军事体能训练中骨骼肌变化及功能评价

何敬和 常 震 刘冠男

(武警医学院军事体育教研室,天津300162)

国内外学者对体能的评价方法,体能训练对机体的影响及不同体能训练之间的相互作用等方面进行了大量研究,并取得了一些进展。但有关士兵肌肉功能的评价、不同体能训练对士兵肌肉功能的影响等方面的问题还需进一步地研究。研究士兵体能的评价方法,对评价部队体力状况,评估训练效果,指导部队训练具有重要意义,各国军队对此颇为重视[1,2]。目前对 “physical fitness” 一词含义的理解很不统一,也很难给它下一个清楚确切的定义,总的中心含义是讲对士兵体力耐力的要求。体能训练包括以下四个方面的内容:即心血管系统适应能力训练;肌力和肌耐力训练;柔韧性训练;体成分训练。体能训练是平时军队提高和保持高体能水平、增强部队战斗力的基本手段。同时,体能训练中的躯体损伤是损害军队人员健康和部队战斗力的又一重要因素:因此,建立科学的体能训练方法是军事训练医学需要研究的重要课题。

1 体能训练引起的骨骼肌变化

体能训练[3]可以分别归入速度 (无氧)和耐力(有氧)两大类训练之中。耐力类体能训练是由较长持续时间而强度较低的运动所组成;而速度类体能训练则是由持续时间短而多次重复功率高的运动所组成。

在一组受试者中,每一个受试者用一条腿进行速度训练 (重复进行持续30～40 s的全力蹬自行车功率计,每次重复之间休息1.5min),而另一条腿则进行耐力训练 (持续蹬自行车功率计30 min～50 min),比较两种类型训练效果。研究结果表明,两种训练都能使有氧能力明显增强,但以耐力训练侧更为显著 (这个研究未对无氧酵解和ATP-CP系统进行研究)。耐力训练侧的腿部肌肉中慢肌纤维出现肥大,而在速度训练侧的腿部肌肉中,快肌纤维与慢肌纤维均呈现肥大,但尤以快肌纤维直径的增大为明显。两种类型体能训练对骨骼肌产生了不同影响,见表1。

表1 耐力与速度训练对骨骼肌的不同影响[4]

2 士兵体能训练中肌肉功能的评价

军事体力劳动的主要特点是持续时间长、劳动强度大,这就要求士兵不但应具有良好的心肺功能,而且还应具备良好的肌力、肌爆发力和肌耐力。美军研究认为,肌力在士兵的总体力中约占30%;同时,军队的机械自动化在一个侧面减轻了士兵的体力劳动强度,但新的军事装备又给士兵增加新的负担。目前在美军的350种军事职业中约有1/3的职业仍然要靠体力和肌力,其中有75种专业强调对举重的要求。因此,肌肉功能侧试和评价是军事训练医学中的一项基本而重要的内容。在军事训练中,不同年龄、不同兵种的肌肉功能评价,合理有效的训练模式的建立,以及了解与训练有关的运动功能障碍程度、评定康复治疗效果都需要肌肉功能的测试和评价。因此,肌肉功能测试和评价在军事训练医学中有重要意义。目前常用的肌肉功能的测试和评价方法是:用握力计测试握力,拉力计测试腰背肌力,利用钢丝绳及滑轮牵拉固定的握力计或弹黄秤测试屈肘、伸膝或肩外展肌群的肌力等。这些方法均属于静力性肌力侧试,也就是等长肌力测试。

等长肌力测试的局限性在于它无法反映整个关节运动中的肌力大小,所以等长肌力测试在科研工作中逐渐被兼顾等长、等张肌力测试的等速技术所代替。等速技术一个很重要的方面就是能准确测试患者的肌肉功能。目前国内应用等速技术进行军事体能评价的文献报道较较少。

2.1 等速肌肉测试在军人体能训练中的应用

2.1.1 等速肌肉测试的适应症和禁忌症

等速肌肉测试主要应用于了解肌肉或神经肌肉功能损害程度;确立基础值,帮助评价损伤的程度;作为制定康复治疗方案的参考依据;作为康复治疗疗效的评价和判断的重要定量指标。等速肌肉测试的禁忌症:骨与软组织损伤愈合未坚;严重疼痛;关节活动严重受限;严重滑膜炎;骨关节不稳;急性扭伤;严重心血管疾病等。上述禁忌症有些经过及时治疗,若症状好转,可酌情进行等速肌肉测试。

2.1.2 等速肌肉测试对运动系统训练的肌肉功能评价

目前国外已把等速训练作为提高肌力、爆发力和耐力以及肢体损伤后关节肌肉康复的一个重要手段。而等速测力法则普遍用来作为评定士兵骨骼肌系统的机能状态和训练损伤的治疗效果的一种客观指标。有研究表明[5]:经常从事体能训练的士兵膝关节等速肌力的各项指标均明显大于对照组青年的肌肉力量。

