自由式滑雪空中技巧国家队运动员膝关节屈伸肌群肌肉力量特征

王庆福，郭 峰，周臣泽

（1.国家体育总局秦皇岛训练基地，河北 秦皇岛 066004；2.沈阳体育学院 运动人体科学学院，沈阳 辽宁 110102；3.吉林省白山市体育工作队，吉林 白山 134600）

自由式滑雪空中技巧国家队运动员膝关节屈伸肌群肌肉力量特征

王庆福1，郭 峰2，周臣泽3

（1.国家体育总局秦皇岛训练基地，河北 秦皇岛 066004；2.沈阳体育学院 运动人体科学学院，沈阳 辽宁 110102；
3.吉林省白山市体育工作队，吉林 白山 134600）

摘 要：目的：为了观察我国自由式滑雪空中技巧队男女运动员下肢膝关节屈伸肌群力量特点，发现目前下肢力量训练中存在的问题，以便为力量训练提供参考依据。方法：使用美国BIODEX公司生产的biodex system4等动测试系统对自由式滑雪空中技巧队男女运动员（男5名，女6名）的下肢膝关节屈伸肌群进行向心收缩的等动测试，测试速度分别为60°/s和180°/s。结果：男女运动员伸肌群的相对峰值力矩和相对平均功率都要显著高于屈肌群（P＜0.01）。相对峰值力矩随着测试速度的增加而显著减小（P＜0.01），相对平均功率随测试速度的增加而显著增加（P＜0.01）。男女运动员下肢屈伸肌比平均在50 %～65 %之间，并且随着测试速度的增加屈伸肌比显著增加（P＜0.05）。在同一速度下，男女运动员伸肌峰值力矩出现的角度要显著大于屈肌（P＜0.01），但是在不同速度下，男女运动员伸肌峰值力矩出现的角度表现出不同的变化。随着测试速度的增加，屈伸肌群峰值力矩出现的时间显著变短（P＜0.01），并且同一速度下，屈肌群峰值力矩出现的时间要短于伸肌群（P＜0.05）。左右腿膝关节屈伸肌群相对峰值力矩、相对平均功率、屈伸肌比等指标没有差异（P＞0.05）。结论：了解到目前我国自由式滑雪空中技巧队男女运动员下肢肌肉的力量特点，其中男女运动员下肢膝关节屈伸肌比（H/Q）较低，应该注重发展股后肌群的力量，以提升屈伸肌比值。左右腿肌肉力量发展比较均衡。

关键词：自由式滑雪空中技巧；国家队；运动员；膝关节；屈伸肌群；力量

随着我国自由式滑雪空中技巧项目运动员在奥运会赛场上取得的佳绩，更多的专家学者开始关注自由式滑雪空中技巧项目的研究[1-3]。自由式滑雪空中技巧项目属于难美项群类。自由式滑雪空中技巧动作由助滑、出台起跳、空中动作和落地4 个部分组成，而每一个环节都与下肢的功能密切相关，在出台起跳时，需要下肢肌肉收缩完成蹬伸获得一定出台速度，而落地稳定性也需要下肢肌肉收缩来完成缓冲过程。肌肉力量是运动过程中的动力来源，通过肌肉收缩牵拉骨杠杆而产生运动，采用合理的肌肉力量检测与分析手段， 对探讨肌肉力量与神经支配关系， 科学指导力量训练具有重要的意义。

目前测量肌肉力量最好的办法就是使用等动训练仪，等动训练器可以测量出受试者大多数肢体环节在一定关节角度范围内的最大力量。等动练习器最初主要用于临床康复[4-5]。尽管我国很多高等学校和体育科研所引进了等动训练器，对一些项目运动员不同关节的肌肉力量特征进行了测量分析，杨静宜等人[6]对11个项目的国家队男女运动员下肢屈伸肌群进行了等动测量。但是目前有关自由式滑雪空中技巧项目男女运动员下肢肌肉的力量特征还未见到报道。因此，本文以国家自由式滑雪空中技巧项目男女运动员为研究对象，对其下肢的肌肉力量进行了等动测试，以发现该项目运动员下肢肌肉力量的特点以及目前运动员下肢肌肉力量训练中存在的问题。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究的对象为我国自由式滑雪空中技巧队男女运动员共11人，其中，男子运动员5名，年龄为22.4±2.8岁，身高为173.0±2.8 cm，体重为68.7±4.2 kg，训练年限为11.2±2.3年；女子运动员共6名，年龄为22.5±2.5岁，身高为163.5±2.1 cm，体重为56.3±7.1 kg，训练年限为10.2±1.9年。受试者自然情况，见表1。

