交變負荷訓練對機體影響的實驗研究

徐樹禮，王興澤

（1.聊城大學體育學院，山東聊城252059；2.贛南師范學院體育學院，江西贛州341000）

運動員進入高水平力量訓練階段的一個主要特征是競技能力可塑空間逐漸減小，專項最大力量提高速度日趨減慢，導致其對訓練手段和負荷的要求顯著增強，只有那些非常專項化、個體化和高強度的非常規(guī)才能突破已形成的平衡，在更高層次上建立新的平衡，達到提高最大力量的目的，本實驗采用交變負荷力量訓練能使運動員在正常訓練的心理狀態(tài)下沖擊個人極限強度，使機體產生適應以提高其機能，探討交變負荷力量訓練系統(tǒng)中“交變負荷力量訓練法”與“傳統(tǒng)杠鈴力量訓練法”之間的差異，同時監(jiān)督肌肉力量、身體形態(tài)指標的變化，解決傳統(tǒng)力量訓練中高原期競技能力的發(fā)展問題。

1 研究對象和研究方法

1.1 研究對象

上海體育學院附屬競技體校女子舉重運動員，樣本含量20，其中運動健將8人（曾獲得全運會、全國錦標賽、冠軍賽前八名，有2006年世界女子舉重錦標賽冠軍邱紅梅，現(xiàn)國家隊服役），訓練年限6年以上，年齡18～21歲，體重級別58、

75k g級，其余均為一級運動員，訓練年限3年以上，年齡17～19歲，體重級別48、53、58、69、75k g級（依照級別按比例隨機分成對照組和實驗組）。

1.2 訓練儀器及界定“交變負荷訓練系統(tǒng)”

1.2.1 訓練儀器。自制振動臺。上海體育學院理工類博士后危小焰教授2001年設計出國內第一臺用于競技訓練的振動臺，當年經上海市教委驗收。此振動臺于2004年6月運抵國家體育總局訓練局舉重訓練館，2008年在奧運科技攻關舉重項目中應用。下圖為交變負荷訓練系統(tǒng)中力量練習部分圖示：圖1為交變負荷訓練系統(tǒng)部分裝置；圖2、3、4為該系統(tǒng)訓練中深蹲訓練過程。

圖1

圖2

圖3

圖4

1.2.2 界定“交變負荷訓練”。負荷是指身體受到的力和力矩（N i g g，1985），交變負荷是一種在固定杠鈴質量的前提下，使運動員有機體在垂直振動的振動臺上進行限定負荷刺激，可根據(jù)運動適應的需要采用電腦控制振動頻率、加速度和振幅的大小，使其對機體達到施加固定負荷范圍內的變化負荷刺激，有機體在此狀態(tài)下進行訓練適應而改變機體內的各種組合，運動員所承受這種在一定范圍內變化的負荷稱為交變負荷，主要包括杠鈴負荷、振動刺激、軀體質量、心理負荷以及本體感應的總和。

根據(jù)負荷作用于人體的部位和傳導方式，可將負荷相對劃分為局部負荷和全身負荷，本實驗主要涉及全身負荷，訓練周期完全服從附屬競技體校的兩周大一周小的訓練負荷周期模式。

1.3 實驗方案及監(jiān)控實施

1.3.1 實驗方案。測試地點：上海體育學院運動生物力學實驗室。測試人員4人：孫泊（運動生物力學在讀博士）、趙丙軍（體育教育訓練學在讀博士）、王興澤（國家女子舉重隊奧運攻關科研人員）、徐樹禮（體育教育訓練學碩士）。

訓練項目：在自制振動臺（加速度a＝2g，g＝9.8m/s 2，振幅λ＝6～8mm）上做后深蹲練習。運動量：每次8～10組，每組3～5次；強度：40％～70％。振動頻率：10～12H z，總體預設：1～2周，10H z：3～4周，10～12H z；5～6周，12H z（根據(jù)實驗對象的個體差異，包括性別、體重、體脂等具體設定）。實驗前、后兩周內測試腿部力量（等速肌力矩）、軀干支撐力量（預蹲）和腿部力量通過軀干的傳遞力（后深蹲）。

1.3.2對照組訓練方案［1］。每周訓練三次，每次12組，每組1～3次，動作與舉重臺上的后深蹲一樣，共實驗8周（表1）。8周后有1周的調整測試期，之后進入傳統(tǒng)舉重訓練階段8周，這之后再進行測試。

