郭金榮，馬國(guó)東，戴 凱

(吉林體育學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130022)

男子400m欄運(yùn)動(dòng)屬于技術(shù)主導(dǎo)類(lèi)耐力與速度共性項(xiàng)群項(xiàng)目。從運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力結(jié)構(gòu)看，影響運(yùn)動(dòng)成績(jī)的主要因素是專(zhuān)項(xiàng)體能、過(guò)欄技術(shù)與欄間節(jié)奏［1，2］。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)400m欄運(yùn)動(dòng)的研究范圍較大，涉及運(yùn)動(dòng)員選材、技術(shù)與訓(xùn)練、比賽等諸多方面，但有關(guān)400m欄運(yùn)動(dòng)員下肢力量與無(wú)氧能力方面的研究報(bào)道較少。為此本研究以我國(guó)優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動(dòng)員為對(duì)象，探討運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力和無(wú)氧能力特征，為科學(xué)化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和專(zhuān)項(xiàng)體能評(píng)價(jià)提供參考。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以孟×為代表的吉林省男子400m欄組8名現(xiàn)役運(yùn)動(dòng)員(國(guó)際級(jí)健將1人，國(guó)家級(jí)健將2人，一級(jí)運(yùn)動(dòng)員5人)。受試者膝關(guān)節(jié)均無(wú)明顯損傷，自然情況見(jiàn)表1。

表1 受試者基本情況一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 相關(guān)常量實(shí)驗(yàn)前測(cè)試 首先對(duì)受試者做心電圖測(cè)試，確定沒(méi)有心血管疾病及隱患，之后測(cè)量身高、體重，并記錄年齡;實(shí)驗(yàn)室溫度控制在20℃ ～22℃，相對(duì)濕度40℃ ～60℃，測(cè)試安排在上午9:00～11:00。

1.2.2 無(wú)氧功測(cè)試 國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧功率和無(wú)氧能力測(cè)試與研究采用了多種方法，基本形成了現(xiàn)在普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用的Wingate(Wingate Anaerobic Test)無(wú)氧實(shí)驗(yàn)法。本研究采用Wingate無(wú)氧功作為400m欄運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力測(cè)試指標(biāo)，測(cè)試時(shí)間為30s，具體指標(biāo)為最大無(wú)氧功(peak power)、平均無(wú)氧功(mean power)、無(wú)氧功遞減率(疲勞%)等。實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容及步驟如下:⑴受試者著運(yùn)動(dòng)裝、運(yùn)動(dòng)鞋，根據(jù)身高調(diào)整好功率車(chē)座位、高度及車(chē)把位置，讓受試者明確實(shí)驗(yàn)流程及要求。⑵受試者在自行車(chē)上騎行10min左右做準(zhǔn)備活動(dòng)，其中做2～3次沖刺練習(xí)，每次持續(xù)時(shí)間5s～7s，HR在150b/min以上，讓受試者確實(shí)達(dá)到全身肌肉和各器官系統(tǒng)充分動(dòng)員的狀態(tài)。⑶連接心率傳感器，并觀察是否啟動(dòng)和正常工作。⑷準(zhǔn)備活動(dòng)后休息3～5min，待HR恢復(fù)到100b/min左右開(kāi)始正式測(cè)試。要求受試者以本人最快的速度蹬騎，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷鼓勵(lì)和時(shí)間提示，讓運(yùn)動(dòng)員發(fā)揮自己最大運(yùn)動(dòng)能力并堅(jiān)持到最后。