表1 研究对象的自然情况统计Table 1 Statistics on the study objects' general condition

1.2 研究方法

1.2.1 实验法

1.2.1.1 实验仪器与材料

美国Biodex公司生产的Biodex system 4等动测试系统，该系统在向心收缩时可以提供0～500°/s的速度和最大680 NM的力矩，在离心收缩时可以提供0～300°/s的速度和最大540 NM的力矩。

1.2.1.2 实验方案

本实验于2010年10月5日国家自由式滑雪空中技巧队在秦皇岛训练基地训练时测试完成。使用Biodex等动测试系统测试运动员膝关节的屈伸肌分别进行向心收缩时的肌力，根据文献资料以及运动项目特点，测试膝关节在60°/s和180°/s条件下肌力的特征。运动员首先进行15 min的热身活动，正式测试时，运动员采用坐位坐在配套座椅上，髋关节角度约为110°，背部紧靠在座椅上，同时使用加固带将运动员的下肢和躯干固定，连接动力仪的阻力臂将其固定在受试者外踝上3 cm处，调节动力仪的旋转轴使红外光点与膝关节股骨外侧髁一致。然后进行下肢的重力校正，去除下肢的重力干扰因素。准备体位为膝关节屈曲位90°，运动范围为0°～85°。在测试过程中鼓励运动员尽最大力量完成，以60°/s运动时运动员连续完成5次，以180°/s运动时运动员连续完成10次，两组速度之间休息5 min。

1.2.1.3 测试指标

相对峰值力矩（peak torque/weight）， 峰值力矩是肌肉收缩产生的最大力矩输出，即力矩曲线上最高点处的力矩值，代表了肌肉收缩产生的最大肌力，而峰值力矩受体重因素的影响，单位体重下的峰值力矩值可以进行不同个体之间的比较，是等动测试中常用的指标。

峰值力矩出现时的角度（angle of peak torque），指力矩曲线中，峰力矩所对应的角度，代表肌肉收缩的最佳用力角度。峰值力矩出现的时间（time of peak torque），指峰值力矩出现的时间，膝关节伸时以初始位置为0时刻，膝关节屈时以最大伸位时为0时刻。屈伸肌峰值力矩比（Peak torque Flex /Ext），主要判断关节活动中主动肌与拮抗肌群之间的肌力平衡情况，对判断关节稳定性有一定意义。总功率（total power），肌肉收缩时单位时间内所做的功。相对平均功率（avgerage power/weight），指每公斤体重下单位时间内所做的功，可以反映一个人的爆发力。

1.2.2 统计分析法

使用spss 13.0对运动员的相关测试指标进行配对样本T检验，检验标准为0.05，所有数据用X±SD表示。

2 研究结果

2.1 男子运动员膝关节屈伸肌群力量特征

表1的调查结果为男子自由式滑雪空中技巧运动员下肢膝关节力量屈伸肌群的力量参数，在60°/s时左、右侧腿伸肌的相对峰值力矩分别为381.4±50.7 %、384.8±37.4 %，左、右侧屈肌的相对峰值力矩分别为201.0±9.8 %、197.6±14.5 %，可以看出无论左侧还是右侧其伸肌分峰值力矩都要高于屈肌峰值力矩（P＜0.05），而且可以看出随着膝关节运动速度的增加峰值力矩显著下降（P＜0.01）。伸肌平均功率要高于屈肌平均功率（P＜0.05），随着膝关节运动速度的增加平均功率显著下降（P＜0.01）。在屈伸肌比方面，男子运动员以60°/s运动时，左、右侧屈伸肌比平均为53.2 %、51.6 %，以180°/s运动时，左、右侧屈伸肌比平均为63.2 %、60.7 %，可见左右侧屈伸肌比随着速度的增加而显著增加（P＜0.01）。60/s时左右侧伸肌和屈肌达到峰值力矩的时间都要显著晚于180°/s时（P＜0.01），另外，在慢速60°/s时，屈肌峰值力矩出现的时间要显著晚于伸肌峰值力矩出现的时间（P＜0.01）。

