加压训练诱导不同训练水平女子足球运动员肌肉活性及激活后增强效应的时域特征

2023-06-12 07:50孙得朋车同同李志远杨铁黎
首都体育学院学报 2023年2期

孙得朋 车同同 李志远 杨铁黎

摘    要   目的:探究50%動脉闭塞压(AOP)半蹲起训练对不同水平女子足球运动员下肢肌肉激活和激活后增强效应(PAP)的时域特征。方法:募集16名不同训练水平女子足球运动员,按运动等级分成2组,每组各8名运动员,以持续加压的方式进行4组30%的1RM半蹲起诱导PAP,运用无线遥感表面测试系统,采集4组半蹲起训练中下肢肌群肌电信号,计算臀肌和大腿前、后及外侧肌肉肌电振幅(RMS)标准值,使用Kistler三维测力台对16名受试者加压半蹲起运动前、后(15 s、5 min、10 min、15 min)的腾空高度、峰值功率(PPO)、力量发展速率(RFD)及垂直反作用力(vGRF)进行采集。采用双因素(训练水平×时间)重复测量方差分析法对4组半蹲起运动下肢肌群肌肉激活、垂直跳的腾空高度、PPO、RFD、vGRF进行分析。结果:1)在4组半蹲起运动中,不同水平受试者股内侧肌、股外侧肌、股直肌、股二头肌、半腱肌及阔筋膜张肌在第3组和第4组RMS标准值增加显著(p<0.05),臀大肌随半蹲起组数的增加,RMS标准值逐渐减少,一级运动水平受试者在第4组时臀大肌RMS标准值小于第1组(p<0.05);2)50% AOP半蹲起运动在干预后5 min和10 min垂直跳过程中均诱导产生PAP(p<0.05),一级运动水平的受试者干预后5 min时CMJ过程中诱导PAP非常显著(p<0.01),同一时间点,一级运动水平的受试者PAP显著优于二级运动水平的受试者(p<0.05);3)50% AOP低强度半蹲起运动后5 min和10 min垂直跳过程的跳跃高度、PPO、RFD显著增加(p<0.05),一级运动水平的受试者干预后5 min时CMJ过程中峰值功率改善非常显著(p<0.01)。结论:低强度加压半蹲起运动能够显著增加女子足球运动员下肢肌肉激活程度,并诱导PAP,且受试者训练水平对其有重要影响。

关键词   加压训练;传统高强度训练;训练水平;激活后增强效应;垂直跳;运动表现

中图分类号:G 804.23           学科代码:040303           文献标志码:A

DOI:10.14036/j.cnki.cn11-4513.2023.02.010

Abstract   Objective: To explore and analyze the effect of 50% AOP of low-intensity semi-squat KAATSU training on lower limb muscle activation and the temporal profile of post-activation potentiation (PAP) of female football players with different training levels.  Methods: 16 female football players with different training levels were recruited and divided into two groups according to their sports level, with 8 players in each group. Four groups of 30% 1RM semi-squat to induce PAP by continuous compression. The wireless remote sensing surface testing system was used to collect the surface EMG signals of the lower limb muscles from four groups of semi-squat, and the RMS standard values of the gluteus, thigh anterior, posterior, and lateral muscles were calculated. And the Kistler three-dimensional force platform was used to collect the pre- and post-test values (15 s, 5 min, 10 min, 15 min) of the vertical jumping height, PPO, RFD, and vGRF of the 16 subjects. Double-variable (training level × time) repeated-measures design was used to analyze the muscle activation of lower limb muscle groups, vertical jump height, PPO, RFD, and vGRF in four groups of semi-squat. Results: 1) In the 4 sets of semi-squatting exercises, the RMS values of the vastus medialis, vastus lateralis, rectus femoris, biceps femoris, semitendinosus and tensor fasciae latae were significant in sets 3 and 4 (p < 0.05). With the increase of the number of semi-squat groups, the RMS of the gluteus maximus gradually decreased, and the RMS value of the gluteus maximus in the fourth group was significantly lower than that in the first group (p < 0.05). 2) The 50% AOP semi-squatting exercise induced PAP in both 5 and 10 minutes after the semi-squat (p<0.05), and the PAP induced in the CMJ was very significant (p<0.01) in the first-level athletes 5 minutes after the semi-squat (p<0.01); at the same time point, the first-level subjects were significantly better than the second-level subjects (p<0.05). 3) The vertical jump of jump height, PPO and RFD at 5 and 10 minutes after the 50% AOP low-intensity semi-squat exercise significantly increased (p < 0.05), and the PPO in the CMJ was very significantly improved at 5 minutes after the semi-squat of the first-level subjects (p < 0.01). Conclusion: Low-intensity semi-squat KAATSU training can significantly increase lower limb muscle activation and induce PAP in female football players, and the training level of the subjects has an important impact on it.

