男子健美运动员Heath-Carter体型特征及与肌力的相关性

井兰香

随着健美健身项目在促进全民健身运动开展中的价值逐渐提升[1]，专业选手会定期参加竞技健美健身备赛训练，一些健美健身爱好者则将其作为日常减脂、改善形体的手段[2]。

健美健身效果，不仅观察全身肌肉的发达程度和肌肉线条的明显性等基本形态特征，还要通过观察其肌肉-骨骼系统的发育水平以评判体型结构是否平衡和匀称[3]。肌肉线条是否明显首先取决于肌肉的发达程度，并在一定程度上受到皮下脂肪厚度的影响，在皮脂厚度相近的情况下，通过健身训练后，健美运动员备赛期及赛季的肌肉线条明显优于非赛季(见图1)，由此看来健美健身后线条变得明显，但是否具有较强的减脂作用尚存在某种程度的不确定性，单纯的使用fat%或BMI反映健美人群减脂效果不是最佳指标。将形体特征与肌肉-骨骼系统的发育水平指标相结合，应从脂肪含量、肌肉发达程度、骨骼发育程度三种角度综合评价人体的总体体型特征，运用Heath-Carter体型法对健美人群形体特征加以评判较为恰当[4]。

图1 同一健美运动员非赛季(左)与备赛期(右)肌肉线条特征图

除了以人体基本形态作为评判标准以外，还要考量健美者的肌肉造型能力。在锥体系及椎体外系的控制下，健美选手通过完成身体各环节的规定动作以展示人体各部位肌肉在适宜关节角度下做等长收缩，拉长肌肉两端的肌腱成分，尽力充分缩短肌小节使肌腹成分更加明显和突出。这一过程需要选手具有一定的肌肉力量，增强肌肉的控制能力成为提高比赛成绩的重要因素。经过肌肉训练后多种机制诱导调节使骨骼肌肥大[5]，肌纤维横截面积增大，肌肉收缩时产生的肌拉力线方向会发生一定程度的改变，力臂长度也会增加。因此，综合肌肉力量和力臂两个因素，以肌肉力矩作为指标能够更客观地体现人体对肌肉的控制能力。同时，肌肉收缩过程中所消耗的化学能量，在等长收缩时全部转化为热能散失，非等长收缩时则有一部分用于对人体环节做功，测量肌肉收缩时对人体的做功能力可以反映此过程中能量的转换和利用率，也是考量肌肉能力的重要方式。

故本研究测量男子竞技健美运动员备赛期Heath-Carter体型特征，统计体型三因子值与肌肉力矩、输出功率之间的相关性，分析备赛期及赛季男子竞技健美运动员所具有的基本体型特征，同时将受试者体型特征与其他类型人群进行比较，阐明健美运动员所具有的体型特殊性，以期能够为健美运动员和教练员提供更加客观的数据，为指导大众健美健身提供一定的参考依据。

1 实验对象与方法

1.1 实验对象

随机选取备赛期及赛季60名男性青年竞技健美运动员，要求每位受试者均无既往骨关节及软组织损伤史，饮食结构相似，训练日程及方式统一，自愿参与本实验并保证完成全部测试。实验前告知每位受试者本实验所需进行的具体测量方法和要求。受试者的年龄、身高、体重描述性分析数据分别为27.1±4.3years、174.0±6.6cm、75.8±8.2kg。

1.2 肌肉力矩

采用Con-trex等速测力系统(德国Physiomed公司生产)，分别测试并记录受试者双侧肩、肘、髋、膝关节及躯干肌的最大屈、伸力矩，以屈-伸顺序完成动作。

四肢各关节最大屈、伸力矩测试开始前须设定适宜初始位置，同时保证受试者安全。肩关节力矩测试时身体坐位，于前胸水平固定躯干，伸肌力矩测量时肩关节前屈至70°位，屈肌力矩测量时肩关节后伸至50°位；肘关节力矩测试时身体坐位固定躯干，屈肘90°位，前臂固定于扶手；屈髋肌力矩测试须仰卧位，伸髋肌力矩测试时须俯卧位，均保持屈髋90°位；膝关节力矩测试时身体坐位，屈髋、屈膝90°位，于髂前上棘和大腿水平固定，上肢放松置于胸前(本实验设定双臂置于身体侧方时视为肩关节角为0°，肘、髋、膝关节完全伸展时视为关节角度为0°)。测试人员在测试过程中鼓励受试者尽最大努力完成各关节的屈、伸动作。

