岳海濤,郭海英,俞小亞

(浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院,浙江金華321004)

·運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)·

短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌在不同速度下肌力變化研究

岳海濤,郭海英,俞小亞

(浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院,浙江金華321004)

利用德國(guó)ismoed-2000等速肌力測(cè)試與康復(fù)系統(tǒng),對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員下肢膝關(guān)節(jié)進(jìn)行60°/s、120°/s、240°/s不同角速度下等速向心收縮測(cè)試研究。結(jié)果表明:①膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸峰力矩隨著角速度增加而減小,右側(cè)峰力矩略大于左側(cè);膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸相對(duì)峰力矩隨著角速度的增加而減小,右側(cè)相對(duì)峰力矩較左側(cè)小,但差異不顯著;②膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸肌力平均功率隨著角速度的增加而增加;除120°/s外,隨著角速度增加而左右兩側(cè)屈伸肌平均功率差異顯著;③膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸肌之比隨著速度的增加而增大,但隨著角速度的增加屈伸比沒(méi)差異(除240°/s右側(cè)屈伸比以外)。

短跑運(yùn)動(dòng)員;膝關(guān)節(jié);屈伸肌力

Abstract:German ismoed-2000 isokinetic muscle testing and rehabilitation system was used to the study of cardiac contractility for the sprinters to lower limb knee 60°/s,120°/s,240°/s angular welocity under different isokinetic test.The results showed that:1 The right and left knee flexion and extension strength was slightly greater than the right side of the left,relative peak torque increases with decreasing angular velocity of the right than the left side of a small,but the difference was not significant;2 Left knee both sides of the flexion and extension strength of the average power increases with the angular velocity,(except 120°/s)and the left extensor of the average power is greater than the right side with the increase in the relative peak torque angular velocity decreases;3 The right and left knee flexion and extension muscle ratio increases as the speed increases,(except flexion and extension muscle ratio of 240°/s)which was in line with domestic isokinetic muscle strength testing research.

Key words:printer;knee-joint;flexor and extensor muscle strength

0 前 言

等速肌力測(cè)試指通過(guò)等速肌力測(cè)試與康復(fù)系統(tǒng)對(duì)人體整個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)以恒定速度進(jìn)行向心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)時(shí)某一肌肉或肌群肌力的測(cè)試[1]。膝關(guān)節(jié)在短跑競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中占據(jù)非常重要的作用,因此,對(duì)膝關(guān)節(jié)屈伸肌力等速測(cè)試研究就顯得尤為重要,多數(shù)學(xué)者已研究證實(shí)大多數(shù)人的膝關(guān)節(jié)力量相對(duì)不足,屈伸肌力量差異較大,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中容易造成肌肉損傷。目前,我國(guó)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)膝關(guān)節(jié)研究的較多,不同學(xué)者采用不同的測(cè)試儀器和不同手段對(duì)此關(guān)節(jié)做了較為詳細(xì)的闡述和報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)等速肌力進(jìn)行測(cè)試研究,探討其在不同角速度下的肌力和其它一些指標(biāo)的變化;不僅為關(guān)節(jié)肌力測(cè)量提供新的定量評(píng)定手段,而且為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)選材提供了重要的參考價(jià)值。

1 研究的對(duì)象和方法

1.1 受試對(duì)象

以浙江師范大學(xué)田徑隊(duì)20名二級(jí)短跑運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,測(cè)試其左右膝關(guān)節(jié)的等速肌力。測(cè)試前膝關(guān)節(jié)均無(wú)明顯傷病和不適反應(yīng)。

