郭金榮，馬國東，戴 凱

(吉林體育學(xué)院，吉林長春 130022)

男子400m欄運(yùn)動屬于技術(shù)主導(dǎo)類耐力與速度共性項群項目。從運(yùn)動員競技能力結(jié)構(gòu)看，影響運(yùn)動成績的主要因素是專項體能、過欄技術(shù)與欄間節(jié)奏［1，2］。近年來國內(nèi)外對400m欄運(yùn)動的研究范圍較大，涉及運(yùn)動員選材、技術(shù)與訓(xùn)練、比賽等諸多方面，但有關(guān)400m欄運(yùn)動員下肢力量與無氧能力方面的研究報道較少。為此本研究以我國優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動員為對象，探討運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)肌力和無氧能力特征，為科學(xué)化運(yùn)動訓(xùn)練和專項體能評價提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以孟×為代表的吉林省男子400m欄組8名現(xiàn)役運(yùn)動員(國際級健將1人，國家級健將2人，一級運(yùn)動員5人)。受試者膝關(guān)節(jié)均無明顯損傷，自然情況見表1。

表1 受試者基本情況一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 相關(guān)常量實驗前測試 首先對受試者做心電圖測試，確定沒有心血管疾病及隱患，之后測量身高、體重，并記錄年齡;實驗室溫度控制在20℃ ～22℃，相對濕度40℃ ～60℃，測試安排在上午9:00～11:00。

1.2.2 無氧功測試 國內(nèi)外眾多學(xué)者針對運(yùn)動員無氧功率和無氧能力測試與研究采用了多種方法，基本形成了現(xiàn)在普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用的Wingate(Wingate Anaerobic Test)無氧實驗法。本研究采用Wingate無氧功作為400m欄運(yùn)動員無氧能力測試指標(biāo)，測試時間為30s，具體指標(biāo)為最大無氧功(peak power)、平均無氧功(mean power)、無氧功遞減率(疲勞%)等。實驗主要內(nèi)容及步驟如下:⑴受試者著運(yùn)動裝、運(yùn)動鞋，根據(jù)身高調(diào)整好功率車座位、高度及車把位置，讓受試者明確實驗流程及要求。⑵受試者在自行車上騎行10min左右做準(zhǔn)備活動，其中做2～3次沖刺練習(xí)，每次持續(xù)時間5s～7s，HR在150b/min以上，讓受試者確實達(dá)到全身肌肉和各器官系統(tǒng)充分動員的狀態(tài)。⑶連接心率傳感器，并觀察是否啟動和正常工作。⑷準(zhǔn)備活動后休息3～5min，待HR恢復(fù)到100b/min左右開始正式測試。要求受試者以本人最快的速度蹬騎，運(yùn)動過程中不斷鼓勵和時間提示，讓運(yùn)動員發(fā)揮自己最大運(yùn)動能力并堅持到最后。

1.2.3 肌肉力量測試 等速測力系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動員肌肉力量評定、力量訓(xùn)練和運(yùn)動系統(tǒng)傷病防治和康復(fù)上。運(yùn)動員肌力測試多集中在髖、膝、踝三關(guān)節(jié)上，尤其以膝關(guān)節(jié)為主。原因之一是膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動中的重要地位，另一原因是膝關(guān)節(jié)在等動測試中較容易固定，活動范圍差異小，測量準(zhǔn) 確 性 較 其 他 關(guān) 節(jié) 高［3，4］。 本 研 究 采 用 美 國 產(chǎn)ISOMED2000型多關(guān)節(jié)等速測力系統(tǒng)，對選取對象右腿膝關(guān)節(jié)肌群進(jìn)行力量測試及分析。受試者均熟練掌握測試程序和要求，測試前對等速測力系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)校正，固定方式和測試流程嚴(yán)格遵守ISOMED2000等速力量測試儀操作方法進(jìn)行。測試前受試者做5～10min準(zhǔn)備活動，以便測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和避免肌肉拉傷。在不同角速度正式測試時，每組測試間隔時間120s，每項測試4次，每次間隔30s，對測試穩(wěn)定的3次取平均值做統(tǒng)計處理，測試的肌力均經(jīng)下肢重量校正。

