跳高、排球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌群生物力學(xué)的特征

夏聯(lián)富　王曉東

摘要：通過應(yīng)用cvbex-6000等速測(cè)試系統(tǒng)對(duì)22名排球運(yùn)動(dòng)員和28名跳高運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力進(jìn)行等速向心肌力測(cè)試，以探討排球、跳高兩個(gè)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸等速肌力特征及差別。測(cè)試結(jié)果表明：跳高運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿、非優(yōu)勢(shì)腿股四頭肌相對(duì)峰力矩在360^(O)／s和90^(O)／s上均大于排球運(yùn)動(dòng)員；而排球運(yùn)動(dòng)員腘繩肌相對(duì)峰力矩與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異，排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)腘繩肌峰力矩(90^(O)／s)差異程度顯著小于跳高運(yùn)動(dòng)員；排球運(yùn)動(dòng)員在90^(O)／s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)要顯著低于跳高運(yùn)動(dòng)員，隨著角速度的變化(90～360^(O)／s)，排球運(yùn)動(dòng)員和跳高運(yùn)動(dòng)員股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)均隨之增大。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)；膝關(guān)節(jié)；等速向心收縮；跳高；排球

中圖分類號(hào)：G804.66文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-7116(2009)03-0105-03

膝關(guān)節(jié)作為人體運(yùn)動(dòng)的主要關(guān)節(jié)，其工作能力和效率往往制約著許多項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)水平和良好運(yùn)動(dòng)成績(jī)的獲得，掌握不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的力學(xué)特征，探索在不同速度下肌肉活動(dòng)的規(guī)律，對(duì)科學(xué)指導(dǎo)力量訓(xùn)練、提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平等具有非常重要的意義。本文旨在通過應(yīng)用等速技術(shù)對(duì)跳高、排球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力的測(cè)試。找出其主要差異和各自的肌力特征，以了解不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員同一肌群的肌肉工作特點(diǎn)，從而為運(yùn)動(dòng)員的選拔及輔助訓(xùn)練手段的使用提供科學(xué)依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)對(duì)象及方法

1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象

成都體育學(xué)院22名排球運(yùn)動(dòng)員和28名跳高運(yùn)動(dòng)員，均為一級(jí)運(yùn)動(dòng)員。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

采用美國Lumex公司的Cybex-6000測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行膝關(guān)節(jié)屈、伸肌力測(cè)試，此測(cè)力系統(tǒng)由等速動(dòng)力儀(Dynamometer)、測(cè)試條凳(U.B.X.T)、數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成。測(cè)試前對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)校正。

1.3測(cè)試方法

測(cè)試前對(duì)等速測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)標(biāo)定，受試者測(cè)試前進(jìn)行常規(guī)10min熱身，測(cè)試部位為雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的股四頭肌和腘繩肌，測(cè)試時(shí)，受試者坐在測(cè)試椅上，雙手環(huán)抱胸前，上體及大腿均用寬帶固定，坐位的角度約為110°，膝關(guān)節(jié)的軸心與動(dòng)力臂的軸心一致，動(dòng)力臂末端的阻力墊固定在踝關(guān)節(jié)內(nèi)踝上緣3cm處，設(shè)置關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍0°～90°。測(cè)試前儀器系統(tǒng)校準(zhǔn)。股四頭肌、腘繩肌等速向心收縮測(cè)試方案：屈90^(O)／s×5，伸90^(O)／s×5；屈360^(O)／s×30，伸360^(O)／s×30。每組測(cè)試間隔2.5min。測(cè)試時(shí)先進(jìn)行3次練習(xí)，然后進(jìn)行5次正式測(cè)試。

相對(duì)峰力矩(PT／BM)，即峰力矩與體重的比值、股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)等。

采用SPSS11.5軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行不同組之間測(cè)試結(jié)果比較。

