下肢爆發力測試評估運動性肌肉疲勞的效度研究
——以中國國家男子盲人足球隊為例

李 進,李洪星,古 凡,郭瑞彬,王 旭,馮海清

(1.福建商學院體育教學部,福建 福州 350012; 2.福建幼兒師范高等專科學校通識教育學院,福建 福州 350007;3.閩江學院公共體育教學部,福建 福州 350100; 4.北京體育大學體能訓練學院,北京 100084;5.福建師范大學體育科學學院,福建 福州 350117;6.福建省體育科學研究所運動康復研究室,福建 福州 350003)

爆發力是人們與生俱來的運動素質,也是追求更大速度或力量項目的運動員的致勝法寶。20世紀末至21世紀初,中國、德國等國學者先后對“爆發力”進行了定義,以最大功率[1]、快速力量以及最大加速度[2]三種觀點為主。我國學者將其定義為“個體在完成某動作過程中,經過自身的最大努力所產生的內力去對抗阻力的能力”[3],該觀點在科學研究領域被廣泛應用。下肢爆發力體現了運動個體下肢肌群在矢狀面或額狀面或水平面的快速協調收縮與伸展的能力。當前研究顯示,縱跳[4-5]、立定跳遠[6]、沖刺跑[7]等都是常見的下肢爆發力測試項目,其中,原地下蹲式縱跳就是反映了下肢伸肌群從離心收縮快速轉化為向心收縮的能力[8],體現了運動個體的運動表現水平。

在運動過程中,當運動個體的機能不能保持在特定水平或不能維持預定的運動強度時[9],運動性疲勞隨即產生。這一觀點在國際醫學、生物化學、營養學、體育學等領域已得到高度認可,各界學者一致認為運動性疲勞是制約運動成績或健身功效的關鍵因素[10]。基于此,有關學術研究者掀起了關于如何延緩或快速消除運動性疲勞的體育科學研究熱潮[11]。運動性疲勞產生機制復雜,它受外周和中樞神經系統雙重因素的影響[12],微觀上其發生機制存在由中樞神經遞質[12]失衡、內穩態失調、代謝紊亂以及免疫系統平衡打破等一種或多種原因所致的假說[13];宏觀上有心理疲勞與生理疲勞兩種類型之分,其中生理疲勞又包含了肌肉疲勞、神經疲勞以及內臟疲勞,而運動性肌肉疲勞也分為急性肌肉疲勞與延遲性肌肉疲勞,二者類型取決于高強度運動的持續時長,其特征主要表現為中樞神經系統疲勞、神經內分泌和造血系統功能受到抑制、免疫功能和機體抗過氧化能力下降等[14]。

當前我國正在向著體育強國大步邁進,科學技術在運動訓練領域中應用普及化將是常態,運動員訓練負荷與疲勞水平的監測也日趨科學、先進,但不可否認的事實是:只有在資金充裕的健全人大型體育俱樂部或部分官方運動隊才會更具有實力將先進的監測儀器、設備應用到日常訓練中,而資金相對短缺的小規模俱樂部或殘疾人運動隊的日常訓練僅能采取更加經濟實惠的監測方法[15]。為提高訓練效率取得優異成績,中國國家男子盲人足球隊目前采用更加經濟、易行、有效的疲勞監測方法[16-17]。

縱跳高度是評價受試者下肢爆發力的常用指標,也是評估受試者運動性疲勞水平的高敏感度指標[18];相比傳統縱跳,原地下蹲式縱跳則更能體現個體下肢爆發力水平[19-20]。在原地下蹲式縱跳動作中,為盡可能減小測試帶來的誤差,首先要屏蔽雙臂協調擺臂發力帶來的輔助作用,這有利于表現出受試者更純粹的下肢爆發力能力。在盲人足球運動員中,利用PUSH爆發力測試儀器測量原地下蹲式縱跳成績,相對安全、簡單、省時,且成績可靠。有研究證明,運動員訓練或比賽前后運動個體體能狀態[21]、疲勞程度[22]會影響其下肢爆發力水平,而原地下蹲式縱跳成績可以有效體現受試者的下肢爆發力水平。

綜上所述,研究假設定為:下肢爆發力測試是評估盲人足球運動員運動性肌肉疲勞水平的有效方法。本研究旨在探討下肢爆發力水平對盲人足球運動員運動性肌肉疲勞的評估效果,研究者期望在跟隊備戰期間尋找到一項符合隊伍實際情況、簡便而高效的肌肉疲勞監測方法。

