馬拉松不同水平業余男子選手訓練學和肌力特征比較

楊濤

0 前言

近年來，國內馬拉松參賽的人數逐年增加，業余選手由于缺乏訓練經驗和科學系統的周期安排，在賽后出現髕腱炎、髂脛束綜合征和足底筋膜炎、跟腱炎等肌肉韌帶損傷的比率不斷上升[1]。肌肉韌帶損傷的最根本原因就是地面的反作用力超過出跑者的承受范圍。跑步時，地面的反作用力是跑者腳蹬地時由地面反作用到跑者身上的力，反映了受試者支撐階段的功能和力的需要，是分析跑者跑步過程動力學變化的重要參考指標。李斐研究發現，隨著跑步速度的提高，跑者的平均地面反作用力逐漸增加，從3.33 m/s的2.67倍體重提升到4.44 m/s的2.92倍體重[2]。因此，在現有的賽前體檢、賽中監督和醫療救助之外，根據參賽選手的肌力特征提供一個安全的平均配速建議，為降低肌肉韌帶損傷建立一道安全的屏障具有較大的實用意義。

現有研究證實，最大攝氧量 （Maximal Oxygen Uptake，VO2max）、乳酸閾（Lactate Threshold，LT）和跑步經濟性（Running Economy，RE）這3項生理學指標是決定耐力運動表現的關鍵因素，它們對于運動員的跑步成績影響占比達70%[3]。其中，對VO2max和LT水平的研究較多，但長跑選手在經過多年訓練后VO2max和LT水平會達到生理瓶頸。RE是指在次大強度下奔跑，機體達到穩定狀態時維持特定跑速所需要的氧氣消耗量，它反映了人體在次最大速度下的能量消耗以及能量轉換的效率，通常用單位體重奔跑1 km所消耗的氧氣量表示（mL/kg/km）[4]。影響RE的要素包括生理學因素、形態學因素、生物力學因素、神經肌肉因素和訓練因素[5-6]。其中神經肌肉功能的改善是提高RE的重要機制[7]。目前的研究指出，最大力量[8-13]、爆發力[14-16]和超等長訓練[17-19]可以帶來上述神經肌肉功能的改善，提高運動員RE。李斐研究發現，1RM最大力量，CMJ縱跳高度，峰值功率和力量發展速率等神經肌肉功能的改善提高了運動員在 12～14 km/h跑速下 RE[2]。

跑步是一項全身性運動，主要依賴下肢交替觸地獲得地面的反作用力作為前進的動力，因此，單腿下肢的離心力量是跑步的關鍵素質。單腳跳（single-leg hop for distance）是目前最常采用的神經肌肉控制評價指標，可以反映力量、爆發和姿勢穩定性的整體水平。Emma L.Millett認為下肢剛度（lower extremity stiffness）是量化下肢壓縮的幅度與外加負荷之間關系的指標[20]。Brughelli建議適量的下肢剛度對于成功的運動表現是必需的，過大或過小都會是有害的并且還有可能增加損傷[21]。本研究通過對業余選手賽前的訓練和肌力特征進行調查和測試，對于完善馬拉松選手安全配速模型具有重要的意義。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

從2016年至2017年報名參加北京馬拉松、上海國際馬拉松和廣州馬拉松的參賽者中招募志愿者，納入標準為：（1）年齡 20～45歲的男性全馬參賽者；（2）完成賽前隨訪表和體能測試的知情同意書；（3）跑團組織或協會成員。初始納入253名，退賽或未在規定時間完成比賽者47名，賽后一周出現自主報告損傷者13名。最終納入193名。基本信息見表1。

表1 研究對象基本信息（N=193）（±SD）Table I Basic Information of the Subjects(N=193)(X±SD)

表1 研究對象基本信息（N=193）（±SD）Table I Basic Information of the Subjects(N=193)(X±SD)

年齡/年 身高/c m 體重/k g B M I/k g·m-2 全馬成績/m i n 3 6.0 4±8.4 6 1 7 4.0 4±5.6 6 6 9.3 9±1 1.9 3 2 2.8 7±5.0 6 2 2 3 8.6 0±4 0.8 3

