不同頻率振動刺激力量訓練對膝關節肌群肌力影響的實驗研究

摘要：采用PHYSⅠO-PLATE振動訓練臺，對北京女子壘球隊二線運動員進行不同頻率的振動刺激力量訓練，振動頻率分別是30HZ和45HZ，振幅為7mm。經過八周系統的力量訓練，利用MERAC等速肌力測試系統分別對兩組受試者膝關節屈伸肌的等速力量進行測試，實驗結果表明：實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者膝關節左右側伸肌群相對峰值力矩、總功都產生了顯著性提高(P＜0.05)，快速單次最大做功功率產生了非常顯著性提高；組間比較，Ⅱ組受試者膝關節左右側伸肌相對峰值力矩、快速單次最大做功功率的增長率均高于Ⅰ組，差異具有顯著性(P＜0.05)。研究證明：抗負荷力量訓練附加振動刺激可以有效地提高力量訓練的效果，能夠以相對較小的負荷有效地提高肌肉的最大力量、快速力量以及肌肉耐力；同振幅下，次高頻振動刺激對肌肉的訓練效果顯著高于中低頻振動刺激。

關鍵詞：振動刺激；力量訓練；相對峰值力矩；單次最大功率；總功

中圖分類號：G804.2 文章編號：1009-783X(2008)03-0072-04 文獻標識碼：A

1 研究目的

振動刺激力量訓練是一種新興的力量訓練方法，以其能夠用較小的負荷有效地提高肌肉力量及爆發力而受到越來越多國內外專家的關注。國外學者利用肌電圖對振動刺激時神經沖動的變化進行研究，發現在適宜的振動頻率下，神經沖動的發放頻率加快，同步性增強。但根據文獻所示，不同頻率的振動刺激對神經肌肉的影響是不同的。本研究中通過采用PHYSⅠO-PLATE振動訓練臺，對北京女子壘球隊二線運動員分別進行兩種不同頻率的振動刺激力量訓練，試圖探究提高振動肌肉力量訓練效果更為有效的方法和手段。

2 實驗對象與研究方法

2．1 實驗對象

本研究的實驗對象為北京女子壘球隊二線運動員，樣本含量為8，隨機分成兩組，Ⅰ組為中低頻振動力量訓練組，運動員在力量訓練中接受頻率為30Hz的振動刺激㈩Ⅱ組為次高頻振動力量訓練組，運動員在力量訓練中接受頻率為45Hz的振動刺激。受試者基本情況見表1。

2．2 研究方法

2．2．1 實驗相關儀器

意大利GLOBUS公司生產的PHYSⅠO-PLATE振動訓練臺、MERAC等速肌力測試系統、美國ArⅠel公司生產的ComputerⅠzed ExercⅠse System(CES)肌力測試及訓練系統。

2．2．2 訓練方案

運動員在正式訓練前首先利用CES肌力測試及訓練系統對下肢最大等速蹬伸力量進行測試，然后以運動員最大肌肉力量為依據，選定最大肌肉力量的30％作為附加負荷進行力量訓練。運動員共進行8周振動訓練，每周2次，每次6組，每組40秒，在此期間運動員一次完成深蹲起10個、膝角保持120°～140°靜蹲10秒，以及膝角控制在120°～140°的半蹲起10個，組間休息40秒，要求運動員做蹲起時爆發式用力，腳踝參與最后發力。Ⅰ組接受的振動刺激頻率為30Hz，Ⅱ組接受的振動頻率刺激為45Hz，振幅均為7mm。在訓練過程中，每兩周對運動員下肢最大蹬伸力量進行一次測試，并以當前最大蹬伸力量作為基礎來調整運動員的附加符合。

2．2．3 評定指標的測試

實驗前后一周內，對受試者膝關節進行慢速為60°/s和快速240°/s的等速肌力測試。選定慢速相對峰值力矩、單次最大做功功率、及總功作為反映最大肌肉力量、快速力量及肌肉耐力的評定指標。

3 結果與分析討論

3．1 研究結果

3．1．1 兩種振動刺激對膝關節屈伸肌群相對峰值力矩的影響

相對峰力矩(PT/BW)是反映下肢屈肌群和伸肌群收縮時相對最大力量的指標。實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者膝關節左右側屈伸肌群的相對峰值力矩都有了不同程度的提高，Ⅰ組膝關節左右側伸肌分別提高了10.5％和9.88％，而膝關節左右側屈肌分別提高了6.30％和9.30％；Ⅱ組伸肌分別提高了19.66％和19.88％(P＜0.01)，屈肌提高了19.30％和23.30％(P＜0.01)。組間比較，其峰值力矩的增長具有顯著性差異(P＜0.01)(表2)。

