综述：短时高强度间歇训练急性期生理与感知效应的系统评价与荟萃分析

《Sports Medicine》：The Acute Effects of Short-Bout High-Intensity Interval Training on Physiological and Perceptual Outcomes: A Systematic Review and Meta-analysis

　　

了解短时高强度间歇训练（short-HIIT)的急性期需求有助于优化训练效果。本研究旨在考察运动员进行短时HIIT的急性期生理与感知需求，并探究编程变量、体能水平和竞技水平对其的调节作用。研究人员于2025年12月2日检索了PubMed、SPORTDiscus和CINAHL数据库，纳入以跑步为基础的短时HIIT原始研究，对象为16至40岁健康运动员，性别不限，运动水平为休闲活动及以上。结局指标采用多层次混合效应荟萃分析（multi-level mixed-effects meta-analysis)进行分析，包括：平均心率（HR_avg)、峰值心率（HR_peak)、峰值与平均摄氧量（VO₂)、大于90%最大摄氧量的时间（T>90%VO_2max)、大于95%最大摄氧量的时间（T>95%VO_2max)、T>90%VO_2max/运动时间比值（T90/ET)、T>95%VO_2max/运动时间比值（T95/ET)、血乳酸浓度（B[La])和训练课主观疲劳感觉（sRPE)。为考察编程变量、体能水平和竞技水平的影响，对样本量≥10的调节因素进行了荟萃回归（meta-regression)。效应量根据其置信区间与选定实际意义阈值的覆盖情况进行评估。来自46项研究的139个数据样本显示，短时HIIT的合并需求（±90%置信限）为：HR_avg 169±4 b·min^?1，占最大心率的88±2%；HR_peak 184±4 b·min^?1，占最大心率的94±2%；平均VO₂ 46±3 mL·kg^?1·min^?1，占最大摄氧量速度（vVO_2max)的78±4%；峰值VO₂ 55±5 mL·kg^?1·min^?1，占VO_2max的93±7%；T>90% vVO_2max 259±57 s；T>95% VO_2max 125±48 s；T90/ET 0.34±0.9；T95/ET 0.15±0.07；B[La] 8.3±0.5 mmol·L^?1；sRPE 7.1±0.5任意单位（au)。与VO_2max 50–55 mL·kg^?1·min^?1的运动员相比，VO_2max 55–60 mL·kg^?1·min^?1和>60 mL·kg^?1·min^?1与sRPE的显著降低相关（分别为?1.7±1.3 au和?1.6±1.1 au）。与参考方案（以120%最大有氧速度[MAS]进行1组12次直线重复，15 s运动时长，15 s被动休息）相比：折返跑与B[La]（1.9±1.0 mmol·L^?1）和sRPE（1.7±0.4 au）的显著增加相关；主动休息与T90/ET（0.21±0.11）的显著增加相关；重复时长延长15 s与T>90% vVO_2max（160±113 s）的显著增加相关；增加1组与B[La]（1.2±0.1 mmol·L^?1）的显著增加相关；MAS增加5%与B[La]（1.0±0.3 mmol·L^?1）、HR_avg（3.2±1.4 b·min^?1）和T90/ET（0.05±0.04）的显著增加相关，但与T>95% VO_2max（?44±28 s）的显著降低相关。其余调节因素的效应与微小效应相容或尚无定论。短时HIIT可引起显著的生理刺激，该刺激受编程变量、运动员体能水平和竞技水平的影响。采用主动休息期、延长重复时长和提高跑步强度是最大化有氧刺激的有效策略，而折返跑则增加无氧需求。

