青少年游泳運動員陸上下肢肌肉力量與自由泳出發表現的相關性分析

萬俊陽子 胡超

摘? 要：本文主要評估游泳運動員陸上下肢的力量和爆發力與出發表現之間的相關性。8名女子青少年游泳運動員采用蹲踞式技術進行自由泳出發。下肢陸上的力量和爆發力測試包括蹲跳、反向跳、抗阻蹲跳，以及腿部屈、伸的最大自主等長收縮力量。計算陸上的力量、爆發力與游泳運動員出發頭部到達5m、10m和15m時所用時間之間的Pearson相關系數。結果發現，抗阻蹲跳（克服自身體重的25%）時的速度峰值與游泳出發表現的相關程度最高，r為-0.63～-0.66。蹲跳和反向跳的相關指標與出發頭部到達5m和10m時所用時間之間存在顯著相關的較少，而最大自主等長收縮力量與出發表現之間不存在顯著相關。抗阻蹲跳中的速度峰值是反映青少年游泳運動員出發表現理想的指標。

關鍵詞：游泳? 出發? 下肢力量? 抗阻蹲跳? 速度峰值

中圖分類號：G861? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2020）04（a）-0017-04

理想的出發用時是反映短距離游泳項目比賽成績的關鍵指標之一[1]。決賽中，冠軍和最后一名之間出發用時的差距，甚至可以大于兩者比賽用時的差距。游泳比賽中的總出發用時是指頭部達到15m處的時間（time to 15m，T15）。出發用時包括滯臺、騰空、入水、滑行和水下推進階段[1]。在滯臺階段，需要對出發信號做出快速反應，并蹬伸出發臺產生向前的推進力。推進力越大能夠產生最大的推進速度和更長的騰空距離，這意味著滯臺階段極大地影響后續的騰空和入水階段。然而，根據國際泳聯的規則，游泳的出發不僅局限于滯臺和騰空階段，還包括后續的入水、再出水和到達15m線。在滑行和水下階段，需要盡可能地保持住滯臺階段所獲得的速度。由于滯臺階段直接或間接地影響后續階段，游泳的總出發用時主要取決于蹬伸出發臺所產生的力量。

游泳運動員發力后蹬出發臺和水下推進階段的能力與下肢的力量和爆發力有關，可以通過不同的測試來進行評估。多項研究表明，縱跳與游泳出發表現最為相關。世界級短距離游泳運動員男子進行蹲踞式技術出發時，T15和滯臺階段時垂直和水平方向的用力峰值，與反向跳和3RM深蹲力量之間顯著相關[2]。另外，出發表現和伸腿的最大自主等長收縮力量顯著相關[3]。

與蹲跳相同，反向跳也是反映膝關節伸肌群最大功率的測試手段。給予訓練水平高的運動員施加-55%×1RM全蹲力量的阻力時，蹲跳的爆發力達到最大。此外，隨著外部阻力負荷的增加，下蹲運動時原動肌的激活程度增加[4]。

前期研究提示游泳的出發表現與抗阻蹲跳之間可能存在高度相關，且兩者的相關程度在到達5m時的出發用時（time to 5m， T5）可能會高于T15。但是沒有研究觀察游泳出發表現和抗阻縱跳能力之間的關聯性。因此，本研究的主要目的包括：（1）定量分析游泳出發表現和抗阻蹲跳時動力學和運動學參數之間的關系;（2）篩選出采用蹲踞式技術的出發表現和下肢陸上的力量和爆發力測試中相關程度最高的指標，以期為青少年游泳運動員的陸上訓練實踐提供依據。

1? 研究對象與方法

1.1 研究對象

8名省級青少年女子游泳運動員受邀參加本項研究。所有運動員在試驗前均被詳細告知測試流程，并知情同意。研究對象的年齡為（15.1±1.8）歲，身高為（165.9±5.7）cm，體重為（53.2±4.4）kg，訓練年限為2～3年，包括2名一級運動員和6名二級運動員。

1.2 研究方法

所有測試在同一天內采用隨機順序完成。

（1）游泳的出發表現。

運動員進行標準的熱身練習后，然后采用蹲踞式技術，按照FINA規則要求的標準出發流程進行超過15m線的自由泳出發測試。每個運動員完成3次，每次間隔1min。記錄從出發信號發出后至運動員頭部分別達到5m、10m、15m處時所用的時間，記為T5、T10和T15，取T15成績最好的一次數據進行后續分析。

（2）蹲跳（squat jump，SJ）和反向跳（Countermovement jump，CMJ）。

在測力臺上分別完成3次蹲跳和3次反向跳，每次跳躍之間間隔1min，取起跳速度最高的一次數據進行后續分析。地面作用力的數據采集頻率為1000Hz，采用沖量-動量定律計算垂直方向的起跳速度、力量峰值和功率峰值。每一時間點（1ms）的沖量（力量×時間）除以體重來測試受試者身體重心速度的變化，然后與上一時間點的速度相疊加計算該時間間隔內新的瞬時速度。

