等速肌力測試系統(tǒng)在體育運動實踐中的應(yīng)用

劉萬志，劉豐彬

（大連大學(xué) 體育學(xué)院，遼寧 大連 116622）

隨著體育事業(yè)的快速發(fā)展，人們越來越意識到只有將技巧和肌肉力量相結(jié)合才能達到最理想的體育鍛煉效果，評價并正確提升肌肉力量越來越在競技體育、群眾體育、學(xué)校體育中占據(jù)重要地位。肌肉力量（Muscle Strength）是指肌肉收縮過程中克服內(nèi)外阻力，收縮產(chǎn)生力量的能力，是反映肢體運動時收縮力量的生理指標(biāo)。肌力評定（Muscle Test）在醫(yī)學(xué)臨床實踐和體育運動中具有非常重要的意義，目前常用的肌力檢測方法包括徒手肌力測定（MMT）、器械肌力測定、肌肉耐力評定三個方面，但由于其在測試過程中的不可控性導(dǎo)致其存在不足[1]。與傳統(tǒng)肌力測試手段不同，等速肌力測試系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)定肌肉工作的角度和速度，保證肌肉工作過程中的等速運動，從而實現(xiàn)了測試的安全性，保障受試者在鍛煉和康復(fù)中的安全。

本文通過對等速肌力測試系統(tǒng)工作原理簡單介紹，并對國內(nèi)外等速肌力測試系統(tǒng)在康復(fù)訓(xùn)練、競技體育以及大眾健身中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行梳理，列舉了其現(xiàn)存的優(yōu)勢和不足，并對該系統(tǒng)的未來應(yīng)用進行了展望，以期為今后等速肌力測試系統(tǒng)在體育運動實踐中更好的發(fā)揮作用提供一定的理論依據(jù)和實踐基礎(chǔ)。

1 等速肌力測試系統(tǒng)概述

1.1 等速運動概念

等速運動（IsokineticsExercise）是美國的工程師Perrine和Hislop在1967年首先提出的[2]，是指某一肢體在其關(guān)節(jié)固定的情況下，環(huán)繞關(guān)節(jié)運動，而整個運動過程中角速度保持不變的一種肌肉收縮的運動方式，又稱為“恒定速度運動”（Constant Velocity Training）。實際上，在進行等速運動過程中，肌肉的收縮是等長和等張相混合的肌肉收縮方式。測試時，關(guān)節(jié)運動過程中的任何一點肌力均可發(fā)揮到最佳，此時提供與肌肉實際收縮相對應(yīng)的順應(yīng)性阻力使肌肉產(chǎn)生最大的張力和力矩輸出。

1.2 等速訓(xùn)練工作原理

人體不能進行等速運動，要想完成等速動作，必須借助等速儀器的幫助。首先將鍛煉的肢體固定于儀器的杠桿處，預(yù)先設(shè)定儀器運動速度，當(dāng)肢體開始運動后，訓(xùn)練儀的限速裝置將會根據(jù)肢體力量調(diào)節(jié)阻力，用以維持肢體的運動速度保持恒定，肢體運動速度越快則儀器阻力越大，肌肉負(fù)荷則就越大[3]。此時，肌肉產(chǎn)生的力與儀器產(chǎn)生的阻力保持動態(tài)平衡。在肢體運動過程中對活動肢體提供離心、向心、被動等訓(xùn)練模式，可保證主動肌與拮抗肌的充分收縮，同時對主動肌和協(xié)抗肌的肌肉力量進行測量，評估肌肉的功能狀態(tài)。

1.3 等速肌力測試系統(tǒng)簡介

等速肌力測試是指運用等速測試儀器測定肌肉在進行等速運動時通過測定肌肉的負(fù)荷的一系列參數(shù)，評定肌肉所具備的功能水平[4]。同時，等速肌力測試方法簡單易行，測試過程安全可靠，測試結(jié)果準(zhǔn)確有效。等速肌力測試能全面反映肌力、肌肉爆發(fā)力、耐力以及關(guān)節(jié)活動度、靈活性、穩(wěn)定性等多方面的情況。此方法準(zhǔn)確可靠，并能提供等速向心、離心、被動等各種運動模式，是一種高效的運動功能評定和訓(xùn)練裝置?？蓮V泛適用于神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、骨科、運動醫(yī)學(xué)科及康復(fù)醫(yī)學(xué)科等。常用的等速肌力測試指標(biāo)有：

