跳跃运动与骨的研究进展

邹正华 范 雪（.安徽工业大学 安徽 马鞍山 4300；.北京体育大学 北京 00084）

跳跃运动与骨的研究进展

邹正华1范 雪2（1.安徽工业大学 安徽 马鞍山 243002；2.北京体育大学 北京 100084）

跳跃运动是人从幼儿期就具备的一项基本运动技能。跳跃运动首先从生物力学角度改变骨的受力，进而引起生理、生化的改变，本文从这两个方面综述了国内外关于跳跃运动与骨关系的研究成果，比较了不同形式以及强度的跳跃运动对于骨的影响，探析当前研究的不足以及今后的研究方向。

跳跃运动 骨 生理生化改变

1、前言

跳跃运动从幼儿期开始，就是人的一项基本运动能力，包括单足跳、纵跳、跳远以及原地跳。传统意义上的跳跃运动是指两脚用力离开原地向上或向前跳，下肢给地面一个作用力，地面给人一个反作用，使人腾空离地。地面反作用力作用于人体，必然增加下肢关节的负荷，根据Wolff定律，骨功能的每一互变，都有与数学法则一致的确定的内部结构和外部形态的变化。通过跳跃增加地面反作用力，刺激骨的健康发育。跳跃运动究竟式通过怎样的方式来改变骨的形态结构、骨量以及骨强度，尚未有定论。本文参阅了跳跃与骨相关的论文，从生理生化和生物力学角度分别来综述跳跃运动对骨影响的研究进展。

2、跳跃运动对骨影响的生理生化分析

外界刺激改变骨的代谢发生，引起骨一系列指标的改变，包括骨形态学、骨量、骨密度以及代谢中的生化指标等。

2.1、跳跃运动与骨形态学以及骨量

运动产生的机械负荷为骨组织的形成提供了一种生理学刺激，运动通过刺激骨形成、抑制骨吸收促进大鼠胫骨骨量的积累，使骨的形态发生了改变。Umemura等(1995)研究大鼠跳跃运动和跑台运动对大鼠下肢骨的影响，大鼠每天跳跃100次、每次跳跃高度40cm，每周5天，共八周，发现跳跃运动和跑台运动均可以增加大鼠股骨和胫骨的长度以及股骨的围度，跳跃组胫骨的围度最高，首先提出跳跃运动是增加骨量的比较有效训练模式，优于跑步训练。高强度的跳跃运动以膜内成骨的形式增加大鼠胫骨皮质面积，进而促进骨发育，高强度的跳跃运动可以安全地对抗废用和衰老带来的骨量减少和骨骼脆性增加。但是Umemura等（2002）比较2周、3周以及4周跳跃运动后大鼠股骨变化的差异，得出两周之后骨无显著性变化，三周跳跃运动以后，骨膜的周长增加3%，皮质面积增加6%，骨密度增加11%，总骨量增加12%，到了第四周却没有显著性差异。F．K．Ooi等(2009)研究保持雌性大鼠骨量增加的最小跳跃运动强度，得出大鼠进行八周跳跃运动，每周5天，每天跳跃36、31、25、21次可以分别保证胫骨骨强度、骨量、骨膜周长以及皮层区面积的增加。从动物实验的结果来看，跳跃运动产生的地面反作用力，给胫骨带来一定的负荷，增加了成骨细胞的重建能力，从而增加皮质面积，使骨的直径增大、长度加长。

跳跃运动不但增加骨量，而且这种骨量的增加可以保持。S．A等（2002）研究高强度训练之后骨量的保持，发现持续9个月跳跃训练青春期女孩腰椎骨量增加，这种增加可以保存至训练之后一年。Gunter（2008）做了四年的纵向研究评估青春期及青春期前儿童的跳跃对于骨骼发育的影响，7个月跳跃干预后，受试者的腰椎、髋骨、股骨颈以及全身的骨量分别比对照组高7．9%，8．4%，7．7%和7．3%，呈显著性差异。三年后，两组相比较仍有显著性差异，该研究提示青春期前短期的高强度冲击训练为正常生长发育带来良性效果。如果这种干预效果保持到成年期峰值骨量的出现，将有助于预防骨骼风险发生。Farr等（2011）研究结果表明两年的高强度跳跃干预不能增加女孩骨量。以上的研究可以看出必须用科学的剂量化实验来检测运动的类型、量、持续时间来规定生长期所需要的运动剂量来保证骨适应性增长。

