优秀短道运动员下肢膝、踝关节肌力特征及与500m成绩的回归分析

夏娇阳，王 新

优秀短道运动员下肢膝、踝关节肌力特征及与500m成绩的回归分析

夏娇阳1，王 新2

通过运用ISOMED 2 000多关节等速测力系统对我国国家男子短道队运动员膝、踝关节肌肉力量进行测试和分析，针对运动员力量特征和表现，深入分析短道速度滑冰500 m项目特征，增强训练的优化性和对项目制胜规律的认识。结论：（1）优秀男子短道运动员在相对峰力矩和相对总功指标上并没有表现出非常高的能力，在平均功率指标上表现出较好的随速度增加而提高的趋势，但是屈伸比指标远远低于国内外优秀运动员，由于最大峰力矩角度指标前人研究较少，本研究结果可作为其他研究的基础和支撑；（2）膝伸肌群峰力矩角度（高速）、膝屈肌群平均功率（中速）和膝屈肌群相对峰力矩（低速）3组数据进入与500 m成绩的逐步回归方程，相关系数为0.955，决定系数为0.912；（3）优秀短道运动员500 m成绩的力量决定因素主要为高速度区最大力量发力时机、中速度区的肌肉爆发力以及低速度区最大力量储备，膝关节肌群力量相对踝关节在500 m项目中更加重要。

短道速度滑冰；下肢；肌力特征；回归分析

中国短道男队曾获得多次奥运会亚军、世界锦标赛冠军及世界杯赛冠军，在世界冰坛及我国备战2014年冬奥会中都具有举足轻重的地位。2010年冬奥会上，中国短道男队曾进入1 000 m和5 000 m接力决赛，虽然没能获得奖牌，但是看到了中国短道男队的崛起，看到了新一批中国男子短道队员所具备的历史延续性及蓄发力。在新一轮奥运周期的挑战中，本文希望通过对国家男子短道队运动员下肢肌力的测试，并结合其成绩因素对男子500 m短道速度滑冰项目的致胜规律进行分析和研究，旨在深入探讨肌肉力量因素与运动成绩关系的基础上，为指导运动员科学训练提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为短道速度滑冰国家队男子运动员，共12名，其中世界冠军4名，均为国际级健将。运动员的平均年龄为（20.00±3.091）岁，平均身高为（1.75±0.579）cm，平均体重为（67.6±3.35）kg，体表面积为（1.81±0.574）m2，体质指数22.20±1.687，500 m平均成绩为（41.91±0.564）s，所有研究对象下肢膝、踝关节均没有伤病。

1.2 测试方法

测试仪器：采用ISOMED 2 000多关节等速测力系统测试速度。根据前人研究成果及短道项目的特殊力量结构，严格按照操作手册的规定，结合速度滑冰运动项目下肢力量较大和运动速度较快的特点，分别对运动员双侧膝、踝关节屈伸肌群进行测试，收缩形式为等速向心，膝、踝关节的测试速度均为慢速60 °/s，中速180 °/s和快速240 °/s。

测试时间：2013年5月以及2011年5月，奥运周期准备阶段。

测试程序：测试开始要求受试者经过30 min的准备活动

后，坐于等动测试系统的座椅上，并按操作手册要求进行相应关节的固定，指导受试者适应测试过程。每种测试速度进行3次练习，然后让受试者尽自己最大能力完成屈伸动作，每组速度测试4次，组间歇30 s，记录最大测试结果。

