青少年女子膝關(guān)節(jié)屈伸肌力與年齡的關(guān)系

李 南

摘要:為了研究女子膝關(guān)節(jié)屈伸肌群隨年齡增長(zhǎng)的自然發(fā)育規(guī)律,運(yùn)用Kinitech等速測(cè)試系統(tǒng)對(duì)10~20歲普通大、中、小學(xué)女生雙側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸肌群進(jìn)行60、120、240 (°)/s 3種速度的等速測(cè)試。結(jié)果得到:女子膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值隨年齡的增長(zhǎng)而增長(zhǎng),在14~17歲年齡段肌力增長(zhǎng)較快,在同一年齡膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值均隨測(cè)試速度的增加而減小;同側(cè)屈肌與伸肌比較,各年齡段伸肌均大于屈肌;同一速度下同年齡異側(cè)同名肌比較差異均無(wú)顯著性;膝關(guān)節(jié)屈伸肌力比(H/Q)值在同一速度下,隨年齡的增長(zhǎng)均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì);同一年齡段H/Q值隨速度的增加呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。結(jié)果說(shuō)明:10~20歲女子膝關(guān)節(jié)屈伸肌群力量均隨年齡的增長(zhǎng)而自然增長(zhǎng),在14~17歲年齡段膝關(guān)節(jié)屈伸肌力增長(zhǎng)較快,伸肌尤為顯著;隨年齡增長(zhǎng)屈伸肌力比(H/Q)值呈遞減的趨勢(shì),形成自然成長(zhǎng)下屈伸肌群力量差距增大的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué);膝關(guān)節(jié)屈伸肌力;動(dòng)態(tài)等速測(cè)試;青少年女子

中圖分類號(hào):G804.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-7116(2009)11-0109-04

Relations between the knee joint flexor and extensor strength and

the age of teenage girls

LI Nan

(School of Physical Education,Zhengzhou University,Zhengzhou 450044,China)

Abstract: In order to study the natural development pattern of the knee joint flexor and extensor strength of females as the age grows, the author used the Kinitech isokinetic test system to perform isokinetic tests at the speeds of 60 (°)/s, 120 (°)/s and 240 (°)/s on the strength of the flexor and extensor at both sides of common elementary school, middle school and college girls at the age of 10-12, and revealed the following findings: the peak torque (PT) value of the knee joint flexor and extensor of females increases as the age grows, the muscle strength of females at the age of 14-17 grows faster, and the PT value of the knee joint flexor and extensor of females at the same age decreases as the test speed increases; as for females in various age groups, the PT value of their extensor of is greater than the PT value of their flexor at the same side; as for females at the same age, there is no significant difference in the PT value measured at the same speed between the homonymous muscles at different sides; the ratio of knee joint flexor strength to knee joint extensor strength (H/Q) tested at the same speed shows a trend of decreasing as the age grows; the H/Q ratio of females in the same age group shows a trend of increasing as the speed increases. The said findings indicate the followings: the knee joint flexor and extensor strength of females at the age of 10-20 grows naturally as the age grows, and the knee joint flexor and extensor strength of females in the age group of 14-17 grows faster, especially their extensor strength grows significantly faster; the H/Q ratio shows a trend of gradually decreasing as the age grows, which forms the sign of increasing of the difference in muscle strength between the flexor and extensor under the condition of natural growth.

Key words: sports biomechanics;knee joint flexor and extensor strength;dynamic isokinetic test;teenage girls

等速運(yùn)動(dòng)是20世紀(jì)60年代由Hislop和Perrine[1]提出的一種新的運(yùn)動(dòng)模式。被認(rèn)為是肌肉功能測(cè)試和訓(xùn)練技術(shù)的一次革命。等速測(cè)試的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)穩(wěn)定,不會(huì)產(chǎn)生爆發(fā)式運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象,而且整個(gè)運(yùn)動(dòng)中的任何一點(diǎn)都能產(chǎn)生最大的力量,因其在有效性、準(zhǔn)確性和安全性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì),被視為肌肉功能評(píng)價(jià)的“黃金方法”[2],現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、肌力評(píng)價(jià)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,但研究多集中于對(duì)運(yùn)動(dòng)員或康復(fù)人群的測(cè)試研究。本研究通過(guò)等速肌力測(cè)試的方法探索普通女子在自然成長(zhǎng)過(guò)程中關(guān)節(jié)屈伸肌群肌力發(fā)展的生物力學(xué)規(guī)律,建立普通人群正常膝屈伸肌等速肌力測(cè)試值,為運(yùn)動(dòng)損傷和康復(fù)、人體工程學(xué)等提供生物力學(xué)參數(shù)。

