攀巖運動員正反握法下肘關節等速肌力及峰力矩角度研究

楊建偉 馬楚虹 尤廷明 錢永東 戴 燕

(浙江師范大學體育與健康科學學院,浙江金華321004)

攀巖運動作為一項新型體育運動項目,是一項技術性很強的運動,運動員運用手指和腳趾的拉、抓、摳、掛等動作來附著支點支持人體重量,完成其技術動作,這對運動員上肢和腿腳的專項力量要求較高。肘關節作為上肢主要關節,其肌群的性能直接關系到攀登的質量和效果,而且在攀巖運動中,上下肢力量要協調運用,如果上肢力量差,攀登容易疲勞,即使有好的下肢力量,也難以繼續維持身體平衡[1]。因此,掌握合理的肘關節角度不僅可以在瞬間產生最大肌力,還可以節省能量避免疲勞,發揮肌肉長時間工作的能力。另外,肘關節的屈伸運動與前臂旋往往同時發生,運動損傷的發生率較高,由此可見對攀巖運動員肘關節屈伸肌群生物力學特征的研究尤為重要。

1 研究對象與方法

1.1 測試對象

本研究選擇的對象為浙江師范大學體育學院攀巖運動隊員4名 (參加全國大學生攀巖錦標賽第2,速度賽第2),訓練年限 (3.5±0.83)年,身高(176.2±2.1)cm,體重 (62±4.34)kg。納入標準:運動員在測試前24h未進行劇烈運動,無肌肉疲勞狀態,非空腹狀態下進行試驗。

1.2 研究方法

采用德國 Isomed2000等速肌力測試系統,測試內容為雙側肘關節正反兩種握法下的等速向心運動,測試速度和順序設置:向心 (60°/s、120°/s、180°/s各屈伸 6次,間隔 60 s)。測試前,要求參與測試的運動員進行15 min的準備活動,主要包括上肢的拉伸運動,并在測試角速度90°/s下以亞極限強度運動3次,以便熟悉掌握整個測試過程。測試過程中嚴格按照實驗手冊規定的方法對測試對象進行實驗,并給予每位受試者充分的口頭鼓勵。測試指標主要包括峰力矩 (peak torque,PT),相對體重的峰力矩 (PT/BM),屈伸峰力矩比值(flexors/extensors,F/E),峰力矩的角度 (angle of peak torque,APT)。

1.3 數據處理

所測得的數據使用spss12.0統計軟件和Excel軟件對數據進行統計學和作圖處理。統計學方法計算均值和標準差,并進行配對樣本t檢驗。

2 結果與分析

峰力矩是指肌肉或肌群在運動過程中,收縮運動產生的最大力矩輸出,代表肌群的最大肌力,但由于峰力矩受體重的影響較大,所以大多采用相對峰力矩,即峰力矩與體重的比值來評價肌力水平,相對峰力矩是運動員力量評定系統中的最重要指標之一。屈伸肌群峰力矩比是伸肌群與屈肌群最大峰力矩的比值,反映關節屈伸肌群力量平衡與肌力協調問題,間接反映了肌肉力量與關節穩定性的關系[2,3]。

2.1 肘關節屈伸肌峰力矩、相對峰力矩、屈伸肌力比測試結果與分析

表2 攀巖運動員肘關節右側正握、反握等速向心屈伸峰力矩表

由表1、表2可以看出:隨著運動速度的增加,肘關節屈伸肌群的峰力矩以及相對峰力矩均逐漸減小。在同一測試速度下,左右手的屈伸峰力矩、屈伸峰力矩比值存在明顯差異:左手屈肌峰力矩大于伸肌,右手伸肌峰力矩大于屈肌;屈伸肌群峰力矩比值雖基本維持恒定,但不同的是左手略大于1.0,而右手略小于1.0,個體變化幅度在0.81～1.33之間;肘關節左右兩側肌力均表現為正握伸肌大于反握伸肌,正握屈肌小于反握屈肌;相同握法和同一測試速度的條件下,左右手屈肌肌力差異不大,伸肌肌力差異明顯。

邱建宏[4]等人對正常青年大學生肘關節屈伸肌群肌力研究得出,等速向心和離心收縮時,肘屈肌峰力矩均比肘伸肌峰力矩小,屈伸峰力矩比值均在0.70～0.85之間。DavidPawlowskil[5]等人測定了棒球投手的肘關節肌力,結果為慢速時屈肌PT大于伸肌,快速時又剛好相反。由于攀巖運動員日常的訓練中伸肘工作少于屈肘工作,肘關節伸肌肌力矩小于屈肌肌力矩則可以理解。但有相當一部分受試者為伸肌大于屈肌,這表示攀巖運動員肘關節肌力個體差異性很大,左右手的這種顯著差異,也說明了我校部分攀巖運動員在訓練中左右手肌力出現不平衡,造成這種結果的原因有:一是由于平時的專項力量訓練中上肢屈肌肌群鍛煉的不夠;二是在攀巖過程中左右手習慣性動作的分工有關聯;三是一些錯誤動作,比如在休息時手臂彎曲反而消耗了上肢能量,兩臂伸直則比較省力。

