游泳肩寬表型與力量及血清睪酮的相關(guān)性研究

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(上海體育科學(xué)研究所,上海 200030)

當(dāng)今,優(yōu)秀游泳運(yùn)動員身體形態(tài)所具備的共同特征為身材高大、臂展長、肩寬髂窄、腰背肌群力量及爆發(fā)力好、水性佳等。從仿生學(xué)角度來說,肩寬是雄性的力量象征。從流體力學(xué)理論的角度看,肩寬髂窄的身體流線型趨向于三角形時,運(yùn)動員在游進(jìn)過程中不易產(chǎn)生漩渦,水流阻力小。肩寬除與骨盆窄構(gòu)成良好的軀體流線型外,也是強(qiáng)大的肩帶肌肉群的附著基礎(chǔ)[1]。世界著名蛙泳運(yùn)動員威爾基肩寬46.4cm,為其奪取200m蛙泳世界冠軍奠定了基礎(chǔ)。采用蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳4種泳姿游進(jìn)時,四肢都起重要作用。研究表明,與腿打水相比,手劃水是身體在水中游進(jìn)時的主要推進(jìn)力。因此,無論是短距離速度力量型項目,還是長距離力量耐力型項目,肩帶肌肉群的肌肉力量在游泳比賽全力游進(jìn)時,都是重要的身體素質(zhì)基礎(chǔ)。大量研究已證實,睪酮與紅細(xì)胞合成、機(jī)體發(fā)育程度、骨齡、肌力等關(guān)系密切,它通過刺激組織攝取氨基酸,促進(jìn)核酸與蛋白質(zhì)的合成,促進(jìn)肌纖維和骨骼的生長。雖然已證實肌肉力量的大小與機(jī)體血清睪酮含量相關(guān)[2],但游泳運(yùn)動員肩寬表型與力量、血清睪酮相關(guān)性值得進(jìn)一步深入研究。

肩寬、力量素質(zhì)和血清睪酮分屬于形態(tài)、素質(zhì)和血液內(nèi)分泌范疇,但均屬于運(yùn)動項目特殊表型,它們隨個體生長發(fā)育而變化的趨勢不同。研究表明,少年進(jìn)入青春發(fā)育期后,顯著遵循“先軀干、后四肢;先長度、后寬度”的生長發(fā)育規(guī)律。骨骼發(fā)育先于肌肉、關(guān)節(jié)和內(nèi)臟器官,為后者的發(fā)育成熟做好基本框架,所以,肩寬表型的生長發(fā)育始于青春中后期,伴隨青春期發(fā)育而終止[3]。力量素質(zhì)是指人體運(yùn)動系統(tǒng)在工作時克服或?qū)棺枇ψ龉Φ哪芰?。根?jù)發(fā)揮力量時肌肉的活動形式,將肌力的測試方法分為:靜力性肌肉力量測試,如握力、臂力、背力、腿肌力等;爆發(fā)力測試,如立定跳遠(yuǎn)、原地縱跳等;肌肉耐力測試,如引體向上、仰臥起坐、俯臥撐等。由于個體體重差異,握力體重指數(shù)等不能客觀、有效地反映不同個體間肌力水平的相對差異[4],因此,本文采用靜力性肌力握力和背力的絕對值對運(yùn)動員的力量素質(zhì)進(jìn)行評估。由于肩寬、握力、背力、血清睪酮表型隨個體生長發(fā)育具有不同的變化趨勢,在運(yùn)動員手腕骨骨骺線閉合后肩寬變化隨之停止,握力、背力與不同比賽時期力量訓(xùn)練強(qiáng)度有關(guān),血清睪酮受運(yùn)動訓(xùn)練的影響而波動,因此,肩寬、力量素質(zhì)、血清睪酮表型指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系有待商榷。本文通過對上海市、浙江省游泳運(yùn)動員的肩寬、靜力性肌肉力量、血清睪酮表型進(jìn)行研究,試圖探討不同生長發(fā)育階段,游泳運(yùn)動員肩寬表型與力量、血清睪酮的相關(guān)性,為不同層次運(yùn)動員的選材、育才提供一定理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

上海市游泳專業(yè)組、業(yè)余組及浙江省游泳專業(yè)組運(yùn)動員共1 104人,其中,男運(yùn)動員598人、女運(yùn)動員506人。實驗前向受試者詳細(xì)介紹整個測量過程與要求,并由本人或監(jiān)護(hù)人簽訂知情同意書。測試前3天限制運(yùn)動員進(jìn)行大負(fù)荷訓(xùn)練或劇烈運(yùn)動。

1.2 測試方法

操作人員均為經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的選材測試技術(shù)人員,年測量人數(shù)8 000人次以上。每次測試安排部分男女運(yùn)動員身體形態(tài)指標(biāo)復(fù)測,保證質(zhì)控數(shù)據(jù)的可靠性。

