测力台上下肢肌力测试与膝关节等速肌力测试的相关性研究

李吉如 邓京捷 廖红娟



测力台上下肢肌力测试与膝关节等速肌力测试的相关性研究

李吉如 邓京捷 廖红娟

（广东省体育科学研究所，广东 广州 510663）

应用测力台和等速肌力测试系统对篮球、小轮车及棒球运动员进行蹲跳测试和膝关节的等速肌力测试，并对测试指标间的相关性进行数据统计分析。结果显示：（1）膝关节等速肌力在不同专项之间差异不显著，而SJ、CMJ测试中不同专项之间差异显著，不同专项与其专项力量素质相关；（2）蹲跳测试作为下肢伸肌群不同收缩方式下快速做功能力的测试与下肢膝关节等速肌力测试相关性较低，不能互相反映并代替彼此用于力量素质的测试与评价。

测力台；蹲跳；膝关节；等速肌力

随着科技的发展，实验室条件下进行肌肉力量测试的方法手段层出不穷，但不可避免的，各种仪器都有各自的局限性。在现有的技术条件下，如要对运动员进行符合专项特点的较为全面的力量测试，必须综合多种肌力测试系统，取长补短，因此各种肌力测试系统输出指标之间的相关程度是我们亟需探讨的一个重要问题。透彻地了解指标之间的相关性可以根据运动项目特点灵活地安排测试项目，使科研监控工作更具针对性、目的性和有效性。据此本研究对三维测力台上的蹲跳与膝关节等速肌力测试指标相关性进行探讨，以期发现规律并提供实验参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象根据项目不同分为3个测试组。A组：19名广东省男子青年篮球和女子篮球运动员（男子9名，女子10名），运动等级为一级至国家健将；B组：11名广东省小轮车运动员（男子7名，女子4名），运动等级为一级至国家健将；C组：6名广东省棒球运动员，运动等级为一级至国家健将。所有研究对象基本资料详见表1。

表1 研究对象基本资料

年龄(Y)身高(cm)体重(kg) A组(篮球) M=917.56±1.24195.67±7.4885.22±8.97 F=1019.80±1.87186.70±9.5173.50±9.71 B组(小轮车) M=720.00±1.63173.57±5.0072.14±8.03 F=418.50±1.29161.75±1.2658.25±1.50 C组(棒球) M=624.17±3.19184.33±3.2082.17±8.86

1.2 测试仪器及指标

使用的仪器是美国产ATMI三维测力台、瑞士产Con-Trex等速肌力测试系统、美国产Cybex6000等速肌力测试系统。具体测试内容及评价指标如表2。

表2 测试安排

组别测试内容评价指标 A组1.双侧膝关节等速肌力60°/s角速度测试时的屈伸肌群峰力矩 2.三维测力台(SJ、CMJ)最大力量、冲量、爆发力 B组1.右侧膝关节等速肌力60°/s角速度测试时的屈伸肌群峰力矩 2.三维测力台(SJ、CMJ)最大力量、冲量、爆发力 C组1.三维测力台(SJ、CMJ)最大力量、冲量、爆发力 2.双侧膝关节等速肌力60°/s角速度测试时的屈伸肌群峰力矩

1.3 测试方法

1.3.1 膝关节等速肌力

目前，等速肌力测试已经广泛应用到运动领域。普遍的观点认为60 ° /S( 慢速) 测试代表运动员的绝对力量测试[1-3]。A组运动员双侧膝关节等速肌力在Cybex6000等速肌力测试系统上进行测试，B组运动员右侧膝关节、C组运动员双侧膝关节等速肌力在Con-Trex等速肌力测试系统上进行测试，测试角速度均为60°/s，5次/组，在正式测试前受试者进行充分的准备活动，充分体会和掌握正确的测量动作，以保证测试数据的精准，测试前对Con-Trex等速肌力测试系统进行常规调零标定[4]。

1.3.2 半蹲跳-SJ

测试采用AMTI三维测力台及APAS-AMTI专用软件系统，测试前运动员进行充分热身和各关节肌群牵拉准备活动，并在指导下熟悉SJ的测试方法和要求。正式测试时，运动员双手叉腰直立站在测力台上，听到预备口令后自然下蹲至半蹲位置（以运动员自己感觉容易发力起跳的位置为好）并保持该位置静止姿势，听到起跳口令后立即全力蹬伸起跳，整个过程中要求尽可能保持上体直立。测试过程中对，对膝关节角度起跳角度严格控制，大量实验早已证明膝关节角度不同则下肢伸肌发力初始条件、最大力值、力值上升梯度等主要力学参数明显不同。为此，在SJ测试中，起动时具有相同的膝关节角度是必要条件[5]。

