徐文泉，榮 麗

(1.北京航空航天大學(xué) 體育部，北京 100191;2.國際關(guān)系學(xué)院 體育教研室，北京 100091)

優(yōu)秀女子體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌群的肌力特征研究

徐文泉1，榮 麗2

(1.北京航空航天大學(xué) 體育部，北京 100191;2.國際關(guān)系學(xué)院 體育教研室，北京 100091)

為研究體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)肌肉力量，采用美國研制的CyBex-6000型測力儀，對(duì)我國17名女子體操運(yùn)動(dòng)員右肩關(guān)節(jié)進(jìn)行屈伸肌群的等動(dòng)向心收縮測試(60°/s、240°/s)。受試者包括國際健將級(jí)4名、國家健將級(jí)6名和國家一級(jí)7名。比較受試者的肌力水平表明，運(yùn)動(dòng)水平高的運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)肌肉力量較高。本研究獲得了不同等級(jí)的運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌群的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為體操運(yùn)動(dòng)員的力量訓(xùn)練及康復(fù)醫(yī)療提供理論依據(jù)。

肩關(guān)節(jié);屈伸肌群;峰力矩;總功;平均功率

肩關(guān)節(jié)作為人體主要大關(guān)節(jié)之一，在體操項(xiàng)目中起到十分重要的作用，尤其女子高低杠項(xiàng)目對(duì)肩關(guān)節(jié)屈伸肌群提出更高要求，從七十年代的馬燕紅、八十年代的陸莉到九十年代的莫慧蘭以及當(dāng)今奧運(yùn)冠軍何可欣，她們分別以創(chuàng)新動(dòng)作相繼奪得世界高低杠冠軍，為我國競技體操事業(yè)立下赫赫戰(zhàn)績，可見創(chuàng)新促進(jìn)了體操技術(shù)的不斷發(fā)展，為了競技體操運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)更加高難的動(dòng)作，針對(duì)我國三個(gè)不同運(yùn)動(dòng)等級(jí)十七名女子體操運(yùn)動(dòng)員在60°/s和240°/s速度下的右肩關(guān)節(jié)屈伸肌群進(jìn)行測試，研究她們等動(dòng)向心收縮下肩關(guān)節(jié)屈伸肌群的工作特征，以獲得相對(duì)較完整的肩關(guān)節(jié)屈伸肌力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行對(duì)比，使教練員、運(yùn)動(dòng)員充分了解肩關(guān)節(jié)屈伸肌群肌力特征，為今后改進(jìn)訓(xùn)練方法與手段提供科學(xué)的訓(xùn)練依據(jù)，為運(yùn)動(dòng)損傷的預(yù)防和康復(fù)提供生物力學(xué)的依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取17名女子體操運(yùn)動(dòng)員，其中國際健將級(jí)4名、國家健將級(jí)6名和國家一級(jí)7名。

1.2 測試儀器

采用美國研制的CyBex-6000型測力系統(tǒng)，它是由等速測力儀、測試條凳、數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成，該系統(tǒng)事先設(shè)定0～500°/s等動(dòng)向心測試速度，等速動(dòng)力儀將測得原始數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)并且進(jìn)行處理分析，然后打印出結(jié)果，測力系統(tǒng)誤差小于±1%。

1.3 測試步驟

測試前對(duì)儀器進(jìn)行常規(guī)標(biāo)定，測試中對(duì)受試者的體位、固定方式、關(guān)節(jié)對(duì)位等嚴(yán)格按照等動(dòng)測力系統(tǒng)的測試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，速度控制為60°/s和240°/s，測試后及時(shí)收集數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

運(yùn)用SPSS forWindows處理，主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、T檢驗(yàn)。

