井蘭香，朱 君，段 煉，高士強

（燕山大學(xué) 體育學(xué)院，河北 秦皇島 066044）

近來研究發(fā)現(xiàn)，對高水平運動員采用適當(dāng)?shù)南轮o態(tài)拉伸作為準(zhǔn)備活動，能明顯提高跳躍高度（Bogdanis et al.，2019），而經(jīng)過一定時期靜態(tài)拉伸訓(xùn)練還可以增加腓腸肌肌纖維厚度、長度，減小羽狀角，有利于提高運動表現(xiàn)（Simpson et al.，2017）。由于跑、跳敏感于靜態(tài)拉伸訓(xùn)練，Wong等（2011）建議，將靜態(tài)拉伸歸入足球賽季賽前熱身常規(guī)程序。相比其他拉伸，靜態(tài)拉伸也是籃球運動賽前熱身的最佳方式（謝永民等，2018）。

排球項目包含有大量的下肢拉長-縮短周期（stretchshortening cycle，SSC）運動及隨之發(fā)生的著地期下肢緩沖動作，機體加速度方向的快速變化致使下肢損傷風(fēng)險較高（邵建 等，2018；Takashi et al.，2018）。跳落著地后的離心期加速度方向由下轉(zhuǎn)向上，若此過程關(guān)節(jié)活動范圍過小，不利于肌腱彈性能儲存及釋放；下肢剛度過大，下肢各關(guān)節(jié)的能量吸收就會不足（Zhang et al.，2000）?？梢姡轮谶M行快速運動模式轉(zhuǎn)換時，主要在兩個方面進行調(diào)節(jié)：1）增加關(guān)節(jié)活動范圍提高肌腱彈性回縮率（彈性能利用率）；2）降低下肢剛度增加離心期關(guān)節(jié)做功（能量吸收），才能在提高運動表現(xiàn)的同時有助于預(yù)防損傷。因此，于排球運動賽前準(zhǔn)備活動項目中增加靜態(tài)拉伸應(yīng)具有一定的積極意義。

下肢三關(guān)節(jié)動力學(xué)、運動學(xué)在SSC下肢緩沖時的表現(xiàn)有所不同：在著地速度相同的情況下，下肢各關(guān)節(jié)以不同角度緩沖時，踝關(guān)節(jié)所受沖擊力明顯隨著下肢彎曲程度的增加而降低，而髖、膝關(guān)節(jié)所受沖擊力變化較?。ń２ǖ?，2008）；當(dāng)有著不同訓(xùn)練背景的人群跳落著地緩沖時，髖、膝關(guān)節(jié)運動學(xué)相似，踝關(guān)節(jié)運動學(xué)差異較大（Hans‐berger et al.，2018）。適宜的小腿后肌群主/被動剛度是維持人體矢狀面穩(wěn)定的關(guān)鍵因素（Tania et al.，2016）。因而提高下肢——尤其是踝關(guān)節(jié)跖-背屈功能的穩(wěn)定性，調(diào)整小腿后肌群粘彈性，將更加有利于增強SSC運動表現(xiàn)及吸能效應(yīng)。但對高水平排球運動員下肢進行靜態(tài)拉伸訓(xùn)練后踝關(guān)節(jié)動力學(xué)和下肢緩沖特征發(fā)生的變化尚不清晰。

綜上，為了明確靜態(tài)拉伸訓(xùn)練對踝關(guān)節(jié)動力學(xué)和下肢緩沖特征影響的機制，本研究經(jīng)踝單關(guān)節(jié)等長和等張動作測試，探究小腿后肌群被動剛度變化與柔韌性之間的關(guān)系；經(jīng)下肢多關(guān)節(jié)SSC動作測試，探究小腿后肌群粘彈性變化與彈性能利用率之間的關(guān)系。同時闡明訓(xùn)練不同階段踝關(guān)節(jié)跖-背屈生物力學(xué)及下肢緩沖吸能模式的變化規(guī)律及意義，并驗證踝關(guān)節(jié)是能量吸收的主要部位。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取非賽季某高校未經(jīng)歷過系統(tǒng)靜態(tài)拉伸訓(xùn)練的22名健康男性青年排球?qū)ｍ椄咚竭\動員，要求其自愿參與本實驗，保證按照實驗進程安排完成全部訓(xùn)練及測試，并簽署知情協(xié)議書。所有受試者訓(xùn)練年限均在7年以上，運動等級為1級，下肢近5年內(nèi)不存在神經(jīng)-肌肉-骨骼損傷史，踝關(guān)節(jié)無運動受限，在矢狀面上做背-跖屈動作時無任何疼痛及不適。

將受試者隨機分成訓(xùn)練實驗組（n=11）和對照組（n=11），兩組年齡、身高、體重基本情況數(shù)據(jù)描述性分析結(jié)果為：21.29±2.02歲、188.45±21.87 cm、80.57±5.97 kg和21.39±8.16歲、187.94±13.65 cm、81.23±12.35 kg，且t檢驗結(jié)果為兩組間各基本情況數(shù)據(jù)均數(shù)間不存在顯著性差異。

