振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力變化影響的實(shí)驗(yàn)

摘要：為了拓寬專項(xiàng)力量訓(xùn)練途徑，豐富和創(chuàng)新力量訓(xùn)練方法，通過振動(dòng)力量訓(xùn)練組(II組)和傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組(I)對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究來探索振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員下肢肌肉力量訓(xùn)練效果的影響規(guī)律，為進(jìn)一步振動(dòng)力量訓(xùn)練發(fā)展和應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：振動(dòng)力量訓(xùn)練法能在同等的負(fù)荷條件下，能更有效地發(fā)展運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈肌群的最大力量、快速力量、爆發(fā)力，其中伸肌表現(xiàn)不明顯；振動(dòng)力量訓(xùn)練也提高了運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)肌群力量耐力水平，同時(shí)使膝關(guān)節(jié)屈伸肌群得到協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)；最大力量；膝關(guān)節(jié)肌力；爆發(fā)力；力量耐力

中圖分類號(hào)：G804.6 文章編號(hào)：1009－783X(2011)06－0559－04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

以首都體育學(xué)院田徑專選班男女二級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員12人為研究對(duì)象，其中男8人，女4人，實(shí)驗(yàn)前隨機(jī)分為2組，I組為“傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組”；Ⅱ組為“振動(dòng)力量訓(xùn)練組”：在傳統(tǒng)力量訓(xùn)練中附加振動(dòng)刺激；運(yùn)動(dòng)員的一般情況見表1，為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)前通過t檢驗(yàn)來驗(yàn)證2組力量水平和相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果無顯著性差異。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)和測(cè)試儀器

韓國(guó)制造JET VIBE ETS-900N模式(如圖1所示)、Isomed3000等速測(cè)力系統(tǒng)(如圖2所示)。

1.2.2測(cè)試方法及指標(biāo)

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的等速測(cè)試中，為了了解肌肉神經(jīng)不同性能，一般選取30°／s～60°／s作為慢速測(cè)試，反映肌肉的最大力量，用60°／s～180°／s作為中速測(cè)試，反映測(cè)試者肌肉的最大作功能力；用180°／s～300°／s作為快速測(cè)試，反映肌肉工作的功率及耐力。

本實(shí)驗(yàn)研究重點(diǎn)考慮60°／s的相對(duì)峰值力矩(峰值力矩／體重)來評(píng)定運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的最大力量；選取快速測(cè)試時(shí)(180°／s和240°／s)的相對(duì)峰力矩來反映運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的快速力量；選取180°／s和240°／s測(cè)試時(shí)的最大功率來評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的爆發(fā)力；選取快速(180°／s和240°／s)的總功來評(píng)定運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的力量耐力。

在實(shí)驗(yàn)前1周、實(shí)驗(yàn)開始以后第4周以及實(shí)驗(yàn)后1周內(nèi)，用Isomed 3000等速測(cè)力訓(xùn)練系統(tǒng)測(cè)定膝關(guān)節(jié)在角速度為60°／s、180°／S、240°／s時(shí)等速向心收縮時(shí)的相對(duì)峰值力矩和相對(duì)最大功率、相對(duì)總功、屈伸比。

1.2.3實(shí)驗(yàn)方案

1.2.3.1對(duì)照組實(shí)驗(yàn)方案

男運(yùn)動(dòng)員：負(fù)重60kg半蹲提踵，20個(gè)／組，每次4組；俯臥姿勢(shì)，拉緊橡皮帶做快速屈膝后折腿練習(xí)，30個(gè)／組，每次4組；負(fù)重60kg，做靜力半蹲，60s／次，每次4組，每周訓(xùn)練2次(星期二、星期四上下午)，共訓(xùn)練7周；女運(yùn)動(dòng)員：練習(xí)內(nèi)容同男生，但是較男運(yùn)動(dòng)員在重量上小5kg，數(shù)量上少5個(gè)，組數(shù)不變。