1.2 研究方法

1.2.1 文獻研究、專家訪談

以 “marathon”“performance”“assessment”“test”“injury”為關鍵詞，檢索 http://journals.lww.com/nscajscr/pages/default.aspx、PUBMED和中國知網近10年的相關文獻，遴選與長距離耐力跑成績和損傷相關的體能評估指標，包括YBT測試（Y-Balance Test）、單腿跳、下肢剛度和卷腹。設計專家訪談問卷表，向國內從事長跑訓練的知名教練員和優秀長跑運動員進行問卷調查，確定訓練學調查指標。

1.2.2 賽前隨訪

賽前2周對初始納入的研究對象進行訓練學調查，包括近6周備戰階段內的傷病史、周跑量、頻率、平均配速，以及是否進行抗阻和高強度間歇訓練。并簽署測試知情同意書。

1.2.3 肌力特征測試

賽前1～2周對初始納入的研究對象進行肌力特征測試，測試前的準備：測試前一周告知所有受試者具體的測試內容，講授具體的測試要求，進行練習，確保受試者熟悉測試動作，在沒有疲勞的情況下完成測試，并對所有測試人員進行培訓（熟悉流程，統一標準，明確分工）。

1.2.3.1 YBT測試

正式測試之前對每條腿在3個方向上分別進行6次拉伸練習，測試時，測試者需要將鞋脫掉，單腿站立在踏板上，腳尖正好在紅色起始線的后面。保持單腿站立的同時，懸空腿相對于站立腿向前、后中及后外側延伸；測試者站立在臺子上，腳趾在線后，然后推測試方向上紅色區域內的指示標。測試距離按照腳趾末端所到達的指示標末端的標尺讀數為準，單位為0.5 cm，兩腿均進行測試；發生以下情況，需重新進行測試：（1）未能保持在臺子上單腳站立；（2）懸空腳不是觸到目標區域的刻度尺而是踢刻度尺；（3）依靠刻度尺站立，如將腳放在刻度尺頂部；（4）未能將懸空腳恢復到起始位置。記錄3個方向上的最大伸夠距離，代入公式：平衡指數=（X+Y+Z）÷3×下肢長度。

1.2.3.2 單腳跳

受試者單腳站立，然后盡可能地向前跳躍，用相同腳支撐落地（手部動作不作要求），保持穩定姿勢2s，雙腿均完成兩次測試取最高值。記錄最大距離/身高和雙側對稱性 （LSI，優勢腿成績/劣腿成績×100%）。

1.2.3.3 卷腹測試

受試者仰臥墊上，屈膝90°，雙臂至于身體兩側地板，掌心向下，手指觸及標記帶，第二標記點位于12 cm處；節拍器頻率設為40次/分鐘，記錄完成的最大次數。

1.2.3.4 下肢剛度

采用 ERGO CONTACT MAT （意大利），將CONTACT MAT自帶的數據線與ERGO TESTER手持終端的jump插口相連接。開機—選擇jump—stiffiness—設定次數—開始測試。受試者聽到預備口令后站于縱跳墊上，雙手位于髖關節兩側、膝關節微屈 、軀干正直，開始進行10次連續跳，要求落地后迅速起跳，并在墊上停留盡可能短的時間。系統自動記錄每一次跳躍的觸地時間、滯空時間、高度、功率和下肢剛度等數據。

1.2.4 賽后隨訪

賽后1周內完成電話隨訪，了解比賽成績以及賽中和賽后的損傷情況。跑步損傷被定義為參與者自己報告的下肢（臀部、腹股溝、大腿、膝、小腿、踝、腳和腳趾）肌肉、關節、肌腱和/或骨骼的損傷，或這個問題已嚴重到足以導致跑步的距離、速度、持續時間或頻率的減少。對最終納入研究的193人根據2018年新增分級標準五級進行分組：A組118人（3 h 56 min以上完成比賽，無級別）、B組65人（3 h 56 min內完成比賽，六級水平）、C組10人（3 h 31 min內完成比賽，五級水平）。