2.1.3 等速肌肉测试对运动系统伤病的肌肉功能评价

运用等速侧试仪器对体能训练系统伤病进行功能评价,可提供较为准确的定量指标,同时通过力矩曲线的分析,有助于判断肌肉关节病变的可能部位,对设计合理的、有针对性的康复方案有指导意义。

目前从国内外研究报道的文献来看,临床上研究最多的是膝关节的等速肌肉功能测试,这与膝关节作为负重关节,容易造成损伤有关。另外与膝关节测试时固定较为完全、测试结果可信度较高、力矩曲线较为清晰、容易判断有关。如对膝骨性关节炎患者进行膝屈肌和伸肌等速肌肉测试发现,患膝屈、伸肌的Peak Torque(峰力矩,PT)值均较健侧明显降低,同时 Total Work(单次最大作功量,TW)、Average Power(平均功率,AP)和Torque Acceleration Energy(力矩加速能,TAE)值也相应减小,表明膝骨性关节炎可明显影响膝屈、伸肌的功能。由于患膝屈、伸肌力同时降低,屈肌和伸肌的峰力矩比 (H/Q)与健侧相比无显著性改变。进一步对膝骨性关节炎患者屈、伸肌力与其下肢功能的相关性研究表明:患膝屈、伸肌的肌力减退与下肢日常活动能力(ADL)的下降,以及患膝疼痛程度有显著的相关性。说明临床上对膝骨性关节炎患者的治疗不但应注重患膝疼痛的治疗,而且还应强调膝关节屈肌和伸肌力量的训练,膝关节肌肉功能的改善将有助于患者疼痛的减轻和ADL功能恢复,同时可改善关节的稳定性,防止继续损伤,这对膝骨性关节炎患者的康复治疗有重要意义。同样,在对前交叉韧带损伤患者的等速肌肉测试中[6]也得出了上述结果。除此之外,四肢其他关节等速测试的研究也越来越多,并且腰背肌的等速测试的研究也有报道[7]。

2.2 新兵不同训练模式体能训练前后肌肉功能评价——以膝屈伸肌肌肉功能变化为例[8]

2.2.1 有研究表明陆军士兵入伍时双膝屈伸肌的肌力表现出以下特征

①PT、PT/BW(峰力矩体重比,Peak Torque to Body Weighrt Ratio)、TW 及 TW/BW(Aotal Work to Body Weight Ratio,单次最大作功量体重比)值随运动速度的增加而降低;②AP及AP/BW(Average Power to Body Weight Ratio,平均功率体重比)随运动速度的增加而增大;③在慢速和快速测试中PT、PT/BW、TW、TW/BW、AP及AP/BW值,伸肌大于屈肌;④慢速侧试中,右膝肌的PT和PT/BW大于左膝伸肌;同时,TW和AP的差异反映出左膝屈肌的肌力也小于右膝屈肌;⑥快速测试时,双膝同名肌的各测试指标之间未见差异,这与正常人群的侧试结果报道基本一致。

2.2.2 新兵膝屈伸肌的爆发力表现

随运动速度的增加而增大;伸膝肌大于屈膝肌;双膝同名肌之间无差异。

2.2.3 不同训练模式体能训练肌力变化特点

单一耐力训练模式可以一定程度地提高骨骼肌的肌力、爆发力和肌耐力,但肌肉功能的提高具有一定的 “局限性”,即仅限于部分肌的功能改善。耐力速度交替复合训练模式中,新兵双膝屈伸肌肌纤维功能改变以快肌纤维的功能增强为主要特点。耐力力量交替复合训练模式中,新兵除右膝伸肌外,其余各肌肌力、肌爆发力和耐力均有所提高,但此训练模式中力量训练的负荷、方法还需要进一步地研究。同时,在3种训练模式中此训练模式对骨骼肌的损伤最小。耐力力量交替复合训练模式中Delayed-onset Muscular Soreness(延迟性肌肉酸痛,DOMS)的发生几率最小,但力量训练的负荷、方法还需进一步研究。

[1]Myles WS,Allen CL.Current levels of physical fitness in the Canadian forces[M].AD-A04638,1977

[2]Cooper KH.Physical fitness in the army[M].AD-A052430,1978

[3]首届 《全军训练医学学学术会议论文》 (1990年11.20～22)[R].北京:军事医学科学院

[4]Fox,E.L.Sports physiology.Philadelphia[M].WB.Saunders Co.1989

[5]李国平.用等速测力法评定优秀运动员股四头肌和月国绳肌力量和耐力[J].中国运动医学杂志,1988,7:143

[6]白玉龙.前十字交叉韧带损伤后股四头肌胭绳肌等速肌力评价[J].中国运动医学杂志,1998,17:135

[7]Kannus P.Isokinetic evaluation of muscular performance:Implications for muscle testing and rehabilitation,Int J Sports Med[R].1994,15:511

[8]薛刚.不同体能训练模式对新兵屈伸膝肌功能影响的等速测试研究 [R].第四军医大学硕士学位论文,2001