1.2 訓(xùn)練方法

通過咨詢相關(guān)排球高級教練員及專家，并通過對國內(nèi)、國際排球賽事進行現(xiàn)場觀摩，設(shè)定本研究實驗組受試者下肢具體靜態(tài)拉伸訓(xùn)練方法如下：1）弓步足跟踩地（圖1A，主要拉伸小腿后肌群），雙手叉腰雙足前后位站立，訓(xùn)練側(cè)膝關(guān)節(jié)伸展，足跟著地，非訓(xùn)練側(cè)膝關(guān)節(jié)彎曲，小腿與地面垂直，拉伸訓(xùn)練開始后身體重心逐漸降低至拉伸訓(xùn)練側(cè)踝關(guān)節(jié)最大耐受背屈角度后保持；2）4字坐姿髖關(guān)節(jié)外旋外展（圖1B，主要拉伸髖后外側(cè)及踝外翻肌群），訓(xùn)練側(cè)膝關(guān)節(jié)彎曲外踝至于對側(cè)股前呈4字狀使髖關(guān)節(jié)外展外旋，拉伸訓(xùn)練開始后盡力向地面方向垂直下壓訓(xùn)練側(cè)膝內(nèi)側(cè)至髖關(guān)節(jié)最大耐受范圍后保持；3）側(cè)臥屈膝足跟貼臀髖后伸（圖1C，主要拉伸屈髖、伸膝、踝背屈肌群），訓(xùn)練側(cè)膝關(guān)節(jié)彎曲，同側(cè)手環(huán)握足背使踝關(guān)節(jié)跖屈，拉伸訓(xùn)練開始后向臀大肌方向拉伸小腿盡力使足跟貼臀大腿后伸保持；4）坐姿脊柱側(cè)屈（圖1D，主要拉伸大腿后內(nèi)側(cè)肌群），訓(xùn)練側(cè)膝關(guān)節(jié)伸展、髖關(guān)節(jié)外展，訓(xùn)練開始后盡力向訓(xùn)練側(cè)方向側(cè)屈脊柱，同時伸展對側(cè)手臂使指尖盡力指向?qū)?cè)足尖至脊柱和腿后軟組織最大耐受范圍后保持。

圖1 下肢靜態(tài)拉伸圖解Figure 1.Illustration of Static Stretching in Lower Limb

實驗組受試者的靜態(tài)拉伸訓(xùn)練在實驗室內(nèi)完成，訓(xùn)練日程為期9周、每周4日次，每次1組，共36組雙側(cè)交替下肢靜態(tài)拉伸訓(xùn)練，全程監(jiān)控訓(xùn)練過程。對照組不進行靜態(tài)拉伸訓(xùn)練及除力量房和場地訓(xùn)練以外的任何訓(xùn)練，兩組受試者力量房及場地訓(xùn)練日程完全相同。靜態(tài)拉伸訓(xùn)練的1組內(nèi)容包含有4種形式，每種形式5次、每次30 s，間隔30 s。于實驗測試前告知受試者整個實驗流程。

1.3 總體測試流程

分別于靜態(tài)拉伸訓(xùn)練前、12組訓(xùn)練完成后、24組訓(xùn)練完成后、36組訓(xùn)練完成后、停止訓(xùn)練間隔4周后的恢復(fù)期共5個時期內(nèi)集中在實驗室對實驗組及對照組受試者進行測試，依次采集踝關(guān)節(jié)動力學(xué)、小腿后肌群影像學(xué)、跳落著地緩沖動作的相關(guān)運動學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)。鑒于踝關(guān)節(jié)運動學(xué)、動力學(xué)特征是SSC下肢緩沖離心期最易受影響的關(guān)節(jié)，本研究首先對踝關(guān)節(jié)做單關(guān)節(jié)動作測試，重點以踝關(guān)節(jié)為例討論靜態(tài)拉伸對人體柔韌性及肌肉-肌腱復(fù)合體（muscle-tendon complex，MTC）粘彈性特征的影響，爾后再以下肢過渡性緩沖動作為實驗動作，討論靜態(tài)拉伸對下肢緩沖能量吸收特點的影響。

1.4 數(shù)據(jù)采集

1.4.1 踝關(guān)節(jié)動力學(xué)

1.4.1.1 最大自主收縮

使用瑞士CMV AG公司生產(chǎn)的Con-trex等速肌力測試系統(tǒng)（型號為PM-MJ/LP/WS/TA/TP）測試踝關(guān)節(jié)動力學(xué)數(shù)據(jù)，采樣頻率設(shè)定為4 000 Hz。受試者充分熱身及練習(xí)測試動作后，采取屈髖、伸膝的坐位，將踝關(guān)節(jié)固定于0°位（本研究在踝關(guān)節(jié)等速肌力測試時將人體標(biāo)準(zhǔn)解剖學(xué)姿勢踝關(guān)節(jié)位定義為0°位），測試并記錄2～4 s內(nèi)踝關(guān)節(jié)最大等長隨意跖屈動作產(chǎn)生的力值，共2次，間隔30 s，當(dāng)兩次差異＜10%時，將其中的最大力值計為最大自主收縮（maximum voluntary contraction，MVC）（Botter et al.，2017）。

1.4.1.2 跖-背屈動力學(xué)

受試者完成MVC測試后，再用Con-trex等速肌力測試系統(tǒng)依次測試踝關(guān)節(jié)跖屈動作在等張、等長收縮以及被動拉長3種形式的相關(guān)參數(shù)：1）踝關(guān)節(jié)無固定置于0°位，以最快的速度完成無負荷等張跖屈動作，共5次，間隔30 s，記錄等張收縮速度（Δθ/Δt）；2）固定踝關(guān)節(jié)0°位完成快速爆發(fā)性（要求能夠在200 ms內(nèi)由0快速達到70%MVC負荷）等長自主跖屈動作，共5次，間隔30 s，記錄力矩（moment，M）的變化率；3）完成跖屈等長MVC，共3次，間隔5 min，每次5 s，記錄MVC峰值力矩（Mmax）；4）踝關(guān)節(jié)完全放松，先被動緩慢跖屈至最大耐受角度，記錄跖屈最大值，隨后放松踝關(guān)節(jié)，自20°跖屈位開始，以1°/s的背屈速度被動拉伸至最大耐受背屈角度，記錄踝關(guān)節(jié)跖-背屈活動范圍和自跖屈位20°開始至最大背屈被動拉伸過程中小腿三頭肌MTC被動拉伸時產(chǎn)生的被動力矩。共測試1次。