2種縱跳測試的具體方法如下。

SJ：開始姿勢為半蹲位，膝、髖關節90°，手放在臀部。受試者盡全力跳起，沒有反向動作，不能擺臂。

CMJ：開始姿勢為完全伸直狀態，膝、髖關節角度為180°，手置于臀部。根據口令，運動員先進行反向下蹲運動，至膝、髖關節屈到90°后盡全力進行縱跳。

（3）抗阻蹲跳（squat jump with additional weights，SJ+25%BW）。

抗阻蹲跳的阻力約為25%×自身體重，通過將線性速度傳感器連接到橡皮條上采集數據，采樣頻率同樣為1000Hz。運動員完成2次測試，間隔時間為1min，僅分析速度峰值最高的一次測試。測試在Smith架完成，以保證橡膠帶僅發生垂直方向的運動。

要求運動員站立，髖、膝關節完全伸直，雙腳自然分開，與肩同寬，將杠鈴置于肩部位置。運動員緩慢下蹲，至大腿后側接觸到彈力帶。彈力帶預先設定為膝關節角度為90°。運動員保持該姿勢約2s，然后盡全力進行縱跳。不允許禁止出現反向的動作或杠鈴甩離肩部的工作。安排專人保護和使用舉重帶以確保安全。

（4）最大自主等長收縮力量（maximal voluntary isometric contraction， MVIC）。

膝關節進行伸、屈的最大自主等長收縮力量分別在膝關節60°和膝關節40°時進行測試，以膝關節完全伸直時為0°位置。髖關節角度固定在110°。運動員坐在配備力量傳感器的膝關節等長力矩測試系統上，背部有所支撐，髖關節固定。

測力計的旋轉軸與膝關節的旋轉軸平行（即股骨外上髁），小腿在踝關節上面固定在測力計的活動臂上（即外側踝）。測試中，運動員可以握緊兩側扶手，以穩定骨盆。

以隨機順序進行2次漸進式和2次爆發性膝關節屈、伸的等長收縮，每次收縮的間歇時間為1min。進行漸進式收縮時要求運動員在2s內達到最大力矩，然后保持3s。進行爆發性收縮時，要求運動員盡可能快地達到最大力矩，然后保持3s。力矩的信號通過POWERLAB系統進行采集，采集頻率為2000Hz。所分析的指標包括漸進式收縮時500ms內產生的最大力矩和爆發式收縮開始200ms內的最大平均力矩，并處以自身體重計算相對值。

（5）統計分析：數據采用進行表示，各項指標數據是否服從正態分布采用Shapiro-Wilk檢驗。下肢陸上的力量、爆發力與蹲踞式自由泳出發表現之間的相關性采用Pearson系數進行定量分析，將顯著性水平定為P<0.05。當存在顯著相關時，對r值的解釋采用Hopkins定義的標準，r的絕對值為0.5～0.69時為高度相關。

2? 研究結果

游泳出發表現方面，青少年女子游泳運動員的T5、T10和T15分別為（1.29±0.11）s、（4.03±0.24）s和（7.06±0.42）s。

SJ和CMJ的起跳速度（take-off velocity，TOV）和T5存在高度相關（TOV-SJ：r=-0.56，P<0.05;TOV-CMJ：r=-0.62，P<0.01），而僅CMJ的TOV和T10存在中度相關（r=-0.49，P<0.05）。2種縱跳測試的TOV與T15之間均不存在相關性。

抗阻蹲跳的速度峰值（peak velocity，BV）與T5的相關系數最大（r=-0.66，P<0.01），且與T15之間顯著相關（r=-0.63，P<0.01）。

SJ和CMJ的相對最大功率（peak power normalized to body mass，PP/BW）和T5存在高度相關（PP/BW-SJ：r=-0.57，P<0.01;PP/BW-CMJ：r=-0.61，P<0.01），而僅CMJ的PP/BW和T10存在中度相關（r=-0.55，P<0.05）。2種縱跳測試的PP/BW與T15之間均不存在相關性。

抗阻蹲跳的PP/BW和T5、T15之間均存在顯著相關（T5：r=-0.62，P<0.01;T15：r=-0.57，P<0.01）。

SJ和CMJ的其他指標，包括最大力量（peak force，PF）、最大功率（peak powe，PP）和相對最大力量（peak force normalized to body mass，PF/BW）與出發表現之間均不存在顯著相關。

但抗阻蹲跳的PP與T10、T15之間均存在顯著相關（T10：r=-0.49，P<0.01;T15：r=-0.49，P<0.01）。

膝關節的最大自主等長收縮力量方面，進行漸進式屈時的力矩為（69.8±15.8）N·m，相對力矩為（1.28±0.18）N·m/kg;進行漸進式伸時的力矩為（154.2±16.9）N·m，相對力矩為（2.89±0.37）N·m/kg。

膝關節進行爆發式屈時的力矩為（4.7±1.6）N·m，相對力矩為（0.08±0.04）N·m/kg;進行爆發式伸時的力矩為（11.7±3.2）N·m，相對力矩為（0.20±0.07）N·m/kg（見表1）。

