青少年足球运动员动态稳定性表现及其与变向速度的关系

2021-09-25 12:00李学亮房作铭
中国体育科技 2021年8期
关键词:下肢稳定性动态

李学亮 ,房作铭

足球是一种间歇性运动,运动员在一场比赛中大约会进行1 300次活动变化(Rampinini et al.,2010;Stolen et al.,2005),其中包括 726±203次的变向(Bloomfield et al.,2007)。较快的变向速度能够使足球运动员在比赛中获得时间或空间上的优势,从而在身体对抗或技战术执行方面占据主动(Bloomfield et al.,2007)。同时,变向速度还是区分足球运动员水平高低和青少年选材的重要指标(Reilly et al.,2000)。因此,变向速度对足球运动员极其重要。然而,变向是一种非常复杂的技能,需要在单腿支撑的情况下完成动作,对单侧支撑时动态稳定性的要求较高。动态稳定性是指人体从动态过渡到静态时保持平衡的能力(Wikstrom et al.,2005)。在变向过程中,运动员从动态(减速)过渡到静态(停止以改变方向)时,必须保持一定程度的稳定性和平衡,然后再返回到动态(再加速)状态,良好的动态稳定性有助于运动员在变向中保持稳定的重心(Bressel et al.,2007),对于变向表现至关重要。在众多评估动态稳定性的测试中,Y平衡测试(Y-balance test,YBT)由于其操作简单且可靠性高(Denegar,2000)被广泛使用。其主要通过单侧支撑时对侧肢体在不同方向做远伸动作而评估人体的动态稳定性(Coughlan et al.,2012),分为上肢和下肢两个子测试。

虽然,动态稳定性对于变向速度极为重要,但是关于变向速度与各身体素质关系的研究主要集中于直线速度(Little et al.,2005;Loturco et al.,2019;Yanci et al.,2014)、力量(Keiner et al.,2014;Peñailillo et al.,2016;Spiteri et al.,2013;Wisloff et al.,2004)和爆发力(Castillo-Rodriguez et al.,2012;Lockie et al.,2014),而与动态稳定性之间关系的研究较少,尤其是缺少下肢Y平衡测试(lower quarter Y-balance test,YBT-LQ)与变向表现的研究。另外,足球运动员在传球、运球和射门等专项动作中,都是单腿支撑的情况下运用对侧腿去完成动作,其动态稳定性可能具有专项特征。因此,本研究分析了青少年足球运动员在YBT-LQ中的动态稳定性表现及其与变向速度之间的关系,这将有助于了解青少年足球运动员的动态稳定性特征,明确动态稳定性与变向速度的关系。研究假设青少年足球运动员的下肢动态稳定性具有专项性特征,在YBT-LQ中伸出距离较远的运动员具有更快的变向速度,并且伸出距离相对值与变向速度之间存在显著相关性。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以青少年足球运动员的动态稳定性表现和变向速度及两者之间的关系为研究对象。受试者来自中超足球俱乐部,参加全国青超联赛U17组比赛,共24名男子足球运动员。其平均年龄为17.07±0.33岁,平均身高为173.65±5.90 cm,平均体质量为61.61±6.97 kg。测试纳入标准:运动员在测试前1个月内无肢体和躯干等关节部位损伤,能进行正常训练。

1.2 研究方法

1.2.1 测试法

1.2.1.1 下肢Y平衡测试

受试者双手叉腰,单脚赤足站立于YBT套件之上,支撑脚拇指位于中心横线之后对准正前方,对侧脚随机地在前侧、后内和后外侧(后交叉)共3个方向上尽最大努力分别完成3次远伸。在两腿各尝试3次练习并休息3 min之后进行正式测试,每个方向重复测3次,记录每一次的伸出距离,数值精确到0.5 cm,取最大值为测试结果。综合值为3个方向的平均值,相对值(%)=伸出距离/腿长×100。测试前完成运动员腿长测量并进行适当热身练习,取仰卧位下肢髂前上棘至内踝距离为腿长。

