗的能量和運動后所過量氧耗（Excess Post-exercise Oxygen Consumption， EPOC）所消耗的能量。運動中所消耗的能量是由運動強度以及運動時間所決定的，運動后的能量消耗是由運動后過量氧耗的持續(xù)時間長短決定，EPOC 的持續(xù)時間更多受到之前所從事的運動強度的影響［17］。 本研究顯示，HIIT 后 1h 攝氧量、心率仍未恢復至運動前水平，且顯著高于運動前水平，說明HIIT 存在較為明顯的運動后過量氧耗現象，而MICT 后1h 攝氧量、心率已經恢復至運動前水平，進一步研究發(fā)現MICT 在運動后10min 左右就已經基本恢復至運動前水平，說明MICT 的運動后過量氧耗現象持續(xù)時間很有限。 本研究進一步證實了前人研究所述HIIT 存在的較為明顯的過量氧耗這一現象， 這可能也是HIIT 在運動后能量消耗大于MICT 的主要機制之一。 有研究發(fā)現進行高強度抗阻運動后2h 的攝氧量明顯高于低強度抗阻運動［18］，Tremblay［19］和 Melby［20］研 究 結果同樣 認 為高強度 運 動后的攝 氧 量顯著高于低強度運動， 因此本研究結果與前人研究結論基本一致。

HIIT 運動后維持較高攝氧量、 心率的時間明顯長于傳統(tǒng)MICT，其原因包括： Johnson［21］和 Kenney［22］研究發(fā)現運動時身體溫度與運動強度大小相關， 運動過程中身體溫度隨著運動強度的變化而變化，運動強度越大，身體產生熱量越多，為了散熱，體表處血管舒張增加熱量散發(fā)，為了將更多熱量帶到皮膚表層，從而心臟增加心輸出量，并導致攝氧量和心率增加，這與夏季運動時人體生理反應類似。

Tucker 等的研究對HIIT 后3h 的連續(xù)測試， 發(fā)現運動后0～1h 的攝氧量明顯高于安靜狀態(tài)下， 同時運動后 1～2、2～3h的攝氧量與安靜狀態(tài)下沒有明顯差別［23］。 引起 HIIT 后 1h 攝氧量高于安靜狀態(tài)的因素有很多， 包括運動后磷酸原供能系統(tǒng)的再補充、肌肉組織和血液中乳酸的清除、糖原的合成、激素、交感神經等因素［24］。

MICT 后1h 的攝氧量、心率與安靜狀態(tài)下沒有明顯差異。數據顯示在運動后10min 后攝氧量已恢復到安靜狀態(tài)下 （p=0.381）。Thornton 認為運動強度必須達到運動強度或持續(xù)時間的臨界值，身體內激素才會有明顯反應。 因此MICT 對交感神經刺激的興奮程度沒有HIIT 高， 使得運動后1h 的攝氧量能夠快速的恢復到安靜狀態(tài)下［25］。

3.3 運動后基礎代謝的對比分析

基礎代謝率（Basal Metabolic Rate， BMR）是指在晨起、安靜、空腹狀態(tài)下，為維持正常身體生理活動單位時間內的能量消耗。 基礎代謝率的測試要求較為嚴格，必須是在晨起、空腹、安靜狀態(tài)下，避免了食物熱效應、環(huán)境等因素的影響。 相關研究表明基礎代謝占一日能耗的60%～70%［26］。 基礎代謝占一日能耗的比例較大，這就意味著基礎代謝相對越高，每日的總能耗越高， 所以基礎代謝率的高低對于抑制體重增長和減肥具有潛在的重要意義［27-28］。

MICT 是作為一種傳統(tǒng)并且有效的減肥方法，主要通過保持中等強度進而實現運動中脂肪氧化供能比例最大化， 從而達到減肥效果。 但MICT 實現減肥并不依賴基礎代謝的變化，本研究證MICT 后1d 的基礎代謝與日?；A代謝無統(tǒng)計學差異（p＜0.05）。

本研究顯示，HIIT 后第1d、第2d 的基礎代謝雖然有上升趨勢，但與日?；A代謝水平并不存在統(tǒng)計學差異（p＞0.05）。說明HIIT 后過量氧耗不能持續(xù)24h， 這與Gaesser 的研究一致。 在Gaesser 的實驗中，HIIT 采用功率自行車以95%HRmax的強度運動 4min，間歇 3 分 60%HRmax，循環(huán) 4 組；MICT 以80%HRmax 的強度運動30min， 運動后24h 的攝氧量已經與安靜狀態(tài)下沒有統(tǒng)計學差異［29］。 雖然HIIT 存在明顯的運動后過量氧耗現象并由此帶來運動后能量消耗增加， 但這種效應只能保持約1～2h， 并不能達到HIIT 宣傳中聲稱的HIIT 可維持EPOC2-3d， 更不可能實現HIIT 后基礎代謝升高。 Schaun等人的研究表明，HIIT 雖然運動時單位能耗顯著高于MICT，但由于MICT 運動時間更長，其總能耗仍然高于HIIT，HIIT 雖然運動后過量氧耗水平較高且持續(xù)時間較長， 但其并不能顯著增加能量消耗［30］。 因此，從能耗角度而言，MICT 能耗仍然明顯高于 HIIT。 從本研究的數據來看，HIIT 恢復期 1h 以內METs 水平大約比運動前高1 左右， 對于一個體重60kg 的人來說，由EPOC 帶來的能耗經過計算大約為60kcal，也即HIIT之后的EPOC 能帶來一定能耗，但較為有限。

相關研究表明，HIIT 有助于減肥的機制不僅僅在于熱量消耗，其機制還包括：HIIT 會使瘦體重增加［31］；其次，HIIT 由于強度較高會影響運動后食欲， 而運動中所消耗的能量與脂肪不會在短時間內隨著食物的攝入而抵消［32-33］；其三，HIIT 會影響身體的內分泌系統(tǒng)，此外，相對于低強度運動來說，高強度運動使相關酶活性增加，促進脂肪氧化，達到減肥效果。 由此可以，HIIT 雖然能耗有限，也并不能帶來基礎代謝的顯著增強，但其促進減肥的機制多樣化且更為復雜。

4 結論

1）本研究所采用HIIT 訓練方式平均METs 達到9.5，實現了高強度間歇訓練的要求；MICT 所采用的6.4km/h 快走雖然METs 略高于6METs， 但是心率依然處于中等強度范圍之內；另外HIIT 在運動過程中的攝氧量、心率明顯高于MICT。 本研究造模成功。

2） HIIT 后1h 的攝氧量、 心率仍然顯著高于運動前安靜狀態(tài)，MICT 后1h 攝氧量、心率恢復至運動前安靜水平。 說明HIIT 后存在明顯的過量氧耗現象， 且持續(xù)時間明顯比MICT更長。

3） HIIT 后第1d、 第2d 的基礎代謝水平與運動前基礎代謝水平相比，有上升趨勢，但不存在統(tǒng)計學差異；MICT 后第1d的基礎代謝水平與運動前相比無統(tǒng)計學差異。 由于本研究樣本量較少，建議今后進一步擴大樣本量進行研究。

4） HIIT 具有高強度、短時間的特點，由于運動時間短能耗有限，其部分能耗來自運動后過量氧耗，但其過量氧耗持續(xù)時間及效應尚有待進一步研究。 MICT 則具有強度中等，時間長，其能耗主要來自于運動中。