超等長阻力訓練對足踝屈肌肌構(gòu)筑學及生物力學特征影響的研究

井蘭香 趙延治

摘 要：目的：探討超等長阻力訓練對足踝屈肌橫截面積、體積、羽狀角等的影響，觀察足底肌力遷移和跖屈肌三元素應變、剛度、做功等的變化，為深入理解訓練引起肌-腱復合體構(gòu)筑和生物力學特征變化的機制及意義提供新的思路。方法：將18名健康男性青年高級花樣跳繩運動員隨機分成實驗組和對照組，對實驗組實施跖、趾屈肌超等長阻力訓練。于訓練前、后對小腿三頭肌、跟腱和足底固有肌做影像學測量，計算肌纖維厚度、橫截面積、體積等;測試趾屈肌力，計算肌力增加率及肌力/橫截面積比值;測試踝單關(guān)節(jié)活動和下肢多關(guān)節(jié)活動運動學、動力學及小腿三頭肌影像學，計算腓腸肌外側(cè)頭各彈性元成分的應變、剛度、做功等參數(shù)。結(jié)果：訓練后實驗組小腿三頭肌厚度、羽狀角和足底固有肌橫截面積均明顯增加（P<0.05），跟腱橫截面積沒有明顯變化（P>0.05）;2～5趾屈力增加率明顯大于1～5趾屈力增加率（P<0.01），2～5趾屈力/趾短屈肌橫截面積的比值明顯提高（P<0.05）。不同條件下腓腸肌外側(cè)頭肌-腱復合體各成分的被動剛度均未發(fā)生明顯變化（P>0.05），主動剛度均明顯提高（P<0.05），以大負荷（P<0.01）和快速應變（P<0.01）時提高最顯著。肌纖維拉長應變明顯降低（P<0.05），大負荷時降低最顯著（P<0.05）。腱膜應變和滯后均未發(fā)生明顯變化（P>0.05）。肌腱拉長速度未發(fā)生明顯改變（P>0.05），縮短速度明顯升高（P<0.05），彈性回縮率明顯提高（P<0.05）。結(jié)論：超等長阻力訓練能優(yōu)化肌-腱復合體的構(gòu)筑，較小的肌纖維體積增加即可獲得較大的力量增幅;能增強支撐后期推進力，并穩(wěn)固內(nèi)側(cè)縱弓;能增加肌-腱復合體的彈性，對大負荷和快速拉長-縮短周期運動表現(xiàn)更加有利。超等長阻力訓練具有易化肌-腱復合體能量吸收和促進能量快速轉(zhuǎn)化的雙效性作用。

關(guān)鍵詞：超等長阻力訓練;肌-腱復合體;肌構(gòu)筑;剛度;做功;能量

中圖分類號：G804.63 文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2021）01-0038-10

Abstract：Objective： To explore effects of plyometric resistance training on plantar muscles cross-sectional area， thickness and pinnate angle and examine the changes in foot force transfer and strain， stiffness， work in flexor muscle. By this study we will present a newer researching way for insighting into the mechanism and significance of training-induced changes in muscle-tendon complex architecture and biomechanics. Methods： 18 male health young elite figure rope skipping athletes were randomly divided into experimental and control groups. Plyometric resistance training program was used in plantar and toe flexor muscles of experimental group subjects. Imageology of triceps surae muscle， achilles tendon， intrinsic foot muscles were measured before/after training and parameters of muscle thickness， cross-sectional area， volume etc. were calculated. Toe flexion force was tested for calculating the increasing rate of force and the force/cross-sectional area rate. Dynamics， kinetics， triceps surae muscle imageology during single-joint test in ankle and multi-joint test in leg were tested for calculating strain， stiffness， work etc. of each elastic element in lateral gastrocnemius. Results： After training， thickness and pinnate angle of triceps surae muscle and cross-sectional area of intrinsic foot muscles were all significantly increased （P<0.05）. Theres no obvious change in tendon cross-sectional area （P>0.05）. Increasing rate （） of toe flexion force was more obviously in 2～5 than in 1～5 （P<0.01）. 2～5 toe flexion force/flexor digitorum brevis cross-sectional area rate was significantly increased （P<0.05）. Passive stiffness of each element in lateral gastrocnemius was not significantly changed when tested under different conditions （P>0.05） but their active stiffness were significantly increased （P<0.05）， the most obvious exhibition were under heavy load （P<0.01） and fast strain （P<0.01） conditions. Fascicle elongation was significantly decreased （P<0.05）， the most obvious exhibition was under heavy load （P<0.05） condition. Therere no significant changes in aponeurosis strain and hysteresis （P>0.05）. Theres no significant change in tendon elongating velocity （P>0.05） but there were significant elevation in shortening velocity （P<0.05） and in elastic recoil rate （P<0.05）. Conclusion： Architecture of muscle-tendon complex can be optimized through plyometric resistance training， moreover smaller increasing in volume can bring about greater force. Also propulsive force during later contact phase can be improved and medial longitudinal arch can be stabilized. Elasticity of muscle-tendon complex can be enhanced， which would be more advantageous to stretch-shortening cycle sport performance under heavy-loaded and fast conditions. Plyometric resistance training has double effect in facilitating energy absorption and expediting energy transformation.

