上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈肌力診斷與評(píng)價(jià)新方法的初步研究——以網(wǎng)球正手抽擊動(dòng)作測(cè)試分析為例

任滿迎，閆 琪，劉 穎

(北京市體育科學(xué)研究所，北京 100075)

隨著運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練研究的不斷深入，人們?cè)絹碓角宄卣J(rèn)識(shí)到:人體運(yùn)動(dòng)是以運(yùn)動(dòng)鏈的協(xié)調(diào)配合來實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)動(dòng)能力的強(qiáng)弱決定于運(yùn)動(dòng)鏈中各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)力的能力，競(jìng)技體育更是如此，因此，教練員開始關(guān)注和重視運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)鏈的訓(xùn)練，而不僅僅是單一環(huán)節(jié)或單一肌群的力量訓(xùn)練。而訓(xùn)練水平的好壞只能依靠先進(jìn)的科學(xué)儀器及完備的測(cè)量方法來診斷，但目前應(yīng)用于競(jìng)技運(yùn)動(dòng)能力測(cè)量的儀器以及測(cè)量方法、手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足競(jìng)技體育測(cè)量的實(shí)際需求，無論是等張模式、等速模式或等長(zhǎng)模式仍以單關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能力診斷為主，很難找到能夠科學(xué)、精確診斷運(yùn)動(dòng)鏈力量的方法手段。

本研究選取競(jìng)技體育中一個(gè)典型運(yùn)動(dòng)鏈，即“上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈”作為研究?jī)?nèi)容，在充分利用BTE Primus 肌力診斷系統(tǒng)獨(dú)特的鏈鎖配件和4 500 度/秒的動(dòng)力頭系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)解剖分析和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)該系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)鏈的肌力診斷方面進(jìn)行了功能開發(fā)與應(yīng)用。試圖通過系統(tǒng)研究，初步建立應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的診斷與評(píng)價(jià)的新方法，并希望能夠拋磚引玉，為國(guó)內(nèi)外相關(guān)專家進(jìn)行更加深入和廣泛的運(yùn)動(dòng)鏈肌力測(cè)試與分析方法的研究提供參考和借鑒。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究選擇經(jīng)常參加體育鍛煉，具有一定網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)的成年男子2 名。基本信息見表1:

表1 研究對(duì)象基本信息一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料

研究采用文獻(xiàn)資料法，對(duì)上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的概念進(jìn)行了界定，并提出了從“弱鏈接”的角度開發(fā)和設(shè)計(jì)上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的肌力測(cè)試與評(píng)價(jià)新方法的思路。

1.2.2 邏輯推理

研究采用邏輯推理法，通過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析，對(duì)上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈測(cè)試動(dòng)作、測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行了初步確定，并提出了測(cè)試分析思路。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)

采用實(shí)驗(yàn)法，對(duì)選擇經(jīng)常參加體育鍛煉，具有一定網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)的2 名成年男子進(jìn)行上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈肌力測(cè)試與評(píng)價(jià)新方法進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該方法手段的可行性。

1)實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器

測(cè)試儀器為美國(guó)Primus BTE 力量訓(xùn)練及診斷系統(tǒng)。

2)指標(biāo)的測(cè)試

在對(duì)2 名受試者進(jìn)行測(cè)試動(dòng)作的講解、示范以及測(cè)試動(dòng)作的練習(xí)，使受試者在清楚理解和掌握測(cè)試動(dòng)作的動(dòng)作結(jié)構(gòu)和用力方式的基礎(chǔ)上，對(duì)兩名受試者進(jìn)行了上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的肌力測(cè)試。

