短跑運動員膝關節屈伸肌在不同速度下肌力變化研究

岳海濤,郭海英,俞小亞

(浙江師范大學體育與健康科學學院,浙江金華321004)

·運動生物力學·

短跑運動員膝關節屈伸肌在不同速度下肌力變化研究

岳海濤,郭海英,俞小亞

(浙江師范大學體育與健康科學學院,浙江金華321004)

利用德國ismoed-2000等速肌力測試與康復系統,對短跑運動員下肢膝關節進行60°/s、120°/s、240°/s不同角速度下等速向心收縮測試研究。結果表明:①膝關節左右兩側屈伸峰力矩隨著角速度增加而減小,右側峰力矩略大于左側;膝關節左右兩側屈伸相對峰力矩隨著角速度的增加而減小,右側相對峰力矩較左側小,但差異不顯著;②膝關節左右兩側屈伸肌力平均功率隨著角速度的增加而增加;除120°/s外,隨著角速度增加而左右兩側屈伸肌平均功率差異顯著;③膝關節左右兩側屈伸肌之比隨著速度的增加而增大,但隨著角速度的增加屈伸比沒差異(除240°/s右側屈伸比以外)。

短跑運動員;膝關節;屈伸肌力

Abstract:German ismoed-2000 isokinetic muscle testing and rehabilitation system was used to the study of cardiac contractility for the sprinters to lower limb knee 60°/s,120°/s,240°/s angular welocity under different isokinetic test.The results showed that:1 The right and left knee flexion and extension strength was slightly greater than the right side of the left,relative peak torque increases with decreasing angular velocity of the right than the left side of a small,but the difference was not significant;2 Left knee both sides of the flexion and extension strength of the average power increases with the angular velocity,(except 120°/s)and the left extensor of the average power is greater than the right side with the increase in the relative peak torque angular velocity decreases;3 The right and left knee flexion and extension muscle ratio increases as the speed increases,(except flexion and extension muscle ratio of 240°/s)which was in line with domestic isokinetic muscle strength testing research.

Key words:printer;knee-joint;flexor and extensor muscle strength

0 前 言

等速肌力測試指通過等速肌力測試與康復系統對人體整個關節活動范圍內以恒定速度進行向心運動和離心運動時某一肌肉或肌群肌力的測試[1]。膝關節在短跑競技運動中占據非常重要的作用,因此,對膝關節屈伸肌力等速測試研究就顯得尤為重要,多數學者已研究證實大多數人的膝關節力量相對不足,屈伸肌力量差異較大,運動過程中容易造成肌肉損傷。目前,我國國內學者對膝關節研究的較多,不同學者采用不同的測試儀器和不同手段對此關節做了較為詳細的闡述和報道。本文通過對短跑運動員膝關節等速肌力進行測試研究,探討其在不同角速度下的肌力和其它一些指標的變化;不僅為關節肌力測量提供新的定量評定手段,而且為運動訓練運動選材提供了重要的參考價值。

1 研究的對象和方法

1.1 受試對象

以浙江師范大學田徑隊20名二級短跑運動員為研究對象,測試其左右膝關節的等速肌力。測試前膝關節均無明顯傷病和不適反應。

表1 受試者的基本情況

1.2 測試儀器

德國生產的ismoed-2000等速肌力測試與康復系統。

1.3 測試方法與要求

采用ismoed-2000等速肌力測試與康復系統,按照膝關節的測試方案,嚴格遵循試驗規定的方法對儀器和受試者進行固定和調試。受試前,為了預防測試數據不準確,誤差偏大或測試時肌肉的拉傷,受試者應做好充分的準備活動。測試時,讓受試者按照最舒適的體位坐好,用專用帶進行固定 ,分別以 60°/s 、120°/s 、240°/s的不同角速度進行肌力測試。首先,讓其在不同角速度下進行三次預測試,便于受試者能夠熟悉其運動模式。正式進行測試時,受試者盡自己最大力量測試,每組運動做六次(即3組屈伸運動),每組間歇時間1min。測試指標包括:屈伸峰力矩(PT)、相對峰力矩(PT/BM)、平均功率(AP)、屈伸肌之比(F/E)等。測試結果由操作系統自動保存且通過無線信號發送到電腦C盤。