Key words：plyometric resistance training; muscle-tendon complex; muscle architecture; stiffness; work; energy

人體在完成行走、跑、跳等下肢拉長-縮短周期運動（stretch-shortening cycle， SSC）時，通過支撐后期跖屈力與地面間相互作用而獲得動能[1]，此時小腿三頭肌和跨越踝、跖趾關(guān)節(jié)的足底非固有肌共同產(chǎn)生內(nèi)在的跖屈力矩使足跟離地，隨即足底固有、非固有肌協(xié)同收縮產(chǎn)生趾屈力矩使前足獲得騰空推進力。盡管靜姿站立時趾長屈肌可以不參與維持人體平衡[2]，但在SSC運動支撐期第二峰值期間此肌至少可產(chǎn)生61體重比的地面反作用力（ground reaction force， GRF）[3]。特定訓練后足底固有、非固有肌產(chǎn)生的跖趾關(guān)節(jié)屈曲力矩的增加能使人體在行走、跑、跳和改變運動方向時加強跗骨間關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[4-5]。若趾屈肌力不足，足弓柔性及剛性無法協(xié)調(diào)可導致膝和跗跖關(guān)節(jié)代償性過度運動[6]，甚至會增加踝關(guān)節(jié)功能代償引起跖屈肌勞損[7]。只有具備了足夠的趾屈肌力，才能于向心收縮期產(chǎn)生趾跖屈力矩以平衡GRF引起的趾背屈力矩[8]，趾屈肌力在SSC運動支撐期起著不可或缺的作用。含有較多下肢SSC運動的項目，不僅要強化支撐期踝關(guān)節(jié)跖屈能力，還應重視跖趾關(guān)節(jié)屈曲功能的穩(wěn)定[9]。為達到此目標，應采取積極措施優(yōu)化跖屈、趾屈肌肌-腱復合體（muscle-tendon complex， MTC）的構(gòu)筑，以提高其生物力學性能[10]。

MTC構(gòu)筑和生物力學特征可通過阻力訓練得到調(diào)整[11]，單關(guān)節(jié)趾屈肌阻力訓練，即能明顯增加趾屈肌力與足底固有肌厚度的比值[12]。阻力訓練負荷增加后，明顯提高跖趾關(guān)節(jié)力矩而提高走、跑、跳的運動表現(xiàn)[13-14]。有研究認為，超等長訓練提高運動表現(xiàn)的效果優(yōu)于阻力訓練[15]，但兩種訓練在提高MTC構(gòu)筑特征方面的效果接近[16]。前期研究則表明，中等負荷超等長阻力訓練可同時提高肌力和爆發(fā)力[17]，若聯(lián)合跖屈和趾屈動作，對跖屈肌、足底固有和非固有趾屈肌進行超等長阻力訓練，應更加有利于促進足/踝部肌-骨系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可對下肢多關(guān)節(jié)運動表現(xiàn)產(chǎn)生積極效應。故為了探究超等長阻力訓練后足/踝部屈肌MTC的構(gòu)筑和不同條件下踝關(guān)節(jié)運動時跖屈肌MTC的生物力學特征的變化，從MTC構(gòu)筑和三元素生物力學角度闡明該訓練提高運動表現(xiàn)的機制，本研究對足/踝部超等長阻力訓練前、后高級花樣跳繩運動員跖屈肌、趾屈肌構(gòu)筑及力量變化進行測量，對踝單關(guān)節(jié)運動和下肢多關(guān)節(jié)運動過程進行足/踝部運動學、動力學、影像學等測量，以獲得MTC可收縮成分、并聯(lián)彈性元、串聯(lián)彈性元生物力學數(shù)據(jù)，藉此為深入理解訓練引起肌-腱復合體構(gòu)筑及生物力學特征變化對SSC運動表現(xiàn)所起作用的機制和意義提供新的方法與思路。

