李志遠(yuǎn) 虞松坤 車同同 李玉章

1 浙江大學(xué)公共體育與藝術(shù)部（杭州310058）

2 首都體育學(xué)院（北京100191）

3 上海體育學(xué)院體育教育訓(xùn)練學(xué)院（上海200438）

力-時間曲線目前已廣泛用于評價神經(jīng)–肌肉系統(tǒng)功能，它強(qiáng)調(diào)在特定時間窗口力量產(chǎn)生的重要性，例如，在等長收縮條件下，從發(fā)力開始到達(dá)最大力量所需時間約為400 ms。然而，由于許多專項(xiàng)動作發(fā)力所需的時間很短，往往不能達(dá)到最大力量，例如沖刺跑、變相跑、投、踢等動作，其肌肉收縮時間一般在250 ms以內(nèi)[1，2]。因此，當(dāng)反映短時間內(nèi)力量產(chǎn)生的速率時，最大力量參數(shù)則變得相對次要。肌肉收縮的發(fā)力率（rate of force development，RFD）是最大力量和快速運(yùn)動中獲得速度的決定因素，它是爆發(fā)力測量的關(guān)鍵指標(biāo)。

在發(fā)力率的研究歷程中，起初Bemben 等[3]采用等長測試來量化RFD 指標(biāo)，并得出等長RFD 值與人體動態(tài)運(yùn)動表現(xiàn)之間存在相關(guān)關(guān)系[3，4]；而Wilson 等[5]提出，爆發(fā)力訓(xùn)練可以提高騎行和跳躍能力，而對等長RFD值則無影響。因此，等長測試對于動態(tài)爆發(fā)性運(yùn)動來說缺乏專門性。近些年來，Mueller等[6]采用單純的向心運(yùn)動測量手段來評價RFD，探討了向心與等長RFD 間的關(guān)系，但沒有分析向心RFD 值與動態(tài)運(yùn)動表現(xiàn)間的關(guān)系。此外，在短跑、跳躍和投擲等許多運(yùn)動項(xiàng)目中也包含了肌肉“拉長-縮短”周期（stretching-shorten cy?cle，SSC）運(yùn)動，即在進(jìn)行向心收縮之前進(jìn)行離心拉長運(yùn)動。在SSC運(yùn)動的快速發(fā)力過程中測取RFD值對于短跑、跳躍等項(xiàng)目運(yùn)動員的爆發(fā)力評價也至關(guān)重要[5]。

鑒于此，本研究系統(tǒng)綜述了不同肌肉收縮條件下RFD 的主要測量方法及其可靠性，RFD 與各專項(xiàng)運(yùn)動表現(xiàn)的關(guān)系，以及提高RFD能力常用的訓(xùn)練方法，以便為爆發(fā)力的科學(xué)診斷和評價，提高運(yùn)動員力量訓(xùn)練的科學(xué)化水平提供理論依據(jù)和參考。

1 RFD的概念和影響因素

Aagaard等[7]將RFD定義為肌肉在靜力性收縮（iso?metric rate of force development，IRFD）和動力性收縮（dynamic rate of force development，DRFD）條件下力-時間曲線的斜率（如圖1、2所示），它常用來測量肌肉快速發(fā)力的能力，其在爆發(fā)性運(yùn)動項(xiàng)目中起著關(guān)鍵作用。圖1為深蹲最大負(fù)荷（>1 RM）時，下肢肌群等長收縮時的力-時間曲線；圖2為分別進(jìn)行半蹲跳（squat jump，SJ）和下蹲跳（countermovement jump，CMJ）動作時，下肢肌群向心收縮（圖2左）和SSC 運(yùn)動（圖2右）時的力-時間曲線。

圖1 靜力性RFD測試時的力-時間曲線[7]

圖2 動力性RFD測試時的力-時間曲線[7]

