運動生理週訊(第131期)
高地訓練法(August.31.2002)
鄭景峰
高地訓練對隨後在海平面時運動表現的影響，目前仍是有所爭論的。許多研究顯示，從高地回到海平面時，並不會促進最大攝氧量或最大作業能力。一些研究則顯示有促進效果，但受試者在回到海平面之初，體能狀況並不好。在高地，可以增進他們的運動能力，但增進的效果並不如在海平面時的訓練。
對於高地的生理適應情形，未必會有益於在海平面時。雖然血紅素的增加可能有幫助，但是血漿量與儲備鹼(重碳酸鹽, HCO3-)的下降，則是一項缺點。在高強度運動中，HCO3-的下降，會減少乳酸從肌肉中移往血液，而導致肌肉中pH值的下降，進而可能會造成疲勞的提早出現。再者，血漿量的減少與血比容的增加，會使血液黏性增加，這對於氧氣運送的能力是一負面影響。最後，在高地換氣反應的增加，對於海平面來說會造成反效果，因為這會增加呼吸的工作量，而導致疲勞。
訓練、強度與持續時間，是促進運動表現最重要的因素，然而，運動員在高地時卻無法進行激烈的訓練。即使是他們能達到相同百分比的最大運動強度，但是，此時的最大能力是較低的。儘管如此，一些世界先進的耐力項目教練與運動員，仍非常相信高地訓練對海平面競賽是有助益的。而且，來自肯亞的高地原住民，也相當成功地在海平面上大放異彩。因此，高地訓練可能會帶來的益處，也不能排除之。
目前世界上針對耐力性項目選手的高地訓練方法包括兩個方向(Wilber，2001)，其一為「高住低練，live high-train low」，使用的方法如常壓低氧儀器(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」，使用的方法為間歇性低氧暴露(IHE, intermittent hypoxic exposure)。
一、 高住低練
所謂的「高住低練」是指讓運動員住在高地上，但是在訓練時，儘可能地移至海平面上。理論上，住在高地的運動員，當運動強度維持與海平面相同時，氧氣的運送以及呼吸的效率會增加。「高住低練」理想的居住高度在2000~2700公尺之間，而訓練的高度需低於1000公尺(Wilber)，因為紅血球的數量在這高度時會增加。
「高住低練」的研究報告最早是由Levine等人於1991年所提出的，隨後這一訓練原則便為世人所側目。Levine與Stray-Gundersen(1997)將26位受試者分成高住低練組(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，高住低練組的紅血球質量(+5%)與血紅素(+9%)均顯著地增加，控制組則無改變；而5公里跑步時間在高住低練組中顯著地降低(-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「高住低練」的訓練效果，可能可以維持至暴露後的3星期。
Liu等人(1998)對於鐵人三項選手所作的研究中發現，「高住低練」可促進左心室的收縮。他們認為，這項適應的情形可能與β-腎上腺素接受器密度(β-adrenergic receptor)的增加或心肌能量使用的增加有關。
近年來，運科人員與教練便利用「高住低練」的原則，開發出幾個方法，常壓低氧儀器(normobaric hypoxia via nitrogen dilution)、氧氣補充法(supplemental oxygen)以及低氧睡眠裝置(hypoxic sleeping devices)。
(一)常壓低氧儀器
常壓低氧儀器最早是由芬蘭運動科學家在1990年初期所發展出來的儀器，它的目的在於模擬2000至3000公尺的高地環境(Wilber)。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」。常壓低氧儀器在使用時，一般建議的暴露時間為每天8~18小時，連續5~28天，會有較明顯的效果，諸如紅血球生成素(EPO, erythropoietin)的增加、網狀血球(reticulocyte)含量的增加、紅血球數量的增加以及血紅素的增加等，進而提升耐力運動表現(Wilber)。
(二)氧氣補充法
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「高住低練」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。由於實驗數據的限制，對於這一方法的效益，仍需進一步地探討，而Wilber則認為使用氧氣補充法的適當高度約為1860公尺。
(三)低氧睡眠裝置
低氧睡眠裝置是最近開始被使用於高地訓練計畫中的裝置。這些裝置包括CAT HatchTM與Hypoxico Tent SystemTM，這些裝置有助於運動員達成高住低練的要求。CAT HatchTM是一個圓筒形的低壓艙，它可以讓運動員在裡面或躺或臥，並能模擬大約4575公尺的高地環境。CAT HatchTM與Gamow hypobaric chamber有點類似，兩者不同之處在於Gamow hypobaric chamber可模擬高壓環境，而CAT HatchTM則在模擬高地環境或低壓環境。Hypoxico Tent SystemTM是另外一種被耐力性運動員所使用的模擬高地裝置，它可以放置一張標準的雙人床或特大號的床在裡面，並能模擬大約4270公尺的高度。Hypoxico Tent SystemTM是利用一個氧氣過濾膜(oxygen filtering membrane)，將環境艙外壓送進入艙內的空氣氧含量降低，進而造成一個常壓低氧的環境。然而，截至目前為止，並沒有科學的研究數據支持CAT HatchTM與Hypoxico Tent SystemTM，是否對紅血球、最大攝氧量或運動表現有正面的影響(Wilber)。
二、 低住高練
所謂的「低住高練」，是指居住在海平面上，而訓練時模擬高地環境。一般運用「低住高練」原則的訓練方式，指的是間歇性低氧暴露(IHE, intermittent hypoxic exposure)。IHE是依據短時間暴露於低氧環境時(1.5~2.0小時)，可刺激體內紅血球生成素分泌的原理而發展出來的訓練方法。由於紅血球生成素分泌的增加，便有助於紅血球濃度的增加，最終便可能提高最大攝氧量與耐力表現。IHE是透過面罩的使用，控制吸入氣體的氧氣含量，以模擬高地的環境狀況；而依據IHE使用時機的不同，可分為兩種情形，一為休息時使用，另一為運動中使用。雖然有這種訓練方法的使用，但是截至目前為止，研究的文獻並無法支持或證實IHE對紅血球數量、紅血球生成素、血紅素等有促進的效果，因此，仍有待更多的研究報告以證實IHE的確實效果(Wilber)。
主要參考文獻
Wilber, R. L. (2001). Current trends in altitude training. Sports Medicine, 31 (4), 249-265.
原文為鄭景峰先生於運動生理學網站討論區討論主題：「
低氧 (高地) 模擬訓練器材」中的回覆內容。