1 實驗對象與研究方法

1.1 實驗對象

本研究選取備戰2022年亞洲盲人足球錦標賽暨2024年巴黎殘奧會資格賽的中國國家男子盲人足球隊12名運動員為受試對象(其中,國際級健將4人,國家級健將8人),運動員的年齡(27.58±3.87)歲,身高(175.50±5.27)厘米,體重(71.58±10.42)千克,BMI指數(23.13±0.65),訓練年限(12.17±3.83)年。本研究利用下肢爆發力測試評估運動員運動性肌肉疲勞水平,將原地下蹲式縱跳評估盲人足球運動員運動疲勞的效果作為研究對象。該實驗的測試項目、過程、目的及風險等已在實驗前告知運動員,并征得運動員同意與運動隊的官方授權。

1.2 研究方法

1.2.1 專家訪談法

研究者利用跟隊訓練的機會對歷屆盲人足球國家隊領隊、主教練、助理教練、引導員進行訪談(現場訪談與電話訪談),訪談涉及盲人足球訓練特點、運動隊訓練需求、損傷情況等內容,確定研究方向。

1.2.2 測試法

在中國國家男子盲人足球隊實施備戰集訓的過程中對運動員進行功能性動作篩查(FMS),以排除實驗過程中的運動損傷風險,并運用抽血采樣獲取運動員睪酮、皮質醇水平與睪酮/皮質醇(T/C)的比值水平,判定運動員運動性疲勞程度;通過原地下蹲式縱跳測試獲取運動員下肢爆發力成績,判定運動員運動表現水平。

1.2.3 數理統計法

1.2.4 邏輯分析法

對比分析下肢爆發力測試成績、血樣本血清睪酮/皮質醇(T/C)比值,以及各階段下肢爆發力測試成績與T/C值的變化趨勢,并將測試結果與訓練計劃的預期結果相對比,驗證以測試成績評估運動員運動性肌肉疲勞的有效性與準確性。

2 實驗前準備

2.1 實驗前受試者損傷風險評估

原地下蹲式縱跳測試要求運動員連續完成三次最大努力的蹲跳爭取最好成績,需身體髖、膝、踝三關節聯動完成,對關節壓力較大,對受試者髖、膝、踝關節的穩定性與靈活性要求較高[23],因此在測試前需要準確判斷運動員是否滿足測試動作的要求;此外,根據測試要求,測試前不能做任何身體預熱或準備性的活動,因此受試者在完成蹲跳過程中存在一定損傷風險。鑒于以上兩個必須遵守的實驗條件,測試前首先排除因損傷而無法參加實驗的運動員及找出存在損傷風險較高的運動員。功能性動作篩查(FMS)是應用于運動損傷風險評估效度較高的評估工具[24],實驗前對全體受試者進行FMS篩查,篩查由持有FMS高級認證、擁有400人次篩查經歷的實驗組工作人員完成。受試者功能性動作篩查評分情況如表1所示,其中,DS為深蹲,HS為跨欄步,I-LL為直線箭步蹲,SF為肩部靈活性,ASLR為主動直腿上抬,TSPU為軀干穩定性俯撐,RS為旋轉穩定性。

表1 受試者功能性動作篩查(FMS)評分統計表

由表1統計數據可知,全隊總分平均分為13.58分,略低于KIESEL[25],BUTLER[26]等在研究中所證實的14分的損傷風險預測閾值,但測試時未發現運動員在動作過程中出現疼痛癥狀,同時當前尚無關于盲人足球運動員等殘疾人的損傷風險預測閾值的研究,因此本研究重點關注與實驗測試項目原地下蹲式縱跳動作模式最為接近的深蹲過頂舉動作(DS)篩查,觀察并記錄非3分動作受試者的每一個扣分環節。表1顯示DS平均得分為1.92分,除運動員鐘某得分為1分外其他人均為2分,該隊員在完成DS動作過程中無法展現出較明顯的深蹲模式,經隊醫檢查評估后認定是因運動員踝關節生理性足背屈受限(但無疼痛)所導致的。據此可知全體運動員可以通過實驗前風險評估,但須在實驗過程中格外關注DS得分為1的運動員,避免意外損傷。

2.2 實驗前場地與器材準備

實驗場地統一固定在本次集訓場地內(場地為鋪設1厘米厚度緩沖墊的標準人造草盲人足球場)。實驗器材包括:由美國生產中國北京言鼎商貿有限公司代理的VBT(Velocity-Based Training,VBT),即基于速度的力量訓練測試設備“PUSH”爆發力測試儀1臺;美國進口FMS測試套件1套;IOS系統平板電腦1臺(裝有PUSH測試軟件);測試記錄表50張;辦公文件夾1套(含記錄筆);血液采樣耗材110份(含備份14份,采樣由隨隊隊醫執行,分析結果由省級三甲醫院提供)。