依據(jù)文獻(xiàn)，120°/s以下為測試最大力量素質(zhì)和120°/s以上為測試快速力量素質(zhì)的劃分標(biāo)準(zhǔn)［5］，同時結(jié)合運(yùn)動員實際情況和運(yùn)動項目特點，本研究主要測試膝關(guān)節(jié)屈、伸肌群60°/s、120°/s、180°/s、240°/s 角速度向心收縮，主要反映運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)屈伸肌群最大力量素質(zhì)和快速力量素質(zhì)特征。測試指標(biāo)包括峰力矩、最大功、最大功率、平均功率等。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計法

采用SPSS 13.0對測試得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，并且對測試指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)檢驗及分析。相關(guān)顯著性檢驗采用雙尾法(two－tailed)，顯著性水平P＜0.05。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動員無氧能力特征

無氧功率(又稱“無氧功”)是指機(jī)體在最短時間內(nèi)無氧條件下發(fā)揮出最大力量和速度的能力［6］。無氧代謝能力表示肌肉在ATP－CP和糖酵解供能條件下的做功能力，是短距離比賽項目如200m、400m欄等運(yùn)動員重點發(fā)展的能力。無氧功是評定運(yùn)動員無氧代謝能力的主要指標(biāo)，而無氧代謝能力對于400m欄運(yùn)動員來說是非常重要的。檢查無氧能力對評價400m欄運(yùn)動員的運(yùn)動能力、訓(xùn)練效果及深入探討無氧代謝能力對運(yùn)動訓(xùn)練的適應(yīng)規(guī)律具有重要意義。用Wingate無氧實驗評定無氧功率主要有三個指標(biāo):①最大無氧功率，反映機(jī)體肌肉在短時間內(nèi)產(chǎn)生高機(jī)械功率的能力，主要評價爆發(fā)力大小;②平均無氧功率，反映肌肉維持高功率運(yùn)動的耐力，主要評價速度耐力;③無氧功遞減率(疲勞%)，通過運(yùn)動功率的遞減率評價疲勞產(chǎn)生的速率。

400m跨欄跑要求運(yùn)動員具備良好的速度、力量、耐力、協(xié)調(diào)等綜合身體素質(zhì)，具備較高的專項速度、專項耐力、過欄技術(shù)及欄間節(jié)奏跑的能力，其中速度耐力是運(yùn)動員取得優(yōu)異成績的保證。400m欄屬于次極限強(qiáng)度的速度耐力項目，主要以無氧糖酵解供能為主。從表2可以看出，我國男子400m欄運(yùn)動員最大無氧功率為(954.83±52.17)w，相對最大無氧功率為(12.25±2.66)w/kg;平均無氧功率為(783.67±27.11)w，相對平均無氧功率為(10.16±1.72)w/kg;無氧功率遞減率為(29.72±13.51)w/s。其中孟×的最大無氧功和平均無氧功分別是1003.67w、853.63w，明顯高于全隊的最大無氧功和平均無氧功(954.83±52.17)w、(783.67±27.11)w，而孟×是亞洲田徑大獎賽及全運(yùn)會男子400m欄冠軍，提示可以通過30s無氧功測試評價400m欄運(yùn)動員的專項運(yùn)動能力。

表2 受試運(yùn)動員的整體無氧能力分析

最大無氧功率是骨骼肌在短時間內(nèi)產(chǎn)生高機(jī)械功率的能力，它的值越大表明爆發(fā)力越強(qiáng)。爆發(fā)力是快速力量的一個組成部分，是已經(jīng)開始張力增加的肌肉以最快的速度進(jìn)一步發(fā)揮力量的能力，在多數(shù)快速力量項目中，爆發(fā)力量是決定運(yùn)動成績的一個重要因素，主要取決于最大力量能力和快速收縮能力［8］。400m欄項目特點是在短時間內(nèi)高速完成比賽，在起跑、加速、沖刺階段中，運(yùn)動員的爆發(fā)和力量如何對能否取得優(yōu)異成績起到重要作用。在起跑階段運(yùn)動員由靜止過渡到運(yùn)動，起跑時間越短，起速越快，越利于接下來的加速運(yùn)動。爆發(fā)力和力量的好壞直接影響起跑的快慢，因為起跑技術(shù)中需要極大的絕對力量作用于地面，以產(chǎn)生反作用力、速度和加速度，且需極高的頻率由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到運(yùn)動狀態(tài)。在途中跑階段決定成績的關(guān)鍵因素是運(yùn)動員的功率，決定功率的主要因素是蹬地力量，而運(yùn)動員的蹬地力量大小和爆發(fā)力量有直接關(guān)系。運(yùn)動員的爆發(fā)和力量是決定蹬地力量的基本因素，是跑動過程中產(chǎn)生速度的主要因素，因此爆發(fā)力量的好壞直接影響到運(yùn)動員的速度。在400m欄訓(xùn)練的不斷發(fā)展過程中，越來越重視爆發(fā)力量的訓(xùn)練，而且絕對力量和相對力量要求都很高，隨著400m欄技術(shù)動作日益精湛，會對運(yùn)動員爆發(fā)力量水平提出更高要求。