Keywords   KAATSU training; traditional high intensity training; training levels; post activation potentiation; vertical jump; sporting performance

在一场足球比赛中,运动员经历大约1 000~1 400次如冲刺、跳跃、踢球、变向等爆发性动作[1-2],这些爆发性动作涉及运动员的肌肉力量、力量发展速率(简称“RFD”)及输出功率等[3]。因此,肌肉力量、速度和功率是足球运动员竞技表现的重要决定因素[4]。正式训练和比赛前,运动员可通过积极的热身活动降低受伤风险,增加工作肌的温度,加快神经传导速度和代谢速率等[5],同时可以使运动员的肌肉力量、速度、功率等达到最优化状态,诱导激活后增强效应(简称“PAP”),改善随后运动表现[6-7]。

激活后增强效应指特定条件下(最大或接近最大强度)肌肉随意收缩刺激后引起随后肌肉表现急性增强[8-9],是一种肌肉记忆引起运动表现改善的现象[10]。诱导PAP产生的收缩刺激称为肌肉的调节收缩(简称“CC”)[11]。PAP作为热身活动的重要效应,用于训练或比赛前,对运动员竞技表现产生潜在的积极影响。目前,诱导PAP产生的具体生理机制仍不清楚,但研究者普遍认为诱导PAP产生的可能机制是:肌球蛋白调节轻链(简称“RLC”)磷酸化、高阈值运动单位的募集和羽扇角的变化等[12]。有研究证实,CC刺激后神经肌肉疲劳和增强效应同时存在,最佳PAP取决于疲劳和增强效应之间的净平衡,且受恢复时间[13-14]、训练状态[13,15]、CC强度[14]等影响。教练员和研究人员主要运用动态运动和最大自主收缩诱导PAP的产生,其中大负荷颈后深蹲(≥80% of one repetition maximum,1RM)是诱导下肢PAP最常用的方法[3,13]。近年来,已证实超负荷离心训练[16]、弹力带辅助训练[17]和加压训练[18]等新的CC诱导PAP非常有效,这些新的CC可以扩展传统的诱导PAP的方法。此外,Koch等[19]用20%、30%和40% 1RM3组深蹲,组间间歇3 min;Moir等[20]用37% 1RM重复12次深蹲,两者低强度(无加压)干预均没有诱导PAP的产生。然而,相关研究证实,具有低负荷、时间短、效率高等特点的低强度加压训练与传统高强度训练的神经肌肉激活(EMG由表面肌电技术测量,EMG主要反映运动单位和肌纤维的募集[21-22])一致,这证实2种训练方法在募集Ⅱ型肌纤维的效果相似[23]。因此,加压训练可能诱导PAP的产生。

加压训练指借助外部加压装置(如加压带或止血带),在四肢近端根部或“基部”施加外部壓力,限制动脉血的流入,同时阻止静脉血的回流,使肌肉在特殊的环境中运动,因此,又称血流限制训练(简称“BFRT”)。与无加压低强度训练相比,低强度加压训练使受限部位肌肉受到骨骼肌挤压和外部压力双重刺激,导致受限部位血流的阻力显著增加,限制动脉血向肢体远端流入,阻止静脉血的回流,造成代谢产物超负荷和缺氧程度的增加,慢肌纤维的疲劳加速,快肌纤维被更早地募集,肌肉激活水平增加[24],而高阈值Ⅱ型肌纤维的募集是PAP产生的一个重要机制[11],低强度(30% 1RM)加压训练可能诱导出与传统高强度加压训练类似的效果,产生更持久的机械功率改善。

目前关于加压训练诱导PAP产生的研究结果不一致。例如:Cleary等[15]采用30% 1RM加压颈后深蹲运动,恢复3 min后垂直跳的腾空高度下降,没有引起PAP的产生,且随着训练组数的增加,垂直跳的腾空高度下降更明显,同时,传统高强度加压训练(85% 1RM)也没有引起PAP的产生,其中的原因可能与受试者的训练水平有关。Miller等[16]采用有加压与无加压的全身震动膝关节最大等长伸的运动探讨对随后垂直跳的影响,结果表明,有加压与无加压全身震动膝关节最大等长收缩均能显著改善随后垂直跳的表现,加压组并没有进一步增强PAP效应,这可能因为膝关节最大等长收缩与随后垂直跳两者动作模式的不同,限制了最佳加压效果。但是Doma等[17]分析了有加压与无加压自身体重弓箭步蹲对跳深的影响,结果表明,加压组能够显著改善跳深的腾空高度,诱导PAP的产生。本研究主要探讨低强度(30% 1RM)加压半蹲起运动诱导PAP对不同训练水平女子足球运动员垂直跳的腾空高度、峰值功率(简称“PPO”)、垂直地面反作用力(简称“vGRF”)及 RFD的时域特征,为加压训练在训练或赛前热身活动中的进一步应用提供借鉴。

