振動力量訓練對跨欄跑運動員髖關節肌力變化影響的實驗研究

摘 要:運用對比實驗方法，采用JET VIBE(ETS-900N模式)振動訓練臺，對首都體育學院跨欄跑專項二級運動員進行振動刺激力量訓練，振動頻率為25~40 Hz。經過8周系統的力量訓練，在60°/s和300°/s測試條件下，利用ISOMED 2000等速測試訓練儀器分別對2組受試者髖關節屈伸肌群進行等速力量測試。研究結果:實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者髖關節屈伸肌群相對峰值力矩、總功都有顯著性提高(P<0.05)，最大做功有非常顯著性提高;組間比較，Ⅱ組受試者髖關節屈伸肌群相對峰值力矩、最大功和總功的增長率均高于Ⅰ組，差異具有顯著性(P<0.05)。研究結論:在傳統力量訓練中附加振動刺激，能更有效地達到提高髖關節力量訓練的目的;振動刺激能更好地提高髖關節的最大力量和耐力水平;振動力量訓練在前4周使髖關節屈伸肌群肌力保持相同的速度增長，而后4周髖關節伸肌肌群肌力的增長速度明顯高于屈肌肌群肌力增長速度。

關鍵詞: 振動刺激;髖關節;相對峰值力矩;最大功

中圖分類號: G 822.6 文章編號:1009-783X(2009)03-0055-04 文獻標志碼: A

Abstract:By applying JET VIBE(ETS-900N model)vibration platform and comparative experiments，the second-rate hurdle-events athletes from Capital Institute of Physical Education have undergone a vibration stimulation training with different frequency from 25Hz to 40Hz.After eight weeks` systematic training，under the conditions of 60°/s and 300°/s，the flexors and the extensors of hip joint from two groups of subjects were measured by equipment of ISOMED 2000.After experiment，it is indicated that the PT/BW，TW of subjects’ extensors and flexors of hip from both groups improved significantly (P<0.05)，and MW also improved very significantly;after a comparison between groups，the PT/BW，TW and MW of extensors and flexors of hip in group2 improved more than group1，with a significant difference (P<0.05).It can be concluded that:traditional strength training plus vibration strength training can better achieve the goal of enhancing the strength training for hip;vibration stimulus can better enhance the MW and resistance strength level of hip;in the first four weeks，the flexors and the extensors of hip increased at the same rate through vibration strength training，but in the subsequent four weeks，the increasing rate of the flexors is obviously higher than that of the extensors.

Key words:vibration stimulation;hip joint;peak torque to body weight;maximum work

振動力量訓練是國際上最新發明的一種力量訓練方法，它對有效提高肌肉的最大力量和爆發力具有重要作用。目前，振動力量訓練已在國外高水平運動員力量訓練和大眾康復健身訓練中得到較好應用，因此，跟蹤國際最新力量訓練理論和技術，探索振動力量訓練對于肌肉力量增長效果的有效性，掌握振動力量訓練原理與方法，對擺脫傳統的以杠鈴為主體的力量訓練模式產生深遠影響。本研究以跨欄跑二級運動員為研究對象，通過訓練實驗進一步探索振動力量訓練對跨欄跑運動員髖關節肌力訓練效果的影響。與此同時，本研究還將為跨欄跑教練員和體育專業教師更新力量訓練觀念，拓寬專項力量訓練方法和手段提供實證依據。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

研究對象為首都體育學院運動系跨欄跑項目二級運動員8名，隨機分為2組，每組4人，I組為對照組，采用傳統力量訓練，II組為實驗組，采用傳統力量訓練附加振動力量訓練。II組中，研究對象在訓練中的振動刺激頻率為25~40 Hz，振幅始終保持不變。研究對象基本情況見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器

韓國制造的JET VIBE(ETS-900N模式)振動訓練臺以及ISOMED 2 000等速測試訓練儀器。

1.2.2 訓練方案

預實驗開始前對2組研究對象髖關節的肌力分別進行測量并認真做好記錄。1周預實驗后對實驗方案不妥之處進行修改。I組為對照組，仰臥姿勢，負重2 kg，做上下直腿交替擺動練習;仰臥姿勢，上擺/下壓橡皮帶，練習伸髖、屈髖力量，每周訓練2次，每次4~6組，每組20~30次，組間間隔1 min;II組為實驗組，II組方案與I組一致，只是在訓練過程中附加振動力量訓練，振動刺激頻率范圍為25~40 Hz，振幅始終保持不變。共進行8周訓練，每2周對肌力進行1次測試。