表1 課次訓練安排結構

1.3.3 實驗組訓練方案。訓練負荷完全等同于對照組訓練方案中的負荷，只是在交變負荷力量訓練系統(tǒng)做后深蹲力量訓練，使全身一直受到特定頻率的垂直交變刺激。其頻率范圍為10～30H z，加速度為15～20m/s 2，振幅為2～6mm［2］。

1.4 評定指標的測定

實驗前、后一周，對受試者在舉重臺上利用傳統(tǒng)訓練方式進行指標測定。測試前運動員必須作好充分的準備活動，實驗對象都需按照實驗的要求在儀器上多熟悉幾次后再進行測試以確保實驗對象各部力量的正常發(fā)揮和測試的準確性，確保實驗的可比性。

1.4.1 動力學測試。①舉重臺后深蹲最大負荷：實驗對象作完準備活動后，杠鈴由輕負荷開始逐漸達到只能后深蹲蹲起一次的最大負荷，此最大負荷值作為實驗對象后深蹲評價指標（測試三次取最大值），用平均最高值除以各自體重所得值的均數(shù)作為振動負荷訓練腿部力量通過軀干的傳遞能力的測試指標。②軀干支撐力量（預蹲）的指標測試：實驗前、后兩周內三次訓練中測試并記錄預蹲成績平均最高值，用平均最高值除以各自體重所得值的均數(shù)作為振動負荷訓練軀干支撐能力的測試指標。③靜力性最大力量：要求實驗對象充分活動開，站在測力臺上，膝關節(jié)呈120°，用肩部頂住杠鈴，而杠鈴緊固在立地杠鈴架上，聽到號令后，實驗對象用最大的力量向上頂，由于杠鈴靜止不動，實驗對象下肢用力表現(xiàn)為靜力性力量，該力量表現(xiàn)為開始為零，T毫秒后達到最大值。采樣頻率為100H z，時間為3s。④等速肌力矩測試：舉重運動員的腿部力量評價是采用膝、髖關節(jié)等速肌力矩測試，單位體重最大前屈與后伸之和作為評定指標。采用美國產B I O D E X多關節(jié)等速測試系統(tǒng)，對實驗對象實驗前后同等條件下進行膝關節(jié)向心60°/s×5、離心60°/s×5測試，髖關節(jié)向心60°/s×5的測試，將其結果進行統(tǒng)計分析。

1.4.2 生物學測試。①體脂：采用常熟產體星牌卡鉗，在上海體育學院康復系教研室測試。實驗對象在全身放松狀態(tài)下測試，測試部位為：肩胛下部、上臂部、大腿前部及歐姆龍手指測試。工作人員為上海體育學院運動人體科學系教師，體密度使用公式：美國C o n s o l a z i o的公式：青年女子D b＝1.06234－0.00068＊肩胛下皮褶厚度－0.00039＊上臂部皮褶厚度－0.00025＊大腿部皮褶厚度；體脂率推算公式B r o ze k公式F％＝（4.57/D b－4.142）＊100。②體重測試：個人體重采用三次晨練前體重測試數(shù)據(jù)的均數(shù)，再求出n個實驗對象體重的平均數(shù)作為體重的評價指標進行監(jiān)控。③圍度測試：采用周末未訓練時兩次測試求得均數(shù)的圍度值，其中對實驗對象大腿、小腿以及臀部采用皮尺進行測量（大小腿左右平均），針對3個數(shù)值的均數(shù)進行前后對照。

1.5 統(tǒng)計處理

運用S P S S 11.0的均值比較中配對T檢驗和獨立樣本的T檢驗對有關參數(shù)進行統(tǒng)計分析，均在95％置信區(qū)間進行檢驗及數(shù)據(jù)的處理。

2 結果與分析

2.1 兩種力量訓練方法對下肢的影響

2.1.1 后深蹲力量。由表2可見，實驗后實驗組在舉重臺上后深蹲的力量增長明顯高于對照組，實驗前后比較具有非常顯著性差異（P＜0.005）。而對照組增大不明顯，實驗前后比較具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。實驗后兩組具有非常顯著性差異（P＜0.005）。