1.2.1.2 变向速度测试

变向速度测试采用修改T型变向和曲线变向两种测试。T型测试常被用于团队运动的变向评估,包括向前冲刺、侧滑步和后退跑等团队运动所需要的动作(Sassi et al.,2009,Sekulic et al.,2013)。而修改 T 型测试在T型测试的基础上缩短了每次变向之间的距离,更加符合团队运动形式(Lockie et al.,2014),同时具有较高的可靠性(Sassi et al.,2009),可作为足球运动一般变向测试。曲线变向测试的每次变向角度均为80°,可作为足球运动专项变向测试[足球比赛中84%的变向角度小于90°(Bloomfield et al.,2007)]。另外,这两项测试中的变向次数(4次)和总距离(20 m)均相同,并且两项测试的完成时间约为4~7 s(Nimphius et al.,2017),均主要依靠磷酸原系统供能。这可以避免变向次数、总距离以及糖酵解供能能力对变向能力的干扰(Brughelli et al.,2008)。

在修改T型测试中,受试者首先以最快速度向前冲刺5 m并用右手触及中间标志桶;接着向左侧滑步2.5 m并用左手触及左侧标志桶,再向右侧滑步5 m并用右手触及右侧标志桶;随后向左侧滑步2.5 m并用左手触及中间标志桶;最后后退跑再次越过起始线。

在曲线测试(图1)中,受试者以最快速度完成4次80°变向。以上2项变向测试中,受试者均在计时器后0.5 m处起跑,测试次数均为2次,每次间隔5 min,取最快成绩。测试前先进行15 min的标准化热身练习,包括慢跑、动态牵拉、神经激活以及速度渐增的变向练习。测试完成时间采用双光束电子计时系统(Swift Performance Equipment,Lismore,Australia)测量,精度为0.01 s。

图1 曲线变向测试Figure 1. Curve COD Test

1.2.2 数理统计

所有数据均利用SPSS 25.0进行统计。1)样本数据正态性检验,对所有变量进行描述性统计,并利用K-S法进行正态性检验。2)独立样本t检验,根据变向测试完成时间,将24名运动员按中位数分为快速组和慢速组,各12人;并采用独立样本t检验比较两组运动员的动态稳定性差异,同时利用效果量(effect size,ES)表示差异大小。根据Cohen的方法计算ES,即两均值的差与合并标准差之间的商(Muller,1988),差异大小划分标准:<0.2微小无意义差异,0.2~0.6小差异,0.6~1.2中等差异,1.2~2.0大差异,2.0~4.0非常大差异,>4.0极其大差异(Hopkins et al.,2009)。3)相关性分析,利用Pearson积差相关性分析法分析动态稳定性与变向速度之间的关系,变量为YBT-LQ各方向伸出距离的相对值和变向测试完成时间。相关系数r在0~0.30为低度相关,0.31~0.49为中度相关,0.50~0.69为高度相关,0.70~0.89为非常高度相关,0.90~1.00为近似线性相关(Hopkins et al.,2009),P<0.05为具有显著性差异,P<0.01为具有非常显著性差异。

2 研究结果

2.1 下肢Y平衡测试结果

在青少年足球运动员的YBT-LQ结果(表1)中,原始值方面,后内侧伸出距离最远(约103 cm),后外侧次之(约97~98 cm),前侧最短(约60~61 cm);相对值方面,后内和后外侧伸出距离均超过下肢长度,分别约为腿长的112%和105%~106%;前侧伸出距离低于下肢长度,约为腿长的65%~66%;综合得分约为腿长的94%~95%。

表1 青少年足球运动员下肢Y平衡测试结果Table 1 YBT-LQ Results of Young Football Players n=24

在YBT-LQ中,对于左右腿前侧伸出距离的对称性(差值>4 cm)和综合得分(低于94%)较为关注。本研究中共有18人存在两侧稳定性不对称(左右腿前侧伸出距离之差>4 cm)或综合得分低于94%,占总数的75%。其中,5人存在两侧肢体不对称现象,占总数的20.83%;14人综合得分低于94%,占总数的58.33%。

2.2 变向快速组和慢速组的动态稳定性差异

修改T型变向、曲线变向及以上两项变向测试总成绩(表 2)较快的快速组在年龄(17.14±0.34 vs 17.13±0.33岁,17.18±0.36 vs 17.09±0.30岁,17.26±0.39 vs 17.13±0.36岁)、身高(173.92±6.80 vs 173.79±4.58 cm,172.75±7.12 vs 174.96±3.72 cm,176.11±8.13 vs 173.94±4.20 cm)和体质量(62.78±7.77 vs 60.44±6.19 kg,61.07±7.60 vs 62.15±6.58 kg,63.71±8.60 vs 61.82±5.71 kg)方面与慢速组相比均无显著差异(P>0.05,ES=0.01~-0.39)。但是以上3种快速组的变向时间(5.23±0.08 vs 5.59±0.21 s,5.17±0.08 vs 5.43±0.09 s,11.03±0.25 vs 11.59±0.23)均显著低于相对应的慢速组(P<0.01,ES=-1.72~-3.06)。

