運動生理週訊(第301期)
高強度間歇訓練 (high-intensity interval training)(August.16.2014)
王錠堯 慈濟技術學院
如何選擇運動強度一直是社會大眾在運動時所面對的問題，多數民眾會選擇以走路或輕鬆跑 (可以說話的運動強度) 這種較舒適的方式來進行規律運動，這些運動強度應該都低於個人的乳酸或換氣閾值，也就是我們一般說的中等強度運動 (moderate-intensity exercise)。然而，以美國運動醫學會的建議每週需從事中等強度運動至少150分鐘的標準，在現今工作繁忙的環境下一般民眾幾乎無法達成 (Booth, Gordon, Carlson, & Hamilton, 2000)。因此，如何找到有效率的運動方式來達到維持健康的效果相當重要。
2007 年美國運動醫學年會中針對高強度間歇訓練 (high-intensity interval training, HIT) 提出新的觀點，認為除了運動員所需要的強化的高強度運動表現及有氧耐力外，HIT可以僅用約1/5的運動時間及1/10的運動量達到與中等強度運動相同的效果 (Edge, Bishop, & Goodman, 2006; Gibala等，2006)。從此，有關於HIT的相關研究就如雨後春筍般的被發表出來。右圖為Helgerud等 (2007) 的研究發現，採用HIT模式 (15/15，90-95% HRmax，跑15秒休息15秒共47反覆、4 x 4 min，90-95% HRmax，跑4分鐘休息3分鐘共4次反覆) ，相對於長距離跑 (Long Slow Distance, LSD，70% HRmax跑45分鐘) 及乳酸閾值跑 (lactate threshold, LT，85% HRmax跑約25分鐘) ，在經過每週3次為期8週後，對於最大攝氧量及心輸出量的訓練效果更佳。
Gibala與McGee (2008) 認為凡是訓練強度≧ 90% VO
2peak 持續數秒到數分鐘，而中間以完全休息或低強度恢復的訓練都屬於 HIT。主要的操作型態有兩種：一是盡個人最大努力，運動期進行20-30秒，恢復期0.2-4分鐘主要以三磷酸腺苷-磷酸肌酸系統(ATP-PC)為產能系統的訓練方式 (Wingate-based or Tabata protocol，下圖) ，另一種則是強度以80-95%保留心跳率、90-95% VO2peak或120-140% 乳酸閾值，運動期2-4分鐘，恢復期1-2分鐘，運動與休息比為2：1，主要以乳酸系統產生能量的訓練方式。兩種方式在以發表的文獻中都有不錯的效果，不過建議從未從事過HIT的一般民眾可以從乳酸系統為主的HIT方式開始進行。
TABATA protocol 圖 (Tabata等，1997)
HIT的訓練效果與中等強度運動類似但所需付出的訓練時間 (單次訓練時間與訓練週期較短) 與量 (做功量或跑步里程) 較少，主要在於增進肌肉內氧化酵素的活性、提高脂肪代謝的比例、降低固定強度的血乳酸以及乳酸閾值與最大攝氧量等心肺耐力指標；部分如提高肌肉緩衝能力與跑步經濟性則是HIT較為特有的訓練效果。此外，HIT也具有提高胰島素活性的效果 (Babraj等，2009)，及部分荷爾蒙如睪固酮、生長激素等，這些應該都與HIT所造成的機械刺激以及體內血液pH的快速變化有關 (Wahl, 2013)。簡單來說，HIT是一種有效率的運動方式，只要可以承受住相對於個人能力的高強度就可以在短時間內獲得運動的效益。下圖為運動4分鐘、休息2分鐘、共反覆10次，每週3次、為期2週後，在持續運動60分鐘、強度約60% VO
2peak的訓練效果，顯示2週的HIT後在相同運動強度下即有明顯提高脂肪代謝率及降低心跳率、乳酸等效果。
HIT訓練對運動持續60分鐘、強度60% VO2peak的訓練效果 (Talanian等，2007)
目前透過腳踏車測功儀、跑步機都可以進行HIT，不過上述以ATP-PC為產能系統的訓練方式，多數會採用測功儀來進行，否則就必須在田徑場上操作；另一類主要以乳酸系統產生能量的訓練方式，則採用測功儀或跑步機皆可。HIT相較於中等強度訓練對於身體的衝擊較大，訓練後身體產生的疲累感較為明顯，但研究顯示即使連續7天、每天進行約20分鐘的HIT，受試者的安靜血液CK也約在300 U/L左右 (Wang等，2012)，對於一般人而言算是還可以接受的肌肉損傷程度，因此如果希望在短時間內提升心肺耐力，HIT是一個可以選擇的訓練方式。
一般民眾在無法取得自己的VO
2peak或乳酸閾值的情況下，透過心跳率來進行HIT是一個不錯的方式。學者Gibala建議以80-95%保留心跳率作為HIT的強度設定，以運動60秒、休息60秒、反覆共10次的方式來進行，此外國內研究也發現以85-90%年齡推估最大心跳率，進行運動4分鐘、休息2分鐘、反覆6次的HIT方式具有良好效度及再測信度 (何梅櫻、蔡淑真、王錠堯、王順正，2010)，顯示透過心跳率控制的方式可以有效的進行HIT。此外，對於體重較重或跑步速度無法提升的民眾，則可考慮採用上坡的方式來進行HIT，可避免訓練強度不足的問題。研究顯示採用6%坡度進行上坡HIT，可以達到水平HIIT類似的訓練效果 (何正峰、石俊益、詹貴惠、王錠堯，2012)。當然，如果不使用跑步機、也不進行心跳率的監控，也可以採用傳統田徑場的訓練方式，反覆進行衝刺200公尺、休息30秒的循環也可以達到HIT的效果。
