女子短距離速滑運動員腿部肌力冰陸轉化與平衡研究

吳新炎 陳月亮 李芙蓉

摘 要：采用等速肌力測試評估技術，采集運動員不同狀態、不同速率下的腿部做功參數，分析女子短距離速度滑冰運動員腿部力量冰陸轉化率和平衡性，探究我國女子短距離速滑運動員腿部力量發展不均衡的問題。結果發現：1）我國女子短距離速滑重點隊員腿部力量轉化率在75%左右，5 cm/s慢速運動時左腿冰陸轉化率明顯高于右腿、效率更高，50 cm/s快速運動時右腿伸展肌群轉化率明顯高于屈曲肌群轉化率；2）我國女子短距離速滑重點隊員不帶刀5 cm/s慢速運動和帶刀50 cm/s快速運動時兩腿力量呈顯著性差異，但差異在10%以內；3）5 cm/s慢速運動時，帶刀與不帶刀2種狀態下腿部肌肉做離心運動和向心運動時的力量差異都在10%以內。結論：在實踐中增加關節穩定性練習和改進陸上輔助練習方式效果顯著，我國女子短距離速滑重點隊員腿部力量冰陸轉化率較理想，但右腿關節穩定性和離心肌群力量仍需加強；左右腿力量處于功能性平衡狀態；股四頭肌與腘繩肌在慢速最大力量時處于失衡狀態，可能會影響滑跑重心轉移階段身體姿勢平衡。

關鍵詞：短距離速滑；腿部肌力；冰陸轉化率；力量平衡；實踐訓練

中圖分類號：G 804.6 學科代碼：040303 文獻標識碼：A

Abstract： By using the isokinetic muscle strength test evaluation techniques， this paper collected the parameters of the athletes leg work when they were skating in different states and at different rates， analyzed the ice and land conversion rate and the balance of the female short-distance speed skating athletes leg muscle strength， explored the problem of unbalanced development of leg strength of the female short-distance speed skating athletes. The results showed that 1） The conversion rate of the important female short-distance speed skating athletes leg power was about 75%， when they slowly skated at a speed of 5 cm/s， the ice and land conversion rate of their left leg muscle strength was obviously higher than their right leg，when they rapidly skated at a speed of 50 cm/s， the conversion rate of their right leg stretch muscle group was obviously higher than that of flexing muscle group； 2）The strength of the legs was significantly different when the important female short-distance speed skating athletes slowly skated at a speed of 5 cm/s without ice skating blade than they rapidly skated at a speed of 50 cm/s with ice skating blade， but the difference was in less than 10%； 3） Whether the athletes slowly skated at a speed of 5 cm/s with ice skating blade or without ice skating blade， their leg muscles in the centrifugal movement and centripetal movement of the power difference was within 10%. Conclusion： 1） The effect of increasing the athletes joint stability exercises and improving the land-based assisted practice in practice training was significant， the ice-land conversion rate of the important female short-distance speed skating athletes leg muscle strength was ideal， but the stability of their right leg joint and centrifugal muscle strength still need to be strengthened； 2） The muscle strength of the athlete's left leg and right leg were in a functional balance； 3） When the athletes skated with slow the maximum power， their quadriceps and hamstrings were in imbalance， which may affect their body posture balance during they running slide in the phase of the center of gravity shift.

Keywords： short distance speed skating；leg muscle strength；ice and land conversion rate； balance of power； practice training

速度滑冰項目年訓練周期包括陸上訓練期和冰上訓練期，速度滑冰運動員在冰上訓練期也會穿插陸上訓練內容，可以說陸上訓練貫穿年度訓練周期始終[1]。陸上訓練周期的主要作用是儲備體能和提升技術，冰上訓練周期比賽頻繁，訓練的主要目的是保持體能和消化吸收陸上訓練期的訓練成果，以便更好地在比賽中發揮陸上訓練期的訓練成果。等速肌力測試中帶冰刀和不帶冰刀2種狀態的力量對比表現速滑運動員的冰陸轉化率，冰陸轉化率可以在一定程度上表現出運動員技術動作的合理性和效率，是衡量運動員訓練效果的重要指標。

