刘钰 张栋 陈聪航 郭丞 曹春梅
摘 要:探討北欧两项运动员运动功能特征对跳台滑雪专项技术的影响,以期为设计合理的体能训练方法、提高训练效率提供参考。以中国6名北欧两项国家队运动员为研究对象,测试其身体形态、功能性动作、平衡性、关节活动度、肌力以及运动员训练比赛过程中跳台滑雪动作姿态和成绩,分析运动功能和肌力参数与成绩的相关性,总结其相互作用的机制。结果:1)我国优秀北欧两项运动员身体形态和运动功能具有较大个体差异,躯干稳定性和肩关节灵活性较差,髋关节内旋角度、伸髋肌力左右侧差异较大,踝关节背屈活动度和肌力普遍较好。2)与跳台滑雪运动表现和稳定性具有正相关性的因素为年龄、踝关节背屈活动度和肌力、直线弓箭步、肩关节灵活性、下肢Y-平衡后内侧伸出距离、髋屈伸和内旋活动度;具有负相关性的因素为FMS总分、躯干俯卧撑、躯干旋转稳定性、髋内外旋肌力。3)结合跳台滑雪动作姿态分析发现,良好的踝关节背屈活动度和肌力可以增加起跳飞行过程中提压板技术的流畅稳定性,使运动员更容易在空中飞行时重心前移,有更小的身体与雪板夹角;髋外旋肌力过大容易导致蹬伸动作过紧和空中飞行时身体与雪板夹角增大。结论:长期专项训练会导致北欧两项运动员出现运动功能对称性、稳定性和关节活动度下降的问题,这些问题会影响跳台滑雪的起跳和空中飞行技术。建议以跳台滑雪技术特征为依据,设计更科学合理的功能性训练动作,加强关节活动度和核心稳定性的训练。
关键词:北欧两项;下肢功能;动作模式;生物力学;技术特征、竞技表现
中图分类号:G 863.12 学科代码:040302 文献标识码:A
Abstract:This study sets to discuss the influence of athletes’lower limb functional characteristics on ski jumping technique, in order to support the design of appropriate physical training methods and improve training efficiency. In this paper, six Nordic combined athletes from Chinese National Team were tested for their body shape, functional movements and balance, mobility, muscle strength, as well as the athletes’posture and performance in ski jumping during training and competition, in use to analysis the correlation between functional and strength parameters and performance, and summarized the mechanism of their interactions. The results suggested that: 1)the body shape and lower limb motor function of the best Nordic combined athletes in China have large individual variability, with poorer trunk stability and greater variation in hip internal rotation angle and hip extension muscle strength, and shoulder flexibility generally better ankle dorsiflexion flexibility and muscle strength. 2)The characteristics positively correlated with jumping performance and stability were age, ankle dorsiflexion mobility and muscle strength, linear lunge, shoulder flexibility, lower limb Y-balance medial reach, hip flexion and extension and internal rotation mobility; negative correlations were found for total FMS score, trunk push-up trunk rotation stability, hip internal and external rotation muscle strength. 3)Combined with the analysis of jumping posture, it was found that good ankle dorsiflexion mobility and muscle strength could increase the smooth stability of the lifting ski technique during the jumping and flighting, making it easier for athletes to shift their weight forward in the air and have a smaller body snowboard angle; excessive hip external rotation muscle strength can lead to tighter stirrups and higher aerial angles, which can affect performance. Conclusion: Long-term specialized training could lead to problems in symmetry, stability and flexibility for Nordic combined athletes, which could affect the take-off and airborne skills of ski jumping. Suggestions: Based on the technical characteristics of ski jumping, scientific and reasonable functional training actions should be designed to strengthen the training of ankle mobility and stability.
