等速離心訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)肌肉力量的影響

李　碩，陳　建

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等速離心訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)肌肉力量的影響

李碩1，陳建2

摘要：目的：分析等速離心訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)肌肉力量的影響。方法：11名健康大學(xué)生為受試對象。利用Biodex system-Ⅳ等速測試訓(xùn)練儀對受試者優(yōu)勢側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行4周等速離心訓(xùn)練。訓(xùn)練方案為角速度60°/s、120°/s、180°/s三組，每個角速度下訓(xùn)練者做最大收縮5次，每組間隔休息30秒，2次/周。結(jié)果：受試者進(jìn)行4周的離心訓(xùn)練，峰力矩（PK）在以60°/s、120°/s的角速度測試中有非常顯著性變化（P<0.01），在以180°/s的角速度測試中有顯著性變化（P<0.05）?？偣Γ═W）在以60°/s、120°/s、180°/s角速度進(jìn)行CON時，膝關(guān)節(jié)屈、伸肌的總功有非常顯著性變化（P<0.01）；以60°/s的角速度進(jìn)行ECC測試時，屈、伸肌的總功呈現(xiàn)非常顯著性變化（P<0.01），以120°/s、180°/s的角速度進(jìn)行ECC測試時實(shí)驗(yàn)前后伸肌有非常顯著性變化（P<0.01），而屈肌出現(xiàn)顯著性變化（P<0.05)。屈伸肌力矩比值（H/Q）在以60°/s、120°/s、180° /s角速度進(jìn)行CON時，出現(xiàn)顯著性變化（P<0.05），以60°/s、120°/s的角速度進(jìn)行ECC測試時，H/Q值有非常顯著性變化（P<0.01），以180°/s的角速度進(jìn)行ECC測試出現(xiàn)顯著性變化（P<0.05）。結(jié)論：4周的等速離心訓(xùn)練對提高膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌肉力量以及屈伸肌力矩比值有顯著性的作用，表明離心訓(xùn)練是一種行之有效的力量訓(xùn)練，并可有效地降低下肢運(yùn)動損傷的發(fā)生。此研究結(jié)果為運(yùn)動訓(xùn)練和體能康復(fù)訓(xùn)練提供重要的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：等速離心訓(xùn)練；膝關(guān)節(jié)；肌肉力量；屈伸肌力矩比

等速運(yùn)動（Isokinetic）是采用相應(yīng)的儀器提前設(shè)置肢體在關(guān)節(jié)活動范圍之內(nèi)的運(yùn)動速度，在關(guān)節(jié)運(yùn)動的過程當(dāng)中，無論受試者在肌肉收縮時產(chǎn)生的肌張力多大，肢體都始終以預(yù)先設(shè)定的角速度運(yùn)動，肌肉在運(yùn)動中收縮所產(chǎn)生的張力并不能使肢體產(chǎn)生速度的變化的一種運(yùn)動模式［1］。肌肉收縮是其最大的功能，通過肌肉收縮產(chǎn)生力量來對人體的運(yùn)動進(jìn)行維持和完成。根據(jù)肌肉收縮時產(chǎn)生的肌纖維長度變化的不同，等速運(yùn)動可分為等速離心收縮及等速向心收縮，其中等速離心收縮是一種較新的運(yùn)動模式，在日常生活和體育運(yùn)動中扮演著非常重要的角色，是身體素質(zhì)鍛煉和運(yùn)動康復(fù)鍛煉中不可或缺的內(nèi)容，因此越來越受到國內(nèi)外康復(fù)醫(yī)學(xué)和運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注與重視。本文旨在分析研究等速離心訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)屈、伸肌肌肉力量的影響，為膝關(guān)節(jié)損傷后的康復(fù)訓(xùn)練提供重要的理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究對象

測試志愿者為XX學(xué)院無傷病，無力量訓(xùn)練基礎(chǔ)的普通健康本科生11名（8男3女），平均身高168.7±5.3cm，平均年齡20.5±2.3歲，平均體重62.5±15.3kg。在實(shí)驗(yàn)期間要求受試者均不能接受其它高強(qiáng)度訓(xùn)練，尤其是大力量訓(xùn)練，以免對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.2測試方案