表1 受試者的基本情況

1.2 測(cè)試儀器

德國(guó)生產(chǎn)的ismoed-2000等速肌力測(cè)試與康復(fù)系統(tǒng)。

1.3 測(cè)試方法與要求

采用ismoed-2000等速肌力測(cè)試與康復(fù)系統(tǒng),按照膝關(guān)節(jié)的測(cè)試方案,嚴(yán)格遵循試驗(yàn)規(guī)定的方法對(duì)儀器和受試者進(jìn)行固定和調(diào)試。受試前,為了預(yù)防測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,誤差偏大或測(cè)試時(shí)肌肉的拉傷,受試者應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備活動(dòng)。測(cè)試時(shí),讓受試者按照最舒適的體位坐好,用專用帶進(jìn)行固定 ,分別以 60°/s 、120°/s 、240°/s的不同角速度進(jìn)行肌力測(cè)試。首先,讓其在不同角速度下進(jìn)行三次預(yù)測(cè)試,便于受試者能夠熟悉其運(yùn)動(dòng)模式。正式進(jìn)行測(cè)試時(shí),受試者盡自己最大力量測(cè)試,每組運(yùn)動(dòng)做六次(即3組屈伸運(yùn)動(dòng)),每組間歇時(shí)間1min。測(cè)試指標(biāo)包括:屈伸峰力矩(PT)、相對(duì)峰力矩(PT/BM)、平均功率(AP)、屈伸肌之比(F/E)等。測(cè)試結(jié)果由操作系統(tǒng)自動(dòng)保存且通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)送到電腦C盤。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)結(jié)果采用spss12.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理,對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員屈伸肌力進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 膝關(guān)節(jié)屈伸肌峰力矩(PT)、相對(duì)峰力矩(PT/BM)測(cè)試結(jié)果與分析

峰力矩是指在一組多次重復(fù)測(cè)試中的最大力矩值,反映在一定條件下肌肉收縮產(chǎn)生的最大肌力。峰力矩值具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,被視為等速肌力測(cè)試的黃金指標(biāo)和參照值。60°/s角速度下的峰力矩代表肌肉的慢速最大收縮能力,120°/s角速度下的峰力矩代表肌肉的中速收縮能力,240°/s角速度下的峰力矩代表肌肉的快速收縮能力。

表2 田徑短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)左側(cè)等速向心屈伸一覽表

表3 田徑短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)右側(cè)等速向心屈伸一覽表

圖1 短跑運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)膝關(guān)節(jié)峰力矩

膝關(guān)節(jié)左側(cè)屈、伸肌群的峰力矩隨角速度的增大而減小,這一觀點(diǎn)早已得到了許多學(xué)者研究證實(shí);符合 Hill方程所揭示的肌肉的張力與肌肉收縮速度成反比理論。隨著角速度的增加而峰力矩減小的主要原因可能是:肌纖維的興奮及張力都需一定時(shí)間,運(yùn)動(dòng)速度越快,肌肉收縮時(shí)間越短,所募集的肌纖維數(shù)量越少,輸出力也就越小[14]。從表2、表3可知:左側(cè)屈峰力矩隨著角速度的增加而減小,但減小的差異程度沒(méi)有顯著差異。左側(cè)伸峰力矩與左側(cè)屈峰力矩變化一致,但在角速度 60°/s與 240°/s下伸峰力矩差異顯著(120°/s除外)。右側(cè)屈峰力矩隨著角速度的增加而減小,右側(cè)屈峰力矩在角速度240°/s差異非常顯著(P＜0.01)。而右側(cè)峰力矩與與左側(cè)峰力矩的變化規(guī)律相同,但在角速度60°/s和240°/s伸峰力矩差異非常顯著(P ＜ 0.01),120°/s時(shí)除外。膝關(guān)節(jié)左、右屈伸相對(duì)峰力矩與左、右屈伸峰力矩變化規(guī)律趨于一致。由圖1可以看出:膝關(guān)節(jié)屈伸峰力矩都隨著角速度的增加而減小;左、右兩側(cè)伸峰力矩大于屈峰力矩,在角速度60°/s～120°/s時(shí),右側(cè)屈伸肌力均大于左側(cè);在角速度 120°/s～240°/s時(shí) ,左側(cè)屈伸肌力大于右側(cè) ;這可能是在日常訓(xùn)練中造成的。

2.2 膝關(guān)節(jié)屈、伸肌平均功率(AP)測(cè)試結(jié)果與分析

表4 短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)左側(cè)等速向心屈伸平均功率統(tǒng)計(jì)表

表5 短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)右側(cè)等速向心屈伸平均功率統(tǒng)計(jì)表

