不同等级跳高运动员膝关节肌群离心收缩时肌力特征研究

杜建国

●研究报道

不同等级跳高运动员膝关节肌群离心收缩时肌力特征研究

杜建国

分析比较不同级别男子跳高运动员膝关节屈伸肌群离心收缩时峰力矩特点及差异。在首都体育学院生物力学实验室，采用德国I SOMED2000等速测试仪，对8名一级男子跳高运动员和8名二级男子跳高运动员膝关节肌群进行等速离心收缩测试，测试角速度60°/s、120°/s、240°/s，指标包括峰值力矩、相对峰力矩（峰值力矩/体重）、峰值力矩屈伸比。研究结果：（1）一级跳高运动员起跳腿膝关节屈、伸肌峰力矩较二级跳高运动员有显著性差异（P＜0.05）；（2）平均功率随给定运动角速度的增大而增大（P＜0.01）；（3）离心收缩峰力矩随给定运动速度的增加无显著变化；（4）离心收缩膝关节屈伸肌群峰力矩比值为0.60～0.63之间。结论：跳高运动员膝关节肌群等速测试结果的差异是造成一、二级跳高运动员成绩差异的原因之一。

跳高运动员；膝关节；离心收缩；等速

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

北京体育大学、首都体育学院跳高运动员16人，一级8

人，二级8人，起跳腿均为左腿。基本情况见表1。

表1 受试者基本情况 （n=8）

1.2 实验方法

实验地点：首都体育学院生物力学实验室。测试时间：2008年4月。设备为德国ISOMED2000等速测试仪。测试膝关节肌群在等速离心收缩（克制工作）时的生物力学特征，严格按ISOMED2000等速测试仪操作手册规定进行。测试实验参数：角速度60°/s、120°/s、240°/s，关节起始角度+10°~+90°，测试指标为峰值力矩、相对峰力矩（峰值力矩/体重）、峰值力矩屈伸比。

测试分两批在一周内进行，每次半天。测试时间为运动训练前，且前一日无大运动量的训练。测试流程为，先做准备活动（以全身发热不感到累为宜，心率控制在120～130次/min），而后是姿势固定和激光头校准定位，最后进行测试，受试者按设计要求用最大力量重复完成6次测试，测3组，每组测试间歇120 s。

1.3 统计学分析

所有数据以均数±标准差表示，采用SPSS11.5对测试数据进行统计分析。两组间所测数据采用配对样本T检验。

2 测试结果与分析讨论

2.1 一、二级跳高运动员膝关节屈伸肌群等速离心收缩峰力矩、相对峰力矩及峰力矩屈伸比值测试结果与分析讨论

膝关节肌群离心收缩是指膝关节附属肌群在收缩过程中，外加负荷大于肌肉本身的收缩负荷，而迫使肌肉被动拉长的过程[6-7]。从表2中可以看出，膝关节肌群离心收缩时，一级跳高运动员起跳腿、摆动腿膝关节伸肌峰力矩都较二级跳高运动员有显著性差异（P＜0.05）。结合项目特点分析认为，伸肌群离心收缩有三方面作用：其一，膝关节伸肌群离心收缩能力的大小是保持重心高度的重要因素，伸肌群抗离心收缩的能力能防止重心过度下降和臀部下坐；其二，膝关节伸肌群由离心收缩向向心收缩转化是保持助跑速度的重要环节，伸肌群快速的向心收缩能有效防止摆动腿支撑无力现象和重心快速前移；其三，伸肌群做退让性工作，即被动拉长，增加了伸肌群的收缩初长度，增加了做功距离，这与投掷项目的超越器械意义相同。

表2 一、二级跳高运动员起跳腿、摆动腿屈伸肌群等速离心收缩峰力矩、相对峰力矩及峰力矩屈伸比

从跳高技术角度讲，起跳时由于支撑反作用力不是准确地通过人体的重心，当起跳腿蹬伸作用于地面时，支撑反作用力对人体产生了一个偏心推力，偏心推力的方向与助跑切线方向垂直，同时摆动腿屈膝上摆使人体绕垂直轴旋转，当人体转动到背对横杆时，偏心推力使人体绕额状轴旋转，这两个力对背越试跳高的腾空技术具有重要意义[8-9]。测试结果中一、二级跳高运动员伸肌峰力矩的差异并结合专项技术要求是否为成绩差异的原因，有待于进一步研究。

跳高运动员膝屈伸肌群在等速离心收缩时，随着给定运动速度的加快，峰力矩无显著的差异（P＞0.05），即一般力量、快速力量、力量耐力在离心收缩时三者无差异。产生此现象的原因可能是：其一，等速离心收缩时，除克服外界阻力外，肌肉本身没有其他形式的内加负荷；其二，虽然肌肉本身的离心收缩峰力矩随给定角速度的增加而减小，但肌肉中的肌腱、软组织以及结缔组织中的流体粘滞性所产生的阻力，会随给定角速度的增加而增大，使得肌肉本身的收缩力与非收缩成分产生阻力的合力，保持了一种动态平衡，因此表现为随给定运动速度增加，膝关节屈伸肌群离心收缩峰力矩无显著性差异。卢德明在《青年人六大环节肌力研究》中也揭示了相同的实验结果，实验设备为美国产CYBEX-6000[10]。研究结果与成鹏研究的结果不一致，成鹏研究证实：使用美国产BIODEXⅡAP型多关节等速测试仪在对膝关节肌群进行等速离心收缩测试时，随速度增加峰力矩也增加[11]。分析认为，产生不同研究结果的原因可能是实验要求、实验对象、实验条件不同造成的，同时，不同的实验仪器也是造成实验结果背离的重要原因。