1.4.1.3 小腿后肌群影像學(xué)

使用邁瑞Mindray公司生產(chǎn)的便攜式黑白B型超聲診斷系統(tǒng)（型號為DP-3），外置9L-D型43 mm，帶寬3.2～11.8 MHz的線陣探頭，采集小腿后肌群MTC等長收縮過程的動態(tài)超聲影像，采樣頻率設(shè)定為40 Hz，測量范圍的最大邊界長度×深度為43×70 mm。

將受試者踝關(guān)節(jié)固定于背屈位15°，告知受試者控制在5 s時長內(nèi)完成踝關(guān)節(jié)自完全放松狀態(tài)至等長跖屈收縮MVC，然后控制在5 s時長內(nèi)緩慢回彈至跖屈肌完全放松。B型超聲診斷系統(tǒng)與等速測力系統(tǒng)同步采集小腿后肌群MTC可收縮成分、串聯(lián)彈性元、并聯(lián)彈性元在等長收縮時的動態(tài)連續(xù)二維黑白超聲影像，存儲以便后期數(shù)據(jù)處理。在腓腸肌外側(cè)頭所在的體表皮膚處做標(biāo)記點，體表標(biāo)記點定于腘窩橫褶中心點與外踝中心點連線的近側(cè)端1/3處（Amélie et al.，2013）。以彈性繃帶牢固固定線陣探頭覆蓋于標(biāo)記點之上，保證測試過程中不隨著肌肉收縮而發(fā)生移動（圖2）。

1.4.2 下肢緩沖

1.4.2.1 運動學(xué)及動力學(xué)

使用英國VICON公司生產(chǎn)的3-D運動捕捉系統(tǒng)（型號為WORKSTAION 5.1），采集跳落著地緩沖-蹬伸跳起-落地靜止過程下肢及下肢各關(guān)節(jié)運動學(xué)數(shù)據(jù)。8個紅外高速攝像頭（vicon cameral MX13）感應(yīng)粘貼于人體體表標(biāo)記點的直徑為14 mm反光Mark球的運動軌跡，采樣頻率設(shè)定為120 Hz。于測試前校準(zhǔn)該系統(tǒng)，若相鄰兩次測試間隔超過24 h，需重新校準(zhǔn)。

使用1臺瑞士KISTLER公司生產(chǎn)的三維測力系統(tǒng)（型號為9287B），采集跳落著地緩沖-蹬伸跳起-落地靜止過程中的垂直地面反作用力（vertical ground reaction force，VGRF），采樣頻率設(shè)定為1 200 Hz。

實驗前受試者經(jīng)簡短常規(guī)熱身后，更換實驗用緊身衣及統(tǒng)一品牌鞋襪，由測試人員根據(jù)VICON系統(tǒng)設(shè)備生物力學(xué)標(biāo)記模型標(biāo)準(zhǔn)，為受試者的第7頸椎棘突、肩峰、掌指關(guān)節(jié)等處粘貼全身共39個主要標(biāo)記Mark反光球，拍攝受試者靜態(tài)站姿。再采用簡化下肢標(biāo)記法，將反光Mark球粘貼于利側(cè)髂結(jié)節(jié)、髂前上棘、大轉(zhuǎn)子、膝關(guān)節(jié)內(nèi)上髁、膝關(guān)節(jié)外上髁、內(nèi)踝、外踝、腳尖處，拍攝跳落著地緩沖-蹬伸跳起-落地靜止過程中上述下肢標(biāo)記點的運動軌跡。

圖2 小腿后肌群體表標(biāo)記點及超聲影像截圖Figure 2. Calf Muscles Surface Marker and Screenshot of Ultrasonic Image

本研究以具有SSC特征的跳落著地后下肢過渡性緩沖動作為實驗測試的目標(biāo)動作，以完成完整的跳深（drop jump，DJ）過程為準(zhǔn)。充分熱身和示范后，受試者雙手叉腰，雙足分開與肩同寬站立于0.45 m高度（Randy et al.，2010）跳深平臺，聽到動作開始口令雙腳同時緩慢下滑，以起始垂直速度為0的自由落體形式下落，落地前不改變下肢各關(guān)節(jié)角度，腳尖先著地后下肢各關(guān)節(jié)“屈曲-伸展”盡力垂直跳起，間隔30 s，共完成3次，與測力臺同步采集DJ動作的下肢運動學(xué)數(shù)據(jù)，將最佳跳躍成績時的下肢運動學(xué)數(shù)據(jù)做后期處理。

1.4.2.2 小腿后肌群影像學(xué)

與落地緩沖過程下肢運動學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)同步采集小腿后肌群超聲影像學(xué)數(shù)據(jù)，影像所示人體解剖學(xué)方位、標(biāo)記及固定方法等同踝關(guān)節(jié)動力測試。

1.5 數(shù)據(jù)處理

1.5.1 踝關(guān)節(jié)跖-背屈動力學(xué)數(shù)據(jù)

小腿后肌群等張測試過程的角速度（Δθ/Δt）、等長測試測試過程的力矩變化率和 MVC 峰值力矩（Mmax）數(shù)據(jù)結(jié)果均取多次測量結(jié)果的平均值。

踝關(guān)節(jié)自跖屈位20°被動拉伸至最大背屈過程中，小腿后肌群產(chǎn)生的被動力矩隨著踝關(guān)節(jié)背屈角度的逐漸增大而隨之上升。小腿后肌群被動力矩%-踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度曲線的意義等同于應(yīng)力-應(yīng)變曲線，在一定踝關(guān)節(jié)角度范圍內(nèi)的被動力矩%曲線斜率被定義為被動彈性剛度，曲線下的面積視為被動彈性能（Marshall et al.，2011；Robert et al.，2011）。本研究根據(jù)相關(guān)文獻研究方法，將被動力矩%-踝關(guān)節(jié)角度關(guān)系曲線圖中踝關(guān)節(jié)背屈位15°～25°范圍內(nèi)的被動力矩%曲線斜率計為小腿后肌群的被動剛度（stiffnesspassive）（Kubo et al.，2017），并將其作為踝關(guān)節(jié)的柔韌指數(shù)（Kubo et al.，2001）（圖3）。