(群)的最大收縮力量。本研究中，兩組受試膝關節左右側屈伸肌群最大收縮力量都有所增長，其中Ⅱ組肌群最大收縮力量增長的幅度要明顯大于Ⅰ組，組間比較具有顯著性差異。這一結果表明，同一振幅下，振動頻率相對較高的振動刺激對肌肉(群)的最大收縮力量能夠產生較好的效果。

振動刺激作為一種外界刺激，在力量訓練方面與傳統的力量訓練方式比較有其特殊性。振動刺激可以產生加速度，而加速度所產生的“超重”與“失重”現象使得在實際運動中負荷量在不斷的發生變化。根據N=G+ma，在“超重”階段運動員所承受的負荷量要遠遠大于實際承受的負荷量。在相同振幅下，振動頻率越快，產生的加速度越大，在振動訓練中肌肉所承受的負荷量也越大，肌肉在實際運動中募集的運動單位也越多，肌肉收縮力量增加越明顯。

從神經調節來講，振動刺激作為一種外源性的刺激能刺激肌肉的本體感受器，特別是初級肌梭傳人纖維末梢的興奮性。振動刺激低頻波從遠一近在肌肉傳導，激活了大量肌梭Ⅰ a傳人纖維的興奮性，引起肌梭Ⅰ a型神經傳入沖動的增加，提高神經肌肉的效率。在一定范圍里，振動頻率越高，肌梭的梭內纖維的長度變化越快，神經發放沖動的頻率和強度也隨之增加，這樣就可以募集更多的運動單位參與運動，改善神經肌肉的協調性。許以誠等人通過肌電圖反應也證實了這一點。

3．2．2 兩種振動刺激對膝關節屈伸肌群快速力量影響的可能機制

本研究中，經過八周的系統訓練，Ⅰ組和Ⅱ組受試者膝關節左右側屈伸肌群快速單次最大做功功率都得到了不同程度的提高，且增長幅度呈現了與相對峰值力矩相同的現象，組間比較具有顯著性差異。

從運動單位募集形式上分析，肌肉隨意活動中，首先動員傳導速度慢但易興奮的小α-運動神經元。然后再動員傳導速度快但興奮閾值高的大α-運動神經元參與活動，即在肌肉活動中首先募集小α-運動神經元支配的Ⅰ型肌纖維，逐漸激活大α-運動神經元支配的Ⅱ型肌纖維參與收縮。而振動刺激，能使神經沖動的頻率加快，同步性增強，這樣就可以使大a-運動神經元動員加快，從而使Ⅱ型肌纖維激活加快，即在同一負荷刺激下，募集到了更多運動單位參與工作，造成肌肉收縮力上升的梯度加強，增強了肌肉快速做功的能力。

3．2．3 兩種振動刺激對膝關節屈伸肌群肌肉耐力影響的可能機制

總功(TW)能反映肌群收縮過程中總體做功能力，總功的提高從一定程度上反映了肌肉維持某一特定強度負荷或動作質量能力的提高，即肌肉耐力水平的提高。本研究中，兩組受試者膝關節屈伸肌群收縮的總功都得到明顯的提高。但是，組間比較不具有顯著性差異。筆者認為振動刺激力量訓練對肌肉耐力水平的促進作用是因為振動刺激使肌肉力量增強、肌群收縮過程中總體做功能力提高造成的。

本研究中，根據實驗結果所示，伸肌力量得到發展的同時，屈肌力量也得到相應的發展。上海體育科學研究所的許以誠等人通過對振動與非振動力量訓練時的肌電反應進行比較研究發現：振動刺激不僅能通過較小的運動負荷來募集更多的運動單位參與工作，而且能夠增強中樞系統的興奮性與協調性，在發展主動肌的同時，對抗肌的力量也得到一定的發展。

4 研究結論

1)抗負荷力量訓練中附加全身振動刺激，能夠有效地提高膝關節肌群力量的訓練效果。

2)振動刺激力量訓練能夠以相對較小的負荷有效地提高膝關節肌群的最大力量和快速力量以及耐力水平。

3)相同振幅下，次高頻振動刺激較中低頻振動刺激能夠更有效地提高膝關節肌群的最大力量、快速力量。

4)振動刺激力量訓練能夠使主動肌力量增加的同時，使對抗肌的力量也得到一定的發展。