1 對象與方法

1.1 實驗對象

隨機選取某高校體育學院健康男性青年高級花樣跳繩運動員作為調(diào)查對象，于實驗前發(fā)放調(diào)查問卷，確定受試者的身體機能狀態(tài)良好。受試者須具有3年以上專業(yè)跳繩經(jīng)歷，連續(xù)跳躍時跖趾關(guān)節(jié)屈曲具有較大速度梯度，雙腳交替單搖、雙腳并單搖、雙搖連續(xù)跳繩成績分別不低于270次/min、 190次/min 、130次/min，能連續(xù)、無失誤地完成三搖跳50次及以上，且均未經(jīng)歷過系統(tǒng)地足/踝部超等長阻力訓練以及阻力訓練。近5年內(nèi)不存在下肢損傷史，踝關(guān)節(jié)功能穩(wěn)定，無足部內(nèi)、外翻畸形及拇外翻等現(xiàn)象，踝關(guān)節(jié)及跖趾關(guān)節(jié)跖/背屈動作不存在活動受限及其它不適。實驗前經(jīng)生物學倫理學委員會審查、批準后，受試者自愿參與本實驗并簽署知情協(xié)議書。

使用G*Power 3.1.9.2進行最小樣本量計算。在進行重復測量的雙因素方差分析假設檢驗時，為使統(tǒng)計結(jié)果達到80統(tǒng)計功效、顯著水平為0.05、效應量為0.4、非球形相關(guān)0.5，需要最少樣本量16人。本研究將符合納入標準要求的18名受試者（統(tǒng)計功效=85）隨機分成日常訓練+足/踝部超等長阻力訓練組（n=9）和日常訓練對照組（n=9）。兩組基本情況描述性分析見表1。兩組間年齡、身高、體重三個變量數(shù)據(jù)均數(shù)間進行獨立樣本t檢驗的P值均大于0.05，兩組間沒有統(tǒng)計學差異。

1.2 訓練方案

受試者以30最大等長自主收縮（Maximum Voluntary Contraction， MVC） 負荷完成雙足連續(xù)跳躍訓練，保持踝關(guān)節(jié)背屈絕對角度大于90°，前足著地后以足底肌和跖屈肌離心收縮緩沖，離地前跖趾關(guān)節(jié)屈肌盡力快速向心收縮跳起，向心收縮期具有明顯“抓地”動作。支撐期髖、膝關(guān)節(jié)自然伸展，將這2個關(guān)節(jié)的角位移控制在0°～20°。共進行12周每周3次的訓練，訓練組數(shù)為3組，每組10個，組間休息2分鐘。由專業(yè)教練全程指導訓練，確保安全、有效。對照組除日常訓練外不增加任何形式的下肢訓練，實驗期間兩組受試者不改變原有訓練日程。

1.3 測試總體流程

分別于訓練前、訓練中期每隔2周、訓練后測量每位受試者跖屈+趾屈MVC值。訓練前、后1周內(nèi)采集小腿三頭肌和足底固有肌影像和趾屈肌力數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)采集及處理

1.4.1 MTC構(gòu)筑

采用美國GE公司生產(chǎn)的型號為Voluson E8的黑白B型超聲影像采集系統(tǒng)一臺，用于采集小腿三頭肌、足底固有肌的二維黑白超聲影像。外置9L-D型、掃描頻率為3.5 MHz的線陣探頭，其測量邊界長度×深度為43×70 mm，采樣頻率設定為50 Hz。

測量腓腸肌內(nèi)側(cè)頭（Medial Gastrocnemius， GM）、腓腸肌外側(cè)頭（Lateral Gastrocnemius， LG）肌纖維厚度和羽狀角的位置約為小腿長度近側(cè)端30水平，測量比目魚?。⊿oleus Muscle， Sol）肌纖維厚度和羽狀角的位置約為小腿長度近側(cè)端50水平，分別將探頭足印中心置于MG、LG、Sol外側(cè)半肌腹最發(fā)達處皮膚表面。測量跟腱橫截面積時將探頭足印中心置于外踝水平，跟腱中心處皮膚表面[18-19]。圖1-A中的角α、β分別代表LG、Sol肌纖維與腱膜的夾角，即羽狀角。圖1-B中跟腱標識的范圍為跟腱橫截面。

測得趾短屈肌最發(fā)達處橫截面積之后，以50足長為基線，向足底近端、遠端方向每隔1 cm劃一條平行線，測量1 cm間隔的足底固有肌連續(xù)影像圖，依據(jù)圖像測量出每間隔1 cm處趾短屈肌的橫截面積（圖2）。以連續(xù)趾短屈肌橫截面積之和乘以總長度得到該肌的體積[20-21]。其余足底固有肌如拇展肌、小趾展肌、拇短屈肌，均測量其最發(fā)達處的橫截面積。

1.4.2 趾屈肌力

采用普通掌握式測力計測量趾屈肌力[22]，以裸足第1～5個跖趾關(guān)節(jié)屈伸的方式做簡單準備活動后，將非利側(cè)足抬起，利側(cè)單足站立位雙手推墻姿勢，保持踝背屈位70°～90[23]。先測量2次第1～5趾屈力，記錄最大力值。間隔2 min后，再測量2次第2～5趾盡力，記錄最大力值。