1   研究对象与方法

1.1  研究对象

以陕西省女子足球队和西安体育学院女子足球队共16名队员为研究对象,其中,一级运动员和二级运动员各8名(1RM/体重<2),根据Baechle等[25]对力量的评定标准,受试者力量水平均属于普通类。所有受试者均有2年以上下肢抗阻训练经历,实验前48 h无剧烈运动,测试前3 h无咖啡因摄入,且近6个月无肌肉损伤史,受试者均自愿参与本研究。正式测试前,告知受试者测试中注意事项及应急预案。受试者基本信息如表1所示。

1.2  研究方法

1.2.1  实验设计和干预方案

以训练水平(组间因素)和时间(组内因素)的双因素重复测量进行实验设计,所有受试者需在加压状态下完成低强度半蹲起训练。采用便携式智能加压训练仪(KAATSU SMART),加压带宽度为5 cm,加压时加压带捆绑于大腿中上1/3处,捆绑压为40 mmHg,并与大腿纵轴垂直,充气压根据Loenneke等[26]研究发现的血流阻塞压与大腿围度、收缩压和舒张压的关系确定受试者动脉闭塞压(简称“AOP”),具体公式如下:

Fatela等[27]在采用40%、60%和80%AOP加压膝关节伸运动的研究中发现,受试者下肢肌肉疲劳与相对充气压水平高度相关,较高的充气压(80%AOP)能够引起更大的肌肉疲劳和主观疲劳度,较低的充气压(40%AOP)不能引起肌肉显著激活。此外,Loenneke等[28]研究发现,50%AOP加压训练能使肌肉均方根振幅(简称“RMS”)标准值最大化,但是随着充气压的进一步增加(60%AOP),这一变化没有持续,因此,本研究采用50%AOP为充气压。根据Patterson等[29]提出的在BFRT时的负荷、组数、次数、组间间歇及加压方式的要求,采用30% 1RM负荷,组数采用最常用的4组共75次(即30次、15次、15次、15次),组间间歇60 s,间歇期间不除压。

实验前1周,受试者熟悉所有的测试流程,并在正式实验前72 h完成1RM测试,所有测试需在3周内完成。实验前需向受试者介绍加压训练相关知识,并告知研究的真实目的。实验干预前进行测试,定义为基线值,加压训练后即刻(15 s)、5 min、10 mim和15 min测试为“后测”。测试开始前需进行10 min热身和3 min牵拉活动。正式实验流程:1)在测试员的指导下完成实验仪器布置及调试工作;2)根据李玉章[30]黏贴电极片的要求,对相应部位皮肤进行清洁,并用75%的医用酒精擦拭,避免皮肤表面油脂的干扰,电极片需黏贴所测肌肉肌腹最隆起的部分,沿着肌纤维走向用绷带将其固定;3)在测试员的监督下完成CMJ和SJ各3次,受试者听从测试员的口令“上测力台”,测试员操控测力台,完成数据“去体重”,测试过程要求受试者双手插腰,SJ测试时,要求受试者下蹲大腿与地面平行,并在这一位置暂停3 s,然后快速跳起,CMJ测试时要求受试者快速下蹲至最适高度,然后快速向上跳起;4)4组加压状态下30% 1RM半蹲起运动(1组为30次,2~4组均为15次,组间间歇60 s,加压方式为持续加压);5)除压后,在15 s、5 min、10 min和15 min各完成3次CMJ和SJ测试,取最好成绩进行进一步解析。整个测试过程均记录肌电,如图1所示。

1.2.2  实验测试指标

1.2.2.1    最大力量测试

深蹲1 RM测试前,受试者需完成10 min热身和3 min牵拉。测试根据美国运动医学会的要求,首先确定5~10RM,然后确定3~5RM,最后确定1RM,1RM测试须在5次尝试中完成,每次组间间歇3 min[31]。

1.2.2.2   垂直跳测试

测试过程须在Kistler三维测力台(瑞士)上完成,测试过程采集频率1 000 Hz,受试者听从测试员的口令“上测力台”,待受试者上测力台后,测试员操控测力台,完成数据“去体重”,将测力台的数据回归“0”设置。测试过程中为减少上肢摆动对測试结果的影响,要求受试者双手插腰。垂直跳测试包括:半蹲跳(简称“SJ”)和下蹲跳(简称“CMJ”)测试。基线值、15 s、5 min、10 min和15 min的CMJ和SJ各跳3次(如图1所示),取最好1次进行解析。