1.4 統計方法

試驗結果采用spss12.0統計軟件對實驗數據進行統計分析處理,對短跑運動員屈伸肌力進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 膝關節屈伸肌峰力矩(PT)、相對峰力矩(PT/BM)測試結果與分析

峰力矩是指在一組多次重復測試中的最大力矩值,反映在一定條件下肌肉收縮產生的最大肌力。峰力矩值具有較高的準確性和可重復性,被視為等速肌力測試的黃金指標和參照值。60°/s角速度下的峰力矩代表肌肉的慢速最大收縮能力,120°/s角速度下的峰力矩代表肌肉的中速收縮能力,240°/s角速度下的峰力矩代表肌肉的快速收縮能力。

表2 田徑短跑運動員膝關節左側等速向心屈伸一覽表

表3 田徑短跑運動員膝關節右側等速向心屈伸一覽表

圖1 短跑運動員雙側膝關節峰力矩

膝關節左側屈、伸肌群的峰力矩隨角速度的增大而減小,這一觀點早已得到了許多學者研究證實;符合 Hill方程所揭示的肌肉的張力與肌肉收縮速度成反比理論。隨著角速度的增加而峰力矩減小的主要原因可能是:肌纖維的興奮及張力都需一定時間,運動速度越快,肌肉收縮時間越短,所募集的肌纖維數量越少,輸出力也就越小[14]。從表2、表3可知:左側屈峰力矩隨著角速度的增加而減小,但減小的差異程度沒有顯著差異。左側伸峰力矩與左側屈峰力矩變化一致,但在角速度 60°/s與 240°/s下伸峰力矩差異顯著(120°/s除外)。右側屈峰力矩隨著角速度的增加而減小,右側屈峰力矩在角速度240°/s差異非常顯著(P＜0.01)。而右側峰力矩與與左側峰力矩的變化規律相同,但在角速度60°/s和240°/s伸峰力矩差異非常顯著(P ＜ 0.01),120°/s時除外。膝關節左、右屈伸相對峰力矩與左、右屈伸峰力矩變化規律趨于一致。由圖1可以看出:膝關節屈伸峰力矩都隨著角速度的增加而減小;左、右兩側伸峰力矩大于屈峰力矩,在角速度60°/s～120°/s時,右側屈伸肌力均大于左側;在角速度 120°/s～240°/s時 ,左側屈伸肌力大于右側 ;這可能是在日常訓練中造成的。

2.2 膝關節屈、伸肌平均功率(AP)測試結果與分析

表4 短跑運動員膝關節左側等速向心屈伸平均功率統計表

表5 短跑運動員膝關節右側等速向心屈伸平均功率統計表

圖2 短跑運動員雙側屈伸肌平均功率

平均功率是指單位時間內所做的功,反應肌肉做功的效率,是評價肌肉在活動中評價的一個重要指標。由表4可知:膝關節左側屈伸平均功率隨著角速度的增加有顯著的差異(120°/s屈平均功率除外);由表5可知:膝關節右側屈伸平均功率隨著角速度的增加有顯著差異(120°/s除外)。由表4、表5可知:膝關節左右兩側屈伸平均功率隨著角速度的遞增而變大,而膝關節左右兩側伸平均功率明顯大于屈平均功率。造成這種因素的主要原因有學者認為是在角速度增加時,只有那些活動周期快的橫橋參與活動,那些活動周期慢的橫橋來不及活動,收縮就已結束,收縮速度越快,橫橋形成的數量越少,力量也就越小[4]。從這種觀點可以看出,峰力矩與平均功率有著高度的相關性,已有學者對此作出了闡述。還有學者認為肌肉快速收縮時,盡管肌力減少,但速度增加的幅度大于肌力減少的幅度,則快速收縮的平均功率大于慢速收縮。由圖2可看出,左右兩側屈伸平均功率隨著角速度的增加而增大;在角速度60°/s～120°/s時,膝關節左側屈、伸平均功率均大于右側,但右側屈平均功率隨角速度增大斜率大于左側屈平均功率。在角速度120°/s～240°/s時,左側屈、伸平均功率大于右側,但左、右屈伸平均功率沒有太大的變化。說明左右兩側沒有形成優勢腿,這個可能與其從事的運動專項有關;但左右兩側伸平均功率均大于屈平均功率。