實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行6周。第1、6周分別記錄訓(xùn)練者膝關(guān)節(jié)屈伸肌肉的相關(guān)數(shù)據(jù)（最大力矩、總功、平均峰力矩以及形態(tài)學(xué)指標(biāo)大腿圍）。對受試者進(jìn)行向心、離心訓(xùn)練測試，其中離心訓(xùn)練測試取用最大阻力的150%進(jìn)行，向心訓(xùn)練測試取用最大向心力量的80%進(jìn)行［2］。在正式測試前要求每位訓(xùn)練者進(jìn)行充分的熱身活動，對受試者者進(jìn)行BIODEX預(yù)測試，以便讓訓(xùn)練者適應(yīng)和掌握訓(xùn)練方法。測試時受試者取坐位，髖關(guān)節(jié)屈曲85°，座椅和動力儀均旋轉(zhuǎn)0°，控制敏感度C，準(zhǔn)備體位為膝關(guān)節(jié)完全屈曲位［3］。等速向心、離心訓(xùn)練測試，均采用角速度為60°/s、120°/s和180°/s共3組，受試者在每一個角速度下用最大力完成5次，組間休息30s，受試者完成等速向心訓(xùn)練測試工作后進(jìn)行局部肌肉自我放松，休息10min。再按順序依次按照向心測試方法進(jìn)行等速離心訓(xùn)練測試。實(shí)驗(yàn)前后受試者均保持條件一致，以保證各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，盡量減小誤差。

1.3訓(xùn)練方案

第1周為預(yù)實(shí)驗(yàn)周、采集數(shù)據(jù)周，主要是讓訓(xùn)練員適應(yīng)、掌握訓(xùn)練方法。第2-5周進(jìn)行等速離心訓(xùn)練（ECC/ECC），每周訓(xùn)練2次；訓(xùn)練及測試均采用BIODEX標(biāo)準(zhǔn)程序。

在訓(xùn)練前要對受試者做好思想工作，要求受試者都能夠按既定的訓(xùn)練計(jì)劃嚴(yán)格進(jìn)行訓(xùn)練，認(rèn)真、積極地配合實(shí)驗(yàn)。在正式訓(xùn)練前要求每位訓(xùn)練者進(jìn)行10分鐘的熱身活動，然后再進(jìn)行慣用下肢膝關(guān)節(jié)屈伸肌群的等速離心訓(xùn)練，選擇60°/s、120°/s、180°/s三組角速度。每個角速度下訓(xùn)練者都要用最大力完成5次，每組間隔休息30s。

1.4統(tǒng)計(jì)方法

本實(shí)驗(yàn)全部測試數(shù)據(jù)將被計(jì)算機(jī)程序自動記錄并分析打印報(bào)告，原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS14.0進(jìn)行t檢驗(yàn)。P<0.05時，有顯著性差異；P<0.01時，有非常顯著性差異。

2　結(jié)果與分析

受試者經(jīng)過4周的離心訓(xùn)練后，對第1周和第6周的向心和離心測試實(shí)驗(yàn)中所記錄的膝關(guān)節(jié)以60°/s、120°/s、180°/s的角速度進(jìn)行屈伸肌群的總功（TW）、峰力矩（PT）和膝屈伸肌力矩值比（H/Q，%）等測試指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前后盡量讓受試者的測試條件一致，減少人為操作和機(jī)器的誤差。

2.1研究結(jié)果

大腿圍（髕骨上緣10cm）訓(xùn)練前均值為47.000±3.194cm，訓(xùn)練后為48.000±2.966△△cm，兩者有非常顯著性差異（P< 0.01）。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)以低、中速進(jìn)行離心訓(xùn)練，在低速下所進(jìn)行的最大收縮會募集更多的肌纖維，包括I型、Ⅱa型和Ⅱb型肌纖維都有可能被募集。據(jù)報(bào)道健康人經(jīng)過數(shù)周膝屈肌及伸肌等速離心收縮訓(xùn)練，訓(xùn)練前后CT檢查發(fā)現(xiàn)，大腿肌肉橫斷面積增加3.2%［4］，本項(xiàng)數(shù)據(jù)與以往相關(guān)研究相符合。以大腿圍度為數(shù)值，比較訓(xùn)練前后大腿圍度的變化，如圖1所示。

圖1　訓(xùn)練前后受試者大腿圍度變化

表1是經(jīng)過受試者進(jìn)行4周的離心訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)前后以60° /s、120°/s的角速度進(jìn)行CON和ECC測試時，膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌的峰力矩有非常顯著性變化（P<0.01），在以180°/s的角速度進(jìn)行CON和ECC測試時，實(shí)驗(yàn)前后有顯著性變化（P< 0.05），并且隨著測試角速度的由慢速變中速，峰力矩呈現(xiàn)出減小的趨勢。結(jié)果表明，等速離心訓(xùn)練對人體膝關(guān)節(jié)肌肉力量影響效果明顯，特別是低速測試中效果更明顯。這為某些膝關(guān)節(jié)屈伸肌肉力量較差或膝關(guān)節(jié)損傷導(dǎo)致的肌肉力量下降進(jìn)行運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練提供科學(xué)的訓(xùn)練依據(jù)。

