青少年男子膝關節屈伸肌群自然發育規律的等速肌力測試研究

摘 要：通過對9—20歲203名普通大、中、小學男生雙側膝關節進行等速測試，探討青少年男子膝關節屈伸肌群的發育特征。利用Kinitech等速測力系統對研究對象雙側膝關節屈伸肌群進行60度／S、120度/S 240度／s3種速度的等速測試。結果顯示：青少年男子膝關節屈伸肌峰力矩值隨年齡的增大而增大，不存在某個年齡段快速增長的現象，在同一年齡膝關節屈伸肌峰力矩值均隨測試速度的增加而減小；同一測試速度下同年齡同側屈肌與伸肌比較，膝關節屈伸肌峰力矩值各年齡段伸肌均大于屈肌，在60度／s測試條件下，差異在9—14歲表現出顯著性(P<0.05)，在15—20歲表現出高度顯著性(P<0.01)，在120度／s測試條件下，左側差異在14—20歲表現出顯著性，右側差異在15—20歲表現出顯著性；同一測試速度下同年齡異側同名肌比較差異均無顯著性；膝關節屈伸肌力比H／Q值在同一測試速度下，隨年齡的增大均呈現出減小的趨勢；同一年齡H／Q的值隨速度的增加呈現出增大的趨勢。結論為：9—20歲男子膝關節屈伸肌群力量均隨年齡的增大而增大，但表現出隨年齡增長屈伸肌力比H／Q值呈遞減的趨勢，形成隨年齡增大屈伸肌群力量差距增大的現象。

關鍵詞：青少年；男子；膝關節；屈肌；伸肌；等速肌力；規律

中圖分類號：G804.6 文章編號：1009—783X(2010)06—0081—04 文獻標志碼：A

肌肉力量是人體運動機能的基本素質，是人體運動系統在工作時克服或對抗阻力的能力，是影響人體運動能力的基本要素。肌肉力量的大小受遺傳、肌纖維類型、肌肉質量、神經肌肉協調關系等一系列生理乃至心理因素的影響，而肌肉力量的自然發展則是以上因素綜合作用結果的反映，它對于從理論上認識肌肉功能及其發展變化規律，并在實踐中指導運動員科學選材與訓練、運動創傷后的康復訓練以及人體健康評價等方面具有重要的意義。等速肌力測試技術，作為一項新的技術已廣泛應用于運動醫學和康復醫學的研究和臨床工作中，因其在有效性、準確性和安全性等方面均具有明顯優勢，被視為肌肉功能評價的“黃金方法”。本研究主要通過等速肌力測試的方法探索青少年在不同年齡段關節屈伸肌群肌力發展的生物力學規律，完善肌肉力學生物力學理論，為運動損傷和康復、人體工程學等提供生物力學參數。

1 研究對象與方法

1.1 測試對象

隨機抽取石家莊市大、中、小學9—20歲(經預實驗年齡再小無法完成等速肌力測試)的男學生，共計203人，詳細情況請見表1。受試者平時只參加學校的日常活動，均未參加過正規的肌肉力量訓練，經調查均無腰背部和下肢各關節疾患、外傷、手術史，下肢各關節肌力和關節活動范圍均在正常范圍，在等速肌力測試前24h未從事劇烈運動，無肌肉疲勞癥狀。

1.2 研究方法

本測試采用澳大利亞Kylingk公司生產的Kiniteeh等速肌力測試系統，參照Kinitech試驗手冊規定的方法對測試對象的膝關節進行固定，測試內容為雙側膝關節等速屈伸運動。測試速度為60度/S120度／s和240度／s，測試次數為屈伸6次。實驗測試開始前由專人組織受試者進行10min的準備活動，每人在正式測試前進行1次亞極量屈伸運動以適應儀器。測試指標包括峰力矩(peak torque，PT)、最大功率(~xpower，MP)、峰力矩的角度(angle of peak torque，APT)、達峰力矩的時間(time topeak torque，TPT)以及相對體重(bodymass，BM)的峰力矩(PT／BM)和相對體重的最大功率(MP／BM)。