2 研究結(jié)果與分析討論

2.1 BTE Primus 肌力診斷進(jìn)行上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈測(cè)試的可行性分析

BTE Primus 是一套新型的肌力診斷系統(tǒng)，它獨(dú)特的鏈鎖配件和4 500 度/秒的動(dòng)力頭可以實(shí)現(xiàn)多環(huán)節(jié)的專項(xiàng)肌力診斷，而且該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)等長(zhǎng)、等速和等張等不同模式的測(cè)試，這就為進(jìn)行開放式、多關(guān)節(jié)參與的上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈肌力測(cè)試提供了可行性。但由于是開放式測(cè)試，對(duì)測(cè)試條件的控制就顯得尤為重要，對(duì)此，本研究專門制訂了測(cè)試規(guī)范化手冊(cè)，對(duì)測(cè)試條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 測(cè)試動(dòng)作的確定及相關(guān)生物力學(xué)分析

2.2.1 測(cè)試動(dòng)作設(shè)計(jì)的基本原則

測(cè)試動(dòng)作的確定必須依據(jù)“上肢鞭打”動(dòng)作的生物力學(xué)機(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須能夠準(zhǔn)備、全面反映“上肢鞭打”動(dòng)作的肌力特征:首先，能夠?qū)ι现薮騽?dòng)作完整運(yùn)動(dòng)鏈的肌力特征進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估;其次，能夠分別對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈中幾個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行肌力診斷，試圖尋找和發(fā)現(xiàn)完整運(yùn)動(dòng)鏈中的“弱鏈接”，即運(yùn)動(dòng)過程中由于運(yùn)動(dòng)鏈上各環(huán)節(jié)或環(huán)節(jié)內(nèi)部出現(xiàn)的肌力不足、疲勞、損傷引起的部分環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱的現(xiàn)象［1］，從而找到影響動(dòng)作表現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)。

2.2.2 測(cè)試動(dòng)作的確定

依據(jù)上述分析，則可以將上肢鞭打動(dòng)作分解成3個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)鏈動(dòng)作，即沒有下肢和核心參與主動(dòng)發(fā)力的上肢鞭打動(dòng)作、沒有下肢參與主動(dòng)發(fā)力的核心和上肢鞭打動(dòng)作和完整運(yùn)動(dòng)鏈發(fā)力下的上肢鞭打動(dòng)作。根據(jù)此思路，初步確定測(cè)試動(dòng)作為:1)單膝跪立，軀干相對(duì)固定條件下的正手抽擊動(dòng)作——上肢運(yùn)動(dòng)鏈;2)單膝跪立，軀干參與發(fā)力條件下的正手抽擊動(dòng)作——上肢、核心構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈;3)站立姿勢(shì)下的完整上肢鞭打動(dòng)作——上肢、核心、下肢構(gòu)成的完整運(yùn)動(dòng)鏈。

2.3 測(cè)試負(fù)荷的確定和測(cè)試指標(biāo)體系的初步確定建立

2.3.1 測(cè)試負(fù)荷的確定及選擇依據(jù)

對(duì)測(cè)試模式的選擇遵循測(cè)試方式與運(yùn)動(dòng)實(shí)際的一致性為原則，為了使測(cè)試時(shí)肌肉的運(yùn)動(dòng)模式最大化地接近運(yùn)動(dòng)實(shí)際，本研究選取等張模塊下的“力－速”模式作為上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈肌力測(cè)試的測(cè)試模式。根據(jù)“力－速”模式的測(cè)試要求，需要確定3 個(gè)遞增的測(cè)試負(fù)荷。經(jīng)過專家論證與預(yù)實(shí)驗(yàn)，最終確定3 個(gè)測(cè)試負(fù)荷分別為:一個(gè)盡量接近運(yùn)動(dòng)器械重量的負(fù)荷(由于系統(tǒng)本身的功能，測(cè)試的最小負(fù)荷為2KG)、5%BW 和10%BW(選擇體重百分比最為測(cè)試負(fù)荷來保證橫向的可比性，且經(jīng)過預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):負(fù)荷若超過10%BW 較多時(shí)，受試者很難完成測(cè)試動(dòng)作)。

