優秀跳水運動員腰背及下肢力量素質比較研究

張援 宋愛晶 鄧京捷 李吉如

(廣東省體育科學研究所國家體能與訓練適應控制系統重點實驗室 廣東廣州 510663)

跳水是一項集力量與智慧為一體的奧運項目，是技術與力量的結合，力量是跳水運動員必備素質之一。我國跳水運動員具有明顯的“年輕化”特點，該特點主要表現在“始訓時間早”和運動員“成才時間提前”兩個方面，許多運動員在青少年時期已達到世界優秀水平［1，2］。近年來，跳水專項力量訓練的發展越來越受到國內教練員和運動員的認同和重視，發展運動員的專項力量成為所有運動項目在力量訓練中最關注的問題，而專項技術與力量訓練的密切結合是有效提高專項力量水平的重要途徑［3，4］。國內學者陳小平指出，具備良好的專項力量水平是每一位世界級優秀跳水運動員的共同特征，他認為跳水運動員的力量訓練具有3 個突出特點：高難度和高質量的技術動作對力量能力提出了更高要求；項目的“年輕化”與力量訓練之間存在矛盾；跳水運動員特殊的身體“形體”條件對力量訓練提出了特殊的要求。尤其我國跳水運動員始訓時間早、進入專項訓練時間提前的年齡特征［2］，使得跳水教練員面臨跳水運動員年齡與力量訓練之間的矛盾，還需面臨跳水項目對運動員體型（身材勻稱、輕巧靈活、流線型好）的要求與肌肉力量發展之間的矛盾。如何發展跳水專項運動員的專項力量素質，一直是跳水運動研究的熱點。有學者認為，跳水運動員的下肢力量水平是運動員完成起跳技術動作的重要保障，隨著跳水技術難度的進一步提高，對跳水運動員的力量素質尤其是下肢運動鏈各關節的力量水平提出了更高要求［5］。有學者認為，跳水力量訓練的重點是腿部、腰腹和上肢力量［6，7］，強調發展關節柔韌性練習，增加肌肉收縮速度、提高運動員爆發力和快速力量水平。力量訓練既影響著運動員的技術難度和穩定性，同時也關系到運動損傷發生的概率［1］。研究表明，跳水運動員傷病較多是影響當前跳水項目發展的一個現實問題。我國跳水運動員損傷最常見的是肌肉損傷與關節損傷，以腰背、肩關節、膝關節、踝關節的肌肉損傷為主［6-8］。近年來，針對核心肌肉力量訓練有效預防腰背部損傷的相關研究和報道，呈日益增多趨勢［9-13］，但對膝踝關節損傷的相關文獻報道明顯不及腰背部，對關節整體肌肉力量評價和分析的研究報道也相對較少［14，15］，特別是對高水平男女跳板跳臺運動員下肢和腰背部肌肉力量素質特征比較的研究尚未見報道。等速肌力在運動員的肌肉力量測試、評價以及損傷后關節肌肉康復中逐漸得到廣泛應用，其測試指標已成為評定肌肉力量特征的黃金指標［16-21］。因此，該研究中采用等速肌力開展膝關節、踝關節和腰背部肌肉力量的測試與評價。

跳水項目中有很多動作需要運動員下肢積極蹬伸板或臺獲取更大的向上向前的沖量，以獲得更快的初速度，完成旋轉或翻騰，因此對下肢快速收縮爆發能力要求很高。研究表明，跳水運動員以快肌纖維（Ⅱ型肌纖維）為主［15］，快速力量是跳水運動員的主要素質之一，獲得盡可能高的起跳高度和快速的翻騰速度是提高跳水動作質量和加大動作難度的重要前提和保證［22］。SJ測試主要反映下肢伸肌群在預先拉長且處于等長收縮狀態下突然起動收縮的能力，是目前用于起動力量檢測與評定較為常用的手段；CMJ 測試主要反映下肢伸肌群從離心收縮快速轉為向心收縮的能力。三維測力臺SJ和CMJ測試能較好地反映跳水運動員的下肢爆發力。

廣東是跳水項目大省［23］，該研究擬通過對廣東優秀跳臺、跳板運動員進行等速肌力和三維測力臺測試，探討不同跳水專項運動員腰背及下肢力量素質共異性特征，探索跳臺、跳板運動員損傷易發生部位力量素質薄弱點，找出影響跳水競技水平的力量因素，以此采取針對性的訓練手段發展專項力量，提高競技水平和運動成績，預防運動損傷的發生，延長運動生涯。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