受運動經驗、專項技術特征和性別等因素影響，運動員會出現兩腿不對稱的現象，表現為運動員腿部結構不對稱和功能上不均衡，從而導致傷病發生和運動成績下降[2]。短距離速度滑冰是體能主導的周期性項目，要求運動員兩腿力量均衡，以保證運動員在比賽過程中保持平衡的身體姿勢，不平衡的身體姿勢會導致運動員“動作發散”，削弱運動表現。肌肉力量在離心收縮時比在向心收縮時要強大10%～15%，運動員在離心運動時功率會更大。運動員往往會出現離心收縮和向心收縮力量失衡的問題，即股四頭肌和腘繩肌失衡[3]。速滑比賽滑速很快，最大速度能達到15 m/s，為了減小風阻，要求運動員全程維持低蹲屈姿勢[4]，對膝關節的穩定性要求很高。如果速滑運動員在長期的訓練與比賽中出現股四頭肌和腘繩肌失衡，導致關節進行代償，最終致使運動員關節炎癥和疼痛，進而降低運動員運動表現水平和縮短運動壽命[2]。

本研究通過運動員帶刀和不帶刀2種狀態下等速肌力測試，了解運動員不同速度下腿部力量的冰陸轉化率、左右腿力量特征、肌肉在離心收縮與向心收縮時的力量表現。分析運動員腿部肌力冰陸轉化表現與平衡特征，并結合項目特征，為實踐訓練提供理論依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以我國女子短距離速度滑冰隊張虹等4名重點隊員為實驗對象，以其腿部等速肌力測試指標為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗法

1）實驗器材

實驗器材為德國Isomed 2 000等速肌力測試評估系統，配備帶有測力平臺的線性等速測試單元Legpress，該單元可以測試線性等速運動過程中足部對測力臺的壓力。等速Isomed2 000等速儀峰值力矩1 950 Nm，額定最大力矩750 Nm，最大測試角速度560 °/s，采樣頻率1 000 Hz，A/D轉換16 bit。等速Legpress最大測試速度120 cm/s，最大蹬力為5 850 N，最大蹬伸距離為76 cm。

2）實驗設計。

選取2個速度為5 cm/s和50 cm/s的伸展和屈曲動作進行測試。膝關節角度變化范圍約為120 °，5 cm/s時對應的膝關節運動角速度約為30 °/s ，50 cm/s所對應膝關節的運動速度約為300 °/s。30 °/s 和300 °/s 2個運動速度是等速關節運動常用的評價速度，也是測試速滑運動蹬伸力量的常用評價速度。應用Legpress蹬伸測試訓練單元所提供的線性等速運動平臺，進行單腿帶冰刀5 cm/s慢速、單腿不帶冰刀5 cm/s慢速、單腿帶冰刀50 cm/s快速和單腿不帶冰刀50 cm/s快速4種運動狀態下的下肢伸展和屈曲運動測試。每種運動狀態進行5次測試。

3）實驗流程。

測試前，運動員需要做30 min的準備活動，15 min的功率自行車100 W預熱準備，15 min的拉伸等準備活動。連接Isomed 2 000等速儀及下肢蹬踏測試單元Legpress，安裝膝關節防止過伸的裝置，調整測試椅背傾角60 °，準備活動完成后運動員坐在測試椅上，連接Legpress單元到等速測試系統主機上，將Legpress單元連接至G2速度比接口，目的是獲取較高的測試反應速度。調節Legpress測試單元的高度與等速測試椅的高度相同，如圖1所示。實驗首先進行運動員不穿冰刀兩腿依次以5 cm/s速度做5次蹬伸運動，休息3 min后，以50 cm/s速度做5次蹬伸運動；休息3 min后，穿上冰刀兩腿依次以5 cm/s速度做5次蹬伸運動，休息3 min后，以50 cm/s速度做5次蹬伸運動。

