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)

·運動生物力學(xué)·

短跑運動員膝關(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ismoed-2000等速肌力測試與康復(fù)系統(tǒng),對短跑運動員下肢膝關(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)屈伸相對峰力矩隨著角速度的增加而減小,右側(cè)相對峰力矩較左側(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差異(除240°/s右側(cè)屈伸比以外)。

短跑運動員;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

等速肌力測試指通過等速肌力測試與康復(fù)系統(tǒng)對人體整個關(guān)節(jié)活動范圍內(nèi)以恒定速度進(jìn)行向心運動和離心運動時某一肌肉或肌群肌力的測試[1]。膝關(guān)節(jié)在短跑競技運動中占據(jù)非常重要的作用,因此,對膝關(guān)節(jié)屈伸肌力等速測試研究就顯得尤為重要,多數(shù)學(xué)者已研究證實大多數(shù)人的膝關(guān)節(jié)力量相對不足,屈伸肌力量差異較大,運動過程中容易造成肌肉損傷。目前,我國國內(nèi)學(xué)者對膝關(guān)節(jié)研究的較多,不同學(xué)者采用不同的測試儀器和不同手段對此關(guān)節(jié)做了較為詳細(xì)的闡述和報道。本文通過對短跑運動員膝關(guān)節(jié)等速肌力進(jìn)行測試研究,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)肌力測量提供新的定量評定手段,而且為運動訓(xùn)練運動選材提供了重要的參考價值。

1 研究的對象和方法

1.1 受試對象

以浙江師范大學(xué)田徑隊20名二級短跑運動員為研究對象,測試其左右膝關(guān)節(jié)的等速肌力。測試前膝關(guān)節(jié)均無明顯傷病和不適反應(yīng)。

表1 受試者的基本情況

1.2 測試儀器

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

1.3 測試方法與要求

采用ismoed-2000等速肌力測試與康復(fù)系統(tǒng),按照膝關(guān)節(jié)的測試方案,嚴(yán)格遵循試驗規(guī)定的方法對儀器和受試者進(jìn)行固定和調(diào)試。受試前,為了預(yù)防測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,誤差偏大或測試時肌肉的拉傷,受試者應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備活動。測試時,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)行肌力測試。首先,讓其在不同角速度下進(jìn)行三次預(yù)測試,便于受試者能夠熟悉其運動模式。正式進(jìn)行測試時,受試者盡自己最大力量測試,每組運動做六次(即3組屈伸運動),每組間歇時間1min。測試指標(biāo)包括:屈伸峰力矩(PT)、相對峰力矩(PT/BM)、平均功率(AP)、屈伸肌之比(F/E)等。測試結(jié)果由操作系統(tǒng)自動保存且通過無線信號發(fā)送到電腦C盤。

1.4 統(tǒng)計方法

試驗結(jié)果采用spss12.0統(tǒng)計軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析處理,對短跑運動員屈伸肌力進(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)、相對峰力矩(PT/BM)測試結(jié)果與分析

峰力矩是指在一組多次重復(fù)測試中的最大力矩值,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 田徑短跑運動員膝關(guān)節(jié)左側(cè)等速向心屈伸一覽表

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

圖1 短跑運動員雙側(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,這一觀點早已得到了許多學(xué)者研究證實;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間,運動速度越快,肌肉收縮時間越短,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時除外。膝關(guān)節(jié)左、右屈伸相對峰力矩與左、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,右側(cè)屈伸肌力均大于左側(cè);在角速度 120°/s～240°/s時 ,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)測試結(jié)果與分析

表4 短跑運動員膝關(guān)節(jié)左側(cè)等速向心屈伸平均功率統(tǒng)計表

表5 短跑運動員膝關(guān)節(jié)右側(cè)等速向心屈伸平均功率統(tǒng)計表

圖2 短跑運動員雙側(cè)屈伸肌平均功率

平均功率是指單位時間內(nèi)所做的功,反應(yīng)肌肉做功的效率,是評價肌肉在活動中評價的一個重要指標(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,只有那些活動周期快的橫橋參與活動,那些活動周期慢的橫橋來不及活動,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)者對此作出了闡述。還有學(xué)者認(rèn)為肌肉快速收縮時,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,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,左側(cè)屈、伸平均功率大于右側(cè),但左、右屈伸平均功率沒有太大的變化。說明左右兩側(cè)沒有形成優(yōu)勢腿,這個可能與其從事的運動專項有關(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

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

表6 短跑運動員膝關(guān)節(jié)左右側(cè)等速肌力的屈伸比(F/E)統(tǒng)計表

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,右側(cè)略大于左側(cè),在角速度 120°/s與240°/s時,左側(cè)略大于右側(cè)。說明運動訓(xùn)練產(chǎn)生了重要影響,運動員膝關(guān)節(jié)屈肌比伸肌更能適應(yīng)高速向心工作。特別是運動訓(xùn)練對膝屈肌影響明顯,而運動訓(xùn)練對膝伸肌影響較小,也反映訓(xùn)練有不足之處,加強膝伸肌訓(xùn)練方法手段研究具有重要意義[13]。國外學(xué)者曾報道優(yōu)秀高水平運動員在高速運動時屈伸比能達(dá)到90%以上。而短跑運動員在高速角速度測試時左右兩側(cè)屈伸比僅僅在79%左右。因此,短跑運動員應(yīng)該在以后鍛煉中加強對屈肌和速度力量的訓(xùn)練。

圖3 短跑運動員兩側(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、相對峰力矩均減小,這種觀點已經(jīng)得到了證實。但對峰力矩、相對峰力矩下降的原因,還存在著爭議。Sucdder[14]等認(rèn)為,肌纖維的興奮及產(chǎn)生張力都需一定時間,若運動速度越快,肌肉收縮時間越短,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),快速運動的峰力矩與快肌纖維的含量呈正比,認(rèn)為在快速運動時僅由快縮肌產(chǎn)力。還有學(xué)者認(rèn)為,肌肉在主動收縮時,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,說明運動員更適應(yīng)高速運動。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),但沒有太大波動。從膝關(guān)節(jié)同側(cè)屈伸比比值來看,浙江師范大學(xué)與高水平運動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)短跑運動員左右兩側(cè)膝關(guān)節(jié)向心等速屈伸峰力矩隨著測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,這點一得到了證實。但對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)短跑運動員左右兩側(cè)膝關(guān)節(jié)向心運動屈伸肌平均功率隨角速度的增加而增大;同一測試角速度下屈伸肌群左、右兩側(cè)無明顯差異,說明短跑運動員在平時膝關(guān)節(jié)屈伸向心運動肌群沒有顯著差異,沒有出現(xiàn)優(yōu)勢側(cè)。

4.3 浙江師范大學(xué)短跑運動員膝關(guān)節(jié)同側(cè)向心運動屈伸肌群屈伸比,隨著角速度的增加而增大。發(fā)現(xiàn)在角速度增加時伸肌變化較小,屈肌在角速度大時而變大;因此,隨著角速度的變大而屈伸比變大。但浙江師范大學(xué)短跑運動員屈伸比小于高水平運動員,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,研究方向運動人體測量與評價.