馬國(guó)強(qiáng)，陸姣姣，李廣凱，楊明祥

自行車是一項(xiàng)人通過(guò)器械做功產(chǎn)生速度的典型周期性體能類項(xiàng)目，除了對(duì)運(yùn)動(dòng)員以有氧和無(wú)氧代謝為基礎(chǔ)的體能水平要求較高外，運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)還會(huì)受騎行技術(shù)的顯著影響[1]。騎行穩(wěn)定性是指運(yùn)動(dòng)員在高速騎行過(guò)程中，上下肢和軀干部位協(xié)同發(fā)力，從而保持身體穩(wěn)定[2]。運(yùn)動(dòng)員高速騎行過(guò)程中較好的穩(wěn)定性可保證肌肉協(xié)同發(fā)力并充分作用于踏板，有效減少能量的流失，提高工作效率[3]，從而提高騎行的外在運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[4]。目前，國(guó)內(nèi)教練員對(duì)騎行穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)僅限于定性描述，國(guó)內(nèi)外研究中少見(jiàn)對(duì)騎行穩(wěn)定性測(cè)試與評(píng)價(jià)的定量研究，針對(duì)性的測(cè)評(píng)方法還有待進(jìn)一步研究。

三軸加速度計(jì)是近年來(lái)在能量消耗研究領(lǐng)域被廣泛采用的測(cè)量工具之一，可通過(guò)測(cè)量體力活動(dòng)過(guò)程中身體發(fā)生震動(dòng)的次數(shù)，相對(duì)精確地計(jì)算出不同運(yùn)動(dòng)量的能量消耗水平，為制定訓(xùn)練方案、評(píng)價(jià)訓(xùn)練效果提供科學(xué)指導(dǎo)[5-6]。然而已有研究中少見(jiàn)采用加速度計(jì)測(cè)量自行車運(yùn)動(dòng)能耗水平的研究[7]，受限于佩戴位置難以全面反映騎行過(guò)程中的身體活動(dòng)，通常會(huì)低估騎行的能耗水平[8]。由于佩戴在人體不同部位的三軸加速度計(jì)可以準(zhǔn)確記錄人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中該部位在矢狀軸（Sagittal Axis，SA）、冠狀軸（Coronal Axis，CA）和 垂 直 軸（Vertical Axis，VA）3個(gè) 軸 向 上的運(yùn)動(dòng)頻度，并以counts/min的形式給出數(shù)據(jù)[9]，因此研究假設(shè)將三軸加速度計(jì)佩戴在自行車運(yùn)動(dòng)員下肢關(guān)節(jié)或環(huán)節(jié)處，可對(duì)運(yùn)動(dòng)員騎行過(guò)程中下肢踏蹬動(dòng)作的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文采用室內(nèi)功率自行車遞增踏頻騎行和一次力竭騎行2種運(yùn)動(dòng)模式，探討Actigraph GT3X+三軸加速度計(jì)3個(gè)軸向上的加速度計(jì)數(shù)，評(píng)價(jià)自行車運(yùn)動(dòng)員不同訓(xùn)練方式下騎行穩(wěn)定性的有效性。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇青年男性自行車運(yùn)動(dòng)員16人，其中一級(jí)運(yùn)動(dòng)員7人，二級(jí)運(yùn)動(dòng)員9人，年齡14~19歲，自行車專項(xiàng)訓(xùn)練年限3~5年，以公路中長(zhǎng)距離訓(xùn)練為主。16名被試運(yùn)動(dòng)員根據(jù)功率車模擬1 km計(jì)時(shí)騎行成績(jī)排序，前8名分入優(yōu)秀組（Elite Group，EG），后8名分入普通組（Normal Group，NG）。運(yùn)動(dòng)員基本信息見(jiàn)表1。

