游泳運動員手、足面積表型與運動等級的相關性研究

景晨

自第一屆奧運會起，游泳就被列入奧林匹克運動會正式項目，是奧運會中第二大項目，50 m至1 500 m游泳是國際游泳聯(lián)合會所界定的室內(nèi)游泳池游泳項目。游泳與走和跑有明顯不同，游泳需同時用臂或腿或臂腿結(jié)合進行水平運動，即在流體介質(zhì)中利用其密度和黏度克服反向阻力形成“移動支撐”。運動員需克服水面阻力依靠手、前臂劃水和腿部打水或蹬水獲得推進力，其中手臂在水中的“流體反作用力”是產(chǎn)生推進力的主要來源[1]。優(yōu)秀游泳運動員的身體形態(tài)與其高水平的運動表現(xiàn)相適應，其所具備的理想特征為：身材高、手臂長、手腳寬大、肩寬髖窄，軀干形態(tài)呈倒三角形。近年來，優(yōu)秀游泳運動員成材率不斷驗證了身高、指距、體型指數(shù)等指標的重要性，然而手足面積等作為二級指標，其重要性被不斷質(zhì)疑。

“手腳寬大”是指手掌和腳掌長而寬大，一般用手長、手寬和足長、足寬及其派生指標手面積、足面積表示。隨著體育科研人員對選材和項目的認識不斷提高，游泳運動員手足面積是否作為選材指標之一仍未有定論。1992年，曾凡輝等將手面積指數(shù)列入的形態(tài)類中進行非權重討論[2]；2011年，國家體育總局干部培訓中心編寫的三線運動員選材表中未出現(xiàn)手足指標[3]；2015年，沈勛章等將手面積Ⅰ列為二類基礎指標，對足面積指數(shù)進行評分不評價且評分不列入總分[4]。國內(nèi)外不同學者研究發(fā)現(xiàn)，游泳運動員手足指標與運動成績呈不同程度相關，并論證了手、足寬且長增大劃水和蹬水或打水時阻力面，有利于增大推進力進而提高游進速度[5,6]。周大偉運用灰色關聯(lián)分析法進一步確認手足面積與運動成績的關系[7]，而張明飛等則發(fā)現(xiàn)我國優(yōu)秀游泳運動員運動成績與手足面積呈弱負相關[8]。

不同學者對手足面積與運動成績的相關性仍存在分歧，有必要系統(tǒng)地開展手足面積表型與運動等級相關性研究。通過對不同等級游泳運動員手足長度、寬度及衍生指標進行測試，尋求其與運動等級的相關性，為進一步明確選材形態(tài)指標中手、足面積表型的重要性提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究對象

受試者為來自上海區(qū)級游泳學校、上海市高校、上海市和浙江省專業(yè)隊的現(xiàn)役運動員334人，男子158人，平均年齡（18.6±2.7） 歲、女子 176 人，平均年齡（16.1±3.3）歲，運動等級頻數(shù)分布見表1。實驗前向受試者詳細介紹整個測驗過程，并由本人或監(jiān)護人簽訂知情同意書。本實驗樣本包含了約95%的上海市和浙江省國際健將和健將級運動員，一級、二級和無等級非健將級運動員為隨機抽取。

表1 受試者運動等級分布情況（人）Table I Distribution of Subject's Athletic Level(Person)

不同專項和距離的游泳運動員手足面積無顯著性差異，因此分組是忽略專項和距離，僅按照運動等級分組[1,9,10]。根據(jù)兒童青少年身體形態(tài)發(fā)育的向心律，身體發(fā)育順序是自下而上、自肢體遠端向中心軀干的規(guī)律性變化，最早開始突增且最早停止生長，手的骨骺愈合也由遠及近[11]。中國兒童掌指骨長度變化規(guī)律顯示中國男女兒童掌指骨長度的生長與骨發(fā)育成熟和性成熟的規(guī)律一致，本研究以骨發(fā)育成熟的骨齡年齡為游泳運動員的最小年齡[12]。

1.2 測試方法

測量工具為CHN智能二代馬丁測量儀，操作人員為經(jīng)過專業(yè)培訓的選材測試隊伍。從全部運動員中隨機抽取兩男兩女進行復測，保證測試結(jié)果的可靠性。手長、手寬、足長、足寬測試結(jié)果以厘米（cm）為單位，保留一位小數(shù)，測試誤差不得超過0.2 cm。手面積、足面積計算結(jié)果以平方厘米（cm2）為單位，保留兩位小數(shù)。具體指標的測試和計算方法如下。

