跳高、排球運動員膝關節屈伸肌群生物力學的特征

夏聯富　王曉東

摘要：通過應用cvbex-6000等速測試系統對22名排球運動員和28名跳高運動員膝關節肌力進行等速向心肌力測試，以探討排球、跳高兩個不同項目運動員膝關節屈伸等速肌力特征及差別。測試結果表明：跳高運動員優勢腿、非優勢腿股四頭肌相對峰力矩在360^(O)／s和90^(O)／s上均大于排球運動員；而排球運動員腘繩肌相對峰力矩與跳高運動員無明顯差異，排球運動員雙側腘繩肌峰力矩(90^(O)／s)差異程度顯著小于跳高運動員；排球運動員在90^(O)／s的速度下測得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)要顯著低于跳高運動員，隨著角速度的變化(90～360^(O)／s)，排球運動員和跳高運動員股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)均隨之增大。

關鍵詞：運動生物力學；膝關節；等速向心收縮；跳高；排球

中圖分類號：G804.66文獻標識碼：A文章編號：1006-7116(2009)03-0105-03

膝關節作為人體運動的主要關節，其工作能力和效率往往制約著許多項目的運動水平和良好運動成績的獲得，掌握不同項目運動員膝關節的力學特征，探索在不同速度下肌肉活動的規律，對科學指導力量訓練、提高運動員的訓練水平等具有非常重要的意義。本文旨在通過應用等速技術對跳高、排球運動員膝關節肌力的測試。找出其主要差異和各自的肌力特征，以了解不同運動項目運動員同一肌群的肌肉工作特點，從而為運動員的選拔及輔助訓練手段的使用提供科學依據。

1實驗對象及方法

1.1實驗對象

成都體育學院22名排球運動員和28名跳高運動員，均為一級運動員。

1.2實驗儀器

采用美國Lumex公司的Cybex-6000測力系統進行膝關節屈、伸肌力測試，此測力系統由等速動力儀(Dynamometer)、測試條凳(U.B.X.T)、數據處理計算機、打印機等組成。測試前對測試系統進行常規校正。

1.3測試方法

測試前對等速測力系統進行常規標定，受試者測試前進行常規10min熱身，測試部位為雙側膝關節的股四頭肌和腘繩肌，測試時，受試者坐在測試椅上，雙手環抱胸前，上體及大腿均用寬帶固定，坐位的角度約為110°，膝關節的軸心與動力臂的軸心一致，動力臂末端的阻力墊固定在踝關節內踝上緣3cm處，設置關節活動范圍0°～90°。測試前儀器系統校準。股四頭肌、腘繩肌等速向心收縮測試方案：屈90^(O)／s×5，伸90^(O)／s×5；屈360^(O)／s×30，伸360^(O)／s×30。每組測試間隔2.5min。測試時先進行3次練習，然后進行5次正式測試。

相對峰力矩(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軟件對測試數據進行處理，應用獨立樣本t檢驗進行不同組之間測試結果比較。

2結果及分析

2.1排球、跳高運動員膝關節屈肌和伸肌相對峰力矩

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

2.2排球、跳高運動員雙側膝關節肌力差異比較

每次測試中的峰力矩將作為計算雙側肌力差異的參數，雙側肌力差異計算公式：(優勢腿峰力矩一非優勢腿峰力矩)／優勢腿峰力矩×100％，從表2可知，排球運動員雙側股四頭肌峰力矩差異程度與跳高運動員相近(p＞0.05)，排球運動員雙側腘繩肌峰力矩(360^(O)／s)差異程度與跳高運動員相近(p＞0.05)，而排球運動員雙側腦繩肌峰力矩(90^(O)／s)差異程度顯著小于跳高運動員(P＜0.05)。

2.3排球、跳高運動員膝關節股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)功比較

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

等速技術的發展始于20世紀60年代后期，首先由Hislop和Perrine提出等速運動的概念，被認為是肌力測試和訓練的一項革命。目前，國外已普遍將等速測力結果用來作為評價被試者肌肉系統的機能狀態的指標。在運動生理學研究中，主要用來評價不同專項運動員完成主要技術動作所需肌肉的功能狀況以及受傷肢體的康復狀況。等速測試評價指標較多，實際上最常用的是峰力矩(peak torque，PT)，峰力矩指肌肉收縮產生的最大力矩輸出，即力矩曲線上最高點處的力矩值。在等速測試中，PT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考值。

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

膝屈伸肌力量的平衡是保持關節穩定的主要因素。膝關節屈肌和伸肌峰力矩比值(H／Q)是評價膝關節屈伸肌力平衡的重要指標，對判斷膝關節穩定性有重要意義。一般認為在膝關節康復過程中，除了肌力絕對值恢復外，H／Q值的重建可能是康復及預防再受傷的重要指標。國外學者認為H／Q的正常范圍為60％～67％，國內學者認為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：首先從人類發育史角度來看，股四頭肌在克服地心引力、承擔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；其次從膝關節穩定性角度來看，當膝關節伸直以及微屈時，體重作用于膝關節伸屈軸的后面，使膝關節趨向于進一步屈曲，此時便需要股四頭肌的收縮來對抗此運動。另一方面，如果膝關節過度伸展，就會很快被膝后關節囊和有關韌帶所限制，同時由于此時屈肌受到牽拉而引發肌牽張反射也會抑制膝關節的過度伸展。本研究中跳高運動員在90^(O)／s的速度下測得的股四頭肌與胭繩肌峰力矩比值(H／Q)要顯著高于排球運動員(p＜0.05)。造成這種結果的原因可能是跳高運動員伸肌峰力矩顯著大于排球運動員，而屈肌峰力矩與排球運動員無明顯差異，所以股四頭肌與腘繩肌峰力矩比值(H／Q)要低于跳高運動員。運動員在進行股四頭肌力量訓練的同時應加強腘繩肌力量訓練以保持拮抗肌與主動肌力量的平衡，這對提高運動能力、防治運動創傷有重要作用。測試結果還表明，隨著角速度的變化(90～360^(O)／s)，排球運動員和跳高運動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果一致。

由于慣用肢體的不同及個體之間本身存在差異，正常個體的雙側膝關節屈伸肌之間存在著差異，這種差異除受肢體優勢側的影響外，對于其他人群而言，兩側肢體肌力差異是很小的，國外研究表明，這種差異在10％以內。國內有研究認為左右側相差超過20％以上才有臨床意義。謝光柏等研究結果表明：這種差異應在15％以內較為合理。本研究測試結果表明，排球運動員雙側腘繩肌峰力矩(90^(O)／s)差異程度顯著小于跳高運動員(P＜0.05)。這可能是因為兩個運動項目技術特點的不同造成的，排球運動員大多采用雙腳并步起跳，而跳高運動中，則單腳起跳。

雖然等速肌力測試具有較好的精確性和可重復性，但在測試中不可避免的存在諸多因素影響測試結果，在膝關節的等速運動中，角度和時間對力矩的影響是顯著的，尤其以角度即關節的位置更為重要，因此測定時尤其應該注意包括起始角度、測定時的角度和關節的活動范圍等因素，以最終得出客觀結果。

[編輯：鄭植友]