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運動生理週訊(第237期)

高地訓練(February 26, 2007)

王順正

高地訓練

　　1968年墨西哥 (2240公尺高地) 奧運時，許多3000公尺以上比賽選手的成績普遍低於1964年東京奧運的紀錄，但是這些選手回到平地不久，卻出現了個人最佳的競賽成績。選手與教練領悟到在高地上停留與訓練，似乎可以提高隨後在海平面上競賽的水準 (林正常，2005b) 。有一些居住在非洲高原的中長跑運動選手，例如肯亞的中長跑選手，經常在國際競賽場合名列前茅，也讓高地環境對於人體有氧代謝能力的增進效果，受到教練、選手、運動科學研究者的關注。

　　高地環境對於人體生理的主要影響，在於氧壓低現象 (大氣壓下降) 產生的低氧 (hypoxia) 適應現象。一般來說，人體處於高地環境下，馬上會出現安靜休息時肺換氣量增加、心跳率增加、每跳輸出量降低、心輸出量降低等生理反應。隨著高度的增加，最大攝氧量 (maximal oxygen intake, VO₂max) 會下降。當進行相同程度的工作量時 (例如以相同的速度慢跑) ，在高地則需付出較大的運動百分比負荷 (VO₂max下降使得相對強度增加) ，讓運動變得更加困難。

　　隨著在高地環境停留時間的增加，人體則會出現一些生理上的適應，包括增加肺換氣、增加紅血球數和血紅素濃度、尿中碳酸離子減少、組織肌肉的微血管開放數增加、增加肌紅蛋白量、增加粒線體密度、藉酵素的變化以加強氧化能量等 (林正常，2005a) 。

　　儘管有一些研究支持高地訓練 (altitude training) 的效果，但是高地訓練的真正效益仍然有相當的爭議。張永政 (2001) 、Noahkes (2000) 的研究即相當支持高地訓練在運動表現與生理反應上的效益，Levine and Stray-Gundersen (1992) 與Boning (1997) 的研究則否定高地訓練在最大有氧運動能力上的效果。由於，大部分有關高地環境下的訓練效果研究，並無法確定訓練效果的來源是「高地環境的生理適應」或是「運動訓練的效果」 (實驗設計上必須有控制組) ，這也是造成高地環境訓練一直被廣泛討論的主要原因。

　　有關高地訓練效益的討論，一直有論文與專書進行評價 (Wolski, McKenzie, & Wenger, 1996; 張冰，2000; Wilber, 2001; 翁慶章、鍾伯光，2002; Wilber, 2004) 。翁慶章與鍾伯光 (2002) 在其專書中分析高地訓練的得失 (表一) ，讓想要進行高地的運動教練與運動員參考。鄭景峰 (2005) 則整理Wilber (2004) 在「Altitude training and athletic performance」一書中對於高地環境可能出現的健康問題與應對指引 (運動生理週訊第202期) 。由這些有關高地訓練的相關資料可以發現，高地訓練對於訓練的效果來看，確實不是純然正面的。特別是直接在高地停留的訓練方式，最可能出現訓練強度不足或過度訓練的問題。林正常 (2005a, 2005b) 指出進行高地訓練時，除了高地訓練的時程安排以外，高地的海拔高度、訓練強度的設定與訓練量的安排等，都會影響到高地訓練的效果與相關研究成果的正確性。在高地訓練的實務操作方面，可能不像高地訓練的實驗研究一樣，需要相當嚴謹的實驗設計與規劃；如何安排高地的訓練內容？可以確實達成增進運動表現，才是教練與運動選手比較在意的重點。畢竟成立高地訓練中心的目的並不是為了研究的需要，而是為了實際的促進國內運動員的競技運動能力。

表一、高地訓練的優點與缺點 (翁慶章與鍾伯光，2002) 。

優點	缺點
攜帶、運送氧氣的能力增加利用氧氣的能力增加肌肉耐受高乳酸的能力增加肌肉能量儲量增加	平地、高地之間的的往返需耗時來適應血液濃縮造成循環阻力加大對肌肉代謝的不利影響容易出現過度訓練