2.3.2 測(cè)試指標(biāo)體系的確定及指標(biāo)意義

測(cè)試指標(biāo)由一級(jí)指標(biāo)、二級(jí)指標(biāo)。一級(jí)指標(biāo)為:“力－速”模式下的最大功率、最大速度;二級(jí)指標(biāo)為:功率變化率、速度變化率、上肢貢獻(xiàn)率、核心貢獻(xiàn)率、下肢貢獻(xiàn)率和動(dòng)作幅度下降率構(gòu)成。所有測(cè)試指標(biāo)及指標(biāo)意義如下:1)最大功率:反映運(yùn)動(dòng)鏈的爆發(fā)力水平;2)最大速度:反映運(yùn)動(dòng)鏈的速度水平;3)功率變化率:隨負(fù)荷增加或運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)參與的增多，功率的變化趨勢(shì);4)速度變化率:隨負(fù)荷增加或運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)參與的增多，速度的變化趨勢(shì);5)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)鏈貢獻(xiàn)率:上肢或核心或下肢運(yùn)動(dòng)鏈的肌力水平占完整運(yùn)動(dòng)鏈的肌力水平的權(quán)重值;6)動(dòng)作幅度下降率:隨負(fù)荷增加，動(dòng)作幅度的下降程度;

2.4 測(cè)試結(jié)果基本分析思路的提出

結(jié)合測(cè)試目的和指標(biāo)意義基本提出測(cè)試結(jié)果的4點(diǎn)分析思路:第一，通過對(duì)3 個(gè)動(dòng)作的最大功率、最大平均速度進(jìn)行測(cè)試，確定受試者的爆發(fā)力和動(dòng)作速度的基本情況;第二，通過對(duì)隨著負(fù)荷的增加或運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)參與的多少，功率和速度的變化趨勢(shì)，來判斷運(yùn)動(dòng)員是“力量薄弱”還是“速度不足”;第三，通過測(cè)試不同動(dòng)作隨著負(fù)荷的增加，動(dòng)作幅度的變化情況，來判斷運(yùn)動(dòng)員在負(fù)荷增加時(shí)的動(dòng)作穩(wěn)定性;第四，通過對(duì)測(cè)試一級(jí)指標(biāo)的再計(jì)算，確定上肢運(yùn)動(dòng)鏈、核心運(yùn)動(dòng)鏈和下肢運(yùn)動(dòng)鏈占完整運(yùn)動(dòng)鏈發(fā)力中的權(quán)重值，來分析判斷哪一個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)怯绊懮现薮蜻\(yùn)動(dòng)鏈的“弱鏈接”。

2.5 測(cè)試結(jié)果與分析

2.5.1 兩名受試者上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈測(cè)試最大功率和最大平均速度的結(jié)果與分析

表2 任××上肢鞭打動(dòng)作運(yùn)動(dòng)鏈最大功率和最大平均速度一覽表

表3 劉×上肢鞭打動(dòng)作運(yùn)動(dòng)鏈最大功率和最大平均速度一覽表

圖1 兩名受試者不同姿勢(shì)下最大功率、最大平均速度水平示意圖

由表2 ～3 和圖1 可以看出，兩名運(yùn)動(dòng)員隨著運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的增加，鞭打動(dòng)作的最大功率水平和最大平均速度水平均呈逐漸上升趨勢(shì)，兩名受試者相比，任××的爆發(fā)力水平明顯優(yōu)于劉 ×，但速度未表現(xiàn)出明顯趨勢(shì)。由功率=力量×速度可知，任××的力量明顯優(yōu)于劉 ×。

2.5.2 隨負(fù)荷的增加上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈功率變化率和平均速度變化率結(jié)果與分析

表4 任××上肢鞭打動(dòng)作運(yùn)動(dòng)鏈隨負(fù)荷的增加功率變化率和平均速度變化率一覽表

表5 劉 ×鞭上肢打動(dòng)作運(yùn)動(dòng)鏈隨負(fù)荷的增加功率變化率和平均速度變化率一覽表

由表4 ～5 和圖2 可以看出，兩名運(yùn)動(dòng)員隨著負(fù)荷的增加功率均呈上升趨勢(shì)，速度均呈下降趨勢(shì)，這正符合“力－速”關(guān)系。任××在負(fù)荷不斷增加的情況下，3 種姿勢(shì)的爆發(fā)力水平均有較大的變化率(分別是117.3%、135%和132%)，這說明這名受試者力量保持能力較強(qiáng)，而相比之下，劉 ×除第一個(gè)姿勢(shì)外，其他兩個(gè)姿勢(shì)隨負(fù)荷的增加，爆發(fā)力的增長(zhǎng)率均較小，說明這名受試者力量保持能力相對(duì)于任××較差。從速度的下降率來看，兩名受試者未表現(xiàn)出明顯差異。

