不同頻率振動刺激對排球運動員力量及平衡能力影響的實驗研究

杜文婭，孫越穎，高 峰 ，顏桂平，莊建財

不同頻率振動刺激對排球運動員力量及平衡能力影響的實驗研究

杜文婭1，孫越穎2，高 峰1，顏桂平3，莊建財1

目的：使用不同頻率的振動刺激對排球運動員進行9周力量訓(xùn)練，分析何種頻率的刺激對改善力量和平衡能力的效果更好。方法：將實驗對象隨機分為對照組、30 Hz組和45 Hz組，訓(xùn)練前后采用三維測力臺測試蹬伸峰值力和相對沖量，采用平衡測試儀測試平衡能力。結(jié)果：實驗組峰值力提高幅度大于對照組，45 Hz組測試數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于30 Hz組；相對沖量方面，除30 Hz組助跑起跳與對照組無明顯差異外，實驗組其余各指標(biāo)與對照組比較差異明顯， 45 Hz組測試數(shù)據(jù)提高幅度明顯優(yōu)于30 Hz組；平衡能力測試中，實驗組與對照組組間比較差異顯著，兩實驗組除左腳平衡能力X軸向移動總距離外，其余各項指標(biāo)45 Hz組均明顯好于30 Hz組。結(jié)論：附加振動刺激能對力量和平衡能力產(chǎn)生有益影響，45 Hz振動刺激對于改善力量和平衡能力效果優(yōu)于30 Hz。

不同頻率；振動刺激；排球；力量；平衡能力

排球運動的不斷發(fā)展使進攻戰(zhàn)術(shù)發(fā)生了深刻變化，[1]跳發(fā)球、立體進攻技戰(zhàn)術(shù)的發(fā)展，需要力量更大、彈跳更高、落地更穩(wěn)。這不僅要求隊員具備高超的技術(shù)和靈活的戰(zhàn)術(shù)，還要求具備高水平的體能。排球運動員體能諸要素中，力量及平衡能力是保持運動能力的基礎(chǔ)，也是運動員順利完成技術(shù)動作、預(yù)防運動損傷、取得優(yōu)異比賽成績的關(guān)鍵。

附加振動刺激進行訓(xùn)練最大的優(yōu)點是能夠以相對較小的負(fù)荷有效刺激肌肉的本體感受器[2]，促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展[3]，從而提高屈伸肌群的最大力量、快速力量；非穩(wěn)定性刺激還能改善神經(jīng)肌肉系統(tǒng)控制能力，對機體平衡產(chǎn)生積極影響。[4]振動訓(xùn)練對肌肉力量及平衡能力的影響已成為近年來的研究熱點，多位專家從多角度、多層次對此問題展開深入研究。[5]雖然取得了諸多成果，但有關(guān)振動訓(xùn)練的最佳振動頻率、振幅、訓(xùn)練強度，還有待進一步的驗證。因此，本研究從次高頻中選擇45 Hz，中低頻中選擇30 Hz進行實驗，探索何種頻率的刺激對于提高排球運動員力量、改善平衡能力更為有效。

1 研究對象與方法

1.1研究對象

24名男排二級運動員，運動能力正常，無重大運動傷病史。實驗前對3組實驗對象基本情況進行統(tǒng)計檢驗，各組組間差異不明顯(Pgt;0.05)，實驗對象具體情況見表1。

1.2研究方法

1.2.1 實驗法

(1)實驗儀器。美國產(chǎn)Power plate振動訓(xùn)練器、杠鈴進行力量訓(xùn)練；芬蘭產(chǎn)Good Balance 平衡測試儀器、瑞士產(chǎn)Kistler三維測力臺進行測試。

(2)訓(xùn)練方案。采用隨機分組法將實驗對象分為3組，對照組無振動刺激，30 Hz組、45 Hz組分別附加30 Hz、45 Hz的刺激進行訓(xùn)練；實驗共進行9周，每周2次訓(xùn)練，每次訓(xùn)練90 min；訓(xùn)練內(nèi)容包括負(fù)重半蹲、負(fù)重靜蹲、負(fù)重深蹲、單腿蹲起(左/右)，負(fù)重練習(xí)采用30%～70% 1RM負(fù)荷；實驗過程中，各組除附加振動刺激不同外，訓(xùn)練內(nèi)容、時間、負(fù)荷安排均保持一致，訓(xùn)練內(nèi)容見表2。