平均無氧功率是30s全力運(yùn)動輸出功率的平均值，體現(xiàn)肌肉維持高功率耐力，值越大表明其速度耐力越強(qiáng)［7］。速度耐力是運(yùn)動員持續(xù)保持高速運(yùn)動的能力，是中短距離中運(yùn)動員保持最大速度的能力，甚至可以說是運(yùn)動員保持持續(xù)加速度的能力，是競速類項目運(yùn)動員重要的專項運(yùn)動素質(zhì)之一［9］。400m欄比賽需要運(yùn)動員具有以接近最大速度堅持較長時間位移運(yùn)動的能力，以創(chuàng)造優(yōu)異成績。運(yùn)動員的最大速度、快速力量耐力等素質(zhì)、機(jī)體磷酸原代謝供能及乳酸供能能力對速度耐力水平有重要影響。因此400m欄運(yùn)動員專項身體素質(zhì)訓(xùn)練著重發(fā)展速度力量耐力，以此作為提高400m欄成績的重要基礎(chǔ)。

2.2 優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)肌力特征

等速肌力測試收縮速度的設(shè)定，慢速測試速度通常為60°/s，主要用于最大肌力測試;快速測試速度為180°/s(多用于患者)、240°/s或 300°/s(多用于運(yùn)動員)［12］。本研究結(jié)合400m欄運(yùn)動項目的特點及運(yùn)動員年齡、訓(xùn)練年限、運(yùn)動水平，同時兼顧慢速力量、中速力量、快速力量，設(shè)定測試速度為 60°/s、120°/s、180°/s、240°/s。等速測試要求最大力收縮，其力矩值主要取決于肌纖維的募集情況，當(dāng)收縮速度為60°/s時，以募集Ⅰ型肌纖維為主，反映了最大力量;當(dāng)收縮速度為240°/s時，Ⅱ肌纖維的募集率高，反映了快速力量［13］。

2.2.1 膝關(guān)節(jié)肌群峰力矩分析 峰力矩是指肌肉或肌群在運(yùn)動過程中收縮運(yùn)動產(chǎn)生的最大力矩輸出，代表肌群最大肌力。由于峰力矩受體重影響較大，所以大多采用相對峰力矩，即峰力矩與體重的比值，該指標(biāo)是運(yùn)動員力量評定系統(tǒng)中的最重要指標(biāo)之一。男子400m欄運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)肌力情況見表3。

表3 受試運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)屈伸等速向心收縮峰力矩及屈伸比值

本實驗中受試者膝關(guān)節(jié)峰力矩在同一測試速度下均為伸肌大于屈肌，同時屈伸肌峰力矩隨測試速度的增加呈減小趨勢，這與前人研究結(jié)果一致。肌肉收縮的動物實驗結(jié)果表明肌肉的向心收縮力隨收縮速度的增加而減少。多數(shù)研究者把60°/s測得峰值力矩作為衡量運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)力量狀況的基本測試速度［14］。從以往的研究結(jié)果可以看出，冰上運(yùn)動員的最大力量能力具有比其他項目更加強(qiáng)壯的特點，本研究驗證了這一點，400m欄運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)60°/s相對峰力矩1.59N·m·kg－1，速度滑冰運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)60°/s相對峰力矩1.87N·m·kg－1［16］。