1.2.1 肩寬

受試者兩腳分開與肩同寬,自然站立,兩肩放松,測試人員用數(shù)顯馬丁尺測量其兩肩峰外緣中點間距離。注意兩肩同高,馬丁尺保持在水平位下。測量儀器為CHN智能二代馬丁測量儀中肩寬測試尺,肩寬測試結(jié)果以cm為單位,保留1位小數(shù),測試誤差不得超過0.2 cm。

1.2.2 握力和背力

握力:受試者自然站立,兩臂下垂于體側(cè),手持握力計,掌心向內(nèi),測試臂稍外展約30°,握力器顯示盤朝外,右手用力抓握3次,取最大值。注意:不得通過揮臂或下蹲等方式助力。測量儀器為WCS-99.9數(shù)顯電子握力器,握力測試結(jié)果以kg為單位,保留1位小數(shù)。

背力:受試者站在背力計底盤上,身體前傾30°,背力計手柄高度調(diào)節(jié)至受試者自然站立、兩臂下垂時中指指尖的高度。雙手握杠桿(掌心向后),雙腿、雙臂伸直,集中腰背力量挺直腰桿用力上拉。當(dāng)背力計讀數(shù)不再變動時所顯示的數(shù)據(jù)為背部肌力值,測試3次,取最大值。注意:不得通過屈臂、屈膝、提踵和身體后倒的方式助力。測量儀器為BCS-400數(shù)顯背力計,背力測試結(jié)果以kg為單位,保留1位小數(shù)。

1.2.3 血清睪酮

測試當(dāng)天早晨抽取運(yùn)動員安靜狀態(tài)下空腹肘靜脈血5 ml,然后直接放入離心機(jī)中分離血清、血漿、白細(xì)胞等,減少中間環(huán)節(jié)和發(fā)生溶血的可能性。最后使用貝克曼ACCESS2化學(xué)發(fā)光免疫分析儀測試血清睪酮含量,測試結(jié)果以ng/dl為單位,保留2位小數(shù)。

1.3 統(tǒng)計方法

采用Microsoft Office Excel 2016對原始數(shù)據(jù)歸納整理,計量資料采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”描述。為剔除身高、體重兩變量的影響,同一骨齡組運(yùn)動員的肩寬、力量、血清睪酮表型指標(biāo)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行偏相關(guān)分析(Partial)。P<0.05時,表示兩表型的相關(guān)系數(shù)具有顯著性差異;P<0.01時,表示具有極顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 受試者基本情況

本次實驗對象不同性別的人數(shù)及各骨齡段不同性別的人數(shù)基本一致。從兒童少年業(yè)余組到專業(yè)組游泳運(yùn)動員,其身高、體重總體變化趨勢符合兒童青少年正常發(fā)育狀態(tài)。由表1可知,女子游泳運(yùn)動員的身高變化突增期在10.5～12.5歲,持續(xù)時間為2年;男子游泳運(yùn)動員的身高突增年齡段為10.5～13.5歲,持續(xù)時間為3年,顯然有早發(fā)育的男游泳運(yùn)動員占了一部分樣本。本結(jié)果采用骨齡分組(CHN-05)與國內(nèi)外的研究結(jié)果基本一致。

表1 受試者基本情況

2.2 肩寬表型

從8歲兒童到發(fā)育完成的青少年(男性為18.0歲,女性為17.0歲),女游泳運(yùn)動員肩寬由30 cm增至約40 cm,增長33%,而男游泳運(yùn)動員由30 cm增至約45 cm,增長約50%。女運(yùn)動員10.5～13歲,肩寬增長速度最快,指標(biāo)離散度逐漸增大;而男運(yùn)動員可由10.5歲持續(xù)快速增長直至17.0歲(圖1)。

2.3 力量素質(zhì)

本研究通過靜力性肌肉力量測試反映游泳運(yùn)動員的力量素質(zhì)。其中,握力表示前臂和手部屈肌肌群的等長靜力性肌肉力量水平,背力表明運(yùn)動員伸背時背部肌肉向心收縮的肌肉力量水平。由圖2可以看出,不同性別游泳運(yùn)動員的靜力性肌肉力量隨年齡增長的變化趨勢完全不同。8～18歲,男性表現(xiàn)為呈線性持續(xù)增加,女性力量經(jīng)歷突增期后在13.0歲左右增幅變緩。與曾凡輝等[5-6]的研究結(jié)果不同,本研究顯示,在13.0歲前,女性靜力性肌肉力量增幅大于男性,而此之后,男性的肌力增幅顯著高于女性,呈現(xiàn)典型的男女性別2次交叉。由于研究對象不同,20世紀(jì)游泳項目更強(qiáng)調(diào)運(yùn)動員的水感和技術(shù),而21世紀(jì)動作技術(shù)得到一定的改善后,游泳成績的優(yōu)劣則更依賴于運(yùn)動員的體能及力量素質(zhì)。此外,相同性別游泳運(yùn)動員握力和背力的變化趨勢幾乎完全一致,表明其手臂和背部力量發(fā)展的協(xié)同性對防止運(yùn)動損傷的發(fā)生具有重要意義。