1.2.3 指標測試

實驗前后1周內，對研究對象髖關節60°/s和300°/s進行等速肌力測試，測試指標包括峰值力矩\\、相對峰值力矩以及總做功量和最大功。

1.2.4 統計處理

運用SPSS 10.0的均值比較中配對T檢驗，獨立樣本的T檢驗對有關參數進行統計分析。

2 研究結果與分析討論

2.1 研究結果

2.1.1 2種訓練方案對髖關節峰值力矩、相對峰值力矩的影響

峰力矩是關節屈伸運動過程中最大力矩的表達，是目前肌力測試中最常用的黃金指標，可以反映下肢肌肉的最大負荷情況，一般認為可以代表肌肉的最大肌力。峰力矩因受試者體重的差異而造成個體的差異較大，所以大多采用相對峰力矩。實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者髖關節屈伸肌群的相對峰值力矩都有了不同程度的提高，見表3。Ⅰ組髖關節在60°/s和300°/s測試條件下伸肌分別提高了0.7 Nm/kg和0.61 Nm/kg，增幅分別為22.89%和28.93%，而髖關節屈肌分別提高了0.2 Nm/kg和0.37 Nm/kg，增幅分別為11.06%和29.41%;Ⅱ組伸肌分別提高了0.74 Nm/kg和0.8 Nm/kg，增幅分別為30.73%和35.28%，屈肌提高了0.23 Nm/kg和0.48 Nm/kg，增幅分別為13.1%和37.91%。同組實驗前后比較，伸肌肌群的增長，2組都有顯著性差異(P<0.05)，而屈肌肌群只在300°/s時，增長有顯著性差異;組間比較，伸肌肌群的增長具有顯著性差異(P<0.05)(見表2、表3)。

環比，一般是指報告期水平與前一時期水平之比，表明現象逐期的發展速度。環比增長速度=(本期數-上期數)/上期×100%;定基比發展速度也叫總速度，是報告期水平與某一固定時期水平之比，表明這種現象在較長時期內總的發展速度，定基比增長速度=(末期數-初始數)/初始數×100%;由表4可知，2組研究對象髖關節伸肌肌群1~4周平均環比增長速度為15.99%，4~8周平均環比增長速度為11.35%，1~8周平均定基比為28.6%;2組研究對象髖關節屈肌肌群1~4周平均環比增長速度為16.48%，4~8周平均環比增長速度為5.24%，1~8周平均定基比為22.84%;可見，在1~4周內，髖關節伸肌肌群與屈肌肌群的增長速度基本相同，分別為15.99%和16.48%，而在4~8周內，髖關節伸肌肌群的增長速度明顯高于屈肌肌群，分別為11.35%和5.24%。

2.1.2 2種訓練方案對髖關節總做功量的影響

總功表示肌群一定次數重復收縮做功量之和，代表肌肉的耐力。實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者髖關節屈伸肌群的總功都有不同程度的提高，Ⅰ組髖關節在60°/s和300°/s測試條件下，伸肌分別提高了177 J和258.25 J，而Ⅰ組髖關節屈肌分別提高了52 J和41.75 J;Ⅱ組伸肌分別提高了226.25 J和276.25 J，屈肌提高了63.25 J和70.5 J。組間比較，伸肌肌群的增長具有非常顯著性差異(P<0.01)，屈肌肌群增長有顯著性差異(P<0.05)(見表5)。

2.1.3 2種訓練方案對髖關節最大功的影響

最大功表示肌群在一定次數重復收縮做功時，最大的一次做功值代表肌肉的做功能力，也一定程度上反應最大肌力。實驗后，髖關節在60°/s和300°/s測試條件下，Ⅰ組伸肌分別增長46.5 J和41.75 J，增率為23.83%和28.77%;屈肌分別增長19.75 J和14.0 J，增率為18.04%和28.09%;伸肌、屈肌的增長組內比較具有顯著性差異(P<0.05)。Ⅱ組伸肌在60°/s和300°/s測試條件下分別增長75.0 J和48.0 J，增率為23.83%和28.77%;屈肌分別增長19.75 J和14.0 J，增率為18.04%和28.09%;伸肌、屈肌的增長組內比較具有顯著性差異(P<0.05);組間比較，伸肌肌群的增長具有顯著性差異(P<0.05)，而屈肌肌群無顯著性差異(見表6)。