RFD 主要與神經(jīng)激活有關(guān)，運(yùn)動神經(jīng)元的放電頻率是其最重要的參數(shù)。在肌肉最大自主收縮開始階段，運(yùn)動神經(jīng)元的放電頻率可達(dá)到200 Hz，而當(dāng)力量達(dá)到最大值時放電頻率比開始階段低得多[8]。Duchateau等[9]認(rèn)為，肌肉在彈性收縮（ballistic contract，BC）期間，RFD 的增加主要是由于對運(yùn)動神經(jīng)元放電頻率的適應(yīng)。當(dāng)放電頻率從100 Hz增加到200 Hz，RFD也大幅度提高，運(yùn)動單位的最大放電頻率是提高肌肉快速發(fā)力能力的關(guān)鍵因素。一般而言，使RFD 持續(xù)增加的刺激頻率要高于達(dá)到最大強(qiáng)直收縮所需的頻率。因此，在肌肉收縮初期，次最大放電頻率可最大限度提高RFD，且在本質(zhì)上不會影響最大力量。

另外，肌肉體積和肌纖維類型也是影響RFD 的重要因素[7]。放電頻率與肌纖維類型的組成有關(guān)，高軸突傳導(dǎo)速度的運(yùn)動神經(jīng)元和較短的收縮時間（Ⅱ型肌球蛋白重鏈）對應(yīng)較高的RFD值。所以，許多文獻(xiàn)都探討了肌纖維類型與RFD 之間的關(guān)系[10，11]。肌肉體積也可以影響RFD，較大體積的Ⅱ型肌纖維是肌肉肥大與RFD相關(guān)的主要原因。

2 RFD的測量

人體神經(jīng)-肌肉系統(tǒng)產(chǎn)生爆發(fā)力或力矩的能力一般都可以通過RFD 反映，它可以通過在最大努力時力或力矩-時間曲線的平均斜率來計算，單位以N·S-1或Nm·S-1來表示。RFD 測量要考慮到許多變量，如收縮類型（靜力性和動力性）、RFD 變量參數(shù)（峰值RFD、到達(dá)峰值RFD時間）、特定時間間隔的RFD值等（表1）。

表1 RFD測量可靠性研究

一種測量的實(shí)施是否有效，關(guān)鍵要驗(yàn)證其可靠性，組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intra-class correlation coefficient，ICC）是衡量和評價重復(fù)測量（test-retest reliability）可靠性的重要指標(biāo)。到目前為止，RFD 的測量儀器中測力臺和應(yīng)變儀的可靠性較高，實(shí)用性較強(qiáng)，等動測力計和線性位移傳感器也被許多研究者所使用。采用線性位置傳感器測量RFD 常常存在一些爭議，但在研究中對于大多數(shù)RFD 變量都存在很高的可靠性。然而，Chiu 等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，到達(dá)峰值RFD 時間的可靠性較低（ICC為-0.03～0.72）。但是，同樣變量在使用測力臺測量時也顯示出較低的可靠性（ICC 為0.16～0.58）。同時，從Chiu 等[30]的研究可以看出，在使用相同儀器進(jìn)行測量時，測量同一變量（Peak RFD、T-peak RFD 等）在不同類型的縱跳動作（SJ和CMJ）中的可靠性也有差異。

關(guān)于等動測力計的可靠性，Ingebrigtsen[31]和Prieske[32]等發(fā)現(xiàn)，在屈臂練習(xí)中未發(fā)現(xiàn)峰值RFD 的高可靠性（ICC分別為0.69和0.68）；相反，使用同樣儀器測量下肢肌肉時，相同的變量間有著很高的可靠性（ICC為0.93～0.99）[33，34]，其原因由測試動作類型（上肢：屈臂，下肢：膝伸展、膝屈曲和趾屈）不同所致。此外，表1的許多研究中受試者類型不同，如有專業(yè)運(yùn)動員、普通大學(xué)生、女性等，其差異也會影響測量的可靠性，即便是同種類型的受試者，其對測試動作的熟練程度也會對可靠性造成影響。

因此，比起RFD變量、動作模式和受試者類型等因素，RFD測量的可靠性更加依賴于儀器設(shè)備。另外，許多研究在RFD測量時主要為與下肢肌群參與有關(guān)的動作（下蹲跳、半蹲跳、舉重動作），而涉及到上肢肌群較少。因此，今后應(yīng)更多地對上肢肌群參與的動作進(jìn)行測量，并檢驗(yàn)其可靠性，以補(bǔ)充RFD測量的理論體系。

