自由式滑雪空中技巧國家隊運動員膝關節屈伸肌群肌肉力量特征

王慶福，郭 峰，周臣澤

（1.國家體育總局秦皇島訓練基地，河北 秦皇島 066004；2.沈陽體育學院 運動人體科學學院，沈陽 遼寧 110102；3.吉林省白山市體育工作隊，吉林 白山 134600）

自由式滑雪空中技巧國家隊運動員膝關節屈伸肌群肌肉力量特征

王慶福1，郭 峰2，周臣澤3

（1.國家體育總局秦皇島訓練基地，河北 秦皇島 066004；2.沈陽體育學院 運動人體科學學院，沈陽 遼寧 110102；
3.吉林省白山市體育工作隊，吉林 白山 134600）

摘 要：目的：為了觀察我國自由式滑雪空中技巧隊男女運動員下肢膝關節屈伸肌群力量特點，發現目前下肢力量訓練中存在的問題，以便為力量訓練提供參考依據。方法：使用美國BIODEX公司生產的biodex system4等動測試系統對自由式滑雪空中技巧隊男女運動員（男5名，女6名）的下肢膝關節屈伸肌群進行向心收縮的等動測試，測試速度分別為60°/s和180°/s。結果：男女運動員伸肌群的相對峰值力矩和相對平均功率都要顯著高于屈肌群（P＜0.01）。相對峰值力矩隨著測試速度的增加而顯著減小（P＜0.01），相對平均功率隨測試速度的增加而顯著增加（P＜0.01）。男女運動員下肢屈伸肌比平均在50 %～65 %之間，并且隨著測試速度的增加屈伸肌比顯著增加（P＜0.05）。在同一速度下，男女運動員伸肌峰值力矩出現的角度要顯著大于屈肌（P＜0.01），但是在不同速度下，男女運動員伸肌峰值力矩出現的角度表現出不同的變化。隨著測試速度的增加，屈伸肌群峰值力矩出現的時間顯著變短（P＜0.01），并且同一速度下，屈肌群峰值力矩出現的時間要短于伸肌群（P＜0.05）。左右腿膝關節屈伸肌群相對峰值力矩、相對平均功率、屈伸肌比等指標沒有差異（P＞0.05）。結論：了解到目前我國自由式滑雪空中技巧隊男女運動員下肢肌肉的力量特點，其中男女運動員下肢膝關節屈伸肌比（H/Q）較低，應該注重發展股后肌群的力量，以提升屈伸肌比值。左右腿肌肉力量發展比較均衡。

關鍵詞：自由式滑雪空中技巧；國家隊；運動員；膝關節；屈伸肌群；力量

隨著我國自由式滑雪空中技巧項目運動員在奧運會賽場上取得的佳績，更多的專家學者開始關注自由式滑雪空中技巧項目的研究[1-3]。自由式滑雪空中技巧項目屬于難美項群類。自由式滑雪空中技巧動作由助滑、出臺起跳、空中動作和落地4 個部分組成，而每一個環節都與下肢的功能密切相關，在出臺起跳時，需要下肢肌肉收縮完成蹬伸獲得一定出臺速度，而落地穩定性也需要下肢肌肉收縮來完成緩沖過程。肌肉力量是運動過程中的動力來源，通過肌肉收縮牽拉骨杠桿而產生運動，采用合理的肌肉力量檢測與分析手段， 對探討肌肉力量與神經支配關系， 科學指導力量訓練具有重要的意義。

目前測量肌肉力量最好的辦法就是使用等動訓練儀，等動訓練器可以測量出受試者大多數肢體環節在一定關節角度范圍內的最大力量。等動練習器最初主要用于臨床康復[4-5]。盡管我國很多高等學校和體育科研所引進了等動訓練器，對一些項目運動員不同關節的肌肉力量特征進行了測量分析，楊靜宜等人[6]對11個項目的國家隊男女運動員下肢屈伸肌群進行了等動測量。但是目前有關自由式滑雪空中技巧項目男女運動員下肢肌肉的力量特征還未見到報道。因此，本文以國家自由式滑雪空中技巧項目男女運動員為研究對象，對其下肢的肌肉力量進行了等動測試，以發現該項目運動員下肢肌肉力量的特點以及目前運動員下肢肌肉力量訓練中存在的問題。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究的對象為我國自由式滑雪空中技巧隊男女運動員共11人，其中，男子運動員5名，年齡為22.4±2.8歲，身高為173.0±2.8 cm，體重為68.7±4.2 kg，訓練年限為11.2±2.3年；女子運動員共6名，年齡為22.5±2.5歲，身高為163.5±2.1 cm，體重為56.3±7.1 kg，訓練年限為10.2±1.9年。受試者自然情況，見表1。