表1 受試運(yùn)動(dòng)員基本信息Table1 Basic Data of Research Subjects

1.2 運(yùn)動(dòng)測(cè)試方案

所有被試運(yùn)動(dòng)員測(cè)試前3 d充分休息，未進(jìn)行大強(qiáng)度的訓(xùn)練和體力活動(dòng)。所有運(yùn)動(dòng)員分別在周二和周五進(jìn)行室內(nèi)功率車遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷騎行測(cè)試（Graded Exercise Stress Test，GXT）和模擬1 km計(jì)時(shí)騎行測(cè)試（1 kmTT）[10]，2項(xiàng)測(cè)試之間間隔72 h；測(cè)試分上、下午各8人完成，運(yùn)動(dòng)員測(cè)試順序隨機(jī)，但2項(xiàng)測(cè)試的運(yùn)動(dòng)員排序保持一致；測(cè)試前集中對(duì)運(yùn)動(dòng)員講解測(cè)試流程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

GXT采用Wattbike Pro功率自行車（英國(guó)）進(jìn)行，運(yùn)動(dòng)員到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后佩戴Sunnto心率帶（芬蘭），并與功率自行車進(jìn)行遙測(cè)配對(duì)，之后調(diào)節(jié)座高、把高至個(gè)人合適位置。遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷測(cè)試開(kāi)始前以功率自行車Load 1（Wattbike采用風(fēng)阻設(shè)計(jì)，包括Load 1至Load 10共10個(gè)負(fù)荷檔位）進(jìn)行10 min熱身騎行，休息5 min或心率降至90次/分鐘以下開(kāi)始正式測(cè)試。采用踏頻遞增的騎行模式，負(fù)荷設(shè)為L(zhǎng)oad 5，以70 r/min踏頻開(kāi)始，每2 min踏頻增加5 r/min，共完成6級(jí)踏頻遞增的騎行，用時(shí)12 min。測(cè)試結(jié)束后功率自行車自動(dòng)保存數(shù)據(jù)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，數(shù)據(jù)過(guò)濾時(shí)間設(shè)為10 s[11]。

模擬1 kmTT采用Wattbike Pro功率自行車內(nèi)置“1 000 m Standard Workout方案”進(jìn)行，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程模擬短距離項(xiàng)目中的場(chǎng)地原地1 km計(jì)時(shí)賽，運(yùn)動(dòng)時(shí)間在1 min以上，是評(píng)價(jià)短距離自行車運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧糖酵解供能能力和速度耐力的有效方法。被試運(yùn)動(dòng)員到達(dá)功率自行車訓(xùn)練房后調(diào)節(jié)座高、把高至個(gè)人合適位置。加速度計(jì)佩戴方法與GXT測(cè)試相同。先以功率自行車Load 1阻力熱身騎行10 min，之后全力沖刺騎行15 s適應(yīng)測(cè)試方式，休息5 min后開(kāi)始正式測(cè)試。負(fù)荷設(shè)為空氣阻力7檔和電磁阻力1檔，相當(dāng)于場(chǎng)地50/13齒輪比。運(yùn)動(dòng)員聽(tīng)口令后從靜止開(kāi)始離座全力沖刺騎行，功率自行車自動(dòng)開(kāi)始里程從1 000 m至0 m倒計(jì)，測(cè)試結(jié)束后功率自行車自動(dòng)保存數(shù)據(jù)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，數(shù)據(jù)過(guò)濾時(shí)間設(shè)為3 s[12]。