1 引言

高强度间歇训练（HIIT)是一种改善体能的有效方法。短时HIIT（short-HIIT)通常以跑步形式实施，适用于间歇性运动项目和耐力运动员。该形式包含持续时间少于60 s的重复努力，采用相似的工作-休息比（如1:1)，通常在运动员最大有氧速度（MAS)或以上强度进行。训练课一般在30分钟内完成，可引发接近最大摄氧量（VO_2max)的大量高速跑步刺激。这种刺激驱动关键的生理和神经肌肉适应，包括VO_2max、力竭时间、冲刺时间、重复冲刺能力、反向跳高度和间歇跑步表现的改善。由于团队运动和球类运动项目的间歇特性，以及在有限训练时间内发展能量系统的需求，这些项目的运动员可能特别受益于短时HIIT。HIIT方案可通过调控编程变量来针对不同目标，而短时HIIT可采用直线或折返跑、被动或主动休息，在不同强度（如100–140% MAS)下完成不同结构（如4组×6次或2组×12次）的重复。尽管训练设计的变化提供了灵活的编程选择，但也导致不同的内部负荷。例如，Bok等人的研究显示，当运动员以20mSRT终末速度110%完成20×15 s间歇时，平均VO₂、B[La]和sRPE分别为84±6% VO_2max、12±2 mmol·L^?1和9.5±0.5 CR10^?单位；而在100%速度下，平均VO₂降至78±6% VO_2max，B[La]为5±3 mmol·L^?1，sRPE为6.6±1.0 au。由于慢性适应由训练引起的生理反应驱动，理解编程差异如何影响短时HIIT的急性期需求至关重要。为最大化HIIT的心血管和外周适应，建议运动员每节课在90% VO_2max以上累积数分钟。运动强度较高时促进II型纤维更大招募和近最大心输出量，从而增强氧化肌纤维适应和心肌扩大。多项研究测量了短时HIIT的VO₂需求，但结果差异较大，T>90% VO_2max和平均VO₂范围分别为0–12 min和60–90% VO_2max，这些差异主要源于训练方案的不同，如重复时长和休息方式，影响课程效果和效率。此外，心理生理变量如无氧糖酵解能量贡献和sRPE也应被考虑以全面表征内部负荷。训练方案设计取决于多种情境因素，如运动员体能水平、竞技水平、训练状态、赛季阶段和训练目标。不同生理特征的运动员对HIIT的反应可能不同，体能较高者在短时HIIT中更多依赖有氧代谢途径，而体能较低者经历更大的无氧糖酵解应激。因此，本系统评价和荟萃分析旨在考察短时HIIT的急性期生理和感知需求，并识别这些需求如何受编程变量、运动员体能水平和竞技水平的调节。

2 方法

2.1 检索策略

本研究遵循系统评价和荟萃分析首选报告项目（PRISMA)指南，于2025年12月2日检索了PubMed、SPORTDiscus和CINAHL数据库，无语言或发表日期限制。检索后将结果导入EndNote去重，由两名作者独立筛选题目和摘要，获取全文评估最终纳入排除状态，意见分歧通过讨论或咨询第三方作者解决。

2.2 纳入和排除标准

采用PICOS（人群、干预、对照、结局、研究设计）框架定义纳入标准：健康运动员，年龄16–40岁，性别不限，运动水平为休闲活动及以上；以跑步为基础的短时HIIT（重复努力<60 s，工作-休息比相似）；报告急性生理或感知结局指标。

2.3 报告质量和偏倚风险评估

两名作者独立使用修改版Downs and Black量表评估文献的报告质量和偏倚风险。该量表包含14个条目，总分14分，分数越高质量越好。

2.4 证据总体确定性

两名作者使用GRADE（推荐分级评估、开发和评价）工具评估每个结局指标的总体证据确定性，包括不一致性、异质性、偏倚风险、不精确性、间接性和发表偏倚等领域。

2.5 结局指标和编程变量的选择

筛选预实验性文献综述后，选定以下常见指标：HR_peak和HR_avg（b·min^?1和%HR_max）、峰值和平均VO₂（mL·min^?1·kg^?1和%VO_2max）、T>90% VO_2max、T>95% VO_2max、T>90% VO_2max/运动时间比值、T>95% VO_2max/运动时间比值、B[La]和sRPE。主要编程变量包括：重复强度（即MAS)、跑步方式（直线或180°折返)、每组重复次数、每节训练课组数、重复时长和重复间休息方式。