表1 研究對象的自然情況統計Table 1 Statistics on the study objects' general condition

1.2 研究方法

1.2.1 實驗法

1.2.1.1 實驗儀器與材料

美國Biodex公司生產的Biodex system 4等動測試系統，該系統在向心收縮時可以提供0～500°/s的速度和最大680 NM的力矩，在離心收縮時可以提供0～300°/s的速度和最大540 NM的力矩。

1.2.1.2 實驗方案

本實驗于2010年10月5日國家自由式滑雪空中技巧隊在秦皇島訓練基地訓練時測試完成。使用Biodex等動測試系統測試運動員膝關節的屈伸肌分別進行向心收縮時的肌力，根據文獻資料以及運動項目特點，測試膝關節在60°/s和180°/s條件下肌力的特征。運動員首先進行15 min的熱身活動，正式測試時，運動員采用坐位坐在配套座椅上，髖關節角度約為110°，背部緊靠在座椅上，同時使用加固帶將運動員的下肢和軀干固定，連接動力儀的阻力臂將其固定在受試者外踝上3 cm處，調節動力儀的旋轉軸使紅外光點與膝關節股骨外側髁一致。然后進行下肢的重力校正，去除下肢的重力干擾因素。準備體位為膝關節屈曲位90°，運動范圍為0°～85°。在測試過程中鼓勵運動員盡最大力量完成，以60°/s運動時運動員連續完成5次，以180°/s運動時運動員連續完成10次，兩組速度之間休息5 min。

1.2.1.3 測試指標

相對峰值力矩（peak torque/weight）， 峰值力矩是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，代表了肌肉收縮產生的最大肌力，而峰值力矩受體重因素的影響，單位體重下的峰值力矩值可以進行不同個體之間的比較，是等動測試中常用的指標。

峰值力矩出現時的角度（angle of peak torque），指力矩曲線中，峰力矩所對應的角度，代表肌肉收縮的最佳用力角度。峰值力矩出現的時間（time of peak torque），指峰值力矩出現的時間，膝關節伸時以初始位置為0時刻，膝關節屈時以最大伸位時為0時刻。屈伸肌峰值力矩比（Peak torque Flex /Ext），主要判斷關節活動中主動肌與拮抗肌群之間的肌力平衡情況，對判斷關節穩定性有一定意義。總功率（total power），肌肉收縮時單位時間內所做的功。相對平均功率（avgerage power/weight），指每公斤體重下單位時間內所做的功，可以反映一個人的爆發力。

1.2.2 統計分析法

使用spss 13.0對運動員的相關測試指標進行配對樣本T檢驗，檢驗標準為0.05，所有數據用X±SD表示。

2 研究結果

2.1 男子運動員膝關節屈伸肌群力量特征

表1的調查結果為男子自由式滑雪空中技巧運動員下肢膝關節力量屈伸肌群的力量參數，在60°/s時左、右側腿伸肌的相對峰值力矩分別為381.4±50.7 %、384.8±37.4 %，左、右側屈肌的相對峰值力矩分別為201.0±9.8 %、197.6±14.5 %，可以看出無論左側還是右側其伸肌分峰值力矩都要高于屈肌峰值力矩（P＜0.05），而且可以看出隨著膝關節運動速度的增加峰值力矩顯著下降（P＜0.01）。伸肌平均功率要高于屈肌平均功率（P＜0.05），隨著膝關節運動速度的增加平均功率顯著下降（P＜0.01）。在屈伸肌比方面，男子運動員以60°/s運動時，左、右側屈伸肌比平均為53.2 %、51.6 %，以180°/s運動時，左、右側屈伸肌比平均為63.2 %、60.7 %，可見左右側屈伸肌比隨著速度的增加而顯著增加（P＜0.01）。60/s時左右側伸肌和屈肌達到峰值力矩的時間都要顯著晚于180°/s時（P＜0.01），另外，在慢速60°/s時，屈肌峰值力矩出現的時間要顯著晚于伸肌峰值力矩出現的時間（P＜0.01）。

表2 國家自由式滑雪空中技巧男子運動員膝關節屈伸肌群的等速測試結果統計Table 2 Statistics on the isokinetic test results of the male skiers' knee flexor and extensor from Chinese freestyle skiing aerials team