1.3 下肢加速度計(jì)數(shù)測(cè)試方法

在GXT和1 kmTT 2項(xiàng)功率車測(cè)試中，在運(yùn)動(dòng)員的右腿腓骨頭下緣和外踝上緣分別固定一只Actigraph GT3X+三軸加速度計(jì)（美國(guó)），測(cè)量騎行中膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別在SA、CA和VA上的加速度計(jì)數(shù)變化情況[13]。加速度計(jì)安裝前均經(jīng)過(guò)充電和初始化等標(biāo)準(zhǔn)操作，設(shè)備的采樣頻率設(shè)為100 Hz。GXT和1 kmTT的數(shù)據(jù)過(guò)濾時(shí)間分別為10 s和3 s。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS19.0和Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Pearson相關(guān)分析對(duì)運(yùn)動(dòng)測(cè)試中功率與膝、踝關(guān)節(jié)加速度計(jì)數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行分析，r＞0.7認(rèn)為有顯著相關(guān)性。運(yùn)動(dòng)員完成GXT各級(jí)負(fù)荷騎行和1 kmTT全程騎行時(shí)2個(gè)實(shí)驗(yàn)組下肢膝、踝2個(gè)關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)間的差異，以及1 kmTT的平均功率和平均頻率的組間差異，均采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行分析，顯著性水平設(shè)為α=0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 功率自行車GXT中運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和下肢加速度計(jì)數(shù)變化

2個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)員完成功率車6級(jí)遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷騎行的10 s功率和頻率平均值見(jiàn)圖1。2組運(yùn)動(dòng)員完成前4級(jí)騎行的頻率基本符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的70 r/min、75 r/min、80 r/min、85 r/min，且標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)較?。欢谕瓿珊?組高頻騎行時(shí)，僅EG組頻率基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的90 r/min和95 r/min，且2個(gè)實(shí)驗(yàn)組10 s平均頻率的標(biāo)準(zhǔn)差有逐漸增大的趨勢(shì)。

圖1 2組運(yùn)動(dòng)員6級(jí)功率車GXT中功率和頻率變化Figure 1 The Changes of Power and Cadence of Cyclists in 2 Groups in Six Grade Bicycle Ergometer GXT

在Wattbike功率車初始負(fù)荷一定（Load 5）的前提下，運(yùn)動(dòng)員GXT中的10 s平均功率與平均頻率表現(xiàn)出一致的變化趨勢(shì)。與平均頻率相似的是，2個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)員完成前4級(jí)騎行的10 s平均功率未見(jiàn)明顯差異，而EG組完成第6級(jí)騎行時(shí)的10 s平均功率卻顯著高于NG組，且標(biāo)準(zhǔn)差也有明顯增加的變化趨勢(shì)。

表2可見(jiàn)，EG組運(yùn)動(dòng)員完成踏頻遞增的GXT中，反映運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的功率與膝關(guān)節(jié)VA計(jì)數(shù)，踝關(guān)節(jié)VA和SA計(jì)數(shù)分別具有高度相關(guān)性（r＞0.8，P＜0.01），與膝關(guān)節(jié)SA計(jì)數(shù)中度相關(guān)（0.7＜r＜0.8，P＜0.01），但與膝、踝關(guān)節(jié)的CA計(jì)數(shù)間的相關(guān)性并不顯著（r＜0.7）。

表2 GXT中功率與頻率、膝和踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)的相關(guān)性Table2 The Correlation between Triaxial Accelerometer Counts of Knee and Ankle and Power and Cadence in GXT

與EG組相似，NG組功率與膝關(guān)節(jié)VA計(jì)數(shù)，踝關(guān)節(jié)VA和SA計(jì)數(shù)顯著相關(guān)（r＞0.8，P＜0.01）；但NG組膝關(guān)節(jié)SA計(jì)數(shù)與功率未見(jiàn)明顯相關(guān)的同時(shí)，CA計(jì)數(shù)卻出現(xiàn)了中度相關(guān)（0.7＜r＜0.8，P＜0.01），而踝關(guān)節(jié)CA計(jì)數(shù)與功率間未見(jiàn)明顯相關(guān)，與EG組相同。