表2 国家自由式滑雪空中技巧男子运动员膝关节屈伸肌群的等速测试结果统计Table 2 Statistics on the isokinetic test results of the male skiers' knee flexor and extensor from Chinese freestyle skiing aerials team

2.2 女子运动员膝关节屈伸肌群力量特征

表2是国家自由式滑雪空中技巧女子运动员膝关节屈伸肌群的力量特征参数，女子运动员伸肌的相对峰值力矩随着速度的增加显著下降（P＜0.01），但是屈肌的相对峰值力矩随着速度的增加没有统计学差异（P＜0.05）；左右侧伸肌的相对峰值力矩都要显著高于左右侧屈肌（P＜0.01）。随着速度的增加屈伸肌的相对平均功率显著增高（P＜0.01），左右侧伸肌的相对平均功率要显著高于左右屈肌（P＜0.01）。在屈伸肌比方面，女子运动员以60°/s运动时，左、右侧屈伸肌比平均为50.8 %、49.4 %，以180°/s运动时，左、右侧屈伸肌比平均为63.6 %、60.2 %，可见左右侧屈伸肌比随着速度的增加而显著增加（P＜0.01）。左右侧屈肌峰值力矩出现时的角度随着速度的增加而显著增加（P＜0.05）。随着速度的增加峰值力矩出现的时间显著变短（P＜0.01），不管是60°/s还是180°/s时，屈肌出现峰值力矩的时间要显著早于伸肌（P＜0.05）。而下肢膝关节的运动范围没有差异（P＞0.05）。

表2 国家自由式滑雪空中技巧男子运动员膝关节屈伸肌群的等速测试结果统计Table 2 Statistics on the isokinetic test results of the male skiers' knee flexor and extensor from Chinese freestyle skiing aerials team

3 讨论

3.1 我国运动员的屈伸肌比低于国外运动员的原因

力矩是力与力臂的乘积，由于在等动练习器上力臂不变，因此力矩的大小就代表力的大小。表中的调查结果显示，自由式滑雪空中技巧项目男女运动员下肢屈伸肌群的峰值力矩都随着速度的增加表现为显著降低（P ＜0.01），可以看出肌肉的收缩速度与肌力呈现负相关，这符合Hill的肌肉力量—收缩速度曲线，随着肌肉收缩速度的增加，肌肉收缩力量下降。Winter认为主要有两个原因：一是肌肉收缩元中的横桥断开肌肉会导致张力损失，然后在缩短过程再形成横桥时也损失张力；二是收缩元和结缔组织的粘滞性，需要内力克服这些粘滞阻力而造成张力下降。向心收缩阶段，随负荷增大，肌肉收缩力量增大速度下降；收缩速度为零时产生等长收缩；离心阶段，随负荷增大肌肉伸长，收缩(被动伸长)速度增加，力量增大。大腿前后肌群力量比率问题历来受运动训练学界和运动医学界所重视，作为人体运动的一个重要主要关节，膝关节的工作能力和效率往往制约着大多数体能性项目的运动水平。位于大腿前部的伸肌群与位于大腿后部的屈肌群力量比率失调既会影响动作的实效性又容易造成股后肌群的损伤。因此，肌力矩屈伸比(H/Q)在实践中对运动员下肢功能的监测与评价有着重要意义。国内外研究人员[7-9]认为，膝关节峰力矩值比相对合理的范围应为60～85 %。潘启强[10]发现中国运动员60°/s时的比值一般在50 %～60 %之间，男女无性别差异。本次调查结果显示，我国自由式空中技巧项目男女运动员的屈伸肌比平均在50 %～65 %，虽在正常值范围内，但与国外优秀运动员相比还是偏低，尤其是快速肌力相差更明显，主要原因可能是股后肌群力量差所导致的。调查结果还显示随着速度的增加，屈伸肌群比显著增加（P ＜0.01），这主要是伸肌群峰值力矩衰减比例更高导致的。屈伸肌群比随着速度的增加而增加的机制可能是，股后肌群中的腘绳肌白肌纤维比例高于伸肌群中股四头肌白肌纤维的比例。据有关文献报导，双关节肌的白肌纤维比例高于单关节肌。在股四头肌中，只有股外肌为双关节肌，而腘绳肌主要由双关节肌构成，含的白肌纤维比例较高，因此，在快速动作时，快肌纤维较少的股四头肌力量衰减率就会高于快肌纤维较多的胭绳肌。另外，还有一种说法就是牵张反射机制。由于伸肌群中股四头肌肌力大于股后肌群中的腘绳肌肌力，在慢速动作时不引起牵张反射，而在较快动作时，快速牵拉腘绳肌反射性地引起了腘绳肌向心收缩，因此相对地使腘绳肌收缩力更强，屈伸肌群比(H/Q)平衡，不但有利于快速协调用力，正确完成技术动作，而且可以避免主动肌和拮抗肌力量相差过大而造成的肌肉损伤。因此，我国自由式空中技巧滑雪项目运动员需要加强膝关节股后屈肌群得力量，以便能够提高落地的稳定性和减少下肢肌肉损伤。