表1 實驗對象基本情況

表2 訓(xùn)練內(nèi)容

(3)測試指標(biāo)。測力臺測試指標(biāo)包括：原地蹲跳、攔網(wǎng)起跳、助跑起跳3個動作的峰值力、相對沖量；Good balance測試指標(biāo)為20 s閉目單足站立時受試者重心在X、Y軸向晃動平均速度，X、Y軸移動平均距離，X、Y軸向移動總距離、X、Y軸向最大位移。

(4)測試方法。測力臺測試方法：蹲跳動作要求實驗對象雙手叉腰，兩腳分開約與肩同寬，先預(yù)蹲至90°，待身體保持靜止穩(wěn)定狀態(tài)后，盡力蹬地起跳；原地攔網(wǎng)起跳測試要求實驗對象聽到“開始”口令時，快速屈膝降低重心，然后用力蹬地發(fā)力，雙臂上舉做攔網(wǎng)動作，帶動身體垂直起跳；助跑起跳測試采用一步助跑，以右手扣球為例，要求實驗對象選擇適宜距離站于測力臺后，兩腳前后開立，左腳在前，然后右腳向前跨出一大步踏上測力臺，左腳迅速跟進并立即起跳；Good balance測試時，要求實驗對象單腳站于測試平臺中心，雙眼閉合、雙手交叉抱于胸前，測試時間設(shè)定20 s，左、右腳各進行2次測試，取最好測試數(shù)據(jù)。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計法

2 結(jié)果與分析

2.1力量測試結(jié)果

縱跳能夠反應(yīng)全身各肌群尤其是下肢肌群力量能力?，F(xiàn)代排球運動中，網(wǎng)上爭奪是攻防對抗的焦點，扣球、攔網(wǎng)是比賽制勝的關(guān)鍵，良好的下肢力量能力對于提高彈跳高度，占據(jù)網(wǎng)上優(yōu)勢具有積極作用。因此本研究采用Kistler三維測力臺，實驗前后對3組受試者原地蹲跳、助跑雙腳起跳、攔網(wǎng)起跳3個姿勢進行測試，根據(jù)F-t曲線分析峰值力、爆發(fā)力變化情況。3組測試動作中，原地蹲跳可以有效避免上肢擺動對下蹲跳的影響，攔網(wǎng)起跳和助跑雙腳起跳2個動作則是能夠體現(xiàn)排球?qū)ｍ椞卣鞯膶ｉT動作。

2.1.1 下肢峰值力測試結(jié)果

表3 實驗前后下肢峰值力測試結(jié)果 (單位：N)

組內(nèi)實驗前后比較：▲，Plt;0.05；▲▲，Plt;0.01；實驗組與對照組比較：*，Plt;0.05；**，Plt;0.01；45 Hz 組與30 Hz組比較：★，Plt;0.05；★★，Plt;0.01。下同。

峰值力主要反映受試者下肢最大力量。由表3可見,3組動作中，峰值力前測數(shù)據(jù)組間均無顯著性差異(Pgt;0.05)。實驗結(jié)束后，各組動作峰值力與實驗前相比提高顯著；實驗后組間比較，3組動作測試結(jié)果表明30 Hz組、45 Hz組與對照組進行比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(Plt;0.05；Plt;0.01)，45 Hz組測試數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于30 Hz組(Plt;0.05)。可見，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練與振動訓(xùn)練均能夠提高下肢最大力量，但附加振動刺激組峰值力提高幅度明顯大于無振動刺激組，說明附加振動刺激對于提高下肢最大力量的效果優(yōu)于傳統(tǒng)訓(xùn)練；3組測試結(jié)果，45 Hz組測試數(shù)據(jù)均明顯高于30 Hz組，表明附加45 Hz的振動頻率對提高排球運動員最大力量效果更明顯。

2.1.2 爆發(fā)力測試結(jié)果

表4 實驗前后相對沖量測試結(jié)果 (單位：Ft)