2個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)員GXT中完成6級(jí)不同負(fù)荷騎行時(shí)，膝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)間的差異見(jiàn)圖2。首先，膝關(guān)節(jié)3個(gè)軸向上的加速度計(jì)數(shù)為VA＞SA＞CA；其次，三軸的加速度計(jì)數(shù)均隨著騎行頻率的提高而有所增加。對(duì)EG和NG組間膝關(guān)節(jié)加速度計(jì)數(shù)進(jìn)行比較可見(jiàn)，2個(gè)實(shí)驗(yàn)組VA計(jì)數(shù)未見(jiàn)顯著差異（P＞0.05）；而EG組SA計(jì)數(shù)在G1級(jí)騎行時(shí)顯著低于NG組13.3%（P＜0.05），卻隨著騎行強(qiáng)度的提高迅速增加，在G6級(jí)騎行時(shí)反而高于NG組5.9%，差異具有顯著性（P＜0.05）；與VA計(jì)數(shù)2組相似不同，NG組的CA計(jì)數(shù)在各級(jí)負(fù)荷均顯著高于EG組（P＜0.05）。

圖2 2組運(yùn)動(dòng)員GXT中膝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)比較Figure 2 The Comparison of Triaxial Accelerometer Counts of Knee in GXT between Cyclists in 2 Groups

2個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)員GXT中完成6級(jí)不同負(fù)荷騎行時(shí)，踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)間的差異見(jiàn)圖3。與膝關(guān)節(jié)相似，踝關(guān)節(jié)3個(gè)軸向上的加速度計(jì)數(shù)也表現(xiàn)為VA＞SA＞CA，且三軸的加速度計(jì)數(shù)均隨著騎行頻率的提高而有所增加；但與膝關(guān)節(jié)不同的是踝關(guān)節(jié)的VA計(jì)數(shù)較高，而CA計(jì)數(shù)相對(duì)較小。

圖3 2組運(yùn)動(dòng)員GXT中踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)比較Figure 3 The Comparison of Triaxial Accelerometer Counts of Ankle in GXT between Cyclists in 2 Groups

在6級(jí)踏頻遞增的GXT中，EG組運(yùn)動(dòng)員完成各級(jí)騎行時(shí)踝關(guān)節(jié)的VA和SA計(jì)數(shù)均稍高于NG組，但未見(jiàn)顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；而CA計(jì)數(shù)與膝關(guān)節(jié)相似，即NG組6級(jí)騎行的CA計(jì)數(shù)均顯著高于EG組（P＜0.05）。

2.2 功率車1 kmTT中運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和下肢加速度計(jì)數(shù)變化

2組運(yùn)動(dòng)員完成功率自行車模擬1 km計(jì)時(shí)騎行測(cè)試過(guò)程中的功率和頻率（3 s平均值）變化見(jiàn)圖4。EG和NG組功率和頻率均在前3 s達(dá)到最高水平，之后逐漸降低，其中頻率從135 r/min降至95 r/min左右的同時(shí)，功率則從800 W左右迅速降至低于300 W的水平。2組運(yùn)動(dòng)員雖表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，但EG組1 kmTT中的功率和頻率水平均明顯高于NG組，特別是在30~45 s騎行區(qū)間內(nèi)差異較為顯著。

圖4 2組運(yùn)動(dòng)員功率車1 kmTT功率和頻率變化Figure 4 The Changes of Power and Cadence in Bicycle Ergometer 1 kmTT of Cyclists in 2 Groups

2個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)員功率車1 kmTT全程的平均功率和平均頻率見(jiàn)圖5。EG組平均功率較NG組高25.4%，具有顯著性差異（P＜0.05）；同時(shí)EG組Cmean也較NG組高9.2%，具有顯著性差異（P＜0.05）。

圖5 2組運(yùn)動(dòng)員功率車1 kmTT的平均功率和平均頻率對(duì)比Figure 5 The Comparison of Average Power and Average Cadence in Bicycle Ergometer 1 kmTT of Cyclists in 2 Groups