3.2 屈伸肌群峰值力矩出现时间与肌肉力量、落地稳定性的相关性

功率指在单位时间内肌肉作功量，反映了肌肉作功的效率，也有人将功率称为爆发力，反映机体产生快速力量的能力。因此功率值与运动速度密切相关。在本研究膝关节屈伸肌群向心肌力测试中，随运动速度增加，功率明显增大(P＜0.01)，表明运动速度越快，肌肉作功效率越高。根据Hill[11]推断的力量—收缩速度关系方程，肌肉的最大功率是肌肉收缩最快速度和肌肉最大力量1/3的乘积。在一定范围内肌肉功率随着运动速度的增加而增加，但当肌肉运动速度达到这一临界值时，功率反而随着运动速度的加快而下降。但是在运动实践中肌肉的收缩速度基本都是在正常值范围之内，因此只有力量和速度配合合理才能发挥肌肉最大收缩效率。从表2和表3调查结果中可以看出随着肌肉收缩速度的增加，屈伸肌群出现峰值力矩的时间显著变短（P＜0.01）。原因是肢体环节的运动主要是由于肌肉收缩牵拉骨杠杆臂完成的，随着肌肉收缩速度变快，牵拉骨杠杆移动的速度也变快，而从表中的结果还可以看出，屈伸肌群峰值力矩出现的角度随着速度的增加并没有显著变化（P＞0.05），这样由于骨杠杆移动的速度快了，而产生峰值力矩的角度位置没有变，因此，峰值力矩产生的时间就变短了，前后现象一致。但是在同一速度下，屈肌群产生峰值力矩的时间要显著早于伸肌群（P＜0.05），这可能与股后屈肌群主要为双关节肌所含的白肌纤维较多有关，而白肌纤维可以产生更快的收缩，导致屈肌群的峰值力矩提前出现。屈伸肌群峰值力矩出现时间应该具备特定的时间关系，因为这种时间关系对于维持落地稳定性方面具有重要意义，如果屈伸肌群峰值力矩出现的时间不协调，必定会影响落地的稳定性，但是目前关于这方面的研究在国外内还很少见到，因此有待进一步的研究。

4 结语

通过对国家自由式滑雪空中技巧项目男女11名队员下肢肌肉力量等动测试，发现了男女运动员下肢膝关节屈伸肌比较低，应该重点地提高屈肌的肌肉力量，以提升屈伸肌比值。本的研究为自由式滑雪空中技巧项目运动员实施科学的力量训练，提供了可靠的依据，为制定训练方案提供了理论参考。

参考文献：

[1]徐囡囡，王猛．我国自由式滑雪空中技巧运动员3 周动作着陆成功率的影响因素[J].冰雪运动，2009，31( 6)：35-37.

[2]闫红光．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2009，28(3)：26-29.