1研究對(duì)象與方法

1.1測(cè)試對(duì)象

隨機(jī)抽取鄭州市大、中、小學(xué)10~20歲的女學(xué)生,共計(jì)165人,平均分為11個(gè)年齡段。受試者平時(shí)只參加學(xué)校的日常活動(dòng),均未參加過(guò)正規(guī)的肌肉力量訓(xùn)練,經(jīng)調(diào)查均無(wú)腰背部和下肢各關(guān)節(jié)疾患、外傷、手術(shù)史,下肢各關(guān)節(jié)肌力和關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍均在正常范圍,在等速肌力測(cè)試前24 h未從事劇烈運(yùn)動(dòng),無(wú)肌肉疲勞癥狀。

1.2研究方法

本測(cè)試采用澳大利亞Kylingk公司生產(chǎn)的Kinitech等速肌力測(cè)試系統(tǒng),參照Kinitech試驗(yàn)手冊(cè)規(guī)定的方法對(duì)測(cè)試對(duì)象的膝關(guān)節(jié)進(jìn)行固定,測(cè)試內(nèi)容為雙側(cè)膝關(guān)節(jié)等速屈伸運(yùn)動(dòng)。測(cè)試速度為60、120和240 (°)/s,測(cè)試次數(shù)為屈伸6次。測(cè)試開始前由專人組織受試者進(jìn)行10 min的準(zhǔn)備活動(dòng),每人在正式測(cè)試前進(jìn)行1次亞極量屈伸運(yùn)動(dòng)以適應(yīng)儀器。測(cè)試指標(biāo)包括峰力矩(peak torque,PT)、最大功率(max power,MP)、峰力矩的角度(angle of peak torque,APT)、達(dá)到峰力矩的時(shí)間(time to peak torque,TPT),以及相對(duì)體重(body mass,BM)的峰力矩(PT/BM)、相對(duì)體重的最大功率(MP/BM)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,結(jié)果均以 ±s表示,對(duì)膝關(guān)節(jié)屈伸肌力各指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

2研究結(jié)果與分析

2.1膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值測(cè)試結(jié)果與分析

測(cè)試結(jié)果表明(表1),在3種測(cè)試速度下,青少年女子左右膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值隨年齡的增長(zhǎng)均呈遞增趨勢(shì),表明在10~20歲肌力和年齡呈正相關(guān)。在同一年齡左右膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值均隨測(cè)試速度的增加而有減小趨勢(shì),表明收縮速度和肌力呈負(fù)相關(guān),符合Hill的力-速(F-v)方程。

同一測(cè)試速度下同年齡同側(cè)屈肌與伸肌比較表明,青少年女子左右膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值各年齡段伸肌均大于屈肌,在60 (°)/s測(cè)試條件下,差異在10~13歲表現(xiàn)出顯著性(P<0.05),在14~20歲表現(xiàn)出高度顯著性(P<0.01),這一結(jié)果表明隨著年齡的增長(zhǎng)屈伸肌群的差距在不斷擴(kuò)大,在14~17歲膝關(guān)節(jié)屈伸肌力隨年齡增長(zhǎng)呈現(xiàn)出較高的增長(zhǎng)趨勢(shì),伸肌增長(zhǎng)速度更為顯著,說(shuō)明在14~17歲這個(gè)年齡段存在較快的增長(zhǎng)現(xiàn)象。在120 (°)/s測(cè)試條件下,左側(cè)差異在12~16歲表現(xiàn)出顯著性,在17~20歲表現(xiàn)出高度顯著性;右側(cè)差異在13~17歲表現(xiàn)出顯著性,在18~20歲表現(xiàn)出高度顯著性。

2.2膝關(guān)節(jié)屈伸肌力H/Q值結(jié)果與分析

肌力矩屈伸比(H/Q)是當(dāng)前運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)研究課題之一,在實(shí)踐中對(duì)人體下肢功能的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)有著重要意義[3]。表2表明,女子左右膝關(guān)節(jié)屈伸肌力比(H/Q)值在同一測(cè)試速度下,隨年齡的增長(zhǎng)均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì);同一年齡H/Q的值隨速度的增加呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。

3討論

對(duì)于隨測(cè)試速度的增加峰力矩下降的變化早已得到許多學(xué)者研究證實(shí)[4-6]。溫特[7]認(rèn)為是由于兩方面原因造成的:一是收縮元中的橫橋斷開肌肉損失張力,然后在縮短過(guò)程再形成橫橋時(shí)也損失張力;二是收縮元和結(jié)締組織中的流體黏滯性,需要內(nèi)力克服這些黏滯阻力而造成張力下降。Sucdder等[8]認(rèn)為,肌纖維的興奮及產(chǎn)生張力都需一定時(shí)間,若運(yùn)動(dòng)速度越快,肌肉收縮時(shí)間越短,所募集的肌纖維數(shù)量越少,產(chǎn)力也就越小。Chena[9]發(fā)現(xiàn),快速運(yùn)動(dòng)的峰力矩與快肌纖維的含量呈正比,認(rèn)為在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)僅由快縮肌產(chǎn)力。還有學(xué)者認(rèn)為,肌肉在主動(dòng)收縮時(shí),其拮抗肌受牽拉誘發(fā)牽張反射而產(chǎn)生阻力,因此主縮肌收縮速度越快,受拮抗肌產(chǎn)生阻力的影響越大。

