優(yōu)秀攀巖運動員肘關節(jié)屈伸肌的力學特征

李江華　葛耀軍　劉揚

摘 要：利用德國Isomed2000等速肌力測試系統(tǒng)，在60、120、180 （°）/s的角速度下對7名運動員（1人為優(yōu)秀運動員，6人為普通運動員）肘關節(jié)屈、伸肌進行等速肌力測試，并計算變異系數(shù)來評價他們左右手之間、屈伸肌之間的差異和平衡性，為發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀攀巖運動員肘關節(jié)屈伸肌獨特的生物力學特征，為科學選材和訓練指導提供依據(jù)。結果得到：優(yōu)秀運動員伸肌的峰力矩與普通運動員基本相當，沒有顯著性差異，但是左、右手屈肌峰力矩在3種角速度下均明顯大于普通運動員（P<0.05）；優(yōu)秀運動員屈肌峰力矩出現(xiàn)的角度與普通運動員相比沒有明顯差異，但是伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度均在36°左右，明顯小于普通運動員的80°左右（P<0.01）；無論是屈肌還是伸肌的峰力矩，優(yōu)秀運動員左手和右手之間沒有顯著性差異，其變異指數(shù)都明顯低于普通運動員（P<0.05），而普通運動員右手的屈肌峰力矩明顯大于左手（P<0.01）；無論是左手還是右手，優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌峰力矩之間差異較小，其變異指數(shù)都明顯低于普通運動員（P<0.01）。結果表明：對于攀巖運動員的肘關節(jié)來說，強有力的屈肌、收縮速度更快的伸肌，以及左右手之間、屈伸肌之間肌力的平衡，可能是在比賽中取得優(yōu)異成績的重要因素。

關 鍵 詞：運動生物力學；等速肌力；肘關節(jié)屈伸??；攀巖運動員

中圖分類號：G804.6 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2014）01-0133-05

Mechanical characteristics of the elbow joint flexors and extensors of

excellent rock climbers

LI Jiang-hua，GE Yao-jun，LIU Yang

（School of Physical Education，Jiangxi Normal University，Nanchang 330022，China）

Abstract： By using the Isomed 2000 isokinetic muscle strength test system made in Germany， the authors did an isokinetic muscle strength test on the elbow joint flexors and extensors of 7 climbers （1 excellent climber and 6 ordinary climbers） at the angular speeds of 60（°）/s， 120（°）/s and 180（°）/s， and calculated coefficient of variation to evaluate the differences and balance between their left and right hands， and between their flexors and extensors. The authors tried to find out the unique biomechanical characteristics of the elbow joint flexors and extensors of the excellent rock climber， so as to provide a reference criterion for guiding scientific climber screening and training. The peak torques of the extensors of the excellent climber were basically the same as those of the ordinary climbers， there were no significantly differences， however， the peak torques of his left and right hand flexors， measured at the three angular speeds， were all significantly greater those of the ordinary climbers （P<0.05）； the peak torque occurrence angles of the flexors of the excellent climber were not significantly different from those of the ordinary climbers， however， the peak torque occurrence angles of his extensors were all approximately 36°， significantly smaller than those of the ordinary climbers， which were approximately 80° （P<0.01）； there were no significant differences between the excellent climbers left and right hands， no matter in terms of flexor peak torque or in terms of extensor peak torque， their CVs were all significantly smaller than those of the ordinary climbers （P<0.05）， while the peak torque of the right hand of the ordinary climbers was significantly greater than that of their left hand （P<0.01）； the differences between the peak torques of the flexors and extensors of the excellent climber were small， no mater in terms of his left hand or in terms of his right hand， their CVs were all significantly smaller than those of the ordinary climbers （P<0.01）. The results indicated the following： in terms of the elbow joints of a rock climber， powerful flexors， extensors with a faster contraction speed， as well as muscle strength balance between left and right hands and between flexor and extensor， are likely important factors for the rock climber to achieve an outstanding result in a competition.endprint