“沖量”可用來描述和評價速度力量，能夠較好的反應(yīng)肌肉爆發(fā)力。為避免個人體重對測試指標(biāo)的影響，本研究采用相對沖量(總沖量/體重)來反映實驗對象下肢爆發(fā)力水平。由表4可知，實驗前后各組內(nèi)比較測試數(shù)據(jù)提高幅度均具有統(tǒng)計學(xué)意義；組間比較，原地蹲跳與助跑起跳表現(xiàn)出相同的變化趨勢，即兩實驗組測試數(shù)據(jù)提高幅度明顯優(yōu)于對照組，具有顯著性差異(Plt;0.05)。實驗組組間比較，45 Hz組原地蹲跳提高幅度明顯高于30 Hz組(Plt;0.01)；攔網(wǎng)起跳測試時，僅45 Hz組與對照組差異顯著(Plt;0.01)，分析原因可能是由于測力臺踏板限制測試對象動作的連貫性，測試對象在助跑過程中容易將注意力分散至踏板上，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能完全反映下肢爆發(fā)力水平。通過對測試結(jié)果的分析可知，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練與附加振動刺激均能提高實驗對象爆發(fā)力，且附加振動刺激對提高爆發(fā)力效果更為明顯，其中45 Hz的振動頻率效果要優(yōu)于30 Hz。

綜上所述，實驗對象在原地蹲跳、攔網(wǎng)起跳、助跑起跳3組動作與實驗前相比，測試數(shù)據(jù)均有顯著性提高；除30 Hz組與對照組在攔網(wǎng)起跳相對沖量這一指標(biāo)無顯著性差異外，其余指標(biāo)測試顯示實驗組提高幅度明顯大于對照組，且45 Hz的振動頻率較30 Hz能夠更好的發(fā)展排球運動員最大力量和爆發(fā)力。

2.2平衡能力測試結(jié)果

平衡能力對于提高身體穩(wěn)定性具有重要作用，良好的平衡能力有利于人體運動鏈的功能發(fā)揮[6]，可有效提高排球運動員的競技能力并有助于預(yù)防運動損傷，[7]Good balance的傳感器可隨時記錄人體重心晃動情況并將信號傳入電腦，系統(tǒng)能夠繪制出空間曲線以精確顯示身體重心晃動的總量及特征，可以定量、客觀的反映人體平衡能力，利于不同測試對象間的比較。[8]

2.2.1 左腳平衡能力測試結(jié)果。

(1)左腳X軸向平衡能力測試結(jié)果。

表5 實驗前后左腳平衡能力X軸向測試結(jié)果

X軸向表示人體左右方向。X軸向晃動速度表示分析時間內(nèi)，實驗對象身體重心在人體左右方向的移動速度，平均移動距離表示重心在人體左右方向移動的平均距離，移動總距離表示重心的移動總距離，水平距離則是指重心晃動的最大位移值，各項測試指標(biāo)數(shù)值越小表示平衡能力越好。

實驗前，各組測試數(shù)據(jù)組間無明顯差異(Pgt;0.05)，9周訓(xùn)練后，各組測試數(shù)據(jù)出現(xiàn)不同程度的變化。由表5可見，對照組實驗前后無顯著性差異，實驗組組內(nèi)比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(Plt;0.05)；組間比較，兩實驗組測試數(shù)據(jù)均明顯低于對照組，數(shù)據(jù)檢驗具有統(tǒng)計學(xué)意義(Plt;0.05)。兩實驗組組間比較發(fā)現(xiàn)，水平晃動速度、平均移動距離、最大位移45 Hz組與30 Hz組相比差異明顯(Plt;0.05)，而移動總距離方面，雖然45 Hz組數(shù)據(jù)降低幅度低于30 Hz組，但統(tǒng)計檢驗卻無顯著性差異(Pgt;0.05)。測試結(jié)果表明，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練方法對提高實驗對象左腳X軸向平衡能力效果不明顯，附加振動刺激能夠有效提高實驗對象左腳X軸向平衡能力，其中45 Hz的振動頻率較30 Hz效果更好。

(2)左腳Y軸向平衡能力測試結(jié)果。

表6 實驗前后左腳平衡能力Y軸向測試結(jié)果

Y軸向表示人體前后方向。由表6可知，實驗前3組測試數(shù)據(jù)組間檢驗差異不明顯(Pgt;0.05)；實驗前后各組內(nèi)比較，對照組測試數(shù)據(jù)變化均不具有顯著性差異(Pgt;0.05)，兩實驗組測試數(shù)據(jù)降低且具有統(tǒng)計學(xué)意義(Plt;0.05)；組間比較，30 Hz組與對照組相比，4項測試指標(biāo)差異均具有顯著性(Plt;0.05)，45 Hz組最大位移、平均移動距離、移動總距離與對照組相比差異非常明顯(Plt;0.01)，晃動速度與對照組相比差異具有顯著性(Plt;0.05)，實驗組組間比較各項數(shù)據(jù)均具有明顯差異(Plt;0.05)。測試結(jié)果表明，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練對提高左腳Y軸向平衡能力效果不明顯，附加振動刺激可顯著降低實驗對象左腳Y軸向晃動速度、減小平均移動距離、移動總距離和最大位移值，其中45 Hz的振動刺激對于提高左腳Y軸向平衡能力效果要優(yōu)于30 Hz。