1.2.3.2實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)方案

II組訓(xùn)練方案與I組一致，只是II組在振動(dòng)臺(tái)上完成的練習(xí)，即在訓(xùn)練過程中附加振動(dòng)刺激且在實(shí)驗(yàn)期間均保持振動(dòng)刺激頻率范圍為30Hz，振幅6mm，加速度為20m／s²的振動(dòng)刺激方案；其中振動(dòng)時(shí)間為運(yùn)動(dòng)員完成每個(gè)練習(xí)的實(shí)際時(shí)間，同時(shí)在保證練習(xí)質(zhì)量的前提下盡量減小實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

1.3專家訪談法

通過座談、走訪的形式，就課題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、相關(guān)指標(biāo)的選取、訓(xùn)練方法和測(cè)試指標(biāo)的確定以及后期數(shù)據(jù)處理等方面問題充分征詢了有關(guān)專家的意見。

1.4數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

在實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后運(yùn)用SPSS17.0均值比較和非參數(shù)檢驗(yàn)中配對(duì)t檢驗(yàn)和獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，均在95％置信區(qū)間進(jìn)行檢驗(yàn)及數(shù)據(jù)的處理。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

2.12種力量訓(xùn)練方法對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力訓(xùn)練效果的影響

2.1.1實(shí)驗(yàn)前、中(第4周)和實(shí)驗(yàn)后，膝關(guān)節(jié)屈伸肌群在不同角速度下等速向心收縮相對(duì)峰力矩的變化結(jié)果

峰值力矩(PT)是指在整個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)中肌肉收縮產(chǎn)生的最大力矩輸出，即力矩曲線上最高一點(diǎn)的力矩值。峰值力矩值與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，PT一般減小。PT是目前等速測(cè)試中最常用的指標(biāo)，被視為等速肌肉測(cè)試中的黃金指標(biāo)和參考值；但是，因受試者體重不同而個(gè)體差異較大，故大多采用峰力矩的相對(duì)值，使用相對(duì)峰值力矩(PT／BW)，即單位體重的峰力矩，它可以進(jìn)行不同體重與人群之間的肌力比較。一般以角速度為60°／s的相對(duì)峰值力矩作為衡量運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)最大力量的指標(biāo)，以角速度為180°／s和240°／s的相對(duì)峰值力矩衡量運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)快速力量的指標(biāo)。

由表2、3可知，在角速度為60°／s時(shí)，實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后I組和II組的相對(duì)峰值力矩都有所增加，其中II組屈肌分別提高了13.57％和17.77％，組內(nèi)比較具有顯著性差異(P<0.05)，伸肌則分別提高3.16％和2.04％，組內(nèi)和組間比較無顯著性差異；I組屈肌在實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后分別提高了10.80％和10.36％，伸肌分別提高了6.80％和2.37％，組內(nèi)和組間比較都無顯著性差異。這一研究結(jié)果說明，II組所采用的訓(xùn)練方法對(duì)肌肉屈肌最大肌力的訓(xùn)練效果要顯著好于I組。也就是說，振動(dòng)刺激能更有效地發(fā)展運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的最大力量。

在角速度為180°／s和240°／s時(shí)，I組和II組的相對(duì)峰值力矩都有所提高，I組在實(shí)驗(yàn)中(第4周)屈肌增加了10.91％，組內(nèi)比較無顯著性差異(P>0.05)，而伸肌提高了12.47％，具有顯著性差異(P<0.05)，實(shí)驗(yàn)后屈伸肌都有顯著性提高(P<0.05)，分別提高了14.41％和21.58％；II組在實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后都有顯著性提高(P<0.05)，屈肌相對(duì)鋒力矩分別提高了15.80％和21.81％，伸肌群分別提高了7.45％和10.70％；II和I組屈肌相對(duì)鋒力矩組間比較具有顯著性差異(P<0.05)，伸肌無顯著性差異(P>0.05)。上述結(jié)果表明，振動(dòng)刺激更有效發(fā)展運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)屈肌群的相對(duì)鋒力矩——快速力量。

2.1.2實(shí)驗(yàn)前、中(第4周)和實(shí)驗(yàn)后，膝關(guān)節(jié)屈伸肌群在不同角速度下等速向心收縮相對(duì)最大功率的變化結(jié)果