1.3 統計學處理

采用SPSS 11.0統計軟件對所有實驗數據進行統計學處理，結果均以M±SD表示，對膝關節屈伸肌力各指標進行獨立樣本￡檢驗；對關節屈伸肌力矩與年齡的關系進行相關分析，計算皮爾遜相關系數。

2 結果與分析

2.1 膝關節屈伸肌PT值測試結果與分析

表2測試結果表明，在3種測試速度下，青少年男子左右膝關節屈伸肌PT值隨年齡的增大均呈遞增趨勢，表明在9—20歲肌力和年齡呈高度正相關(在60度／s測試條件下，年齡與左膝屈肌力矩相關系數為0.980，與左膝伸肌力矩相關系數為0.991，與右膝屈肌力矩相關系數為0.987，與右膝伸肌力矩相關系數為0.991；在120度／s測試條件下，年齡與左膝屈肌力矩相關系數為0.991，與左膝伸肌力矩相關系數為0.996，與右膝屈肌力矩相關系數為0.988，與右膝伸肌力矩相關系數為0.993；在240度／s測試條件下，年齡與左膝屈肌力矩相關系數為0.999，與左膝伸肌力矩相關系數為0.997，與右膝屈肌力矩相關系數為0.991，與右膝伸肌力矩相關系數為0.995)。在同一年齡左右膝關節屈伸肌PT值均隨測試速度的增加而有減小趨勢，表明收縮速度和肌力呈高度負相關(例如：在9歲時，測試速度與左膝屈肌力矩相關系數為—0.984，與左膝伸肌力矩相關系數為—0.999，與右膝屈肌力矩相關系數為—0.965，與右膝伸肌力矩相關系數為—1.000在15歲時，測試速度與左膝屈肌力矩相關系數為—0.983，與左膝伸肌力矩相關系數為—1.000，與右膝屈肌力矩相關系數為—0.943，與右膝伸肌力矩相關系數為—1.00；在20歲時，測試速度與左膝屈肌力矩相關系數為—0.791，與左膝伸肌力矩相關系數為—0.992，與右膝屈肌力矩相關系數為—0.969，與右膝伸肌力矩相關系數為—0.998。)，符合Hill的力—速(F—V)方程。對于隨肌肉收縮速度增加時肌肉張力下降這一關系，溫特認為是由于2個原因造成的：一是收縮元中的橫橋斷開肌肉損失張力，然后在縮短過程再形成橫橋時也損失張力；二是收縮元和結締組織中的流體粘滯性。需要內力克服這些粘滯阻力而造成張力下降。也有研究認為原因可能有以下幾種：①肌肉肌力矩不僅與收縮速度有關，而且還與肌肉的激活程度有關，當角速度為60度／s時，收縮速度較低，收縮時間較長，所以，參與活動的肌群能夠達到較高的激活狀態，表現出的峰力矩就大；當角速度增大時，收縮時間減少，參加活動的肌群所能達到的激活狀態也會隨之降低，因此，表現出來就是向心力矩隨著角速度的增大而減少。②隨著肌肉收縮速度的增加力矩減小，其原因可能是收縮元中的橫橋斷開時損失肌力，然后在收縮過程中再形成橫橋時也損失肌力。另外，收縮元和結締組織中的流體粘滯性也需要內力克服這些粘滯阻力從而導致張力下降，主動肌的收縮和拮抗肌的拉長由于肌肉的粘滯性都會損失肌力，且粘滯阻力是隨收縮速度的增加而增加。③肌肉收縮時主要依賴于肌肉的收縮成分，并且在進行高速度收縮時，在一定程度上受到了來自具有心理因素的上位中樞神經的抑制作用。