本研究女子膝關(guān)節(jié)屈伸肌力在14~17歲年齡段存在較快的增長(zhǎng)現(xiàn)象,這一結(jié)果與有關(guān)研究的結(jié)論相同[7];但與國(guó)外Miyashita等[10]發(fā)現(xiàn)女孩膝關(guān)節(jié)肌力矩值14~17歲增加不顯著有所不同。這可能因?yàn)槿朔N不同,激素的分泌年齡段不同所致,激素可以通過(guò)促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的合成,促進(jìn)肌肉肥大,從而提高肌肉力量[7]。Miyashita等[10]的研究還發(fā)現(xiàn)男孩膝關(guān)節(jié)肌力矩值13~17歲呈直線增加,與我國(guó)黎鷹[11]的研究也有所不同,他的研究認(rèn)為13~18歲女生的最大肌力也持續(xù)增長(zhǎng),但增長(zhǎng)的速度明顯小于男生,16歲后增長(zhǎng)緩慢,16歲開始男女生之間的差距拉大。

女子左右膝關(guān)節(jié)屈伸肌PT值各年齡段伸肌均大于屈肌,其原因可能是由于人們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常性的活動(dòng)如負(fù)重行走過(guò)程中的蹬伸、蹦跳等,都主要是膝關(guān)節(jié)伸肌用力,而屈肌往往只是完成腳蹬伸離地騰空后膝關(guān)節(jié)屈的運(yùn)動(dòng),因?yàn)槎嘣隍v空未負(fù)重的狀態(tài)下,所以膝關(guān)節(jié)屈肌在日常活動(dòng)中鍛煉的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于伸肌所致。

左右膝關(guān)節(jié)屈伸肌力比(H/Q)值在同一測(cè)試速度下,隨年齡的增長(zhǎng)均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì);同一年齡H/Q的值隨速度的增加呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。這與鄭光新等[12]的研究結(jié)論相似。國(guó)外學(xué)者對(duì)成年女子的研究報(bào)導(dǎo)膝關(guān)節(jié)屈、伸肌力矩比值(H/Q)一般在慢速測(cè)試時(shí)60 (°)/s為60%左右[13],中速測(cè)試180 (°)/s時(shí)為76%左右,快速測(cè)試240 (°)/s時(shí)為83%左右[14],這表明,H/Q值不是固定的,會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)速度加快而逐步提高[15];兩腿同名肌力矩相差值一般在10%~15%,且在不同運(yùn)動(dòng)速度下這個(gè)值基本穩(wěn)定[14],否則的話,弱肌容易受傷。國(guó)內(nèi)外研究者認(rèn)為,膝關(guān)節(jié)峰力矩值比率相對(duì)合理的范圍應(yīng)為60%~85%[16]。并且認(rèn)為中國(guó)運(yùn)動(dòng)員60 (°)/s時(shí)的比值一般在0.5~0.6之間,男女無(wú)性別差異,且左腿高于右腿。一般認(rèn)為,我國(guó)運(yùn)動(dòng)員力矩屈、伸比值偏低,主要原因是股后肌群力量差所致,尤其是快速肌力相差明顯[17-19]。另有研究表明,我國(guó)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)屈伸肌力矩的比例均值為0.66,而世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的屈伸肌力矩比例普遍在0.8~1.0[20],由此可見(jiàn),10~11歲女子膝關(guān)節(jié)屈、伸肌力矩比值與世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的屈伸肌比例相似,這與師玉濤[21]對(duì)10歲兒童的研究相同,他的研究發(fā)現(xiàn),男女兒童膝關(guān)節(jié)PT值低速和中速的測(cè)試中沒(méi)有性別差異,高速測(cè)試中有顯著性差異;在60 (°)/s測(cè)試速度中,膝關(guān)節(jié)屈伸比值(H/Q)>0.7,與國(guó)內(nèi)外對(duì)成人的研究不一致,與優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相一致。這可能與兒童不參加過(guò)重體力勞動(dòng)在自然條件下發(fā)育有關(guān),成人由于在日常生活中經(jīng)常性從事負(fù)重行走過(guò)程中的蹬伸、蹦跳等,主要是膝關(guān)節(jié)伸肌用力,而屈肌往往只是完成腳蹬伸離地騰空后膝關(guān)節(jié)屈收的運(yùn)動(dòng),因?yàn)槎嘣隍v空未負(fù)重的狀態(tài)下,所以膝關(guān)節(jié)屈肌在日常生活中鍛煉的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于伸肌,從而形成成人屈伸比值(H/Q)偏小。

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[編輯:鄭植友]