测试指标：采用相对峰力矩、相对总功、平均功率、屈伸比、峰力矩角度等几项指标，速度指标采用年度运动员500 m最好成绩。

1.3 数理统计法

采用SPSS16.0统计学软件对测试数据进行T检验、方差分析以及逐步回归等统计学检验。

2 优秀短道运动员下肢膝、踝关节肌力测试结果及肌力特征分析

反应肌肉收缩过程中的发力总和，所以从某种意义上，总功作为评价肌肉功能指标更有意义，相对总功指标反映的是排除体重影响，运动员不同速度下肌力特征变化等问题。以往研究表明[1-2]，冰上运动员的最大力量能力具有比其他项目更加强壮的特点。短道男子运动员的相对峰力矩值与总功处于中等水平，并没有表现出较高的能力；膝、踝关节屈伸肌群在各个速度下的左右腿相对峰力矩、相对总功值基本相等，差异不明显，说明两腿膝、踝关节力量均衡；随着速度的增加，相对峰力矩和相对总功值减小，符合运动生物力学特征（见表1、表2）。在240o/s的高速度区，运动员表现出力量下降缓慢的趋势，这说明男子短道运动员具备较好的高速度区力量能力，这符合短道速度滑冰高速度下发力的项目特征。

2.1 相对峰力矩和总功

相对峰力矩是运动员力量评定系统中最重要的指标之一。峰力矩是指肌肉或肌群在运动过程中，收缩运动产生的最大力矩输出，代表肌群的最大肌力，是其他指标的基础。但是，由于峰力矩受体重的影响较大，所以大多采用相对峰力矩，即峰力矩与体重的比值来评价肌力水平。功是力与位移的乘积，由于峰力矩仅反映肌肉收缩时某一点的肌肉功能，而总功可以

表1 膝、踝关节相对峰力矩测试结果/N·m·kg-1Table1 Thekneeandankletestingresultsofpeaktorque/N·m·kg-1

表2 膝、踝关节相对总功测试结果/J·kg-1Table2 The knee and ankle testing results of total work/J·kg-1

2.2 最大峰力矩角度

最大峰力矩角度是用来评价肌肉工作中处于最佳的发力时机或时间。受测对象膝关节屈伸肌群最大峰力矩角度有很大的差异，屈肌群在130o～160o之间，而伸肌群在110o～130o之间；踝关节屈伸肌群的最大发力角度在160o～180o之间，屈伸肌群并没有显著性差异；在各个速度间，并没有发现发力角度存在随速度增加而发生的变化（见表3）。前人研究[3]表明，峰力矩角度指标可反映出运动员的发力时机和发力角度，这对于速度性项目非常重要，但是目前还没有相应的项目评价标准，这将是今后需要深入研究的方向。

表3 膝、踝关节最大峰力矩角度测试结果/（o）Table3The knee and ankle testing results of angle at peak torque/（°）

2.3 屈伸比

国内报道各个项目优秀运动员的屈伸峰力矩比值在慢速度是60%～64%，高速度为80%～85.5%左右。DAVIES推荐的比率标准60o/s速度为60%～69%，180o/s速度为70%～79%，240o/s速度为80%～89%[4-7]。本测试结果显示，膝关节和踝关节屈伸肌群比值随速度增加略微有上升的趋势，但是并没有呈显著性差异（见表4）。通过对最大峰力矩值的分析可以看出，伸膝和伸踝肌群的力量下降较屈膝和屈踝肌群大，这是造成屈伸比值上升的主要因素。膝关节和踝关节屈伸肌群比值随速度增加略微有上升的趋势，但是并没有呈显著性差异。通过对最大峰力矩值的分析可以看出，伸膝和伸踝肌群的力量下降较屈膝和屈踝肌群大，这是造成屈伸比值较差的主要因素。短道运动员在所有速度下的屈伸肌群比值均没有达到国内外优秀运动员的水平，而且差异较大，这与前人研究结果不一致。前人研究[3]指出，国际级速度滑冰运动员在屈伸比指标上基本与国际标准一致，国家级运动员则表现出较低的比值，这样的结果有可能限制了运动员运动成绩的提高，严重的可以增加运动员的意外受伤机率。在抗阻训练中，膝、踝关节伸肌群的训练比例应适当加大，结构性以及核心性的训练内容对于下肢膝、踝关节的力量增长更为有效，而结合专项性的爆发力蹬伸动作还可以增加专项力量能力，应加强训练比重。