4）參數選取與分析。

Isomed 2 000等速儀及下肢蹬踏測試單元Legpress的測試輸出數據包括peak force、peak work、power參數。在蹬伸角度和距離相同的情況下，功率是評價下肢動力鏈功能性的重要指標，在同一種運動狀態下功率指標也可以比較動作力量，因此，選取運動員在4種運動狀態下的功率數據作為研究參數指標。采集運動員每種運動狀態下的5次功率數據，進行均化處理，然后對4名運動員的均化功率指標進行再次均化處理見表1。

1.2.2 數據統計與分析

利用SPSS 17.0整理相關數據，運用描述統計和雙側配對樣本t檢驗統計方法對相關數據進行分析，獲得相關參數。取P<0.05為顯著性水平，P<0.01為非常顯著性水平。

2 研究結果與分析

2.1 女子速度滑冰運動員腿部力量轉化率

從表2可見，女子短距離速度滑冰運動員腿部肌力的冰陸轉化率在75%左右，運動成績核心指標快速蹬伸功率的冰陸轉化率達到了80%。運動員5 cm/s慢速動作時，左腿轉化率遠高于右腿轉化率，呈現顯著性差異，表明運動員最大力量時左腿效率更高。50 cm/s快速動作時，左右腿轉化率比較無顯著性差異，表明運動員快速力量時兩腿效率相當。從表2還可以看出，同一速率下運動員屈曲與伸展轉化率比較，右腿50 cm/s快速動作呈顯著性差異，向心伸展運動時轉化率明顯高于離心屈曲時轉化率，表明運動員快速力量時伸展肌群轉化率高于屈曲肌群轉化率，這可能與下肢關節穩定性有關。

2.2 女子速度滑冰運動員兩腿力量平衡

從圖2可以看出：我國女子短距離速度滑冰重點隊員5 cm/s慢速運動時，不帶刀狀態兩腿最大力量呈顯著性差異，右腿前后肌群最大力量都顯著大于左腿；50 cm/s快速運動時，帶刀狀態兩腿力量呈顯著性差異，右腿股后肌群快速力量顯著小于左腿，右腿股前肌群快速力量顯著大于左腿。可能因為項目特征的原因，運動員兩腿力量存在差異。我國女子短距離速度滑冰重點隊員在不同持械狀態和不同速度下，兩腿離心和向心運動時肌肉力量差異都在10%以內，表明運動員兩腿功能性力量較均衡。2.3 腿部前后肌群力量平衡

從圖3可以看出，我國女子短距離速度滑冰重點隊員5 cm/s慢速運動時，帶刀與不帶刀2種狀態下腿部肌肉做離心運動和向心運動時的力量差異都在10%以內，表明運動員在重心轉移階段股四頭肌與腘繩肌力量可能存在失衡現象；50 cm/s快速運動時，帶刀與不帶刀2種狀態下腿部肌肉做離心運動和向心運動時的力量差異都超過了15%，表明運動員蹬冰階段股四頭肌與腘繩肌力量可能處于均衡狀態。

3 討論

3.1 運動員腿部力量冰陸轉化率對實踐訓練的啟示

運動員不帶刀作蹬伸和屈曲運動時處于全腳掌支撐狀態，觸地面積大，發力充分。帶刀時處于冰刀支撐狀態，冰刀觸地面積小，冰刀的高度決定了運動員膝、踝關節處于遠端固定狀態，作伸展和屈曲運動時對運動員的關節穩定性要求更高，因此，運動員帶刀狀態時發力受限，不能完全發揮運動員的最大力量。蹬冰速率決定了短距離速度滑冰項目的滑跑速度，是獲得理想成績的主要因素[5]，因此，已有理論認為陸上訓練期力量訓練的核心是加強下肢髖、膝、踝三關節蹬伸肌群的力量，但是在實踐訓練過程中卻出現運動員下肢髖、膝、踝三關節蹬伸肌群力量的提升在冰上滑跑得不到體現，成績提升不明顯的現象。其原因就是忽略了股后肌群、脛骨前肌等肌肉的力量發展，運動員下肢關節穩定性沒有得到提升，運動員強大的蹬伸肌群力量受限于關節力量不足而得不到很好的利用。制約運動員腿部力量冰陸轉化的最主要因素可能就是膝、踝關節的穩定性。項目組前期進行了大量的等速肌力、彎直道表面肌電測試，研究發現了關節穩定性的重要性，建議著重發展脛骨前肌等肌肉力量[6]。在訓練實踐中運用后，效果明顯，女子短距離速度滑冰國家隊重點隊員增加關節力量后成績提升明顯，在索契冬奧會上也取得了歷史性的突破。本研究結果也顯示，重點運動員腿部力量冰陸轉化率在75%左右，教練組對數據進行縱向比較，認為運動員冰陸轉化率提升幅度較大，訓練效果較理想，因此，提升運動員的蹬冰速率，既要發展下肢髖、膝、踝三關節蹬伸肌群力量，也要發展下肢關節力量，增強關節穩定性，控制運動員腿部力量冰陸轉化率在最佳范圍內。

