等速肌力测试系统在体育运动实践中的应用

刘万志，刘丰彬

（大连大学 体育学院，辽宁 大连 116622）

随着体育事业的快速发展，人们越来越意识到只有将技巧和肌肉力量相结合才能达到最理想的体育锻炼效果，评价并正确提升肌肉力量越来越在竞技体育、群众体育、学校体育中占据重要地位。肌肉力量（Muscle Strength）是指肌肉收缩过程中克服内外阻力，收缩产生力量的能力，是反映肢体运动时收缩力量的生理指标。肌力评定（Muscle Test）在医学临床实践和体育运动中具有非常重要的意义，目前常用的肌力检测方法包括徒手肌力测定（MMT）、器械肌力测定、肌肉耐力评定三个方面，但由于其在测试过程中的不可控性导致其存在不足[1]。与传统肌力测试手段不同，等速肌力测试系统通过预先设定肌肉工作的角度和速度，保证肌肉工作过程中的等速运动，从而实现了测试的安全性，保障受试者在锻炼和康复中的安全。

本文通过对等速肌力测试系统工作原理简单介绍，并对国内外等速肌力测试系统在康复训练、竞技体育以及大众健身中的应用现状进行梳理，列举了其现存的优势和不足，并对该系统的未来应用进行了展望，以期为今后等速肌力测试系统在体育运动实践中更好的发挥作用提供一定的理论依据和实践基础。

1 等速肌力测试系统概述

1.1 等速运动概念

等速运动（IsokineticsExercise）是美国的工程师Perrine和Hislop在1967年首先提出的[2]，是指某一肢体在其关节固定的情况下，环绕关节运动，而整个运动过程中角速度保持不变的一种肌肉收缩的运动方式，又称为“恒定速度运动”（Constant Velocity Training）。实际上，在进行等速运动过程中，肌肉的收缩是等长和等张相混合的肌肉收缩方式。测试时，关节运动过程中的任何一点肌力均可发挥到最佳，此时提供与肌肉实际收缩相对应的顺应性阻力使肌肉产生最大的张力和力矩输出。

1.2 等速训练工作原理

人体不能进行等速运动，要想完成等速动作，必须借助等速仪器的帮助。首先将锻炼的肢体固定于仪器的杠杆处，预先设定仪器运动速度，当肢体开始运动后，训练仪的限速装置将会根据肢体力量调节阻力，用以维持肢体的运动速度保持恒定，肢体运动速度越快则仪器阻力越大，肌肉负荷则就越大[3]。此时，肌肉产生的力与仪器产生的阻力保持动态平衡。在肢体运动过程中对活动肢体提供离心、向心、被动等训练模式，可保证主动肌与拮抗肌的充分收缩，同时对主动肌和协抗肌的肌肉力量进行测量，评估肌肉的功能状态。

1.3 等速肌力测试系统简介

等速肌力测试是指运用等速测试仪器测定肌肉在进行等速运动时通过测定肌肉的负荷的一系列参数，评定肌肉所具备的功能水平[4]。同时，等速肌力测试方法简单易行，测试过程安全可靠，测试结果准确有效。等速肌力测试能全面反映肌力、肌肉爆发力、耐力以及关节活动度、灵活性、稳定性等多方面的情况。此方法准确可靠，并能提供等速向心、离心、被动等各种运动模式，是一种高效的运动功能评定和训练装置。可广泛适用于神经内科、神经外科、骨科、运动医学科及康复医学科等。常用的等速肌力测试指标有：

力矩：单位牛顿·米，是指外界作用力与力臂的乘积，在等速肌力测试中主要反映肌肉的收缩力量。

峰力矩（PT）：是指在肌肉收缩过程中收缩力量最大的一点，与肌肉收缩速度负相关，是等速肌力测试中反映肌肉能力的最佳指标。

峰力矩体重比（PT/BW）:指峰力矩与体重的比值，可作为比较不同体重人群肌力的指标。

峰力矩角度（PTA）：是指肌肉收缩过程中达到最大收缩力量所对应的关节的角度[5]。

屈伸肌峰力距比值（H/Q）：指双侧肢体肌力平衡情况，弱肌力侧容易发生肌肉和韧带的损伤，主要用于膝关节的测试。H/Q参考值约为50%～80%，比值过大或过小都容易导致损伤的发生[6]。