手長：橈、尺骨遠端腕橫紋中點至中指指尖點（不含指甲）的直線距離。

手寬Ⅰ：橈側(cè)掌骨點和尺側(cè)掌骨點之間的直線距離。

足長：足后跟點至最長的足趾尖點之間的距離。

足寬：腳掌最寬處的直線距離。

手面積Ⅰ表型（指數(shù)）=手長×手寬Ⅰ。

足面積表型（指數(shù)）=足長×足寬。

運動等級：用運動技術等級表示，包括國際健將、健將、一級、二級、無級。每位受試者運動技術等級均可在國家體育總局運動員技術等級綜合查詢系統(tǒng)中查到。

1.3 統(tǒng)計方法

采用Microsoft Office Excel 2007對原始數(shù)據(jù)歸納整理，然后使用SPSS17.0 Spearman檢驗不同運動技術等級的游泳運動員手足各指標的相關性，使用One-Way ANOVA檢驗數(shù)據(jù)齊性、不同性別健將及國際健將運動員手足表型指標是否有顯著性差異，數(shù)據(jù)以平均值±標準差形式表示。

2 結(jié)果

2.1 不同運動等級游泳運動員的手足面積表型

不同運動員技術等級游泳運動員的手足部面積表型如圖1、2、3所示，參考《奧運項目教學訓練大綱青少年選材育才研究》制定的標準，本研究女子國際健將手面積達優(yōu)秀，二級到健將達良好[4]。參考孫兵等根據(jù)2006年中國國家游泳隊集訓運動員制定的形態(tài)模型，本研究男、女游泳運動員手面積表型均達3分標準 （最高為5分），即國家隊中等水平運動員標準[13]。與我國國家隊男子1 500 m自由泳運動員相比，本實驗國際健將和健將級運動員手面積表型明顯高于國家隊水平（170.81±10.30）、（164.53±12.31），國家隊隊員足面積表型與本實驗對象基本相同（254.55±20.44）、（252.64±18.89）。 然而國家隊中短距離自由泳項目男子足面積表型高于本實驗國際健將和健將（170.81±10.30）、（173.26±15.26）。 本實驗不同等級運動員足長與國家隊自由泳運動員足長[14]基本一致（26.6±0.9）、（26.9±2.2）。總體來說，本研究的采樣人群具有一定代表性。

2.2 不同等級游泳運動員的手足面積表型的變化趨勢

從圖1、2、3可以明顯看出，隨運動等級提高，男、女游泳運動員手長、手寬、手面積Ⅰ、足長、足寬、足面積總體呈增大趨勢，其中男子手寬、女子手長、手寬、手面積Ⅰ表現(xiàn)為緩慢增大。男子二級到一級、一級到健將、健將到國際健將的手長、手面積Ⅰ和足長表現(xiàn)為陡增、緩慢升高和降低趨勢。在國際健將以下，男子足面積表型隨運動等級增加而遞增，即健將及以上不再變化。相反，女子足寬在健將以下等級呈緩慢增加趨勢，健將至國際健將陡增。女子二級到一級、一級到健將、健將到國際健將的足長和足面積表型的變化均表現(xiàn)為陡增、基本不變和陡增的變化趨勢。

圖1 不同等級游泳運動員手足的長度指標變化趨勢Figure 1 Trends of Changes in Hand Length and Foot Length of Swimmers from Different Athletic Levels

圖2 不同等級游泳運動員手足的寬度指標變化趨勢Figure 2 Trends of Changes in Hand Width and Foot Width of Swimmers from Different Athletic Levels

圖3 不同等級游泳運動員手足面積指標變化趨勢Figure 3 Trends of Changes in Hand and Foot Area of Swimmers from Different Athletic Levels

2.3 游泳運動員的手足面積表型和運動等級的關系

根據(jù)相關系數(shù)的定義可知，當相關系數(shù)（Correlation Coefficient，CC）小于0.3時，表示因變量與自變量之間無直線相關；當CC在[0.3,0.5)區(qū)間內(nèi)時，兩者呈低度直線相關；當CC在[0.5,0.8)區(qū)間內(nèi)時，兩者呈中度直線相關；當CC大于0.8時，二者呈高度直線相關。由表2可知，男子游泳運動員手足指標與運動等級均無直線相關關系，相關系數(shù)最高為手長，最低為足寬。女子足部指標與運動等級亦均無直線相關關系，僅手部指標與運動等級存在低度直線相關，且該相關具有極顯著性。其中相關系數(shù)最高為手面積Ⅰ，最低為足寬。

表2 游泳運動員的手足面積表型與運動等級的相關系數(shù)表Table II Correlation Coefficient between Swimmer's Hand and Foot Area Phenotype and Different Athletic Levels

