機械性振動刺激訓練對肌肉力量的影響①

李昭潔（武警警官學院　四川成都　610213）

機械性振動刺激訓練對肌肉力量的影響①

李昭潔
（武警警官學院四川成都610213）

摘 要:該文通過振動肌肉訓練16名青年男子，研究機械振動刺激訓練對肌肉力量的影響以振動訓練的主要作用目標，從肌肉橫截面積、最大負荷、力量等方面對振動訓練的效果以及可行性進行驗證。研究表明:機械性振動刺激訓練可增加肌肉力量，使肌肉力量素質提高。附加振動刺激可增加肌纖維能源物質以及肌凝蛋白含量，從而增大肌纖維橫斷面積。與此同時，附加振動刺激在不同程度上增加肌肉收縮成分和彈性成分的張力，進而使肌肉力量得到增強。

身體素質的重要組成部分是力量。通過肌肉收縮實現了人體關節的主動運動，在其他相同條件的情況下，運動員肌肉力量的大小是影響其成績的主要因素。所以提高肌肉力量，特別是在競技運動中注重運動員肌肉力量的提高，則是各國運動訓練專家以及教練們普遍關注的，也是運動訓練的難點和重點[1]。當前，遞增抗阻力量練習、離心運動、超等長訓練、等動訓練、交變負荷力量訓練、電刺激訓練、振動訓練等是國內外對肌肉力量訓練的主要方法[2]。該文通過對16名青年男子進行振動肌肉訓練，從肌肉力量、最大負荷、橫截面積等方面對振動訓練的可行性、效果進行驗證。

1　實驗對象與方法

1.1實驗對象

普通大學生男子16名，身高1.70～1.85 m，年齡20～22歲，體重60～75kg。將其隨機分為附加振動組A、無振動組B兩組，每組各8人。

1.2實驗方法

表1　大腿圍（單位：cm）

表2　下肢蹬伸肌力最大負荷（單位：kg）

表3　膝關節離心收縮力矩峰值（單位：N.m）

表4　附加振動組A負重蹬伸增長率與離心等速肌力增長率對比

1.2.1實驗相關儀器

軟尺、杠鈴、美國Lumex公司Cybex-6000型等速肌力測試系統、振動臺等。利用excel軟件進行統計學分析。

1.2.2訓練方案

在正式訓練前，首先對16名受試者下肢蹬伸力量進行測試，然后選用最大力量的80%作為附加負荷進行力量訓練。連續訓練9周，每周3次，每次5組，每組10個深蹲起。其中A組在振動臺上完成，B組在平地上完成。每周訓練結束后對學生進行下肢蹬伸力量測試，以調整次周訓練負荷。

1.2.3評定指標測試

（1）大腿圍。受試者采用站立姿勢，測試者用軟尺先測量受試者大腿總長度TL（用小塑料尺測量股直肌與腹股溝交點至骸骨上緣中點的距離）。大腿圍度的測量部位采用TL百分比確定[3]，即以大腿總長度TL為100%，由髕骨上緣開始，測定50%斷面的圍度。

（2）下肢蹬伸力量。受試者負重杠鈴做深蹲起10個，動作要求受試者下蹲完全后，全力全速站起，杠鈴負荷采用10RM重量進行測量。

（3）股四頭肌離心等速肌力。通過等速肌力測試系統對股四頭肌在離心收縮狀態下的力矩峰值進行測量。測量時一起設定60°/ s的運動速度，通過膝關節“向心-離心”循環測量法，伸肌時，先做向心收縮再做離心收縮。

在上演前、后分別采集上述測試數據，然后對實驗前、后數據做縱向對比，對A、B兩組訓練后數據以及訓練前、后差值進行橫向對比，從生物力學方面討論機械振動力量訓練對肌肉力量的影響。

2　實驗結果

2.1大腿圍

由表1所示，在實驗前兩組間受試者大腿圍指標無明顯差異，說明隨機分組有效避免了實驗對象實驗前兩組間的差異；同組比較大腿圍指標訓練前、后，兩組都增加了，附加振動組A差異非常顯著，無振動組B意義顯著，兩者的差異程度有區別。試驗后比較兩組數據，差異顯著，從增長幅度看，附加振動組的明顯比無振動組的大。

2.2下肢蹬伸肌力

由表2所示，實驗前下肢蹬伸力量兩組間無顯著差異；實驗前后同組比較，附加振動組A與無振動組B差異顯著，但附加振動組A的差異程度明顯比無振動組B大；試驗后比較兩組數據，差異非常顯著，無振動組增幅明顯小于附加振動組。