1.4 等速肌力测试系统常用设备

世界上第一台等速测试装置是1970年美国Cybex公司所研制的，我国直到上个世纪才引入等速训练，但发展速度很快。

随着科技发展，西方国家为了配合康复和训练评定不断对等速仪器进行更新，常见的有德国D&R.Ferstl公司生产的Isomed 2000型、意大利EasyTech品牌的Genu Plus型、美国BIODEX公司的SYSTEM4型、CSMI公司的HUMAC NORM型号以及德国TUR公司ISOFORCE型号等。其中美国BIODEX公司的SYSTEM4型常用于测试和康复的等速肌力运动模式，System 4型等速肌力评估训练系统的独特的无冲击加速和减速肌力训练可以消除关节再伤的可能，允许患者能够尽早地进入肌力锻炼并以更高的功能速度进行测试。设备的等速阻抗力与训练者的持续主动发力相匹配，从而适应由于个人的运动范围内的特定部位的疲倦、疼痛而导致的患者输出力的变动。

国内常见提供仪器的厂家主要有沐恒医疗科技有限公司的MUH-KS100型、寰熙医疗有限公司的XY-DSXZ-03A型、XY-DSXZ-01A型等。我国等速训练仪器同样有明显的进步，与进口仪器相比较，国产仪器价格有优势，外观设计更符合国人的审美，但平均使用寿命较短，测试结果准确性相比较低。有调查发现进口尤其是德国仪器配备以及使用年限好评率较高。

2 等速肌力测试系统的应用现状

2.1 康复训练中的应用

等速肌力测试系统已经成为现如今国内外都比较认同的一种肌肉训练方式，使用等速肌力进行训练不仅安全性较高，而且可以通过训练对肌肉一系列参数进行评价和量化分析，并通过力矩曲线的分析更好更便捷的判断各关节肌肉的病变。因此等速训练技术在康复医学领域同样被广泛运用。

国外学者Gremeaux V[7]、Chang J J[8]等在利用等速技术对肩部微创患者康复实验和中风人群的手臂康复中发现，对于存在肩部微创伤不稳定性的受试者，在康复和/或手术前后，外侧和内侧旋转肌强度可以通过等速装置安全可靠地评估。但是评估结果有相当大的个体间变异性，这导致在个体化康复前考虑等速测试作为一个有用的检查。并且等速训练测试系统是一种安全的评估工具，在肩关节微创伤的康复治疗中卓有成效。等速肌力测试训练与传统康复手段相结合，对于中风人群的手臂活动有明显的促进作用。同样，国外学者Norte GE等[9]研究发现等速训练对ACLR早期和晚期以及膝关节骨性关节炎患者，伸膝功能、主动运动阈值对称性以及晚期患者的康复有相当明显的促进作用。进一步的患者报告疼痛和症状明显减轻，膝盖功能增强。国外学者Bogdanis等人[10]对不同肌肉收缩进行等速运动干预，从而评价等速偏心训练对肌肉损伤后恢复的影响,实验发现等速偏心训练对肌肉损伤后的恢复有积极作用，可显著提升肌肉力量。但也有学者[11]对膝关节前十字韧带重建后施加等速和等张训练，实验发现与等张收缩相比等速运动在对ACLR术后股四头肌肌力影响并不明显，同时等速运动并没有明显提升膝关节力量。国内学者徐莉莉[12]利用等速肌力测试和训练技术对膝关节损伤的病人进行康复训练时发现等速肌力训练有助于对膝关节的周围的肌肉进行恢复，能有效减轻病人的疼痛感，同时经过训练可以增强关节周围肌肉和韧带的柔韧性，提高病人膝关节的稳定性，特别是在运动员手术后的恢复过程中膝关节伸肌肌群恢复较快，同时没有二次损伤的发生，与其它训练方式相比较为安全。

目前，速肌力测试技术在康复医学中的应用最为广泛，它可以准确的评估受试者的肌力水平，同时等速训练也可以作为运动损伤后的恢复手段。然而，由于严格的临床研究，有必要规范操作，使其在运动损伤康复领域发挥更大的作用。