圖3 小腿后肌群被動力矩%-踝關(guān)節(jié)角曲線圖Figure 3.Angle Graph of Passive Torque%-Ankle Joint in Calf Muscles

1.5.2 小腿后肌群粘彈性

經(jīng)simi motion二維運動圖像解析系統(tǒng)對小腿后肌群MTC可收縮成分及其串聯(lián)、并聯(lián)彈性元等長收縮-放松過程的動態(tài)超聲影像圖片數(shù)據(jù)信息進行后期處理，獲得筋膜標(biāo)記點與皮膚標(biāo)記點相對應(yīng)的筋膜位置之間的直線距離變化量，將筋膜標(biāo)記點的動態(tài)變化量計為小腿后肌群長度變化量L（Abdelsattar et al.，2018）。MVC%-L關(guān)系圖中加載應(yīng)力時上升期曲線的斜率作為小腿后肌群的主動剛度，代表其彈性特征；加載應(yīng)力時的上升支和卸載應(yīng)力時的下降支曲線所圍成的空白區(qū)域的面積，作為小腿后肌群的滯后，代表其粘性特征（Mizuno et al.，2013）（圖4）。

1.5.3 DJ緩沖動力學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)

DJ跳落著地緩沖過程作用于測力臺產(chǎn)生的地面反作用力（ground reaction force，GRF）數(shù)據(jù)，采用100 Hz截止頻率進行濾波，經(jīng)BioWare Version 5.3.0.7 Export軟件采集并輸出文本文檔，導(dǎo)入EXCEL表格進行后期處理獲得DJ動作動力學(xué)數(shù)據(jù)。

采用VISUAL3D圖像分析系統(tǒng)（美國c-motion公司，Visual3D Version 3.34.0）對全身靜態(tài)站姿標(biāo)記點及下肢簡化標(biāo)記點進行后期處理3-D建模，用截止頻率為7 Hz的二階雙向低通濾波，經(jīng)3-D軟件模型中的數(shù)據(jù)進行計算，獲取髖、膝、踝關(guān)節(jié)中心運動的軌跡，并進一步計算下肢各關(guān)節(jié)運動學(xué)數(shù)據(jù)。在對下肢標(biāo)記點做3-D運動學(xué)數(shù)據(jù)的后期處理時，以髂結(jié)節(jié)-大轉(zhuǎn)子-膝外上髁夾角為髖關(guān)節(jié)角度，大轉(zhuǎn)子-膝外上髁-外踝夾角為膝關(guān)節(jié)角度，膝關(guān)節(jié)中心-踝關(guān)節(jié)中心-足尖夾角為踝關(guān)節(jié)角度。下肢標(biāo)記點及3-D建模過程見圖5。

圖4 小腿后肌群等長收縮MVC%-L關(guān)系圖Figure 4.MVC%-L Graph of Calf Muscles during Isometric Contraction

1.5.4 肌腱彈性回縮率

經(jīng)simi motion二維運動圖像解析系統(tǒng)對落地緩沖期小腿后肌群MTC超聲影像圖片信息進行后期處理，測量并記錄DJ落地緩沖期腓腸肌外側(cè)頭（gastrocnemius later‐al，GL）的肌纖維長度、羽狀角動態(tài)變化數(shù)據(jù)（圖6）。

GL腱成分彈性回縮率經(jīng)以下過程計算：落地緩沖過程中GL總體MTC長度變化根據(jù)受試者個體環(huán)節(jié)長度及其隨踝關(guān)節(jié)角度變化產(chǎn)生的縮短/拉長百分比推算（單大卯 等，2005；Hawkins et al.，1990）。GL肌腱的長度等于MTC的總長度減腱膜長度，腱膜長度由肌纖維長度乘以羽狀角的余弦估算，即Ltendon=LMTC-Lfascicle×cosα，其中，Ltendon代表外部肌腱長度，LMTC代表MTC總長度，Lfascicle代表肌纖維長度，α代表GL肌纖維與深層腱膜夾角，即羽狀角。自腳尖落地時刻至離心收縮結(jié)束期間Ltendon拉長變化量定義為拉長應(yīng)變，自最大拉長至腳尖離地期間Ltendon最大縮短變化量定義為縮短應(yīng)變。Ltendon最大變化量對相應(yīng)時間求微分可得拉長/縮短速度。按照下式計算落地緩沖期 GL肌腱力：F=k×NJM/l（Kubo，2014），其中，k表示GL生理橫截面積所占小腿三頭肌肌整體總生理橫截面積的比率，默認(rèn)取值約為15.4%，NJM表示由標(biāo)準(zhǔn)逆動力學(xué)法計算后的踝凈關(guān)節(jié)力矩，l表示小腿三頭肌力臂，跖屈時默認(rèn)取值約為5 cm（Winter，2009）。由GL肌腱力乘以Ltendon拉長/縮短速度獲得其功率，再對相應(yīng)時間求積分得肌腱拉長/縮短做功，根據(jù)縮短做功與拉長做功的比值求肌腱的彈性回縮率（Lai et al.，2014）。

1.5.5 下肢剛度

下肢剛度按下式計算：Fz/Δz。其中，F(xiàn)z指DJ跳落著地緩沖期峰值VGRF，Δz指髖關(guān)節(jié)從腳尖落地至蹲至最低點過程中的髖關(guān)節(jié)最大垂直位移。