2個(gè)實(shí)驗(yàn)組1 kmTT中功率與膝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)間的相關(guān)性見(jiàn)表3。EG組膝關(guān)節(jié)VA和SA計(jì)數(shù)與功率變化趨勢(shì)一致，但并未見(jiàn)顯著的相關(guān)性（r＜0.7），而CA計(jì)數(shù)雖也沒(méi)有顯著相關(guān)性，但卻與功率表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)；而NG組膝關(guān)節(jié)VA計(jì) 數(shù)與 功率中度相關(guān) （0.7＜r＜0.8，P＜0.01），但SA和CA計(jì)數(shù)均與騎行功率未見(jiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系（r＜0.7），與EG組相似，NG組CA計(jì)數(shù)與功率的變化趨勢(shì)相反（r=-0.489）。

表3 2組運(yùn)動(dòng)員1kmTT中功率與膝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)的相關(guān)性分析Table3 The Correlation Analysis on Triaxial Accelerometer Counts of Knee and Power in 1 kmTT of Cyclists in 2 Groups

功率車模擬1 kmTT中2組運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)的差異可見(jiàn)圖6。膝關(guān)節(jié)VA計(jì)數(shù)2組間未見(jiàn)顯著差異（P＞0.05）；EG組膝關(guān)節(jié)SA計(jì)數(shù)則較NG組高52.8%，具有顯著性差異（P＜0.05）；而EG組膝關(guān)節(jié)的CA計(jì)數(shù)反較NG組低31.6%，差異具有顯著性（P＜0.05）。

圖6 1 kmTT中2組運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)3個(gè)軸向加速度計(jì)數(shù)對(duì)比Figure 6 The Comparison of Accelerometer Counts of Knee in Three Axial Directions in 1 kmTT of Cyclists in 2 Groups

2個(gè)實(shí)驗(yàn)組1 kmTT中功率與踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)間的相關(guān)性見(jiàn)表4。2組運(yùn)動(dòng)員1 kmTT中的功率與踝關(guān)節(jié)的VA和SA計(jì)數(shù)均表現(xiàn)出高度相關(guān)（r＞0.8，P＜0.01）；相反2組運(yùn)動(dòng)員踝關(guān)節(jié)CA計(jì)數(shù)與功率均未見(jiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系（r＜0.7）。

表4 2組運(yùn)動(dòng)員1 kmTT中功率與踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)的相關(guān)性Table4 The Correlation between Accelerometer Counts of Ankle and Power in 1 kmTT of Cyclists in 2 Groups

對(duì)功率自行車模擬1 kmTT中2組運(yùn)動(dòng)員踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)進(jìn)行比較（見(jiàn)圖7），發(fā)現(xiàn)EG組踝關(guān)節(jié)VA、SA和計(jì)數(shù)均稍高于NG組，EG組踝關(guān)節(jié)CA稍低于NG組，但差異均未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖7 1 kmTT中2組運(yùn)動(dòng)員踝關(guān)節(jié)3個(gè)軸向加速度計(jì)數(shù)對(duì)比Figure 7 The Comparison of Accelerometer Counts of Ankle in Three Axial Directions in 1 kmTT of Cyclists in 2 Groups

