综上，美式橄榄球运动员可能存在选秀成功的体能标准阈值，并且这一阈值可能随时间发生变化。因此，为了探索美式橄榄球是否存在选秀成功的体能标准，本研究对近20年（2004—2023年）NFL SC的体能测试及选秀结果进行受试者工作特征曲线 （receiver operating characteristic curve，ROC）分析，探索运动员选秀成功的体能阈值水平，并分析20年来阈值水平的变化。
1研究对象与方法
1.1 研究对象
本研究的对象为2004—2023年参加NFL SC体能测试的所有运动员。由于美式橄榄球不同位置职责区分较大，根据以往研究，运动员位置可分为技术位（SP：外接手、角卫、游卫、强卫、跑卫）、大号技术位（BSP：全卫、线卫、近端锋、防守端锋）和锋线（LM：中锋、哨锋、截锋、防守截锋）（ Sierer et al.， 2008；Vitale et al.， 2016；Yamashita et al.， 2017）。而四分卫、弃踢员和踢球员因位置和测试的特殊性未纳入本研究范围，同时，排除未参加任何体能测试的运动员。最终5 556名运动员纳入本研究。
1.2 数据来源
本研究所有数据均来自Pro Football Reference网站（ www.pro-football-reference.com），该网站为开放数据源网站，在先前类似研究中有所使用（LaPlaca et al.， 2020）。本研究收集了2004—2023年NFL SC体能测试结果及选秀结果。受新冠肺炎疫情影响，2021年未组织NFL SC，故本研究无该年数据。此外，2020年的数据被分为4个5年期，以观察期间的变化趋势。NFL SC的体能测试包括40 yd（约36.6 m）跑、卧推（固定225 lb，约102.1 kg重量下重复次数）、立定跳远、纵跳、三角跑、20 yd（约18.3 m）折返跑 ①。
①美式橄榄球比赛中惯用英制单位，如距离单位为码（1 yd≈0.914 m）、英寸（1 In=2.54 cm），重量单位为磅（1 lb≈0.454 kg），因数据较多，改为国际单位制后数据不整齐，不便于阅读，故后文单位均保留英制单位。
1.3 统计分析
ROC广泛应用于医学领域研究，其原理是根据每个临界值的真阳性率和假阳性率来判断最佳阈值点，是医学诊断中设立病症阳性阈值的重要方法。近年来在体育领域的研究中也借鉴了该方法，用于双侧不对称阈值（ 管延飞 等，2023）和发展最大速度的功率阈值（ Philipp et al.， 2024）等的分析，获得了较好的应用效果。相较于其他方法，ROC可以给出截断值（cut-off value）作为最佳阈值的标准，具有较好的实践意义。
根据选秀结果，本研究将运动员划分为入选和落选两种状态（分别赋值1和0），使用ROC进行分析。ROC曲线下面积（area under curve，AUC）作为综合指标，可表明分类器的整体性能，AUC值越高，表示分辨力越强。最大尤登指数（Youden index）下的截断值根据最大灵敏度和最小特异性计算。采用 Z检验比较AUC差异。此外，根据是否满足ROC中的截断值将运动员分为两组作为自变量，满足截断值赋值为1，不满足赋值为0，并将选秀结果作为因变量进行二元逻辑回归分析。由于样本选择偏差（特定体能素质水平极高的运动员），运动员不同位置的体能存在差异以及不同位置运动员的比例并不一致等原因，Kolmogorov-Smirnov检验显示体能测试结果均不符合正态分布，故采用Spearman相关性检验分析不同体能测试成绩的相关性。统计分析采用SPSS 26.0（IBM，美国），显著性水平设定为 P＜0.05。统计作图使用Graphpad Prism 8（Graphpad，美国）。
2结果