2.2 竞技体育中的应用

等张收缩与离心收缩作为肌肉主要的收缩形式在运动员训练过程中尤为常见。等速肌力测试系统由于其可预先设定运动速度且速度不因受力发生变化，因此在运动员专项肌肉训练中也经常被使用。通过设定速度对运动员进行等速离心收缩与等速向心收缩已逐渐成为更有效的训练手段。同时，还可通过测定运动员阶段训练前后的峰力距对运动员的肌力进行测量，根据运动员训练前后的峰力距差异对运动员的训练计划进行调整，为运动员取得优异成绩提供保障。

国外学者Zajc[13]和Fischer等[14]认为等速肌力测试训练作为阻力训练的一种，在许多运动项目中被普遍采用。阻力的改变可以实现身体特定的适应性变化，包括肌肉质量、肌肉力量或肌肉耐力的提高。他们在研究等速伸展强度与单腿垂直起跳高度相关性问题时发现，等速伸展强度与跳跃高度具有较强的相关性，即使在控制了年龄和性别之后，等速伸展强度仍然与跳跃高度有适度的关联。国内学者任逸农[15]对短跑运动员大腿前后肌群的肌肉水平测试发现,运动员非优势侧大腿屈肌肌肉的能力对运动员的成绩影响要高于其它位置肌群。借用等速设备可设定不同角速度并对不同角速度下的运动员肌肉水平进行测试，发现大腿前后侧肌肉随角速度的增加活动能力增强，因此通过施加合适阻力可对运动员弱侧肌肉进行积极性训练，增强弱侧肌肉水平，进而提高百米运动员成绩。戴兴鸿[16]同样发现运动员利用等速仪器并根据其运动特点进行训练，可以有效提高短跑运动员下肢力量水平，使运动员的专项训练达到更好的效果。与其他学者测试方法不同，国内学者邱建宏[17]发现在利用等速仪器给定角速度的情况下离心收缩更加剧烈，同时随着角速度的增加离心收缩张力增加。

与等张收缩相比，等速肌力测试训练技术可设定活动速度，进而保证在评价肌肉能力和分析肌肉力量以及对肌肉的训练中的准确性，等速肌力测试的应用同样保障了运动员在测试过程中安全性。

2.3 大众健身中的应用

等速肌力测试技术在大众健身中也可以发挥相当重要的作用，用于诊断运动参与者肌力水平以及对现有运动能力的评价。常用的肌力水平检查法有手法肌力检查法、等长肌力测定法、等张肌力测定法等，但由于其在实际操作过程中影响因素较多导致测定结果不准确，为了寻追更加精准的测定方法，利用等速仪器可以更精确的对运动员肌肉功能和肌力大小测定。

国外学者S. M. Nickols-Richardson等[18]通过实验发现同心和偏心等动阻力训练有利于增加年轻女性的肌肉力量、无脂肪软组织质量和特定的骨矿物质测量。参与者被随机分配进行5个月的同心（n=37）或偏心（n=33）训练。训练时使用非显性腿和手臂、占主导地位的四肢作为控制。用等动测功计测量肌肉力量;通过双能X射线吸收测量身体成分。最终发现无论采用何种模式，高强度、低速 IRT 都会增加受过训练的四肢的肌肉力量和FFSTM，并赋予年轻女性的结核病BMC和特定于部位的BMD和BMC带来益处。在损伤后的恢复方面，国外学者Bassi-Dibai等[19]在调查肥胖中年人2型糖尿病（DM2）的肌肉功能、身体组成和代谢控制之间的关系时利用绝对峰值扭矩（TQ)、相对峰值扭矩（TQ/BW）、总工作（TW）和疲劳指数（FI）等等速指标在同心膝外爆收缩期间通过等动测功机进行评估,得出BMI测量的肥胖严重程度与肌肉力量的产生能力和耐力呈正相关的结论。国内学者陈文红[20]、王国新[21]对健康青年肘关节屈伸肌进行一周两次相同等速重复测试分析，发现受试个体前后两次测试结果平均数值相差不大，但各项指标有提升。因此肘关节等速测试结果可较好地应用于不同患者组内比较，从而对受试者进行健康评估。同样国内学者陶霞[22]对10～12岁小学生进行左右两侧关节伸曲肌群的肌力测试，发现多数学生两侧肌力不平衡，但田径、立定跳远等项目与两侧肌力相关程度较高，且膝关节、踝关节处肌力不平衡也容易造成青少年的运动损伤，因此可将测试结果作为青少年的力量检测和评价指标。