采用软件“Bioware”对不同时刻垂直跳的最佳一次数据进行解析,使用截止频率为10 Hz的Butterworth低通滤波。测力台直接得出的数据有vGRF、PPO、腾空时间。垂直跳高度由受试者起跳和着地瞬间的时间差反映,起跳和着地瞬间根据测力台垂直地面反作用力的数据获得。垂直跳高度(H)计算公式[32]为:

H=1/2g(t/2)2(2),

式中:g=9.81 m·s-2,t为腾空时间。

以垂直跳的每个变量增强百分比(P增强)评价相应的变量,这一方法常用于评价PAP的变化,即P增强=增强后变量数值/变量基线值,当P增强=100%时表示无增强;当P增强>100%时产生PAP;当P增强<100%时产生激活后抑制(简称“PAD”)[33]。计算干预后15 s、5 min、10 min和15 min的CMJ和SJ的P增强。

RFD=峰值力/时间。其中,峰值力为垂直跳过程中最大力,时间为达到峰值力的时间。此外,变化率=变化值/基线值×100%。

1.2.2.3   表面肌电测试

运用表面肌电测试仪(Cometa Wave Plus肌电仪,意大利)采集受试者右侧股直肌(简称“RF”)、股内侧肌(简称“VMO”)、股外侧肌(简称“VL”)、股二头肌(简称“BF”)、半腱肌(简称“SEM”)、臀中肌(简称“GMeds”)、阔筋膜张肌(简称“TFL”)及臀大肌(简称“GM”)肌电信号。根据测试过程中同步录像,选取每组加压干预过程中肌电图。采用“Emgserver”分析软件对原始肌电数据进行整流、滤波、平滑和标准化处理,在原始肌电图上选取肌肉用力的范围,取均方根振幅(简称“RMS”)标准值。

1.3  统计学方法

运用软件excel(2016)和“SPSS 25.0”对所有数据进行处理,用平均值±标准差(M±SD)表示。采用双因素重复测量方差分析(水平×时间)对不同训练水平受试者的前测、15 s、5 min、10 min和15 min的CMJ和SJ的P增强、腾空高度、vGRF、PPO、RFD及4组半蹲起干预过程中不同肌肉RMS进行Mauchly的球形检验。若检验结果p>0.05,符合Huynh-Feldt条件,接受球形假设检验结果,可用一元方差分析的检验结果;若检验结果p<0.05,违反球形假设,需校正系数Greenhouse-Geisser的校正自由度。同时检验组间因素(水平)和组内因素(时间)之间是否存在交互效应,交互作用显著时,分别输入指令“/EMMEANS= TABLES (水平与时间) CMOPARE(时间) ADJ (BONFERRONI)”和“/EMMEANS= TABLES (水平与时间) CMOPARE (水平) ADJ (BONFERRONI)”进行简单效应分析。以上统计学意义的标准为p<0.05。

2   研究结果

2.1  各组半蹲起运动中肌肉RMS标准值的急性变化

如表2所示,对每组不同训练水平加压半蹲起的下肢肌肉RMS标准值进行双因素重复测量方差分析(水平×时间)。其中:VMO、VL、RF、BF、TFL和GMeds的测试数据Mauchly球形检验结果为p>0.05,符合Huynh-Feldt条件,接收Mauchly球形假设结果,以一元方差分析为主。结果显示,VMO、RF和BF时间主效应显著(p<0.05),VMO、RF和BF训练水平主效应不显著(p>0.05),VMO、RF和BF的RMS标准值的基线值与各时间进行多重比较,结果显示,与基线值相比,第3组和第4组具有显著性差异(p<0.05)。此外,VL和TFL存在交互作用(p<0.05),需进行简单效应分析,与基线值相比,4组半蹲起过程中一级运动员VL和TFL的RMS标准值在第3组和第4组具有显著性差异;VL和TFL在4组半蹲起过程中一级受试者的RMS标准值显著高于二级受试者(p<0.05)。GM和SEM的测试数据Mauchly球形检验结果为p<0.05,不符合Huynh-Feldt条件,拒绝Mauchly球形假设结果,需根据Greenhouse-Geisser估值对自由度进行校正。校正后结果显示,SEM时间主效应显著(p<0.05),GM和SEM时间和训练水平交互作用不显著(p>0.05),训练水平主效应不显著(p>0.05),与基线值相比,第3组和第4组具有显著性差异(p<0.05),见表2。

2.2  加压诱导不同训练水平女子足球运动员PAP的时域特征

对不同训练水平受试者各时间节点诱导PAP%的数据进行双因素重复测量方差分析,结果显示,CMJ-P增强时间主效应显著(F=51.209,p<0.05),时间和训练水平无交互作用(F=1.52,p>0.05),训练水平主效应显著(F=4.59,p<0.05);SJ-Potentiation%时间主效应显著(F=147.93,p<0.05),时间和训练水平无交互作用(F=2.53,p>0.05),训练水平主效应不显著F=0.08,p>0.05)。统计结果表明,CMJ-P增强组内各时间点与基线值多重比较显示,15 s、5 min、10 min和15 min这4个时间点具有显著性差异(p<0.05);SJ-P增强组内各时间点(15 min外)与基线值进行多重比较,15 s、5 min和10 min这3个时间点具有显著性差异(p<0.05),如图2所示。