2.3股四頭肌離心等速肌力

由表3所示，實驗前兩組間股四頭肌離心收縮力矩峰值指標差異無明顯；同組比較實驗前后，附加振動組A差異顯著，無振動組B兩組無顯著差異；比較兩組間試驗后數據，差異非常顯著，附加振動組增幅明顯比無振動組大。

3　分析討論

3.1大腿圍指標分析

從肌肉生理學上來講，很多生物學因素會影響肌肉力量[4]。其中，肌纖維的生理橫斷面積、肌肉體積、肌纖維收縮時的初長度、肌纖維類型等是主要因素。生理橫斷面是橫切一塊肌肉的所有肌纖維斷面的總和，肌肉的生理橫斷面大小和它產生的絕對力量成正比例關系，也就是生理橫斷面積越大產生的絕對肌力越大。肌肉橫斷面積的大小取決于組成這塊肌肉的肌纖維數量的多少以及每條肌纖維的粗細程度。同一塊肌肉橫斷面增大，是由于肌纖維增粗造成的。肌纖維的增粗是由于肌纖維中的能源物質的增加，即三磷酸腺苷和磷酸肌酸增加，肌結締組織增厚，肌糖元含量增多，毛細血管開放密度加大，肌凝蛋白質含量增多，導致肌纖維的質量提高橫斷面積增粗。而肌纖維增粗提高了肌纖維的負力，進而促進最大力量的提高。有學者通過科學研究論證肌肉橫斷面每增加1cm2，可提高6～12kg的力量[5]。解剖橫斷面即橫切一塊肌肉所測得的面積，例如包括CT斷面等。在實際情況下，生理橫斷面通過用解剖橫斷面來替代[6]。所以大腿的橫斷面積也可反應大腿肌群的肌力。由表1可見，兩組大腿圍度均明顯增加，附加振動組比無振動組增加明顯。其原因在于負重深蹲大腿肌群參加運動，經過9周的訓練后，組成大腿肌群的肌纖維增粗，導致大腿圍度的增加。但是有相關實驗結果表明經過長時間振動肌肉訓練后大腿圍度未發生明顯變化或減小現象。造成這種結果的原因可能是由于在進行振動肌肉訓練時，負荷重量過小而時間過長，運動強度過低，造成訓練的主要供能來源為脂肪。經過長時間訓練，大腿皮下脂肪減少，而肌纖維粗細增加不明顯，導致大腿圍度測量結果未發生明顯變化或減小的現象；也有可能是實驗時間過短，實驗負荷未對肌纖維產生較明顯的影響。而本實驗中，大腿圍度明顯增加，說明訓練時選用的最大負荷80%為肌肉訓練適宜強度，并且9周運動時間可使肌肉產生較明顯的變化。這也提示在今后的訓練制定時需考慮訓練目的從而確定相適應的訓練強度，以求達到訓練預期目的。

3.2下肢蹬伸肌力

下肢蹬伸力量是股四頭肌力量的直觀體現，負重蹬伸一直被作為下肢肌肉訓練的一種方法，同時也可以作為肌肉力量的評價指標之一。在負重蹬伸過程中，股四頭肌主動收縮，肌肉長度隨收縮逐漸變短，為向心收縮。在向心收縮的過程中，影響肌力的主要是收縮成分，而彈性成分此時對肌肉的收縮有抑制作用。由表3可看出，隨著實驗對象訓練時間的增長，負重蹬伸的重量不斷增加。而附加振動組的增長量明顯大于無振動組，說明振動訓練對肌力有促進作用。向心收縮肌力增加說明振動對肌肉中的收縮成分有促進作用，這更進一步證實振動刺激可以激活潛在的運動單位，使得肌肉力量提高。肌肉在主動收縮的時候，其張力的大小取決于興奮的運動單位的數目，參加收縮的運動單位數目越多，產生的肌張力越大。而負重肌肉力量訓練可刺激更多運動單位激活，參加肌肉收縮達到增加肌力的目的。同時肌張力大小與運動神經元傳到肌纖維的沖動頻率有關。振動刺激以一定的頻率刺激神經末梢，使神經末梢快速并且連續的釋放沖動，刺激肌肉強烈收縮，在這個傳導過程中，肌肉的收縮類似強直收縮，因此對肌力的大小有促進作用。[1]