表1　等速離心訓(xùn)練前后CON和ECC測試中膝關(guān)節(jié)屈伸肌峰力矩的檢驗(yàn)結(jié)果

表2　等速離心訓(xùn)練前后CON和ECC測試中膝關(guān)節(jié)屈伸肌總功的檢驗(yàn)結(jié)果

表3　等速離心訓(xùn)練前后CON和ECC測試中膝關(guān)節(jié)屈伸肌比（%）的檢驗(yàn)結(jié)果

表2顯示，實(shí)驗(yàn)前后以60°/s、120°/s、180°/s角速度進(jìn)行CON時，膝關(guān)節(jié)屈、伸肌的總功有非常顯著性變化（P<0.01）。以60°/s的角速度進(jìn)行ECC測試時，屈、伸肌呈現(xiàn)非常顯著性變化（P<0.01），以120°/s、180°/s的角速度進(jìn)行ECC測試時實(shí)驗(yàn)前后伸肌有非常顯著性變化（P<0.01），而屈肌出現(xiàn)顯著性變化（P<0.05），并且屈伸肌總功數(shù)值隨著測試角速度的增加而減小。

表3顯示，實(shí)驗(yàn)前后以60°/s、120°/s、180°/s角速度進(jìn)行CON時，實(shí)驗(yàn)前后膝關(guān)節(jié)H/Q值增加，出現(xiàn)顯著性變化（P< 0.05），以60°/s、120°/s的角速度進(jìn)行ECC測試時，H/Q值有非常顯著性變化（P<0.01），以180°/s的角速度進(jìn)行ECC測試出現(xiàn)顯著性變化（P<0.05）。

2.2結(jié)果分析

受試者進(jìn)行4周的等速離心訓(xùn)練，對訓(xùn)練前后CON和ECC測試所得TW、PT和H/Q進(jìn)行t檢驗(yàn)結(jié)果反映，經(jīng)過離心訓(xùn)練后PT、TW和H/Q方面效果都很明顯。同時屈伸肌的PT 和TW測試的數(shù)據(jù)值呈現(xiàn)出60°/s>120°/s>180°/s的趨勢，這種趨勢可運(yùn)用生物力學(xué)中的經(jīng)典理論-希爾（Hill，1938）理論方程來解釋［5］。在整個離心訓(xùn)練過程中，肌肉力量和做功能力增加的原因有多種可能，如離心訓(xùn)練導(dǎo)致肌纖維收縮的數(shù)目增加，肌肉體積增大，骨骼肌細(xì)胞中促進(jìn)氧化代謝的酶含量增多等。在表1和表2中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行CON和ECC測試時，當(dāng)速度增加，峰力矩值顯著減小，這可能是由于當(dāng)速度增加時，雖然此時仍要求進(jìn)行最大自主收縮，但主要募集Ⅱb型肌纖維，在低速下所進(jìn)行的最大收縮，會募集更多的肌纖維，包括Ⅰ型、Ⅱa型和Ⅱb型的肌纖維均有可能被募集［6］，分析認(rèn)為速度越慢產(chǎn)生的肌力也就越大。還有研究表明肌肉在進(jìn)行快速收縮時更多募集快肌纖維，而在慢速收縮時，則主要募集慢肌纖維［7］。在CON測試時，伸肌群的PT和TW值明顯大于屈肌群，在進(jìn)行ECC測試時，屈肌群的PT和TW值明顯大于伸肌群。通過4周的離心訓(xùn)練，屈伸肌群的PT和TW差異減小，使關(guān)節(jié)肌力更均衡，預(yù)防弱側(cè)肌肉的拉傷［8］。在生活實(shí)踐中，許多動作的完成需要向心和離心運(yùn)動相互結(jié)合完成的，單純進(jìn)行離心訓(xùn)練雖然使膝關(guān)節(jié)屈伸肌力量明顯增加，但也導(dǎo)致肌肉力量不平衡，因此會給關(guān)節(jié)穩(wěn)定性造成隱患。但在運(yùn)動員訓(xùn)練當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)力量不足的肌肉可有針對性地進(jìn)行離心訓(xùn)練，會取得更顯著性的效果。