Keywords: Nordic combined; Lower limb function; Movement mode; Biomechanics; technical characteristics; competitive performance
身体运动功能对运动技术水平有重要影响。近年来,随着国内外学者对运动生理学、功能解剖学及生物力学等体育基础学科的深入研究,逐渐将运动员完成运动技术时所需的身体结构、动作模式等纳入到身体运动功能的范畴中。由于先天发育和后天训练使运动员身体各部分的运动功能改变并出现较大的个体差异,这种差异表现在不同运动项目运动员进行训练时身体基本姿态和动作模式发生变化,从而最终对专项技术动作姿态的正确性和流畅度产生较大影响[1]。力量素质是身体运动功能的外在表现之一,力量素质不仅可以影响脊柱和核心稳定、关节的灵活和稳定,同时可以优化动作模式、整合运动链能量传递、降低运动损伤风险,而这些作用是运动员保持技术动作稳定性和持久性的重要因素[2]。这些身体结构、动作模式和力量素质的个体差异因素统称为运动员的运动功能特征。
北欧两项比赛由越野滑雪和跳台滑雪两个项目组成,要求运动员具有高超的跳台技术和垂直弹跳力及有氧耐力、滑雪效率和冲刺能力[3]。由于北欧两项运动员长期进行越野滑雪专项训练,一般身材比较健壮,在体型方面与跳台滑雪专项运动员差异较大,不具有明显的偏瘦流线型身体结构特征[4-7],这些身体形态差异会对跳台滑雪技术产生影响[8]。跳台滑雪由助滑、起跳、飞行和着陆4个阶段组成,运动员在起跳和飞行中具有较好的动作姿态能够减小运动中的迎面阻力和增加空气上升阻力[9]。有研究表明,起跳和飞行初始阶段的动作姿态对飞行距离影响最大[10-13],主要包括膝关节的快速伸展、髋关节的打开、脚尖向上勾起等动作[14],这些直接影响运动员竞技水平的技术动作个体差异因素统称为运动员的专项技术特征。
良好运动姿态的形成可以通过改善身体的运动功能来实现,例如,通过下肢局部小肌肉群的力量训练提高下肢平衡性、协调性等[15-16]。也有研究者认为,对运动员下肢进行最大力量训练可以提高垂直起跳速度[17]。目前,国外学者对跳台滑雪的研究主要集中在跳台滑雪技术改进[18-19]、训练设施优化[20-21]、新装备器材应用方面[22-24],而对运动员运动功能性特征影响跳台滑雪运动表现的机制研究较少,在运动实践中无法通过有针对性的陆上辅助训练有效地补充运动员动作姿态存在的短板。相比跳台滑雪专项运动员,北欧两项运动员核心力量更加强大,同时下肢肌肉和关节力量更强。有研究发现,很多世界顶尖北欧两项运动员不仅具备高超的跳台滑雪专项技术,而且依靠强大的躯干力量、爆发力等身体素质在跳台滑雪比赛中作出上佳表现[3]。因此,找到运动功能特征和运动表现两者的内在联系,对北欧两项运动员短时间内提高跳台滑雪成绩至关重要。
综上所述,本研究通过对我国优秀北欧两项运动员的身体形态、功能性动作筛查、下肢Y-平衡、身体协调性、关节活动度和肌肉力量进行测试评估,分析其与跳台滑雪技术动作姿态、运动表现的关系,为我国北欧两项运动员制定合理的训练计划、提升运动能力和个性化发展提供参考。
1 研究方法
1.1 测试对象
以备战2022年北京冬奥会的中国6名国家队北欧两项重点运动员为研究对象(均有参加洲际杯、国际雪联世界杯积分赛、全国冬季运动会等国内外大赛经历,并获得了国家级运动健将或一级运动员称号)。对6名被试在2020—2021赛季的跳台滑雪训练(累计1 519次跳跃)相关数据进行统计。
1.2 实验测试
1.2.1 身体形态测量
使用卷尺和体成分分析仪(Inbody7.1,韩国)对被试进行清晨空腹时的身体形态学指标测试,并记录测试结果。
1.2.2 功能性动作筛查
采用功能性运动筛查套件(Perform better,美国)对被试的身体功能进行评估,测试动作包括:深蹲、跨栏步、直线弓箭蹲、肩部灵活性、主动腿上抬、躯干稳定性俯卧撑、躯干旋转稳定性[25]。为保证测试数据的准确性,每个测试动作重复3遍,由获得FMS高级资格认证的测试人员进行测试,在测试之前被试未进行任何准备活动。
1.2.3 下肢Y-平衡性测试(Y-Balance Test-LQ)