1.3 输出功率

采用功率自行车(意大利COSMED公司生产)对受试者进行蹬车运动的功率输出测试。分别以2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%体重比递增负荷尽力完成6次，每次10 s的功率自行车蹬车运动，测试间隔为2 min。测试过程中测试人员鼓励其尽最大努力保持最大运动速度，记录蹬车过程中的输出功率值。

1.4 1RM测试

采用负重深蹲、卧式推胸、直腿硬拉三种形式，测试受试者一次能够举起的最大重量(One Repeat Max, 1RM)(见图2)，在实验结果中将此数据平均值与67名健康男性青年足球运动员平均1RM值做对照。参与本研究1RM测试的足球运动员平均年龄、身高、体重描述性分析数据分别为：21.5±9.1years、179.5±27.2cm、71.3±11.1 kg。

1.5 体型数据

依据《人体测量方法》[6]中关于Heath-Carter体型测量方法的介绍，测量男性青年健美受试者身高、体重、骨宽、围度、皮脂厚度等10项指标。为了更加明确地确定本研究健美运动员Heath-Carter体型特征的特殊性，实验期间还测试了107名高校在读健康男性青年体育生、410名高校非体育或舞蹈类专业健康男性青年在读大学生、421名某武警部队健康男性青年全训战士Heath-Carter体型的10项基础指标。同时查阅相关文献，选取了国外某些运动专项职业人群的Heath-Carter体型数据与本研究的数据结果进行比较。

参与本研究实验过程实际测量的受试者人群以及由文献资料查阅的国外专项运动员人群的基本情况如表1所示：

图2 1RM测试示例图

不同人群n年龄(years)身高(cm)体重(kg)体育生#10722.2(9.2)179.8(5.3)79.2(23.1)非体育大学生#41022.9(2.4)172.3(58.1)62.1(5.9)武警战士#42120.1(4.4)171.1(90.2)66.1(13.7)波兰古典摔跤运动员*2224.9(5.5)175.0(14.1)81.8(14.2)塞尔维亚艺体运动员*4013.0(2.8)153.6(13.2)40.6(11.3)韩国拳击运动员*2319.3(0.3)173.2(1.0)70.2(2.4)巴西足球运动员*6716.3(3.8)176.8(16.1)71.2(7.9)波兰柔道运动员*1318.4(3.1)178.6(8.2)82.3(15.9)

注：#表示本研究实际测量的对比人群；*表示在参考文献中查阅的对比人群(文献来源依次为: Katarzyna L. SP, 2011; Tijana PI, 2014; Noh JW, 2014; Yara LF, 2014; Joanna L, 2011.)

2 数据统计

实验结束后将实际测量的受试者所有有效数据逐项输入excel表格建立数据库，根据自编程序获取体型三因子值、体型位置的坐标值、HWR指数、体型位置均数SAM值，同时以excel自编程序绘制专门的Heath-Carter体型图。

3 实验结果

本研究健美运动员体型数据分析见表2。受试者Heath-Carter体型三因子(内因子-中因子-外因子)平均值为4.4-7.2-1.3(0.4-1.1-0.1)，其中，中因子占优势，内因子值大于外因子，且二者值相差大于0.5，属于偏内胚层的中胚层体型类型。经计算后平均体型坐标值为X=-3.1, Y=8.6，体型位置均数(SAM)值为1.1，受试者个体体型与平均体型点的平均空间距离较小。