2.2 分析討論

2.2.1 振動力量訓練原理的研究

對振動力量訓練原理的探索，國內外學者普遍認為:振動力量訓練理念最初來源于電生理學上的振動性張力反射(tonic-vibration reflex)，其代表人物是Eklund。Eklund對偏癱患者進行振動刺激治療時發現，振動刺激能引起不隨意收縮的肌肉收縮，于是首次提出張力性振動反射這一概念[1]。張力性振動反射(TVR)是一種由外源性振動刺激引起的神經系統的調節反射，通過振動刺激激活肌肉本體感受器，再經過單突觸和多突觸的神經反饋調節，反射引起不隨意收縮的肌肉收縮，從而導致肌肉力量發生變化。在振動性張力反射現象的基礎上，我國學者王興澤等人提出了彈簧振動的傳遞效應理論，其主要內容為:振動力量訓練是利用人體接受機械性刺激而產生有節奏的生物學反應而進行的訓練，人體具有彈性組織，它對于振動的反應可以視為一個多質點的彈簧系統，正因為人體像一個彈簧系統，所以振動對人體產生的各種生理效應與振動在彈簧系統中的傳遞及彈簧系統的形變反應相近[2]。國內外許多專家、學者根據這一生理、物理現象利用振動的傳遞效應，大膽設想:振動在人體中傳遞能促進病理狀態下的機能優化，正常狀態下的機能強化。

2.2.2 振動力量訓練運用類別的研究

最早將振動刺激引入肌肉力量訓練的是Hagbarth K E和 Eklund G，他們在1966年發現振動刺激訓練可以廣泛地應用于力量訓練中，使力量增長更快，而最早將振動刺激應用于運動訓練的則是俄羅斯科學家Nazarov[3]。在力量訓練中，遞增抗阻力訓練(resistance training)是增加肌肉力量和功率最常用的方法之一。1987年，在一項研究增強抗阻力訓練技術中，俄羅斯科學家Nazarov把振動刺激與遞增抗阻力訓練結合起來，這就是所說的振動力量訓練或振動力量練習[4]。

運用振動刺激進行力量訓練時有2種方法，第1種是直接將振動固定在目標肌肉的肌腱上進行振動刺激，研究者稱之為“局部振動力量訓練”，主要針對上肢肌肉力量。 Issurin B等在臂牽引器上對附加振動刺激的手臂進行最大力量訓練。每周3次，每次6組，每次練習以最大力量的80~100%強度完成可能的最多次數，附加振動的頻率為44 Hz，振幅為3 mm，振動加速度為22 m#8226;s-2，結果發現附加振動組最大力量提高了49.8%，正常訓練組只提高了16.4%[5]。Webre在常規力量中附加振動訓練，振動頻率為25 Hz。振動訓練進行了5周，每周訓練2次，每次4組練習，每組重復8次，強度為最大力量的80%。結果受試者的最大力量提高了24~34%，明顯高于以往文獻中報道的常規力量訓練中肌肉力量的增加值。第2種是通過振動在人體中的傳導，間接地刺激目標肌肉，“全身振動力量訓練(whole body vibration-WBV)”，主要針對腿部力量進行訓練。德國科隆體育大學Schwarzer以站姿對運動員進行垂直方向的振動訓練，每周3次，每次以最大力量的60%完成12次，振動頻率為10~24 Hz，振幅為6 mm，最大力量增加了40%[6]。

2.2.3 振動力量訓練效果主要影響因素的研究

振動力量訓練對于肌肉的作用效果主要取決于振動特征與振動訓練方案，振動特征包括振動頻率、振幅和運用方法;訓練方案則包括訓練類型、訓練強度、訓練量、間歇時間和訓練頻率。此外，振動刺激的效果還與肌肉的初始長度有關。國外大量文獻報道:受到牽拉的肌肉對振動刺激的反應更加敏感，引起的收縮更加強烈。

2.2.3.1 振動頻率

振動頻率(frequency)是指單位時間內振動的次數，用赫茲(Hz)表示[7];振動的頻率以50 Hz為界分為低頻和高頻振動2種[8]，低頻主要產生共振現象，主要是由人體系統共振的頻率范圍決定的，上肢局部振動力量訓練多采用40~50 Hz的振動頻率，下肢為5~25 Hz。二者的差異可能是由于上下肢快慢肌組成的比例不同造成的[9]。