采用Y-平衡测试套件(Perform better,美国)对被试下肢前侧伸、后内侧伸、后外侧伸3个方向的动作进行测试。测试开始前首先测量下肢长度(髂前上棘到内踝末端的距离),测试结果精确到 0.5 cm。在进行下肢Y-平衡测试时,测试者单腿站在测试板的红线之后,同时另一侧腿尽可能向前侧伸展、向后内侧伸展、向后外侧伸展,然后回到起始位置,每个方向重复测3次,记录每一侧腿的伸出距离,数值精确到 0.5 cm,取最大值作为测试结果。
1.2.4 关节活动度和肌力测量
使用肌力角度测量仪(Hoggan MicroFET2,美国)测量被试者踝关节主动背屈角度。受试者平卧,测试员手握测量仪置于足背部,下指令要求被试者尽最大努力程度与其对抗,每侧测试3次,取最大值作为肌力。髋关节活动度和肌力测试方法相同。
1.2.5 跳台滑雪技术动作生物力学测量
应用高清快速摄像机(SONY AK700,日本)采用定点定焦摄影测量法在标准跳台台端和空中进行二维动作拍摄,拍摄模式为高速运动模式(100 f/s)。应用视频分析系统(Dartfish 10 Classic,瑞士)进行技术动作分析,并对测试误差进行软件自动校正。
1.3 數理统计法
本研究使用“OriginPro 2021”数据分析工作站进行数据分析和制图,应用“SPSS 23.0”软件进行差异显著性检验和相关性分析。采用变异系数法对运动学特征指标中的个体差异进行比对与描述,计算公式为:CV=σ/μ×100(CV为变异系数;σ为标准差,反映单位均值的离散程度;μ 为均值)。定义:CV≤10为不具有显著性差异,CV=10~100为具有比较显著性差异,CV≥100为具有显著性差异。采用皮尔逊相关系数分析法对被试下肢特征数据和赛季跳台运动表现数据进行分析, 0.1≤|r|<0.3 为具有低度相关关系,0.3≤|r|<0.5 为具有中度相关关系,0.5≤|r|≤1 为具有高度相关关系[26] (r为皮尔逊相关系数,用于估算样本的协方差和标准差),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 结果与分析
2.1 身体形态和运动表现测试结果
被试的基本信息和运动表现如表1、表2所示,我国北欧两项运动员普遍从事北欧两项训练年限较短,主要从越野滑雪项目跨项选拔,赛季平均成绩个体差异性不显著(CV=5.2),成绩波动的个体差异比较显著(CV=18),我国北欧两项运动员跳台滑雪最好成绩(103±2.79 m)虽然能够达到世界优秀运动员水平(100.65 m①),但是平均成绩(86.6 m)还不理想。与跳台滑雪专项的男子运动员身高和体质量相比(见图1),我国北欧两项运动员年龄具有显著差异性(CV=13.1),身高、体质量和下肢比例的差异不显著(CV分别为:1.8、5.5、5.6),说明我国该项目运动员的体型具有较强相似性。相较跳台滑雪运动员,我国北欧两项运动员平均年龄稍大,身高方面略高,体质量显著偏重(p<0.05)。近年来,一些欧洲学者的研究表明,北欧两项与跳台滑雪的运动员的身体形态差异决定了北欧两项运动员要有与跳台滑雪专项运动员不同的专项技术发展条件[27-28]。
2.2 运动功能测试结果
2.2.1 功能性动作筛查
被試FMS测试结果显示(见图2),综合动作评分合格率仅为33.3%(14分合格),其中运动功能性问题发生频率从高至低排序分别为躯干稳定性(CV=82.0)、肩关节灵活性(CV=141.0)、躯干旋转的稳定性(CV=44.9),被试在这3项指标上的差异显著。
2.2.2 下肢活动度和平衡性测试
图3是下肢Y-平衡测试结果,显示被试双腿分别向后内侧伸出距离差异不显著(CV分别为:8.4、8.1),左腿向前侧、向后外侧和右腿向后外侧的伸出距离差异比较显著(CV分别为: 11.3、11.7、 15.1),其中被试S01的双腿存在较大差异,这也可能是其训练时出现姿态不对称和动作代偿现象的原因。下肢整体测试水平较高的为被试S04和被试S05,表现为左腿和右腿分别向3个方向伸出的距离均较长。
2.2.3 关节活动度和肌力测试
2.2.3.1 踝关节背屈活动度和肌力测试