通過以上分析可知，附加振動刺激進行訓(xùn)練能夠更好的提高排球運動員左腳平衡能力，而傳統(tǒng)力量訓(xùn)練對改善受試者平衡能力作用不明顯。兩種不同頻率振動刺激進行比較發(fā)現(xiàn)，45 Hz組測試指標(biāo)值均優(yōu)于30 Hz組，兩組之間比較均具有顯著性差異，說明采用45 Hz的頻率進行訓(xùn)練能更好的提高左腳平衡能力。

2.2.2 右腳平衡能力測試結(jié)果

(1)右腳X軸向平衡能力測試結(jié)果。

表7 實驗前后右腳平衡能力X軸向測試結(jié)果

由表7可知，實驗前3組數(shù)據(jù)組間比較無顯著差異(Pgt;0.05)，實驗后各組組內(nèi)比較，對照組前后數(shù)據(jù)無明顯變化，兩實驗組前后數(shù)據(jù)比較均具有顯著性差異；組間比較，30 Hz組3項測試數(shù)據(jù)與對照組相比差異顯著(Plt;0.05)，45 Hz組晃動速度、平均移動距離、移動總距離3項指標(biāo)與對照組相比差異非常明顯(Plt;0.01)，最大位移與對照組比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(Plt;0.05)；兩實驗組比較，4項測試指標(biāo)均具有明顯差異(Plt;0.05)。

測試結(jié)果表明，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練對提高右腳X軸向平衡能力效果不明顯，附加振動刺激能夠更為有效改善排球運動員在左右方向上的平衡能力，其中45 Hz的振動頻率訓(xùn)練效果要明顯優(yōu)于30 Hz。

(2)右腳Y軸向平衡測試結(jié)果。

表8 實驗前后右腳平衡能力Y軸向測試結(jié)果

由表8可見，實驗前3組數(shù)據(jù)無明顯差異(Pgt;0.05)，實驗前后各組內(nèi)進行比較，對照組組內(nèi)差異不明顯，30 Hz組組內(nèi)比較差異顯著(Plt;0.05)，45 Hz組組內(nèi)比較差異非常明顯(Plt;0.01)；組間比較，兩實驗組測試數(shù)據(jù)與對照組相比差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(Plt;0.05，Plt;0.01)，實驗組組間比較差異明顯(Plt;0.05)。

測試結(jié)果表明，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練對改善右腳前后方向平衡能力效果不明顯，附加振動刺激能夠明顯降低右腳前后方向晃動距離、減小平均移動速度、移動總距離和最大位移值，其中45 Hz的振動刺激對于提高右腳前后方向平衡能力效果要優(yōu)于30 Hz。

3 討論

3.1振動刺激對下肢力量影響

肌肉最大力量受到肌肉生理生化條件及形態(tài)、神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性和相關(guān)激素水平的影響，振動刺激可以通過改善以上因素使力量得到提高。首先，振動加速度的存在能夠產(chǎn)生相對“超重”與“失重”現(xiàn)象，“超重”階段機體承受的實際負(fù)荷量遠高于附加重量，促使機體募集更多的運動單位參加活動；其次，機體所受實際負(fù)荷量不斷發(fā)生變化使神經(jīng)肌肉系統(tǒng)不斷進行自身調(diào)節(jié)，有利于提高神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)能力和靈活性；[9]第三，振動刺激可促進睪酮、生長激素、內(nèi)啡肽等的分泌，刺激組織攝取氨基酸，加快核酸和蛋白質(zhì)合成速度，促進肌纖維與骨骼生長，[10]提高肌肉體積和力量。

爆發(fā)力能在很短的時間內(nèi)使肌肉產(chǎn)生最大的收縮速度，其主要體現(xiàn)在高閾值運動單位的活化程度上。振動刺激能夠增大神經(jīng)發(fā)放沖動的頻率和強度，促使神經(jīng)中樞機制發(fā)生變化，在這些因素的共同作用下，高閾值與低閾值的纖維在運動中被同時激活，有效提高肌肉收縮力度[11]，從而增加肌肉爆發(fā)力。