2.2.3.2 振幅

振幅是指在周期振動中距離平衡位置的最大值與最小值之間差值的一半，表示振動的強弱[10]。目前，關于最佳的振幅還沒有定論，但是大量實驗表明，小振幅不足以引起力量的增長。國內外研究者目前采用的振幅從0.3~10 mm不等，多數采用2~6 mm振幅。

2.2.3.3 訓練方案

有關振動刺激的訓練安排，多數學者采用6~8周訓練周期。每周2~3次，每次以最大力量的60~80%負荷量進行訓練，每次3~4組，重復次數為1~8次依次遞減，時間間隔為2.5~3 min，動作要求盡可能快。每次訓練要嚴格控制接振時間，一般不超過6 min。振動刺激和傳統力量訓練一樣，存在著訓練量和訓練強度的問題，對兩者如何合理有效地安排，尚無明確定論。國外有研究者提出:運用大強度和量可能更有利于肌肉力量與功率的增加，同時，優秀運動員的增加量可能強于非優秀運動員[11]。

2.2.4 振動力量訓練對髖關節相對峰值力矩影響的分析

相對峰值力矩一般認為可以代表肌肉的最大肌力。實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者髖關節屈伸肌群的相對峰值力矩都有了不同程度的提高，說明實驗方案的設計取得了較好的效果。進行組間比較，伸肌肌群的增長具有顯著性差異，實驗組增長明顯高于對照組。振動力量訓練是一種附加的外源性振動刺激，當人體這樣一個粘彈性體遇到振動刺激時，其關節角度及控制的力矩會出現被動性的收縮，此時會由于振動而影響到肌肉的長度及肌緊張，它們會通過感受器把信息傳入到中樞神經系統，中樞神經系統反射性地作出反應，發出各種適應性指令，使肌梭和高爾基氏肌腱器官處于適應性變化之中。對于振動力量訓練引起的力量增長可以這樣解釋:振動使已經疲勞的肌纖維重新產生收縮，同時使未募集的肌纖維也參與到運動當中來，這就使肌肉在實際運動中募集的肌纖維數目越來越多，肌肉收縮力量的增加就越明顯。

2.2.5 振動力量訓練對髖關節總做功量影響的分析

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。實驗后，Ⅰ組和Ⅱ組受試者髖關節屈伸肌群的總功都有不同程度的提高。組間比較，伸肌肌群的增長具有非常顯著性差異，屈肌肌群增長有顯著性差異，且Ⅱ組增長高于Ⅰ組。髖關節屈伸肌群總功的增長，除上述分析之外更多的肌纖維數目被募集以外，還可能與被募集來的肌纖維興奮性提高有關。因為隨著振動頻率的增加，為對抗外加負荷，神經傳導沖動的數量和頻率也增加，使得肌梭傳入纖維興奮性增強，直接刺激肌梭外肌纖維，引起收縮，導致肌肉收縮力量的增大。

2.2.6 振動力量訓練對髖關節最大功影響的分析

根據肌肉收縮時肌纖維募集的體積原則，運動時細胞體積較小的運動單位將首先被募集，而胞體大的運動單位在募集中列在最后并最少被使用，肌纖維的募集通常不是由運動的速度而是由完成運動所需要的力量所決定，因此，快肌纖維被用來支持高阻抗的運動負荷，而低阻抗的運動則由慢肌纖維支持。本研究中，Ⅰ組屈伸肌群的最大功有顯著性差異的增長，Ⅱ組則有非常顯著性差異的增長。組間比較，有顯著性差異。

2.2.7 振動力量訓練對髖關節肌力增長速度的分析

根據上述數據和分析的結果可以看出，在傳統力量訓練中附加振動力量訓練，可以更加有效地提高髖關節屈伸肌群的相對峰值力矩、總功和最大功，取得更好的力量訓練效果。本研究中，關于振動力量訓練方案對髖關節肌力增長速度的影響，是通過對前4周和后4周的肌力環比增長速度進行比較的。由數據可知，屈伸肌群在前4周的環比增長速度是基本相同的，而后4周伸肌肌群的增長速度明顯高于屈肌肌群的增長速度。

3 結論

1)在傳統力量訓練中附加振動刺激，可以更加有效地提高髖關節屈伸肌群的相對峰值力矩、總功和最大功，能更有效地達到提高髖關節力量訓練的目的。

2)振動刺激能更好地提高髖關節的最大力量和耐力水平。

3)振動力量訓練在前4周使髖關節屈伸肌群肌力保持相同的速度增長，而后4周髖關節伸肌肌群肌力的增長速度明顯高于屈肌肌群肌力增長速度。

參考文獻:

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