圖5 下肢體表標(biāo)記點及3-D建模截圖Figure 5.Lower Limb Surface Markers and Screenshot of 3-D Model

圖6 腓腸肌外側(cè)頭肌拉長（A）/縮短（B）影像截圖Figure 6.Diagram of Stretching（A）/Shortening（B）in GL

1.5.6 下肢關(guān)節(jié)做功

根據(jù)下列過程計算關(guān)節(jié)做功。首先將各關(guān)節(jié)角位移對作用時間求微分值，得到關(guān)節(jié)角速度：即ωj(t)=；再由NJM乘以關(guān)節(jié)角速度求出關(guān)節(jié)功率，即Pj(t)=Mj(t)×ωj(t)；最后求取關(guān)節(jié)功率對作用時間的積分值為關(guān)節(jié)做功，即

本研究中DJ跳落著地后下肢做過渡性緩沖動作，計算自腳尖著地開始至離心收縮結(jié)束期間的關(guān)節(jié)做功，作為下肢各關(guān)節(jié)周圍肌肉退讓性工作的能量吸收（Savvas et al.，2015）。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用SPSS 24.0統(tǒng)計軟件對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行二維雙因素重復(fù)性方差分析，采用一般線性模型分析自變量（2組訓(xùn)練×5次測試，即不同干預(yù)措施隨時間變化）對踝關(guān)節(jié)動力學(xué)參數(shù)、MTC粘彈性、肌腱彈性回縮率、下肢剛度、關(guān)節(jié)做功等因變量的影響結(jié)果，當(dāng)方差分析結(jié)果輸出列表中出現(xiàn)分組×?xí)r間交互效應(yīng)P＜0.05時，則分析兩個自變量的單獨效應(yīng)，并兩兩比較結(jié)果。同時采用獨立樣本t檢驗對訓(xùn)練前兩組間各基本參數(shù)均數(shù)進行比較。經(jīng)Bivari‐ate-pearson過程計算踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度變化（增加）率%和被動剛度變化（降低）率%之間的相關(guān)系數(shù)，以及肌腱彈性回縮率%和MTC滯后%之間的相關(guān)系數(shù)。經(jīng)單因素方差分析S-N-K法比較實驗組各測試階段內(nèi)髖、膝、踝3個關(guān)節(jié)做功貢獻度%之間顯著性差異，統(tǒng)計結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示，顯著性水平為0.05。

3 實驗結(jié)果

3.1 踝關(guān)節(jié)跖-背屈活動范圍

雙因素方差分析訓(xùn)練、時間、交互3種自變量因素對踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度變化率（等于訓(xùn)練后踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度減去訓(xùn)練前踝關(guān)節(jié)跖-背屈之差與訓(xùn)練前跖-背屈踝關(guān)節(jié)角度的比值，單位為%）主體間效應(yīng)的檢驗均為P＜0.01，主效應(yīng)和交互作用顯著。

單獨效應(yīng)為：訓(xùn)練前組間比較無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.854）。實驗組第12組（P＜0.01）、24組（P＜0.01）、36組訓(xùn)練后（P＜0.01）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期后（P＜0.01）均非常明顯的大于對照組。對照組內(nèi)比較P=0.873，無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組內(nèi)比較（P＜0.01），具有非常顯著統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組第12組、24組、36組訓(xùn)練后、停訓(xùn)4周恢復(fù)期后比訓(xùn)練前分別增加了18.22±11.09（P＜0.01）、25.14±9.28（P＜0.01）、30.99±12.53（P＜0.01）、25.18±10.45（P＜0.01），均具有非常顯著的統(tǒng)計學(xué)意義，且于第36周訓(xùn)練結(jié)束后達最大值（圖7）。

圖7 靜態(tài)拉伸訓(xùn)練前后各階段踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度變化率Figure 7.Change Rate of Flex-dorsiflex Angle in Each Stage at before and after Static Stretch Training

3.2 踝關(guān)節(jié)跖-背屈生物動力學(xué)

兩自變量單獨效應(yīng)分析結(jié)果為：訓(xùn)練前踝關(guān)節(jié)被動背屈拉伸小腿后肌群被動剛度stiffnesspassive組間比較無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.774）。實驗組第12組（P=0.015）、24組（P=0.015）、36組訓(xùn)練后（P=0.012）、停訓(xùn) 4周恢復(fù)期后（P=0.016）均顯著低于對照組。對照組內(nèi)比較P=0.685，無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組內(nèi)比較P=0.011，具有統(tǒng)計學(xué)意義，實驗組第12組（P=0.015）、24組（P=0.014）、36組訓(xùn)練后（P=0.013）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期后（P=0.017）均比訓(xùn)練前明顯降低，且于第36周訓(xùn)練結(jié)束后達最低（表1）。

表1 踝關(guān)節(jié)跖-背屈生物力學(xué)相關(guān)參數(shù)Table 1 Biomechanical Parameters of Ankle Flex-dorsiflex （M±SD）

由上述結(jié)果可知，訓(xùn)練后實驗組小腿后肌群被動剛度stiffnesspassive顯著降低，踝關(guān)節(jié)活動范圍顯著增加，將36組訓(xùn)練后兩參數(shù)最大變化率%之間做相關(guān)分析如圖8所示。實驗組所有受試者踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度變化（增加）率%-被動剛度變化（降低）率%之間的相關(guān)性，兩個變量之間的pearson相關(guān)系數(shù)為0.861，P=0.001，二者之間呈非常顯著正相關(guān)。踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度增加率%越大，小腿后肌群被動剛度降低率%就越大；反之，踝關(guān)節(jié)跖-背屈角度增加率%越小，小腿后肌群被動剛度降低率%就越小。

圖8 實驗組跖-背屈角度變化率與被動剛度變化率的相關(guān)性Figure 8.Correlation between Change Rate of Flex-dorsiflex Angle and Passive Stiffness in Training Group