1.4.3 縱跳

測量自15 cm高度下落后下肢自然伸展緩沖動作（Drop Landing， DL）和60 cm高度下落下肢屈曲-跳起動作（Drop Jump， DJ）。測量前慢跑5 min后，以DL、DJ的先后順序，同步采集踝關(guān)節(jié)運動學、動力學、LG影像學。2種縱跳各測量2次，間隔2 min。DL取充分緩沖時的數(shù)據(jù)、DJ取跳躍最高時的數(shù)據(jù)。

（1）縱跳動力學。瑞士Kistler公司生產(chǎn)三維測力系統(tǒng)1臺，型號為9286BA，邊界范圍60 cm×40 cm×22cm。用于采集著地期三維GRF，采樣頻率為1000 Hz。對三維GRF數(shù)據(jù)進行10 Hz～50 Hz截止頻率的濾波。

（2）縱跳運動學。瑞典生產(chǎn)的Qualisys MCU500三維運動捕捉系統(tǒng)，6個紅外高速攝像頭，用于采集DL和DJ的運動學數(shù)據(jù)，采樣頻率為200 Hz。

熱身后，更換實驗用緊身衣及統(tǒng)一品牌鞋襪，根據(jù)運動學數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模型標準和3-D 軟件建模要求，為受試者粘貼49處主要標記點，Mark反光球直徑為12.5 mm，拍攝受試者靜態(tài)站姿并進行3-D建模（圖3-A）。

動態(tài)測試時，僅對下肢進行主要標記，共28處。運動學、動力學坐標系為：Z-垂直軸，Y-矢狀軸，X-冠狀軸。將膝內(nèi)/外上髁連線中點-內(nèi)/外踝連線中點-第2、5跖趾關(guān)節(jié)連線中點定義為踝關(guān)節(jié)角（圖3-B）。

VISUAL3-D圖像后期處理時（美國c-motion公司，Visual3-D Version 3.34.0），采用截止頻率為7 Hz的二階雙向低通濾波，通過3-D軟件模型進行數(shù)據(jù)計算，獲取踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)中心運動軌跡后，經(jīng)逆動力學法計算獲得踝凈關(guān)節(jié)力矩（Net joint moment， NJM），以運用于DL和DJ支撐期LG串聯(lián)彈性元生物力學參數(shù)的計算。

1.5 參數(shù)的獲得

1.5.1 可收縮成分剛度

Contrex等速肌力儀（瑞士CMV AG公司生產(chǎn)，型號為PM-MJ/LP/WS/TA/TP，采樣頻率4000 Hz），與超聲影像儀同步測量，計算LG肌纖維被動和主動剛度。

慢拉式被動剛度：測量前不熱身，受試者仰臥于測試平臺，保持膝關(guān)節(jié)伸展，足固定，踝關(guān)節(jié)置于跖屈位10°（踝解剖位為0°），肌完全放松。測量開始后，以5°/s的恒定速度連續(xù)被動拉伸小腿三頭肌至踝背屈位10°。按F肌纖維=k·TQ·d-1式獲得肌纖維力量，k為LG生理橫截面積占小腿三頭肌總生理橫截面積的比率，取值15.4;TQ為踝關(guān)節(jié)被動力矩Torque;d為小腿三頭肌總肌腱的力臂，取值5 cm[24]。0°～背屈位10°范圍內(nèi)肌力-肌纖維長度變化曲線斜率為肌纖維的被動剛度[18]。

快拉式主動剛度：人體固定的方法及關(guān)節(jié)方位定義同被動剛度測量。5 min常規(guī)熱身后受試者完成2次跖屈位10°條件下的等長背屈MVC，取此時最大力矩值作為快速拉伸測量時的負荷依據(jù)。受試者分別以30、50、70MVC時對應的力矩為負荷，完成自跖屈位10°至背屈位10°范圍內(nèi)爆發(fā)性等張背屈。為避免牽張反射的影響，記錄背屈開始后60 ms時間內(nèi)最大肌纖維長度[25]。將跖屈位10°～2°范圍內(nèi)肌纖維力-肌纖維長度變化曲線斜率定義為肌纖維主動剛度[18]。每種負荷背屈動作均記錄2次，各取平均值。肌纖維力量、長度測量方法同被動剛度。

1.5.2 并聯(lián)彈性元剛度及滯后

測量前經(jīng)5 min熱身及適應性踝跖屈后，共測量兩種收縮形式：（1）漸變式用力，跖屈肌自放松狀態(tài)逐漸加載應力，5 s內(nèi)增至MVC，隨后逐漸卸載應力5 s內(nèi)放松;（2）爆發(fā)式用力，跖屈肌以最快速度加載和卸載應力。每個動作重復2次，間隔2 min，取最大值。