3 實驗安排

3.1 睪酮、皮質醇水平測試

中國國家男子盲人足球隊于2022年9月20日至11月7日在福州完成2022年亞洲盲人足球錦標賽暨2024年巴黎殘奧會資格賽賽前集訓49天,運動員報到后次日07∶30—08∶30通過采血檢驗獲取原始血睪酮、皮質醇水平以及二者比值,隨后連續采血檢驗7周,每周1次,每次采樣時間均在每周訓練第7天的07∶30—08∶30(每周第6天下午與第7天全天為休息日,每7天為1個訓練周),要求運動員必須空腹采樣。

3.2 下肢爆發力測試

運動隊每個訓練周共11次訓練課,每天8∶30和15∶00開始訓練。每天8∶25開始測試,測試地點均在同一訓練場,服裝為足球訓練服,鞋子為正式比賽要求的TF碎釘足球鞋,要求測試前不進行熱身等任何身體準備性活動;測試時受試者雙手兩肩上握頸后FMS測試桿(桿上附有“PUSH”測試設備),并確保測試桿全程貼緊下頸段,聽到測試人員提示后,連續完成三次原地下蹲式縱跳,記錄最佳成績即離地最大高度,單位為cm,測試每人耗時約20 s。原地無擺臂下蹲式縱跳,測試動作圖解,如圖1所示。

圖1 下肢爆發力測試圖示

3.3 實驗結果預期

中國國家男子盲人足球隊本次集訓持續時間為七周,就近一次集訓為備戰東京殘奧會,相距本次集訓已有一年之久,在此期間,運動員除代表所屬省市代表團參加了2021年10月在陜西省舉行的第十一屆全國殘疾人運動會外,再無參加其他賽事,因此本次備戰工作中盡快將運動員身體機能水平恢復到最佳狀態成為最大的挑戰;另外,受教練組成員更新的影響,運動員接受新的技戰術理念,磨合新的戰術配合更是重中之重。為解決以上兩個問題,根據超量恢復可以使機體的能力得到不斷持續提高的學說[27],結合訓練計劃要求,將集訓周期第1～4周安排為綜合準備期,旨在恢復運動員體能水平、基本技術能力,將第5～7周安排為專項準備期,主要以戰術演練、實戰模擬為主,并將1～7周分別安排為普通周、沖擊周、減量周、普通周、沖擊周、普通周、減量周。普通周即普通訓練周,是運動員平時最為經常實施的訓練量,難度與負荷相對一般;沖擊周也稱為增量周,其難度高、負荷大,訓練量比普通周增加20%～35%;減量周,與普通周相比,難度低、負荷低,訓練量約為平時的25%～35%。運動員訓練量在兩個準備期內都逐漸增加后減量,期望隨著訓練的實施與時間的推移,運動員可實現最佳的超量恢復狀態以應對本次比賽。集訓期間,通過嚴格把控訓練量、訓練強度、持續時間等提高訓練效率,避免運動損傷,確保運動員預期運動表現水平。為確保實現訓練預期目標,同時采用血睪酮/皮質醇比值來監控運動員疲勞程度,以便教練組合理調整訓練計劃,確保訓練質量,避免出現訓練不足與過度訓練的負面后果。訓練計劃預期表現如圖2所示。

圖2 訓練量、運動表現及疲勞水平預期曲線圖

4 研究結果與分析

4.1 全體運動員每周原地下蹲式縱跳測試成績結果與分析

表2顯示了全體運動員每周下肢爆發力測試成績,根據數據變化可知,全體運動員測試成績都在第2周明顯下降,且在第5周表現最差,這可能與訓練安排此兩周為沖擊周有關系,此階段訓練量與運動負荷相對更大,而第5周表現最差很可能還與連續五周訓練后運動員的疲勞積累逐漸增大有直接關系。此外,從表格數據中發現,全體運動員在經過7周訓練后,下肢爆發力水平均高于原始成績,說明運動員當下疲勞恢復較好,運動表現有較為理想的提高,且有利于應對即將開始的正式比賽。從全體運動員各周平均測試成績看,該結果實現了訓練計劃的預期。