該文選取廣東跳水隊跳臺、跳板不同專項高水平運動員38 名，其中健將級運動員26 名，一級運動員12名。訓練年限4～16年。

表1 運動員基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 等速肌力測試

采用美國產Cybex-NORM 等速肌力測試系統，測試部位為雙側膝關節、雙側踝關節和腰背部肌群。參照以往研究報道［16，24］和日常測試評價經驗，膝關節、腰背部等速向心60°/s×5，踝關節等速向心30°/s×5，采集峰力矩、相對峰力矩進行統計。

1.2.2 三維測力臺測試

采用美國產AMTI三維測力臺，SJ測試（Squat Jump Test），又稱為半蹲跳測試，運動員雙手叉腰半蹲在測力臺上，聽到命令后盡最大努力蹬伸起跳。CMJ 測試（Counter Movement Jump），又稱為下蹲跳測試，運動員雙手叉腰直立于測力臺上，聽到命令后快速下蹲至某一位置立即向上起跳。參照以往研究報道［25］和日常測試評價經驗，由專業技術人員進行講解并示范，運動員掌握技術動作要領后，再進行測試。

1.3 統計學分析

將等速肌力和三維測力臺自動采集的測試數據轉換到計算機上，用Excel表進行數據管理，然后運用Origin 7.5軟件對數據進行統計分析，組間比較采用方差分析，P<0.05具有顯著性差異，P<0.001具有極顯著性差異。

2 研究結果

2.1 膝關節等速肌力測試結果

如圖1、圖2所示，左膝關節，男板伸肌PT與男臺、女臺間存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW顯著性差異均消除；男板屈肌PT與女板、男臺、女臺間存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW結果與PT一致；各項目間F/E屈伸肌比值無顯著性差異。方差分析結果顯示，除男板外，其他3個項目男臺、女板和女臺伸肌PT與屈肌PT之間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW結果與PT結果一致。

圖1 左膝關節等速肌力伸屈肌60°/s PT(Nm)結果分析

圖2 左膝關節等速肌力伸屈肌60°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E結果分析

如圖3、圖4 所示，右膝關節，男板伸肌PT 與男臺、女板、女臺間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW僅與女臺存在顯著性差異（P<0.05），與男臺、女板間的差異消除；男板屈肌PT與男臺、女板、女臺間存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW與女板、女臺間存在顯著性差異（P<0.05），與男臺間的顯著性差異消除；各項目間F/E 屈伸肌比值無顯著性差異。方差分析結果發現，右膝關節所有4 個專項的伸肌PT 與屈肌PT 之間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW統計結果與PT一致。

圖3 右膝關節等速肌力伸屈肌60°/s PT(Nm)結果分析

圖4 右膝關節等速肌力伸屈肌60°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E結果分析

2.3 踝關節等速肌力測試結果

如圖5、圖6 所示，左踝關節，男板伸肌PT 與男臺、女板、女臺之間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW 顯示差異均消除；男板屈肌PT與男臺、女板、女臺之間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW 結果僅與女臺間存在顯著性差異（P<0.05）；各項目間，F/E 屈伸肌比值無顯著性差異。方差分析發現，左踝關節所有4 個專項的伸肌PT 與屈肌PT 間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW結果與PT結果一致。

圖5 左踝關節等速肌力伸屈肌30°/s PT(Nm)結果分析

圖6 左踝關節等速肌力伸屈肌30°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E結果分析

如圖7、圖8 所示，右踝關節，男板伸肌PT 與男臺、女板、女臺之間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW結果僅與女臺存在顯著差異（P<0.05）；各項目屈肌PT不存在顯著性差異，PT/BW 統計結果與PT 一致；各項目F/E屈伸肌比值無顯著性差異。方差分析發現，右踝關節所有專項的伸肌PT 與屈肌PT 間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW統計結果與PT一致。