3 分析與討論

自行車運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)人與器材相結(jié)合的典型體能類項(xiàng)目，比賽中不僅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的體能水平要求極高，還需要運(yùn)動(dòng)員通過(guò)完美的騎行技術(shù)和合理有效的戰(zhàn)術(shù)，通過(guò)自行車將運(yùn)動(dòng)能力有效轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，獲得理想的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。在自行車比賽和訓(xùn)練過(guò)程中，當(dāng)完成一組或多組大強(qiáng)度/運(yùn)動(dòng)量騎行時(shí)，經(jīng)?？梢?jiàn)運(yùn)動(dòng)員隨著肌肉疲勞的逐漸累積，踏蹬圓滑度下降，騎行穩(wěn)定性降低的現(xiàn)象[14]。特別是人體處在坐騎姿態(tài)高速騎行時(shí)，軀干及臀部出現(xiàn)明顯的上下震動(dòng)或左右搖動(dòng)，以及單側(cè)下肢難以保持在矢狀面內(nèi)完成踏蹬動(dòng)作，髖關(guān)節(jié)出現(xiàn)明顯的外展或內(nèi)收的錯(cuò)誤動(dòng)作。一方面運(yùn)動(dòng)員使用的傳動(dòng)系數(shù)和專項(xiàng)力量水平不匹配時(shí)會(huì)導(dǎo)致踏蹬發(fā)力動(dòng)作的變形，另一方面也與運(yùn)動(dòng)員是否從小接受專門的騎行技術(shù)訓(xùn)練，是否掌握了正確的踏蹬技術(shù)有關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)自行車騎行穩(wěn)定性的研究較少，實(shí)際運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中多依賴教練員經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)有效的定量測(cè)評(píng)方法。本文采用室內(nèi)功率自行車進(jìn)行逐級(jí)遞增負(fù)荷和一次力竭2種騎行，來(lái)驗(yàn)證采用膝、踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)變化評(píng)價(jià)騎行穩(wěn)定性的可行性和有效性。

功率自行車逐級(jí)遞增負(fù)荷騎行是自行車運(yùn)動(dòng)員有氧代謝能力測(cè)試的常用方法，為了觀察不同踏頻水平下是否能夠采用加速度計(jì)數(shù)變化反映膝、踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的改變，本文采用了固定功率車檔位、逐級(jí)增加頻率的遞增負(fù)荷方案。結(jié)果可見(jiàn)，EG運(yùn)動(dòng)員完成第5、第6級(jí)負(fù)荷時(shí)的功率與頻率顯著高于普通組，并達(dá)到了負(fù)荷方案設(shè)定的頻率要求，相反NG運(yùn)動(dòng)員可見(jiàn)第6級(jí)騎行時(shí)的頻率難以達(dá)到95 r/min的預(yù)設(shè)水平，在固定檔位的情況下功率較低，反映了NG專項(xiàng)力量水平低于EG。而2組運(yùn)動(dòng)員在1 kmTT中使用了相同的功率車檔位進(jìn)行一次力竭騎行，由于自行車騎行功率反映了踏蹬力與頻率的乘積關(guān)系，而較好的爆發(fā)力和力量耐力又有利于運(yùn)動(dòng)員在測(cè)試的開(kāi)始和結(jié)束階段維持更好的頻率水平，因此NG相對(duì)EG較差的專項(xiàng)力量水平帶來(lái)了1 kmTT測(cè)試全程相對(duì)較低的頻率和功率水平；同時(shí)，專業(yè)自行車運(yùn)動(dòng)員在安靜狀態(tài)開(kāi)始的一次力竭測(cè)試中，通?？稍陂_(kāi)始時(shí)的1~3 s達(dá)到最大功率，之后受慣性和疲勞累積的影響逐漸下降，而功率下降則直接影響平均功率水平，反映了運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)力量及速度耐力水平。無(wú)論是遞增負(fù)荷還是一次力竭，通?？梢?jiàn)最后階段運(yùn)動(dòng)員騎行動(dòng)作的變形，從而給騎行效率帶來(lái)了不利影響。