在進行運動時，選擇較高的可負荷運動強度、使用較少的時間，不僅可以提升運動的效率，也可以讓身體取得更佳的運動效果。而運動強度提升到接近身體最大能力時，就必須採用間歇的方式進行，HIT也是利用這個原理來對身體產生更大的刺激，所以民眾瞭解運動強度的重要性後，就可以離開比較舒適的中等運動強度，選擇讓身體承受較多挑戰、但可以有較明顯獲益的高強度間歇訓練。
引用文獻
何正峰、石俊益、詹貴惠、王錠堯（2012）。上坡高強度間歇訓練對籃球運動員有氧能力與下肢動力之影響。大專體育學刊，14(4)，476-482。
何梅櫻、蔡淑真、王錠堯、王順正（2010）。心跳率控制進行高強度間歇訓練的信、效度研究。運動教練科學，18，37-46。
Babraj, J. A., Vollaard, N. B., Keast, C., Guppy, F. M., Cottrell, G., & Timmons, J. A. (2009). Extremely short duration high intensity interval training substantially improves insulin action in young healthy males. BMC Endocrine Disorders, 9, 3-11.
Booth, F. W., Gordon, S. E., Varlson, C. J., & Hamilton, M. T. (2000). Waging war on modern chronic diseases: primary prevention through exercise biology. Journal of Applied Physiology, 88(2), 774-787.
Edge, J., Bishop, D., & Goodman, C. (2006). The effects of training intensity on muscle buffer capacity in females. European Journal of Applied Physiology, 96, 97–105.
Gibala, M. J., Little, J. P., van Essen, M., Wilkin, G. P., Burgomaster, K. A., Safdar, A., Raha, S., & Tarnopolsky, M. A. (2006). Short-term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance. The Journal of Physiology, 575, 901–911.
Gibala, M. J., & McGee, S. L. (2008). Metabolic adaptations to short-term high-intensity interval training: A little pain for a lot of gain? Exercise Sport Sciences Reviews, 36(2), 58-63.
Helgerud, J., Hoydal, K., Wang, E., Karlsen, T., Berg, P., Bjerkaas, M., Simonsen, T., Helgesen, C., Hjorth, N., Bach, R., & Hoff, J. (2007). Aerobic high-intensity intervals improve VO2max more than moderate training. Medicine & Science in Sports & Exercise, 39(4), 665-71.
Talanian, J. L., Galloway, S. D. R., Heigenhauser, G. J. F., Bonen, A., & Spriet, L. L. (2007). Two weeks of high-intensity aerobic interval training increases the capacity for fat oxidation during exercise in women. doi:10.1152/japplphysiol.01098.2006
Wahl, P. (2013). Hormonal and Metabolic Responses to High Intensity Interval Training. Journal of Sports Medicine Doping Study, 3, e132. doi:10.4172/2161- 0673.1000e132
Wang, T. Y., Chan, K. H., Ho, J. F., Lee, W. C., & Hsu, M. C. (2012). Effects of consecutive 7-day high- and moderate-intensity training on endurance determinants and muscle damage in basketball players. International SprotMed Journal, 13(1), 18-28.