1.2.3 肌肉力量測(cè)試 等速測(cè)力系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員肌肉力量評(píng)定、力量訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)傷病防治和康復(fù)上。運(yùn)動(dòng)員肌力測(cè)試多集中在髖、膝、踝三關(guān)節(jié)上，尤其以膝關(guān)節(jié)為主。原因之一是膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中的重要地位，另一原因是膝關(guān)節(jié)在等動(dòng)測(cè)試中較容易固定，活動(dòng)范圍差異小，測(cè)量準(zhǔn) 確 性 較 其 他 關(guān) 節(jié) 高［3，4］。 本 研 究 采 用 美 國(guó) 產(chǎn)ISOMED2000型多關(guān)節(jié)等速測(cè)力系統(tǒng)，對(duì)選取對(duì)象右腿膝關(guān)節(jié)肌群進(jìn)行力量測(cè)試及分析。受試者均熟練掌握測(cè)試程序和要求，測(cè)試前對(duì)等速測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)校正，固定方式和測(cè)試流程嚴(yán)格遵守ISOMED2000等速力量測(cè)試儀操作方法進(jìn)行。測(cè)試前受試者做5～10min準(zhǔn)備活動(dòng)，以便測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和避免肌肉拉傷。在不同角速度正式測(cè)試時(shí)，每組測(cè)試間隔時(shí)間120s，每項(xiàng)測(cè)試4次，每次間隔30s，對(duì)測(cè)試穩(wěn)定的3次取平均值做統(tǒng)計(jì)處理，測(cè)試的肌力均經(jīng)下肢重量校正。

依據(jù)文獻(xiàn)，120°/s以下為測(cè)試最大力量素質(zhì)和120°/s以上為測(cè)試快速力量素質(zhì)的劃分標(biāo)準(zhǔn)［5］，同時(shí)結(jié)合運(yùn)動(dòng)員實(shí)際情況和運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目特點(diǎn)，本研究主要測(cè)試膝關(guān)節(jié)屈、伸肌群60°/s、120°/s、180°/s、240°/s 角速度向心收縮，主要反映運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌群最大力量素質(zhì)和快速力量素質(zhì)特征。測(cè)試指標(biāo)包括峰力矩、最大功、最大功率、平均功率等。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

采用SPSS 13.0對(duì)測(cè)試得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并且對(duì)測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)檢驗(yàn)及分析。相關(guān)顯著性檢驗(yàn)采用雙尾法(two－tailed)，顯著性水平P＜0.05。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力特征

無(wú)氧功率(又稱(chēng)“無(wú)氧功”)是指機(jī)體在最短時(shí)間內(nèi)無(wú)氧條件下發(fā)揮出最大力量和速度的能力［6］。無(wú)氧代謝能力表示肌肉在ATP－CP和糖酵解供能條件下的做功能力，是短距離比賽項(xiàng)目如200m、400m欄等運(yùn)動(dòng)員重點(diǎn)發(fā)展的能力。無(wú)氧功是評(píng)定運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧代謝能力的主要指標(biāo)，而無(wú)氧代謝能力對(duì)于400m欄運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)是非常重要的。檢查無(wú)氧能力對(duì)評(píng)價(jià)400m欄運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力、訓(xùn)練效果及深入探討無(wú)氧代謝能力對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)規(guī)律具有重要意義。用Wingate無(wú)氧實(shí)驗(yàn)評(píng)定無(wú)氧功率主要有三個(gè)指標(biāo):①最大無(wú)氧功率，反映機(jī)體肌肉在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高機(jī)械功率的能力，主要評(píng)價(jià)爆發(fā)力大小;②平均無(wú)氧功率，反映肌肉維持高功率運(yùn)動(dòng)的耐力，主要評(píng)價(jià)速度耐力;③無(wú)氧功遞減率(疲勞%)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)功率的遞減率評(píng)價(jià)疲勞產(chǎn)生的速率。