對攀巖運動員進行等速測試時采用正反不同握法,其肌肉工作原理及用力程度不同,從而肌力特征自然有一定差異。正握時,由于前臂旋內而使肌拉力線的方向發生變化,力的傳遞受到一定影響,尤其是肱二頭肌的止點中,前臂筋膜的一個附著點的肌纖維被斜向拉長 (產生分力),因而主要靠橈骨粗隆附著點的力量作用于屈肘動作,肱二頭肌的收縮力量不能充分發揮;而反握時,特別是前臂先旋外再屈肘,肱二頭肌止點的兩個附著點的力量同時作用于屈肘動作,不產生水平向外的旋轉分力,只有一個垂直向上的合力,所以肱二頭肌充分發揮了收縮力量[6]。肘關節在屈動作時,其肱二頭肌為主要力量,因此,正握時屈肌明顯小于反握時的屈肌。據有關肌電圖觀察,反握時前臂旋外同時屈伸,肱橈肌電位活動弱,而正握前臂旋內屈伸時肱橈肌電位活動強,可見肱橈肌在正握時能發揮較大的收縮力量,因此除了肱三肌,肱橈肌將決定伸動作時的肌力大小。另外,從攀巖手的用法來看,除反摳和側拉是手臂旋外,其他緊握、開握、捏握、扣握、曲握都是手臂旋內[1],正握工作多于反握工作,所以正握時伸肌大于反握伸肌。由此也可見,在對攀巖運動員進行等速肌力測試和訓練時,采用正握更加符合攀巖運動動作的內在規律。由于優勢側和非優勢側的差別,左側的伸肌力量明顯小于右側伸肌,所以在提高攀巖運動員肘關節左右屈肌力量的同時,更要注重加強左側伸肌肌力。

2.2 肘關節屈伸肌群達峰力矩角度的測試結果與分析

峰力矩角度即峰力矩出現時關節所處的角度,也是關節最佳用力的角度。肘關節在不同起始角、不同結束角、不同收縮方式、不同運動速度、不同運動幅度條件下產生的峰力矩、峰力矩角度均不一樣[4]。本文受試者在 60°/s、120°/s、 180°/s三種角速度下等速向心測試,采用正反兩種握法使前臂能在完全伸直 (180°)起屈肘至40°的范圍運動,其峰力矩角度變化情況如圖3、圖4顯示:無論左手或右手,隨著運動速度的增大,正握時的屈、伸肌群達峰力矩的角度分別維持在80°～95°、42°～50°之間,而反握時的屈、伸肌群達峰力矩的角度分別保持在76°～ 96°、46°～67°之間,可見屈肌群達峰力矩的角度大于伸肌群峰力矩的角度;屈肌群正握時達峰力矩的角度大于反握 (屈肌60°/s時相反);伸肌群正握時達峰力的角度小于反握。

圖1 正握下雙側肘關節屈伸肌達峰力矩角度與角速度的關系

圖2 反握下雙側肘關節屈伸肌達峰力矩角度一角速度的關系

同樣,不管正握還是反握,左手屈、伸肌群達峰力矩的角度分別在75°～95°、46°～67°之間,右手屈、伸肌群達峰力矩的角度分別在 76°～96°、40°～65°之間,屈伸肌達峰力矩出現的角度表現為左手略大于右手。除屈肌在反握、速度120°/s時,峰力矩角度表現為右手略大于左手。

由上可知,優秀攀巖運動員肘關節在作等速向心屈伸運動時,關節角度與肌力之間存在一個最佳發力位置。當關節角度約為80°～90°作屈運動或在45°～65°作伸運動時將產生最大肌力,能克服更多的外負荷。在這峰力矩角度范圍內進行訓練將針對性地增強攀巖運動員肘關節的肌力,并為損傷康復提供最佳角度值。而正常青年大學生肘關節在等速收縮時峰值出現的關節角,男子屈肌向心收縮時峰值出現在87°～56°,結果差異不大[4]。最大力矩角度變化不僅反映了肌肉在不同速度收縮時,肌肉發揮最大肌力的最適長度的變化,也可以反映出肌肉在單位時間內募集的有效肌纖維的能力,可見肌群達最大峰力矩角度的大小與其肌群最大力矩出現的早晚相關[7]。表1、表2已經得出,正握時的屈肌峰力矩小于反握,伸肌峰力矩大于反握,所以正握時屈肌峰力矩晚出現而峰力矩角度偏大,伸肌峰力矩早出現則峰力矩角度偏小,反握時正好相反。另外,相同握法和同一測試速度的條件下,左右手屈肌峰力矩差異不大,伸肌峰力矩左手小于右手,因此左側伸肌達峰力矩將晚于右側伸肌出現,因此左側伸肌峰力矩的角度則大于右側。俞小亞[8]等人對攀巖運動員肘關節肌力研究也表明肌群達峰力矩的角度左右兩側具有顯著差異 (P＜0.01),并且左側角度大于右側,本研究結果也基本與之相同。

3 結論

3.1 優秀攀巖運動員雙側肘關節向心屈伸峰力矩隨測試速度的增加呈遞減趨勢。肘關節屈肌大于伸肌符合攀巖運動的一般規律,部分運動員右側伸肌肌力大于屈肌,左右肌力的不平衡將直接影響運動技術的發揮。所以在平時的專項力量訓練中,要注重提高右側屈肌肌力,使肌力保持均衡。

3.2 攀巖運動員進行等速肌力測試和訓練時,采用正握法更加符合攀巖運動動作的內在規律。肘關節伸肌肌力在正握時大于反握,屈肌肌力在反握時大于正握,所以采用正握法進行等速訓練將能更有效的加強伸肌力量。相反,采用反握等速訓練將提高屈肌力量。

3.3 優秀攀巖運動員肘關節在峰力矩角度約為80°～90°作屈運動或在 45°～65°作伸運動時將產生最大肌力。因此平時要對運動員肘關節有針對性的進行力量訓練,就是讓低水平運動員接近高水平運動員的峰力矩角度去訓練,這樣可以盡可能多地募集日常生活和訓練還沒有參加收縮的肌纖維參加活動,如此逐步地接近優秀運動員的發力角度,以期更好地完成技術動作。

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