制約運動員腿部力量冰陸轉化的另外一個因素是蹬冰技術的科學化訓練。蹬冰技術與器械冰刀的發展密切相關，傳統冰刀由于結構限制，在蹬冰過程中要求緊鎖踝關節。踝關節固定無法拓屈發力，膝關節伸展受限，有效范圍僅為119 °～149 °[7]，從150 °～180 °的伸展幾乎都是在作無用功[8]，因此，在帶傳統冰刀與不帶刀2種狀態做伸展與屈曲動作比較，兩者動作結構和動作模式不一樣，從功能性的角度來分析運動員腿部力量冰陸轉化率，要考慮兩者動作結構和模式的差異。實踐訓練中應考慮帶刀狀態下的下肢關節發力特點，在陸上力量訓練時進行專門的設計，發展符合冰上下肢關節發力特征的專項力量。1984年，荷蘭專家提出了新冰刀的理論并由紐斯·考寧博士研發出了克萊普冰刀，新式冰刀因為活動刀托的設計，蹬冰時膝關節能充分伸展、全程加速，踝關節能拓屈發力，雙鉸鏈設計使足趾關節充分蹬伸，踝關節的跖屈幅度更大、更充分；因此，在帶新式冰刀與不帶刀2種狀態下做伸展與屈曲動作比較，兩者動作結構和動作模式基本一致，在功能性的角度有了可比性。新冰刀的出現必然會帶來技術理論的變遷，目前國內外對新式冰刀帶來的技術變革的研究很多，很深入，新技術理論趨于成熟。當器械的發展引領了技術理論的變遷后，訓練實踐必然會進行全面的革新，以適應新的技術。項目組在長期的跟隊過程中，對短距離速度滑冰重點隊員力量訓練手段和輔助手段進行了表面肌電測試，并與彎直道滑跑單步周期各階段進行對比，發現國家隊運用的大量新的力量訓練方法、輔助方法手段與新的技術理論相適應，提升運動員腿部力量冰陸轉化率有明顯效果。同時也發現一些以傳統冰刀技術特點進行設計的力量練習和輔助手段在實踐訓練中仍然存在，這些方法手段可能對提升運動員腿部力量冰陸轉化率沒有效果，甚至起負面作用。教練團隊對運動員腿部力量訓練方法手段和輔助練習進行了梳理和重新設計，使之與新的技術理論相適應，訓練效果明顯，促使重點隊員腿部力量冰陸轉化率明顯提升。設計與冰上滑跑動作結構、模式一致的腿部力量訓練方法和輔助手段是提升運動員腿部力量冰陸轉化率的關鍵。