1.3 數據處理

計量數據資料采用均數（X）、標準差（SD）、范圍（range）、 百分比（%）和例數（N）表示，計數資料用頻數（frequencies）和百分比（%）表示。連續性變量計算平均值和標準差以及數值范圍，離散性變量計算中位數和百分比。對于連續性數據，是否符合正態分布采用Kolmogorov Smirnov檢驗予以驗證。組間樣本比較采用單因素方差分析，兩組連續變量采用皮爾森相關分析，P＜0.05認為具有統計學意義。統計分析采用SPSS19.0進行。

2 結果

2.1 訓練學特征比較

不同配速組每周跑量、周訓練時間、頻率、訓練年限、周每次課訓練量均無組間差異；周訓練平均配速3組間均存在顯著差異[A組為（9.6±3.4）km/h、B組為（11.8±4.0） km/h、C 組為（13.7±6.4） km/h）]；安排的抗阻訓練A組（56.2%）與B組 （66.2%）和C組（70.7%）存在顯著差異；安排的間歇訓練3組間均存在顯著差異 （A組 40.6%、B組 50.2%、C組69.8%）（P＜0.05），且存在配速越高，數值越高的趨勢，見表2。

2.2 肌力特征比較

不同配速組YBT和下肢剛度值組間無顯著差異；單腿跳相對值和單腿跳對稱性A組為78.53%±12.43%、73%±13%與 B組的 85.37%±12.80%、81%±14%、C組的91.70%±11.43%、87%±12%間存在顯著差異；卷腹次數 C組為（61.00±62.27）次與 A組的（24.90±27.91）次、B 組的（35.95±26.40）次之間存在顯著差異（P＜0.05），見表 3。

3 分析討論

3.1 訓練學特征

3.1.1 專項訓練負荷

Kretsch等人建議馬拉松參賽者在比賽前2～3個月平均每周至少跑60 km，以盡量減少比賽中的傷病風險[22]。然而，Macera等認為每周跑60 km以上的跑步者將面臨更大的風險[23]。M.Van Middelkoop的研究中將周跑量大于60 km作為一個風險因素，但結果發現，每周跑距離超過60 km的跑步者中有27%受傷，而每周跑距離0～40 km的受傷跑步者占30.5%[24]。因此，馬拉松賽前3個月的每周跑量與發生損傷之間的關系尚不明確，這可能還與跑者的肌力和訓練水平有關。本研究中，周跑量超過60 km的比率達到18.6%，且平均配速越高比率越大，但由于本研究并未涉及損傷的病例對照研究。周訓練的平均配速組間存在較大差異，且C組達到13.7 km/h（3.8 m/s）說明賽前訓練的強度較大，根據前文提及的平均配速下跑步時，單腳落地獲得的地面反作用力已超過了2.67倍體重，提示參賽選手需要較好的單側下肢離心力量。

表2 不同平均配速組間的訓練特征指標比較（X±SD）Table II Comparison of Training Characteristics Indicators between Different Groups(X±SD)

表3 不同平均配速組間肌力特征指標比較（X±SD）Table III Comparison of Muscle Strength Characteristics Indicators between Different Groups(X±SD)

3.1.2 抗阻訓練

抗阻訓練是力量訓練最常見的形式之一，強調對抗外加的負荷進行訓練，與之對應的就是利用自身體重進行的徒手力量訓練。本研究中，不同配速組參與抗阻訓練的比例存在顯著差異，證明抗阻訓練對于提高平均配速具有積極的作用。但整體參與度為65.4%仍偏低，尤其C組選手也僅有70.7%。在當前訓練實踐中，運動員主要存在兩方面的認識誤區：一是認為抗阻訓練會使肌纖維數量增加以及肌肉出現過度肥大，導致運動員體重增加繼而降低VO2max水平；二是認為長跑項目對肌肉力量的需求不大，無需占用專項耐力訓練的時間來專門進行力量訓練。即便系統地進行力量訓練時，通常選擇外部負荷強度相對較低、重復次數較多的 “力量-耐力訓練”方式，但這種訓練方式因為外部負荷較輕，完成動作速度較慢，在提升最大力量和肌肉功率等方面存在局限性，難以對骨骼肌肉功能產生足夠刺激，引起積極適應性變化。目前，已有研究表明，在耐力訓練計劃中加入單一最大力量或超等長訓練，可以在不影響運動員最大有氧能力的前提下，提高他們的長跑運動表現[25-26]。最大力量訓練能更好地增加高閾值運動單位募集數目和同步性，提高肌肉協調和共同收縮能力，從而顯著提升最大肌肉力量、爆發力和力發展速率[27]。這些骨骼肌肉能力的改善可以遷移到長跑運動員RE和運動成績中。此外，系統從事力量訓練還能夠避免出現應力性損傷，延長跑步壽命。