2.2、跳跃运动与骨密度

经常运动特别是抗阻练习和冲击性运动非常有助于骨量和骨密度的提高。高冲击性运动（跳）和足球运动都能够使股骨颈骨膜增厚。Shibata在2003对28名绝经前女性进行一年的研究，比较了长期行走以及走跳训练对骨密度的影响，结果得到体重降低没有看到骨密度的降低，一年后骨碱性磷酸酶增高明显，跳高与行走组增高比步行组明显。一年的步行训练有利于改善骨的结构，跳跃运动更有效地保持骨密度。Honda（2003）研究高强度运动对骨质疏松大鼠骨强度影响，提出跳跃运动有助于骨质疏松大鼠下肢的骨量和强度、骨密度以及骨形态学指标的增长。Jürim等在2008年提出了儿童跳跃的高度与骨密度没有相关性，腿部瘦体重与胫骨的高度可以预测青春期儿童腿部的骨密度。林敏(2012)提出短期的跳跃运动即可显著促进青少年女性骨形成作用的增强而对骨吸收作用无显著影响，有利于青少年骨量的积累和骨密度的提高。而较高的应力刺激、适当的跳跃频率和跳跃次数是影响跳跃运动促进骨形成作用的重要因素。

2.3、跳跃运动对骨代谢的影响

郑庆云（2007）做了纵跳对生长期大鼠骨密度、骨代谢生化指标及股骨BMP-2的影响的研究得出，为纵跳比游泳能有效促进骨形成，可以在较小的强度作用下对骨代谢产生较大的影响。ERICKSON等2012年报道8周跳跃训练之后，7名男性的成骨细胞指数与对照组不同，骨特有碱性磷酸酶水平显著高于对照组。Kishimoto在2012年研究短期跳跃训练对女大学生骨代谢的影响，发现每次跳跃10下，每周5天，持续两周，降低了骨吸收的标志物含量。张皓娣在2012年提出大强度跑跳运动抑制骨生长板的生长，生长板对大强度的跑跳刺激反应有时间效应，实验前期(一至四周)训练组生长板的高度和II型胶原、X型胶原蛋白的表达与对照组相比均受到抑制，四周以后这种抑制作用降低，并表现出促进生长板生长和胶原蛋白表达的趋势。王丹（2013）的研究结果为大负荷的跳跃运动不但不会达到健骨的作用，反而还会影响骨的正常代谢，破坏骨吸收与骨形成动态平衡，骨组织被过度吸收，造成骨的微损伤甚至骨折。王静（2014）最新的研究结果得出随着跳跃运动时间的延长及运动负荷的积累，大鼠跟骨末端部位结构产生变化，发生病理性改变，其原因主要是应力刺激使末端部位产生炎症反应，而导致末端病发生。

普遍观点认为，运动可以提高骨量，改善骨结构，刺激骨代谢并增强骨的力学性能。尤典是冲击性大或者足抗阻力运动负荷对于生长期未完全骨化骨的作用更加显著。运动作为一种力学负荷刺激对生长板的影响是显而易见的。跑跳运动出现在多种项目的体育运动训练之中，是运动员提高身体素质和比赛成绩重要训练项目之一。在跑跳运动发生的瞬间，作用于关节软骨表面的应力负荷在极短的时间内达到了应力峰值。

3、跳跃运动对骨影响的生物力学分析

Takuya等(2000)研究抗阻训练对生长期大鼠的骨量、强度以及逆转的影响得出，跳跃运动通过增加膜内成骨刺激骨的形成与加速皮质的漂移，进而增加腰椎和股骨的重量与强度。Vainionp等(2007)研究冲击运动及其强度对胫骨和股骨几何形状的影响，研究结果显示，每周三次高强度对于中部股骨的围度来说，运动组比对照组高0．2%，运动组与不运动组相比骨强度增加2．5%。Weeks等(2008)提出了八个月有规律的跳跃改善青春前期儿童骨强度指数，受试者进行每周2次10分钟跳跃运动，持续8个月对于骨量的增加有性别差异，男孩增加全身的骨量，减少脂肪量，然而改善女孩髋骨和脊柱的骨量。Anliker等(2011)研究与儿童和成人骨量相关系的最大地面反作用，得出骨的强度受肌肉的最大肌力控制，计算最大肌力可以估算骨的强度。

4、研究不足与趋势

综上所述，跳跃运动对骨的生物力学环境发生改变，引起内部的代谢发生改变，从而导致了骨形态结构的改变。跳跃运动直接或间接通过地面反作用力和肌肉收缩力产生机械应力刺激，跳跃运动可以使某些与骨代谢有关的激素或激素样物质发生变化；运动能够也可以影响局部骨代谢调节因子，从而影响骨的重建过程，使骨质总量增加或维持；运动可以促进血液循环，改善食欲，促进消化吸收，增加营养物质尤其是钙的吸收，使骨产生功能适应性变化。但是不同年龄阶段采取不同的运动方式、运动频率和运动时间等可以对骨产生不同的刺激，这方面的研究很少，因此跳跃运动如何合理安排一定的运动强度以及运动频度，应用于体育教学中，对幼儿骨量、骨密度、骨生物力学性能的改善，这方面的研究是今后体育科学工作研究的重要课题之一。

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