1.3.3 下蹲跳-CMJ

测试仪器及准备活动同SJ，正式测试时，运动员双手叉腰直立站在测力台上，听到口令后以尽可能快的速度下蹲至膝关节90°左右位置并立即全力蹬伸起跳，整个过程中要求尽可能保持上体直立。

设置测力台触发阈值为5kg，采样频率为1000Hz，采样时间为5s，采样预留为15%，受试者在测力台上准备好开始测试前瞬间用Reset方法消除体重。

1.4 数据处理

所有实验数据均采用SPSS11.5软件系统进行分析，采用Pearson或Spearman进行相关性分析，采用单因素方差分析进行组间数据的比较，显著性水平为<0.05，非常显著性水平<0.01。

2 测试结果

2.1 等速肌力、SJ、CMJ测试结果

表3 等速肌力、SJ、CMJ测试结果（x±s）

测试指标A组(n=19)B组(n=11)C组(n=6) 等速肌力左膝伸肌(Nm/kg)2.95±0.49/2.96±0.31 右膝伸肌(Nm/kg)3.00±0.583.12±0.302.62±0.30＃＃ 左膝屈肌(Nm/kg)1.79±0.45/1.91±0.19 右膝屈肌(Nm/kg)1.85±0.402.09±0.371.86±0.19 SJ最大力量(kg)1.56±0.421.54±0.121.44±0.20 冲量(kgs)0.27±0.030.31±0.02**0.20±0.04△△,＃＃ 爆发力(kg/s)15.41±11.0410.48±2.628.15±6.47 CMJ最大力量(kg)1.47±0.482.97±0.81**2.01±0.59＃ 冲量(kgs)0.43±0.080.54±0.04**0.39±0.03＃＃ 爆发力(kg/s)12.94±7.5834.55±16.31**13.27±7.27＃

注：A组与B组比，*<0.05，**<0.01；A组与C组比，△<0.05，△△<0.01；B组与C组比，＃<0.05，＃＃<0.01

表3的数据显示，等速肌力测试中，各项目之间无明显差异，仅小轮车运动员右膝伸肌肌力明显高于棒球运动员，且具有非常显著性差异。SJ测试中，最大力量和爆发力组间差异不显著，冲量组间具有非常显著性差异，小轮车运动员最高，其次为篮球运动员，最低为棒球运动员。而CMJ测试结果显示，篮球和棒球运动员各指标差异不显著，小轮车运动员在三项指标上均明显高于篮球和棒球运动员，且具有非常显著性差异。

2.2 SJ与膝关节等速肌力指标相关性分析

表4 SJ与膝关节等速肌力指标相关性

左膝伸肌右膝伸肌左膝屈肌右膝屈肌 最大力量0.600**0.476**0.3820.406* P0.0020.0030.0600.014 冲量0.3490.575**0.3090.474** P0.0870.0000.1330.003 爆发力0.446*0.600**0.1240.322 P0.0250.0000.5540.055 n25362536

注：*<0.05，**<0.01

如表4所示，SJ测试中常用的三项指标与膝关节等速肌力呈中度正相关，且具有统计学意义。伸肌与SJ测试结果的相关性要明显好于屈肌。

2.3 CMJ与膝关节等速肌力指标相关性分析

表5 CMJ与膝关节等速肌力指标相关性

左膝伸肌右膝伸肌左膝屈肌右膝屈肌 最大力量0.467*0.372*0.3720.296 P0.0250.0300.0800.089 冲量0.3320.634**0.580**0.585** P0.1220.0000.0040.000 爆发力0.0590.2560.0610.124 P0.7880.1440.7830.485 n23342334

注：*<0.05，**<0.01

如表5所示，CMJ测试中，冲量与膝关节等速肌力呈中度正相关，且具有统计学意义，而其他两项指标相关性则较差。CMJ测试与膝关节等速肌力相关性要差于SJ测试。

3 分析与讨论

3.1 等速肌力、SJ、CMJ测试的意义

等速测试系统作为一种较先进的肌力测评手段，能够对关节在设定角度下运动时肌肉功能进行定量测试，具有测试安全和数据稳定准确的优点[1]，在运动员选材、运动能力诊断、合理安排力量训练和伤病康复等方面的研究中广泛应用[2]。但是，在绝大多数的实际运动过程中，关节很少是在角速度适中固定的条件下进行运动，即肌群很少始终在等速的方式下进行收缩。另外，人体的实际运动员是多个关节肌群功能参与的结果，所完成的动作很难通过单一关节肌群的测量做出全面的反映[6]。而膝关节作为人体运动的一个主要关节，其工作能力和效率往往制约着大多数运动项目的水平，其屈伸肌群的力量水平对运动能力具有重要的影响。膝关节的伸肌群主要是股四头肌，屈肌群主要是腘绳肌和腓肠肌[ 7-8]。而在实际测试中，膝关节的屈伸肌群的肌力测试，也是衡量运动员下肢肌力水平的一个重要指标。而人体从静止到快速收缩起动的能力在多项体育运动中都有非常重要的意义，高水平运动员的起动能力往往与运动成绩直接相关。