如图1所示，在过去20年NFL SC的体能测试中，所有体能指标在ROC分析中都具有显著性（P＜0.05），其中40 yd跑AUC最高（0.623～0.734）。不同位置比较AUC时，SP在40 yd跑中显著高于BSP和LM，在立定跳远中显著高于LM，在卧推中显著低于BSP和LM；BSP在40 yd跑和立定跳远中显著高于LM（P＜0.05）。在运动员选秀成功所需的体能标准阈值（截断值）中，SP在40 yd跑（4.535 s vs 4.735 s vs 5.275 s）、三角跑（6.965 s vs 7.265 s vs 7.885 s）、20 yd折返跑（4.205 s vs 4.325 s vs 4.745 s）、纵跳（35.75 In vs 33.25 In vs 28.25 In）和立定跳远（120.5 In vs 116.5 In vs 99.5 In）中的需求高于BSP，而BSP又高于LM。但在卧推重复次数方面，SP低于BSP，而BSP又低于LM（15.5次vs 21.5次vs 22.5次）。
*与BSP相比具有显著性差异，#与LM相比具有显著性差异。
图1NFL SC体能测试ROC分析结果
Figure 1Results of ROC Analysis for the NFL SC Fitness Test
为进一步分析满足体能标准对于运动员选秀成功的影响，根据ROC分析结果中的截断值（图1），将运动员分为两组后进行二元逻辑回归。结果表明，符合体能标准阈值要求的运动员被选中的成功率是未达到标准阈值要求运动员的1.5～4.4倍（OR=1.514～4.413）（表1）。
表1基于截断值的二元逻辑回归结果Table 1Binary Logistic Regression Results Based on Truncated Values
进一步分析不同时期的标准变化，结果显示，除2009—2018年SP卧推、2019—2023年BSP卧推、2004—2008年和2014—2018年LM立定跳远、2019—2023年SP和LM三角跑以及2009—2013年BSP和2019—2023年LM 29 yd折返跑外（P＞0.05），不同时期NFL SC体能测试的ROC分析结果均存在显著性的分辨性能（P＜0.05）。此外，与其他时期相比，2004—2008年SP和LM 40 yd跑、BSP和LM卧推、BSP立定跳远、BSP和LM 20 yd折返跑以及所有位置三角跑的AUC值更大。而2019—2023年BSP 40 yd跑和SP卧推的AUC值比其他时期要大（表2、表3）。
表2NFL SC不同时期定速类体能测试ROC分析结果Table 2Results of ROC Analysis of Speed Measurement Fitness Tests over Different Time Periods in NFL SC
注：a.2019—2023年与2004—2008年具有显著性差异；b.2014—2018年与2009—2013年具有显著性差异；c.2009—2013年与2004—2008年显著性差异；下同。
表3NFL SC不同时期定量类体能测试的ROC分析结果Table 3Results of ROC Analysis of Quantitative Measurement Fitness Test over Different Time Periods in NFL SC
注：d.2019—2023年与2009—2013年具有显著性差异。
在NFL运动员选秀成功体能标准的时间变化特征中，LM 40 yd跑的阈值要求变高，BSP和LM立定跳远的阈值要求以及BSP和LM纵跳的阈值要求变高，而BSP和LM卧推阈值要求以及对SP和LM 20 yd折返跑阈值要求变低（图2）。
★表示ROC结果不显著时的截断值。
图22004—2023年NFL SC体能测试中选秀成功所需的体能标准阈值变化
Figure 2Changes in Fitness Standard Thresholds Required for Draft Success in NFL SC Fitness Tests from 2004 to 2023
相关性分析结果显示，运动员NFL SC的6种体能测试成绩之间均具有显著相关性差异（P＜0.05）。其中，40 yd跑、三角跑、20 yd折返跑、纵跳和立定跳远间相互正向相关，即速度和灵敏测试更快的运动员跳得更远更高。卧推与其他测试项目呈负向相关，即卧推重复次数更多的运动员，速度和灵敏测试更慢，跳跃测试成绩相对更差（图3）。
图3NFL SC体能测试成绩相关性热力图