2.6 研究信息提取

使用参与者分类框架定义运动员训练和竞技水平。运动员体能水平通过分级运动试验气体分析确定，分为45–50、50–55、>55–60和>60 mL·kg^?1·min^?1等类别。从表格和文本中提取均值和标准差数据，图中数据使用WebPlotDigitizer软件获取。心率和VO₂数据包含工作和重复间休息期，但不包含组间休息期。sRPE使用Borg 6–20量表或0–100量表收集的，转换为CR10^?单位（deciMax)。B[La]无论测量时间点均进行荟萃分析，报告多个时间点时选取最高值。仅使用MAS或厌氧速度储备（ASR)规定运动强度的研究纳入本综述。MAS通过最大连续分级运动试验气体分析（金标准)或多种递增场地测试（20mSRT、30–15间歇体能测试、Carminatti测试、蒙特利尔大学跑道测试、VAM-EVAL和Yo-Yo间歇恢复测试1级）估计。由于场地测试可能高估或低估MAS，研究间进行了标准化调整：30–15间歇体能测试高估约25%，MSFT低估约15%，VAM-EVAL低估约11%。使用ASR规定强度的方案在重复强度调节分析中排除，但纳入其他所有分析。

2.7 数据分析

所有分析使用R统计软件（版本4.0.0)进行，采用metafor包进行多层次混合效应荟萃分析。基线模型仅包含随机效应，结构为研究（外层因素）和研究内组别（内层因素)。标准差和样本量用于计算每个估计值的方差。重复测量情况下，用方差-协方差矩阵替代方差，使用clubSandwich包估计块对角协方差矩阵，假设相关系数r=0.5。使用t分布计算90%置信限，自由度由"组别"水平的唯一数量决定。集合估计值同时报告90%预测区间。使用SD（σ)量化研究间和组间异质性。荟萃回归评估情境因素对结局的影响，将候选因素作为固定效应加入基线模型。情境因素包括：竞技水平（分类：休闲、训练有素或国家级)、体能水平（分类：VO_2max 50–55、55–60或>60 mL·kg^?1·min^?1)、间歇强度（连续，线性)、跑步方式（分类：直线或180°折返)、每组重复次数（连续，线性)、每节训练课组数（连续，线性)、每次重复时长（连续，线性)和重复间休息方式（分类：主动或被动)。调节因素重新标定，使参考效应为对休闲竞技水平和VO_2max 50–55 mL·kg^?1·min^?1类别的反应，或对1组12次直线重复、120% MAS、15 s运动时长和15 s被动休息（各编程变量最常见处方)的反应。分类调节因素比较不同水平间的差异，连续调节因素基于实际相关的训练处方评估，包括MAS增加5%、增加2次重复、增加1组和延长15 s间歇。组合调节因素解释的总方差以伪R²表示。

3 结果

3.1 研究筛选

筛选后纳入46项出版物的139个样本，共681名运动员纳入和117种短时HIIT方案。

3.2 研究特征

运动员平均年龄22.9±4.9岁（范围16–39岁)。25项研究提供了VO_2max，合计为58.0±6.0 mL·min^?1·kg^?1（范围44.2–71.1 mL·min^?1·kg^?1)。最常见研究设计为单组交叉设计（35项研究，76%）。耐力跑步和足球是最常调查的运动项目，分别占26%和22%。竞技水平分布：国际/精英级1%（2%）、国家级28%、训练有素50%、休闲级20%。63名女性运动员（9%）来自6项研究。

3.3 报告质量和偏倚风险结果

修改版Downs and Black量表评分范围为7–13分，平均分10.4±1.0。没有研究满足第12项（参与者准备参加代表整个人群），仅1项研究满足第15项（结局测量盲法）。由于信息不足，所有研究第22项（同期招募）均得0分。

3.4 证据总体确定性结果

sRPE的偏倚风险被评为严重，因研究未报告参与者回答是否隐藏，导致证据确定性降一级。T>90% VO_2max、T>95% VO_2max和VO_2peak的证据确定性也因样本量较小、研究内和研究间变异较大而降为中等。其他结局指标偏倚风险不严重，因大多采用交叉设计有效处理了顺序效应。

3.5 研究结局

所有方案中最常见的编程特征为：直线跑（88，75%）、15:15 s工作-休息时长（62，53%）、被动重复间恢复（78，67%）、单组设计（80，68%）、重复至力竭（40，34%）、强度规定为120% MAS（23，20%）。主动重复间恢复中最常见处方为以50% MAS跑步（39项协议中的19项）。多组方案中最常见组间休息时长为5 min（37项协议中的9项），被动休息最常见（37项协议中的27项）。