2.5.3 隨運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)增加上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈功率變化率和最大平均速度變化率結(jié)果與分析

表6 任××上肢鞭打動(dòng)作運(yùn)動(dòng)鏈隨環(huán)節(jié)參與增多功率變化率和最大平均速度變化率一覽表

表7 劉×上肢鞭打動(dòng)作運(yùn)動(dòng)鏈隨環(huán)節(jié)參與增多功率變化率和最大平均速度變化率一覽表

由表6 ～7 和圖3 可以看出，兩名運(yùn)動(dòng)員隨著運(yùn)動(dòng)鏈環(huán)節(jié)參與的增多，不同負(fù)荷下的爆發(fā)力水平和速度水平均呈上升趨勢(shì)。兩者相比，劉 ×隨運(yùn)動(dòng)鏈環(huán)節(jié)參與的增多，不同負(fù)荷下的爆發(fā)力水平的增幅均優(yōu)于任××，而速度的增幅除5%BW 負(fù)荷下小于任××，其他兩個(gè)負(fù)荷下的速度增長(zhǎng)率均優(yōu)于任××，這說明，劉×鞭打動(dòng)作關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈協(xié)調(diào)能力要優(yōu)于任××，能更高效地發(fā)揮多關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)力。

2.5.4 上肢鞭打動(dòng)作中上肢、核心和下肢運(yùn)動(dòng)鏈貢獻(xiàn)率結(jié)果與分析

表8 任××上肢鞭打動(dòng)作中上肢、核心、下肢運(yùn)動(dòng)鏈貢獻(xiàn)率一覽表

表9 劉 ×上肢鞭打動(dòng)作中上肢、核心、下肢運(yùn)動(dòng)鏈貢獻(xiàn)率一覽表

由表8 ～9 可以看出，兩名受試者隨負(fù)荷的增加，上肢運(yùn)動(dòng)鏈、核心運(yùn)動(dòng)鏈和下肢運(yùn)動(dòng)鏈在完整動(dòng)作發(fā)力中，所占的權(quán)重值是不同的。任××，在三個(gè)負(fù)荷下上肢運(yùn)動(dòng)鏈的貢獻(xiàn)率均最大，且占了完整動(dòng)作的60%以上，下肢運(yùn)動(dòng)鏈和核心運(yùn)動(dòng)鏈的貢獻(xiàn)率均明顯小與上肢運(yùn)動(dòng)鏈，且這一比例關(guān)系隨著負(fù)荷的變化，未產(chǎn)生明顯改變，說明任××在鞭打動(dòng)作中，主要依靠上肢發(fā)力，一方面可能是由于協(xié)調(diào)發(fā)力能力不足，另一方面也可能是下肢和核心的肌力較弱造成的。劉 ×在最小負(fù)荷下，主要依靠上肢和核心運(yùn)動(dòng)鏈發(fā)力;但隨著負(fù)荷的增加，上肢運(yùn)動(dòng)鏈的貢獻(xiàn)率不斷增大，而核心運(yùn)動(dòng)鏈的貢獻(xiàn)率逐漸減少，這說明劉 ×在鞭打動(dòng)作中，隨著負(fù)荷的增加，上肢運(yùn)動(dòng)鏈參與發(fā)力的比重逐漸上升，核心運(yùn)動(dòng)鏈的比重逐漸下降，這可能是由于核心肌力不足造成在負(fù)荷不斷增大的情況下，核心運(yùn)動(dòng)鏈不能充分參與發(fā)力。