2 研究結(jié)果與討論

2.1 峰力矩、相對(duì)峰力矩在肩關(guān)節(jié)屈伸肌群等動(dòng)向心收縮時(shí)的特征分析

在女子體操高低杠項(xiàng)目中，肩關(guān)節(jié)屈伸肌群起至關(guān)重要的作用，它的特點(diǎn)是利用髖關(guān)節(jié)屈伸和腿部不同方向的制動(dòng)，致使上肢按照動(dòng)作的需要進(jìn)行急振動(dòng)作，并配合兩臂的拉、壓、推引、帶等動(dòng)作，使重心靠近或遠(yuǎn)離器械軸，身體在高低兩杠之間上下翻飛完成技術(shù)動(dòng)作，而完成這些推、撐、拉壓、屈伸及支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作皆與肩關(guān)節(jié)的前屈和后伸有著密切關(guān)系，相關(guān)人體各關(guān)節(jié)(肩、膝、髖和肘)屈伸肌力的研究報(bào)道均指出肌肉等動(dòng)向心收縮力矩值隨角速度的增加而減少，由此看出女子體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌群也遵循此規(guī)律，它是符合經(jīng)典的Hill方程，從Hill方程(F+a)(V+b)=b(f0+a)〔F為肌肉收縮時(shí)的張力，V為分類的收縮速度，f0為攣縮的最大張力，a、b為參數(shù)〕可知，肌肉收縮速度與所產(chǎn)生的肌張力值成反比。從圖1、圖2清晰看到，女子體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌群等動(dòng)向心收縮峰力矩，在速度圖1肩關(guān)節(jié)屈肌等動(dòng)向心收縮不同速度下的峰力矩圖2肩關(guān)節(jié)伸肌等動(dòng)向心收縮不同速度下的峰力矩為60°/s和240°/s時(shí)隨運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)等級(jí)的提高等動(dòng)向心收縮峰力矩逐漸加大，而從60°/s速度變到240°/s時(shí)相同運(yùn)動(dòng)等級(jí)的運(yùn)動(dòng)員等動(dòng)向心收縮峰力矩反而降低，測試的女子體操運(yùn)動(dòng)員無論慢速60°/s還是快速240°/s，她們隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的升高屈肌群、伸肌群逐漸增大，增大的比率也近似，國家健將級(jí)與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員相比屈肌增大了9%、14.9%，伸肌增大了10.2%、14.7%，國際健將級(jí)與國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員相比屈肌增大了25.6%、29.2%，伸肌增大了10.4%、9.6%，其檢驗(yàn)結(jié)果一級(jí)與國際健將級(jí)在快速時(shí)達(dá)到非常顯著性差異(P＜0.001)，在慢速時(shí)達(dá)到顯著性差異(P＜0.01)，究其原因在于:國際健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員都是參加奧運(yùn)會(huì)和世界杯賽的選手，屬于世界頂級(jí)優(yōu)秀選手，她們從事訓(xùn)練時(shí)間長，因此綜合運(yùn)動(dòng)技能水平很高;從專項(xiàng)力量特點(diǎn)看，體操項(xiàng)目除了一些靜止用力動(dòng)作外，大部分表現(xiàn)為快速爆發(fā)式用力特點(diǎn)，如高低杠各種擺動(dòng)、屈伸、騰越動(dòng)作，最后當(dāng)肩與杠相互作用時(shí)，肌肉收縮要快速有力，這是肌肉做功的主要階段;從運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)角度來說，肌肉力量的大小與參加工作的肌纖維數(shù)量有關(guān)，隨著訓(xùn)練水平的提高而變化，訓(xùn)練水平低的只有60%肌纖維參加，而訓(xùn)練良好的肌肉參與活動(dòng)的肌纖維多達(dá)90%，從對(duì)比結(jié)果來看，一級(jí)運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌群最大力量相對(duì)較差，這樣會(huì)直接影響快速力量的效果，故此她們應(yīng)有意識(shí)地加強(qiáng)該部分最大力量的練習(xí)，以達(dá)到更高競技比賽的要求和自身發(fā)展。