3.6 短时HIIT的荟萃分析急性需求

荟萃分析的急性生理和感知需求见表2。每项估计值报告90% CI和预测区间，以及样本间和研究间变异性（σ）。HR_avg为169±4 b·min^?1（88±2% HR_max），HR_peak为184±4 b·min^?1（94±2% HR_max），平均VO₂为46±3 mL·kg^?1·min^?1（78±4% vVO_2max），峰值VO₂为55±5 mL·kg^?1·min^?1（93±7% VO_2max），T>90% vVO_2max为259±57 s，T>95% VO_2max为125±48 s，T90/ET为0.34±0.9，T95/ET为0.15±0.07，B[La]为8.3±0.5 mmol·L^?1，sRPE为7.1±0.5 au。

3.7 编程变量对短时HIIT急性需求的调节效应

3.7.1 折返跑

与直线跑相比，折返跑与B[La]的显著增加（1.9±1.0 mmol·L^?1）和sRPE的显著增加（1.7±0.4 au）相关。其他结局因样本不足未评估。

3.7.2 主动休息

主动重复间休息与T90/ET的显著增加（0.21±0.11）相关，对sRPE影响微小。对B[La]和T>90% VO_2max的影响尚无定论。其他结局因样本不足未评估。

3.7.3 每组增加2次重复

每组增加2次重复与平均VO₂的微小至显著降低相容，对峰值VO₂的影响尚无定论，对其他所有结局指标影响微小。

3.7.4 重复时长延长15 s

将重复时长延长至30 s（30 s运动，30 s恢复）与T>90% VO_2max的显著增加相关，但也与HR_avg微小至显著降低相容。对sRPE影响微小，对其他所有结局指标影响尚无定论。

3.7.5 每节训练课增加1组

每节训练课增加1组与B[La]的显著增加（1.2±0.1 mmol·L^?1）相关，对HR_peak的影响与微小至显著增加相容。其他结局因样本不足未评估。

3.7.6 MAS增加5%

MAS增加5%与B[La]、HR_avg和T90/ET的显著增加相关，但与T>95% VO_2max的显著降低（?44±28 s）相关。此外，与HR_peak和平均VO₂的微小至显著增加相容，对sRPE影响微小，对峰值VO₂、T>90% VO_2max和T95/ET的影响尚无定论。

3.8 运动员竞技水平对短时HIIT急性需求的调节效应

与休闲级运动员相比，训练有素运动员的HR_peak（估计值：8；90% CI 0–16 b·min^?1）、峰值VO₂（10.2；0.5–19.9 mL·kg^?1·min^?1）和T95/ET（0.17；0.00–0.35）显著增加，且sRPE与微小至显著降低（?0.6；?1.9至0.6 au）相容。国家级运动员的HR_peak（10；90% CI 1–19 b·min^?1）和峰值VO₂（15.6；3.1–28.2 mL·kg^?1·min^?1）显著增加，sRPE与微小至显著降低（?1.2；?2.5至0.2 au）相容。

3.9 体能水平对短时HIIT急性需求的调节效应

与VO_2max 50–55 mL·kg^?1·min^?1类别相比，VO_2max 55–60 mL·kg^?1·min^?1类别运动员的sRPE显著降低（?1.7；?2.9至?0.4 au），但T>90% VO_2max显著增加（125；9–240 s），T>95% VO_2max和峰值VO₂与微小至显著增加相容。VO_2max >60 mL·kg^?1·min^?1类别sRPE显著降低（?1.6；?2.7至?0.6 au），峰值VO₂显著增加（8.5；2.2–14.8 mL·kg^?1·min^?1）。其他效果尚无定论。

3.10 敏感性分析：排除重复至力竭的方案

限制为固定重复次数方案后，平均VO₂（?4.7% VO_2max）、峰值VO₂（?2.0 mL·kg^?1·min^?1）和T>90% VO_2max（?67 s）显著降低，但T>95% VO_2max（58 s）显著增加。B[La]和T90/ET与微小至显著降低相容，T95/ET与微小至显著增加相容。HR_avg、HR_peak、平均VO₂（mL·kg^?1·min^?1）、峰值VO₂（%VO_2max）和sRPE变化微小，表明这些结局指标的稳健性。