表2 变向快速组和慢速组的年龄、身高、体质量和变向时间Table 2 Age,Height,Weight and COD Time of Faster and Slower COD Groups

在YBT-LQ结果方面,修改T型变向(图2)的快速组除左前侧与慢速组无显著差异(P>0.05,ES=0.66),其他方向伸出距离及综合值均显著高于慢速组(P<0.05,ES=0.92~1.30)。曲线变向(图3)快速组只在右后外侧伸出距离显著高于慢速组(P<0.05,ES=0.87)。修改T型和曲线变向两项测试总成绩较快的快速组(图4)在左右后外侧的伸出距离和左综合值显著高于慢速组(P<0.05,ES=1.08~1.19)。

图2 修改T型变向测试快速组和慢速组的下肢Y平衡测试结果Figure 2. YBT-LQ Results of Faster and Slower Group of Modified T COD Test

图4 修改T型和曲线测试总成绩快速组和慢速组的下肢Y平衡测试结果Figure 4. YBT-LQ Results of Faster and Slower Group of Modified T COD Test and Curve COD Test

2.3 动态稳定性与变向速度的相关性

左右后内侧和后外侧伸出距离及左右综合值与修改T型变向时间呈中度至高度负相关(r=-0.415~-0.530,P<0.05;表3)。左后内侧和左后外侧伸出距离与曲线变向时间呈中度负相关(r=-0.396~-0.422,P<0.05;表3)。

表3 下肢Y平衡测试中相对伸出距离与变向时间的相关性Table 3 Correlation between Relative Reaching Distance and COD Time in YBT-LQ Test

3 讨论与分析

3.1 下肢Y平衡测试结果分析

YBT是在星型偏移平衡测试(start excursion balance test,SEBT)的基础上发展演变而成。两者在评估人体动态稳定性时均具有较高的可信度,但是YBT的可信度(Shaffer et al.,2013)和对动态平衡的敏感度比SEBT更高(Plisky et al.,2009),且操作更为简单。因此,本研究采用YBT-LQ对24名青少年足球运动员的动态稳定性进行评估。

青少年足球运动员的YBT-LQ结果显示,前侧伸出距离与后内和后外侧有较大差异,而后内和后外侧伸出距离之间的差异则较小,这符合前人研究中各方向伸出距离的趋势(Butler et al.,2012;Gupta et al.,2016)。本研究中,青少年足球运动员在YBT-LQ 3个方向上的得分高于前述文献中的普通人(Alnahdi et al.,2015;Shaffer et al.,2013),但是低于成人运动员(唐桥 等,2019;Butler et al.,2012)。这可能是因为经历丰富的成年运动员在力量和本体感觉等方面要优于青少年运动员,从而展现出了更好的动态平衡表现(Butler et al.,2012)。然而,在与相同年龄组运动员相比时,青少年足球运动员在后内和后外侧的伸出距离要高于板球(Gupta et al.,2016)和滑雪运动员(Vitale et al.,2018),因为足球运动员经常以单腿支撑进行拨球和扣球过人变向以及无球变向等动作,而这些动作与Y平衡的后内和后外侧伸出动作相似,这在一定程度上解释了其在这两个方向上动态稳定性要好于其他运动员的原因(Bressel et al.,2007)。但是青少年足球运动员在前侧的伸出距离却要低于板球(Gupta et al.,2016)和滑雪运动员(Vitale et al.,2018),这可能由于之前的踝关节损伤所致。研究表明,踝背屈幅度是YBT-LQ前侧得分的最主要影响因素(Kang et al.,2015),而踝关节的慢性损伤限制了包括踝背屈在内的灵活性,进而影响了前侧动态稳定性表现。