Figure 3Correlation Heat Map of NFL SC Fitness Test Performance
3讨论
针对体能发展标准的阈值问题，本研究分析了2004—2023年NFL SC中体能测试部分的大样本数据。通过ROC分析发现，在NFL SC中的体能测试存在运动员选秀成功的体能标准阈值。该阈值不仅因位置而异，而且在不同体能测试中的评判性能也有所区别，并且在过去20年中呈现出一定的趋势规律。
3.1 体能标准
尽管体能是美式橄榄球比赛运动员运动表现优异的重要基础，运动员应当力求达到较高的体能水平，但运动员无法在体能素质所有方向上都达到顶尖水平，尤其是部分体能素质还存在干扰效应。在此背景下，探究运动员某项素质需要练到什么水平进而调整训练内容是实践中的重点。然而，鲜有研究对该问题进行探索，此前研究多聚焦于优秀和一般运动员体能素质的差异对比。
本研究利用ROC分析发现，NFL SC的体能测试能够区分优秀运动员与次优秀运动员，其截断值为训练目标的设定提供了具体参考标准。ROC分析中的截断值意味着满足阈值要求的运动员实际入选NFL比例最高，同时落选比例最低的标准点，能够精准地区分不同选秀结果的运动员。对于集体球类项目，体能的需求（尤其是基础体能）往往是最佳水平而非最高水平。在体能训练和测试中，寻找最佳体能水平的“黄金标准”是教练员和科研人员在实践中面临的一大难点。美国国家体能协会（National Strength and Conditioning Association， NSCA）指出，科学训练师最重要的工作之一就是明确运动表现标准（邓肯 等，2023）。本研究提供的优秀美式橄榄球运动员的体能阈值标准，与先前只提供运动员平均值的研究相比，对体能训练尤其是对平衡不同体能训练内容和整体训练计划的统筹安排更具参考价值。由于NFL选秀成功的运动员在获邀参加选秀测试的所有运动员中占比更高，本研究结果中的标准值低于入选运动员的平均值（ Sierer et al.， 2008），在所有获邀参加NFL SC体能测试的运动员中约为50%～60%的百分位数（ Gillen， 2023）。此外，不同体能指标对于运动员的重要性也有所不同，在训练目标的设定中使用统一的百分位数也存在不合理之处。提示，使用NFL入选运动员NFL SC中体能测试的平均值或受邀运动员的 Z分数作为目标进入NFL的运动员的训练参考值可能导致降低其训练效率。
在训练中缺失目标设定值或者错误设定训练目标可能会导致在满足比赛所需特定水平后未能及时变更训练计划，从而导致“事倍功半”。尤其是对于高水平运动员而言，在某项体能素质达到较高水平后，突破极限所需的训练投入极高，最终可能得不偿失。例如，为了提高最大力量而形成较大的肌肉围度可能会影响运动员的灵敏性表现，同时在提高最大力量的极限负荷训练中还可能出现运动损伤。具体的训练目标有助于提升运动员的体能训练效果（ Zatsiorsky et al.， 2020），在准确判断体能目标的情况下能够提高运动员在训练中的主观能动性。需要注意的是，体能只是竞技能力构成的一个方面，各项体能测试结果中AUC并未超过0.8，也反映了诸如技战术能力等其他因素对运动员运动表现的影响。在选材（拔）或竞技能力测试时，不能仅以体能水平作为唯一标准，仍需将其他竞技能力要素纳入考量之中。
3.2 测试内容与位置差异
对于美式橄榄球而言，不同位置的体能素质有着明显的差异性特征，判断具体位置的关键体能素质，有的放矢地进行针对性训练极为关键。
根据AUC值，在不同体能测试标准的重要性比较中，速度（40 yd跑）高于爆发力（纵跳和立定跳远）和灵敏性（三角跑和20 yd折返跑），而上肢力量耐力（卧推重复次数）则是最不重要的一项。这与先前研究结果一致，即速度与诸多未来比赛表现指标具有显著相关性的数量多于爆发力和灵敏性，更多于上肢力量耐力（LaPlaca et al.， 2020）。二元逻辑回归（表1）进一步证实了这一点，在不同测试中，符合40 yd跑截断阈值的运动员是未达标运动员选秀成功的2.3～4.4倍，而该值在卧推中仅为1.5～2.1倍。对于美式橄榄球而言，速度、灵敏性和爆发力是比赛攻防的关键身体素质，而NFL SC体能测试中重复卧推次数所反映的上肢力量耐力并不是比赛所需的关键身体素质（ Fullagar et al.