作為踏蹬動(dòng)作中屈伸幅度最大的膝關(guān)節(jié)，不同水平運(yùn)動(dòng)員測(cè)試中3個(gè)軸向的加速度計(jì)數(shù)存在著較大的差異。首先，在VA方向，所有運(yùn)動(dòng)員的加速度計(jì)數(shù)最高，GXT第6級(jí)和1 kmTT中分別達(dá)到4 500 counts/min和1 200 counts/min的水平，顯著高于其他2個(gè)方向，且本研究2組運(yùn)動(dòng)員間未見(jiàn)顯著差異，提示髖、膝2個(gè)關(guān)節(jié)的屈伸帶來(lái)的膝關(guān)節(jié)VA向的運(yùn)動(dòng)頻度基本一致，可能并不是運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)差異的主要原因。研究表明，在亞極量強(qiáng)度自行車騎行中，功率的產(chǎn)生主要來(lái)自膝關(guān)節(jié)的伸展[15]；而在最大強(qiáng)度自行車騎行中，伸髖關(guān)節(jié)則成為產(chǎn)生功率的主要?jiǎng)幼鱗16-17]。盡管存在爭(zhēng)論，但踏蹬周期中腘繩肌在髖關(guān)節(jié)能夠產(chǎn)生明顯的正向功率來(lái)抵消膝關(guān)節(jié)的負(fù)功率，因?yàn)榕c膝關(guān)節(jié)相比，髖關(guān)節(jié)的力臂更長(zhǎng)[18]。在最大強(qiáng)度騎行中，腘繩肌可能提供了顯著的髖關(guān)節(jié)正向功率，在伸小腿的最后階段要顯著大于膝關(guān)節(jié)的負(fù)向功率。因此自行車項(xiàng)目需要更加重視發(fā)展髖關(guān)節(jié)的力量，特別是屈髖肌群肌力，從而保證髖、膝關(guān)節(jié)屈伸動(dòng)作的平衡和協(xié)同發(fā)力，提高踏蹬圓滑度，減少錯(cuò)誤動(dòng)作發(fā)生的幾率；其次，在SA方向，2組運(yùn)動(dòng)員存在一定差異，GXT中僅EG運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)SA計(jì)數(shù)與功率顯著相關(guān)，逐級(jí)遞增，1 kmTT中EG運(yùn)動(dòng)員則明顯高于NG。膝關(guān)節(jié)SA前后方向的加速度計(jì)數(shù)差異可能與運(yùn)動(dòng)員是否能夠快速通過(guò)上下2個(gè)踏蹬“死點(diǎn)”有關(guān)，EG雙側(cè)下肢存在積極主動(dòng)的“上提”發(fā)力，明顯提高了踏蹬圓滑度，可能是運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)更好的主要原因之一；第三，在CA方向，NG運(yùn)動(dòng)員在GXT完成最后2級(jí)高強(qiáng)度騎行以及1 kmTT中，加速度計(jì)數(shù)均顯著高于EG，提示在大強(qiáng)度騎行時(shí)NG運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)左右方向的擺動(dòng)明顯增加，可能與屈伸髖、膝關(guān)節(jié)的大肌群疲勞，代償發(fā)力增多，踏蹬動(dòng)作的穩(wěn)定性下降有關(guān)，膝關(guān)節(jié)左右方向的擺動(dòng)除了會(huì)造成一定程度的能量損失，影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，長(zhǎng)此以往還可能增加膝關(guān)節(jié)受損的風(fēng)險(xiǎn)。

不同強(qiáng)度騎行過(guò)程中踝關(guān)節(jié)的變化，也會(huì)對(duì)踏蹬發(fā)力和騎行效率產(chǎn)生一定的影響。Martin等[16]研究發(fā)現(xiàn)髖、膝、踝3個(gè)關(guān)節(jié)在30 s最大強(qiáng)度自行車騎行測(cè)試中出現(xiàn)疲勞的程度不同，踝關(guān)節(jié)功率和運(yùn)動(dòng)范圍的降幅要大于膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)，也就是與髖、膝關(guān)節(jié)相比，踝關(guān)節(jié)自由度的改變和踝關(guān)節(jié)跖屈肌的局部疲勞更為明顯，該結(jié)果建議運(yùn)動(dòng)員應(yīng)改變運(yùn)動(dòng)方式來(lái)減小騎行動(dòng)作的復(fù)雜程度。由于踝關(guān)節(jié)跖屈肌可將下肢產(chǎn)生的功率傳遞到踏板，因此減少踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能夠增加關(guān)節(jié)硬度，從而減少疲勞狀態(tài)下髖關(guān)節(jié)的能量流失[19]。在每個(gè)踏蹬圓周內(nèi)減少踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)還可將騎行簡(jiǎn)化為一個(gè)雙關(guān)節(jié)屈伸動(dòng)作，以便在中樞和/或外周疲勞狀態(tài)下更容易進(jìn)行協(xié)調(diào)[20]。