速度滑冰是左右腿交替動作的周期性運動項目，且全程處于低重心狀態，腿部主要用力的肌肉容易疲勞，運動員重心轉移階段兩腿轉化效率的差異可能會導致兩腿疲勞程度的不一致；蹬冰階段兩腿轉化率相當，可能有助于運動員滑跑過程中保持身體姿勢的平衡。研究結果顯示，運動員在做5 cm/s蹬伸和屈曲慢速動作時，左腿力量轉化率明顯高于右腿，表明運動員在最大力量用力時左腿膝、踝關節穩定性可能更好，在比賽過程中左腿單步周期重心轉移階段用力更經濟、更省力。運動員在短距離速度滑冰項目上基本上是竭盡全力地做每一次動作，而且全程都處于低重心狀態，腿部肌肉極易疲勞，當運動員在左腿重心轉移階段更省力時，會造成運動員滑跑過程中，特別是在后程，兩腿疲勞程度不一致，從而導致滑跑動作失衡。我國短距離速滑運動員普遍存在的后程“身體姿勢發散”可能與此有關，因此，應加強運動員右腿最大用力時膝、踝關節的穩定性，在實踐過程中可以多設計一些不平衡狀態下的低重心單腿負重靜力支撐練習，加強運動員在重心轉移階段的膝、踝關節力量，并使兩腿最大用力時的轉化率盡量相當，提高運動員滑跑過程中重心轉移階段腿部利用的經濟性，從而減小運動員降速差并避免動作失衡導致的“身體姿勢發散”。從研究結果還可以看出，右腿在50 cm/s蹬伸動作時轉化率明顯高于屈曲動作。表明運動員在蹬冰過程中股后肌群等離心用力肌群轉化率低于股四頭肌等向心用力肌群，離心肌群轉化率不高或力量不足會造成運動員右腿快速蹬冰過程中關節不穩，力量不能最大程度地發揮。有研究發現，我國優秀運動員葉喬波在蹬冰過程中身體有輕微晃動，可能就是離心肌群轉化不足造成的關節不穩。運動員在訓練和比賽過程中，下肢關節長期代償狀態會造成下肢關節，特別是膝關節的運動損傷；因此，在實踐訓練過程中，應加強右腿離心肌群力量和關節力量。

3.2 速滑運動員腿部肌力平衡對實踐訓練的啟示

運動員腿部功能性力量平衡是一個不能忽視的問題，與運動員的運動成績、運動損傷和運動壽命相關。運動員腿部力量平衡包括左右腿功能性力量平衡和作向心運動與離心運動的功能性力量平衡。由于項目特征和個人習慣原因，專業運動員大多存在左右腿功能性不平衡的問題，即我們俗稱的優勢腿和弱勢腿。比如說跳高運動員因為項目特征的因素，運動成績和起跳腿的力量相關性更大，在力量訓練實踐過程中往往會偏向起跳腿，所以起跳腿力量會更大，形成優勢腿；足球運動員因為個人習慣原因，更多地使用習慣腿進行控球和射門，會逐漸造成兩腿力量不平衡，隨著訓練比賽年限的增多，優勢腿趨勢會更明顯。兩腿力量長期處于不平衡狀態會加大運動損傷，特別是膝關節的運動損傷風險[9]，還會造成身體姿勢的異常，進而形成慢性運動損傷。國內外都進行了大量兩腿力量平衡的定性研究，劉展等[10]認為，當運動員兩腿功能性力量差異度大于10%時，兩腿力量處于不平衡狀態，容易形成運動損傷。國內大多認為[11]，運動員兩腿功能性力量差異度大于15%才處于不平衡狀態，應該進行針對性的糾正訓練。速度滑冰項目直道單步周期左右腿動作模式一致[12]，彎道單步周期左右腿動作模式和肌肉協調模式都不一致[13]，彎道左右腿專項用力特征可能會導致兩腿功能性不平衡。研究結果顯示，運動員兩腿同一動作速度做伸展和屈曲動作時，帶刀和不帶刀2種狀態兩腿力量比值呈顯著性差異，但同一動作模式和速度下，兩腿力量比值差異度在10%以內，表明我國女子短距離速滑運動員兩腿力量處于功能性平衡狀態。研究結果顯示，我國女子短距離重點隊員兩腿力量處于功能性平衡狀態，說明力量訓練體現了專業特點，運動員的個體化訓練方案制定得較為合理。