當(dāng)振動頻率不高于50 Hz時，隨著頻率的提高，梭內(nèi)肌纖維長度變化越快，神經(jīng)發(fā)放沖動的強度與頻率增加，能夠募集越多的肌纖維參與收縮，提高神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性；高頻刺激較低頻刺激可促進機體分泌更多的生長激素和睪酮；但當(dāng)頻率高于50 Hz時，頻率的增加反而會使力量訓(xùn)練效果逐漸減弱[12]。由于本研究所采用的頻率在適宜的頻率范圍內(nèi)，故45 Hz較30 Hz能夠使最大力量和爆發(fā)力得到更大提高。

3.2振動刺激對平衡能力影響

人體平衡的維持包括感覺輸入、中樞整合與運動控制3個環(huán)節(jié)。振動刺激主要通過對本體感覺系統(tǒng)、前庭系統(tǒng)和神經(jīng)控制能力產(chǎn)生有益影響來提高人體平衡能力。

首先，肌梭和腱梭能夠感受到振動刺激，增強相應(yīng)運動單位的興奮性和協(xié)調(diào)性，使本體感覺功能得到改善；其次，非穩(wěn)定狀態(tài)下進行練習(xí)時機體需不斷調(diào)整重心位置，這種姿勢的反復(fù)調(diào)整會對前庭系統(tǒng)產(chǎn)生刺激；[13]振動刺激還能提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌的支配能力，調(diào)節(jié)α和γ神經(jīng)纖維產(chǎn)生肌肉舒縮和緊張性動作，進而使人體平衡能力得到提高，[14]故附加振動刺激能有效改善機體平衡能力。

在一定的范圍內(nèi)，高頻較低頻振動可對肌肉的本體感受器產(chǎn)生更深刻刺激[15]，使神經(jīng)發(fā)放沖動的頻率、強度增加，皮膚感覺傳入沖動及耳前庭機械感受器與神經(jīng)中樞機制發(fā)生變化，從而更好的改善神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)性，故45 Hz的振動頻率較30 Hz能更好的提高排球運動員平衡能力。

4 結(jié)論

附加振動刺激能對力量和平衡能力產(chǎn)生有益影響，45 Hz振動刺激對于改善力量和平衡能力的效果優(yōu)于30 Hz。

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(編輯 李新)

ExperimentalResearchontheEffectofDifferentFrequencyVibrationStimulationonVolleyballPlayer'sStrengthandBalanceAbility

DU Wenya1,SUN Yueying2，GAO Feng1，YAN Guiping3，ZHUANG Jiancai1

Objective: applied vibration stimulation of different frequencies to volleyball athletes in a 9-week strength training and analyzed which frequency is better in improving athletes' strength and balance ability. Methods: randomly divided subjects into control group, 30 Hz group and 45 Hz group, tested pedaling and stretching peak force through 3 dimensional dynamometer before and after the experiment, and tested balance ability through balance tester. Result: The peak force of experiment group was better than that of control group, the test data of 45 Hz group was significantly better than that of 30 Hz group; in terms of relative impulse, there was no significant difference in running take-off between 30 Hz group and control group, all the indicators in experiment group were significantly different as compared with control group and the test data of 45 Hz group were better than 30 Hz group; in balance ability test, the difference between experiment group and control group was dramatic, 45 Hz group was better than 30 Hz group except left lower limb's balance ability in X-axis direction. Conclusion: The vibration stimulation has positive effect on athletes' strength and balance ability, 45 Hz vibration stimulation is better than 30 Hz vibration stimulation in improving athletes' strength and balance ability.

differentfrequencies;vibrationstimulation;volleyball;lowerlimbstrength;balanceability

G808.14DocumentcodeAArticleID1001-9154(2017)06-0103-06

G808.14

A

1001-9154(2017)06-0103-06

杜文婭，在讀博士，研究方向：體能訓(xùn)練，E-mail：13426061159@163.com。

高峰，博士，教授，研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練，E-mail：fenggao312@sina.com。

1.北京體育大學(xué)，北京100084；2.北京警察學(xué)院，北京102202；3.北京城市學(xué)院，北京100083 1.Beijing Sport University, Beijing 100084;2.Beijing Police College, Beijing 102202；3.Beijing City University, Beijing 100083

2017-07-26

2017-10-11