表2 本研究健美运动员Heath-Carter体型数据

本研究健美运动员的平均体型位置点在体型图中处于远离外因子顶点方向(见图3)。60名受试者个体体型位置点间的离散度较低，个体体型类型相对较为集中：绝大部分位于接近中因子区域内的偏内因子侧(n=47)，即属于偏内胚层的中胚层体型类型；少数个体体型内因子占优势，中因子值大于外因子，且二者差值大于0.5，属于偏中胚层的内胚层型(n=8)；另有少数个体体型中因子占优势，内、外因子值明显较小，且二者相等或差值小于0.5；属于内胚层-中胚层均衡型(n=5)。

注：◇表示平均体型，●表示个体体型图3 健美运动员个体和平均Heath-Carter体型图

表3显示了本研究健美运动员①、高校体育生②、高校非体育生③、武警战士④以及文献资料中专项运动员⑤-⑨的Heath-Carter体型三因子及坐标值。本研究健美运动员的内因子、中因子值均明显高于②-⑨中所有类型人群的内因子、中因子值；外因子值除与波兰古典摔跤运动员⑤之间没有显著差异外，明显低于②-④、⑥-⑨中所有类型人群的外因子值。

表3 不同人群Heath-Carter体型三因子及坐标值

注：*P<0.05，表示本研究健美运动员与其他人群相比具有显著差异；#P<0.05，表示除了⑤以外，本研究健美运动员与②-④、⑥-⑨中所有类型人群相比具有显著差异

图4表示本研究健美运动员和其他各类人群Heath-Carter体型的分布情况，观察符号①-⑨(符号意义与表3相同)中所有人群平均体型点存在的空间位置与内-中-外三个因子顶点(ENDOMORPHY-MESOMORPHY-ECTOMPRPHY)间的空间距离，只有①与外因子顶点之间相距最远，明显大于 ②～④、⑥～⑨与外因子顶点间的空间长度，仅与波兰古典摔跤运动员⑤的位置接近，即①和⑤的位置与外因子顶点的空间长度没有明显差异性。①至内、中因子顶点间的空间长度均明显大于②～⑨。

注：◇表示平均体型，●表示个体体型*P<0.05，表示本研究健美运动员Heath-Carter体型内因子、中因子值与其他人群相比具有显著差异；#P<0.05，表示除了⑤以外，本研究健美运动员Heath-Carter体型外因子值与②-④、⑥-⑨中所有类型人群相比具有显著差异图4 不同人群Heath-Carter体型分布图

受试者上、下肢、躯干肌肉力矩与体型成分三因子之间的相关性分析见表4。内因子与上肢、下肢、躯干最大力矩以及总力矩相关系数r值介于0.02～0.14之间，不具有相关性；中因子与上肢、下肢、躯干最大力矩以及总力矩相关系数r值介于0.65～0.82之间，呈正相关；外因子与上肢、下肢、躯干最大力矩以及总力矩相关系数r值介于-0.84～-0.67之间，呈负相关。

表4 本研究健美运动员肌肉力矩与体型三因子之间的相关性

注：*P<0.05，表示与肌肉力矩呈显著相关

受试者不同负荷功率自行车运动的输出功率与体型成分三因子之间的相关性见表5，内因子与输出功率之间相关系数r值介于-0.06～0.24之间，不具有相关性；中因子与输出功率之间相关系数r值介于0.57～0.75之间，呈正相关；外因子与输出功率之间相关系数r值介于-0.79～-0.67之间，呈负相关。

表5 本研究健美运动员输出功率与体型三因子之间的相关性

注：*P<0.05，表示与输出功率呈显著相关

本研究健美运动员与足球运动员卧推、深蹲、硬拉1RM值比较见表6。健美运动员三种动作1RM值均显著高于足球运动员。

表6 本研究健美运动员与对照足球运动员1RM值比较

注：*P<0.01，表示与足球运动员相比具有非常显著的差异

4 讨 论

在人类学测量数据中，Heath-Carter体型测量法是已被熟知的一种客观、有效的身体形态测量方法，在此只对三因子的意义加以简要说明：内因子反映人体的肥胖度，值越大表明脂肪发育程度越高；中因子反映肌肉的发达程度，值越大表明肌肉发达程度越高；外因子反映人体的苗条程度，值越大则表明骨骼及关节越细窄。