踝关节是跳台滑雪起跳和飞行技术动作利用率较高的关节。测试结果表明,被试的踝关节背屈活动度和肌力普遍较好,但是均存在较大的个体差异(见图4),其中左踝关节背屈肌力个体差异比较显著(CV= 27.3)。此外,左侧和右侧的踝关节活动度存在稍许差异,这种较小的差异可能由优势腿、测量者主观操作误差造成。通过长期训练观察,并结合数据进行分析,被试S01的踝背屈活动度最好,同时在跳台成绩上表现出具有较高的天赋,起跳流畅性更好,飞行距离也较远;被试S05和被试S02的踝关节肌力最好,并且被试S05训练年限最长,被试S02成绩较好,这两名被试跳跃距离均较其他被试更稳定。由此可以初步推测,踝关节背屈活动度和肌力分别可能是跳台滑雪技术流畅性和成绩稳定性的影响因素,但是该推测有待进一步验证。
2.2.3.2 髋关节活动度和肌力测试
髋关节及其周围肌群作为参与助滑下蹲姿势、起跳伸展、飞行姿态的主要身体结构,其活动度及其周围局部肌群力量可能对跳台滑雪专项技术动作有显著影响。表3和表4是被试髋关节活动度和肌力测试结果,被试的左髋关节内旋角度(CV= 30.7)和卧位左侧、右侧伸髋肌力(CV分别为:37.5、34.3)差异比较显著。在测试中,被试S04的髋关节活动度较好,被试S02相对其他被试髋关节肌力较大,这两名被试在跳台滑雪中成绩较好并稳定。同时,良好的髋关节活动度和肌力也使得其在越野滑雪训练中表现出更好的技术动作特征,成绩也非常突出。推测其原因可能是:髋部活动度和肌力不仅会影响助滑和起跳的技术动作,同时也会通过影响下肢蹬伸动力,从而对越野滑行技术动作完成的流畅度和经济性产生很大影响。
2.3 运动功能特征与跳台滑雪运动表现
2.3.1 运动功能特征与跳台滑雪运动表现的相关关系
从上述测试结果发现,我国北欧两项优秀运动员身体形态和下肢运动功能特征的显著差异可能与运动表现有较大的相关性,因此,本研究对具有显著差异特征的指标进行统计学分析,分析指标包括:训练和身体形态指标4项,功能性动作筛查指标6项,下肢Y-平衡性测试指标6项,下肢关节活动度和肌力测试指标28项,共计44项。对筛选的指标和跳台滑雪距离的赛季均值、平均距离标准差(反映成绩波动情况)进行皮尔逊相关系数分析,从中找出影响北欧两项运动员运动表现的关键因素。由表5的分析结果可知,与跳台滑雪距离均值高度正相关的特征指标为:两踝背屈角度,右髋内旋角度;高度负相关的指标为:躯干稳定性俯卧撑,躯干旋转稳定性,FMS总分,坐位左髋屈角度,卧位右髋伸肌力,左、右两侧髋部内外旋肌力。与跳台滑雪距离赛季平均标准差正相关的指标为躯干稳定性俯卧撑;负相关的指标为:年龄,直线弓箭步,肩关节灵活性,下肢Y-平衡测试中双腿分别内侧伸出,两踝肌力,两侧髋部内旋和屈伸角度,右髋内收肌力、左髋屈肌力和左、右髋伸肌力。
2.3.2 运动功能特征与动作姿态参数的相关关系
本研究选择与跳台滑雪平均成绩高度相关的运动功能特征指标中差异最大的2名被试进行比较。动作姿态参数包括起跳时出跳台时刻膝关节角度(k)、出跳台时刻躯干与水平面夹角(α0)、出跳台时刻身体与雪板夹角(β0)。出跳台后5 m、10 m、30 m、40 m、50 m、60 m的空中飞行攻角分别为α1、α2、α3、α4、α5、α6 ;雪板与躯干夹角分别为β1、β2、β3、β4、β5、β6。一共选取15项参数(见图5)。功能性和力量参数包括两踝背屈角度,两侧髋部外旋肌力。
选择与成绩高度正相关的两踝背屈角度差异最大的被试S01(左27°、右28°)和被试S06(左17°、右16°)的视频进行分析。通过图6-S01b和图7-S01可以看出,被试S01出跳台时k角和α0角均略小于被试S06;飞行时攻角α被试S01略高于被试S06, 雪板和身体夹角β低于被试S06。被试在进行跳台训练时,出跳台瞬间需要进行脚尖向上勾起动作以把雪板上提,这个动作可以增加空气阻力,待出跳台后再用足踝下压雪板,使得身体平直向前。飞行中身体和雪板夹角(β)减小可减小风阻,获得更远的飞行距离,而这对踝关节背屈活动度有很高的要求,被试S01相对于被试S06的踝背屈活动度更好,其提板和压板技术更到位,运动表现更好。
选择与成绩高度负相关的左、右两侧髋部外旋肌力差异最大的被试S05(左31.7 LB,右38.8 LB)和被试S04(左47.8 LB,右43.7 LB)进行比较。被试S05出跳台时的k角大于被试S04,说明被试S05躯干向前的张力较好(如图6-S05a),具有较强的髋外旋肌力,但是如果利用不好导致起跳蹬伸动作过紧,也不利于躯干自然向上发力。同时,被试S04在空中飞行时全程有大于被试S05的雪板与躯干夹角(β),这也是髋外旋肌力过大、动作过紧造成的,所以如何自然地利用髋外旋肌力对北欧两项运动员非常重要。