圖1 肩關(guān)節(jié)屈肌等動(dòng)向心收縮不同速度下的峰力矩

圖2 肩關(guān)節(jié)伸肌等動(dòng)向心收縮不同速度下的峰力矩

任何體操動(dòng)作的完成和各種姿勢的保持都有賴于運(yùn)動(dòng)員克服自己局部或全身的體重，女子高低杠主要是在肩帶、腰背和髖部等肌群的協(xié)調(diào)配合下，充分利用擺動(dòng)、回環(huán)的慣性力以及器械的反彈作用完成各種形式的動(dòng)作，因此，它對(duì)運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)的相對(duì)力量提出了較高的要求。從女子體操運(yùn)動(dòng)員的肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮相對(duì)峰力矩?cái)?shù)據(jù)看到，無論速度為60°/s，還是240°/s(圖3)，國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員屈肌相對(duì)峰力矩最小，一級(jí)與國際健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員慢速時(shí)屈肌相對(duì)峰力矩相差不大，而快速時(shí)國際健將級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一級(jí)和國家健將級(jí)，達(dá)到顯著性差異(P＜0.05)，可能由兩個(gè)原因所致:第一、從運(yùn)動(dòng)生理學(xué)角度看，女子體操運(yùn)動(dòng)員隨著年齡的增大，達(dá)到青春發(fā)育期，身高體重都有很大變化，如這個(gè)時(shí)期不注意控制體重，運(yùn)動(dòng)能力將會(huì)下降，在力量增加不大的情況下，相對(duì)力量必然會(huì)減小;第二、從訓(xùn)練學(xué)方面講，教練們很注重運(yùn)動(dòng)員的力量訓(xùn)練，她們已獲得較好的訓(xùn)練效果，屈肌相對(duì)力量已達(dá)到世界級(jí)水平，這樣訓(xùn)練重點(diǎn)就可側(cè)重于技術(shù)方面，出現(xiàn)快速時(shí)等動(dòng)向心收縮屈肌相對(duì)峰力矩國際健將級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一級(jí)和國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員就不足為奇。而在速度60°/s和240°/s(圖4)時(shí)伸肌相對(duì)峰力矩隨運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)等級(jí)的提高而逐漸減小，原因可能與專項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)有關(guān)，在體操技術(shù)動(dòng)作中，屈的動(dòng)作所占比例圖3肩關(guān)節(jié)屈肌等動(dòng)向心收縮不同角速度下相對(duì)峰力矩圖4肩關(guān)節(jié)伸肌等動(dòng)向心收縮不同角速度下相對(duì)峰力矩大于伸的動(dòng)作，根據(jù)力量訓(xùn)練的共同作用原則，力量練習(xí)的方向必須與技術(shù)動(dòng)作一致，因此，出現(xiàn)隨運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)等級(jí)升高伸肌等動(dòng)向心收縮相對(duì)峰力矩逐漸縮小的現(xiàn)象。

圖3 肩關(guān)節(jié)屈肌等動(dòng)向心收縮不同角速度下相對(duì)峰力矩

圖4 肩關(guān)節(jié)伸肌等動(dòng)向心收縮不同角速度下相對(duì)峰力矩

2.2 總功、相對(duì)總功在肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮時(shí)的特征分析