3.3 MTC粘彈性

雙因素方差分析自變量對Lmax和主動剛度stiffnessactive影響的主效應(yīng)和交互效應(yīng)均不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對小腿后肌群MTC等長收縮加載和卸載應(yīng)力產(chǎn)生的滯后環(huán)面積%影響主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.014、0.008、0.008，主效應(yīng)和交互作用顯著。

兩自變量對小腿后肌群MTC等長收縮加載和卸載應(yīng)力產(chǎn)生的滯后環(huán)面積%影響的單獨效應(yīng)分析結(jié)果為：訓(xùn)練前組間比較無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.428）。實驗組第12組（P=0.010）、24組（P=0.010）、36組訓(xùn)練后（P=0.012）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期（P=0.012）后均顯著低于對照組。對照組內(nèi)比較P=0.579，無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組內(nèi)比較P=0.012，具有統(tǒng)計學(xué)意義，第12組（P=0.015）、24組（P=0.014）、36組訓(xùn)練后（P=0.013）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期（P=0.017）后均明顯降低，訓(xùn)練期及恢復(fù)期實驗組內(nèi)兩兩比較無明顯差異（P＞0.05，表2）。

3.4 肌腱彈性回縮率

雙因素方差分析兩自變量對GL肌腱彈性回縮率%主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.012、0.003、0.005，主效應(yīng)和交互作用顯著。

兩自變量對GL肌腱彈性回縮率%影響的單獨效應(yīng)分析結(jié)果為：訓(xùn)練前組間比較無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.623）。實驗組第12組（P=0.012）、24組（P=0.013）、36組訓(xùn)練后（P=0.012）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期（P=0.014）后均顯著高于對照組。對照組內(nèi)比較P=0.579，無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組內(nèi)比較P=0.015，具有統(tǒng)計學(xué)意義，第 12組（P=0.012）、24組（P=0.014）、36組訓(xùn)練后（P=0.013）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期（P=0.012）后均明顯升高，訓(xùn)練期及恢復(fù)期實驗組內(nèi)兩兩比較無明 顯差異（P＞0.05，圖9）。

表2 小腿后肌群MTC粘彈性特征相關(guān)參數(shù)Table 2 Viscoelasticity Parameters of Calf Muscles MTC （M±SD）

圖9 靜態(tài)拉伸訓(xùn)練前后各階段落地緩沖期腓腸肌外側(cè)頭肌腱彈性回縮率%Figure 9.GLTendon Recoil%during Cushioning Phase in Each Stage at before and after Static Stretch Training

由圖9結(jié)果可知，訓(xùn)練后實驗組GL肌腱彈性回縮率%顯著提高，由表2數(shù)據(jù)可知，訓(xùn)練后小腿后肌群MTC滯后%降低，將訓(xùn)練后兩參數(shù)的平均值之間做相關(guān)分析如圖10所示。

圖10表示訓(xùn)練后實驗組所有受試者GL肌腱彈性回縮率%-滯后%的相關(guān)分析，兩個變量之間的pearson相關(guān)系數(shù)為-0.734，P=0.012，二者之間呈顯著負相關(guān)，滯后%越大，能量損失越多，GL肌腱彈性回縮率%就越大；反之，滯后%越小，能量損失越少，GL肌腱彈性回縮率%就越小。

3.5 下肢剛度

雙因素方差分析自變量對峰值VGRF（Fz）影響的主效應(yīng)和交互效應(yīng)均不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對DJ跳落著地緩沖期Δz影響主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.025、0.012、0.011，主效應(yīng)和交互作用顯著；對下肢剛度Stiffnessleg影響主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.027、0.026、0.022，主效應(yīng)和交互作用顯著。

兩因素對Δz影響的單獨效應(yīng)結(jié)果為：訓(xùn)練前組間比較無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.718）。實驗組第12組（P=0.027）、24組（P=0.018）、36組訓(xùn)練后（P=0.022）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期后（P=0.027）均顯著大于對照組。對照組內(nèi)比較P=0.504，無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組內(nèi)比較P=0.017，具有統(tǒng)計學(xué)意義，第12組（P=0.022）、24組（P=0.015）、36組訓(xùn)練后（P=0.020）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期后（P=0.022）均明顯升高，訓(xùn)練期及恢復(fù)期實驗組內(nèi)兩兩比較無明顯差異（P＞0.05）。

圖10 實驗組腓腸肌外側(cè)頭肌腱彈性回縮率（%）與滯后（%）相關(guān)性Figure 10.Correlation between GLTendon Recoil%and Hysteresis%in Training Group

兩因素對Stiffnessleg影響的單獨效應(yīng)結(jié)果為：訓(xùn)練前組間比較無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.662）。實驗組第12組（P=0.021）、24組（P=0.017）、36組訓(xùn)練后（P=0.016）、停訓(xùn) 4周恢復(fù)期后（P=0.021）均顯著低于對照組。對照組內(nèi)比較P=0.538，無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組內(nèi)P=0.018，具有統(tǒng)計學(xué)意義，第12組（P=0.022）、24組（P=0.015）、36組訓(xùn)練后（P=0.020）、停訓(xùn)4周恢復(fù)期后（P=0.022）均明顯降低，訓(xùn)練期及恢復(fù)期實驗組內(nèi)兩兩比較無明顯差異（P＞0.05，表3）。

3.6 關(guān)節(jié)做功

雙因素方差分析訓(xùn)練、時間、交互3種自變量因素對髖關(guān)節(jié)做功的主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.011、0.009、0.034；膝關(guān)節(jié)做功的主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.009、0.008、0.028；踝關(guān)節(jié)做功的主體間效應(yīng)的檢驗P值分別為0.008、0.007、0.006，主效應(yīng)和交互作用顯著。