2.3  恢复时间对不同训练水平女子足球运动员垂直跳的影响

2.3.1  腾空高度的时域特征

对不同训练水平受试者各时间节点垂直跳高度进行双因素重复测量方差分析,Mauchly球形检验结果为p<0.05,不符合Huynh-Feldt条件,拒绝Mauchly球形假设结果,需根据Greenhouse-Geisser估值对自由度进行校正。校正后结果显示,CMJ高度时间主效应显著(F=38.38,p<0.05),时间和训练水平交互作用不显著(F(1.34,20.12)=1.43,p>0.05),训练水平主效应非常显著(F=16.88,p<0.01);SJ高度时间主效应显著(F=45.36,p<0.05),时间和训练水平交互作用不显著(F(2.16,32.40)=1.58,p>0.05),训练水平主效应显著(F=14.60,p<0.05)。统计结果表明,组内各时间点腾空高度与基线值进行多重比较显示,15 s、5 min和10 min等时间点具有显著性差异(p<0.05),且一级运动员垂直跳高度显著高于二级运动员(p<0.05)。此外,一级运动员在5 min时垂直跳(CMJ)高度增加幅度为5.64%,二级运动员增加幅度仅为2.51%,如图3和图4所示。

2.3.2  峰值功率的时域特征

对不同训练水平受试者各时间节点PPO进行重复测量方差分析,CMJ-PPO测试数据Mauchly球形检验结果为p>0.05,符合Huynh-Feldt条件,接受Mauchly球形假设结果,可进行一元方差分析。结果显示,CMJ-

PPO时间主效应显著(F=13.88,p<0.05),时间和训练水平无交互作用(F=0.18,p>0.05),训练水平主效应显著(F=11.16,p<0.05);SJ-PPO测试数据Mauchly球形检验结果p<0.05,不符合Huynh-Feldt条件,拒绝Mauchly球形假设结果,需根据Greenhouse-Geisser估值对自由度进行校正。校正后结果显示,SJ-PPO時间主效应显著(F=4.18,p<0.05),水平主效应显著(F=12.88,p<0.05),时间和训练水平交互作用显著(F(1.67,25.07)=4.47,p<0.05)。统计结果表明,加压诱导PAP后,组内各时间点PPO值与基线值进行多重比较,5 min和10 min时间点具有显著性差异(p<0.05)。一级运动员在5 min时CMJ-PPO增加幅度最大(4.82%),二级运动员在15 s时下降显著,CMJ-PPO下降幅度为3.31%。此外,SJ-PPO时间和训练水平存在交互作用,需进行简单效应分析,与基线值相比,一级运动员的SJ-PPO在5 min和10 min时间点具有显著性差异;一级运动员在基线值、5 min、10 min和15 min时的SJ-PPO显著高于二级运动员(p<0.05)。如图5和图6所示。

2.3.3  力量发展速率的时域特征

对不同训练水平受试者各时间点RFD进行重复测量方差分析,Mauchly球形检验结果为p<0.05(CMJ-

RFD为p<0.05,SJ-RFD为p<0.05),不符合Huynh-Feldt条件,拒绝Mauchly球形假设结果,需根据Greenhouse-

Geisser估值对自由度进行校正。校正后结果显示,CMJ-

RFD和SJ-RFD的时间主效应显著(F=59.68和F=

45.36,p<0.05),时间和训练水平交互作用显著(F(1.84,27.59)=

3.60和F(2.09,31.28)=6.62,p<0.05),训练水平主效应不显著(F=1.84和F=2.86,p>0.05)。统计结果表明,加压诱导PAP后,时间主效应对RFD值具有统计学意义(p<0.05)。时间和训练水平存在交互作用,与基线值相比,一级运动员在15 s、5 min、10 min等时间点的RFD值具有显著性(p<0.05);一级运动员各时间点的RFD值显著高于二级运动员(p<0.05)。诱导干预后5 min时,RFD值增加幅度最大。其中:一级运动员CMJ-RFD增加4.30%,SJ-RFD增加4.82%;二級运动员CMJ-RFD增加4.20%,SJ-RFD增加1.27%,如图7和图8所示。