與跖屈力矩數(shù)據(jù)同步采集LG影像，測得腱膜長度變化值，結(jié)合F肌纖維=k·TQ·d-1 和F腱膜=F肌纖維·cosα公式計算腱膜的力值，其中，α為LG羽狀角。腱成分力-腱成分長度變化關(guān)系曲線如圖4所示，本研究將加載應力達50MVC以上時曲線的斜率定義為腱成分剛度，將滯后環(huán)面積與加載應力時曲線下面積的比值定義為滯后[26]。

1.5.3 串聯(lián)彈性元剛度及做功

DL和DJ動作測試時，與下肢運動學、動力學數(shù)據(jù)同步采集LG超聲影像學。

依據(jù)受試者個體的下肢環(huán)節(jié)長度及LG縮短與拉長比值估測其MTC總長度[27-28]，按L腱=LMTC-L肌纖維×cosα計算MTC結(jié)構(gòu)中與LG肌纖維串聯(lián)肌腱的長度，其中LMTC 表示MTC總長度，L肌纖維 表示肌纖維長度，α為LG羽狀角。自腳尖落地時刻至離心收縮結(jié)束期間L腱最大拉長變化量即為拉長應變，自最大拉長至緩沖結(jié)束期間L腱最大縮短變化量即為縮短應變。離心收縮期間L腱最大變化量對離心收縮時間求微分，計為肌腱拉長應變速率v拉長;DL離心結(jié)束時刻至恢復靜止期間和DJ向心收縮期間L腱最大變化量對相應時間求微分，計為肌腱縮短應變速率v縮短。

按F腱=k·NJM·d-1計算肌腱力[29]，其中NJM表示踝跖屈力矩。以峰值F腱除以離心期L腱最大拉長變化量計算被動剛度，以峰值F腱除以離心結(jié)束至靜止期或向心期L腱的最大主動回彈縮短變化量計算主動剛度[30]。

以F腱乘以v拉長或v縮短獲得功率，再將功率對相應時間求積分得肌腱拉長/縮短做功，縮短做功與拉長做功的比值，即為肌腱的彈性回縮率[31]。

1.6 統(tǒng)計方法

用SPSS 24.0統(tǒng)計軟件對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行重復測量的雙因素方差分析，觀察自變量（2種訓練方式×2個測試時間）對肌-腱復合體形態(tài)學、生物力學特征、下肢及下肢關(guān)節(jié)動力學特征的影響。經(jīng)studentized residual分析、Shapiro-Wilk檢驗，判斷兩組數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，有無異常值。當方差分析輸出結(jié)果列表中出現(xiàn)干預×時間交互效應P<0.05時，則分析2個自變量的單獨效應，以Post hoc-Bonferroni和Tukey兩兩比較結(jié)果。經(jīng)單因素方差分析比較實驗組不同負荷快拉伸拉長應變和主動剛度的差異，比較訓練后兩組趾屈肌力增加率間的差異性，以Post hoc-LSD兩兩比較結(jié)果。經(jīng)獨立樣本t檢驗進行組間受試者基本情況比較。統(tǒng)計結(jié)果以均數(shù)±標準差（M±SD）表示，顯著性水平為0.05。

2 實驗結(jié)果

2.1 訓練前后足踝屈肌構(gòu)筑特征比較

雙因素方差分析干預、時間、交互3自變量對跟腱橫截面積影響的主體間效應的檢驗P值分別為0.532、0.844、0.657，主效應和交互效應均不具有統(tǒng)計學意義。對MG、LG、Sol的肌纖維厚度、羽狀角影響主體間效應的檢驗P值均<0.05，主效應及交互效應顯著。

單獨效應為：訓練前兩組間比較MG、LG、Sol的肌纖維厚度（P值分別為0.718、0792、0.903）、羽狀角（P值分別為0.802、0.743、0.822）均無統(tǒng)計學意義。訓練后實驗組MG、LG、Sol的肌纖維厚度（P值分別為0.021、0. 020、0.027）、羽狀角（P值分別為0.013、0.013、0.011）均明顯大于對照組。對照實驗中，時間因素對MG、LG、Sol肌纖維厚度（P值分別為0.634、0729、0.817）、羽狀角（P值分別為0.843、0.761、0.789）的影響不具有統(tǒng)計學意義。干預實驗中，時間因素對MG、LG、Sol肌纖維厚度（P值分別為0.033、0.021、0.018）、羽狀角（P值分別為0.022、0.018、0.020）的影響具有統(tǒng)計學意義，訓練后MG、LG、Sol肌纖維厚度（P值分別為0.038、0.031、0.030）、羽狀角（P值分別為0.023、0.021、0.019）均顯著升高（表2）。