由表3可知，女健將和國際健將運動員足寬和足面積有顯著性差異，手面積表型在不同性別的健將及以上等級游泳運動員間無顯著性差異。

表3 不同性別游泳運動員健將和國際健將的手足面積表型差異性（P值）Table III Differences in Hand and Foot Area Phenotypes between National and International Master Swim of Different Genders(P)

3 討論

根據(jù)專家意見，將一級及以下等級運動員歸類為非健將運動員，而將健將和國際健將運動員歸類為健將級運動員。結(jié)果顯示，男子游泳運動員手足面積表型隨運動等級提高而增加，在健將及以上等級間無差異；女子游泳運動員手足面積表型在一級和健將間無差異，在健將到國際健將有明顯增加。

該研究結(jié)果與以往研究結(jié)果幾乎完全不一致。有研究表明，不同小項男子游泳運動員手長、足長和足寬與運動等級呈高度相關 （相關系數(shù)大于0.8）[5]。查閱其研究對象，發(fā)現(xiàn)在男子蝶泳、蛙泳和自由泳項目中，國際健將人數(shù)為0、健將各1人，該樣本量分布容易引起假陽性結(jié)果。另有學者表示，手足面積表型與運動等級呈弱負相關，其研究對象為1996—2004年中國一線游泳運動員，受試者所在年代跨越時間達8年。隨著科技進步和訓練方式改善，游泳運動成績在8年間發(fā)生很大變化，因此不同年代運動員混合研究容易產(chǎn)生假性的弱負相關性。本文與Geladas的100 m自由泳運動成績與女子手長相關性基本一致，與男子手足長呈中度相關不一致。有文獻指出，當手長相同手掌小而手指長時，在抱水和劃水過程中手指肌肉震顫會減少身體總動能降低游速[15]。也有研究顯示1990年后，國家隊的指距指數(shù)為中等且有相對縮小趨勢，提示手指長和手長的比例關系需要進一步被考慮[8]。因此該研究進一步提示，手長并不是影響男子高水平運動員運動等級的關鍵因素。根據(jù)流體力學原理可知，人體在水中游進速度的快慢取決于手臂對水產(chǎn)生作用力大小，與手掌面積的大小、手臂手掌劃水頻率、手掌劃水距離、手掌的幾何形狀和劃水角度的變化密切相關[16]。當人體游速較小時，摩擦阻力是阻力的主要來源。當游進速度較大時，人的背部和身后產(chǎn)生了漩渦和伴流，二者引起壓力差即壓差阻力是游泳時主要阻力[17]。有學者研究發(fā)現(xiàn)，2000年后的運動員，小腿加足高占下肢比例有明顯增加，這與自由泳打腿時，在腿部總質(zhì)量不變的前提下，大腿變短小腿增長有利于增大打水沖量有關。也有研究表明，2000年后男子蛙泳運動員大腿部有增粗現(xiàn)象，這可能與蛙泳游進過程中要求大腿部肌肉群用力的結(jié)果相關[18]。綜上所述，男子游泳運動員運動等級與手面積表型提高有利于增大手部劃水推進力及大腿增粗變短小腿增長有利于增大打水沖量相關，上述現(xiàn)象是造成男子游泳運動員手足面積及派生指標與運動等級無相關性的原因。

女子游泳運動員足長與運動等級呈弱相關性與以往研究結(jié)果不一致。有學者以我國著名蛙泳運動員羅雪娟為例，在2004年4名國家隊女子蛙泳運動員中其手足面積最小，說明運動員的技術、體能和心理素質(zhì)等才是影響高水平運動員最終發(fā)揮的決定因素[8]。明罡等也認為，在手、足面積大小和劃水頻率方面，高水平運動員的個體差異不大，而運動成績主要取決于劃水距離和手掌的幾何形狀及劃水角度等[16]。近年來我國優(yōu)秀女子游泳運動員的主要變化集中在軀干的形態(tài)和皮褶厚度，該流線型更加符合在水中的運動模式，有效地減少了形態(tài)阻力。五種泳姿均與手臂劃水方式有密切關系，當女運動員下肢力量不足時，依靠手部指標的優(yōu)勢，從一定程度上增大肢體的控水面積，增強推進力提高游速。由此可見，女游泳運動員的手面積表型可能比男運動員存在更大的選材權重，需要在初選擇優(yōu)時給予關注。

4 結(jié)論

4.1 手面積Ⅰ表型可入選女子游泳運動員二類選材指標，女子游泳運動員足面積表型和男子游泳員手足面積表型均不具備選材評價指標依據(jù)。

4.2 雖然手足面積不是影響運動成績的決定因素，但是達到高水平所必要的表型條件之一。

4.3 手足面積表型作為游泳運動員身體形態(tài)學一項重要指標，表型組學將進一步開展跨尺度關聯(lián)性研究。