軍事體能訓練中骨骼肌變化及功能評價

何敬和 常 震 劉冠男

(武警醫學院軍事體育教研室,天津300162)

國內外學者對體能的評價方法,體能訓練對機體的影響及不同體能訓練之間的相互作用等方面進行了大量研究,并取得了一些進展。但有關士兵肌肉功能的評價、不同體能訓練對士兵肌肉功能的影響等方面的問題還需進一步地研究。研究士兵體能的評價方法,對評價部隊體力狀況,評估訓練效果,指導部隊訓練具有重要意義,各國軍隊對此頗為重視[1,2]。目前對 “physical fitness” 一詞含義的理解很不統一,也很難給它下一個清楚確切的定義,總的中心含義是講對士兵體力耐力的要求。體能訓練包括以下四個方面的內容:即心血管系統適應能力訓練;肌力和肌耐力訓練;柔韌性訓練;體成分訓練。體能訓練是平時軍隊提高和保持高體能水平、增強部隊戰斗力的基本手段。同時,體能訓練中的軀體損傷是損害軍隊人員健康和部隊戰斗力的又一重要因素:因此,建立科學的體能訓練方法是軍事訓練醫學需要研究的重要課題。

1 體能訓練引起的骨骼肌變化

體能訓練[3]可以分別歸入速度 (無氧)和耐力(有氧)兩大類訓練之中。耐力類體能訓練是由較長持續時間而強度較低的運動所組成;而速度類體能訓練則是由持續時間短而多次重復功率高的運動所組成。

在一組受試者中,每一個受試者用一條腿進行速度訓練 (重復進行持續30～40 s的全力蹬自行車功率計,每次重復之間休息1.5min),而另一條腿則進行耐力訓練 (持續蹬自行車功率計30 min～50 min),比較兩種類型訓練效果。研究結果表明,兩種訓練都能使有氧能力明顯增強,但以耐力訓練側更為顯著 (這個研究未對無氧酵解和ATP-CP系統進行研究)。耐力訓練側的腿部肌肉中慢肌纖維出現肥大,而在速度訓練側的腿部肌肉中,快肌纖維與慢肌纖維均呈現肥大,但尤以快肌纖維直徑的增大為明顯。兩種類型體能訓練對骨骼肌產生了不同影響,見表1。

表1 耐力與速度訓練對骨骼肌的不同影響[4]

2 士兵體能訓練中肌肉功能的評價

軍事體力勞動的主要特點是持續時間長、勞動強度大,這就要求士兵不但應具有良好的心肺功能,而且還應具備良好的肌力、肌爆發力和肌耐力。美軍研究認為,肌力在士兵的總體力中約占30%;同時,軍隊的機械自動化在一個側面減輕了士兵的體力勞動強度,但新的軍事裝備又給士兵增加新的負擔。目前在美軍的350種軍事職業中約有1/3的職業仍然要靠體力和肌力,其中有75種專業強調對舉重的要求。因此,肌肉功能側試和評價是軍事訓練醫學中的一項基本而重要的內容。在軍事訓練中,不同年齡、不同兵種的肌肉功能評價,合理有效的訓練模式的建立,以及了解與訓練有關的運動功能障礙程度、評定康復治療效果都需要肌肉功能的測試和評價。因此,肌肉功能測試和評價在軍事訓練醫學中有重要意義。目前常用的肌肉功能的測試和評價方法是:用握力計測試握力,拉力計測試腰背肌力,利用鋼絲繩及滑輪牽拉固定的握力計或彈黃秤測試屈肘、伸膝或肩外展肌群的肌力等。這些方法均屬于靜力性肌力側試,也就是等長肌力測試。

等長肌力測試的局限性在于它無法反映整個關節運動中的肌力大小,所以等長肌力測試在科研工作中逐漸被兼顧等長、等張肌力測試的等速技術所代替。等速技術一個很重要的方面就是能準確測試患者的肌肉功能。目前國內應用等速技術進行軍事體能評價的文獻報道較較少。

2.1 等速肌肉測試在軍人體能訓練中的應用

2.1.1 等速肌肉測試的適應癥和禁忌癥

等速肌肉測試主要應用于了解肌肉或神經肌肉功能損害程度;確立基礎值,幫助評價損傷的程度;作為制定康復治療方案的參考依據;作為康復治療療效的評價和判斷的重要定量指標。等速肌肉測試的禁忌癥:骨與軟組織損傷愈合未堅;嚴重疼痛;關節活動嚴重受限;嚴重滑膜炎;骨關節不穩;急性扭傷;嚴重心血管疾病等。上述禁忌癥有些經過及時治療,若癥狀好轉,可酌情進行等速肌肉測試。

2.1.2 等速肌肉測試對運動系統訓練的肌肉功能評價

目前國外已把等速訓練作為提高肌力、爆發力和耐力以及肢體損傷后關節肌肉康復的一個重要手段。而等速測力法則普遍用來作為評定士兵骨骼肌系統的機能狀態和訓練損傷的治療效果的一種客觀指標。有研究表明[5]:經常從事體能訓練的士兵膝關節等速肌力的各項指標均明顯大于對照組青年的肌肉力量。