400m跨欄跑要求運(yùn)動(dòng)員具備良好的速度、力量、耐力、協(xié)調(diào)等綜合身體素質(zhì)，具備較高的專(zhuān)項(xiàng)速度、專(zhuān)項(xiàng)耐力、過(guò)欄技術(shù)及欄間節(jié)奏跑的能力，其中速度耐力是運(yùn)動(dòng)員取得優(yōu)異成績(jī)的保證。400m欄屬于次極限強(qiáng)度的速度耐力項(xiàng)目，主要以無(wú)氧糖酵解供能為主。從表2可以看出，我國(guó)男子400m欄運(yùn)動(dòng)員最大無(wú)氧功率為(954.83±52.17)w，相對(duì)最大無(wú)氧功率為(12.25±2.66)w/kg;平均無(wú)氧功率為(783.67±27.11)w，相對(duì)平均無(wú)氧功率為(10.16±1.72)w/kg;無(wú)氧功率遞減率為(29.72±13.51)w/s。其中孟×的最大無(wú)氧功和平均無(wú)氧功分別是1003.67w、853.63w，明顯高于全隊(duì)的最大無(wú)氧功和平均無(wú)氧功(954.83±52.17)w、(783.67±27.11)w，而孟×是亞洲田徑大獎(jiǎng)賽及全運(yùn)會(huì)男子400m欄冠軍，提示可以通過(guò)30s無(wú)氧功測(cè)試評(píng)價(jià)400m欄運(yùn)動(dòng)員的專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)能力。

表2 受試運(yùn)動(dòng)員的整體無(wú)氧能力分析

最大無(wú)氧功率是骨骼肌在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高機(jī)械功率的能力，它的值越大表明爆發(fā)力越強(qiáng)。爆發(fā)力是快速力量的一個(gè)組成部分，是已經(jīng)開(kāi)始張力增加的肌肉以最快的速度進(jìn)一步發(fā)揮力量的能力，在多數(shù)快速力量項(xiàng)目中，爆發(fā)力量是決定運(yùn)動(dòng)成績(jī)的一個(gè)重要因素，主要取決于最大力量能力和快速收縮能力［8］。400m欄項(xiàng)目特點(diǎn)是在短時(shí)間內(nèi)高速完成比賽，在起跑、加速、沖刺階段中，運(yùn)動(dòng)員的爆發(fā)和力量如何對(duì)能否取得優(yōu)異成績(jī)起到重要作用。在起跑階段運(yùn)動(dòng)員由靜止過(guò)渡到運(yùn)動(dòng)，起跑時(shí)間越短，起速越快，越利于接下來(lái)的加速運(yùn)動(dòng)。爆發(fā)力和力量的好壞直接影響起跑的快慢，因?yàn)槠鹋芗夹g(shù)中需要極大的絕對(duì)力量作用于地面，以產(chǎn)生反作用力、速度和加速度，且需極高的頻率由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在途中跑階段決定成績(jī)的關(guān)鍵因素是運(yùn)動(dòng)員的功率，決定功率的主要因素是蹬地力量，而運(yùn)動(dòng)員的蹬地力量大小和爆發(fā)力量有直接關(guān)系。運(yùn)動(dòng)員的爆發(fā)和力量是決定蹬地力量的基本因素，是跑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生速度的主要因素，因此爆發(fā)力量的好壞直接影響到運(yùn)動(dòng)員的速度。在400m欄訓(xùn)練的不斷發(fā)展過(guò)程中，越來(lái)越重視爆發(fā)力量的訓(xùn)練，而且絕對(duì)力量和相對(duì)力量要求都很高，隨著400m欄技術(shù)動(dòng)作日益精湛，會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員爆發(fā)力量水平提出更高要求。

平均無(wú)氧功率是30s全力運(yùn)動(dòng)輸出功率的平均值，體現(xiàn)肌肉維持高功率耐力，值越大表明其速度耐力越強(qiáng)［7］。速度耐力是運(yùn)動(dòng)員持續(xù)保持高速運(yùn)動(dòng)的能力，是中短距離中運(yùn)動(dòng)員保持最大速度的能力，甚至可以說(shuō)是運(yùn)動(dòng)員保持持續(xù)加速度的能力，是競(jìng)速類(lèi)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員重要的專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)素質(zhì)之一［9］。400m欄比賽需要運(yùn)動(dòng)員具有以接近最大速度堅(jiān)持較長(zhǎng)時(shí)間位移運(yùn)動(dòng)的能力，以創(chuàng)造優(yōu)異成績(jī)。運(yùn)動(dòng)員的最大速度、快速力量耐力等素質(zhì)、機(jī)體磷酸原代謝供能及乳酸供能能力對(duì)速度耐力水平有重要影響。因此400m欄運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)身體素質(zhì)訓(xùn)練著重發(fā)展速度力量耐力，以此作為提高400m欄成績(jī)的重要基礎(chǔ)。