选择与成绩平均标准差高度负相关的两踝背屈肌力差异最大的被试S03(左45.4 LB,右55.2 LB)和被试S02(左79.1 LB,右73.3 LB)進行分析。2名被试两踝背屈肌力差值总和达到了51.8 LB。由图6-S02b和图6-S03b可以看出,被试S02出跳台后雪板和身体夹角(β)相较被试S03更小,踝背屈肌力增大有助于更好地完成上提和勾起雪板,空中飞行数据显示被试S02在5~30 m飞行时攻角(α)和雪板与躯干夹角(β)变化速率比被试S03更快(如图7-S02、图7-S03),这也是由于有较强的踝背屈肌力才能体现出的技术动作稳定、自如的能力。
2.3.3 运动功能特征与运动表现和动作姿态的相关关系
图8为我国优秀北欧两项运动员运动功能特征、跳台滑雪生物力学指标和跳台滑雪运动表现的结构关系。从图8可以看出,与赛季跳台滑雪距离均值高度正相关的两踝背屈活动度,高度负相关的髋关节活动度以及与赛季跳台滑雪距离平均标准差高度负相关的踝背屈肌力,均在视频分析中的生物力学指标得到了有效验证。这个分析结果也可以从一个侧面说明,北欧两项运动员表现出的下肢运动功能特征,能在一定程度上影响其起跳和飞行姿态,进而提高跳台滑雪成绩及增强成绩的稳定性。
3 讨论
3.1 身体形态和对称性
优秀跳台滑雪运动员有较低的体脂率及流线体型[29],并且具有较好的起跳和飞行空气动力学特征[13,15],可以在训练和比赛中获得更远的飞行距离。运动员可以通过严格控制饮食获得最佳的BMI和瘦体重[6]。北欧两项运动员相较跳台滑雪专项运动员体质量偏大。这是由于兼项越野滑雪需要发展四肢和躯干肌肉力量造成的。根据北欧两项运动员的训练特点,在控制总体质量的条件下,采用低脂饮食有助于运动员在寒冷的赛季保持体质量平衡,同时加强对肌肉灵活度和柔韧性的训练,避免力量训练造成的肌肉僵硬和肥大,有利于在跳台滑雪技术上有更好的运动表现。
有研究表明,跳台滑雪的过程可以描述为闭合和开放运动链之间的变化[30],这种链式动作对身体对称性有较高的要求。如果姿态不对称容易引起身体运动功能障碍,影响爆发力输出、离心运动能力和向心运动能力,在进行跳台滑雪训练时技术动作会变形,并出现空气阻力受力不均匀等情况,导致飞行距离变短甚至发生训练事故。另有研究表明,身体不对称性超过15%以上的运动员受伤的概率也会大幅增加[31],所以针对性地进行单侧平衡能力训练可以较好地解决身体的不对称问题,从而改善运动员跳台滑雪的运动表现。
3.2 平衡性和稳定性
跳台滑雪运动员在跳台端的起跳飞行动作衔接对运动表现非常重要,这需要运动员在90 km/h左右的高速运动中控制髋关节和躯干部位肌肉的稳定姿态,使得不同关节运动和肌肉收缩整合起来,为四肢末端发力创造理想条件,使力量的产生、传递和控制达到最佳状态,形成符合专项力学规律的动作链,从而提高躯干核心支柱区的稳定性[32]。通过FMS、下肢Y-平衡等功能动作筛查测试和躯干核心力量测试,辅以核心训练可以更好地达到评估水平。
FMS测试考察了躯干整体动作的稳定性,但是大部分测试指标和跳台滑雪运动表现具有负相关性,这可能由于跳台滑雪成绩良好的运动员训练年限较长,伤病发生概率较大,身体局部疼痛和受限较多,致使筛查动作得分较低,这种疼痛和损伤可以通过测试筛查后进行功能训练干预。下肢Y-平衡测试反映了下肢和躯干的动态灵活性与稳定性以及单腿支撑的能力。有研究发现,优秀跳台滑雪运动员身体运动链中各关节位置纵向变化是稳定的,运动员在跳台端双腿蹬伸动作与下肢Y-平衡测试的下肢后侧伸出动作相似[33]。本研究测试结果显示,被试双腿向后内侧伸出距离和跳台滑雪成绩有高度正相关性,这一方面是由于测试动作和跳台滑雪起跳动作具有技术的相似性,另一方面是腿后内侧伸出能力和臀中肌、臀大肌的协同发力相关,可以提高跳台滑雪专项运动表现。此外,增大臀中肌的肌力也可以增强髋关节的稳定性,从而提升北欧两项运动员的运动表现。
3.3 关节的活动度