2.2 女子運動員膝關節屈伸肌群力量特征

表2是國家自由式滑雪空中技巧女子運動員膝關節屈伸肌群的力量特征參數，女子運動員伸肌的相對峰值力矩隨著速度的增加顯著下降（P＜0.01），但是屈肌的相對峰值力矩隨著速度的增加沒有統計學差異（P＜0.05）；左右側伸肌的相對峰值力矩都要顯著高于左右側屈肌（P＜0.01）。隨著速度的增加屈伸肌的相對平均功率顯著增高（P＜0.01），左右側伸肌的相對平均功率要顯著高于左右屈肌（P＜0.01）。在屈伸肌比方面，女子運動員以60°/s運動時，左、右側屈伸肌比平均為50.8 %、49.4 %，以180°/s運動時，左、右側屈伸肌比平均為63.6 %、60.2 %，可見左右側屈伸肌比隨著速度的增加而顯著增加（P＜0.01）。左右側屈肌峰值力矩出現時的角度隨著速度的增加而顯著增加（P＜0.05）。隨著速度的增加峰值力矩出現的時間顯著變短（P＜0.01），不管是60°/s還是180°/s時，屈肌出現峰值力矩的時間要顯著早于伸肌（P＜0.05）。而下肢膝關節的運動范圍沒有差異（P＞0.05）。

表2 國家自由式滑雪空中技巧男子運動員膝關節屈伸肌群的等速測試結果統計Table 2 Statistics on the isokinetic test results of the male skiers' knee flexor and extensor from Chinese freestyle skiing aerials team

3 討論

3.1 我國運動員的屈伸肌比低于國外運動員的原因

力矩是力與力臂的乘積，由于在等動練習器上力臂不變，因此力矩的大小就代表力的大小。表中的調查結果顯示，自由式滑雪空中技巧項目男女運動員下肢屈伸肌群的峰值力矩都隨著速度的增加表現為顯著降低（P ＜0.01），可以看出肌肉的收縮速度與肌力呈現負相關，這符合Hill的肌肉力量—收縮速度曲線，隨著肌肉收縮速度的增加，肌肉收縮力量下降。Winter認為主要有兩個原因：一是肌肉收縮元中的橫橋斷開肌肉會導致張力損失，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的粘滯性，需要內力克服這些粘滯阻力而造成張力下降。向心收縮階段，隨負荷增大，肌肉收縮力量增大速度下降；收縮速度為零時產生等長收縮；離心階段，隨負荷增大肌肉伸長，收縮(被動伸長)速度增加，力量增大。大腿前后肌群力量比率問題歷來受運動訓練學界和運動醫學界所重視，作為人體運動的一個重要主要關節，膝關節的工作能力和效率往往制約著大多數體能性項目的運動水平。位于大腿前部的伸肌群與位于大腿后部的屈肌群力量比率失調既會影響動作的實效性又容易造成股后肌群的損傷。因此，肌力矩屈伸比(H/Q)在實踐中對運動員下肢功能的監測與評價有著重要意義。國內外研究人員[7-9]認為，膝關節峰力矩值比相對合理的范圍應為60～85 %。潘啟強[10]發現中國運動員60°/s時的比值一般在50 %～60 %之間，男女無性別差異。本次調查結果顯示，我國自由式空中技巧項目男女運動員的屈伸肌比平均在50 %～65 %，雖在正常值范圍內，但與國外優秀運動員相比還是偏低，尤其是快速肌力相差更明顯，主要原因可能是股后肌群力量差所導致的。調查結果還顯示隨著速度的增加，屈伸肌群比顯著增加（P ＜0.01），這主要是伸肌群峰值力矩衰減比例更高導致的。屈伸肌群比隨著速度的增加而增加的機制可能是，股后肌群中的腘繩肌白肌纖維比例高于伸肌群中股四頭肌白肌纖維的比例。據有關文獻報導，雙關節肌的白肌纖維比例高于單關節肌。在股四頭肌中，只有股外肌為雙關節肌，而腘繩肌主要由雙關節肌構成，含的白肌纖維比例較高，因此，在快速動作時，快肌纖維較少的股四頭肌力量衰減率就會高于快肌纖維較多的胭繩肌。另外，還有一種說法就是牽張反射機制。由于伸肌群中股四頭肌肌力大于股后肌群中的腘繩肌肌力，在慢速動作時不引起牽張反射，而在較快動作時，快速牽拉腘繩肌反射性地引起了腘繩肌向心收縮，因此相對地使腘繩肌收縮力更強，屈伸肌群比(H/Q)平衡，不但有利于快速協調用力，正確完成技術動作，而且可以避免主動肌和拮抗肌力量相差過大而造成的肌肉損傷。因此，我國自由式空中技巧滑雪項目運動員需要加強膝關節股后屈肌群得力量，以便能夠提高落地的穩定性和減少下肢肌肉損傷。