等速測(cè)試下的肌肉收縮功率是力量、關(guān)節(jié)活動(dòng)幅度的乘積除以時(shí)間的值，綜合考慮了力量、用力距離和時(shí)間3方面因素，因此，最大功率作為評(píng)定運(yùn)動(dòng)員肌肉爆發(fā)力的一個(gè)指標(biāo)。生物力學(xué)研究中通常應(yīng)用等速肌力測(cè)試中的180°／s和240°／s的最大功率來評(píng)價(jià)與診斷爆發(fā)力的大小；但是，因受試者體重不同而個(gè)體差異較大，大多使用相對(duì)最大功率，它可以進(jìn)行不同體重與人群之間的最大功率的比較。

由表4、5可知，在實(shí)驗(yàn)中，角速度為180°／s和240°／s時(shí)，II組的屈伸肌群相對(duì)最大功率都有所提高

(P<0.05)，I組雖有所提高，但是組內(nèi)比較無顯著性差異(P>0.05)。

實(shí)驗(yàn)后，II組在角速度為180°／s和240°／s時(shí)，屈伸肌群的相對(duì)最大功率顯著性提高，I組在180°／s和240°／s時(shí)，屈伸肌群的相對(duì)最大功率也顯著性提高(P<0.05)，但是II組屈肌提高的幅度尤為顯著(P<0.001)。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，振動(dòng)力量訓(xùn)練使運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)屈肌爆發(fā)力顯著性提高。

2.1.3實(shí)驗(yàn)前、中(第4周)和實(shí)驗(yàn)后，膝關(guān)節(jié)屈伸肌群在不同角速度下等速向心收縮相對(duì)總功的變化結(jié)果

總功(TW)是反映肌群收縮過程中總體做功能力的重要指標(biāo)。總功的提高從一定程度上反映了肌肉維持某一特定強(qiáng)度負(fù)荷或動(dòng)作質(zhì)量的能力的提高，即肌肉的耐力水平的提高。等速測(cè)試時(shí)候，通常選取角速度180～300°／s的總功來反映運(yùn)動(dòng)員肌肉耐力水平，但是，因受試者體重不同而個(gè)體差異較大，大多使用相對(duì)總功來進(jìn)行不同體重與人群之間總功的比較。

從表6，7可知，在實(shí)驗(yàn)中(第4周)，II組的相對(duì)總功均有顯著性提高外(P<0.05)；I組除了在240°／s伸肌相對(duì)總功表現(xiàn)出差異外(P<0.05)，其他的均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)，這說明，振動(dòng)力量在短期內(nèi)更有效地發(fā)展了運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌群的力量耐力水平。

實(shí)驗(yàn)后，在180°／s時(shí)，II組屈肌相對(duì)總功表現(xiàn)差異(P<0.05)，伸肌表現(xiàn)得不明顯；在240°／s，II組和I組屈伸肌群的相對(duì)總功都有所提高(P<0.05)；從增長(zhǎng)率來看，II組屈肌大于I組屈肌，同時(shí)從實(shí)驗(yàn)前、中、后的實(shí)驗(yàn)的環(huán)比來看，振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)發(fā)展膝關(guān)節(jié)的力量耐力水平效果比傳統(tǒng)力量訓(xùn)練好。其機(jī)制可能在很大層面上得益于肌肉最大力量的提高以及神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性的改善。

2.1.3實(shí)驗(yàn)前、中(第4周)和實(shí)驗(yàn)后，膝關(guān)節(jié)屈伸肌群在不同角速度下等速向心收縮峰值力矩屈伸比的變化結(jié)果

峰力矩屈伸比值是代表膝關(guān)節(jié)屈伸的平衡指標(biāo)，考慮到速度和力量的反比關(guān)系，在低速和中速的時(shí)候，更能體現(xiàn)屈伸肌的發(fā)展?fàn)顩r，因此，選取180°／s和60°／s的屈伸比來看屈伸肌群是否得到協(xié)調(diào)發(fā)展，由表8，9可以看出：在不同的角速度下，I組在實(shí)驗(yàn)中、后，峰力矩屈伸比均無顯著性差異，II組在180°／s和60°／s分別提高了9.83％和15.34％，組內(nèi)比較具有顯著性差異(P<0.05)；同時(shí)從實(shí)驗(yàn)前、中和實(shí)驗(yàn)后的環(huán)比來看，峰力矩屈伸比值表現(xiàn)出一個(gè)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，說明振動(dòng)力量訓(xùn)練使運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)屈伸肌群得到協(xié)調(diào)的發(fā)展。