SJ测试所测的是下肢伸肌群在预先拉长且处于等长收缩状态下突然起动收缩的能力，是目前用于起动力量检测与评定较为常用的手段[9]；CMJ测试所测的是下肢伸肌群从离心收缩快速转为向心收缩的能力。而两项测试都是用于量化研究肌肉弹性能储备与利用的经典测试。大量等速运动则是在事先设定的速度下进行动力性收缩，提供顺应性阻力，等速测试以它的精确、安全已经广泛地应用于康复医学、运动医学、肌肉训练中。测试结果峰力矩是关节屈伸过程中最大力矩的表达，是肌肉绝对力量的体现，有较好的重复性，被视为等速测试的黄金标准和参照值。

3.2 各项目之间的差异

根据表3，在代表膝关节屈伸肌群绝对力量的等速肌力测试中，各项目之间无明显差异，仅小轮车运动员右膝伸肌肌力明显高于棒球运动员，且具有非常显著性差异。这与小轮车的项目特点有关，从整体上讲，小轮车运动员专项上要求在较短时间内以下肢极速蹬踏骑行自行车，专项动作主要以下肢肌群快速有力地屈伸为主，对运动员的下肢爆发力要求较高，而右侧下肢为小轮车运动员的主动侧，一般认为，优势腿肌肉力量大于非优势腿[7-8]。为此，小轮车运动员右侧伸肌肌力要略高于另外两个球类项目。同样在SJ测试结果中也显示出相似的规律，而在CMJ测试中，小轮车运动员三项指标均明显高于篮球和棒球运动员，且差异具有统计学意义。三项测试中篮球和棒球运动员差异均不显著。这一数据规律说明不同专项之间，力量素质差异显著，专项动作与力量素质有密切关系。

3.3 SJ测试与等速肌力相关性分析

如表4，SJ测试中常用的三项指标与膝关节等速肌力呈中度正相关，且具有统计学意义。相关性表现出伸肌与SJ测试结果的相关性要明显好于屈肌。SJ 测试所测的是下肢伸肌群在预先拉长且处于等长收缩状态下突然起动收缩的能力。在SJ 测试中最重要的条件是在起动时不能出现伸肌的动态拉。等速测试所得结果反映地是膝关节屈伸肌群的绝对力量，由于肌肉收缩模式不同，做功方式不同，所以SJ测试并不能完全代替等速测试。

3.4 CMJ测试与等速肌力相关性分析

如表5，CMJ测试与等速肌力呈中度相关，但相关性较SJ低，CMJ测试所测得结果反映的是下肢伸肌群从离心收缩快速转为向心收缩的能力，是对肌肉弹性能储备的量化测试，而等速测试作为事先设定的速度下进行动力性收缩，关节角速度不变的一种基础力量素质的测试，不能互相反映并代替。但在其他类似研究中[10]，对大学生髋关节60 ° /S等速肌力测试中发现最大力量与下蹲跳（CMJ）呈高度相关，而篮球运动员髋关节伸肌峰值力矩与CMJ高度显著相关[11]。在另一项研究中[12]发现跳高运动员髋关节伸屈肌力量影响着CMJ 高度；而林长地[13]等人研究显示髋关节只有伸肌爆发力与SJ 时间和重心腾起速度高度显著相关。

4 结论

4.1膝关节等速肌力在不同专项之间差异不显著，而下肢SJ、CMJ测试中不同专项之间差异显著，专项动作与力量素质有密切关系。

4.2 SJ、CMJ作为下肢伸肌群不同收缩方式下快速做功能力的测试与下肢等速肌力测试相关性较低，不能互相反映并代替彼此用于力量素质的测试与评价。

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On the Correlation between the Test of the Muscle Strength of the Lower Limbs and the Isokinetic Muscle Strength Test of the Knee

LI Jiru, etal.

(Guangdong Institute of Sports Sciences, Guangzhou 510663, Guangdong, China)

李吉如(1981—)，吉林长春人，硕士，副研究员，研究方向：运动技术分析。