雙因素方差分析干預、時間、交互3自變量對足底固有肌橫截面積及趾短屈肌體積影響的主體間效應的檢驗P值均<0.05，主效應及交互效應顯著。

單獨效應為：訓練前兩組間比較趾短屈肌橫截面積（P=0.818）、體積（P=0.911）無統(tǒng)計學意義，比較拇短屈?。≒=0.917）、拇展?。≒=0.882）、小趾展?。≒=0.701）橫截面積均無統(tǒng)計學意義。訓練后實驗組趾短屈肌橫截面積（P=0.009）、體積（P=0.003）均非常明顯的大于對照組，拇短屈?。≒=0.026）、拇展肌（P=0.032）、小趾展?。≒=0.011）橫截面積均明顯大于對照組。對照實驗中，時間因素對趾短屈肌橫截面積（P=0.675）、體積（P=0.737）的影響無統(tǒng)計學意義，對拇短屈?。≒=0.576）、拇展肌（P=0.815）、小趾展?。≒=0.721）橫截面積的影響均無統(tǒng)計學意義。干預實驗中，時間因素對趾短屈肌橫截面積（P=0.005）、體積（P=0.007）的影響有統(tǒng)計學意義，對拇短屈肌（P=0.026）、拇展?。≒=0.025）、小趾展?。≒=0.021）橫截面積的影響均有統(tǒng)計學意義。訓練后實驗組短屈肌橫截面積（P=0.008）、體積（P=0.003）增加非常明顯，拇短屈肌（P=0.025）、拇展?。≒=0.029）、小趾展肌（P=0.012）橫截面積均明顯增加（表3）。

2.2 訓練前后趾屈肌力特征比較

雙因素方差分析干預、時間、交互3自變量對2～5趾屈力/趾短屈肌橫截面積比值影響的主體間效應的檢驗P值分別為0.017、0.025、0.022，主效應及交互效應顯著。

單獨效應為：訓練前兩組間比較2～5趾屈力/趾短屈肌橫截面積的比值無統(tǒng)計學意義（P=0.898），訓練后實驗組明顯大于對照組（P=0.014）。對照實驗中，時間因素對2～5趾屈力/趾短屈肌橫截面積比值的影響無統(tǒng)計學意義（P=0.834）。干預實驗中，時間因素對2～5趾屈力/趾短屈肌橫截面積比值的影響具有統(tǒng)計學意義（P=0.021），訓練后明顯增加（P=0.015）（圖5）。

單因素方差分析訓練后實驗組2～5趾屈力增加率 （等于訓練后趾屈肌力減去訓練前趾屈肌力的差除以訓練前趾屈肌力）明顯大于對照組（P=0.021），1～5趾屈力增加率非常明顯的大于對照組（P=0.002）。訓練后實驗組2～5趾屈力增加率非常明顯的大于1～5趾屈力增加率（P=0.006）（圖6）。

2.3 訓練前后MTC各成分生物力學特征比較

雙因素方差分析干預、時間、交互3自變量對LG可收縮成分被動剛度、LG并聯(lián)彈性元最大拉長應變、滯后影響的主體間效應的檢驗P值均>0.05，主效應和交互效應均不具有統(tǒng)計學意義。對LG可收縮成分拉長應變、二成分主動剛度影響主體間效應的檢驗P值均<0.05，主效應及交互效應顯著。

單獨效應為：訓練前兩組間比較LG可收縮成分30、50、70MVC負荷快拉式拉長應變（P值分別為0.679、0.665、0.754）及其主動剛度（P值分別為0.902、0.673、0.706）均無統(tǒng)計學意義，比較LG并聯(lián)彈性元漸變式、爆發(fā)式主動剛度（P值分別為0.574、0.649）無統(tǒng)計學意義。訓練后實驗組LG可收縮成分30、50、70MVC負荷快拉式拉長應變（P值分別為0.017、0.021、0.015）明顯低于對照組， 30MVC負荷主動剛度明顯高于對照組（P=0.018），50、70MVC負荷主動剛度非常明顯的高于對照組（P值分別為0.007、0.000）。訓練后實驗組LG并聯(lián)彈性元漸變式主動剛度明顯高于對照組（P=0.015）、爆發(fā)式主動剛度非常明顯的高于對照組（P=0.003）。對照實驗中，時間因素對LG可收縮成分30、50、70MVC負荷快拉式拉長應變（P值分別為0.717、0.622、0.729）及其主動剛度（P值分別為0.833、0.732、0.736）的影響均無統(tǒng)計學意義，對LG并聯(lián)彈性元漸變式、爆發(fā)式主動剛度的影響無統(tǒng)計學意義（P值分別為0.644、0.652）。干預實驗中，時間因素對LG可收縮成分30、50、70MVC負荷快拉式拉長應變（P值分別為0.017、0.017、0.012）及其主動剛度（P值分別為0.013、0.009、0.001）的影響均具有統(tǒng)計學意義，對LG并聯(lián)彈性元漸變式、爆發(fā)式主動剛度的影響具有統(tǒng)計學意義（P值分別為0.014、0.002）。訓練后實驗組LG可收縮成分30、50、70MVC負荷快拉式拉長應變明顯降低（P值分別為0.016、0.017、0.014），30MVC負荷主動剛度明顯提高（P=0.011）、50、70MVC負荷主動剛度提高非常明顯 （P值分別為0.002、0.000）。訓練后實驗組LG并聯(lián)彈性元漸變式主動剛度明顯提高（P=0.013）、爆發(fā)式主動剛度提高非常明顯（P=0.004）。