運動員作向心運動與離心運動的功能性力量平衡包括雙腿動作和單腿動作。正常情況下，運動員肌肉力量在做離心運動時要比向心運動時大15%，當兩者力量差異在10%以內時，表明運動員股四頭肌與腘繩肌力量失衡。而女運動員普遍存在這種問題[3]，研究結果顯示，運動員在慢速時做最大力量動作，肌肉在做離心運動和向心運動時的力量差異在10%以內，表明股四頭肌與腘繩肌力量失衡。速度滑冰是左右腿交替動作的周期性運動項目，且全程處于低重心狀態，腿部主要用力肌肉容易疲勞，運動員重心轉移階段腿部肌肉做離心收縮，股四頭肌與腘繩肌力量失衡可能會影響運動員身體姿態的穩定，給關節造成過大的負擔。因此，在實踐訓練過程中應設計與專項力量特征相符的可控離心力量訓練方法，加強股四頭肌和腘繩肌在離心收縮時的力量，特別是加強腘繩肌力量，使運動員股四頭肌與腘繩肌力量均衡。

4 結論

從訓練實踐來看，增加關節穩定性練習和改進陸上輔助練習方式后，我國女子短距離速滑重點隊員帶刀狀態下腿部伸展和屈曲運動力量增加更顯著，教練員認為運動員腿部力量冰陸轉化率提升明顯。從研究結果來看，我國女子短距離速滑重點隊員關節穩定性提升明顯，但仍然存在短板，右腿關節穩定性和離心肌群力量仍需加強。研究結果顯示運動員左右腿作統一運動時，力量相差都在10%以內，表明左右腿力量處于功能性平衡狀態。研究結果顯示，運動員股四頭肌與腘繩肌在慢速最大力量時相差小于10%，明顯處于失衡狀態，重心轉移階段時，運動員基本保持低重心姿勢不變，運動員持續做離心運動，腘繩肌持續用力，在滑跑過程中，特別是比賽的后程可能會影響滑跑重心轉移階段身體姿勢平衡。

參考文獻：

[1] 陳月亮.我國優秀短距離速滑運動員體能訓練的理論與實踐研究：以 500米項目為例[M].北京：北京體育大學出版社，2009：11-12.

[2] JOHN L.雙腿對稱性訓練法在提高男女運動員運動能力方面的應用[C]//第三屆中國體能高峰論壇專家講義匯編，2015：237-245.

[3] JOHN L.離心收縮在發展爆發力和快速移動以及預防運動損傷中的應用[C]//第三屆中國體能高峰論壇專家講義匯編，2015：84-97.

[4] 黃達武，陳月亮，吳瑛.于靜速度滑冰全程速度節奏研究[J].體育文化導刊，2012（3）：75.

[5] 陳月亮.論我國優秀女子短距離速滑運動員專項體能結構模型特征[J].首都體育學院學報，2009，21（6）：713.

[6] 吳新炎，陳月亮，李芙蓉.優秀短距離速度滑冰運動員王北星途中滑跑腿部肌肉肌電特征研究[J].天津體育學院學報，2012，27（6）：515.

[7] 陳民盛，覃曉紅，劉波.關于速滑蹬冰中伸膝壓踝技術的研究[J].體育科學，2002，22（6）：124.

[8] 陳民盛，張云，覃曉紅.Clap冰刀蹬冰技術動作原理的探討[J].中國體育科技， 2003，39（10）：26.

[9] OWEN J L， CAMPBELL S， FALKNER S J， et al. Is there evidence that proprioception or balance training can prevent anterior cruciate ligament （ACL） injuries in athletes without previous ACL injury[J]. Physical Therapy， 2006， 86（10）：1436.

[10] 第16屆亞洲運動會科學大會組委會.第16屆亞洲運動會科學大會論文摘要匯編[M].北京：北京體育大學出版社，2010：38-39.

[11]尹軍.游泳項目軀干支柱力量與乒乓球項目多方向移動訓練[C]//第三屆中國體能高峰論壇專家講義匯編，2015：121.

[12] 李芙蓉，陳月亮， 吳新炎.我國優秀短距離速滑運動員直道滑冰腿部肌肉肌電特征研究[J].天津體育學院學報，2014，29（1）：14.

[13] 吳新炎，陳月亮.我國優秀短距離速滑運動員彎道滑冰腿部肌電特征研究[J].北京體育大學學報，2014（10）：77.