綜上所述，相比于肌肉動力性收縮，靜力收縮更容易規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和控制動作，因此，在RFD測試中應(yīng)用得更為普遍。RFD 的測量儀器中，測力臺由于可以同時測量等長（靜力）和動力性收縮（等動和非等動）而得到廣泛應(yīng)用。同時，線性位移傳感器（LPT）和等動測力計也有較高的可靠性。RFD變量測量主要從最初集中于峰值RFD和達(dá)到峰值時間到肌肉收縮初期各時段的RFD值，逐漸發(fā)展進(jìn)步。

3 RFD變量與運(yùn)動表現(xiàn)間的關(guān)系

許多學(xué)者解釋了RFD與快速動作運(yùn)動表現(xiàn)間存在關(guān)聯(lián)性的主要原因。Aagaard等[7]發(fā)現(xiàn)，沖刺跑、跳躍或拳擊等動作時間在50～250 ms時，如果在肌肉收縮初期就達(dá)到較高力量水平，RFD 的增加部分則是其運(yùn)動表現(xiàn)的重要影響因素，提示RFD 是快速動作中獲得最大力量和速度的主要決定因素，它對于從事爆發(fā)性項(xiàng)目的運(yùn)動員來說至關(guān)重要。另外，Wilson 等[35]提出，盡管在許多運(yùn)動項(xiàng)目中RFD和最大力量間存在較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，但對于沖刺跑、跳躍、投擲等爆發(fā)式動作來講，發(fā)力時間被限制在100～300 ms 之間，肌肉短時間收縮產(chǎn)生力量的速率是這些項(xiàng)目運(yùn)動員運(yùn)動表現(xiàn)最重要的因素。RFD變量與各專項(xiàng)運(yùn)動表現(xiàn)之間的關(guān)系在不同文獻(xiàn)中的結(jié)果也不一致，如表2所示。

（續(xù)表2）

3.1 跑動能力

West 等[22]發(fā)現(xiàn)，10 m 沖刺跑用時與peak IRFD 存在顯著性相關(guān)關(guān)系。同時，Tillin 等[36]發(fā)現(xiàn)，5 m 和20 m 沖刺跑用時與初期0～100 ms 時段的DRFD 之間也存在顯著性相關(guān)關(guān)系。另外，Storen 等[37]發(fā)現(xiàn)Peak DRFD與跑步經(jīng)濟(jì)性有關(guān)（R2=0.26）。

3.2 跳躍能力

有研究表明，靜力性測量中的Peak IRFD 與CMJ能力間存在正相關(guān)關(guān)系[17，22，34]，但另有研究發(fā)現(xiàn)，兩者間不存在相關(guān)關(guān)系[13，15，38，39]。動力性測量中，Peak DRFD 與T-peak DRFD[24]，Peak DRFD 與ADRFD[27]，初期時段的DRFD[38]、Peak DRFD 和初級時段的DRFD[36]與CMJ能力間存在正相關(guān)關(guān)系。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，Peak DRFD與CMJ能力間不存在相關(guān)關(guān)系[25，41]。

關(guān)于SJ 能力的相關(guān)研究表明，SJ 能力與肌肉初期收縮時段的IRFD[42]、Peak IRFD[17]和Peak DRFD[43]之間存在顯著性相關(guān)關(guān)系。而Kawamori 等[12]發(fā)現(xiàn)，Peak IRFD 與SJ 能力間不存在相關(guān)關(guān)系。Kraska 等[17]認(rèn)為，Peak IRFD 與負(fù)重CMJ（r=0.62）和負(fù)重SJ（r=0.66）間均存在顯著性相關(guān)關(guān)系。此外，West 等[44]指出，Peak DRFD 與游泳起跳蹬臺入水能力間存在中等程度但不顯著的相關(guān)關(guān)系。

3.3 推舉能力

Haff 等[45]認(rèn)為，IPRFD 與1 RM 抓舉和挺舉能力間存在高度的相關(guān)關(guān)系。而Khamoui等[46]發(fā)現(xiàn)，初期時段的IRFD 與動態(tài)高拉（DHP）能力和高拉峰值力（HPPF）間存在顯著性相關(guān)關(guān)系。

3.4 其他爆發(fā)力能力

Stone 等[47]發(fā)現(xiàn)，Peak IRFD 與沖刺騎行能力間不存在相關(guān)關(guān)系。與其相反，Sunde等[48]提出，Peak IRFD與騎行經(jīng)濟(jì)性間存在高度的相關(guān)關(guān)系（R2=0.58）。另外，Leary 等[23]發(fā)現(xiàn)，初期0～150 ms 時段的DRFD 與高爾夫球揮桿速度間存在顯著性相關(guān)關(guān)系。而Thompson等[49]認(rèn)為，許多RFD 變量可以作為評定足球運(yùn)動員運(yùn)動水平的有效指標(biāo)。