2.2振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力訓(xùn)練效果影響的原因探析

從上面的分析可以看出，振動(dòng)力量訓(xùn)練整體上對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力訓(xùn)練效果影響優(yōu)于傳統(tǒng)的力量訓(xùn)練，關(guān)于振動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生這種結(jié)果的生理機(jī)制，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，只能在相關(guān)文獻(xiàn)中去解釋、說明。

2.2.1振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈肌最大肌力影響的可能機(jī)制

1)振動(dòng)力量訓(xùn)練產(chǎn)生加速度。

由牛頓第二定律可以得知，在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)過程中由于加速度引起的“超重”和“失重”，使負(fù)荷量在整個(gè)活動(dòng)范圍內(nèi)時(shí)刻發(fā)生變化，在“超重”階段運(yùn)動(dòng)員所承受的負(fù)荷量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際承受的負(fù)荷量。由于振動(dòng)刺激產(chǎn)生加速度，從而對(duì)人體造成更大的刺激，根據(jù)力量增長(zhǎng)的超負(fù)荷原則，使得肌肉的形態(tài)結(jié)構(gòu)機(jī)能得到改變，肌肉的最大力量得到更有效的發(fā)展。

2)振動(dòng)對(duì)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)造成更大的刺激。

振動(dòng)刺激作為一個(gè)外部刺激，在運(yùn)動(dòng)員接受振動(dòng)刺激的運(yùn)動(dòng)過程中所受到的負(fù)荷量在時(shí)刻發(fā)生變化，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的刺激也時(shí)刻在變化，這樣神經(jīng)系統(tǒng)也要不斷進(jìn)行自身的調(diào)節(jié)以適宜運(yùn)動(dòng)的需要，最終增加了神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)能力和靈活性，提高機(jī)體的快速反應(yīng)和應(yīng)變能力。另一方面，振動(dòng)刺激作為一種外在的刺激，能刺激肌肉的本體感受器，特別是初級(jí)肌梭Ia傳人纖維末梢的興奮性，其產(chǎn)生的動(dòng)作電位經(jīng)過單突觸或多突觸調(diào)節(jié)途徑反射引起梭外肌纖維產(chǎn)生收縮。由于振動(dòng)刺激頻率使神經(jīng)發(fā)放沖動(dòng)的頻率加快和強(qiáng)度增大、皮膚感覺傳人沖動(dòng)以及振動(dòng)對(duì)耳前庭機(jī)械感受器和神經(jīng)中樞機(jī)制等綜合因素的影響，在運(yùn)動(dòng)過程中高閾值的運(yùn)動(dòng)單位與低閾值的運(yùn)動(dòng)單位幾乎同時(shí)激活，從而提高運(yùn)動(dòng)單位的募集量和改善肌肉協(xié)調(diào)性的作用。

3)振動(dòng)使肌肉生理生化發(fā)展變化。

Bosco等發(fā)現(xiàn)振動(dòng)訓(xùn)練后睪酮和生長(zhǎng)激素的濃度提高，其中生長(zhǎng)激素可促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的合成代謝，增加肌肉體積和肌肉力量；皋酮具有刺激組織攝取氨基酸，促進(jìn)核酸與蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)肌纖維和骨骼生長(zhǎng)，刺激促紅細(xì)胞生成素分泌，調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)后肌糖原的超量恢復(fù)過程等具有重要作用；一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示，振動(dòng)刺激10周后荷爾蒙、血液流速、氧運(yùn)、運(yùn)動(dòng)中血乳酸濃度升高，皮質(zhì)醇下降。同時(shí)在肌電圖測(cè)試中得出中樞神經(jīng)系統(tǒng)募集肌纖維功能加強(qiáng)，微循環(huán)通過余振功能加強(qiáng)，促進(jìn)新陳代謝功能。