， 2017；Pincivero et al.， 1997）。根据测试重量与体重的比例及完成次数，NFL SC体能测试中的卧推倾向于反映一般肌肉耐力，与摔跤柔道等项目比赛对抗所需的最大力量耐力有所区别（ 陈小平，2004），且卧推与美式橄榄球比赛中发生对抗时的参与肌群和收缩形式还有一定区别。除此之外，美式橄榄球是一项回合制的运动，平均每回合仅5 s，间歇在25 s以上（ Iosia et al.， 2008），同时比赛中运动员替换频繁，这使得运动员在比赛中更多的是以磷酸原和糖酵解供能，消耗的能源物质也能在间歇期得以基本恢复，因而最大速度和爆发力的重要性较高，耐力相关指标的重要性相对更低。此外，相关性分析结果显示，运动员的卧推成绩与速度、灵敏性成绩（ r=0.439～0.536， P＜0.05）以及爆发力成绩（ r=-0.429～-0.350， P＜0.05）呈现出显著负向关系，表明运动员力量耐力的发展可能由于肌纤维类型、酶活性等因素阻碍运动员速度、灵敏性和爆发力的发展（ Wilson et al.，2012），进而影响到运动员的比赛表现。卧推测试中的重量较大，致使运动员需要较大的肌肉重量/横截面积以取得更优异的成绩，而过高的肌肉力量也会影响到速度、爆发力等素质（ Kostikiadis et al.， 2018）。就卧推测试成绩和体重而言，NFL运动员与美式橄榄球世界水平位于前列的日本国家队运动员（ Yamashita et al.， 2017）、意大利精英运动员（ Vitale et al.， 2016）对比差异较大，而其他测试结果差异较小。需要注意的是，尽管灵敏性对于美式橄榄球运动员而言极为重要，但三角跑和20 yd折返跑的AUC却低于超过比赛平均冲刺距离较多的40 yd跑，这与传统观念并不一致。造成这一现象的原因可能在于灵敏性身体素质的复杂性，其中涉及决策、反应和动作转换等多种能力（ 赵西堂 等， 2012）。尽管相关研究多将三角跑和20 yd折返跑做为灵敏素质的测试项目，但其更偏向于变向测试，难以准确反映比赛中的专项灵敏能力。相关性分析的研究结果也证明了这一点，在更符合灵敏性素质要素的测试（如Fitro agility test）中灵敏性与速度并不相关（Horička et al.， 2014），然而NFL SC体能测试结果中速度与灵敏的相关性较高（ r=0.750～0.780）。
在美式橄榄球不同位置运动员所需的体能阈值标准中，SP和BSP需要更多的速度、爆发力和灵敏性身体素质，而LM需要更多的上肢力量耐力，这与先前研究结果一致（ Sierer et al.， 2008 ；Vitale et al.， 2016 ；Yamashita et al.， 2017）。这种位置差异与比赛中的职责有关，SP需要更多的突破和拦截，LM需要更多的对抗，而BSP的职责则介于两者之间。比赛中的时间-运动分析也证实了这一点：LM头部撞击次数最多（ Lee et al.， 2021），外接手和防守后卫的跑动加速度次数最多（ Wellman et al.， 2016）。提示，在美式橄榄球运动员体能标准与目标的设定中，需要考量不同素质在比赛中的重要性差异和位置差异。
3.3 标准纵向变迁
研究结果显示，2004—2023年NFL运动员选秀成功所需体能标准的变化中，SP 20 yd折返跑要求变低，BSP立定跳远和纵跳成绩要求变高，卧推重复次数要求变低，LM 40 yd跑、立定跳远和纵跳要求变高，卧推重复次数和20 yd折返跑要求变低。造成这一现象的原因之一可能是科学训练的发展提高了运动员整体的体能水平（ Baur et al.， 2023；Secora et al.， 2004），进而使某些体能素质的要求也随之变得更高，同时对运动员体能的要求也更加专项化。此外，近20年NFL规则变化目的更加强调运动员安全保护和比赛观赏性也是其中原因之一。