在專業(yè)自行車領(lǐng)域，無(wú)論是實(shí)際運(yùn)動(dòng)場(chǎng)訓(xùn)練、比賽還是室內(nèi)功率車訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員都會(huì)穿著安裝了鎖扣的專業(yè)騎行鞋，與專業(yè)踏板鎖定后進(jìn)行踏蹬騎行。這樣的連接使運(yùn)動(dòng)員不僅可以完成向下踏蹬發(fā)力，還可以在上提階段完成主動(dòng)發(fā)力，從而有效提高整體的發(fā)力水平和踏蹬圓滑度。當(dāng)騎行鞋和踏板連接后，運(yùn)動(dòng)員足部以及踝關(guān)節(jié)在CA向上的活動(dòng)范圍會(huì)受到一定的限制[21]。本研究2種運(yùn)動(dòng)模式下，踝關(guān)節(jié)三軸加速度計(jì)數(shù)的變化存在一定的差異。首先，在踏頻遞增的6級(jí)功率自行車騎行測(cè)試中，踝關(guān)節(jié)在VA和SA的加速度計(jì)數(shù)隨著踏頻增加顯著升高，即踝關(guān)節(jié)在SA的活動(dòng)頻率增加，而CA向上的計(jì)數(shù)未隨功率的提高而明顯增加，可能與已有研究結(jié)論中踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度隨著強(qiáng)度增大、疲勞出現(xiàn)有所降低有關(guān)[18]；同時(shí)NG踝關(guān)節(jié)CA計(jì)數(shù)顯著高于EG，NG后2級(jí)大強(qiáng)度騎行時(shí)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降，橫向移動(dòng)增加，從而引起踝關(guān)節(jié)CA向加速度計(jì)數(shù)的明顯升高。其次，在一次力竭的大強(qiáng)度騎行測(cè)試中，與GXT相似，可見(jiàn)踝關(guān)節(jié)SA上活動(dòng)度與騎行頻率、功率的正相關(guān)關(guān)系，而CA向上的加速度計(jì)數(shù)未見(jiàn)明顯的下降，部分運(yùn)動(dòng)員可能隨疲勞積累出現(xiàn)了一定程度的橫向擺動(dòng)；但本文未見(jiàn)不同水平運(yùn)動(dòng)員踝關(guān)節(jié)三軸向上加速度計(jì)數(shù)的顯著差異，可能與一次力竭大強(qiáng)度騎行中踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的個(gè)體差異較大，或樣本量不足有關(guān)。

綜上所述，在功率自行車騎行訓(xùn)練中，膝、踝關(guān)節(jié)加速度計(jì)數(shù)可科學(xué)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的發(fā)力特點(diǎn)和騎行穩(wěn)定性，并對(duì)運(yùn)動(dòng)員下肢運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)是否存在錯(cuò)誤動(dòng)作進(jìn)行個(gè)性化診斷。未來(lái)還需對(duì)診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步定量研究，并將三軸加速度計(jì)數(shù)評(píng)價(jià)自行車騎行穩(wěn)定性的方法逐步推廣到實(shí)際運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的測(cè)試與評(píng)價(jià)中。

4 結(jié)論

4.1 膝、踝關(guān)節(jié)的冠狀軸加速度計(jì)數(shù)變化可有效評(píng)價(jià)下肢運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的騎行穩(wěn)定性，隨著疲勞的發(fā)生加速度計(jì)數(shù)增加，下肢穩(wěn)定性下降。

4.2 膝關(guān)節(jié)矢狀軸加速度計(jì)數(shù)是反映運(yùn)動(dòng)員踏蹬過(guò)程中是否有主動(dòng)抬腿上提，以改善踏蹬圓滑度的有效指標(biāo)。