[3]王韶峰，安林彬.自由式滑雪空中技巧着陆稳定性的研究与分析[J].冰雪运动，2001(4).41-42.

[4]MORRISSEY M C，HOOPER D M. Relationship of Leg Muscle Strength and Knee Function in the Eearly Periodafter Anterior Cruciate Ligament Reconstruction[J].Scand J Med Sci Sports， 2004(14)：360-366.

[5]KANNUS P.Isokinetic Evaluation of Muscular Per formance：Implications for Muscle Testing and Rehabi litation[J].Int J Sports Med，1994，15：11-18.

[6]杨静宜，孙卫星，王伟平，等.优秀运动员股四头肌、裹绳肌等速测定正常值的研究[J].北京体育大学学报，1991，20（3）：13-20.

[7]MAUYEEN G，STAFFORD， WILLIAM A，et al.Hamstring/ qua dr iceps ratios in college football players：Ahigh ve locityevaluation[J].Am J Sports Med.，1984，12(3)：209 -211.

[8]MORRS A.Hamstring/ Quadriceps Strength Ratios in Collegiate Middle Distance and Distance Runners[J] . The Physician and Medicine， 1983(11)：71-77

[9]ABDULRAHMAN S.ALANGARI M.Normal isometric and isokinetic peak torques of hamstring and quadriceps muscles in young adult Saudi males[J].Neuroscieuces，2004，9(3)：165-170.

[10]潘启强.CYBEX II+测试中膝关节腘绳肌与股四头肌力矩峰值比率问题初探[J].体育科学，1992(1)：61-62.

[11]吴毅，杨晓冰，李云霞等.膝关节屈肌和伸肌等速向心、等速离心及等长测试的研究[J].中国运动医学杂志，1996，15(3)：193-199.

中图分类号：G863.12

文献标识码：A

文章编号：1002-3488（2015）01-0020-05

收稿日期：2014-10-17；修回日期：2014-11-11

作者简介：王庆福（1982-），男，黑龙江牡丹江人，助理研究员，研究方向为运动康复。

Muscle Strength Characteristic of Chinese Freestyle Skiing Aerials Players' Knee Flexors and Extensor

WANG Qing-fu1，GUO Feng2，ZHOU Chen-ze3
（1.Qinhuangdao Training Base of General Administration of Sport of China， Qinhuangdao 066004， China； 2.Human Sports Science School ofShenyang Sport University， Shenyang 110102， China；
3. Baishan Municipal Work Team of Athletic Sports in Jilin Province， Baishan 134600， China）

Abstract：Objective， as a references for the strength training of freestyle skiing aerials， it is to observe the muscle strength characteristics of the skiers' knee flexors and extensors from Chinese team， to find out the problems existing in lower limbs training. methods， by using the biodex system to test the concentric muscle strength of (5 male， 6 female)skiers' knee flexors and extensors at isokinetic 60°/s and 180°/s. results， the extensors' peak torque/weight and avgerage power/weight are higher than the flexors' ones (P＜0.01) for the male and female skiers at the same speed. with the test speed increasing，the peak torque/weight significantly decreased (P＜0.01) and the average power/weight significantly increased (P＜0.01). their lower limbs' peak torque Flex/Ext averagely is 50%～65% and significantly increased with the test speed increasing (P＜0.01). at the same speed， the peak torque's occurrence angle of extensors was significantly higherthan that of flexors (P＜0.01)， but there was a complex change at different speeds. with the test speed increasing， the peak torque's occurrence time of extensors and flexors was significantly shorter (P＜0.01) and at the same speed， the peak torque's occurrence time of flexors was shorter than that of extensors (P＜0.05). there are no difference between right knee flexors or extensors and left ones in the peak torque/ weight， the average power/weight and the peak torque flex/ext (P＞0.05). Conclusions， by analyzing the muscle strength characteristic of the players' lower limbs from Chinese freestyle skiing aerials， and their low peak torque flex/ext (H/Q) knee flexors， it thinks that it should be to pay attention to the strength of posterior thigh muscle group for improving the torque Flex/Ext and balancing the development of right and left lower limbs' strength.

Key words：freestyle skiing aerials； national team； skier； knee； flexors and extensors； strength