3　討論

峰力矩（peak torque）：就是測試中儀器所記錄力矩曲線上的最高力矩值，可以代表肌肉的最大肌肉力量。因?yàn)樵撝涤休^高的準(zhǔn)確性、重復(fù)性，所以作為等速測試中的黃金指標(biāo)和參考值?？偣Γ╰otal work）:在運(yùn)動測試中屈伸肌所做功的總和，也就是力矩曲線下面的總面積。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，受試者進(jìn)行離心訓(xùn)練后，膝關(guān)節(jié)屈伸肌群峰力矩和總功均呈現(xiàn)出非常顯著性增長，表明離心訓(xùn)練對力量的增加具有顯著的效果。膝屈伸肌肌力（峰力矩）比值（H/Q）代表腘繩?。╤amstring）與股四頭?。╭uadriceps）的比值，正常的H/Q值為30%到90%之間，H/Q對保持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有很重要的意義［9］。關(guān)節(jié)產(chǎn)生正常的運(yùn)動是各個肌群相互協(xié)調(diào)以及相互拮抗。因此評定肌肉的功能狀態(tài)，記進(jìn)行肌力測試，加強(qiáng)弱勢肌肉的力量練習(xí)，保持拮抗肌與主動肌正常力矩比值，從而提高運(yùn)動能力，使關(guān)節(jié)活動保持平衡，降低下肢損傷的風(fēng)險。

有研究表明［10］，肌肉離心收縮產(chǎn)生的肌肉力量大于向心收縮。分析表明離心收縮時會出現(xiàn)牽張反射，在受到較強(qiáng)的牽拉時肌肉會發(fā)生更強(qiáng)的收縮，抑制拮抗肌的收縮，肌肉中如結(jié)締組織等彈性成分被拉長時會產(chǎn)生一定的阻力，所以肌肉在離心收縮過程中力量增加，產(chǎn)生的力矩明顯增大。離心訓(xùn)練對快速力量增加有很重要的作用。其原因是肌肉在離心拉長階段能夠促使彈性能量的生成，從而增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)沖動的放射頻率和反射募集作用。2011年，Sedanof釆用超等長訓(xùn)練來發(fā)展足球運(yùn)動員的下肢快速力量［11］。在進(jìn)行ECC訓(xùn)練時，應(yīng)控制訓(xùn)練的強(qiáng)度和量，訓(xùn)練結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行肌肉的放松和牽拉，防止延遲性酸痛（DOMS）和運(yùn)動損傷的發(fā)生。Donnelly與Kenny［12］均曾提出，離心練習(xí)可使肌肉在酸痛、SCK水平等方面產(chǎn)生迅速的適應(yīng)性改善。劇烈地進(jìn)行離心肌肉活動練習(xí)，有可能會導(dǎo)致疲勞損傷，例如肌腱炎，但適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行離心力量練習(xí)，可以從一定程度上治療這種損傷。Tara G．Potier·Caroline M．Alexander等研究了離心力量訓(xùn)練對股二頭肌群和膝關(guān)節(jié)活動范圍的影響。首次報(bào)道離心抗阻訓(xùn)練可使股二頭肌群肌小節(jié)增長。結(jié)果還顯示肌束延長有可能引起膝關(guān)節(jié)的活動范圍增長［13］。

4　結(jié)論

四周的等速離心訓(xùn)練對提高膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌肉力量有顯著性的作用，訓(xùn)練后屈伸肌群在峰力矩和總功比值數(shù)據(jù)中均有顯著性增加，并呈現(xiàn)出60°/s>120°/s>180°/s的趨勢，這說明離心訓(xùn)練是種有效的力量訓(xùn)練方法。

四周等速離心訓(xùn)練使屈伸肌力矩比值增加，膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增加，從而降低運(yùn)動損傷的幾率。

等速離心訓(xùn)練作為提高和改善肌肉力量的訓(xùn)練方法，運(yùn)動員在力量訓(xùn)練中可以對相對力量較差的肌肉進(jìn)行針對性的離心訓(xùn)練從而增強(qiáng)肌肉力量，在日常生活身體鍛煉和運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練中可以利用離心訓(xùn)練來增加關(guān)節(jié)屈伸肌群的力量及各項(xiàng)功能。此研究為運(yùn)動訓(xùn)練和體能康復(fù)訓(xùn)練提供重要的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］占飛，吳毅.等速肌肉測試和訓(xùn)練技術(shù)的臨床應(yīng)用［J］.中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志，1999（1）.