最大自主等長收縮時的力量與游泳出發表現之間均無顯著相關。

3? 分析與討論

本研究旨在觀察青少年女子游泳運動員的出發表現與下肢力量、爆發力之間的相關性，主要結果包括：（1）抗阻蹲跳與出發表現的相關程度最高。僅抗阻蹲跳的PP、PP/BW和BV與總出發時間T15存在相關。（2）CMJ的PP/BW、TOV與T5、T10相關。（3）同時，SJ的PP/BW、TOV僅與T5有關。（4）出發時間與膝關節屈、伸的等長收縮力矩之間無相關。（5）通過縱跳獲得的指標中，PP/BW和大多數的速度指標（如BV和TOV）與出發時間最相關。總體來說，本研究結果顯示抗阻跳躍是與出發表現相關程度最高的測試方法，反映游泳綜合出發表現的最好指標是抗阻蹲跳時的BV。

本研究中，無抗阻跳躍的表現與出發用時的相關程度隨著距離的延長而下降。2種縱跳與T5均高度相關，證實了陸上體能訓練與更短距離內的出發時間（如T5）更為相關，或僅與出發的水上階段（如滯臺、騰空等）有關。

但僅CMJ與T10存在中度相關，且兩者與T15均無相關，表明無阻力縱跳不是反映女子青少年游泳運動員綜合出發表現（常用T15表示）的手段。早期研究指出，除了在出發臺上的動作以外，水下的滑行、打腿、劃手等游進動作對綜合出發表現的影響更大。包括上升和下降時間，第一次打腿時間和T10的水下階段指標，對T15的解釋程度能夠達到96%，而水上階段指標僅解釋T15的81%[5]，提示在評價綜合出發表現時，水下階段指標的重要程度高于水上階段指標，原因與水下階段比水上階段的時間更長，占出發總時間的比例更大。但West等人發現T15與CMJ的高度相關[2]，不一致的原因可能在于West針對的是優秀男子短距離自由泳運動員，而本研究選擇了青少年女子國家級運動員，未考慮距離和泳姿，使得異質性程度較高。

本研究中，僅抗阻蹲跳與綜合出發表現之間存在顯著相關，且抗阻蹲跳還與T5、T10也顯著相關，即抗阻蹲跳測試的應用更加廣泛，與達到不同距離的出發用時均相關。在進行分析的多項指標中，抗阻蹲跳的BV與游泳出發表現的相關程度最高，但其他三項指標（包括PF、PF/BW和PP）與出發表現之間無相關，而PP/BW、BV與出發表現之間始終顯著相關。本研究的結果與Jidovtseff等人[6]的研究結果一致，該研究比較了8種不同的縱跳測試，結果發現在負重20kg時進行CMJ時所產生的沖量最大。基于這一現象，盡管抗阻跳躍時的離心和向心收縮速度較其他跳躍時下降，但抗阻跳躍能夠產生更大的力量，對于提高出發起跳階段的加速能力很重要，是一種非常好的訓練方法。

抗阻跳躍的PP/BW、BV不僅與T15相關，還與T5、T10相關，提示這些指標包含高效的水下打腿能力。為了有效地完成水下滑行和打腿動作，需要進行快速而強有力地屈膝和伸膝，以對抗水的阻力。水下打腿動作的效率能夠通過本研究中采用的陸上抗阻蹲跳及相應指標（PP/BW、BV）進行評估，需要進一步研究加以證實。

盡管膝、髖關節的伸肌群對于縱跳或其他跳躍動作至關重要，如游泳運動員在出發臺上的蹬離動作。雙關節肌肉在跳躍時的激活，包括股直肌和股后肌群以極低速進行收縮的工作方式近乎為等長收縮，采用膝關節屈、伸的等長力量測試來尋找與出發表現相關的跳躍測試相對合理。實際上，等長收縮時產生的峰值力量越大，力量產生的速度越快的游泳運動員，T10越短[3]。但是本研究并未發現膝關節屈、伸時等長收縮力矩與游泳出發表現之間無顯著相關，原因可能與等長收縮測試的專項化程度較低有關。Beretic測試的是髖、膝同時伸所產生的力量[3]，本研究中屈膝和伸膝分開測試。相比較屈膝，伸髖動作的等長測試可能是評估股后肌群力量更為適宜的手段。早期有研究者已經質疑采用等長收縮測試來監控訓練適應導致的動態變化的效度，認為動態力量和等長力量并不相關，導致動態力量提高的機制和導致等長力量提高的機制并不相關。此外，在評估相對力量和動態運動表現的關系時，動態力量測試要優于等長力量測試[7]。

4? 結語

對青少年女子游泳運動員，階段性地評估抗阻蹲跳（阻力為25%×自身體重）時所達到的速度峰值，能夠為監控運動員的出發狀態提供有價值的數據。但也需要注意，力量或爆發力與出發時間之間不存在完全的因果關系。除力量或爆發力外，游泳運動員的出發表現還受到技術效率的影響。未來研究需要進一步檢驗本研究中的相關關系是否適用于其他運動員群體。

參考文獻

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