單因素方差分析實驗組70MVC負荷時LG可收縮成分快拉式拉長應變顯著低于30、50MVC負荷時（訓練前不同負荷間比較的P值分別為0.021、0.013，訓練后不同負荷間比較的P值分別為0.022、0.016）;70MVC負荷時LG可收縮成分快拉式主動剛度非常顯著的高于負荷時30、50MVC負荷時（訓練前不同負荷間比較的P值分別為0.002、0.003，訓練后不同負荷間比較的P值分別為0.001、0.000）（表4）。

雙因素方差分析干預、時間、交互3自變量對DL和DJ兩種縱跳LG串聯(lián)彈性元拉長應變速度及被動剛度影響的主體間效應的檢驗P值均>0.05，主效應和交互效應均不具有統(tǒng)計學意義。對DL和DJ兩種縱跳LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度、主動剛度、彈性回縮率影響主體間效應的檢驗P值均<0.05，主效應及交互效應顯著。

單獨效應為：訓練前兩組間比較DL過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.579）、主動剛度 （P=0.634）、彈性回縮率（P=0.722）均無統(tǒng)計學意義，比較DJ過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.622）、主動剛度 （P=0.653）、彈性回縮率（P=0.715）均無統(tǒng)計學意義。訓練后DL過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.019）、主動剛度 （P=0.021）、彈性回縮率（P=0.032）均明顯大于對照組，DJ過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.001）、主動剛度 （P=0.006）、彈性回縮率（P=0.005）均非常明顯的大于對照組。

對照實驗中，時間因素對DL過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.643）、主動剛度 （P=0.674）、彈性回縮率（P=0.692）的影響均無統(tǒng)計學意義，對DJ過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.731）、主動剛度 （P=0.676）、彈性回縮率（P=0.802）的影響均無統(tǒng)計學意義。干預實驗中，時間因素對DL過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.013）、主動剛度 （P=0.014）、彈性回縮率（P=0.022）的影響均具有統(tǒng)計學意義，對DJ過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.004）、主動剛度 （P=0.006）、彈性回縮率（P=0.008）的影響均具有統(tǒng)計學意義。訓練后實驗組DL過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.024）、主動剛度 （P=0.026）、彈性回縮率（P=0.032）均明顯增加，DJ過程LG串聯(lián)彈性元縮短應變速度（P=0.005）、主動剛度 （P=0.006）、彈性回縮率（P=0.008）均增加非常明顯（表5）。

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)超等長阻力訓練后跖屈肌、趾屈肌肌纖維構(gòu)筑均有一定程度的增加，跟腱構(gòu)筑不受訓練的影響，表明踝跖屈能力的提高不是通過跟腱的肥大實現(xiàn)的，可能是跟腱內(nèi)部發(fā)生了組織重建[32]。足底固有肌力量和體積增加，足底力量向足底外側(cè)遷移，且較小的體積增加可帶來較大肌力的提高。不同條件下測試小腿三頭肌MTC各成分的生物力學特征出現(xiàn)了特定的規(guī)律性變化：訓練后被動剛度不變，主動剛度明顯增加;滯后不變，彈性回縮率明顯提高。訓練后越是在大負荷和快速MTC應變時，肌纖維的拉長越能夠有效控制，并聯(lián)、串聯(lián)彈性元的主動剛度、回彈做功就越突出。提示，超等長阻力訓練通過優(yōu)化MTC構(gòu)筑和生物力學特征，對提高受試者足踝功能穩(wěn)定、促進能量吸收和快速轉(zhuǎn)化產(chǎn)生作用。

3.1 優(yōu)化足踝屈肌構(gòu)筑的益處

由研究結(jié)果可知，超等長阻力訓練增加趾屈肌肌纖維厚度、體積，較小的足底固有肌構(gòu)筑增加便可獲得較大的趾屈力量增幅。本實驗足踝受訓肌MTC可收縮成分構(gòu)筑的這種適應性變化，可能的解釋是因為腱成分主動剛度增加的緣故[33]。腱成分主動剛度增加，并聯(lián)彈性元主動剛度增加，變得強勁有力，與肌力增強相輔相成。另一種解釋是訓練可能會使肌纖維本身肌小節(jié)數(shù)量增加而提升構(gòu)筑[34]。這會使肌肉力量在有更多橫橋位點結(jié)合時變得強大。研究結(jié)果證實，無論何種理由引起肌纖維構(gòu)筑提高，其所帶來的肌力增加效應都是比較可觀的。