2結(jié)果及分析

2.1排球、跳高運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌相對(duì)峰力矩

從表1可知，跳高運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿、非優(yōu)勢(shì)腿股四頭肌相對(duì)峰力矩在360^(O)／s和90^(O)／s上均大于排球運(yùn)動(dòng)員(P＜0.05)，而排球運(yùn)動(dòng)員腘繩肌相對(duì)峰力矩與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異(p＞0.05)。隨著測(cè)試速度的變化(90～360^(O)／s)，相對(duì)峰力矩測(cè)試值呈下降趨勢(shì)。

2.2排球、跳高運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)膝關(guān)節(jié)肌力差異比較

每次測(cè)試中的峰力矩將作為計(jì)算雙側(cè)肌力差異的參數(shù)，雙側(cè)肌力差異計(jì)算公式：(優(yōu)勢(shì)腿峰力矩一非優(yōu)勢(shì)腿峰力矩)／優(yōu)勢(shì)腿峰力矩×100％，從表2可知，排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)股四頭肌峰力矩差異程度與跳高運(yùn)動(dòng)員相近(p＞0.05)，排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)腘繩肌峰力矩(360^(O)／s)差異程度與跳高運(yùn)動(dòng)員相近(p＞0.05)，而排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)腦繩肌峰力矩(90^(O)／s)差異程度顯著小于跳高運(yùn)動(dòng)員(P＜0.05)。

2.3排球、跳高運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)功比較

從表3可知，排球運(yùn)動(dòng)員在90^(O)／s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)要顯著低于跳高運(yùn)動(dòng)員(P＜0.05)，而360^(O)／s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異(p＞0.05)。隨著角速度的變化(90～360^(O)／s)，排球運(yùn)動(dòng)員和跳高運(yùn)動(dòng)員股四頭肌與腘繩肌峰力矩比值(H／Q)均隨之增大(P＜0.05)。

3討論

等速技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代后期，首先由Hislop和Perrine提出等速運(yùn)動(dòng)的概念，被認(rèn)為是肌力測(cè)試和訓(xùn)練的一項(xiàng)革命。目前，國外已普遍將等速測(cè)力結(jié)果用來作為評(píng)價(jià)被試者肌肉系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)的指標(biāo)。在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究中，主要用來評(píng)價(jià)不同專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員完成主要技術(shù)動(dòng)作所需肌肉的功能狀況以及受傷肢體的康復(fù)狀況。等速測(cè)試評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，實(shí)際上最常用的是峰力矩(peak torque，PT)，峰力矩指肌肉收縮產(chǎn)生的最大力矩輸出，即力矩曲線上最高點(diǎn)處的力矩值。在等速測(cè)試中，PT值具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，被視為等速肌力測(cè)試的黃金指標(biāo)和參考值。

本研究中跳高運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿、非優(yōu)勢(shì)腿股四頭肌相對(duì)峰力矩在360^(O)／s和90^(O)／s上均大于排球運(yùn)動(dòng)員，而排球運(yùn)動(dòng)員腘繩肌峰力矩與跳高運(yùn)動(dòng)員無明顯差異，這提示：跳高運(yùn)動(dòng)員伸肌快速和慢速收縮時(shí)，其最大肌力均好于排球運(yùn)動(dòng)員，分析認(rèn)為，跳高項(xiàng)目對(duì)股四頭肌向心收縮肌力要求更高。隨著測(cè)試速度的增快，跳高、排球運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)屈伸肌峰力矩呈下降趨勢(shì)，原因可能是收縮元中的橫橋斷開時(shí)損失肌力，在收縮過程中再形成橫橋時(shí)也要損失肌力；而速度的增加造成收縮元和結(jié)締組織中的黏滯阻力增加也會(huì)影響屈伸峰力矩的大小。