在应用YBT-LQ对非接触性损伤风险进行预测时,主要从综合得分和左右腿前侧伸出距离的对称性进行考虑。研究表明,高中篮球运动员综合得分低于94%时,损伤风险约增加6倍;左右腿前侧伸出距离差大于4 cm时,损伤风险将会增加2.5倍(Plisky et al.,2006)。本研究中,75%的青少年足球运动员存在损伤的风险。从综合得分看,58.33%的运动员低于94%;而从左右腿前侧伸出距离差看,只有20.83%的运动员存在不对称性。这说明综合得分较低是青少年足球运动员承受损伤风险的主要原因,并且综合得分较低主要是前侧得分较低造成的。因此,未来训练中应加强前侧方向上的动态稳定训练,以降低损伤的风险。

3.2 变向快速组和慢速组的动态稳定性差异分析

根据修改T型测试、曲线测试以及两项变向测试的总时间,按中位数将24名运动员分别分为3种快慢组合(表2)。其中,这3种相对应的快慢组运动员在年龄、身高和体质量方面均无显著差异,但是3种快速组运动员的变向速度均显著快于各自相对应的慢速组。并且修改T型变向(图2)、曲线变向(图3)以及两项变向测试总成绩(图4)较快的快速组在YBT-LQ中表现出了更好的动态稳定性,说明动态稳定性有助于变向速度的发展,其原因可能有以下两点:1)YBT-LQ表现和变向速度同时受益于下肢关节的灵活性。研究表明,单腿伸出距离与下肢关节的灵活性有关(Overmoyer et al.,2015;Robinson et al.,2008)。同时,下肢关节活动幅度的增加有益于冲刺速度的提高(Schenau et al.,1994),进而利于变向后的再加速。2)良好的动态稳定性有助于最大化下肢动力链的功能,高效利用地面反作用力,提高变向表现。身体姿势的调整与控制是影响变向速度的技术因素之一(Young et al.,2002),其主要通过控制躯干相对于骨盆的位置和方向来实现(Kibler et al.,2006)。变向过程中躯干的移动是为了调整身体姿势进而控制重心的稳定;只有重心稳定,才能确保地面反作用力不是被躯干和核心所吸收而是被有效传递,地面反作用力才能有效推动身体的重心进行移动(Young et al.,2006)。变向的运动学研究表明,躯干前倾幅度(r=0.61,P=0.04)(Sasaki et al.,2011)和骨盆的侧倾幅度(r=0.54,P<0.05)(Marshall et al.,2014)均与变向时间呈显著相关,即较小的躯干前倾和骨盆侧倾幅度与较快的变向速度相关。这从生物力学角度直接验证了动态稳定性对于变向速度的重要性。

另外,修改T型测试快速组除左前侧外,其他方向的伸出距离均显著大于慢速组。而曲线变向快速组的伸出距离与慢速组相比,只是在右后外侧方向上具有显著差异,而在前侧和后内侧方向无显著差异。这是因为修改T型变向中包含了曲线变向所没有的后退跑和侧滑步两种动作模式。其中,后退跑要求运动员重心后移,与YBTLQ中前侧动作模式相似(Earl et al,2010);而侧滑步与后内和后外侧动作模式相似,要求躯干朝向支撑腿的同侧和异侧倾斜(Kang et al.,2015)。因此,与曲线变向相比,修改T型变向中的快速组与慢速组在YBT-LQ的更多方向上存在显著差异。以上表明,不同变向测试中的快慢组在YBT-LQ中的表现差异有所不同。然而,当以两项变向测试总时间划分快慢组时,快速组伸出距离只是在左右后外侧和左综合值显著高于慢速组。这表明后外侧方向的动态稳定性比其他方向更能区分青少年足球运动员的变向速度。

3.3 动态稳定性与变向速度的相关性分析

皮尔逊相关性分析表明,左右伸出距离以及综合值与修改T型变向时间呈中度至高度相关,左后内侧和左后外侧的伸出距离与曲线变向时间呈中度相关,且所有的相关性系数均为负数(表3),说明较好的动态稳定性与较快的变向速度呈正相关。这符合Lockie等(2016)的研究结果,即星型平衡测试表现与多方向速度显著相关。