實驗組內(nèi)比較訓(xùn)練后各階段內(nèi)髖、膝、踝關(guān)節(jié)在矢狀面內(nèi)所做的負功均比訓(xùn)練前顯著增加（P＜0.05）。單因素方差分析比較實驗組所有測試階段內(nèi)踝關(guān)節(jié)做功貢獻 度%均最大（P＜0.05，圖11）。

表3 離心期彈簧-質(zhì)量模型相關(guān)參數(shù)Table 3 Parameters of Spring-mass Model during Eccentric Contraction Phase （M±SD）

圖11 實驗組落地緩沖期下肢各關(guān)節(jié)做功Figure 11.Lower Limb Joint Work during Cushioning Phase in Training Group

4 討論

本研究結(jié)果表明，踝關(guān)節(jié)跖-背屈活動范圍增加的同時跖屈肌MTC被動剛度降低，且二者變化率%之間呈非常顯著正相關(guān)；跖屈肌MTC的滯后%降低而不影響等長及等張收縮時的跖屈力量和MTC主動剛度，但與DL緩沖期SSC過程中肌腱彈性回縮率%呈負相關(guān)?？梢?，人體的柔韌性與MTC被動剛度間關(guān)系密切，滯后的降低對提高柔韌性起到易化作用（Kubo et al.，2002），有利于提高彈性能的利用率。這一結(jié)果不僅驗證了研究假設(shè)，還支持了前人的對腘繩肌靜態(tài)拉伸訓(xùn)練的相似研究結(jié)果（Chris‐tian et al.，2014）。

本研究對彈簧-質(zhì)量模型參數(shù)及3個關(guān)節(jié)做功影響的顯著結(jié)果是：靜態(tài)拉伸在降低下肢剛度的同時增加關(guān)節(jié)能量吸收，且踝關(guān)節(jié)吸能作用最為突出。盡管訓(xùn)練后下肢由于髖關(guān)節(jié)最大垂直位移增加而以較低剛度完成緩沖，但與MTC被動剛度、踝關(guān)節(jié)活動范圍、關(guān)節(jié)能量吸收的變化規(guī)律有所不同的是，訓(xùn)練后降低了的下肢剛度不再隨著訓(xùn)練組數(shù)而變化。人體以這種方式調(diào)整緩沖模式可避免下肢因高剛度引起骨損傷，或因低剛度引起軟組織損傷（Butler，et al.，2003），因為在跳落著地緩沖期，髖、膝、踝關(guān)節(jié)共同作用，通過下肢伸肌的離心收縮控制關(guān)節(jié)運動，協(xié)調(diào)矢狀面內(nèi)的運動，以有效吸收地面沖擊力和對機體產(chǎn)生的動能（Marc et al.，2013）。其中，踝關(guān)節(jié)的能量吸收隨著地時刻初始角度的增大而升高，并且決定著髖、膝關(guān)節(jié)能耗的重新分配（Lee et al.，2018）。然而在一些結(jié)束性緩沖的研究中發(fā)現(xiàn)，髖、膝關(guān)節(jié)在矢狀面和冠狀面做功的貢獻度最大，是能量吸收的主關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)做負功的貢獻度卻表現(xiàn)的最小（張希妮等，2017；Yeow et al.，2009）。本研究與以往不同，當(dāng)受試者完成DJ過渡性緩沖時，訓(xùn)練前、訓(xùn)練期、恢復(fù)期各階段內(nèi)踝關(guān)節(jié)做負功的貢獻度%均最大。這是由于常規(guī)訓(xùn)練已使他們具有足夠大的下肢肌肉力量，踝關(guān)節(jié)在緩沖初期已經(jīng)完成了一定量的能量吸收后，無需再過多地使用髖、膝關(guān)節(jié)策略來降低人體系統(tǒng)剛度（Randy et al.，2010）。因此，踝關(guān)節(jié)是排球運動員落地過渡性緩沖時能量吸收的最主要關(guān)節(jié)，靜態(tài)拉伸訓(xùn)練提高了跖-背屈范圍，擴大了踝關(guān)節(jié)著地前的初始角度，促使踝關(guān)節(jié)更好地發(fā)揮在緩沖吸能過程中的重要作用。

為了進一步明確拉伸訓(xùn)練后柔韌性提高的內(nèi)在機制和變化規(guī)律，本研究以小腿后肌群MTC的被動剛度值作為柔韌指數(shù)。MTC結(jié)構(gòu)在被動載荷作用下產(chǎn)生被動剛度以抵抗自身應(yīng)變，內(nèi)在阻力越小，被動剛度值越低，越容易變形（Matsuo et al.，2015）。這一原理同樣適用于本研究靜態(tài)拉伸訓(xùn)練使MTC被動剛度降低和關(guān)節(jié)活動范圍增加的結(jié)果。靜態(tài)拉伸使MTC內(nèi)在阻力降低是柔韌性提高的較直接證據(jù)（McHugh et al.，2012），內(nèi)在阻力減少則吸收變形能量增多，斷裂危險降低（Mizuno et al.，2013），對預(yù)防損傷尤為關(guān)鍵（Masahiro et al.，2019）。若要更加明顯地降低MTC被動剛度，至少需要9組以上的拉伸訓(xùn)練（Nakamura et al.，2017），因為靜態(tài)拉伸訓(xùn)練初期需要克服的主要阻力來源于神經(jīng)系統(tǒng)興奮性引起的肌肉收縮阻力和對拉伸引起的疼痛感耐受力，適應(yīng)期才逐漸克服其他非神經(jīng)系統(tǒng)阻力（Nakamura et al.，2015）。本研究12～36組訓(xùn)練已使人體處于慢性適應(yīng)期，已降低MTC等軟組織的被動剛度等特征。也正是MTC被動剛度這一固有生物力學(xué)特征的保持，才使得人體能夠在恢復(fù)期內(nèi)仍保持高柔韌性，而并非是神經(jīng)系統(tǒng)的原因（Budini et al.，2016）。