表2 實驗前后后深蹲蹲起最大負荷平均數(shù)（k g）

2.1.2 后深蹲振動刺激訓練對疲勞感的影響。實驗組的隊員在后深蹲振動刺激訓練中疲勞感比對照組偏低。此現(xiàn)象可能是實驗對象相對于本人在舉重臺上所持的負荷強度小，心理上的一種感覺，但在振動刺激對人體的生理基礎中可以解釋為，這種疲勞感偏低是由于神經系統(tǒng)產生的應激性和適應性反射。因交變負荷刺激產生的“張力性振動反射”由單突觸閉合和多突觸非閉合兩種傳導途徑進行調節(jié)，后者的調節(jié)途徑經過中樞神經系統(tǒng)易導致中樞神經系統(tǒng)的疲勞，但后者對前者具有一定的調節(jié)作用，通過這種調節(jié)作用使快慢肌發(fā)放沖動的頻率盡量接近一致，提高了運動神經原發(fā)放沖動的同步性。在后深蹲振動刺激訓練過程中，人的神經系統(tǒng)和肌體中有一種“弛張現(xiàn)象”，由于長時間接受類似刺激，實驗組Ⅱ的隊員交變負荷刺激時神經系統(tǒng)的活動呈現(xiàn)出適應性的變化，使其疲勞感偏低。

2.1.3膝關節(jié)120°時靜力性最大力量。由表3可以看出，實驗后實驗組膝關節(jié)120°時，下肢的最大靜力性力量明顯增大，前后比較具有非常顯著性差異（P＜0.005）；對照組實驗后肌力也增大，前后比較具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），但明顯小于實驗組。實驗后組間比較具有非常顯著性差異（P＜0.005）。

表3 實驗前后膝關節(jié)120°靜力性最大力量平均數(shù)統(tǒng)計

2.1.4 下肢等速收縮相對峰值肌力矩。由表4可以看出，實驗后對照組和實驗組屈伸肌群相對峰值肌力矩都比實驗前明顯增大，但實驗組力量增大明顯高于對照組，而且實驗屈肌增大的幅度要高于實驗伸肌的增長幅度，組內具有非常顯著性差異（P＜0.005）。對照組也存在屈肌肌群增長大于伸肌肌群的現(xiàn)象，組內比較具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。組間比較具有非常顯著性差異（P＜0.005）。

表4 實驗前后髖關節(jié)等速向心60°/s收縮相對峰值肌力矩變化（N－M/KG）

實驗后，實驗組屈伸肌肌群相對峰值肌力矩都比實驗前明顯增大，而且增大的幅度基本保持一致，組內比較具有非常顯著性差異（P＜0.005）；對照組屈伸肌肌群相對峰值力矩也有所增長，組內比較具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表5）。組間具有非常顯著性差異（P＜0.005）。實驗前后兩種訓練方式導致峰值力矩的增長幅度的明顯差異，這其中顯示出實驗組中伸肌肌群的增長幅度稍高于同種狀態(tài)下屈肌肌群力量的增長。

表5 實驗前后膝關節(jié)等速向心60°/s收縮相對峰值肌力矩變化（N－M/KG）

2.1.5 實驗前后膝關節(jié)肌群等速離心60°/s收縮相對峰值肌力矩的變化。由表6可以看出，實驗后實驗組屈伸肌肌群離心相對峰值肌力矩的提高幅度高于對照組，組內比較具有非常顯著性差異（P＜0.005）；對照組實驗后增長不明顯，但組內具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。組間比較具有非常顯著性差異（P＜0.005），此時離心肌肌群的增長幅度高于以上向心屈伸肌群的相對峰值肌力矩。

表6 實驗前后膝關節(jié)等速離心60°/s收縮相對峰值肌力矩變化（N－M/KG）

2.1.6軀干支撐能力（預蹲）。通過表7可以看出，振動負荷輔助舉重訓練后實驗對象在原來基礎上軀干支撐能力即預蹲在單位為k g體重下可以增長7.83％，組內比較具有顯著性差異（P＜0.05），在此僅能說明通過振動負荷輔助訓練后，優(yōu)秀實驗對象的軀干支撐能力得到了進一步發(fā)展?？傊?，交變負荷訓練前后，實驗組比對照組肌力（舉重后深蹲、膝關節(jié)120°靜力性最大力量、B I O D E X等速肌力矩三類數(shù)據(jù)）增長范圍10％～16％；肌力增長后保持性良好。

2.2 交變負荷訓練對實驗對象身體形態(tài)的影響

2.2.1 體重影響。在實驗過程中，實驗前后及實驗過程中每周三清晨空腹測體重以觀察其變化，精確到0.01k g。以下為各級別實驗對象體重在實驗過程中的變化趨勢：由表8可知實驗組的體重變化與對照組均呈現(xiàn)增長趨勢，兩組的變化基本不存在大的差別，屬于正常生理增長范圍，但實驗組的增長趨勢稍低于對照組。