表2 全體運動員每周下肢爆發力測試成績統計

4.2 全體運動員7周血睪酮/皮質醇(T/C)值測試結果與分析

根據表3可知,全體運動員各周血睪酮/皮質醇(T/C)比值變化符合訓練計劃預期,且在第7周時全體運動員T/C值均呈現較高水平,說明訓練安排合理,有利于運動員以最佳的身體機能狀態去面對比賽。但值得注意的是有兩名運動員T/C值在第5周沖擊周后與第4周相比降低率大于等于30%,通常來說,運動員訓練過程中T/C降低率一旦超過30%時[28],很有可能出現過度訓練,疲勞積累明顯,進而給運動員帶來傷害。雖然運動員俞某第5周T/C值相比前一周下降了31.71%,但根據問詢運動員的實際情況可知,該名運動員是全隊年齡最大球員(當前年齡35歲),在盲人足球運動領域屬于高齡球員,很有可能因年齡大,身體恢復能力相對降低所致,應采取適當減少運動量、增加能量補給和增加恢復時長等措施[29]。運動員張某也是一名28歲且參加過兩屆殘奧會的老隊員,但可能因陳舊性傷病導致基礎體能相對薄弱,進而導致T/C值下降率為30%。

表3 全體運動員7周血睪酮/皮質醇(T/C)值統計結果

4.3 全體運動員7周下肢爆發力測試成績與T/C值相關性分析

如表4所示,該實驗中全體運動員各周平均下肢爆發力測試成績的平均值為40.36 cm(35.44～47.50 cm),各周平均T/C值為0.038(0.030～0.046)。全體運動員各周下肢爆發力測試成績與T/C值的變化,見圖3。由于T/C值數值過小,為便于觀察兩組數據的折線圖波動規律,故將T/C值擴大1 000倍后作圖分析。從圖3折線波動情況可更直觀地發現7周下肢爆發力測試成績與T/C值波動規律極其相似,但為更加科學地證實這一規律的切實存在性,仍需要進一步采用相關性檢驗來解釋此現象。

圖3 運動員各周下肢爆發力測試成績與T/C值變化圖

表4 全體運動員7周下肢爆發力測試成績與T/C值描述性數據表

根據檢驗要求首先對兩組數據進行正態性檢驗,由于樣本量小于50,因此選取Shapiro-Wilk檢驗,結果顯示,正態性檢驗爆發力測試成績數據P=0.584>0.05,T/C值數據P=0.808>0.05,因此兩組數據均具有正態特性,可采取皮爾遜(Pearson)相關系數法對二者進行相關性分析。相關分析結果表明:運動員下肢爆發力測試成績與T/C值呈現0.05水平的顯著相關性(0.010.70(圖4),說明下肢爆發力成績和T/C值之間有著非常高度的正相關關系。

圖4 運動員下肢爆發力測試成績與T/C值的相關線性圖

5 結語

本研究將12名中國國家男子盲人足球隊運動員選為實驗對象,通過測試下肢爆發力成績、血樣本血睪酮/皮質醇(T/C)值水平,對比分析各階段下肢爆發力測試成績與T/C值變化的趨勢,得出如下結論:(1)當前利用血睪酮/皮質醇(T/C)值評估運動員運動性肌肉疲勞的研究相對豐富且成熟,本研究中運動員各周爆發力測試成績波動規律與T/C值波動規律相吻合,結果證實了以往關于T/C值評估運動疲勞有效性的研究。(2)實驗證實了研究假設的成立,即利用原地下蹲式縱跳測試盲人足球運動員下肢爆發力,根據測試成績的變化可準確、有效地效評估運動員運動性肌肉疲勞程度。(3)集訓備戰訓練計劃設計合理,有效監控了訓練效率,確保了運動員獲得最佳競技狀態迎接比賽,且最終獲得冠軍,奪得亞錦賽上唯一一個巴黎殘奧會參賽資格。針對盲人運動員,原地下蹲式縱跳測試方法是一項省時省力、簡單易行、安全可靠的以生理指標評估運動員運動性肌肉疲勞的評估方法,具有效率高、成本低、即時知曉結果的優勢,適用于經費相對緊張的運動隊。

此外,本實驗受試者為我國精英盲人足球運動員,研究結果是否適用于普通盲人足球運動員或其他項目運動員,還需要未來通過增加受試者群體及延長測試周期等形式以證實研究結果的普遍性;此外,在實驗過程中所實施的下肢爆發力測試,其成績不僅受到運動員運動性肌肉疲勞程度的影響,同時也會受到外界環境(如測試時的氣溫、空氣濕度、天氣變化)與個體差異(如個人心理疲勞程度、傷病情況、個人情緒波動)等不可控因素的影響。本研究未將以上兩個因素納入,因此成為本研究最大的局限性,未來可以通過擴大樣本量、延長實驗周期、增加測試次數、剔除實驗中途特殊樣本等方式提高實驗的縝密性,進而再次驗證其評估的高效性,以期在運動訓練負荷與運動疲勞監測方面探索一種以某項生理指標為測試依據的評估方法。