跳台滑雪运动员需要在助滑、起跳、飞行阶段分别进行髋关节下压、髋关节伸展、脚尖迅速向上勾起、脚踝将雪板下压的连贯技术动作,整个动作需要在8~9 s左右完成,所以对踝关节背屈和髋关节的活动度有较高要求。Bessone等[23]对1992—2001年的优秀跳台滑雪运动员下肢和躯干的运动学数据进行研究分析发现,运动员踝关节和膝关节角度减小、躯干和髋关节角度增加,会使运动员获得更远的飞行距离,而助滑的平均速度会变得更慢。Elfmark等[10]研究表明,参加都灵冬奥会的跳台滑雪最佳成绩运动员的髋关节角速度与飞行距离相关(r=0.651, p<0.05, n=10),较大的髋关节角速度使得优秀跳台运动员的雪板和助滑道之间的摩擦力更小,在起跳时动作的空气动力学评价也更好。另有研究表明,踝关节背屈的幅度也是肢体前侧动态稳定性的主要影响因素,如果运动员因踝关节出现慢性损伤而导致踝关节背屈灵活性受限,将会影响踝关节前侧的动态稳定性[34]。有学者通过在固定地面和滚动平台上模仿跳跃,模拟跳台滑雪运动员进行动力学和协调性实验发现,髋关节可能是控制跳台滑雪运动员起跳时角动量的关键因素[11]。
本研究通过分析数据得出,良好的踝关节背屈活动度和髋关节活动度对跳台滑雪成绩会产生有利影响。在选材时会将跳台滑雪运动员的柔韧性作为测试指标之一。我国北欧两项运动员的一部分是从越野滑雪项目选材而来,在其日常训练中耐力性训练板块比例较大,因此起跳和飞行动作与跳台滑雪专项运动员有一定程度的差异,这些问题可以通过柔韧性训练,增加关节局部小肌群的功能性力量训练改善。此外,应注意的是,踝关节背屈活动度过大会影响跳台滑雪落地动作的稳定性,所以在增加关节活动度训练比例时也应同步增加关节肌力训练,使关节在增强活动度的基础上有更好的稳定性。
3.4 肌力
跳台滑雪专项体能训练板块中有很大比例的训练是进行下肢的爆发力训练[34-35]。有研究显示,跳台滑雪运动员垂直跳跃高度每增加1 cm,可以使飞行距离增加1~1.5 m[17]。Paasuke等[35]采用“Cybexⅱ” 测力仪对北欧两项运动员膝关节伸展力和垂直纵跳的高度进行测试发现,纵跳高度与反映爆发力的膝关节伸直等距力量发展速率、角速度为60°/s的等速最大力矩具有显著相关性(p <0.05)。可见,优秀北欧两项运动员的纵跳高度和跳台滑雪运动表现与下肢伸肌的最大爆发力密切相关。
北欧两项运动员下肢肌肉不仅要具有爆发力所需的快肌纤维类型,而且因为越野滑雪需要有氧耐力而要兼具慢肌纤维特征[36],但是快肌纤维较慢肌纤维能产生更大的离心和向心收缩力,所以快肌纤维在跳台滑雪项目中会起到更好的发力作用。而相比决定下肢力量的大腿肌肉力量和小腿肌肉力量,髋关节和踝关节周围的小肌肉群力量对起跳和飞行的专项技术稳定性影响更大。本研究也认为,踝关节背屈肌力较好的运动员在起跳和空中飞行中雪板和身体夹角变化速率更快,动作也更加稳定。值得注意的是,跳台滑雪的专项技术特点需要运动员具有强大的踝关节背屈伸肌肉力量,但是当运动员的肌力过大时,肌肉的延展性会受到限制,进而导致关节活动度下降,难以做出最佳技术动作。所以,在安排专项训练时,下肢的肌力训练时要考虑肌肉的延展性和关节的灵活性,在确保运动员形成良好的关节活动度的前提下,逐步增强专项所需的肌肉力量[16,37]。
4 结论
本研究对北欧两项运动员跳台滑雪动作姿态参数、成绩指标与身体功能性和肌力特征之间的相关关系进行了分析,并发现了各因素之间的相互作用。结果表明:我国优秀北欧两项运动员身体形态和运动功能有较大差异,躯干稳定性和肩关节灵活性较差,髋关节内旋角度、伸髋肌力左、右侧差异较大,踝背屈活动度和肌力普遍较好;与跳台滑雪运动表现和动作稳定性具有正相关性的因素为年龄、踝背屈活动度、肌力、直线弓箭步、肩关节灵活性、Y-平衡内侧伸出距离、髋屈伸和内旋活动度;具有负相关性的因素为FMS总分、躯干俯卧撑、躯干旋转稳定性、髋内外旋肌力。结合跳台滑雪动作姿态分析发现,良好的踝背屈活动度和肌力可以增加起跳飞行过程中提压板技术的流畅稳定性,使运动员更容易在空中飞行时重心前移,有更小的身体与雪板夹角;髋外旋肌力过大容易导致蹬伸动作过紧和空中飞行身体与雪板夹角增大。本研究表明,长期专项训练会导致北欧两项运动员出现運动功能对称性、稳定性和关节活动度下降的问题,这些问题会影响跳台滑雪时的起跳和空中飞行技术。建议以跳台滑雪技术特征为依据,设计更科学合理的功能性训练动作,强化关节活动度和核心稳定性的训练。
注释:
①世界优秀运动员的相关数据来源于2021年9月1日国际雪联北欧两项夏季大奖赛总成绩排名前20的运动员(www.fis-ski.com)。
参考文献:
[1] 王雄,刘爱杰. 身体功能训练团队的实践探索及发展反思[J]. 体育科学,2014,34(2): 79.