圖1 隨骨齡增大,游泳運(yùn)動員肩寬表型的變化趨勢

圖2 隨骨齡增大,游泳運(yùn)動員握力、背力表型的變化趨勢

2.4 血清睪酮

研究發(fā)現(xiàn),男運(yùn)動員基礎(chǔ)血清睪酮比普通男性的基礎(chǔ)水平高,尤其是力量型運(yùn)動員的血清睪酮水平明顯高于其他類型。這意味著長期訓(xùn)練會使體內(nèi)基礎(chǔ)睪酮水平升高。如圖3所示,本研究中游泳運(yùn)動員在發(fā)育成熟后,安靜狀態(tài)下男子的血清睪酮平均值為556.37 ng/dl,最大值為736.29 ng/dl;女子的血清睪酮平均值為78.13 ng/dl,最大值為129.46 ng/dl。與已有研究結(jié)果對比,女游泳運(yùn)動員的平均血清睪酮含量增加,男子則表現(xiàn)為減少。睪酮除具有促進(jìn)肌纖維生成的作用外,還可以刺激促紅細(xì)胞生成素分泌,從而促進(jìn)紅細(xì)胞生成,影響運(yùn)動員訓(xùn)練中紅細(xì)胞參數(shù)的變化,所以,女游泳運(yùn)動員血清睪酮含量的增加主要作用在提高血漿中紅細(xì)胞濃度上。與舉重、摔跤等力量素質(zhì)主導(dǎo)的運(yùn)動項目相比,游泳比賽中既有需要爆發(fā)力的短距離項目,又有需要有氧耐力的長距離項目。本次實驗對象皆為游泳運(yùn)動員,綜合不同距離的游泳項目,因此,出現(xiàn)男子血清睪酮降低的現(xiàn)象。

圖3 隨骨齡增大,游泳運(yùn)動員血清睪酮表型的變化趨勢

2.5 游泳運(yùn)動員肩寬、力量、血清睪酮表型的相關(guān)性

在校正身高、體重對其他表型變量的相關(guān)性影響后,對游泳運(yùn)動員的肩寬、力量、血清睪酮表型進(jìn)行分析得到相關(guān)系數(shù)的匯總(表2)。在發(fā)育前階段,游泳運(yùn)動員肩寬與上臂緊張圍有顯著的非線性相關(guān)關(guān)系,而肩寬和握力、握力背力和睪酮、肩寬和睪酮指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)低且無統(tǒng)計學(xué)意義。進(jìn)入發(fā)育期時,女游泳運(yùn)動員的肩寬和上臂緊張圍的相關(guān)系數(shù)為極顯著性低度線性相關(guān);同時,握力和睪酮、上肢肌肉力量和睪酮的低相關(guān)系數(shù)均具有統(tǒng)計學(xué)意義。發(fā)育結(jié)束后,游泳運(yùn)動員的握力和上肢肌肉力量的非線性相關(guān)具有統(tǒng)計學(xué)意義,而肩寬和握力背力、握力背力和睪酮的相關(guān)系數(shù)均很低。

研究發(fā)現(xiàn),游泳運(yùn)動員發(fā)育前和發(fā)育中,肩寬和握力背力的相關(guān)系數(shù)極低,但肩寬與上臂緊張圍呈非線性低度相關(guān)且具有統(tǒng)計學(xué)意義。在青春期,力量與睪酮的相關(guān)性提高,尤其對青春期男游泳運(yùn)動員來講,上肢肌肉力量與睪酮的相關(guān)系數(shù)為0.435,具有統(tǒng)計學(xué)意義。當(dāng)發(fā)育結(jié)束后,肩寬與上臂緊張圍的相關(guān)系數(shù)很低且無統(tǒng)計學(xué)意義。與此同時,男女游泳運(yùn)動員肌肉力量和睪酮的相關(guān)系數(shù)較低,而上肢肌肉力量和握力的相關(guān)度提高。以上相關(guān)系數(shù)的變化說明,在發(fā)育前和發(fā)育中,肩寬和上臂肌肉力量具有低度線性相關(guān)性,肩寬與睪酮無關(guān);發(fā)育結(jié)束后,肩寬和力量、血清睪酮表型均無相關(guān)性。力量和血清睪酮的低度線性相關(guān)出現(xiàn)在青春期,而握力和上肢肌肉力量的相關(guān)性出現(xiàn)在發(fā)育結(jié)束后。