圖7 右踝關節等速肌力伸屈肌30°/s PT(Nm)結果分析

圖8 右踝關節等速肌力伸屈肌30°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E(b)結果分析

2.4 腰背部等速肌力測試結果

如圖9、圖10所示，腰背部伸肌PT，男板與男臺、女板、女臺之間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW 統計結果與PT一致；屈肌PT，男板與男臺、女板、女臺，男臺與女臺存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW 統計結果與PT一致；各項目間F/E屈伸肌比值，僅女板和女臺之間存在顯著性差異（P<0.05）。方差分析發現，除女板伸肌PT與屈肌PT之間存在顯著性差異（P<0.05）外，其他3個項目伸肌與屈肌相比不存在顯著性差異；PT/BW結果顯示，女板伸肌PT與屈肌PT 之間顯著性差異消除，所有4個項目伸肌PT/BW與屈肌PT/BW相比不存在顯著性差異。

圖9 腰背部等速肌力伸屈肌60°/s PT(Nm)結果分析

圖10 腰背部等速肌力伸屈肌60°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E(b)結果分析

2.5 SJ、CMJ三維測力臺測試結果

如圖11、圖12、圖13所示，各項目間SJ方差分析發現，最大力測試，男板與男臺、女板、女臺之間，男臺與女臺存在顯著性差異（P<0.05）；爆發力測試，各項目間不存在顯著性差異；沖量測試，男板與女板、男臺、女臺之間，男臺與女臺之間均存在顯著性差異（P<0.05），與最大力結果一致。各項目間CMJ 方差分析發現，除最大力外，爆發力和沖量測試結果與SJ 一致。最大力測試與SJ不同的是，除男板與男臺、女板、女臺，男臺與女臺存在顯著性差異（P<0.05）外，女臺與女板之間也存在顯著性差異（P<0.05）。

圖11 三維測力臺SJ測試和CMJ測試最大力結果分析

圖12 三維測力臺SJ測試和CMJ測試沖量結果分析

圖13 三維測力臺SJ測試和CMJ測試爆發力結果分析

3 討論

3.1 跳板跳臺不同專項運動員下肢和腰背部力量素質共異性特征

3.1.1 膝關節等速肌力共異性特征

對跳水項目而言，一個好的起跳高度，對動作的順利完成起著非常重要的作用。Malliou等［26］對膝關節伸展力量與縱跳高度的研究發現，無論是準備期還是比賽恢復期，膝關節伸展力量與縱跳高度均顯著性相關。師玉濤等［27］對4名男子10m跳臺運動員下肢關節等速肌力測試結果顯示，男子跳臺運動員下肢伸肌群力量明顯大于屈肌群。該文研究對象廣東省優秀跳水運動員膝關節伸肌力量發展較好，男板膝關節伸肌力量最大，跳臺運動員膝關節伸肌力量相對跳板運動員弱。王清的研究成果［28］表明，運動員性別、年齡等個體差異、運動項目不同和傷病情況都會影響運動員膝關節等速肌力向心峰力矩峰值大小，該文研究結果與上述報道一致。

屈肌的主要功能是對下肢的減速作用，保持膝關節的穩定性，研究顯示，除男板左膝外，廣東省優秀跳水運動員膝關節伸肌PT 與屈肌PT 間均存在顯著性差異（P<0.05），PT/BW 統計結果與PT 結果一致。提示除男板左膝外，廣東省優秀跳水運動員膝關節的屈肌肌肉力量相對伸肌薄弱。

屈伸肌比值可以有效評價關節的平衡情況及關節的穩定性，研究認為，膝關節F/E 比值一般在慢速測試時（60°/s）為60%～69%［29］，中速測試（180°/s）時為70%～79%，快速測試時（300°/s）為80%～95%［30］，該文研究顯示，慢速測試時（60°/s），男板左膝關節比值高于上述范圍，其余F/E 比值相對偏低，與前面伸屈肌比較結果相一致，進一步提示廣東省優秀跳水運動員膝關節的屈肌力量相對薄弱。張麗等［31］對排球運動員膝關節等速肌力測試結果同樣顯示，慢速測試時（60°/s）左右膝關節屈伸肌峰力矩、峰力矩/體重比值、平均功率、屈伸肌比值存在顯著差異。任少芬［7］對國家集訓隊膝關節損傷進行了研究，30名集訓隊員，19人發生膝關節不同程度損傷，損傷率高達63%。王東需等［32］對古典式摔跤運動員下肢肌力進行8 周功能性訓練，有效改善了膝關節屈伸肌平衡問題。根據上述研究結果，廣東省優秀跳水運動員在今后日常訓練中需加強膝關節，尤其右膝關節屈肌力量訓練，以預防運動損傷的發生。