2.3.4  垂直地面反作用力的时域特征

对不同训练水平受试者各时间节点vGRF进行重复测量方差分析,Mauchly球形检验结果显示,CMJ-

vGRF为p>0.05,SJ-vGRF为p>0.05,符合Huynh-Feldt条件,接受Mauchly球形假设结果,可进行一元方差分析。结果显示,CMJ-vGRF和SJ-vGRF时间主效应不显著(F=0.75和F=4.16,p>0.05),时间和训练水平无交互作用(F=5.74和F=1.05,p>0.05),训练水平主效应显著(F=5.72和F=4.14,p<0.05)。统计结果表明,加压诱导PAP后,组内各时间点vGRF值与基线值不具有显著差异(p>0.05),但是一级运动员各时间点vGRF值显著高于二级运动员(如图9和图10所示)。诱导干预后5 min时,vGRF值增加幅度最大。其中:一级运动员CMJ-vGRF增加1.13%,SJ-vGRF增加0.16%;二级运动员CMJ-vGRF减少0.31%,SJ-vGRF增加0.92%。如图9和图10所示。

3   讨论与分析

3.1  低强度加压训练对不同训练水平受试者下肢肌肉活动的影响

半蹲起运动是髋关节、膝关节和踝关节肌群共同参与的多关节活动,膝关节伸肌(如:RF、VL、VMO)和髋关节伸肌(如:GMeds、GM、BF、SEM)为半蹲起运动中主要肌群[34]。相关研究表明,半蹲和深蹲运动对股四头肌(RF、VL、VMO)的肌肉激活水平类似,但是半蹲运动时GM和BF激活水平更高[35]。膝关节伸肌是垂直跳功率的最大贡献者(49%),髋关节伸肌和膝关节屈肌是跑步时速度的最大贡献者[36],半蹲运动能够显著激活股四头肌、腘绳肌、臀肌等,改善下肢爆发性活动。

sEMG是评估运动中肌群间相互作用的最常用技术[37],通过EMG信号(EMG振幅,RMS)可以确定运动中肌肉激活程度。低强度加压训练与传统高强度训练相比,在同等运动量和组数下,除重复次数和运动强度不同外,两者肌纤维募集类似,这是因为加压训练中由于血流限制造成受限部位氧供应不足,慢肌纤维疲劳加速,运动单位募集持续增加以弥补输出功率的不足[38]。本研究统计结果表明,4组半蹲起运动肌电数据统计分析,加压训练能引起不同训练水平VMO、VL、RF、BF、SEM及TFL的RMS标准值持续增加,与第1组相比,第3组和第4组显著增加,且每组运动中一级运动员肌肉RMS标准值高于二级运动员。人体完成半蹲起动作时,需要髋关节、膝关节及踝关节的协调配合,其中髋关节力矩为主要力量来源[39-40],髋关节周围RF、VMO、VL、BF、GM、SEM、GMeds等肌肉为蹲起动作的完成提供强有力的支撑。在加压半蹲起运动中,受试者为完成规定任务,由于氧供应不足,高阈值运动单位募集持续增加以弥补输出功率的不足,随着组数的增加,BF、VMO、VL、BF、SEM、GMeds等肌肉激活程度持续增加,且较高水平受试者拥有更多Ⅱ型肌纤维,表现出更高水平的肌球蛋白轻链磷酸化能力。加压半蹲起运动时,Ⅱ型肌纤维表现出更大的神经兴奋性[33],一级受试者肌肉激活程度显著高于二级受试者。此外,随着组数的增加,GM的RMS值逐渐减小,且一级运动员第4组显著低于第1组,GM的激活程度逐渐降低。半蹲起运动中髋关节力矩为主要力量来源,GM为主要发力肌,运动中膝关节和髋关节周围肌肉之间可能发生协同作用。在半蹲起开始时,加压引起肌肉内氧供应不足,造成机体内代谢产物增加,GM更多Ⅱ型肌纤维首先被募集,以弥补髋关节周围其他肌群的不足,随着组数的增加,臀大肌的疲劳程度逐步增加,且一级运动员GM疲劳程度更大。这可能与二级运动员在半蹲起运动中膝关节过于前倾、产生过多的动作代偿造成对GM的刺激程度不足有关,半蹲起运动中二级运动员GM、VL、VMO等RMS标准值的变化可以解释这一现象(见表2)。

3.2  不同训练水平受试者加压训练诱导PAP的时域特征

低强度加压训练引起神经肌肉即时性反应已经引起广泛的研究[41-42]。这些研究主要运用EMG振幅(RMS)标准值分析运动单位的募集及相关肌纤维动员[21]。在通常情况下,运动单位随着收缩力量的增加由小到大顺序被募集[43],然而,前期文献研究发现,运动单位在离心收缩、缺氧或缺血的条件下募集会发生变化[21,44]。与低强度无加压相比,加压训练能够募集更多和更大阈值的运动单位[21]。Takarada等[45]证实低强度加压训练能降低主动肌的耐受性,增加主动肌的电活动,在40% 1RM加压训练时肱二头肌EMG振幅与传统高强度(80% 1RM)几乎相等。这是因为低强度加压训练引起肌内氧气供应不足和代谢产物堆积,导致肌内代谢产物“超负荷”(例如:血乳酸浓度升高、pH值的降低等),加速慢肌纤维疲劳。为维持原有输出力量,Ⅱ型肌纤维被更早地募集[46],同时,低强度加压训练引起局部缺氧和代谢产物的堆积,刺激肌内Ⅲ和Ⅳ传入神经,引起α运动神经元反射性抑制,进一步促使高阈值运动单位的募集[47]。Tillin[11]等已证实较高阈值运动单位的募集是诱导PAP产生的重要机制之一,因此,低强度加压训练可能诱导PAP的产生。