總之，由于收縮類型（靜力性和動力性）、各專項(xiàng)運(yùn)動表現(xiàn)（短跑、跳躍、舉重、騎行能力等）或受試者類型（普通人和運(yùn)動員）的不同，峰值RFD 或達(dá)到峰值時間等參數(shù)對運(yùn)動表現(xiàn)的影響尚未十分清楚。但是，初期時段（如0～100 ms）產(chǎn)生的較高RFD能力與某些項(xiàng)目運(yùn)動表現(xiàn)有關(guān)的觀點(diǎn)則很明確。

4 提高RFD的訓(xùn)練干預(yù)

訓(xùn)練干預(yù)后RFD 變化的相關(guān)研究見表3。如表3所示，提高RFD 的方法存在著不同的觀點(diǎn)。一方面研究表明，采用高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練可以提高RFD。Hartman等[50]指出，RFD 的提高依賴于不考慮實(shí)際動作速度而盡最大努力產(chǎn)生的最大肌肉收縮速度，這可以解釋采用>90%1 RM負(fù)荷強(qiáng)度可以對同一動作的爆發(fā)力有積極的訓(xùn)練效果。另一方面，Gruber 等[51]研究表明，采用中等負(fù)荷重量更能提高肌肉最大收縮的加速能力，進(jìn)而提高RFD。相反，高負(fù)荷重量僅能提高肌肉最大自主收縮能力（MVC），而對RFD變化的影響很小[52，53]。另外，有學(xué)者們假設(shè)，末端釋放性訓(xùn)練（ballistic training，BT）可以作為提高RFD的最佳方法。因此，Ricard等[54]認(rèn)為，BT可以增加運(yùn)動神經(jīng)元初始放電頻率并促進(jìn)其同步化來提高RFD。

通過不同訓(xùn)練干預(yù)方法可以看出，RFD 的變化在訓(xùn)練干預(yù)持續(xù)時間（4～15周）、肌肉收縮類型（等長、向心和離心）、訓(xùn)練強(qiáng)度（最大負(fù)荷、較重負(fù)荷和輕負(fù)荷）、練習(xí)動作（膝伸展、深蹲、腳趾背屈、屈臂和臥推），以及訓(xùn)練量（天數(shù)、練習(xí)次數(shù)、組數(shù)和重復(fù)次數(shù)）等方面存在差異。此外，在RFD 變量的測量上也存在差異，如Peak RFD、到達(dá)峰值時間、不同時間間期的RFD（30、50、100、200 ms）或絕對RFD與標(biāo)準(zhǔn)化RFD。

表3 訓(xùn)練干預(yù)后RFD變化的研究

（續(xù)表3）

（續(xù)表3）

4.1 Peak RFD值和T-peak RFD指標(biāo)

許多研究發(fā)現(xiàn)，在不同的訓(xùn)練干預(yù)之后，Peak RFD值有明顯的提高。如感覺系統(tǒng)訓(xùn)練[51，55]、快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練[56，57]、負(fù)重抗阻訓(xùn)練[58-60]、肌肉肥大訓(xùn)練[37，61]、末端釋放性訓(xùn)練[51，62]和混合式大強(qiáng)度訓(xùn)練[63]。另有研究發(fā)現(xiàn)，Peak RFD 在訓(xùn)練干預(yù)后未見提高，如舉重訓(xùn)練[64]、肌肉肥大訓(xùn)練[29]、最大自主收縮訓(xùn)練[21]和肌肉肥大和爆發(fā)力交替的周期性訓(xùn)練[50]。而關(guān)于對到達(dá)峰值RFD 時間的訓(xùn)練干預(yù)的研究中，僅有Gruber 等[55]評價了訓(xùn)練干預(yù)后到達(dá)峰值RFD 時間的變化，并顯示不相同的結(jié)果。一種結(jié)果得出，核心穩(wěn)定訓(xùn)練后達(dá)到峰值RFD時間無明顯變化；而另一種結(jié)果則發(fā)現(xiàn)，在末端釋放性訓(xùn)練后進(jìn)行核心穩(wěn)定訓(xùn)練可以縮短到達(dá)峰值RFD時間[51]。