本研究测量了健美运动员备赛期及赛季Heath-Carter体型，并将三因子值与肌肉力矩、肌肉输出功率进行了相关性分析，是基于以下三点考虑：一是可以综合评价健美健身人群的个体Heath-Carter体型特征，确定健美人群平均体型位置，再经与其他人群对比后观察其体型的特殊性；二是可以通过观察肌肉的造型能力分析影响健美比赛成绩的重要因素；三是鉴于减脂人群在选择运动干预措施时的不确定性，意图通过实验数据客观分析健美健身运动在减脂方面的有效与否。

本研究结果表明，在健美运动员的备赛期和赛季测得其平均三因子值为4.40-7.21-1.31(0.31-1.07-0.12)，很明显中因子值占绝对优势，身体形态在视觉上具有肌肉较为发达且线条明显性较高的外在表现，对是否能够在健美比赛成绩中取得身体形态较高的得分起着关键作用。研究结果还发现，男性健美运动员个体体型的离散程度较小，位置较为集中，均处于中胚叶与内胚叶范围内的偏中胚叶处，且远离外胚叶，仅就身体形态观察肌肉和线条，这样的结果可能造成竞赛时选手之间区分度较小的现象。这就需要选手在肌肉造型能力方面获得高分才能决胜竞赛。

为了厘清体型三因子与肌肉造型能力之间的内在关联，本研究将三因子值与肌肉力矩和输出功率(肌肉在单位时间内做功的能力)做了相关分析，发现全身各环节肌的力矩和功率都与中因子和外因子间具有显著相关性，数据特征表现为中因子值越大，力矩和功率就越大；外因子值越大，力矩和功率就越小。这样的结果符合健美运动员在适宜范围内做大强度、高负荷的训练特点，大强度、高负荷训练最终对提高肌肉线条和肌肉造型两个方面的表现会同时起到较大的促进作用。尽管中等-大强度阻力训练即可明显提高肌肉力矩和输出功率，同时可以起到增肌作用[7]，但在训练效果上会明显不同，单就1RM值而言，实验测试结果中健美运动员无论是上肢肌(卧推)、下肢肌(深蹲)、躯干肌(硬拉)，肌肉力量表现程度均远超足球运动员。可见，只有采取针对肌肉力矩和输出功率进行特定的训练方式，才能获得最大增肌效果和最大1RM效果，使健美人群体型特征更加显著。由图4可以直观的看出，健美人群的体型明显具有职业特征，其内因子、中因子与其他人群相比明显较大，外因子则几乎最小。

影响外因子值的基本数据是骨宽度。长期大强度、高负荷训练过程，肌肉收缩时产生的肌拉力对肌腱附着点处的骨组织产生反复应力刺激，诱导骨组织改建，不仅使骨变得粗壮和坚固，还增强骨的抗弯曲、抗压、抗扭转的能力。训练强度可逐渐加强，体型特点是外因子值减小。由于内因子值较大，可以认为健美人群的皮下脂肪厚度并没有随着训练进程的进行而明显减小，说明健美健身运动并不宜作为减脂的最佳手段。

5 结 论

(1)男子竞技健美运动员Heath-Carter体型的内、中因子值是影响肌肉力矩和功率输出的主要因素，最终影响比赛过程中肌肉的造型能力。

(2)肌肉线条的明显性主要取决于内、中因子值，内因子值越低、中因子值越高，肌肉线条将越明显。

(3)肌肉发达与否与减脂效果是两个相对独立的方面，本研究的结果是因子值和内因子值均较高，虽然增肌效果好，但皮脂厚度没有明显降低，不宜将健美健身训练作为减脂的主要手段。