Key words： sports biomechanics；isokinetic muscle strength；elbow joint flexor and extensor；rock climber

攀巖作為一項新興的體育運動項目，近年來在全世界范圍得到了迅猛的發(fā)展，由于其特有的魅力，不但引起了越來越多人的關注，而且已成功進入2020年奧運會項目候選名單。攀巖運動在我國起步相對較晚，專業(yè)性的理論研究也很少，但是其受歡迎程度卻遠遠超過許多傳統(tǒng)項目。根據(jù)李華帥[1]對北京高校大學生的調查，有99%的學生喜歡攀巖運動，其原因是新鮮、刺激和有趣。攀巖是一項集技巧、難度和欣賞性為一體的運動項目，對上肢肌肉力量的依賴性較強，在運動過程中，攀巖運動員的上肢肌群很多時候要支撐整個身體的重量[2]，上肢做引體向上的能力往往是決定比賽勝負的關鍵因素，因此對運動員上肢肌群的研究是當前攀巖運動的熱點。肘關節(jié)是人體大關節(jié)之一，肘關節(jié)肌群的性能與攀巖運動成績直接相關。關于攀巖運動員肘關節(jié)屈伸肌一般的力學特征目前已經(jīng)有了一些相關研究[3-4]，但是總體來說，由于缺乏對比研究，對于高水平的、特別優(yōu)秀的攀巖運動員肘關節(jié)屈伸肌獨特的力學特征，或者說區(qū)別于一般攀巖運動員的肘關節(jié)屈伸肌力學特征尚未見有相關報道，而這恰恰是運動選材和科學訓練的關鍵。本研究通過對比優(yōu)秀攀巖運動員與普通攀巖運動員的肘關節(jié)屈、伸肌峰力矩，峰力矩出現(xiàn)的角度及左右手、屈伸肌之間的平衡程度，試圖發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀攀巖運動員的肘關節(jié)屈伸肌獨特的力學特征，為科學選材和訓練指導提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

男攀巖隊員7名，年齡20～23歲，身高170～180 cm，體重（61.14±5.27） kg。其中一名特別優(yōu)秀，水平明顯高于其他運動員，并且在全國攀巖比賽中進入過前3名，稱為優(yōu)秀運動員；其余6名水平稍差，但也均在省級比賽中獲得過優(yōu)異成績：4名隊員進入過前3名、另2名隊員也獲得過省級比賽的第4名和第7名，稱為普通運動員。

1.2 研究方法

1）等速肌力測試。

采用德國Isomed2000等速肌力測試系統(tǒng)對7名運動員進行肘關節(jié)屈伸肌力測試，測試過程嚴格按照測試系統(tǒng)的操作規(guī)程。運動員在測試前充分完成熱身運動，先進行幾次適應性練習，然后分別在60、120、180 （°）/s的角速度下測試屈、伸肌肌力。測試指標包括：左、右手肘關節(jié)屈肌峰力矩，峰力矩出現(xiàn)的角度和峰功率；左、右手肘關節(jié)伸肌峰力矩，峰力矩出現(xiàn)的角度和峰功率。由于“峰功率=峰力矩×速度”，在等速測試中，峰功率的唯一決定因素就是峰力矩。在統(tǒng)計過程中，發(fā)現(xiàn)峰功率與峰力矩確實保持了高度一致。因此，本研究主要對“峰力矩和峰力矩出現(xiàn)的角度”進行分析。

2）變異系數(shù)的計算。

變異系數(shù)反映的是數(shù)據(jù)的變化程度[5]，為了反映運動員左、右手之間，屈、伸肌之間肌力的差異程度，本研究分別計算了它們的變異系數(shù)：

CV=s/

其中，CV為變異系數(shù)，s為標準差，為平均數(shù)。CV大則反映數(shù)據(jù)的變化程度大，CV小則反映數(shù)據(jù)的變化程度小。

3）統(tǒng)計學分析。

各數(shù)據(jù)以均值±標準差（±s）表示，均數(shù)比較使用SPSS15.0 （SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）進行單樣本T檢驗、獨立樣本T檢驗和配對樣本T檢驗，顯著性水平為α=0.05，非常顯著性水平為α=0.01。