2.1.3 等速肌肉測試對運動系統傷病的肌肉功能評價

運用等速側試儀器對體能訓練系統傷病進行功能評價,可提供較為準確的定量指標,同時通過力矩曲線的分析,有助于判斷肌肉關節病變的可能部位,對設計合理的、有針對性的康復方案有指導意義。

目前從國內外研究報道的文獻來看,臨床上研究最多的是膝關節的等速肌肉功能測試,這與膝關節作為負重關節,容易造成損傷有關。另外與膝關節測試時固定較為完全、測試結果可信度較高、力矩曲線較為清晰、容易判斷有關。如對膝骨性關節炎患者進行膝屈肌和伸肌等速肌肉測試發現,患膝屈、伸肌的Peak Torque(峰力矩,PT)值均較健側明顯降低,同時 Total Work(單次最大作功量,TW)、Average Power(平均功率,AP)和Torque Acceleration Energy(力矩加速能,TAE)值也相應減小,表明膝骨性關節炎可明顯影響膝屈、伸肌的功能。由于患膝屈、伸肌力同時降低,屈肌和伸肌的峰力矩比 (H/Q)與健側相比無顯著性改變。進一步對膝骨性關節炎患者屈、伸肌力與其下肢功能的相關性研究表明:患膝屈、伸肌的肌力減退與下肢日?；顒幽芰?ADL)的下降,以及患膝疼痛程度有顯著的相關性。說明臨床上對膝骨性關節炎患者的治療不但應注重患膝疼痛的治療,而且還應強調膝關節屈肌和伸肌力量的訓練,膝關節肌肉功能的改善將有助于患者疼痛的減輕和ADL功能恢復,同時可改善關節的穩定性,防止繼續損傷,這對膝骨性關節炎患者的康復治療有重要意義。同樣,在對前交叉韌帶損傷患者的等速肌肉測試中[6]也得出了上述結果。除此之外,四肢其他關節等速測試的研究也越來越多,并且腰背肌的等速測試的研究也有報道[7]。

2.2 新兵不同訓練模式體能訓練前后肌肉功能評價——以膝屈伸肌肌肉功能變化為例[8]

2.2.1 有研究表明陸軍士兵入伍時雙膝屈伸肌的肌力表現出以下特征

①PT、PT/BW(峰力矩體重比,Peak Torque to Body Weighrt Ratio)、TW 及 TW/BW(Aotal Work to Body Weight Ratio,單次最大作功量體重比)值隨運動速度的增加而降低;②AP及AP/BW(Average Power to Body Weight Ratio,平均功率體重比)隨運動速度的增加而增大;③在慢速和快速測試中PT、PT/BW、TW、TW/BW、AP及AP/BW值,伸肌大于屈肌;④慢速側試中,右膝肌的PT和PT/BW大于左膝伸肌;同時,TW和AP的差異反映出左膝屈肌的肌力也小于右膝屈肌;⑥快速測試時,雙膝同名肌的各測試指標之間未見差異,這與正常人群的側試結果報道基本一致。

2.2.2 新兵膝屈伸肌的爆發力表現

隨運動速度的增加而增大;伸膝肌大于屈膝肌;雙膝同名肌之間無差異。

2.2.3 不同訓練模式體能訓練肌力變化特點

單一耐力訓練模式可以一定程度地提高骨骼肌的肌力、爆發力和肌耐力,但肌肉功能的提高具有一定的 “局限性”,即僅限于部分肌的功能改善。耐力速度交替復合訓練模式中,新兵雙膝屈伸肌肌纖維功能改變以快肌纖維的功能增強為主要特點。耐力力量交替復合訓練模式中,新兵除右膝伸肌外,其余各肌肌力、肌爆發力和耐力均有所提高,但此訓練模式中力量訓練的負荷、方法還需要進一步地研究。同時,在3種訓練模式中此訓練模式對骨骼肌的損傷最小。耐力力量交替復合訓練模式中Delayed-onset Muscular Soreness(延遲性肌肉酸痛,DOMS)的發生幾率最小,但力量訓練的負荷、方法還需進一步研究。

[1]Myles WS,Allen CL.Current levels of physical fitness in the Canadian forces[M].AD-A04638,1977

[2]Cooper KH.Physical fitness in the army[M].AD-A052430,1978

[3]首屆 《全軍訓練醫學學學術會議論文》 (1990年11.20～22)[R].北京:軍事醫學科學院

[4]Fox,E.L.Sports physiology.Philadelphia[M].WB.Saunders Co.1989

[5]李國平.用等速測力法評定優秀運動員股四頭肌和月國繩肌力量和耐力[J].中國運動醫學雜志,1988,7:143

[6]白玉龍.前十字交叉韌帶損傷后股四頭肌胭繩肌等速肌力評價[J].中國運動醫學雜志,1998,17:135

[7]Kannus P.Isokinetic evaluation of muscular performance:Implications for muscle testing and rehabilitation,Int J Sports Med[R].1994,15:511

[8]薛剛.不同體能訓練模式對新兵屈伸膝肌功能影響的等速測試研究 [R].第四軍醫大學碩士學位論文,2001