力矩：單位牛頓·米，是指外界作用力與力臂的乘積，在等速肌力測試中主要反映肌肉的收縮力量。

峰力矩（PT）：是指在肌肉收縮過程中收縮力量最大的一點，與肌肉收縮速度負(fù)相關(guān)，是等速肌力測試中反映肌肉能力的最佳指標(biāo)。

峰力矩體重比（PT/BW）:指峰力矩與體重的比值，可作為比較不同體重人群肌力的指標(biāo)。

峰力矩角度（PTA）：是指肌肉收縮過程中達到最大收縮力量所對應(yīng)的關(guān)節(jié)的角度[5]。

屈伸肌峰力距比值（H/Q）：指雙側(cè)肢體肌力平衡情況，弱肌力側(cè)容易發(fā)生肌肉和韌帶的損傷，主要用于膝關(guān)節(jié)的測試。H/Q參考值約為50%～80%，比值過大或過小都容易導(dǎo)致?lián)p傷的發(fā)生[6]。

1.4 等速肌力測試系統(tǒng)常用設(shè)備

世界上第一臺等速測試裝置是1970年美國Cybex公司所研制的，我國直到上個世紀(jì)才引入等速訓(xùn)練，但發(fā)展速度很快。

隨著科技發(fā)展，西方國家為了配合康復(fù)和訓(xùn)練評定不斷對等速儀器進行更新，常見的有德國D&R.Ferstl公司生產(chǎn)的Isomed 2000型、意大利EasyTech品牌的Genu Plus型、美國BIODEX公司的SYSTEM4型、CSMI公司的HUMAC NORM型號以及德國TUR公司ISOFORCE型號等。其中美國BIODEX公司的SYSTEM4型常用于測試和康復(fù)的等速肌力運動模式，System 4型等速肌力評估訓(xùn)練系統(tǒng)的獨特的無沖擊加速和減速肌力訓(xùn)練可以消除關(guān)節(jié)再傷的可能，允許患者能夠盡早地進入肌力鍛煉并以更高的功能速度進行測試。設(shè)備的等速阻抗力與訓(xùn)練者的持續(xù)主動發(fā)力相匹配，從而適應(yīng)由于個人的運動范圍內(nèi)的特定部位的疲倦、疼痛而導(dǎo)致的患者輸出力的變動。

國內(nèi)常見提供儀器的廠家主要有沐恒醫(yī)療科技有限公司的MUH-KS100型、寰熙醫(yī)療有限公司的XY-DSXZ-03A型、XY-DSXZ-01A型等。我國等速訓(xùn)練儀器同樣有明顯的進步，與進口儀器相比較，國產(chǎn)儀器價格有優(yōu)勢，外觀設(shè)計更符合國人的審美，但平均使用壽命較短，測試結(jié)果準(zhǔn)確性相比較低。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)進口尤其是德國儀器配備以及使用年限好評率較高。

2 等速肌力測試系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 康復(fù)訓(xùn)練中的應(yīng)用

等速肌力測試系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)如今國內(nèi)外都比較認(rèn)同的一種肌肉訓(xùn)練方式，使用等速肌力進行訓(xùn)練不僅安全性較高，而且可以通過訓(xùn)練對肌肉一系列參數(shù)進行評價和量化分析，并通過力矩曲線的分析更好更便捷的判斷各關(guān)節(jié)肌肉的病變。因此等速訓(xùn)練技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域同樣被廣泛運用。

國外學(xué)者Gremeaux V[7]、Chang J J[8]等在利用等速技術(shù)對肩部微創(chuàng)患者康復(fù)實驗和中風(fēng)人群的手臂康復(fù)中發(fā)現(xiàn)，對于存在肩部微創(chuàng)傷不穩(wěn)定性的受試者，在康復(fù)和/或手術(shù)前后，外側(cè)和內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)肌強度可以通過等速裝置安全可靠地評估。但是評估結(jié)果有相當(dāng)大的個體間變異性，這導(dǎo)致在個體化康復(fù)前考慮等速測試作為一個有用的檢查。并且等速訓(xùn)練測試系統(tǒng)是一種安全的評估工具，在肩關(guān)節(jié)微創(chuàng)傷的康復(fù)治療中卓有成效。等速肌力測試訓(xùn)練與傳統(tǒng)康復(fù)手段相結(jié)合，對于中風(fēng)人群的手臂活動有明顯的促進作用。同樣，國外學(xué)者Norte GE等[9]研究發(fā)現(xiàn)等速訓(xùn)練對ACLR早期和晚期以及膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者，伸膝功能、主動運動閾值對稱性以及晚期患者的康復(fù)有相當(dāng)明顯的促進作用。進一步的患者報告疼痛和癥狀明顯減輕，膝蓋功能增強。國外學(xué)者Bogdanis等人[10]對不同肌肉收縮進行等速運動干預(yù)，從而評價等速偏心訓(xùn)練對肌肉損傷后恢復(fù)的影響,實驗發(fā)現(xiàn)等速偏心訓(xùn)練對肌肉損傷后的恢復(fù)有積極作用，可顯著提升肌肉力量。但也有學(xué)者[11]對膝關(guān)節(jié)前十字韌帶重建后施加等速和等張訓(xùn)練，實驗發(fā)現(xiàn)與等張收縮相比等速運動在對ACLR術(shù)后股四頭肌肌力影響并不明顯，同時等速運動并沒有明顯提升膝關(guān)節(jié)力量。國內(nèi)學(xué)者徐莉莉[12]利用等速肌力測試和訓(xùn)練技術(shù)對膝關(guān)節(jié)損傷的病人進行康復(fù)訓(xùn)練時發(fā)現(xiàn)等速肌力訓(xùn)練有助于對膝關(guān)節(jié)的周圍的肌肉進行恢復(fù)，能有效減輕病人的疼痛感，同時經(jīng)過訓(xùn)練可以增強關(guān)節(jié)周圍肌肉和韌帶的柔韌性，提高病人膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，特別是在運動員手術(shù)后的恢復(fù)過程中膝關(guān)節(jié)伸肌肌群恢復(fù)較快，同時沒有二次損傷的發(fā)生，與其它訓(xùn)練方式相比較為安全。