2 結果及分析

2.1 肘關節(jié)屈肌峰力矩

如表1所示，無論是左手還是右手，優(yōu)秀運動員的屈肌峰力矩在角速度為60、120、180 （°）/s的情況下均明顯大于普通運動員。單樣本T檢驗結果顯示，除了右手在角速度120 （°）/s下沒有出現(xiàn)顯著性意義外，其余均有顯著性意義或非常顯著性意義。并且從表1中還可以看出，優(yōu)秀運動員的左右手屈肌峰力矩在3種不同角速度下，都維持在49 N·m左右，沒有出現(xiàn)太大的波動，而普通運動員右手屈肌峰力矩在3種不同角速度的測試中均明顯大于左手。配對樣本T檢驗結果顯示優(yōu)秀運動員左、右手屈肌峰力矩在3種不同角速度下，分別為（49.00±1.00）和（48.66±2.08） N·m，非常接近，差異沒有顯著性意義，但是普通運動員左、右手屈肌峰力矩分別為（33.81±8.33）和（39.94±8.70） N·m，右手的峰力矩明顯大于左手，差異具有非常顯著性意義（P<0.01）。

2.2 肘關節(jié)伸肌峰力矩

如表2所示，優(yōu)秀運動員右手伸肌的峰力矩在角速度為60、120、180 （°）/s的情況下略大于普通運動員；而左手伸肌的峰力矩則略小于普通運動員。T檢驗結果顯示，無論是優(yōu)秀運動員與普通運動員之間，還是運動員的左、右手之間，伸肌的峰力矩均沒有顯著性差異。

2.3 肘關節(jié)屈肌峰力矩出現(xiàn)角度

如表3所示，優(yōu)秀運動員與普通運動員左右手屈肌的峰力矩出現(xiàn)的角度都隨著角速度的上升，呈下降趨勢，并且它們之間在角速度為60、120和180 （°）/s的情況下均大致相當，差異沒有顯著性意義（P>0.05）。

2.4 肘關節(jié)伸肌峰力矩出現(xiàn)角度

如表4所示，普通運動員左右手伸肌的峰力矩都出現(xiàn)在80°左右，優(yōu)秀運動員左右手伸肌的峰力矩都出現(xiàn)在36°左右，配對樣本T檢驗結果顯示，運動員左右手之間差異不明顯，沒有顯著性意義（P>0.05）。但是，優(yōu)秀運動員與普通運動員之間，則差異非常明顯，無論是在角速度為60、120 （°）/s還是180 （°）/s的情況下，優(yōu)秀運動員伸肌的峰力矩出現(xiàn)的角度均大大低于普通運動員，單樣本T檢驗顯示差異具有顯著性意義或非常顯著性意義。

2.5 左、右手肘關節(jié)峰力矩及峰力矩出現(xiàn)角度的差異程度

無論是優(yōu)秀運動員還是普通運動員，在60、120、180 （°）/s 3種角速度下，左、右手之間屈肌峰力矩、伸肌峰力矩、屈肌峰力矩出現(xiàn)的角度、伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度都會有一定的差異，為了更好地反映它們左右手之間的差異情況，分別計算了優(yōu)秀運動員和普通運動員左右手之間這些指標的CV。從表5中可以看出，優(yōu)秀運動員的屈肌峰力矩、伸肌峰力矩、屈肌峰力矩出現(xiàn)的角度、伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度，左、右手的CV都低于普通運動員，這意味著，無論是屈肌還是伸肌，優(yōu)秀運動員左、右手之間的峰力矩及峰力矩出現(xiàn)角度都更為接近，差異更小。endprint