表2 游泳運(yùn)動員肩寬、力量、血清睪酮表型的相關(guān)系數(shù)

“先四肢,后軀干”,當(dāng)生長發(fā)育停止后,兩骨性標(biāo)志點肩峰外側(cè)緣中點之間的距離即肩寬基本確定,如果教練員為改善游泳運(yùn)動員的流線型體型,加強(qiáng)肩關(guān)節(jié)三角肌及肩帶肌肉群力量,會使非骨性標(biāo)志點的肩寬增大,這可能是造成骨性肩寬與其他指標(biāo)相關(guān)系數(shù)小的原因。此外,握力表型反映的是前臂和手部屈肌群的等長靜力性肌肉力量水平,而肩寬的作用是為肩帶肌肉群提供更多附著點。游泳中游進(jìn)的動力來源于周期性的手臂劃水和腿部打水動作,其中手臂帶動手掌的劃水動作產(chǎn)生的推進(jìn)力提供了最主要的動力來源。游進(jìn)過程中手掌的形狀和手臂的彎曲度對游進(jìn)效果均產(chǎn)生影響。有研究表明,直臂劃水手掌的速度明顯快于屈臂劃水手掌的速度。荷蘭女將布魯因的手臂在自由泳劃水時技術(shù)動作由彎改為直。但也普遍認(rèn)為,直臂劃水身體起伏較大,容易產(chǎn)生較大的波浪阻力,且手臂易疲勞[7]。因此,不同的技術(shù)動作對手掌、前臂及肩帶肌肉力量的要求不同,可能是造成肩寬與握力相關(guān)系數(shù)較低的根本原因。本研究結(jié)果只能說明,肩寬表型與靜力性肌肉力量的相關(guān)性低。游泳運(yùn)動員可以通過增加訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練量提高基礎(chǔ)血清睪酮含量,但不能通過訓(xùn)練提高肩寬,男女肩寬合并的遺傳度達(dá)0.73,因此,運(yùn)動訓(xùn)練可能是肩寬與安靜狀態(tài)下血清睪酮的相關(guān)性低的另外原因。

研究結(jié)果顯示,力量和睪酮的低度線性相關(guān)出現(xiàn)在青春期,而握力和上肢肌肉力量的相關(guān)性出現(xiàn)在發(fā)育結(jié)束后。在兒童少年發(fā)育前,由于雄性激素水平較低,運(yùn)動員提高成績主要依靠良好的水感和對技術(shù)動作的掌握程度。進(jìn)入發(fā)育期后,運(yùn)動員的訓(xùn)練強(qiáng)度和量逐漸增加,專項化和基本身體素質(zhì)訓(xùn)練內(nèi)容占比增大,伴隨著性激素的分泌,游泳運(yùn)動員在此階段上肢肌肉力量提高,手劃水慢慢取代下肢腿打水,成為身體游進(jìn)的主要推進(jìn)力。青春期結(jié)束后,運(yùn)動員的激素水平基本穩(wěn)定,無論短距離還是長距離游泳項目,在要求肌肉具有爆發(fā)力的同時,也要求機(jī)體有氧能力的提高,目的是短距離游泳時機(jī)體快速清除乳酸或長距離周期性游泳時的肌肉有氧耐力。在該階段,由于手劃水是身體游進(jìn)的主要動力,因此,上臂肌肉力量和前臂肌肉力量需要協(xié)同工作,才能為上肢肌肉劃水創(chuàng)造良好的條件。

3 結(jié)論

女游泳運(yùn)動員肩寬表型在8.0～13.0歲階段的增幅最大,男子肩寬表型在8.0～17.0歲期間增幅顯著,在青春中后期離散度逐漸增大,男子比女子的肩寬增長周期長。女游泳運(yùn)動員靜力性肌肉力量從13.0歲開始增幅逐漸減小,男子靜力性肌肉力量在發(fā)育結(jié)束后仍維持較高增幅。女子和男子游泳運(yùn)動員血清睪酮含量分別在約13.0歲和17.0歲之后增幅變緩。

在發(fā)育前和發(fā)育中,游泳運(yùn)動員的肩寬表型與上肢肌肉力量有較低的線性相關(guān);發(fā)育中期,肌肉力量與睪酮有關(guān);發(fā)育后期,上臂和前臂肌肉力量相關(guān),肩寬表型與力量素質(zhì)和睪酮幾乎不相關(guān)。

發(fā)育前和發(fā)育中,肩寬表型可以作為游泳運(yùn)動員上肢肌肉力量的選材評價指標(biāo);發(fā)育中期是游泳運(yùn)動員提高肌肉力量的黃金時間;發(fā)育結(jié)束后,游泳運(yùn)動員選材、育才的重心應(yīng)放在提高上臂和前臂肌肉力量的協(xié)同上,且肩寬尚不能作為該階段一級選材的指標(biāo)。