不同训练水平受试者的测试结果显示,加压训练诱导不同训练水平受试者在5 min和10 min均产生PAP,且垂直跳PAP%显著增加。其中:一级运动员在5 min时诱导CMJ-PAP%非常显著,在15 min时诱导CMJ-PAP%显著增加。这与Doma等[17]研究结果一致,采用130%肱动脉收缩压(简称“bSBP”)进行加压训练,干预后6~15 min诱导PAP产生,且反弹跳的高度显著增加。但是Miller等[16]对有加压、无加压下震动等长收缩进行研究发现,干预后垂直跳改善水平不具有差异性,但加压条件下等长收缩的力量显著增加,这一结果与本研究不一致,这一结果可能是CC模式与随后运动方案中的动作模式不一致所致。本研究采用CC模式与垂直跳均为动态模式,而Miller等[16]采用的CC模式为静态模式,这仅造成等长收缩的力量显著改善。此外,本研究结果显示,同一恢复时间一级运动员诱导PAP%均高于二级运动员,这可能与受试者的训练水平有关。训练水平越高,Ⅱ型肌纤维的百分比可能越高,抗疲劳能力越强,越不易疲劳,这有利于PAP的产生[33]。这与Seitz等[48]的研究一致,传统高强度(90% 1RM)颈后深蹲干预诱导不同训练水平精英橄榄球运动员PAP的结果表明,训练水平越高的受试者越能产生更大的PAP。另有研究证实,传统高强度抗阻训练诱导PAP与受试者的训练水平显著相关(r=0.49~0.81,p≤0.05)[49]。上述研究表明,训练水平越高的受试者,经过CC诱导练习后,其产生PAP越显著,这与前人研究一致。

3.3  不同训练水平受试者加压训练诱导PAP动力学参数的时域特征

垂直跳动作与多种动作模式具有相似性,是评价足球运动员下肢爆发力的有效并可靠的指标之一。其中,垂直跳的vGRF是评价下肢功率的常用方法,垂直跳也是足球运动员争抢头球的重要保障[50-51]。足球运动由不同持续时间的短距离冲刺、快速加速和减速、变向、跳跃等多种爆发性动作组成的高强度间歇运动[52],比赛的成功与队员平均跳跃高度和下肢伸的功率显著相关[53],下肢肌肉爆发力(功率)或RFD在比赛中能够起到非常重要的作用。前期文献研究显示,肌肉激活和垂直跳表现之间通过GRF发生联系,肌肉激活和GRF相互作用最终决定垂直跳表现[54]。因此,要探究PAP对随后垂直跳表现的影响,分析GRF变量(例如:峰值力量、RFD、PPO等)至关重要。Garhammer等[54]研究证实峰值GRF是反映垂直跳腾空高度较差的指标,PAP不是简单的通过峰值GRF影响垂直跳表现,而需对整个GRF-时间曲线(例如:RFD、PPO)进行分析。加压训练诱导PAP对不同训练水平运动员垂直跳过程中下肢肌肉GRF变量的时域特征如下:1)2組加压训练诱导PAP后5 min和10 min的PPO均显著高于基线值。其中:一级运动员在5 min时PPO非常显著,二级运动员在15 s时PPO显著低于基线值,2组其余时间均无显著变化,同一时间一级运动员PPO显著高于二级运动员;2)2组加压训练诱导PAP后15 s的RFD均显著低于基线值,5 min和10 min的RFD显著高于基线值,2组其余时间均未见显著变化,同一时间一级运动员RFD显著高于二级运动员;3)加压诱导PAP后,组内不同时间点vGRF值与基线值不具有显著差异。这些结果表明,4组低强度加压半蹲起运动能够诱导PAP的产生,产生PAP的有效时间为5~10 min,且恢复时间为5 min时能最有效地增强足球运动员的下肢爆发力。因此,加压训练诱导PAP对女子足球运动员下肢峰值输出功率和RFD改善显著,这些改善可能对足球运动中的转身、短距离冲刺、变向、节奏变化等至关重要。