2.2 優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力特征

等速肌力測(cè)試收縮速度的設(shè)定，慢速測(cè)試速度通常為60°/s，主要用于最大肌力測(cè)試;快速測(cè)試速度為180°/s(多用于患者)、240°/s或 300°/s(多用于運(yùn)動(dòng)員)［12］。本研究結(jié)合400m欄運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)員年齡、訓(xùn)練年限、運(yùn)動(dòng)水平，同時(shí)兼顧慢速力量、中速力量、快速力量，設(shè)定測(cè)試速度為 60°/s、120°/s、180°/s、240°/s。等速測(cè)試要求最大力收縮，其力矩值主要取決于肌纖維的募集情況，當(dāng)收縮速度為60°/s時(shí)，以募集Ⅰ型肌纖維為主，反映了最大力量;當(dāng)收縮速度為240°/s時(shí)，Ⅱ肌纖維的募集率高，反映了快速力量［13］。

2.2.1 膝關(guān)節(jié)肌群峰力矩分析 峰力矩是指肌肉或肌群在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中收縮運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的最大力矩輸出，代表肌群最大肌力。由于峰力矩受體重影響較大，所以大多采用相對(duì)峰力矩，即峰力矩與體重的比值，該指標(biāo)是運(yùn)動(dòng)員力量評(píng)定系統(tǒng)中的最重要指標(biāo)之一。男子400m欄運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力情況見(jiàn)表3。

表3 受試運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸等速向心收縮峰力矩及屈伸比值

本實(shí)驗(yàn)中受試者膝關(guān)節(jié)峰力矩在同一測(cè)試速度下均為伸肌大于屈肌，同時(shí)屈伸肌峰力矩隨測(cè)試速度的增加呈減小趨勢(shì)，這與前人研究結(jié)果一致。肌肉收縮的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明肌肉的向心收縮力隨收縮速度的增加而減少。多數(shù)研究者把60°/s測(cè)得峰值力矩作為衡量運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)力量狀況的基本測(cè)試速度［14］。從以往的研究結(jié)果可以看出，冰上運(yùn)動(dòng)員的最大力量能力具有比其他項(xiàng)目更加強(qiáng)壯的特點(diǎn)，本研究驗(yàn)證了這一點(diǎn)，400m欄運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)60°/s相對(duì)峰力矩1.59N·m·kg－1，速度滑冰運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)60°/s相對(duì)峰力矩1.87N·m·kg－1［16］。

屈伸比在一定程度上反映了肌肉力量訓(xùn)練的均衡程度，如對(duì)于膝關(guān)節(jié)研究表明，同側(cè)屈伸比值隨運(yùn)動(dòng)角速度不同而變化，范圍一般在50% ～80%之間，超出這個(gè)范圍弱側(cè)肌群和韌帶所受應(yīng)力較大，容易引起損傷［15－16］。膝關(guān)節(jié)屈/伸肌比值代表腘繩肌與股四頭肌力量的比值，結(jié)果反映了整體肌肉的運(yùn)動(dòng)能力和穩(wěn)定性。表3數(shù)據(jù)顯示，受試者屈伸肌比在0.61～0.75之間，且具有隨速度增加而增加的趨勢(shì)，但明顯低于優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員(優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員可達(dá)0.80以上)［15－18］，提示受試者在快速用力時(shí)，仍能保持較高的屈肌力量，說(shuō)明跨欄運(yùn)動(dòng)員具有較高的屈肌力量，反映其膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌肉力量較為協(xié)調(diào)，這與長(zhǎng)期的專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練有關(guān)，對(duì)膝關(guān)節(jié)周期性地快速協(xié)調(diào)擺動(dòng)和增大步幅是有利的。