[2] 王雄. AP模式解析及其借鉴意义[J]. 中国体育教练员,2013,21(1):28.
[3] RASDAL V, MOEN F, SANDBAKK ?覫. The long-term development of training,technical, and physiological characteristics of an olympic champion in nordic combined [J]. Frontiers Physiology, 2018, 9(1): 931.
[4] ZEBZEEV V, ZEKRIN F K, ZDANOVICH O S. Factor profiles of functional and technical fitness in nordic combined skiers during multiyear preparation [J]. Human Sport Medicine,2019, 19(S1): 106.
[5] OSTACHOWSKA-G A, PIWOWAR M, ZAJ■C J. Segmental phase angle and body composition fluctuation of elite ski jumpers between summer and winter FIS competitions [J]. International Journal Environmental Research and Public Health, 2021, 18(9):4741.
[6] RYBAKOVA E, SHUTOVA T, VYSOTSKAYA T. Sports training of ski jumpers from a springboard based on body composition control and physical fitness [J]. Journal of Physical Education & Sport, 2020, 20(2): 752.
[7] RAUSAVLJEVI■N, SPASI■M, JO?譒T B. Mechanics model of the relationship between the body mass of ski jumpers and length of the ski jump [J]. Kinesiologia Slovenica, 2012, 18(1): 14.
[8] MULLER W, PLATZER D, SCHMOLZER B. Dynamics of human flight on skis: improvements in safety and fairness in ski jumping [J]. Journal of Biomechanics, 1996, 29(8): 1061.
[9] ETTEMA G, HOOIVELD J, BRAATEN S, et al. How do elite ski jumpers handle the dynamic conditions in imitation jumps? [J]. Journal Sports Science, 2016, 34(11): 1081.
[10] ELFMARK O, ETTEMA G. Aerodynamic investigation of the inrun position in Ski jumping [J]. Sports Biomechanics, 2021,19(2): 1.
[11] JANURA M, CABELL L, ELFMARK M, et al. Kinematic characteristics of the ski jump inrun: A 10-year longitudinal study[J]. Journal of Applied Biomechanics, 2010, 26(2): 196.
[12] MIKKO V, JARMO P, PAAVO V. EMG activities and plantar pressures during ski jumping take-off on three different sized hills[J]. Journal Electromyography and Kinesiology, 2000, 11 (2):141.
[13] VODI■AR J, COH M, JO?譒T B. Kinematic structure at the early flight position in ski jumping [J]. Journal of Human Kinetics, 2013, 35(1): 35.
[14] JANUROV?魣 E, JANURA M, CABELL L, et al. Kinematic chains in ski jumping in-run posture [J]. Journal of Human Kinetics, 2013, 39(1): 67.
[15] 胡齊,刘宇. 运动员姿态对跳台滑雪空中飞行气动特性的影响 [J]. 医用生物力学,2021,36(3): 407.
[16] 周彤,章碧玉. 复合式训练研究进展 [J]. 体育科学, 2017, 37(10): 72.
[17] FRITZ J, KROLL J, JENNY H, et al. In-field measurement of vertical and horizontal forces in ski-jumping: Evaluation of a portable two-dimensional force plate[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part P-Journal of Sports Engineering and Tech, 2019, 233(1): 126.
[18] KURPIERS N, PETRONE N, SUPEJ M, et al. Application of inertial motion unit-based kinematics to assess the effect of boot modifications on ski jump landings-A methodological study [J]. Sensors (Basel), 2020, 20(13):1.
[19] ETTEMA G J, BRATEN S, BOBBERT M F. Dynamics of the in-run in ski jumping: a simulation study[J]. Journal of Biomechanics, 2005, 21(3): 247.
[20] ETTEMA G, BRAATEN S, DANIELSEN J, et al. Imitation jumps in ski jumping: Technical execution and relationship to performance level [J]. Journal Sports Science, 2020, 38(18): 2155.