高地訓練研究與實際訓練應用

　　目前世界上針對耐力性項目選手的高地訓練方法，逐漸發展出兩個較具備訓練效果的方向 (Wilber, 2001, 2004) ，其一為「高住低練 (live high - train low, LHTL) 」，使用的方法除了在高地與較低海拔間往返以外，還包括常壓低氧儀器 (normobaric hypoxia via nitrogen dilution) 、氧氣補充法 (supplemental oxygen) 與低氧睡眠裝置 (hypoxic sleeping devices) ；另一方向為「低住高練 (live low - train high, LLTH) 」，使用的方法為間歇性低氧訓練 (intermittent hypoxic training, IHT) 。

　　LHTL是最近幾年來被廣泛討論的高地訓練方式。即「讓運動員住在高地環境、在低海拔進行訓練」。LHTL最早是由Levin, Stray-Gundersen, Duhaime, Snell, and Friedman於1991年所提出的。Levine與Stray-Gundersen (1997) 將26位受試者分成LHTL組 (住在2500公尺，而在1250公尺訓練) 與控制組，分別進行28天相同的訓練內容之後，結果發現在整個訓練計畫後的第3天，LHTL組的紅血球質量 (+5%) 與血紅素 (+9%) 均顯著地增加，控制組則無改變；而5公里跑步時間在LHTL組中顯著地降低 (-13.4秒) 。除此之外，5公里跑步時間在整個訓練後的第7、14、21天時，均與第3天相同，Levine與Stray-Gundersen便認為LHTL的訓練效果，可能可以維持至離開後的3星期。Gawthom等人 (1998) 發現睡在2700公尺高地7天的國家級女性耐力運動員，確實會顯著影響 (有別於控制組) 睡眠時的心跳率與血紅蛋白飽和率 (%SaO₂) 。

　　事實上，LHTL的實際效益還在持續探究中。也有一些研究否定了這種高地訓練的原則。Ashenden等 (1999) 發現在3000公尺高地睡了23天 (每天8至10小時在高地睡眠) 的13名男性耐力運動員，血液中的血紅蛋白數量並沒有顯著高於另外7名接受相同訓練、卻住在平地的耐力運動員。Wilber (2004) 指出適當的居住海拔高度，介於2,100公尺至2,500公尺之間。居住於高地環境中，至少需4週的時間，方能誘發血液與肌肉緩衝效益的適應效果。包宜芬 (2005) 則指出LHTL本質上是讓運動員分別接受缺氧負荷與運動負荷，既可以通過缺氧負荷改善運動員氧氣運輸與利用能力，又可以保持運動負荷時的正常強度訓練，是優於傳統只停留在高地進行訓練的方法。

　　運科人員與教練利用LHTL的原則，開發出常壓低氧儀器(normobaric hypoxia via nitrogen dilution)、氧氣補充法 (supplemental oxygen) 與低氧睡眠裝置 (hypoxic sleeping devices) 。常壓低氧儀器是在海平面(760 mmHg)上，透過加入100%氮氣的混合，將環境艙內空氣的氧含量控制在約15.3%，此時的氧分壓約為116 mmHg，亦即如同在約2500公尺高地時的環境；由於這種儀器是利用氮氣進行控制，在芬蘭便被稱為「氮氣屋 (nitrogen house) 」 (鄭景峰，2002) 。氧氣補充法是利用額外的氧氣供給，讓運動員在高地進行高強度運動時，模擬海平面的正常氧含量狀態或高氧含量狀態，以提高運動員在高地訓練時的運動強度；這種方法屬於LHTL的修正模式，可以讓運動員住在高地上，而訓練時則無需移動至較低的海拔，讓運動員訓練時有如在海平面上一般。低氧睡眠裝置包括CAT HatchTM (Colorado Altitude Training's High Altitude Training Chamber) 與Hypoxico Tent SystemTM，這些裝置有助於運動員達成高住低練的要求 (鄭景峰，2002) 。無論如何，這種模擬LHTL的設備，確實擁有讓運動選手不要奔波來返高地與低海拔的優點，也是一個相當值得考量的模擬高地訓練手段。