表7 單位體重預蹲成績變化±S D，k g）

表7 單位體重預蹲成績變化±S D，k g）

實驗前 試驗后 增值％預蹲2.10±0.072.57±0.060.47±0.07 7.83

表8 體重變化（k g）

2.2.2圍度。由表9可以看出，實驗組實驗對象臀圍、腿圍的變化趨勢與對照組變化大體一致，均屬于正常生長范圍，但實驗組增長幅度總體稍低，組內比較不明顯，組間也不具有統(tǒng)計學意義。

表9 圍度變化

2.2.3體脂。體脂可以間接反應實驗對象肌肉變化情況，根據(jù)實驗前后測試結果反應，實驗組實驗對象的體脂變化總趨勢在增長，但增長的幅度總體上低于對照組；而對照組實驗對象的體脂變化屬于正常生長范圍，組間具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。從數(shù)據(jù)上反映出實驗組小級別實驗對象體脂增長稍多，大級別實驗對象體脂增長稍低于傳統(tǒng)組（表10）。

表1 0體脂變化（ˉx）

總之，交變負荷訓練對體重的影響正常，體脂總體下降和形體圍度的影響正常。

4 結 論

交變負荷能夠在短期內使訓練有素的肌肉力量明顯增長，而且回到傳統(tǒng)訓練中增長的肌力不會下降。從身體形態(tài)來看，體重、圍度、體脂不具顯著性差異。

［1］黃明強.舉重力量訓練若干問題探討［J］.廣州體育學院學報，2002（2）：88－90.

［2］J·施瓦策爾.用震動刺激來進行力量訓練［J］.惠勤，譯.國外體育之窗，2003（1）：36－39.

［3］H i r o y u k i N a k a m u r a，T a k a s h i M o r o j i，H i r o f u m i N ag a s e.C h a n g e s o f c e r e－b r a l v a s o a c t i v e i n t e s t i n a l p o l y oe p t i d e a n d s o m a t o s t a t i n－l i k e i mm u n o r e a c－t i v i t y i nd u c e d b y n o i s e a n d w h o l e－b o d y v i b r a t i o n i n t h e r e t［J］.E u r o p e J o u r n a l o f A p p l i e d p h y s i o l o g y，1994：474－478.

［4］J o m R i t t w e g e r，A c u t e c h a n g e s i n n e u r o m u s c u l a r e x c i t

a b i l i t y a f t e r e x h a u s－t i v e w h o l e b o d y v i b r a t i o n e x e r c i s e a s c o m p a r e d t o e x h a u s t i o n b y s q u a t t i n g e x e r c i s e C l i n i－c a l P h y s i o l o g y a n d F u n c t i o n a l I m a g i n g［M］V o l u m e 23I s s u e 2p a g e 81－M a r c h 2003.

［5］G.w a r m a n，B.H u m p h r i e s.T h e e f f e c t s o f T i m i n g a n d A p p l i c a t i o n o f v i－b r a t i o n o n M u s c u l a r C o n t r a c t i o n s.［J］A v i a t S p a c e E n v i r o n M e d 2002，73：119－27.

［6］S a b i n e M.P.v e r s c h u e r e n V i b r a t i o n－I n d u c e d C h a n g e s i n EMG D u r i n g H u m a n L o c o m o t i o n.［J］.N e u r o p h y s io l，2003（89）：1299－1307.

［7］C a r m e l o B o s c o P h.D.，D.，U.，D.H o n.c.M e t h o d s o f f u n c t i o n a l t e s t i n g d u r i n g r e h a b i l i t a t i o n e x e r c i s e s.［J］D e p a r t m e n t o f E x e r c i s e P h y s i o l o g y a n d S p o r t B i o m ec h a n i c s U n i v e r s i t y o f B u d a p e s t H u n g a r y.

［8］C.J.d e r u i t e r.R.M.V a m d e r L i n d e n S h o r t－t e r m e f f e c t s o f w h o l e－b o d y v i b r a t i o n o n m a x i m a l v o l u n t ar y i s o m e t r i c k n e e e x t e n s o r f o r c e a n d r a t e o f f o r c e r i s e［J］E u r J A p p l P h y s i o l，2003（88）：472－475.

［9］J o r n R i t t w e g e r.H a n s S c h i e s s l.D i e t e r F e l e s e n b e r g.O x y g e n u p t a k e d u r i n g w h o l e－b o d y v i b r a t i o n e x e r c i s e：C o m p a r i s o n w i t h s q u a t t i n g a s a s l o w v o l－u n t a r y m o v e m e n t［J］E u r J A p p l p h y s i o l 2001，86：169－173.