2.3 膝關節左右兩側屈伸比(F/E)研究

等速肌力測試中,屈伸比也稱做“協調性”,是平衡性的一個指標。屈伸肌群協調性在短跑運動中起著非常關鍵的作用,它不僅可以防止運動員在高速運動中的損傷,還是提高運動成績的保障。

表6 短跑運動員膝關節左右側等速肌力的屈伸比(F/E)統計表

表6可知:膝關節左側肌力屈伸比隨著角速度的增加沒有顯著差異,膝關節右側隨著角速度的增加有差異(120°/s除外),但差異不顯著。圖3表明:膝關節同側屈伸比(F/E)隨著角速度的增加而增大,左、右兩側屈伸比差異并不顯著;在角速度 60°/s時,右側略大于左側,在角速度 120°/s與240°/s時,左側略大于右側。說明運動訓練產生了重要影響,運動員膝關節屈肌比伸肌更能適應高速向心工作。特別是運動訓練對膝屈肌影響明顯,而運動訓練對膝伸肌影響較小,也反映訓練有不足之處,加強膝伸肌訓練方法手段研究具有重要意義[13]。國外學者曾報道優秀高水平運動員在高速運動時屈伸比能達到90%以上。而短跑運動員在高速角速度測試時左右兩側屈伸比僅僅在79%左右。因此,短跑運動員應該在以后鍛煉中加強對屈肌和速度力量的訓練。

圖3 短跑運動員兩側膝關節屈伸比

3 討 論

從分析結果可知:隨著角速度的增加,膝關節左右屈伸峰力矩、相對峰力矩均減小,這種觀點已經得到了證實。但對峰力矩、相對峰力矩下降的原因,還存在著爭議。Sucdder[14]等認為,肌纖維的興奮及產生張力都需一定時間,若運動速度越快,肌肉收縮時間越短,所募集的肌纖維數量越少,產力也就越小。Chena[15]發現,快速運動的峰力矩與快肌纖維的含量呈正比,認為在快速運動時僅由快縮肌產力。還有學者認為,肌肉在主動收縮時,其拮抗肌受牽拉誘發牽張反射而產生阻力,因此主縮肌收縮速度越快,受拮抗肌產生阻力的影響越大。Fillya[16]研究發現,隨速度增快,膝關節伸肌PT下降的幅度明顯大于屈肌,認為是由于肢重所致。筆者更傾向于Sucdder的說法。膝關節左右兩側屈、伸平均功率隨著角速度增加而增大,且伸肌平均功率大于屈肌平均功率;膝關節左右兩側屈伸比在隨著角速度增大而增大,說明運動員更適應高速運動。膝關節同側肌群屈伸比隨著角速度的增大而增加,除角速度60°/s外,左側膝關節屈伸比均大于右側,但沒有太大波動。從膝關節同側屈伸比比值來看,浙江師范大學與高水平運動員之間還有一定差距,要在今后訓練給予重視。

4 結 論

4.1 浙江師范大學短跑運動員左右兩側膝關節向心等速屈伸峰力矩隨著測試角速度的增加而減小,且膝關節屈肌峰力矩小于伸肌峰力矩,這點一得到了證實。但對于隨角速度增加而峰力矩減小的原因,不同人有著不同的看法,報道不盡一致,有待于進一步研究。

4.2 浙江師范大學短跑運動員左右兩側膝關節向心運動屈伸肌平均功率隨角速度的增加而增大;同一測試角速度下屈伸肌群左、右兩側無明顯差異,說明短跑運動員在平時膝關節屈伸向心運動肌群沒有顯著差異,沒有出現優勢側。

4.3 浙江師范大學短跑運動員膝關節同側向心運動屈伸肌群屈伸比,隨著角速度的增加而增大。發現在角速度增加時伸肌變化較小,屈肌在角速度大時而變大;因此,隨著角速度的變大而屈伸比變大。但浙江師范大學短跑運動員屈伸比小于高水平運動員,要在以后訓練中給予重視。

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Research on sprinters knee flexion and extension muscle strength at different speeds

YUE Hai-tao,GUO Hai-ying,YU Xiao-ya

(College of Physical Education,Zhejiang Normal University,Jinhua 321004,China)

G804.63

A

1004-3624(2011)02-0124-04

2010-12-15

岳海濤(1983-),男,河南駐馬店人,在讀碩士研究生,研究方向運動人體測量與評價.