屈伸比在一定程度上反映了肌肉力量訓(xùn)練的均衡程度，如對于膝關(guān)節(jié)研究表明，同側(cè)屈伸比值隨運(yùn)動角速度不同而變化，范圍一般在50% ～80%之間，超出這個范圍弱側(cè)肌群和韌帶所受應(yīng)力較大，容易引起損傷［15－16］。膝關(guān)節(jié)屈/伸肌比值代表腘繩肌與股四頭肌力量的比值，結(jié)果反映了整體肌肉的運(yùn)動能力和穩(wěn)定性。表3數(shù)據(jù)顯示，受試者屈伸肌比在0.61～0.75之間，且具有隨速度增加而增加的趨勢，但明顯低于優(yōu)秀運(yùn)動員(優(yōu)秀運(yùn)動員可達(dá)0.80以上)［15－18］，提示受試者在快速用力時，仍能保持較高的屈肌力量，說明跨欄運(yùn)動員具有較高的屈肌力量，反映其膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌肉力量較為協(xié)調(diào)，這與長期的專項訓(xùn)練有關(guān)，對膝關(guān)節(jié)周期性地快速協(xié)調(diào)擺動和增大步幅是有利的。

2.2.2 膝關(guān)節(jié)肌群最大功和最大功率 最大功是等速測試肌肉收縮所做功最大的一次。最大功率是單位時間內(nèi)所做的最大功，兩個指標(biāo)主要反映肌肉收縮過程中做機(jī)械功的能力，即肌肉完成高強(qiáng)度負(fù)荷運(yùn)動能力。

表4 膝關(guān)節(jié)屈伸等速向心收縮相對最大功、最大功率及屈伸比值

表4測試結(jié)果表明，膝關(guān)節(jié)屈伸相對最大功隨測試速度增加逐漸減小，這一規(guī)律符合Hill動物實驗結(jié)果。隨著速度增加，肌肉向心收縮相對功比相對峰力矩下降更顯著，肌肉做功量代表肌肉收縮全過程，而峰力矩反映肌肉收縮用力最大瞬間，具有一定偶然性，提示相對功指標(biāo)反映肌肉工作能力更準(zhǔn)確。膝關(guān)節(jié)屈伸相對最大功率隨收縮速度的增加而顯著增加，主要是因為隨著測試角速度的增大，肌肉收縮對抗阻力減小，峰值力矩和最大功減小，而對最大功率而言，由于膝關(guān)節(jié)肌群完成屈伸動作速度的增快，縮短了做功時間，使得肌群工作的功率越高，這是肌肉快速用力的結(jié)果，符合跨欄項目的運(yùn)動特點，說明跨欄項目運(yùn)動員的肌肉適應(yīng)快速運(yùn)動的能力較強(qiáng)。

2.3 優(yōu)秀男子400m欄運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)肌力與無氧功的關(guān)系

受試者膝關(guān)節(jié)肌力與無氧功之間的關(guān)系見表5。

表5 受試運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)肌力與無氧功之間相關(guān)關(guān)系表

除膝關(guān)節(jié)向心收縮120°/s屈肌群、180°/s屈肌群與平均無氧功率無顯著相關(guān)外，膝關(guān)節(jié)其他屈伸肌群峰值力矩都與平均無氧功率顯著相關(guān)。膝關(guān)節(jié)屈伸肌群峰值力矩都與最大無氧功顯著相關(guān)。膝關(guān)節(jié)向心收縮伸肌群峰值力矩與平均無氧功、最大無氧功呈高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高于屈肌群，提示400m欄運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)伸肌群峰值力矩與無氧功關(guān)系更為密切。

膝關(guān)節(jié)向心收縮 60°/s、120°/s、180°/s、240°/s屈肌群峰值力矩之間呈高度顯著相關(guān)，伸肌群峰值力矩之間呈顯著相關(guān)，但不同角速度屈肌群和伸肌群峰值力矩之間相關(guān)情況不一致，有待進(jìn)一步深入研究。

3 結(jié)論

1)400m欄運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)屈伸肌相對峰值力矩和相對功隨等速向心收縮速度的增加呈減小趨勢。作為評價肌肉力量指標(biāo)，相對功比相對峰值力矩更具實踐意義。

2)屈伸肌群力矩比指標(biāo)低于專家推薦值，運(yùn)動員應(yīng)加強(qiáng)屈肌群力量訓(xùn)練，以保持關(guān)節(jié)的平衡和協(xié)調(diào)。

3)膝關(guān)節(jié)肌群力量與無氧功能力之間存在密切相關(guān)。不同角速度時膝關(guān)節(jié)肌群峰值力矩之間呈顯著相關(guān)關(guān)系。

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