在體操運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中對(duì)功的研究不可缺少，因?yàn)楣κ呛饬苛ψ饔眯Ч臉?biāo)志，要想完成復(fù)雜多變的體操運(yùn)動(dòng)動(dòng)作就離不開肌肉的做功，如大回環(huán)動(dòng)作的能量變化:機(jī)械能的增量=A外力+A?。瑼摩擦，由公式可表明肌肉不收縮做功就無法完成大回環(huán)的動(dòng)作，可見肌肉做功對(duì)體操運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的影響。從測試數(shù)據(jù)表3、表4來看，不同運(yùn)動(dòng)等級(jí)的女子體操運(yùn)動(dòng)員肩屈伸肌等動(dòng)向心收縮總功、相對(duì)總功隨測試速度從60°/s增大到240°/s而減少。這與過去研究成果一致，因?yàn)榧缜旒×仉m然隨測試速度的增大而減小，但是肩活動(dòng)的范圍是不變的，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)物體做功的公式:(其中為從0到φ轉(zhuǎn)角的積分值，A為功，M為力矩，φ為轉(zhuǎn)角)，由于轉(zhuǎn)角是一定的，所以，功隨著肌力M的減少而減少;縱向而看，在慢速時(shí)女子體操運(yùn)動(dòng)員隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的升高，屈肌總功和相對(duì)總功都逐漸增大，顯著性差異越來越明顯，而伸肌則出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象;在快速時(shí)女子體操運(yùn)動(dòng)員隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的升高，屈肌總功和相對(duì)總功也逐漸增大，但差異性有所不同，一級(jí)運(yùn)動(dòng)員較之國際健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員屈肌快速發(fā)力效果明顯較差，國家健將級(jí)次之，而女子體操運(yùn)動(dòng)員伸肌總功隨著運(yùn)動(dòng)級(jí)別的升高而增大，相對(duì)總功則出現(xiàn)逐漸減小的趨勢。從比較結(jié)果得出，一級(jí)和國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員應(yīng)加強(qiáng)肩關(guān)節(jié)快速屈伸肌力量的練習(xí)，以提高發(fā)力效果，由于競技體操持續(xù)時(shí)間范圍在5秒(跳馬)至90秒(平衡木)之間，其主要能量系統(tǒng)是高能磷化物(ATP-CP)和糖酵解供能系統(tǒng)，均為無氧供能，從而確定了體操運(yùn)動(dòng)員的力量訓(xùn)練一般都是強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短的練習(xí)，因此，體操運(yùn)動(dòng)員在以后的訓(xùn)練中要加強(qiáng)快速時(shí)間的肩關(guān)節(jié)肌肉發(fā)力的練習(xí)，這樣既可以避免在激烈的競技過程中運(yùn)動(dòng)員受傷現(xiàn)象的產(chǎn)生，又可以保證在高速中運(yùn)動(dòng)員保持平衡狀態(tài)及為高質(zhì)量完成高難技術(shù)動(dòng)作奠定力量基礎(chǔ)。

表1 肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮總功(單位:J)

表2 肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮相對(duì)總功(單位:J/Kg)

2.3 平均功率、相對(duì)平均功率在肩關(guān)節(jié)屈伸肌群等動(dòng)向心收縮時(shí)的特征分析

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為人體肌肉可由收縮單元、串聯(lián)彈性單元和并聯(lián)彈性單元對(duì)其力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行描述。肌肉收縮時(shí)肌微絲之間的橫橋產(chǎn)生拉力，并聯(lián)彈性單元在肌肉受牽拉時(shí)長度超過平衡長度后產(chǎn)生彈力，這種彈性利用能力是我們常說的爆發(fā)力，也就是生物力學(xué)上的功率。美國?？怂沟难芯坎牧媳砻鳎偧俭w操各項(xiàng)目的供能，90%由無氧系統(tǒng)供能，有氧供能只占10%，由此可以看出體操運(yùn)動(dòng)神經(jīng)肌肉的工作特點(diǎn)大多數(shù)是快速的、爆發(fā)性的，無論是跳馬、自由體操、平衡木還是高低杠都需要爆發(fā)力，它對(duì)一個(gè)優(yōu)秀的體操運(yùn)動(dòng)員來說是必不可少的，而高低杠項(xiàng)目中肩關(guān)節(jié)的爆發(fā)力就顯得十分重要。從表5、表6看出，不同運(yùn)動(dòng)等級(jí)女子體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮平均功率、相對(duì)平均功率隨速度的變化而改變，速度加快對(duì)應(yīng)值增大。因?yàn)闇y試角速度的增大，肩屈伸肌力矩值減少。相應(yīng)地做功減少，同時(shí)，完成動(dòng)作全過程所用的時(shí)間縮短(在速度240°/s完成一次動(dòng)作所需的時(shí)間僅為相應(yīng)60°/s的四分之一)，時(shí)間的縮短幅度大于做功減少的幅度，從而肩屈伸肌的平均功率、相對(duì)平均功率出現(xiàn)隨速度增快而增大?？v向比較，在慢速時(shí)體操運(yùn)動(dòng)員隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的提高，屈伸肌爆發(fā)力增大，國際健將級(jí)和國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員有顯著性差異(P＜0.01)，國家健將級(jí)與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員屈肌無顯著性差異，國際健將級(jí)與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員有非常顯著性差異(P＜0.001)。這與訓(xùn)練水平相吻合，在同等的負(fù)荷下，運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)等級(jí)越高，開始工作時(shí)身體機(jī)能啟動(dòng)的越快，肌肉的興奮性和靈活性較高，從而動(dòng)員更多的肌纖維共同參與收縮。因此肌肉力量水平也越高，而伸肌則出現(xiàn)國際健將級(jí)和國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員無顯著性差異，國家健將級(jí)與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員有顯著性差異的結(jié)果。由此看出，國家健將級(jí)與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員屈伸肌發(fā)展不平衡，在快速時(shí)隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的提高屈伸肌爆發(fā)力增大，國際健將級(jí)與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員屈伸肌爆發(fā)力有差異(P＜0.05)。因此，一級(jí)運(yùn)動(dòng)員應(yīng)加強(qiáng)慢速和快速下的爆發(fā)力練習(xí);在慢速時(shí)出現(xiàn)國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員比一級(jí)運(yùn)動(dòng)員屈肌相對(duì)平均功率還低的現(xiàn)象，說明國家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員應(yīng)注意控制體重，否則難以保持良好的競技狀態(tài)，而在快速時(shí)屈肌相對(duì)平均功率值隨運(yùn)動(dòng)員水平的提高而增大，伸肌相對(duì)平均功率值則隨運(yùn)動(dòng)員水平的提高而減小，這與女子體操專項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水平相符合。