3.1.3 間歇訓練

高強度間歇訓練 （HIIT）是指采用等于或大于VO2max強度，運動時間一般在3～5 min，間歇時間可選擇1:1或2:1的訓練方式[2]，被認為是提高有氧能力（最大耗氧量、VO2max）和無氧能力的一種省時策略。目前已成為無氧能力主導項目（如足球等）耐力訓練的首選方法。盡管實踐中對HIIT的興趣日益增加，但其應用和機制仍未被理解。目前關于HIIT的文獻[28]通常集中于VO2max，在最大有氧速度（MAV）或以上進行間歇訓練，在實驗室測試中，MAV被定義為產生VO2max的最小速度。這些訓練強度分別稱為標準和次最大強度的HIIT[29]。本研究中，大部分受試者均未采用MAV，而是通過%HRmax來設定間歇計劃，這在很大程度上會受到疲勞恢復、飲食和睡眠等因素的影響。盡管本研究中結果支持賽前進行間歇訓練與馬拉松平均配速存在正向關聯，但并未能證實采用何種間歇比例、訓練強度，以及訓練模式適用于賽前的備戰，相關預測和假設需要進一步予以研究證實。

3.2 肌力特征

3.2.1 BMI指數

BMI代表身體質量指數，是一種最為便捷判斷人體身體成分的指標。Saunders P.U.等報道女性頂級馬拉松運動員的平均BMI為18.3 kg/m2（平均體重45.6 kg；平均身高 1.58 m）[30]，Knechtle B.等的研究中男性頂級馬拉松運動員的平均BMI為15.3 kg/m2[31]。美國運動醫學學會（ACSM）認為BMI超過25 kg/m2均為超重[32]。本研究中的平均BMI為22.1 kg/m2，超過該閾值的比例有12.5%，考慮到年齡的因素，本研究中的運動員年齡偏大，具有較高的BMI屬于正常情況。不同配速組的BMI值并無顯著差異，提示該指標對于業余馬拉松選手的成績可能并無明顯關聯。但BMI的缺點在于，它不能測量出人體的體脂百分率，不能說明人體的重量分布，而且在健身人群和專業運動人員中可能會導致分類的不準確（正常、超重、肥胖）。因此，關于不同配速的身體成分規律有待進一步研究。

3.2.2 YBT測試

YBT測試反映人體伸展姿勢穩定能力，重心偏移的臨界值。過去的研究認為YBT得分與損傷關系密切，與運動成績關系并不明確[33]。平衡能力是身體對來自前庭器官、肌肉肌腱、關節內的感受器以及視覺等各方面刺激的協調能力，它是人體運動及保持姿態精確完成技術動作的基本前提。一般認為，X值左右腳差值超過4 cm，總分小于96%則受傷風險增加，但還缺少明確的實證支撐。Waldron等的研究認為，YBT的得分與肌肉力量素質和百米成績無關[34]。本研究的結果顯示，幾乎所有受試者的YBT得分均達到96%以上，且不同配速組間無差異。這與過去的研究結果一致。