目前，等速肌力测试系统在大众健身中的应用较少，但通过对相关文献资料的查询可知等速训练能够改善参与者的BMI、身体成份等指标，同时等速肌力测试结果也可作为运动锻炼以及青少年合理安排体育训练的科学性指标。

3 等速肌力测试系统的优缺点

3.1 等速肌力测试系统的优点

等速肌力测试作为时下最受欢迎的肌力测试技术，具有其它测试手段所不具备的特性。①安全性，等速仪器肌力值一旦设定，受试者无论施加多大力量都不会改变仪器速度，这会使肌力较弱或康复期受试者在康复期训练更加安全；②可测量性，不同于徒手肌力测试，等速仪器借用计算机将肌肉活动产生的力矩分析图展示给受试者，更有利于患者了解自己现状；③训练的多样性，等速仪器的使用使得传统训练方式更加趋于多样化并提高了训练过程中的安全性，等速肌力测试同样可提供多种训练方式如等速向心收缩、等速离心收缩、等速偏心收缩等，适合不同患者训练的需求[23]。

3.2 等速肌力测试系统的缺点

虽然等速训练在运动康复和运动测量中被广泛应用，但目前为止等速肌力测试还存在几个问题。①研究部位多集中在下肢关节或肌肉，仪器的设计往往不利于上肢关节、肌群的测试，如美国CSMI公司的HUMAC NORM型号等速肌力测试仪，配备有10套不同部位训练部件，但对针对颈、肘关节测试部件较少；②等速仪器价格昂贵，不易携带。目前认可度较高的Isomed2000和Biodex等都存在类似问题；③仪器不配备运动康复所需的训练模式、运动负荷，需要实验者根据经验判断。④等速肌力测试系统在对同一关节肌肉不同体位测试时，测试数据不同[24]。

4 等速肌力测试系统应用的研究展望

4.1 等速肌力测试系统的联合使用

随着科技的发展，等速技术已经与皮肤表面肌电、生物反馈等技术结合使用[25]，但这仅仅是等速肌力技术的开始，等速肌力测试系统由于独特的性能将会在竞技体育领域被广泛应用。与国外竞技体育训练不同，我国运动员的训练方式往往以经验型训练为主，国外运动员则采取器械、仪器等相结合的方式[26]。因此，将等速系统与低氧环境、心肺功能训练等相结合，在传统训练手段中融入等速肌力系统，可有效提高运动员身体素质和竞技水平。同时，可简化等速肌力测试系统并将其投入到全民健身中，为国民身体素质的提高做出贡献。

4.2 等速肌力测试系统的移动使用

尽管等速仪器已经广泛使用但等速肌力测试技术的优势并没有完全发挥出来，首先是仪器体积太大，不便于携带，进行场外测试时不利于等速仪器的使用，未来可推出可拆分式便携仪器，通过手机即可实现对仪器的设定和操控，其次是等速仪器拆解后不方便配合使用，可在部件中加入蓝牙芯片，在使用中通过客户端对所需锻炼部位整合，增加等速仪器使用的灵活性。且由于仪器价格较为昂贵，将仪器拆分式处理可供给所需人群更多的选择，日后若有需要也可再另行配置，同时也有利于等速肌力测试的推广和应用。

综上所述，大量研究表明等速训练技术在运动康复中更为广泛应用，由此可见等速训练对于运动损伤后的恢复能起到良好的效果。同时，等速技术在国内外研究中被广泛应用，从兴起到现阶段逐渐成熟，等速技术在体育训练、运动员肌肉能力评估以及运动损伤后的康复过程中被广泛应用。但目前等速技术仍存在较多问题如价格昂贵、携带不变等，对等速训练和测试的推广造成阻碍。且等速仪器较为精密，操作需要专门技术人员的指导，同时应制定合理的仪器应用方法，将等速训练技术更多的应用到大众体育和运动训练中。