表4 屈伸肌群比测试结果/%Table4 The testing results of flex/ext/%

2.4 均功率

爆发力是中国运动员所具备的优势能力，这也是我国运动员在世界冰坛短距离项目上一直处于较高水平的主要原因。在等动测试中，平均功率是运动员在短时间内达到的最大力矩值，通常代表爆发能力。随速度的增加，短道运动员的膝关节屈伸肌群以及踝关节伸肌群的平均功率值逐渐上升，而踝关节屈肌群的平均功率上升出现在低速和中速上，高速下表现并不明显（见表5）。前人研究[3，8]表明，男子短道运动员的膝关节屈伸肌群表现出随速度增加而增加的趋势，说明在高速度下运动员的爆发能力较好，而踝关节屈肌群需要加强练习。

表5 平均功率值测试结果/WTable5 The testing results of average power/W

3 肌力测试结果与运动成绩分析

将优秀男子短道运动员的500 m成绩和他们的肌力测试结果带入回归方程，500 m成绩作为因变量，肌力测试成绩作为自变量，选择逐步回归的方式进行统计。表明，3组模型与因变量均具有较高的相关性，相关系数分别0.792、0.908和0.955，决定系数及校系数也较高，由此可以说明3个模型都具有较好的效果。对3组模型进行方差分析检验，得到F值分别为15.191、18.844和24.316，P＜0.05，3个模型均具有统计学意义（见表6）。

表6 优秀男子短道运动员500 m成绩模型及方差分析结果Table6 The analysis of 500m model summary and ANOVA of male short track skaters

通过优秀男子短道运动员500 m成绩模型的回归系数（略），本文得出500 m成绩的3个回归方程。

模型1：500 m成绩=29.873+0.103×右膝伸肌群峰力矩角（高速）

模型2：500 m成绩=27.762+0.89×右膝伸肌群峰力矩角（高速）+0.34×左膝屈肌群平均功率（中速）

模型3：500 m成绩=22.933+0.109×右膝伸肌群峰力矩角（高速）+0.30×左膝屈肌群平均功率（中速）+1.793×右膝屈肌群相对峰力矩（低速）

500 m是我国短道速度滑冰的优势项目，也是对运动员竞技能力要求比较高的项目，我国优秀男子短道运动员曾创造了多次世界冠军的好成绩，在这个项目上具有一定实力。通过逐步回归分析（模型1）显示，高速度下的右膝伸肌群峰力矩角指标所能够解释因变量的变化最为明显，相关系数为0.792，决定系数为0.628。本研究认为，这个指标可以说明3方面的问题：（1）高速下的运动能力对于短道速度滑冰项目是非常重要的，和运动员的500 m项目成绩息息相关；（2）峰力矩角可以反映出肌肉运动的位置和范围，也就是最大峰力矩所产生的时机，与技术相结合也可以理解为发力的最佳角度；（3）膝关节伸肌群在短道速度滑冰中的直线和弯道技术中都非常重要，说明在500 m滑行中膝关节要相比踝关节更加重要，伸肌群相对于屈肌群也更加重要。

模型2显示，中速度下的左膝屈肌群平均功率和高速度下右膝伸肌群峰力矩角度2项指标综合后与500 m成绩的相关系数为0.908，决定系数为0.825。通过上述统计分析可以看出，高速下的发力角度时机和爆发力指标是短道500 m项目最主要的支撑能力。

最后1个进入回归方程的指标是低速度下的右膝屈肌群相对峰力矩（见模型3），和其他2项指标综合后与500 m成绩的相关系数为0.955，决定系数为0.912。低速度下膝关节相对峰力矩指标虽然从方程上并没有占有较大的份额，但是与因变量具有较高的相关性，对于成绩的提高具有一定的促进作用。