3.1.2 踝關節等速肌力共異性特征

踝關節測試結果顯示，廣東省優秀跳水運動員踝關節伸肌優于屈肌，且存在顯著性差異，提示廣東省優秀跳水運動員踝關節的屈肌肌肉力量相對伸肌薄弱，與文獻報道一致［27］。男板左右踝伸肌PT和左踝屈肌PT最大，具有顯著性差異（P<0.05），而女臺的左踝屈肌和右踝伸肌相對較為薄弱，分析原因可能與其年齡及肌肉發育程度有關，訓練中應著重強化此方面的訓練，以增強踝關節的穩定性，避免踝關節損傷的發生。研究表明［6］，踝關節損傷主要發生在跳板運動員，與跳板運動員踝關節需要承受很大負荷的項目特點有關，因此，跳板運動員日后訓練中更應重視踝關節屈肌力量的發展。

3.1.3 腰背部等速肌力共異性特征

在跳水運動中，腰背是連接上下肢體運動的中間環節，起到維持身體平衡、控制身體姿勢的作用，起跳的高度不僅取決于運動員腿部力量的優劣，更重要的是通過良好的腰背部肌肉力量將下肢和上肢的力量進行整合，形成全身的起跳力量，因此腰背部在形成整體的運動鏈中起到重要作用［33］。出色的腰背部肌肉力量可以加快翻騰的速度，增加難度，腰背部肌肉力量還對身體姿態和平衡有著重要的控制作用，特別是身體姿態在空中的控制以及旋轉后身體的打開時機均與腰背部肌肉力量有著密切的關系［1］。

數據顯示，跳板運動員腰背部伸、屈肌PT 均比同性別跳臺運動員大，男板>女板>男臺>女臺。其中男板運動員伸肌PT和屈肌PT均為最大，與其他專項相比具有顯著性差異（P<0.05），這與跳板專項運動員在積極蹬伸跳板后，需要在有限的高度完成多周翻騰有關，因此對腰背部力量要求非常高，而跳臺項目運動員因為年齡小，相對翻騰的高度要高得多，由此出現其腰背部肌肉力量明顯低于跳板運動員。

腰背屈肌力量在跳水運動中非常重要，數據顯示，除女臺外，其余3個專項的腰背屈肌力量均大于伸肌，以男板最為突出，提示跳水各項目運動員腰背部肌肉力量發展較好且均衡，這與其運動的專項特征是一致的，有助于比賽時動作的完成效率，保證運動水平的發揮，且可以較好地避免運動損傷的發生。

3.1.4 下肢爆發力共異性特征

數據顯示，廣東省優秀跳水運動員具備良好的下肢快速爆發能力，尤其男板運動員的SJ 和CMJ 力量素質，其最大力、爆發力和沖量值均為各專項最大，其中最大力（P<0.05）和沖量值（P<0.05）具有顯著性差異。各專項間爆發力指標無顯著性差異（P>0.05），分析可能與所測對象均為高水平運動員有關。

陳小平［1］和任少芬［7］的研究指出，從解剖學和肌肉工作的力學結構角度分析，跳水起跳的膝關節角度一般在130°左右，SJ 起跳角度接近130°，故SJ 測試更接近于跳水的專項實際情況，該文研究發現，所有跳水專項的SJ 最大值均比CMJ 最大值大，與陳小平研究結果一致。王榮輝等［15］的研究指出，女子跳水專業運動員下肢爆發力都能滿足技術的需要，而男子運動員因為體重大，動作平均難度也比女子高，因此需要更好的下肢爆發力作保證，此結果與該研究結果SJ結果相一致，男運動員下肢爆發力優于女運動員。

4 結語

通過對廣東省優秀跳水運動員下肢及腰背部力量素質共異性的比較研究，發現不同專項跳水運動員膝關節和踝關節屈肌力量較弱，尤其以右膝和左踝最為突出，跳水運動員專項力量訓練應加強膝踝關節屈肌，特別是右膝和左踝關節屈肌肌群練習，以避免和降低運動損傷風險；跳板運動員下肢膝、踝關節伸肌力量和腰背部屈肌力量均較為突出，以男板運動員尤為突出，提示不同專項運動員力量發展，應根據跳水專項特點有所不同；不同專項優秀跳水運動員下肢爆發能力均較佳，以男板最為突出，提示良好的下肢爆發力是優秀跳水運動員的必備素質。