圖一、常壓低氧設備 (左營國家訓練中心) 。

高地訓練

圖二、常壓低氧設備 (美國Hypoxico公司)。

　　間歇性低氧訓練 (intermittent hypoxic training, IHT) 是依據短時間暴露於低氧環境時，可刺激體內紅血球生成素 (erythropoietin, EPO) 分泌的原理而發展出來的訓練方法。由於EPO分泌的增加，有助於紅血球濃度的增加，最終便可能提高VO2max與耐力運動表現 (Wilber, 2001) 。不過，IHT的訓練可分為休息階段與訓練階段進行兩類，訓練效果也有一些差異。僅在休息階段進行IHT的訓練效果受到Clark, Dixon, Gore, and Hahn (1999) 與Ingrid and Hendriksen (2003) 的研究質疑。進行IHT的同時也進行運動訓練，則獲得較多研究的支持 (嚴克典，2006；呂裕雄，2006) 。因此，IHT同時配合訓練的方式，被認為是較有效的高地訓練手段。

　　IHT配合訓練的方式，在一般的平地訓練環境，透過常壓低氧設備配合原地不動的訓練設備 (例如跑步機、原地腳踏車) 就可以達成。其實低氧訓練使用的含氧比例通常以10%至14%較為有效，幾乎是實際3000公尺至5000公尺高地的含氧比例。在海拔2200公尺高地的阿里山高地訓練中心，含氧比例則僅約在16%左右。由於有關IHT訓練的相關研究，都是以常壓常氧 (20.9%) 的環境為間歇低氧訓練的休息階段，如果在阿里山高地訓練中心這種低壓低氧環境進行訓練，還不必受限於低氧設備的空間，似乎是相當不錯的高地訓練方式。

圖三、間歇性常壓低氧訓練 (德國Hypoxator公司)。

　　該不該推展高地訓練呢？事實上，世界體育強國美國與中國，皆有高地訓練中心的設置。美國Colorado Springs高地訓練中心 (海拔6034英尺) 與中國昆明海埂高地訓練中心 (海拔1890公尺) 、青海多巴高地訓練中心 (海拔2366公尺) ，都是相當出名且有具體訓練效益的高地運動訓練中心，也是高地訓練相當適合用來訓練優秀運動選手的明證。

圖四、美國Colorado Springs高地訓練中心的英雄榜。

進行高地訓練的策略

　　依據高地訓練的相關研究資訊，建議進行高地訓練時的策略如下：

(一)、適合高地訓練的運動項目
　　需要有氧運動能力的運動競賽項目，特別適合進行高地訓練 (LHTL、IHT) 。高地訓練的環境也適合格鬥項目 (跆拳道、柔道) 的對戰練習，以便讓運動選手在LLTH的訓練中，適應更高血乳酸濃度的比賽情境。

(二)、海拔高度可選擇2000公尺至2600公尺之間

(三)、應該在1000公尺左右建立訓練中繼站
　　為了避免高地環境降低運動訓練強度與訓練量，應該在海拔1000公尺左右選擇適當的訓練環境，以便讓需要進行高強度訓練的運動項目選手，可以透過高地訓練的規劃，達到低氧環境適應與運動訓練的雙重效果。

(四)、考慮採用低氧儀器設備
　　設置低氧儀器的訓練設備，將可以提供常壓低氧環境，讓高地訓練的低氧刺激訓練更多樣化。

(五)、訓練週期的選擇
　　高地訓練特別適合訓練週期的冬季訓練期與季節前期進行，有時候非耐力運動項目的運動選手，會在比賽前一個月內至高地進行短期的調整訓練，或者在兩次比賽中的第一次比賽結束時，立刻到高地進行調整訓練，以便儲備下一次比賽的基礎。不同訓練週期進行高地訓練時，訓練內容的安排與強度選擇會有顯著的不同。通常，冬季訓練期與季節前期的高地訓練安排應該進行四週至十二週，賽前的短週期調整與比賽後的調整階段則進行二至四週。沒有高地訓練經驗的運動選手不宜在賽前到高地訓練中心進行調整訓練。

(六)、採用其他輔助肌力訓練設備
　　高地訓練可能不利肌力的發展。

(七)、注意營養的補充
　　高地訓練應該特別注意葡萄糖、蛋白質、水、與鐵質的補充。

參考資料

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