2.2.2振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)爆發(fā)力的可能機(jī)制

1)振動(dòng)力量訓(xùn)練提高肌肉的內(nèi)部協(xié)調(diào)性。

肌肉內(nèi)部協(xié)調(diào)性包括主動(dòng)肌、拮抗肌和協(xié)同肌等完成一個(gè)動(dòng)作的所有整體行動(dòng)的能力。Fox等發(fā)現(xiàn)振動(dòng)刺激能同時(shí)激活腱器，它的興奮能加強(qiáng)伸肌的活性，在主動(dòng)肌和協(xié)同肌快速而有力的收縮的同時(shí)，腱器的興奮使對(duì)抗肌及時(shí)地放松，提高了肌肉收縮的效率。

2)產(chǎn)生加速度和增加了神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)能力和靈活性。

振動(dòng)力量訓(xùn)練時(shí)，振動(dòng)刺激一方面加速度使運(yùn)動(dòng)員所承受的實(shí)際負(fù)荷要大于訓(xùn)練時(shí)的附加負(fù)荷；一方面能募集更多的運(yùn)動(dòng)單位參加工作，提高興奮性，有效地增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，提高了肌肉的反應(yīng)能力和協(xié)調(diào)能力，其可能機(jī)制已在上面進(jìn)行了探討，這里就不重復(fù)。

3)神經(jīng)反射作用。

振動(dòng)訓(xùn)練在生理作用的機(jī)制上與增強(qiáng)式訓(xùn)練法的牽張縮短循環(huán)(stretch-shortening cycle，SSC)類似。通過透過彈性與牽張反射的影響以達(dá)到刺激神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的效果，使肌肉產(chǎn)生較大的爆發(fā)力。

2.2.3振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)力量耐力影響的可能機(jī)制

振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)力量耐力水平的促進(jìn)作用可能在很大層面上得益于肌肉最大力量的提高以及神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性的改善。肌肉最大收縮力量的提高，使得張力一速度曲線右移，進(jìn)而引起輸出功率的提高。在某種程度上，功率的增加會(huì)引起抗疲勞能力的增加，因?yàn)樵谝欢ń^對(duì)張力下，需要相對(duì)力量的百分比會(huì)減少，這就為主動(dòng)重復(fù)性收縮運(yùn)動(dòng)提供了較多的儲(chǔ)備物；同時(shí)振動(dòng)刺激引起運(yùn)動(dòng)單位高度緊張，而運(yùn)動(dòng)單位高度緊張下壓迫血管，從外部供給氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使之更長(zhǎng)時(shí)間地工作，這種訓(xùn)練效果可使得某些運(yùn)動(dòng)單位達(dá)到少緊張、多休息的效果，這有利于神經(jīng)肌肉維持特定工作效率的能力；振動(dòng)刺激還可提高肌肉內(nèi)部協(xié)調(diào)性，使主動(dòng)肌、拮抗肌和協(xié)同肌協(xié)調(diào)配合工作，節(jié)省能量的消耗，提高肌肉的力量耐力水平。上面幾點(diǎn)都是在閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行的一個(gè)概括和總結(jié)，其振動(dòng)訓(xùn)練的本質(zhì)性生理機(jī)制還需要科研工作者的進(jìn)一步探索。

3 結(jié)論

1)與傳統(tǒng)力量訓(xùn)練方法相比，振動(dòng)力量訓(xùn)練更有效地發(fā)展運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈肌群的最大力量和快速力量的水平。

2)在角速度為180°／s和240°／s時(shí)，振動(dòng)力量訓(xùn)練使運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌群的爆發(fā)力較I組顯著提高。

3)振動(dòng)力量訓(xùn)練對(duì)發(fā)展運(yùn)動(dòng)員的力量耐力水平II組高于I組，且II組的屈肌力量耐力水平優(yōu)于伸肌的力量耐力水平。

4)振動(dòng)力量訓(xùn)練使運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌群得到協(xié)調(diào)的發(fā)展。