圖2 短跑運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)屈伸肌平均功率

平均功率是指單位時(shí)間內(nèi)所做的功,反應(yīng)肌肉做功的效率,是評(píng)價(jià)肌肉在活動(dòng)中評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。由表4可知:膝關(guān)節(jié)左側(cè)屈伸平均功率隨著角速度的增加有顯著的差異(120°/s屈平均功率除外);由表5可知:膝關(guān)節(jié)右側(cè)屈伸平均功率隨著角速度的增加有顯著差異(120°/s除外)。由表4、表5可知:膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸平均功率隨著角速度的遞增而變大,而膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)伸平均功率明顯大于屈平均功率。造成這種因素的主要原因有學(xué)者認(rèn)為是在角速度增加時(shí),只有那些活動(dòng)周期快的橫橋參與活動(dòng),那些活動(dòng)周期慢的橫橋來(lái)不及活動(dòng),收縮就已結(jié)束,收縮速度越快,橫橋形成的數(shù)量越少,力量也就越小[4]。從這種觀點(diǎn)可以看出,峰力矩與平均功率有著高度的相關(guān)性,已有學(xué)者對(duì)此作出了闡述。還有學(xué)者認(rèn)為肌肉快速收縮時(shí),盡管肌力減少,但速度增加的幅度大于肌力減少的幅度,則快速收縮的平均功率大于慢速收縮。由圖2可看出,左右兩側(cè)屈伸平均功率隨著角速度的增加而增大;在角速度60°/s～120°/s時(shí),膝關(guān)節(jié)左側(cè)屈、伸平均功率均大于右側(cè),但右側(cè)屈平均功率隨角速度增大斜率大于左側(cè)屈平均功率。在角速度120°/s～240°/s時(shí),左側(cè)屈、伸平均功率大于右側(cè),但左、右屈伸平均功率沒(méi)有太大的變化。說(shuō)明左右兩側(cè)沒(méi)有形成優(yōu)勢(shì)腿,這個(gè)可能與其從事的運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)有關(guān);但左右兩側(cè)伸平均功率均大于屈平均功率。

2.3 膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸比(F/E)研究

等速肌力測(cè)試中,屈伸比也稱做“協(xié)調(diào)性”,是平衡性的一個(gè)指標(biāo)。屈伸肌群協(xié)調(diào)性在短跑運(yùn)動(dòng)中起著非常關(guān)鍵的作用,它不僅可以防止運(yùn)動(dòng)員在高速運(yùn)動(dòng)中的損傷,還是提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的保障。

表6 短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)左右側(cè)等速肌力的屈伸比(F/E)統(tǒng)計(jì)表

表6可知:膝關(guān)節(jié)左側(cè)肌力屈伸比隨著角速度的增加沒(méi)有顯著差異,膝關(guān)節(jié)右側(cè)隨著角速度的增加有差異(120°/s除外),但差異不顯著。圖3表明:膝關(guān)節(jié)同側(cè)屈伸比(F/E)隨著角速度的增加而增大,左、右兩側(cè)屈伸比差異并不顯著;在角速度 60°/s時(shí),右側(cè)略大于左側(cè),在角速度 120°/s與240°/s時(shí),左側(cè)略大于右側(cè)。說(shuō)明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生了重要影響,運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈肌比伸肌更能適應(yīng)高速向心工作。特別是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)膝屈肌影響明顯,而運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)膝伸肌影響較小,也反映訓(xùn)練有不足之處,加強(qiáng)膝伸肌訓(xùn)練方法手段研究具有重要意義[13]。國(guó)外學(xué)者曾報(bào)道優(yōu)秀高水平運(yùn)動(dòng)員在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)屈伸比能達(dá)到90%以上。而短跑運(yùn)動(dòng)員在高速角速度測(cè)試時(shí)左右兩側(cè)屈伸比僅僅在79%左右。因此,短跑運(yùn)動(dòng)員應(yīng)該在以后鍛煉中加強(qiáng)對(duì)屈肌和速度力量的訓(xùn)練。