膝屈伸肌力量的平衡是保持關(guān)節(jié)穩(wěn)定的主要因素。膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌峰力矩比值(H／Q)是評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)屈伸肌力平衡的重要指標(biāo)，對(duì)判斷膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有重要意義。一般認(rèn)為在膝關(guān)節(jié)康復(fù)過程中，除了肌力絕對(duì)值恢復(fù)外，H／Q值的重建可能是康復(fù)及預(yù)防再受傷的重要指標(biāo)。國外學(xué)者認(rèn)為H／Q的正常范圍為60％～67％，國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為H／Q一般在50％～60％，H／Q值具有一定的范圍可能有以下兩方面原因：首先從人類發(fā)育史角度來看，股四頭肌在克服地心引力、承擔(dān)肢體重量方面起著重要作用，因此，伸肌力量要大于屈肌力量；其次從膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性角度來看，當(dāng)膝關(guān)節(jié)伸直以及微屈時(shí)，體重作用于膝關(guān)節(jié)伸屈軸的后面，使膝關(guān)節(jié)趨向于進(jìn)一步屈曲，此時(shí)便需要股四頭肌的收縮來對(duì)抗此運(yùn)動(dòng)。另一方面，如果膝關(guān)節(jié)過度伸展，就會(huì)很快被膝后關(guān)節(jié)囊和有關(guān)韌帶所限制，同時(shí)由于此時(shí)屈肌受到牽拉而引發(fā)肌牽張反射也會(huì)抑制膝關(guān)節(jié)的過度伸展。本研究中跳高運(yùn)動(dòng)員在90^(O)／s的速度下測(cè)得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)要顯著高于排球運(yùn)動(dòng)員(p＜0.05)。造成這種結(jié)果的原因可能是跳高運(yùn)動(dòng)員伸肌峰力矩顯著大于排球運(yùn)動(dòng)員，而屈肌峰力矩與排球運(yùn)動(dòng)員無明顯差異，所以股四頭肌與腘繩肌峰力矩比值(H／Q)要低于跳高運(yùn)動(dòng)員。運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行股四頭肌力量訓(xùn)練的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)腘繩肌力量訓(xùn)練以保持拮抗肌與主動(dòng)肌力量的平衡，這對(duì)提高運(yùn)動(dòng)能力、防治運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷有重要作用。測(cè)試結(jié)果還表明，隨著角速度的變化(90～360^(O)／s)，排球運(yùn)動(dòng)員和跳高運(yùn)動(dòng)員股四頭肌與腘繩肌峰力矩比值(H／Q)均隨之增大。這與吳毅等的研究結(jié)果一致。

由于慣用肢體的不同及個(gè)體之間本身存在差異，正常個(gè)體的雙側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸肌之間存在著差異，這種差異除受肢體優(yōu)勢(shì)側(cè)的影響外，對(duì)于其他人群而言，兩側(cè)肢體肌力差異是很小的，國外研究表明，這種差異在10％以內(nèi)。國內(nèi)有研究認(rèn)為左右側(cè)相差超過20％以上才有臨床意義。謝光柏等研究結(jié)果表明：這種差異應(yīng)在15％以內(nèi)較為合理。本研究測(cè)試結(jié)果表明，排球運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)腘繩肌峰力矩(90^(O)／s)差異程度顯著小于跳高運(yùn)動(dòng)員(P＜0.05)。這可能是因?yàn)閮蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)的不同造成的，排球運(yùn)動(dòng)員大多采用雙腳并步起跳，而跳高運(yùn)動(dòng)中，則單腳起跳。

雖然等速肌力測(cè)試具有較好的精確性和可重復(fù)性，但在測(cè)試中不可避免的存在諸多因素影響測(cè)試結(jié)果，在膝關(guān)節(jié)的等速運(yùn)動(dòng)中，角度和時(shí)間對(duì)力矩的影響是顯著的，尤其以角度即關(guān)節(jié)的位置更為重要，因此測(cè)定時(shí)尤其應(yīng)該注意包括起始角度、測(cè)定時(shí)的角度和關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍等因素，以最終得出客觀結(jié)果。

[編輯：鄭植友]