訓練后實驗組2～5趾屈力增加率大于1～5趾屈力增加率，表明足底肌力增加的同時向外側(cè)縱弓側(cè)發(fā)生了遷移，能更好地協(xié)調(diào)足旋前和旋后動態(tài)平衡。積極旋后可避免拇屈肌、拇展肌過度使用而發(fā)生勞損，保護內(nèi)側(cè)縱弓。加強大拇指的屈和外展力不僅在足旋前時延展前足的有效接觸面積，使SSC支撐后期獲得較大的推進力，還在完成第一跖趾關(guān)節(jié)屈和外展時促進旋后?？梢姡粗盖?、外展力量增加使足踝在旋前/旋后的合理動態(tài)平衡之中更加穩(wěn)定[35]。因足底固有肌對內(nèi)側(cè)縱弓起著支撐作用[36]，一旦這些肌疲勞加重旋前，則會造成內(nèi)側(cè)縱弓壓力過大[37]。足底肌力向外側(cè)遷移，阻止過度旋前保護內(nèi)側(cè)縱弓，防止拇展肌被過度使用[14]。尤其是，從事反復高頻跳躍動作、常發(fā)內(nèi)側(cè)縱弓疼痛的高級跳繩運動員，趾短屈肌構(gòu)筑顯著提升，足底壓力向外側(cè)遷移無疑對足踝穩(wěn)定有著積極意義。

3.2 提高足踝屈肌主動剛度的益處

某種訓練最理想的狀態(tài)是減少能量損失，本研究的結(jié)果并未出現(xiàn)MTC各彈性元滯后環(huán)的明顯變化，說明超等長阻力訓練的主要目標并不致力于如何降低MTC能量損失，但也不會因此造成能量損失的增加。本研究的結(jié)果是訓練后DL、DJ向心期肌腱縮短應變速度明顯增加所帶來的益處——彈性回縮率提高。同時，因羽狀角的增大，肌纖維密度增加使投影于腱膜的實際有效力值也是增加了的，而腱膜應變不受訓練的影響，使腱膜剛度明顯增加，特別是爆發(fā)性測試時剛度增加更顯著。這些現(xiàn)象表明，超等長阻力訓練是通過提高MTC腱成分的彈性達到提高能量轉(zhuǎn)換利用率的。

因小腿三頭肌可收縮成分羽狀角構(gòu)筑提升，使肌纖維拉長應變能夠在快拉式運動中得到有效控制，隨著負荷的增加而產(chǎn)生較強勁的主動剛度，負荷越大肌纖維剛度越大。并聯(lián)彈性元的主動剛度因此得到加強，尤其是爆發(fā)性用力時更加明顯。MTC腱成分的主動剛度是調(diào)節(jié)肌纖維應變的關(guān)鍵因素[26]，因為肌腱是離心期能量吸收的“緩沖器”，能夠調(diào)節(jié)肌纖維拉長應變比率和峰值應力[38];肌腱還能起到“功率衰減器”的作用，在MTC快速和過力拉長應變過程中，有效保護肌纖維[39]。本研究結(jié)果表明，無論是在踝單關(guān)節(jié)運動還是下肢多關(guān)節(jié)運動的過程中，MTC在快速拉長和大負荷條件下肌纖維均能明顯控制拉長應變，這進一步驗證了肌腱主動剛度增加的積極意義。

3.3 足踝屈肌生物力學特征變化對SSC過程的益處

訓練后MTC串聯(lián)彈性元生物力學特征發(fā)生了不同的變化，結(jié)果呈現(xiàn)出雙效性作用：有效控制離心期收縮速度梯度，提高向心期收縮效益。上述MTC生物力學特征的表現(xiàn)對下肢快速SSC過程極其有利：不僅促使運動員能更好地利用MTC的粘彈性幫助緩沖，落地變得更加輕盈，避免關(guān)節(jié)過于僵硬，還降低地面反作用力對關(guān)節(jié)的直接作用，使能量吸收、儲存更加充分。在下肢快速回彈過程中，還可使儲存的能量得以充分快速釋放，從而使提高運動表現(xiàn)成為可能。

4 結(jié) 論

超等長阻力訓練能優(yōu)化肌-腱復合體的構(gòu)筑，較小的肌纖維體積增加即可獲得較大的力量增幅;能增強SSC支撐后期推進力，并穩(wěn)固內(nèi)側(cè)縱弓;能增加肌-腱復合體的彈性，對大負荷和快速拉長-縮短周期運動表現(xiàn)更加有利。超等長阻力訓練具有易化肌-腱復合體能量吸收和促進能量快速轉(zhuǎn)化的雙效作用。

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