4 结论与建议

4.1 结论

（1）优秀男子短道运动员在相对峰力矩和相对总功指标上并没有表现出非常高的能力，在平均功率指标上表现出较好的随速度增加而提高的趋势，但是屈伸比指标上远远低于国内外的优秀运动员。由于最大峰力矩角度指标前人研究较少，本研究结果可作为其他研究的基础和支撑。

（2）膝伸肌群峰力矩角度（高速）、膝屈肌群平均功率（中速）和膝屈肌群相对峰力矩（低速）3组数据进入与500 m成绩的逐步回归方程，相关系数为0.955，决定系数为0.912。优秀短道运动员500 m成绩的力量决定因素主要为高速度区最大力量发力时机、中速度区的肌肉爆发力以及低速度区最大力量储备，膝关节肌群力量相对踝关节在500 m项目中更加重要。

4.2 建议

（1）优秀短道运动员需要在屈伸肌群力量协调方面进行调整，加强伸肌群力量能力。男子短道运动员踝关节屈肌群在高速度下的爆发力量薄弱，应加强踝关节的背屈训练。

（2）相对于踝关节，膝关节应是短道运动员的训练重点，中、高速度下的爆发力训练应为训练重点，其次为低速度下的最大力量。通过高速下峰力矩角度与500 m成绩呈高相关的结果，在抗阻训练中应更加注重与速度、技术训练相结合，注重发力时机。

[1]刘宝贵.CYBEX系统应用于诊断速滑运动员下肢力量的原理与作用[J].冰雪运动，1999（3）：52-55.

[2]佟永典，李秋萍，许晓娜，等.关于速滑运动员伸膝肌群动力特性的实验研究[J].冰雪运动，1997（4）：1-3.

[3]夏娇阳.我国速度滑冰优秀男子运动员膝、踝关节肌力特征的比较研究[J].体育科学，2005（8）：53-56.

[4]金宗强，李宗浩，郭静如.等动测力系统对膝关节肌群研究进展[J].天津体育学院学报，2001（1）：47-50.

[5]李国平，陈晓鸣，张维娜.用等速测力法评定优秀运动员股四头肌和腘绳肌力量和耐力[J].中国运动医学杂志，1988（3）：143-147.

[6]马利华，姚颂平.等速测试在肌肉力量评定上的应用（综述）[J].体育科学，1993（1）：59-63.

[7]闫宏光，王艳玲.国家优秀男子自由式滑雪空中技巧运动员躯干肌力特征及与静态平衡能力的关系探讨[J].沈阳体育学院学报，2009（5）：55-58.

[8]杜建国.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[J].天津体育学院学报报，2011（4）：364-366.

Knee and Ankle Muscle Features of Elite Short Track Athletes and Regression Analysis of 500m Results

XIA Jiaoyang1，WANG Xin2
（1.Dept.of PE，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China；2.School of Human Sports Science，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，China）

The knee and ankle muscle strength of elite male skating athletes was measured and analyzed by ISOMED 2000 isokinetic testing system.Based on the features of athletes’muscle strength，the study aims to find the differences and drawbacks in short track speed skating athletes and to make the further discussion on the laws and determinations of the event.The main conclusions were as follows：（1）There was no outstanding performance in peak torque and total work of short track skaters，and even worse in flex/ext，but they did better in average power at high speed；（2）The angle of peak torque（fast），average power（middle）and peak torque（low）were high correlated to 500m performance，and the correlation and determination were 0.955，0.912 respectively.500m performance is determined by that the muscle performances of fast speed，which including force opportunity，power ability and max-strength ability；the knee muscles are more important than the ankle’s；the strength with technique are the core factor for performance.

short track speed skating；lower joints；muscle features；regression analysis

G 804.6

A

1005-0000（2014）02-151-04

2013-10-02；

2014-01-03；录用日期：2014-01-04

夏娇阳（1978-），女，黑龙江海伦人，博士，副教授，研究方向为体育教育训练学、冬季竞技运动项目。

1.中国石油大学（华东）体育教学部，山东青岛266580；2.沈阳体育学院运动人体科学系，辽宁沈阳110102。