3.2 屈伸肌群峰值力矩出現時間與肌肉力量、落地穩定性的相關性

功率指在單位時間內肌肉作功量，反映了肌肉作功的效率，也有人將功率稱為爆發力，反映機體產生快速力量的能力。因此功率值與運動速度密切相關。在本研究膝關節屈伸肌群向心肌力測試中，隨運動速度增加，功率明顯增大(P＜0.01)，表明運動速度越快，肌肉作功效率越高。根據Hill[11]推斷的力量—收縮速度關系方程，肌肉的最大功率是肌肉收縮最快速度和肌肉最大力量1/3的乘積。在一定范圍內肌肉功率隨著運動速度的增加而增加，但當肌肉運動速度達到這一臨界值時，功率反而隨著運動速度的加快而下降。但是在運動實踐中肌肉的收縮速度基本都是在正常值范圍之內，因此只有力量和速度配合合理才能發揮肌肉最大收縮效率。從表2和表3調查結果中可以看出隨著肌肉收縮速度的增加，屈伸肌群出現峰值力矩的時間顯著變短（P＜0.01）。原因是肢體環節的運動主要是由于肌肉收縮牽拉骨杠桿臂完成的，隨著肌肉收縮速度變快，牽拉骨杠桿移動的速度也變快，而從表中的結果還可以看出，屈伸肌群峰值力矩出現的角度隨著速度的增加并沒有顯著變化（P＞0.05），這樣由于骨杠桿移動的速度快了，而產生峰值力矩的角度位置沒有變，因此，峰值力矩產生的時間就變短了，前后現象一致。但是在同一速度下，屈肌群產生峰值力矩的時間要顯著早于伸肌群（P＜0.05），這可能與股后屈肌群主要為雙關節肌所含的白肌纖維較多有關，而白肌纖維可以產生更快的收縮，導致屈肌群的峰值力矩提前出現。屈伸肌群峰值力矩出現時間應該具備特定的時間關系，因為這種時間關系對于維持落地穩定性方面具有重要意義，如果屈伸肌群峰值力矩出現的時間不協調，必定會影響落地的穩定性，但是目前關于這方面的研究在國外內還很少見到，因此有待進一步的研究。

4 結語

通過對國家自由式滑雪空中技巧項目男女11名隊員下肢肌肉力量等動測試，發現了男女運動員下肢膝關節屈伸肌比較低，應該重點地提高屈肌的肌肉力量，以提升屈伸肌比值。本的研究為自由式滑雪空中技巧項目運動員實施科學的力量訓練，提供了可靠的依據，為制定訓練方案提供了理論參考。

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中圖分類號：G863.12

文獻標識碼：A

文章編號：1002-3488（2015）01-0020-05

收稿日期：2014-10-17；修回日期：2014-11-11

作者簡介：王慶福（1982-），男，黑龍江牡丹江人，助理研究員，研究方向為運動康復。

Muscle Strength Characteristic of Chinese Freestyle Skiing Aerials Players' Knee Flexors and Extensor

WANG Qing-fu1，GUO Feng2，ZHOU Chen-ze3
（1.Qinhuangdao Training Base of General Administration of Sport of China， Qinhuangdao 066004， China； 2.Human Sports Science School ofShenyang Sport University， Shenyang 110102， China；
3. Baishan Municipal Work Team of Athletic Sports in Jilin Province， Baishan 134600， China）

Abstract：Objective， as a references for the strength training of freestyle skiing aerials， it is to observe the muscle strength characteristics of the skiers' knee flexors and extensors from Chinese team， to find out the problems existing in lower limbs training. methods， by using the biodex system to test the concentric muscle strength of (5 male， 6 female)skiers' knee flexors and extensors at isokinetic 60°/s and 180°/s. results， the extensors' peak torque/weight and avgerage power/weight are higher than the flexors' ones (P＜0.01) for the male and female skiers at the same speed. with the test speed increasing，the peak torque/weight significantly decreased (P＜0.01) and the average power/weight significantly increased (P＜0.01). their lower limbs' peak torque Flex/Ext averagely is 50%～65% and significantly increased with the test speed increasing (P＜0.01). at the same speed， the peak torque's occurrence angle of extensors was significantly higherthan that of flexors (P＜0.01)， but there was a complex change at different speeds. with the test speed increasing， the peak torque's occurrence time of extensors and flexors was significantly shorter (P＜0.01) and at the same speed， the peak torque's occurrence time of flexors was shorter than that of extensors (P＜0.05). there are no difference between right knee flexors or extensors and left ones in the peak torque/ weight， the average power/weight and the peak torque flex/ext (P＞0.05). Conclusions， by analyzing the muscle strength characteristic of the players' lower limbs from Chinese freestyle skiing aerials， and their low peak torque flex/ext (H/Q) knee flexors， it thinks that it should be to pay attention to the strength of posterior thigh muscle group for improving the torque Flex/Ext and balancing the development of right and left lower limbs' strength.

Key words：freestyle skiing aerials； national team； skier； knee； flexors and extensors； strength