4.2 收縮初期時段的RFD

許多研究發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練干預(yù)可以提高10 ms、20 ms[66]，30 ms[4]，30 ms和50 ms[55]，30 ms、50 ms、100 ms和200 ms[67]，30 ms和200 ms[68]，50 ms、100 ms和200 ms[69]，50 ms 和100 ms[70]以及100 ms 和200 ms[63]時段的RFD 值。然而，少數(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，RFD 值在30、50、80、100、150和250 ms[71]，30和50 ms[65]，以及30、50、100和200 ms[72]時段未發(fā)生變化。

訓(xùn)練干預(yù)的差異可以解釋RFD在初期時段變化研究的結(jié)果差異。一類研究表明，在抗阻訓(xùn)練、最大自主收縮訓(xùn)練、快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練以及末端釋放性訓(xùn)練干預(yù)后，初期各時段RFD 值顯著提高。而一類研究中發(fā)現(xiàn)初期時段RFD值經(jīng)過肌肉肥大訓(xùn)練未發(fā)生變化。基于此，Andersen 等[11]發(fā)現(xiàn)，初期時段RFD 值與Ⅱx 型肌纖維比例同步降低（r=0.61），而作為訓(xùn)練干預(yù)，肌肉肥大訓(xùn)練會導(dǎo)致Ⅱx型肌纖維比例下降。因此，研究中出現(xiàn)初期時段RFD 值降低的結(jié)果就比較合乎邏輯。此外，Andersen 等[11]和Holtermann 等[69]研究測量了初期時段內(nèi)的平均RFD 值，結(jié)果表明，RFD（0～300 ms）和RFD（0～250 ms）的平均值經(jīng)過訓(xùn)練干預(yù)得到了提高。

綜上所述，峰值RFD 在許多研究中經(jīng)過訓(xùn)練干預(yù)獲得了提高，而這些研究對到達(dá)RFD 峰值時間的關(guān)注較少。初期時段的RFD值與運(yùn)動表現(xiàn)和訓(xùn)練干預(yù)后的提高值有著較高的關(guān)聯(lián)性，這是RFD 內(nèi)部變量的關(guān)鍵要素。因此，學(xué)者和教練員們必須意識到初期時段RFD的重要性，并測量其參數(shù)值。此外，RFD內(nèi)部構(gòu)成要素（峰值RFD和到達(dá)峰值時間）與許多運(yùn)動項(xiàng)目間存在較高的關(guān)聯(lián)性，教練員應(yīng)該選取和實(shí)施能夠有效提高峰值RFD與縮短到達(dá)峰值時間的訓(xùn)練手段。

5 總結(jié)與展望

等長RFD的測量由于其容易規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和控制動作而被廣泛采用，但相比動力性（向心、SSC 運(yùn)動等）RFD測量，缺乏動作的專項(xiàng)性，不適合診斷和評價各項(xiàng)目運(yùn)動員的專項(xiàng)力量。今后有必要進(jìn)一步研究和探討動力性RFD 測量，在測量的過程中更要關(guān)注身體各環(huán)節(jié)動作速度，以便更好地指導(dǎo)各項(xiàng)目運(yùn)動員專項(xiàng)動作的爆發(fā)力訓(xùn)練；在探討RFD變量與運(yùn)動表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)性方面，關(guān)注的重點(diǎn)應(yīng)由原來的簡單動作模式（如SJ、CMJ等各種縱跳）逐漸轉(zhuǎn)移到上、下肢鞭打等（如網(wǎng)球上手發(fā)球、踢球擺腿等）相對復(fù)雜的動作模式與RFD 變量的關(guān)聯(lián)性特征方面的研究；在RFD訓(xùn)練干預(yù)方面，除了關(guān)注傳統(tǒng)抗阻練習(xí)、克服自身體重等力量訓(xùn)練對RFD 變量的影響外，今后還應(yīng)將新興的訓(xùn)練方法如振動訓(xùn)練、加壓訓(xùn)練以及電刺激等納入力量訓(xùn)練計劃，從而進(jìn)一步多視角探討和分析其對RFD變量的影響。