表3 肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮平均功率(單位:W)

表4 肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮相對(duì)平均功率(單位:W/kg)

3 結(jié)論

1)女子國際健將、國家健將和一級(jí)體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌群等動(dòng)向心收縮峰力矩，隨測試速度由60°/s變到240°/s，測試速度加快峰力矩減少，運(yùn)動(dòng)員隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的升高而屈伸肌逐漸增大。

2)測試的不同等級(jí)女子體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮相對(duì)最大力矩，隨測試速度增大而減小，從國家一級(jí)、國家健將到國際健將，隨運(yùn)動(dòng)等級(jí)的升高，運(yùn)動(dòng)員伸肌相對(duì)力量卻逐漸縮小。

3)不同等級(jí)女子體操運(yùn)動(dòng)員肩關(guān)節(jié)屈伸肌等動(dòng)向心收縮的平均功率、相對(duì)平均功率隨速度的改變而變化，速度加快對(duì)應(yīng)的值增大，240°/s時(shí)相對(duì)平均功率值隨運(yùn)動(dòng)員等級(jí)的提高而屈肌增大、伸肌減小。

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Muscular Strength Characteristics in Shoulder Flexor and Extensor of Elite Female Gymnasts

XU Wenquan1，RONG Li2
(1.P.E.Sect.，Beijing University of Aeronautics and Astronautics，Beijing 100191，China;2.P.E.Department，University of International Relations，Beijing 100091，China)

In order to investigate shoulder muscular strength of gymnasts，17 elite female gymnasts，including 4 international master，6 national master，and 7 the national level gymnasts，were recruited in this study.Using dynamometer-CYBEX-6000(Cybex International Inc，USA)，muscular strengths of the right shoulder flexors and extensors during isokinetic concentric contractions were measured and compared among gymnasts with different levels.The shoulder joint was flexed at velocities of 60°/s and 240°/s.The results indicate that the gymnasts in the class of higher level have stronger shoulder muscular strength.This study provides basic data of shoulder flexors and extensors of gymnasts in different levels，and also provides theoretical references for training and rehabilitations in gymnastics.

shoulder joint;flexor and extensor;peak torque;total work;average power

G804.21

A

1004－0560(2012)02－0082－04

2012-01-15;

2012-02-13

徐文泉(1969－)，男，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)。

責(zé)任編輯:喬艷春

?體育人文社會(huì)學(xué)