3.2.3 單腳跳

單腳跳（single-leg hop for distance）是目前最常采用的神經肌肉控制評價指標，可以反映力量、爆發和姿勢穩定性的整體水平。已被The International Knee Documentation Committee（IKDC）納入膝關節評估方案中[35]。對于單腳跳的成績，很多文獻給出了參考值，但由于樣本較小，數據相差較大。德國MTT康復體系認為，運動員單腳跳成績可以達到自己身高的90%（男性）、80%（女性）即可認為可以重返賽場，但缺乏相關文獻支持。本研究結果顯示，3個組的相對單腿跳均值分別達為78.53%、85.37%和91.70%，并隨著配速的增加，單腿跳的成績有增加的趨勢（P＜0.05），提示 A組和B組選手整體下肢肌力不足。單腳跳對稱指數（LSI）常被用于從事高水平運動前的安全風險篩查，兩側下肢單腳跳存在10%以上的差異可以被認為是在運動能力上存在真正差異，提示具有更高的受傷風險[36]。值得注意的是，本研究的單腿蹲成績均選取了其優勢腿的值，但對稱性的結果均未達到90%，尤其是A組對稱性均值僅為73.1%。這一結果提示，受試者下肢肌力特征存在較大的缺陷。

3.2.4 下肢剛度

下肢剛度被定義為下肢抵抗阻力時變形的程度[37]，通常通過最大地面反作用力與下肢長度變化的比率來計算。下肢剛度作為跑步時肌肉活動的綜合表現形式之一，反映了肌肉，跟腱和韌帶作為一個整體儲存和利用彈性勢能的能力[38]。更大的腿剛度可以降低支撐階段震動頻率，增加身體穩定性，有效地保證能量傳遞并提高跑步過程中彈性勢能的儲存和利用，降低跑步過程中的氧氣消耗，從而改善RE[39]。在本研究中，受試者下肢剛度值為（676.38±221.14）Nm/kg，但目前尚無同類數據進行對比分析。不同配速組的均值組間未見差異，這存在兩種可能：一是賽前備戰疲勞積累，肌肉的緊張未被有效消除；二是整體配速還較低，未顯示出組間的顯著差異。

3.2.5 卷腹

卷腹測試則是反映不同的負荷條件下保持正確的腰-骨盆-髖復合體連接的能力，稱之為核心穩定性。核心穩定肌肉主要包括腰-骨盆-髖肌肉中的髖外旋骨、臀肌、腘繩肌、腹肌、腰方肌（quadrates lumborum）、豎脊肌 （erector spinae）和多裂肌（multifidus）。研究表明，如果核心肌肉力量和耐力不足，運動員在進行重復跳躍時就會出現膝關節外翻程度增加的現象。同時，女性運動員髖外展肌和髖外旋等動力量和腰方肌耐力顯著性低于男性運動員。由于髖外展和髖外旋肌對于保持骨盆穩定、下肢動作連接以及防止膝關節外翻方面起著非常重要的作用，因此，核心肌肉力量不足或耐力不足都可能會成為膝關節損傷的原因。有研究報道，60 s內屈腿仰臥起坐的完成次數能夠區分不同項目的運動員[40]。本研究中，卷腹成績與平均配速存在顯著關聯，而低速組的核心部位的肌耐力需要予以重視。

4 局限與不足

本研究女性志愿者參與數量較少，故無法納入研究進行比較。其次是指標選取，訓練學指標中力量訓練和高強度間歇訓練未進一步調查詳細訓練內容；肌力特征指標選取優先考慮所使用器材的便攜性和測試的簡便性，尤其是單腳跳測試對技術的依賴程度較高，今后可采用更為客觀的等速肌力和反應力量指數為實驗室測試指標。最后，對于傷病史和賽后傷病排查采用電話隨訪，無法準確判斷損傷與否和損傷類型，且并未對跑步技術進行評估，因此，并未做損傷發病的因素分析。

5 結論和建議

不同級別業余馬拉松選手的訓練學特征差異主要有周訓練平均配速和抗阻訓練、間歇訓練的參與度。與成績相關的肌力特征指標有單腳跳相對值、單腳跳對稱性和卷腹次數，下肢剛度則未見差異。雖然本研究選取的研究對象為業余選手，但部分選手的訓練量和強度已與運動員相近，建議在備戰期間系統安排力量訓練，包括將超等長訓練納入訓練計劃，提高單腿的離心力量，從而達到提高RE和安全完成比賽的目的。