4 讨论

基于681名运动员和117种训练方案的数据，本研究全面综合了短时HIIT的急性生理和感知需求。集合效应估计显示短时HIIT可引起显著的有氧和无氧刺激，尽管某些结局在研究间存在较大变异。多层次混合荟萃回归识别了影响这种变异的关键因素，包括编程变量、运动员体能水平和竞技水平。训练有素、国家级和体能较高（VO_2max >55 mL·kg^?1·min^?1）的运动员感知训练课较不费力，而VO_2max 55–60 mL·kg^?1·min^?1的运动员与VO_2max 50–55 mL·kg^?1·min^?1相比，T>90% VO_2max和T>95% VO_2max有显著增加。与参考方案相比，主动休息期、延长重复时长15 s或增加重复强度5% MAS可增强T>90% VO_2max并提高训练效率（T90/ET），而不会导致sRPE的有意义增加。折返跑与B[La]的最大增加相关，但也导致sRPE增加1.7±0.4 au。每组6–12次重复提供显著生理刺激，但每组增加2次重复对所有结局的影响与微小效应相容。

4.1 编程变量的调节效应

4.1.1 跑步方式

折返跑导致B[La]显著增加，这是所有编程变量中最大的效应，但也导致sRPE显著增加。折返跑特别适用于足球、篮球、网球等间歇性运动项目，当需要更大无氧糖酵解刺激时采用，但需考虑其可能施加近最大感知需求。直线跑引起的内部负荷较低，推荐用于在竞争赛季保持体能同时最小化疲劳时。

4.1.2 休息方式

主动恢复是提高训练效率（增加T90/ET）的最有效策略，使运动员在参考训练课中额外21±11%的时间处于90% VO_2max以上。这可能是由于主动恢复加速了达到90% VO_2max的时间，并限制了重复间心肺需求的下降。尽管休闲级运动员比例显著，主动休息对sRPE影响微小。恢复强度变化范围从50%到84% MAS，仅一项研究直接比较了不同主动恢复强度的影响。

4.1.3 重复次数

每组增加2次重复（即14次）与平均VO₂微小至显著降低相容，对其他结局指标影响微小或尚无定论。6–12次/组的处方已提供显著生理刺激，调整其他编程变量对短时HIIT急性需求影响更大。

4.1.4 重复时长

30 s运动配合30 s休息与T>90% VO_2max的显著增加相关，T90/ET增加7±10%。尽管生理刺激存在差异，延长重复时长并未显著增加sRPE，可能是因为较长重复伴随成比例较长的恢复时间，保持了1:1的工作-休息比。

4.1.5 组数

增加1组可导致B[La]显著增加（1.2±0.1 mmol·L^?1），对HR_peak的影响与微小至显著增加相容。疲劳累积时更多依赖无氧糖酵解，导致乳酸产生和糖原消耗增加。多组短时HIIT在准备期特别有用，但比赛期单组可提供急性生理刺激同时限制疲劳。

4.1.6 重复强度

5% MAS增加导致B[La]、HR_avg和T90/ET显著增加，与HR_peak和平均VO₂微小至显著增加相容。虽然5%增加对sRPE影响微小，但10%增加可能使sRPE增加一个单位。这突出准确测试和了解个人MAS的重要性，以及ASR考虑最大冲刺速度可提供更精确处方基础的优势。

4.2 体能水平和竞技水平的调节效应

休闲级和低体能运动员经历更高的sRPE。VO_2max 50–55 mL·kg^?1·min^?1运动员将短时HIIT评为"非常吃力"（7.9±1.0 au），而55–60和>60类别感知较不费力（分别为6.2±1.3 au和6.3±1.1 au）。与休闲级相比，训练有素运动员的HR_peak、峰值VO₂和T95/ET显著增加。这可能反映了训练有素运动员运动开始时更快的VO₂动力学，以及减少的VO₂慢成分，与在短时HIIT中累积更多VO_2max时间的能力相关。

4.3 局限性

若干局限性需考虑：未分析因素（年龄、训练状态、性别、种族）可能影响变异；数据收集方法、环境条件和报告实践差异；某些编程变量（折返跑、主动休息、额外组数）对特定结局影响的数据不足；场地测试速度转换为MAS引入估计层；缺乏实际意义变化基准时需依赖标准化效应量；40种方案评估了重复至力竭的短时HIIT，可能高估某些生理需求。