2.5.5 隨負(fù)荷的增加3 個(gè)鞭打動(dòng)作幅度變化情況結(jié)果與分析

由表10 ～11 和圖10 ～11 可以看出，兩名運(yùn)動(dòng)員在不同姿勢(shì)下，隨著負(fù)荷的增加，動(dòng)作幅度均呈下降趨勢(shì)。由最小負(fù)荷遞增至5%BW 時(shí)，兩名受試者動(dòng)作幅度的下降程度均較小，但當(dāng)負(fù)荷遞增至10%BW 時(shí)，兩名受試者動(dòng)作幅度均產(chǎn)生了較大程度的下降，相比之下，劉 ×的下降幅度要大于任××，尤其是只有上肢運(yùn)動(dòng)鏈參與發(fā)力的情況下，劉 ×的動(dòng)作幅度下降非常明顯，這說明劉 ×的力量保持能力相對(duì)于任××存在不足，尤其上肢運(yùn)動(dòng)鏈的力量水平明顯不足。

表10 任××三個(gè)鞭打動(dòng)作隨負(fù)荷增加動(dòng)作幅度變化情況一覽表

表11 劉×三個(gè)鞭打動(dòng)作隨負(fù)荷增加動(dòng)作幅度變化情況一覽表

2.6 數(shù)據(jù)庫框架的搭建

本研究在對(duì)上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的概念進(jìn)行初步界定的基礎(chǔ)上，從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度分析和初步肌力診斷的新方法，并提出了分析思路，這對(duì)更科學(xué)有效地診斷運(yùn)動(dòng)員上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的肌力情況、發(fā)現(xiàn)影響動(dòng)作表現(xiàn)的“弱鏈接”提供了可行性。但不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目都有其鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的專項(xiàng)性肌力特征，為更準(zhǔn)確的對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行核心運(yùn)動(dòng)鏈的肌力情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，建立不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要。為此，本研究利用EXCLE 2007 搭建了“上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)庫”的基本框架，對(duì)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并利用不同公式對(duì)初始測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行再計(jì)算，在數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)生成二級(jí)派生指標(biāo)的數(shù)值。數(shù)據(jù)庫的建立不僅可以節(jié)省了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的時(shí)間，更可以通過數(shù)據(jù)的不斷積累逐漸建立不同項(xiàng)目的指標(biāo)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，為更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的肌力提供參考。

3 研究結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

4.1.1 本研究對(duì)上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行了相關(guān)生物力學(xué)分析，并提出了從“弱鏈接”的角度開發(fā)和設(shè)計(jì)上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈的肌力測(cè)試與評(píng)價(jià)新方法的思路。

4.1.2 本研究對(duì)BTE Primus 肌力診斷系統(tǒng)初步建立了上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈肌力診斷與評(píng)價(jià)的新方法，初步確定了測(cè)試動(dòng)作、測(cè)試指標(biāo)體系和測(cè)試結(jié)果分析的基本思路，并通過測(cè)試應(yīng)用研究對(duì)測(cè)試新方法的可行性進(jìn)行了檢驗(yàn)。

4.1.3 本研究利用EXCLE2007 初步搭建了“上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)庫”的框架，為通過數(shù)據(jù)的不斷積累并逐漸建立不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員鞭打運(yùn)動(dòng)鏈不同指標(biāo)的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)奠定了一定基礎(chǔ)。

4.2 建議

4.2.1 BTE Primus 擁有近30 種配件，有高度和傾斜度均可調(diào)、轉(zhuǎn)速可達(dá)4500 度/秒的動(dòng)力頭，并且該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)等長(zhǎng)、等速和等張等不同模式的測(cè)試。體育科研人員及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜胰绾魏蛯ｍ?xiàng)教練員合作，對(duì)其功能進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)并設(shè)計(jì)出專項(xiàng)肌力測(cè)試方法和動(dòng)作，需要體育科研人員及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)一步研究和探討。

4.2.2 對(duì)不同項(xiàng)目上肢鞭打運(yùn)動(dòng)鏈肌力水平進(jìn)行診斷具有重要意義，這將是未來相關(guān)研究的一個(gè)焦點(diǎn)。

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