2.6 肘關節(jié)屈、伸肌峰力矩及峰力矩出現(xiàn)角度的差異程度

與左右手之間的差異相類似，運動員同一只手的屈肌和伸肌的峰力矩以及峰力矩出現(xiàn)的角度也有差異，這種屈肌和伸肌之間的差異程度同樣可以用CV來反映。如表6所示，優(yōu)秀運動員左手和右手屈伸肌峰力矩的變異系數(shù)都明顯低于普通運動員，而左手和右手屈伸肌峰力矩出現(xiàn)角度的變異系數(shù)則明顯高于普通運動員，獨立樣本T檢驗顯示差異均具有顯著性或非常顯著性意義。這意味著：優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌之間的峰力矩大小更為接近，差異較小，普通運動員屈肌和伸肌之間的峰力矩則差異較大；而峰力矩出現(xiàn)角度則剛好相反，優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌之間差異較大。從表3和表4也可以看出，普通運動員屈肌和伸肌的峰力矩都出現(xiàn)在80°左右，但是優(yōu)秀運動員屈肌的峰力矩出現(xiàn)在80°左右，伸肌的峰力矩卻出現(xiàn)在36°左右，遠遠小于屈肌的峰力矩出現(xiàn)的角度。

3 討論

3.1 肘關節(jié)屈、伸肌峰力矩

上肢做引體的能力往往是決定攀巖比賽勝負的關鍵因素，因此屈肌力量的大小在一定程度上決定了攀巖運動員水平的高低。從表1中可以看出優(yōu)秀運動員左右手的屈肌峰力矩在60、120、180 （°）/s的角速度下均明顯大于普通運動員，另外普通運動員的體重為（62±2.12） kg，優(yōu)秀運動員的體重只有56 kg，因此，在考慮了體重因素之后，優(yōu)秀運動員屈肌的“相對”力量相對普通運動員來說就更大了。

伸肌作為屈肌的拮抗肌，在攀巖運動中作用相對較小。如表2所示，優(yōu)秀運動員右手伸肌的峰力矩在角速度60、120、180 （°）/s的情況下略大于普通運動員；而左手伸肌的峰力矩則略小于普通運動員。但是，統(tǒng)計學檢驗結果顯示，無論是優(yōu)秀運動員與普通運動員之間，還是運動員的左、右手之間，伸肌的峰力矩差異均沒有顯著性。因此，根據(jù)表1和表2的結果，優(yōu)秀運動員與普通運動員肘關節(jié)肌肉力量的差異主要體現(xiàn)在屈肌，而伸肌則差異不明顯。

3.2 肘關節(jié)屈、伸肌峰力矩出現(xiàn)角度

與以往的報道基本一致，肘關節(jié)屈肌峰力矩出現(xiàn)的角度都在60°～90°之間[1]，并且隨著測試角速度的上升，都呈下降趨勢，優(yōu)秀運動員與普通運動員之間沒有顯著性差異（見表3）。但是，在表4中可發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀運動員的伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度比普通運動員都要小得多，差異非常明顯：普通運動員伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度都在80°左右，而優(yōu)秀運動員伸肌峰力矩卻出現(xiàn)在36°左右。攀升速度對于攀巖運動取得優(yōu)異成績至關重要，而攀爬頻率是決定速度的關鍵因素。優(yōu)秀運動員的伸肌峰力矩的出現(xiàn)的角度明顯小于普通運動員，這意味著優(yōu)秀運動員肘關節(jié)伸肌在較小的角度就達到了伸肌肌力的最大值，反映了優(yōu)秀運動員肘關節(jié)伸肌收縮的速度明顯比普通運動員快。這一收縮特征，明顯有利于攀巖運動員攀爬頻率和攀升速度的提高。