一、二级跳高运动员膝关节肌群等速离心收缩时峰力矩屈伸比无显著性差异（P＞0.05）。测试结果在0.60~0.63之间，邱建宏对30名普通大学男生进行了膝关节肌群等速离心测试，测试设备为美国产CYBEX-6000，测试结果显示其屈伸肌比值为0.59~0.64之间[12]。作为跳高运动员，下肢肌群屈伸比应该较普通人要高，但测试结果与普通人接近，原因有待于进一步研究。

2.2 一、二级跳高运动员膝关节屈、伸肌群等速离心收缩总功、相对总功测试数据与分析讨论

从表3数据看，离心收缩时，跳高运动员膝关节肌群在给定的不同速度下，表现为：摆动腿膝关节屈、伸肌群离心收缩总功一级运动员较二级运动员有显著性差异（P＜0.05）。说明一级运动员膝关节肌群离心收缩能力强于二级运动员。分析认为，倒数第二步中膝关节屈、伸肌群在着地缓冲和蹬伸过程中，其离心收缩的工作能力对于保持助跑所获得的动能向起跳转化，对于保证后继的起跳效果，都具有非常重要的意义，并且较高的退让性收缩能力能够满足较高的技术要求[13-15]。因此，跳高项目应注重倒数第二步中肌肉离心工作能力的培养，二级跳高运动员在力量训练中应加强膝关节屈、伸肌群离心收缩力量的练习。各肌群总功无显著性变化；伸肌总功大于屈肌总功，这与伸肌较屈肌发达有关。一、二级运动员起跳腿同名肌之间无显著性差异（P＞0.05）。

2.3 跳高运动员膝关节屈、伸肌群等速离心收缩平均功率、相对平均功率测试结果与分析讨论

从表4看出，等速离心收缩时，跳高运动员膝关节屈、伸肌群平均功率随给定运动速度的增大而增大（P＜0.01），且起跳腿屈伸肌群平均功率都较摆动腿大，伸肌平均功率大于屈肌。平均功率随给定运动角速度的增大而增大，对于功率而言其大小取决于功和时间比值，从表中数据看，同一级别同侧肌群力矩和总功在不同角速度下无显著性差异，运动时间却随膝关节运动角速度的加快而迅速减小，表现为平均功率增大，因此，跳高项目要提高起跳时的功率，就必须减小起跳时间，即加快起跳速度。

表3 一、二级跳高运动员起跳腿、摆动腿屈伸肌群等速离心收缩总功、相对总功

表4 一、二级跳高运动员起跳腿、摆动腿屈伸肌群等速离心收缩平均功率、相对平均功率

3结 论

膝关节肌群离心收缩时，一级跳高运动员起跳腿膝关节屈、伸肌峰力矩较二级跳高运动员有显著性差异（P＜0.05），因此二级跳高运动员应增加起跳腿膝关节屈肌群退让性收缩的能力。等速离心收缩时，平均功率随给定运动角速度的增大而增大（P＜0.01），因此跳高项目要提高起跳时的功率，就必须减小起跳时间，即加快起跳速度。综上，通过等速测试，跳高运动员膝关节肌群等速测试结果的差异是造成一、二级跳高运动员成绩差异的原因之一。

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Strength Characteristics of Eccentric Knee Muscles of Different Levels of High Jumper

DU Jianguo
（School of PE，Weifang University，Weifang 261061，China）

The peak torque strength characteristics of eccentric of knee muscles of different levels of high jumpers was analyzed，using the German ISOMED2000 Isokinetic test device.We tested the angular of 60°/s，120°/s，240°/s of eccentric knee muscles to the 8 elite athletes and 8 sub-elite athletes of high jumpers，the test indicators include peak torque，relative peak torque and peak torque ratio of flexion and extension.We found that，first，the peak torque had significant difference from not only flexion but also extensor of primary and secondary jumpers of their take-off leg（P＜0.05）.Second，average power increased with a given angular velocity of movement（P＜0.01）.Third，the eccentric peak torque changed not significantly with the increasing of a given velocity.Fourth，eccentric contract peak torque the flexors and extensors of knee ratio between 0.60 and 0.63.The differences of Isokinetic test results of knee muscle groups is the reason made different levels of elite or sub-elite high jumpers.

high jump athletes；knee joint；eccentric contract；equal speed

G 804.63

A

1005-0000（2011）04-0364-03

2010-09-08；

2011-05-09；录用日期：2011-05-15

杜建国（1960-），男，山东潍坊人，副教授，研究方向为体育运动理论与实践。

潍坊学院体育学院，山东维坊261061。