3.3股四頭肌離心等速肌力

在肌肉產生張力的同時會逐漸拉長離心收縮，使運動環節向肌肉拉力相反的方向運動的收縮方式。是動力性收縮的一種，又稱作退讓性收縮。而肌肉收縮速度和收縮類型又決定了肌肉最大收縮時產生的張力大小。收縮速度相同的時候，同一塊肌肉也可產生最大的離心收縮張力。離心收縮產生的力量比向心收縮大約多50%。同時有研究表明大負荷離心收縮引起肌纖維超微結構改變以及蛋白代謝的變化顯著[7]。對肌肉組織研究中發現，肌肉組織由非收縮成分和收縮成分組成，而非收縮成分主要是彈性成分。在肌肉離心收縮時，不僅收縮成分動員產生張力，彈性成分被動拉長因此發生對抗被拉長，產生張力。由此可見離心收縮肌力是彈性成分和非彈性成分共同作用產生的結果。在離心收縮狀態下，該實驗因為股四頭肌被動拉長，促使肌肉中彈性成分的力量能最大限度地發揮，其彈性成分的工作狀態通過力矩峰值得到反映。由表2可看出經過震動訓練后，肌肉離心收縮力增加明顯大于無振動組。有研究表明，振動可以刺激肌肉的本體感受器，增加傳入纖維末梢的興奮性，引起梭外肌纖維產生收縮，使潛在運動單位激活參加活動，即

增加收縮成分力量。[1]同時近幾年也有研究證明振動刺激的作用主要是針對肌肉彈性成分，振動可使彈性成分產生較敏感的反應，而彈性成分的敏感程度可證明彈性特征。由表2可見振動對肌肉中的收縮成分有促進作用，而經過兩組實驗數據的對比發現，離心收縮等速肌力增長率與負重蹬伸增長率不一致。其不一致表現為，離心等速肌力增長率大的實驗對象下肢蹬伸力增長率不一定最大。如表4所示，A組實驗對象1號，其負重蹬伸力量增長小于A組2號，但其離心等速肌力增長大于2號實驗對象。由此可猜測，振動對1號實驗對象肌肉的彈性成分影響更加明顯，因此造成離心肌力增長率大于向心收縮增長率。且此現象無規律，說明肌肉彈性成分對振動刺激的敏感程度不同，其產生原因還需更多的實驗驗證。結合已有研究成果，該研究認為:振動刺激既能使潛在的運動單位進一步激活從而提高肌肉力量，同時還增加肌肉彈性成分的彈性特征。而離心收縮形式是彈性成分張力和收縮成分力量兩部分組成，這也解釋振動訓練可以提高肌肉離心收縮肌力。

4　結語

（1）機械性振動刺激訓練可增加肌肉力量，促進肌肉力量素質提高。

（2）附加振動刺激可增加肌纖維能源物質的以及肌凝蛋白的含量，進而擴大肌纖維橫斷面積。

（3）在一定程度上，附加振動刺激通過刺激可增加肌肉收縮成分和彈性成分的張力，進而使肌肉力量增強。

參考文獻

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[3]大衛.漢納克.托尼.大腿圍度與膝關節伸、屈肌群力量的關系及其在膝關節損傷康復評定中的應用[J].北京體育大學學報，1996（12）:17-20.

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[5]彭春政，危小焰，周瑞霞.論機械性振動刺激對提高肌肉力量增長的機制和效應[J].上海體育學院學報，2002，26（2）:25-29.

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[7]王瑞元，蘇全生.運動生理學[M].北京:人民體育出版社，2002.

關鍵詞:機械振動肌肉力量肌肉訓練振動刺激

Effect of Vibration Training on Muscle Strength

Li Zhaojie
（Chinese armed police officer academy， Chengdu Sichuan， 610213，China）

Abstract:In this paper， the vibration of the muscle training on 16 young men， the study of mechanical vibration stimulation training effect on the muscle strength in the main role of vibration training goal， from the feasibility of muscle cross-sectional area， power，maximum load and vibration training and validation.The study found: mechanical vibration stimulation training can promote the increase of muscle strength， improve muscle strength quality.Additional vibration stimulation can promote muscle fiber material and energy increased myosin content increased， thereby promoting muscle fiber cross-sectional area thickening.At the same time，additional vibration stimulation can increase the stimulation of muscle contraction and elastic component of tension in different extent， so as to achieve the purpose of increasing muscle strength.

Key Words:Muscle strength；Vibration Training；Muscle training；Vibration stimulation

作者簡介:①李昭潔（1989，11—），女，漢，陜西西安人，碩士，助教，研究方向:運動人體科學。

中圖分類號:G807.4

文獻標識碼:A

文章編號:2095-2813（2015）06（b）-0050-03