3.3 左右手之間、屈伸肌之間的平衡

變異系數(shù)（CV）反映的是數(shù)據(jù)的變化程度，CV大則反映數(shù)據(jù)的變化程度大，CV小則反映數(shù)據(jù)的變化程度小。從表5中可以看出，優(yōu)秀運動員的屈肌峰力矩、伸肌峰力矩、屈肌峰力矩出現(xiàn)的角度、伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度，左、右手的CV都低于普通運動員，這意味著，優(yōu)秀運動員左、右手之間的峰力矩及峰力矩出現(xiàn)的角度差異更?。粡谋?來看，優(yōu)秀運動員的左右手屈肌峰力矩在3種不同角速度的情況下，都維持在50 N·m左右，沒有太大的差異，而普通運動員則出現(xiàn)了優(yōu)勢側，他們右手屈肌峰力矩在3種不同角速度的測試中均明顯大于左手。左右手臂力量的平衡對上肢用力占主導的運動項目非常重要，攀巖運動更是對上肢肌力的平衡有較高的要求，左右手的肌力一旦不平衡，在快速向上攀登過程中就會導致重心偏移，身體的穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)腳踩不準巖點或者滑腳的情況。因此，想要成為優(yōu)秀的攀巖運動員，就必須注意左右手肌力的平衡練習。運動員在引體向上或負重引體向上練習時，特別要克服優(yōu)勢側先行的現(xiàn)象（力量較大的手臂先拉上去），加強弱勢側力量的練習[6]。

表6的結果顯示，優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌之間的峰力矩大小同樣更為接近，差異較小，而普通運動員屈肌和伸肌之間的峰力矩則差異相對較大。屈肌和伸肌在攀巖運動中是拮抗關系，屈肌和伸肌峰力矩關系到拮抗肌肌力的平衡，關節(jié)周圍拮抗肌群間力量不平衡不但容易誘發(fā)運動損傷[7]，而且不利于關節(jié)發(fā)力時的穩(wěn)定性。因此，運動員在大力發(fā)展主動肌肌力的同時，也應注意拮抗肌平衡能力的發(fā)展。

根據(jù)表5和表6的結果，從肌肉力量的角度來看，優(yōu)秀運動員的左、右手之間和屈、伸肌之間變異相對較小，顯得更為平衡；從峰力矩出現(xiàn)的角度來看，優(yōu)秀運動員與普通運動員的左、右手之間，雖然CV的比較沒有出現(xiàn)顯著性差異，但是從數(shù)據(jù)上可以看出，無論是屈肌還是伸肌，優(yōu)秀運動員左手與右手峰力矩出現(xiàn)的角度也更為接近，這也有利于運動員在快運攀登過程中保持身體平衡。然而優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌之間，無論是左手還是右手，峰力矩出現(xiàn)角度的CV均遠大于普通運動員，這反映了優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌之間峰力矩出現(xiàn)的角度差異較大，這一結果從表3和表4也可以得到印證：普通運動員屈肌和伸肌的峰力矩都出現(xiàn)在80°左右，但是優(yōu)秀運動員屈肌的峰力矩出現(xiàn)在80°左右，伸肌的峰力矩卻出現(xiàn)在36°左右?？梢?，造成優(yōu)秀運動員屈肌和伸肌之間峰力矩出現(xiàn)的角度差異較大的主要原因是伸肌的峰力矩出現(xiàn)的角度明顯較小，而伸肌這一力學特征對于攀巖運動的意義在前面已經(jīng)討論過，此處不再贅述。

相對于普通運動員，優(yōu)秀運動員的肘關節(jié)屈肌的力量優(yōu)勢明顯，伸肌的收縮速度較快；同時，優(yōu)秀運動員左、右手之間，無論是屈肌還是伸肌，不但肌力差異更小，而且峰力矩出現(xiàn)的角度也更接近，顯得更為平衡；另外，無論是左手還是右手，優(yōu)秀運動員的屈、伸肌之間的肌力差異也同樣較小?？梢妼τ谂蕩r運動員的肘關節(jié)來說，強有力的屈肌、收縮速度更快的伸肌，以及左右手之間、屈伸肌之間肌力的平衡，可能是在比賽中取得優(yōu)異成績的重要因素。

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