MTC的另一固有生物力學(xué)特征是粘彈性，本研究以小腿后肌群MTC的主動剛度代表彈性，滯后代表粘性。測試跖屈肌等長收縮-放松過程時，以主動剛度為衡量指標(biāo)的MTC彈性特征并沒有受到訓(xùn)練的影響，而代表MTC粘性特征的滯后，則在訓(xùn)練后至恢復(fù)期都處于降低的狀態(tài)。表明訓(xùn)練后MTC收縮-放松過程能量的散失減少了，即MTC彈性回縮率增加（Roberts et al.，2010），可提高能量吸收和促進彈性能釋放及轉(zhuǎn)換，這不僅對提高縱跳成績非常有利，還能保護肌纖維免受快速和過力拉長之傷（Konow et al.，2012）。研究結(jié)果中的訓(xùn)練后GL腱成分在緩沖期離心-向心轉(zhuǎn)換過程中彈性回縮率的提高，進一步支持了上述觀點。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，小腿三頭肌MTC滯后的降低與肌腱彈性回縮率的提高之間存在著明顯的線性相關(guān)關(guān)系：滯后%越小，彈性能回縮率%越大?？梢哉J(rèn)為MTC滯后的降低，減少了能量損失，提高了向心收縮時肌腱彈性回縮率，相當(dāng)于提高了緩沖期SSC過程的彈性能利用率，這對于提高SSC運動表現(xiàn)十分有利。不過，人體在不同類型的下肢SSC動作過程中運用快速肌力的能力，受MTC各成分主動剛度（彈性）影響的變數(shù)較大（Secomb et al.，2015）。MTC可收縮成分主動剛度增加時可提高SSC運動表現(xiàn)（Massey et al.，2017），而肌腱粘彈性是獨立于肌纖維收縮力量及生理橫截面積而存在的特性（Stephen et al.，2015），肌腱的主動剛度與縱跳高度之間并無相關(guān)性（Mohamed et al.，2018）。結(jié)合本研究結(jié)果，從MTC各成分的粘彈性角度分析，欲提高SSC成績，可通過靜態(tài)拉伸訓(xùn)練降低MTC各成分的被動剛度和滯后，也可以通過其他提高肌纖維主動剛度的訓(xùn)練完成，但似乎不能通過調(diào)整肌腱剛度來達到此目的。

對于訓(xùn)練有素的競技運動員，任何形式的靜態(tài)拉伸在增加關(guān)節(jié)活動范圍、提高柔韌性的同時均不會降低其肌肉力量（Fjerstad et al.，2018），也不會影響原地垂直縱跳成績（Dallas et al.，2014），卻可以在提高踝關(guān)節(jié)活動范圍的基礎(chǔ)上提高DJ成績（Howe et al.，2019）。本研究在對踝關(guān)節(jié)做單關(guān)節(jié)動力學(xué)測試后得到了與上述研究相一致的結(jié)果，小腿后肌群無論是在等張收縮速度、等長收縮力矩變化率、MVC峰值力矩，抑或是在DJ測試時都未表現(xiàn)出任何負面效應(yīng)。盡管實驗結(jié)果中未直接呈現(xiàn)DJ跳躍高度，但訓(xùn)練后DJ過渡性緩沖期GL肌腱彈性回縮率的增加現(xiàn)象，是提高DJ運動表現(xiàn)的有利條件。據(jù)此，在實際靜態(tài)拉伸訓(xùn)練過程中，只要依據(jù)各關(guān)節(jié)功能解剖特點、遵循運動規(guī)律，協(xié)調(diào)好各關(guān)節(jié)自由度與肌肉力量及肌拉力線方向的正確關(guān)系即可達到良好的訓(xùn)練效果（Kataura et al.，2017）。

籃球、足球等跑跳類專業(yè)運動員跳落著地緩沖期髖、膝關(guān)節(jié)在矢狀面內(nèi)剛度較高（Taylor et al.，2017），推測排球運動員也應(yīng)具有類似的表現(xiàn)，靜態(tài)拉伸訓(xùn)練是否能夠改變排球?qū)I(yè)運動員下肢各關(guān)節(jié)剛度，關(guān)節(jié)剛度的大小是否能夠通過MTC主動及被動剛度的變化進行調(diào)節(jié)，與關(guān)節(jié)能量吸收有何關(guān)聯(lián)還需進一步研究證明。

5 結(jié)論

靜態(tài)拉伸訓(xùn)練早期即可通過降低小腿后肌群MTC的被動剛度從而增加關(guān)節(jié)活動范圍以提高柔韌性，且隨著訓(xùn)練組數(shù)的增加效果愈加顯著。還可通過降低其滯后從而減少SSC運動肌腱回彈時的能量損失以增加彈性回縮率。這些變化均能保持至恢復(fù)期，提示，靜態(tài)拉伸訓(xùn)練急性期至停訓(xùn)后適應(yīng)期均能夠提高MTC的柔韌性和提高肌腱的彈性能利用率，從而有利于提高SSC運動表現(xiàn)。

靜態(tài)拉伸訓(xùn)練早期至停訓(xùn)后適應(yīng)期可通過增加下肢各關(guān)節(jié)角位移而降低緩沖期下肢剛度，同時緩沖時下肢各關(guān)節(jié)能量吸收均明顯增加，訓(xùn)練期各階段踝關(guān)節(jié)均是能量吸收的主要部位。提示，靜態(tài)拉伸可通過調(diào)整緩沖模式、提高關(guān)節(jié)能量吸收、增效踝關(guān)節(jié)在緩沖過程中吸收能量的作用，從而降低排球運動員下肢損傷的風(fēng)險。