从YBT-LQ各个方向看,左后内和后外侧距离与两项变向速度均相关,右后内和后外侧距离与修改T型变向速度相关,且后外侧与两项变向速度的相关系数均大于后内侧;然而,前侧距离与两项测试的变向速度均不相关。这说明对于变向速度而言,后内和后外侧动态稳定性比前侧重要,而后外侧比后内侧重要。后内和后外侧与变向速度相关,原因:1)后内和后外侧与变向动作具有相似的动作模式需求。在用力方向方面,后内和后外侧伸出动作与变向动作更为相似,都需要在矢状面、额状面和水平面等3个平面内同时用力(Brughelli et al.,2008)。在动作幅度方面,躯干朝向支撑腿同侧和对侧的倾斜可以分别提高后内和后外侧的伸出距离(Kang et al.,2015)。同时,变向过程中较大的躯干侧倾幅度与较快的变向速度显著相关(Marshall et al.,2014)。2)YBT-LQ后内和后外侧与变向动作所募集的肌肉群相似。当单腿向后内和后外侧伸出时,踝关节背屈幅度加大,胫骨前肌激活增加(Earl et al.,2010),胫骨前肌可以使足在跑步时积极背屈,为脚着地做好准备(Jönhagen et al.,1996),有助于提高变向速度。除胫骨前肌激活增加之外,当单腿向后外侧伸出时,为对抗身体前倾引起的屈髋力矩的增加,腘绳肌的激活水平增加且显著大于前侧和后内侧伸出动作(Earl et al.,2010)。腘绳肌激活水平的增加对于变向中的减速制动和变向后的加速起动也至关重要(Kovacs et al.,2008)。腘绳肌的力量及其在摆腿后期的活动是影响加速过程中水平力大小的主要因素,腘绳肌的激活对推动人体向前移动起着决定性作用(Kyröläinen et al.,2001)。因此,这使得后外侧距离与变向速度的相关系数大于后内侧。另外,前侧距离与两项测试的变向速度均不相关,可能是因为前侧伸出和变向动作的用力方向不同而引起的。前侧伸出只是在矢状面内进行,属于单平面运动,而变向属于多平面动作,需要在3个平面同时用力(Brughelli et al.,2008)。

从变向类型来看,YBT-LQ各方向伸出距离与修改T型变向速度的相关系数均相应地大于曲线变向,这可能与变向测试中的动作类型和数量有关。曲线测试只包括冲刺跑和变向这两种动作,而修改T型测试除了冲刺跑和变向动作,还包括侧滑步和后退跑。其中,在这两项测试中每次冲刺跑的距离较短,主要为起动加速或变向后的加速。在加速阶段脚与地面的接触时间较长,这使得冲刺跑对动态稳定性的需求较低(Lockie et al.,2016),由于曲线测试中的冲刺跑次数及距离大于修改T型测试,进而降低了曲线变向速度对动态稳定性的需求。而修改T型测试中的侧滑步要求躯干在单腿支撑的情况下朝向支撑腿的同侧和异侧倾斜(Kang et al.,2015),后退跑要求重心后移且背对前进方向,两者对动态稳定性需求均大于向前的冲刺跑,进而增加了修改T型变向速度对动态稳定性的需求。以上说明变向速度与动态稳定性之间的相关性受到变向测试类型的影响,测试中动作类型越多越复杂,相关性越高。

3.4 研究不足与展望

本研究是关于动态稳定性与变向速度的横向研究,相关性研究并不能说明两者之间的因果关系。因此,未来应进行动态稳定性训练干预试验的纵向研究,探索动态稳定性对变向速度的实际影响。

4 结论与建议

1)青少年足球运动员在YBT-LQ的后内和后外侧方向上动态稳定性相对较好,而前侧方向相对较差,且普遍存在损伤风险。

2)动态稳定性较好的运动员具有更快的变向速度,动态稳定性有助于变向速度的发展;快慢组运动员的动态稳定性差异受变向测试类型影响,后外侧稳定性表现更能区分变向速度的快慢。

3)动态稳定性与变向速度呈正相关,且相关性受Y平衡测试方向和变向测试类型影响。后外侧动态稳定性与变向速度的相关性高于后内侧,对变向速度最为重要;变向测试中动作类型越多越复杂,相关性越高。

建议提高青少年足球运动员前侧方向的动态稳定性,以提高综合得分减少损伤风险。使用YBT-LQ评估运动员的变向速度时,应选择合适方向的稳定性作为评价指标。为提高青少年足球运动员的变向速度,除力量和爆发力练习之外,还应加强后内侧和后外侧动态稳定性练习,尤其要注重后外侧。为了将稳定性练习效果最大化地转移到变向表现,应选择与变向动作需求和肌肉激活模式相同的练习,尤其是涉及多平面的练习。

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