Wilk等[55]研究的连续多组70% 1RM有加压、无加压(90% AOP)卧推训练诱导PAP对受试者输出功率和速度产生影响的结果显示,在BFR条件下,每组间歇时间为5 min时,与第1组相比,第2组的峰值功率和杠铃杆的速度显著增加,第3组比第2组显著下降。这可能是在加压条件下,第2组获得更明显的PAP,而第3组由于肌肉的疲劳,抵消了更多的PAP,短时间加压卧推训练促使卧推功率和速度的增加,但是这些表现的改善可能会产生更大的疲劳,因此,可能会影响连续多组训练时的功率及相关参数的变化。Cleary等[15]的研究显示,高强度加压颈后深蹲的组间间歇为3 min时,没有引起PAP,且随着组数越多,垂直跳的高度越低。这些研究表明,随着加压训练组数的增加,机体疲劳程度增加,为获得PAP,机体可能需要更长的恢复时间,恢复时间是PAP产生的重要影响因素,最佳的恢复时间窗口应该确保疲劳和增强效应之间最佳的平衡,连续多组长时间重复训练产生疲劳程度增加,会限制PAP的产生[55]。因此,应尽可能排除疲劳对PAP的影响,Wilson等[14]的Meta分析结果显示,PAP诱导输出功率增强的最佳恢复时间为5~10 min,且ATP-CP供能系统5 min内再合成。足球运动员在做垂直跳、转身、短距离冲刺、变向、节奏变化等爆发性动作时,机体供能以ATP-CP供能系统为主,因此,本研究将5 min作为时间间隔测试诱导PAP产生。本研究结果表明,不同训练水平受试者在5 min和10 min均产生了PAP,并且PPO、RFD及vGRF显著增加,且一级运动员5 min的PPO增加非常显著。这与Doma等[17]用130% bSBP压力自身体重弓箭步蹲进行的研究的结果一致,加压弓箭步蹲6~15 min引起PAP,并显著增加跳深的高度、腾空时间、峰值功率等。综上,低强度加压训练能诱导PAP的产生,PAP大小及持续时间高度依赖疲劳和增强效应之间的平衡,加压训练负荷强度越大,为诱导PAP产生,受试者可能需要更长的恢复时间。

从功能角度分析,与最大力量相比,肌肉收缩早期力量发展速率(即RFD)能够更好地评价运动表现。前期文献表明,传统高强度训练能够引起传出神经冲动增加[56],肌肉收缩早期EMG发展速率与RFD变化类似[57],Guellich等[58]认为神经肌肉激活是影响峰值RFD和肌肉力量的主要因素,与无加压低强度抗阻训练相比,加压训练能够募集更多、更大阈值的运动单位,增加肌电图RMS标准值[21],因此,加压诱导PAP可能对不同训练水平受试者RFD产生影响。本研究结果表明,2组均在加压训练诱导PAP后15 s的RFD显著低于基线值,5 min和10 min的RFD显著高于基线值,且同一时间一级运动员RFD显著高于二级运动员。这与Baudry等[56]研究结果一致,通过6 s等长收缩诱导PAP的产生,使随后最大自主收缩和短暂高频率刺激中RFD显著增加。刘敏等[59]用5次90% 1RM深蹲对不同训练水平受试者进行干预结果显示,随着恢复时间的增加,PAP逐步出现,与基线值相比,不同训练水平受试者RFD均出现显著增加。这可能在诱导PAP过程中肌球蛋白轻链磷酸化时,优化了拉长-缩短周期的机制,导致RFD增加[24]。加压训练作为足球运动员热身活动的内容能够改善下肢快速力量、短距离冲刺跑、输出功率、变向能力等,能使足球运动员更好地保持竞技状态。

4   结论

低强度(30% 1RM)加压半蹲起诱导训练引起不同训练水平运动员下肢肌肉激活水平增加,半蹲起训练后5~10 min诱导产生PAP。在这一时间内垂直跳的腾空高度、PPO、RFD显著增加。其中,一级运动员PAP更大,且垂直跳的腾空高度、PPO及RFD增加幅度大于二级运动员。因此,低强度(30% 1RM)加压半蹲起训练是一种可用的训练和赛前热身活动,能有效改善女子足球运动员的运动表现(结论大于结果)。

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收稿日期:2022-04-25

第一作者简介:孙得朋(1984—),男,博士在读,研究方向为运动训练理论与实践、青少年身体运动功能训练。E-mail: zhuimeng_209@163.com。

通信作者简介:杨铁黎(1958—),男,博士,教授,研究方向为体育人文社会学、体育产业、休闲体育。E-mail:yangtieli@cupes.edu.cn。

作者单位:1.首都体育学院,北京 100191;2.西安财经大学,陕西西安 710100;3.青岛大学,山东青岛 266071;4.浙江大学公共体育与艺术部,浙江杭州 310058。