圖3 短跑運(yùn)動(dòng)員兩側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸比

3 討 論

從分析結(jié)果可知:隨著角速度的增加,膝關(guān)節(jié)左右屈伸峰力矩、相對(duì)峰力矩均減小,這種觀點(diǎn)已經(jīng)得到了證實(shí)。但對(duì)峰力矩、相對(duì)峰力矩下降的原因,還存在著爭(zhēng)議。Sucdder[14]等認(rèn)為,肌纖維的興奮及產(chǎn)生張力都需一定時(shí)間,若運(yùn)動(dòng)速度越快,肌肉收縮時(shí)間越短,所募集的肌纖維數(shù)量越少,產(chǎn)力也就越小。Chena[15]發(fā)現(xiàn),快速運(yùn)動(dòng)的峰力矩與快肌纖維的含量呈正比,認(rèn)為在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)僅由快縮肌產(chǎn)力。還有學(xué)者認(rèn)為,肌肉在主動(dòng)收縮時(shí),其拮抗肌受牽拉誘發(fā)牽張反射而產(chǎn)生阻力,因此主縮肌收縮速度越快,受拮抗肌產(chǎn)生阻力的影響越大。Fillya[16]研究發(fā)現(xiàn),隨速度增快,膝關(guān)節(jié)伸肌PT下降的幅度明顯大于屈肌,認(rèn)為是由于肢重所致。筆者更傾向于Sucdder的說(shuō)法。膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈、伸平均功率隨著角速度增加而增大,且伸肌平均功率大于屈肌平均功率;膝關(guān)節(jié)左右兩側(cè)屈伸比在隨著角速度增大而增大,說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員更適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)。膝關(guān)節(jié)同側(cè)肌群屈伸比隨著角速度的增大而增加,除角速度60°/s外,左側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸比均大于右側(cè),但沒(méi)有太大波動(dòng)。從膝關(guān)節(jié)同側(cè)屈伸比比值來(lái)看,浙江師范大學(xué)與高水平運(yùn)動(dòng)員之間還有一定差距,要在今后訓(xùn)練給予重視。

4 結(jié) 論

4.1 浙江師范大學(xué)短跑運(yùn)動(dòng)員左右兩側(cè)膝關(guān)節(jié)向心等速屈伸峰力矩隨著測(cè)試角速度的增加而減小,且膝關(guān)節(jié)屈肌峰力矩小于伸肌峰力矩,這點(diǎn)一得到了證實(shí)。但對(duì)于隨角速度增加而峰力矩減小的原因,不同人有著不同的看法,報(bào)道不盡一致,有待于進(jìn)一步研究。

4.2 浙江師范大學(xué)短跑運(yùn)動(dòng)員左右兩側(cè)膝關(guān)節(jié)向心運(yùn)動(dòng)屈伸肌平均功率隨角速度的增加而增大;同一測(cè)試角速度下屈伸肌群左、右兩側(cè)無(wú)明顯差異,說(shuō)明短跑運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)膝關(guān)節(jié)屈伸向心運(yùn)動(dòng)肌群沒(méi)有顯著差異,沒(méi)有出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)側(cè)。

4.3 浙江師范大學(xué)短跑運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)同側(cè)向心運(yùn)動(dòng)屈伸肌群屈伸比,隨著角速度的增加而增大。發(fā)現(xiàn)在角速度增加時(shí)伸肌變化較小,屈肌在角速度大時(shí)而變大;因此,隨著角速度的變大而屈伸比變大。但浙江師范大學(xué)短跑運(yùn)動(dòng)員屈伸比小于高水平運(yùn)動(dòng)員,要在以后訓(xùn)練中給予重視。

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Research on sprinters knee flexion and extension muscle strength at different speeds

YUE Hai-tao,GUO Hai-ying,YU Xiao-ya

(College of Physical Education,Zhejiang Normal University,Jinhua 321004,China)

G804.63

A

1004-3624(2011)02-0124-04

2010-12-15

岳海濤(1983-),男,河南駐馬店人,在讀碩士研究生,研究方向運(yùn)動(dòng)人體測(cè)量與評(píng)價(jià).