[21] LORENZETTI S, AMMANN F, WINDM?譈LLER S, et al. Conditioning exercises in ski jumping: biomechanical relationship of squat jumps, imitation jumps, and hill jumps [J]. Sports Biomechanics, 2019, 18(1): 63.
[22] LOGAR G, MUNIH M. Estimation of joint forces and moments for the in-run and take-off in ski jumping based on measurements with wearable inertial sensors[J]. Sensors (Basel), 2015, 15(5): 11258.
[23] BESSONE V, PETRAT J, SCHWIRTZ A. Ski position during the flight and landing preparation phases in ski jumping detected with inertial sensors [J]. Sensors (Basel), 2019, 19(11):2575.
[24] SCHWAMEDER, HERMANN. Estimation of ground reaction forces from kinematics in ski-jumping imitation jumps[J]. ISBS Proceedings Archive, 2019, 37(1):75.
[25] COOK G, BURTON L, HOOGENBOOM B, et al. Functional movement screening: the use of fundamental movements as an
assessment of function-part 2[J]. International Journal of Sports Physical Therapy, 2014, 9(4): 549.
[26] HOPKINS W, MARSHALL S, BATTERHAM A, et al. Progressive statistics for studies in sports medicine and exercise science.[J]. Med Sci Sports Exerc, 2009, 41(1):3.
[27] SANDBAKK O, RASAL V, ETTEMA G, et al. How do world-class Nordic combined athletes differ from specialized cross-country skiers and ski jumpers in sport specific capacity and training characteristic[J]. International Journal Sport Physiology, 2016, 11(7):899.
[28] JAAN E, HELENA G, MATI P. Comparison of twitch contractile properties of plantar flexor muscles in nordic combined athletes, cross-country skiers, and sedentary men[J]. Europe Journal Sport Science , 2011, 11(1):61.
[29] MANI H, IZUMI T, KONISHI T, et al. Characteristics of postural muscle activation patterns induced by unexpected surface perturbations in elite ski jumpers[J]. Journal of Physical Therapy Science, 2014, 26(6): 833.
[30] BALINT G, FLORIN S. Testing the dynamic balance and proprioception in team a romanian schi jumping athletes[J]. Journal of Physical Education and Sport, 2011, 12(11):46.
[31] LOGERSTEDT D, GRINDEM H, LYNCH A. Single-legged hop tests as predictors of self-reported knee function after anterior cruciate ligament reconstruction[J]. American Journal Sport Medicine, 2012, 40(10):2348.
[32] 陳小平,黎涌明. 核心稳定力量的训练 [J]. 体育科学, 2007,
27(9): 97.
[33] WILK M, GBALA U, GEPFERT M, et al. Effect of kinesthetic differentiation of the in-run position on the jump length in Polish national ski jumpers[J]. Baltic Journal of Health & Physical Activity, 2018, 10(4): 182.
[34] PAULI C A, KELLER M, AMMANN F, et al. Kinematics and kinetics of squats, drop jumps and imitation jumps of ski jumpers [J]. Journal of Strength Conditioning Research, 2016, 30(3): 643.
[35] PAASUKE M, ERELINE J, GAPEYEVA H. Knee extension strength and vertical jumping performance in nordic combined athletes[J]. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness 2001, 41(3):354.
[36] T?覫NNESSEN E, RASDAL V, SVENDSEN I S, et al. Concurrent development of endurance capacity and explosiveness: Training characteristics of world-class nordic combined athletes [J]. International Journal of Sports Physiology & Performance, 2016, 11(5): 643.
[37] 何鹏飞,董范,姜自立. 整合性神经肌肉训练对提高女子运动员运动表现及预防运动损伤的影响[J].体育科学, 2017, 37(2): 66.
收稿日期:2021-11-27
基金项目:国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项(2020YFF0304605)。
第一作者简介:刘钰(1975—),男,博士,教授,研究方向为运动人体科学,E-mail:liuyu2000@ tsinghua.edu.cn。
通信作者简介:曹春梅(1977—),女,博士,副教授,研究方向为运动生物力学,E-mail:caocm@tsinghua.edu.cn。
作者单位:1. 贵州民族大学心理学系,贵州贵阳 550025;2. 北京大学心理与认知科学学院,北京100086;3.清华大学体育部,北京100084;4.首都体育学院,北京 100191。
1. Department of Psychology, Guizhou Minzu University, Guiyang, Guizhou 550025, China;2.School of Psychological and Cognitive Sciences, Peking University, Beijing 100086, China;3.Division of Sports Science and Physical Education,Tsinghua University,Beijing 100084,China;4. Capital University of Physical Education and Sports,Beijing 100191,China.