同一測試速度下同年齡同側屈肌與伸肌比較表明，青少年男子左右膝關節屈伸肌PT值各年齡段伸肌均大于屈肌，在60度／s測試條件下，差異在9—14歲表現出顯著性(P<0.05)，在15—20歲表現出高度顯著性(P<0.01)，結合圖1分析，這一結果表明隨著年齡的增大屈伸肌群的差距在不斷擴大，但青少年男子9—20歲膝關節屈伸肌力隨年齡增長呈現出較平穩的增長趨勢，不存在某個年齡段快速增長的現象，這一結果與有關研究的結論相同，但與國外Miyashita等發現男孩膝關節肌力矩值13—17歲呈直線增加有所不同。他的研究還發現女孩膝關節肌力矩值14—17歲增加不顯著，說明同樣年齡組的肌力矩值會因性別不同而有所不同。在120度／s測試條件下，左側差異在14—20歲表現出顯著性，右側差異在15—20歲表現出顯著性。造成伸肌均大于屈肌這一結果的原因可能是由于人們在日常生活中經常性的活動如負重行走過程中的蹬伸、蹦跳等，都主要是膝關節伸肌用力，而屈肌往往只是完成腳蹬伸離地騰空后膝關節屈的運動，因為多在騰空未負重的狀態下，所以，膝關節屈肌在日常生活中鍛煉的機會遠遠少于伸肌。

同一測試速度下同年齡異側同名肌比較差異均無顯著性，這一結論不同于成年人測試結果，可能由于青少年正處于身體自然發育狀態，還沒有形成強慣用肢，肢體左右側的力量發展較為均衡。

2.2 膝關節屈伸肌力H／Q值結果與分析(H／Q：是指關節屈的肌群肌力矩與關節伸的肌群肌力矩相比)

肌力矩屈伸比(H／Q)是當前運動醫學和康復醫學的重點研究課題之一，在實踐中對人體下肢功能的監測與評價有著重要意義。表3和圖2表明，青少年男子左右膝關節屈伸肌力比H／Q值在同一測試速度下，隨年齡的增長均呈現出減小的趨勢；同一年齡H／Q的值隨速度的增加呈現出增大的趨勢。這與鄭光新等的研究結論相似。國外學者對成年男子的研究：膝關節屈、伸肌力矩比值(H／Q)一般在慢速測試時(60度／s)為60％左右，中速測試(180度／s)時為76％左右，快速測試(240度／s)時為83％左右，這表明，H／Q值不是固定的，會隨著運動速度加快而隨之逐步提高；兩腿同名肌力矩相差值一般在10％—15％以內，且在不同運動速度下這個值基本穩定，否則的話，弱肌容易受傷。國內外研究者認為，膝關節峰力矩值比率相對合理的范圍應為60％—85％，并且認為中國運動員60度／s時的比值一般在0.5—0.6之間，男女無性別差異，且左腿高于右腿。一般認為，我國運動員力矩屈、伸比值偏低，主要原因是股后肌群力量差所致，尤其是快速肌力相差明顯。另有研究表明，我國優秀運動員的膝關節屈伸肌的比例均值為0.66，而世界級優秀運動員的屈伸肌比例普遍在0.8—1之間，由此可見，9—12歲男子膝關節屈、伸肌力矩比值與世界級優秀運動員的屈伸肌比例相似，這與師玉濤對10歲兒童的研究相同。他的研究發現，男女兒童膝關節PT值低速和中速的測試中沒有性別差異，高速測試中有顯著性差異；在60度／s測試速度中，膝關節屈伸比值H／Q>0.7，與國內外對成人的研究不一致，與優秀運動員比值相一致。

3 緒論

1)青少年男子膝關節屈伸肌PT值隨年齡的增大而增大，在9—20歲肌力和年齡呈正相關；在同一年齡膝關節屈伸肌PT值均隨測試速度的增加而減小，表明收縮速度和肌力呈負相關。

2)同一測試速度下同年齡同側屈肌與伸肌比較表明，青少年男子膝關節屈伸肌PT值各年齡段伸肌均大于屈肌，在60度／s測試條件下，差異在9—14歲表現出顯著性(P<0.05)，在15—20歲表現出高度顯著性(P<0.01)；在120度／s測試條件下，左側差異在14—20歲表現出顯著性，右側差異在15—20歲表現出顯著性。

3)青少年男子9—20歲膝關節屈伸肌力隨年齡增長呈現出較平穩的增長趨勢，不存在某個年齡段快速增長的現象。

4)同一測試速度下同年齡異側同名肌比較差異均無顯著性。

5)青少年男子左右膝關節屈伸肌力比H／Q值在同一測試速度下，隨年齡的增長均呈現出減小的趨勢；同一年齡H／Q的值隨速度的增加呈現出增大的趨勢。