2.2.2 膝關(guān)節(jié)肌群最大功和最大功率 最大功是等速測(cè)試肌肉收縮所做功最大的一次。最大功率是單位時(shí)間內(nèi)所做的最大功，兩個(gè)指標(biāo)主要反映肌肉收縮過(guò)程中做機(jī)械功的能力，即肌肉完成高強(qiáng)度負(fù)荷運(yùn)動(dòng)能力。

表4 膝關(guān)節(jié)屈伸等速向心收縮相對(duì)最大功、最大功率及屈伸比值

表4測(cè)試結(jié)果表明，膝關(guān)節(jié)屈伸相對(duì)最大功隨測(cè)試速度增加逐漸減小，這一規(guī)律符合Hill動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨著速度增加，肌肉向心收縮相對(duì)功比相對(duì)峰力矩下降更顯著，肌肉做功量代表肌肉收縮全過(guò)程，而峰力矩反映肌肉收縮用力最大瞬間，具有一定偶然性，提示相對(duì)功指標(biāo)反映肌肉工作能力更準(zhǔn)確。膝關(guān)節(jié)屈伸相對(duì)最大功率隨收縮速度的增加而顯著增加，主要是因?yàn)殡S著測(cè)試角速度的增大，肌肉收縮對(duì)抗阻力減小，峰值力矩和最大功減小，而對(duì)最大功率而言，由于膝關(guān)節(jié)肌群完成屈伸動(dòng)作速度的增快，縮短了做功時(shí)間，使得肌群工作的功率越高，這是肌肉快速用力的結(jié)果，符合跨欄項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，說(shuō)明跨欄項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的肌肉適應(yīng)快速運(yùn)動(dòng)的能力較強(qiáng)。

2.3 優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力與無(wú)氧功的關(guān)系

受試者膝關(guān)節(jié)肌力與無(wú)氧功之間的關(guān)系見(jiàn)表5。

表5 受試運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力與無(wú)氧功之間相關(guān)關(guān)系表

除膝關(guān)節(jié)向心收縮120°/s屈肌群、180°/s屈肌群與平均無(wú)氧功率無(wú)顯著相關(guān)外，膝關(guān)節(jié)其他屈伸肌群峰值力矩都與平均無(wú)氧功率顯著相關(guān)。膝關(guān)節(jié)屈伸肌群峰值力矩都與最大無(wú)氧功顯著相關(guān)。膝關(guān)節(jié)向心收縮伸肌群峰值力矩與平均無(wú)氧功、最大無(wú)氧功呈高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高于屈肌群，提示400m欄運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)伸肌群峰值力矩與無(wú)氧功關(guān)系更為密切。

膝關(guān)節(jié)向心收縮 60°/s、120°/s、180°/s、240°/s屈肌群峰值力矩之間呈高度顯著相關(guān)，伸肌群峰值力矩之間呈顯著相關(guān)，但不同角速度屈肌群和伸肌群峰值力矩之間相關(guān)情況不一致，有待進(jìn)一步深入研究。

3 結(jié)論

1)400m欄運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌相對(duì)峰值力矩和相對(duì)功隨等速向心收縮速度的增加呈減小趨勢(shì)。作為評(píng)價(jià)肌肉力量指標(biāo)，相對(duì)功比相對(duì)峰值力矩更具實(shí)踐意義。

2)屈伸肌群力矩比指標(biāo)低于專(zhuān)家推薦值，運(yùn)動(dòng)員應(yīng)加強(qiáng)屈肌群力量訓(xùn)練，以保持關(guān)節(jié)的平衡和協(xié)調(diào)。

3)膝關(guān)節(jié)肌群力量與無(wú)氧功能力之間存在密切相關(guān)。不同角速度時(shí)膝關(guān)節(jié)肌群峰值力矩之間呈顯著相關(guān)關(guān)系。

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