［2］周思紅.離心收縮訓(xùn)練對肌肉力量和肌電圖RMS值的影響［J］.西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（6）.

［3］成鵬，畢霞.影響膝關(guān)節(jié)等速離心收縮測試的相關(guān)因素探討［J］.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2001（1）.

［4］周思紅.向心結(jié)合離心等速訓(xùn)練后的肌力變化特征［J］.體育學(xué)刊，2009（5）.

［5］體育院校通用教材.運(yùn)動生物力學(xué)［M］.北京:人民體育出版社，1990.

［6］教材編寫組.體育院校通用教材:運(yùn)動生理學(xué)［M］.北京:人民體育出版社，2002.

［7］苗欣.不同速度離心力量訓(xùn)練對下肢肌肉快速力量的影響［D］.北京：北京體育大學(xué)，2010.

［8］王艷春.劣勢側(cè)下肢離心訓(xùn)練對肌肉力量的影響研究［J］.紹興文理學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（7）.

［9］Nosse L.Assessment of selected reports on the strength relat ionship of the knee musculature［J］.Orthop Sport s Phys ther，1982（4）.

［10］李學(xué)軍.等動向心離心訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)屈伸力矩影響研究［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（9）．

［11］Sedano S，Matheu A，Redondo JC，et al.Effects of plyometric training on explosive strength，acceleration capacity and kicking speed in young elite soccer players［J］.The Journal Of Sports Medicine And Physical Fitness，2011（1）.

［12］Donnelly A E，Clarkson P M，Maughan R J.Exercise-in2duced muscledamage: effects of light exercise on damaged muscle［J］．Eur J Appl Physiol，1992（4）.

［13］Tara G.Potier·Caroline M.Alexander·01ivier R.Seynnes.Effects of eccentric strength training on biceps femoris muscle architecture and knee joint range of movement.Eur［J］.Appl Physiol，2009.

Research of Isokinetic Eccentric Exercise to the Muscle Strength

LI Shuo1，CHEN Jian2

Key words：isokinetic eccentric training；knee；muscle strength；flexion and extension muscle torque ratio

Abstract：Object: Analysis ofthe effects of exercise means on knee muscle strength.Method: Eleven healthy college students were tested as subjects with the Biodex system-Ⅳisokinetic testing instrument training subject dominant side of the knee for four weeks isokinetic eccentric training.Training programs for the angular velocity of 60°/s，120°/s，180°/s，each angular velocity at maximal contraction needs trainers to do five times，each interval of rest for 30 seconds，2 times/week.Results: Centrifugal four weeks of training subjects，when peak torque (PK) are 60°/s、120°/s angular velocity tests，there is a very significant change (P<0.01).In 180°/s angular velocity test，there was significant variation (P<0.05).When Total Work (TW) are 60°/s，120°/s，180°/s angular velocity in CON，knee flexor and extensor total work has a very significant change (P<0.01); with 60°/s ECC in the angular velocity test，flexor and extensor total work presents a very significant change (P<0.01)，the 120°/s，180°/s angular velocity ECC test before and after the experiment extensor have a very significant change (P< 0.01)，but flexor appearssignificant change (P<0.05).Flexors and extensors muscular torque ratio (H/Q) in 60°/s，120°/s，180°/s angular velocity CON，present significant changes (P<0.05).In 60°/s，120°/s angular velocity in ECC test，H/Q values are very significant change (P<0.01)，and in 180°/s angular velocity ECC test，significantchanges (P<0.05) is presented.Conclusion:4 weeks isokinetic eccentric training to increase knee flexion and extension muscle strength and torque ratio have significant influence，suggesting that eccentric training is an effective strength training，and can effectively reduce the incidence of lower extremity sports injuries.The results of this study provide important theoretical basis for sports training and physical rehabilitation.

中圖分類號：G804.22

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-983X（2016）04-0342-04

收稿日期：2015-12-23

第一作者簡介：李碩（1991-），女，河北保定人，碩士，研究方向：運(yùn)動人體科學(xué).

作者單位：1.武漢體育學(xué)院研究生院，湖北武漢430079；2.武漢體育學(xué)院體能中心，武漢體育學(xué)院健康科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430079 1.Graduate School，Wuhan Institute of Physical Education，Wuhan Hubei，430079；Fitness Center of Wuhan Institute of Physical Education，Health Science College of Wuhan Institute of Physical Education，Wuhan Hubei，430079