如前文所述，美式橄榄球比赛中对上肢力量耐力的需求低于其他核心体能素质，而且力量耐力的发展可能会对爆发力产生负面影响（ Wilson et al.，2012），因此对卧推的需求更低。尽管225 lb重复卧推次数可以预测1RM （ Chapman et al.， 1998；Mann et al.， 2012），最大力量又是美式橄榄球比赛中对抗的关键性基础素质（ Hoffman， 2008），但其有效性受到一定质疑。当预测1RM采用10RM以上的测试时，其预测效果会变差，而NFL选秀测试时普遍使用225 lb卧推的重复次数，导致该项测试的结果失去了对1RM的预测作用。据此有研究指出，其他测试如药球投掷或许能够更有效地评估运动员的竞技能力（ Russell et al.， 2018）。同时，在运动训练更加精益化的今天，运动员的短板部分对于集体球类项目运动员整体竞技能力影响更大（ 简波 等， 2009），致使在比赛中对LM的速度和爆发力需求变高。在20 yd折返跑测试的结果中，尽管其反映的灵敏素质对美式橄榄球运动员非常重要，但测试时的180°变向角度与比赛中的实际变向角度有较大的生物力学差异（Dos'Santos et al.， 2021），使得NFL运动员选秀成功所需的20 yd折返跑标准变低。相反，同样反映灵敏性素质的三角跑测试中的变向角度为90°，运动员会以切步（cutting）的方式完成测试，更符合比赛中的实际情况，故而并未出现标准变低的现象。当前，在美式橄榄球的青少年训练中更强调45°或90°切步技术训练（Thieschäfer et al.， 2023），进一步体现出变向角度和技术对于专项运动能力的重要意义。在NFL选秀成功的体能标准阈值这一变化特征下，卧推和20 yd折返跑未来可能会被其他更符合专项需要的测试内容所取代。提示，训练和测试中需要紧贴项目特征，根据项目发展规律和竞技需要适时调整训练方向和选材重点。
3.4 实践建议
本研究结果表明，NFL SC体能测试中存在运动员选秀成功的标准值。ROC分析中的截断值及其变化趋势为训练与测试提供了一定的参考标准，可用于平衡体能训练与技战术训练以及选材标准的设定，从而提高运动员的训练效率和选材准确度。
在实践中，教练员可以为每项体能测试设定阈值，而根据分析结果，这些阈值与更高的选秀成功概率有关。运动员应在训练中努力达到或超过这些目标值。运动员达到阈值的特定目标后，可以将训练重点转移到其他体能素质或技战术训练上，从而提升整体训练效率。此外，根据ROC分析中AUC值对应的体能测试，教练员可以优先选择具有较高辨别力的体能素质进行训练，并针对具体位置的需求调整训练内容，将重点放在更为关键的体能素质上。同时，教练员应将不断变化的NFL选秀成功的体能标准作为运动员持续发展的指导原则，根据比赛需求和训练的科学化发展有针对性地改变训练要求。例如，NFL SC体能测试中卧推的低分辨性能和更低的标准变化特征提示，在美式橄榄球的选材和训练中，上肢力量耐力在体能训练和测试中的比重应有所下降，而将训练和选材聚焦于爆发力等体能标准要求变高的素质之中。此外，体能测试动作完成的肌肉工作特征与生物力学特征也需要作为研判其对运动员比赛表现影响的重要因素。
3.5 研究局限性
本研究的局限性之一是没有将运动员分为更多的位置，而这可能会进一步提高ROC分析的性能。然而，由于本研究中运动员的体能测试成绩被分为4个时期，过多的位置划分可能使得在不同时期的分析时，由于样本量较少而影响分析结果的效能。未来的研究可以尝试在更大的样本量中对每个详细位置进行划分，以分析运动员选秀成功所需的体能标准。同时，还可以根据排名，进一步细化ROC分析，以探索不同选秀排名是否在ROC结果上也有所反映。此外，本研究仅使用了选秀成功这一指标，难以完全体现运动员的比赛表现。未来的研究可以将选秀后的比赛表现作为结果变量，进一步探讨运动员所需的体能标准。
4结论
NFL SC体能测试中存在运动员选秀成功的体能标准，在达到特定体能素质水平后，运动员选秀成功的概率会大幅上升。此外，不同体能和位置呈现出一定差异，随着时间推移，运动员入选NFL的爆发力要求升高，上肢力量耐力的要求降低。
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转载来源：体育总局科研所书刊部
原文制作：金 雪
原文校对：丁 合 高天艾
原文监制：邱剑荣
学会编辑：徐璠奇返回搜狐，查看更多