目前，速肌力測試技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用最為廣泛，它可以準(zhǔn)確的評估受試者的肌力水平，同時等速訓(xùn)練也可以作為運動損傷后的恢復(fù)手段。然而，由于嚴(yán)格的臨床研究，有必要規(guī)范操作，使其在運動損傷康復(fù)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

2.2 競技體育中的應(yīng)用

等張收縮與離心收縮作為肌肉主要的收縮形式在運動員訓(xùn)練過程中尤為常見。等速肌力測試系統(tǒng)由于其可預(yù)先設(shè)定運動速度且速度不因受力發(fā)生變化，因此在運動員專項肌肉訓(xùn)練中也經(jīng)常被使用。通過設(shè)定速度對運動員進行等速離心收縮與等速向心收縮已逐漸成為更有效的訓(xùn)練手段。同時，還可通過測定運動員階段訓(xùn)練前后的峰力距對運動員的肌力進行測量，根據(jù)運動員訓(xùn)練前后的峰力距差異對運動員的訓(xùn)練計劃進行調(diào)整，為運動員取得優(yōu)異成績提供保障。

國外學(xué)者Zajc[13]和Fischer等[14]認(rèn)為等速肌力測試訓(xùn)練作為阻力訓(xùn)練的一種，在許多運動項目中被普遍采用。阻力的改變可以實現(xiàn)身體特定的適應(yīng)性變化，包括肌肉質(zhì)量、肌肉力量或肌肉耐力的提高。他們在研究等速伸展強度與單腿垂直起跳高度相關(guān)性問題時發(fā)現(xiàn)，等速伸展強度與跳躍高度具有較強的相關(guān)性，即使在控制了年齡和性別之后，等速伸展強度仍然與跳躍高度有適度的關(guān)聯(lián)。國內(nèi)學(xué)者任逸農(nóng)[15]對短跑運動員大腿前后肌群的肌肉水平測試發(fā)現(xiàn),運動員非優(yōu)勢側(cè)大腿屈肌肌肉的能力對運動員的成績影響要高于其它位置肌群。借用等速設(shè)備可設(shè)定不同角速度并對不同角速度下的運動員肌肉水平進行測試，發(fā)現(xiàn)大腿前后側(cè)肌肉隨角速度的增加活動能力增強，因此通過施加合適阻力可對運動員弱側(cè)肌肉進行積極性訓(xùn)練，增強弱側(cè)肌肉水平，進而提高百米運動員成績。戴興鴻[16]同樣發(fā)現(xiàn)運動員利用等速儀器并根據(jù)其運動特點進行訓(xùn)練，可以有效提高短跑運動員下肢力量水平，使運動員的專項訓(xùn)練達到更好的效果。與其他學(xué)者測試方法不同，國內(nèi)學(xué)者邱建宏[17]發(fā)現(xiàn)在利用等速儀器給定角速度的情況下離心收縮更加劇烈，同時隨著角速度的增加離心收縮張力增加。

與等張收縮相比，等速肌力測試訓(xùn)練技術(shù)可設(shè)定活動速度，進而保證在評價肌肉能力和分析肌肉力量以及對肌肉的訓(xùn)練中的準(zhǔn)確性，等速肌力測試的應(yīng)用同樣保障了運動員在測試過程中安全性。

2.3 大眾健身中的應(yīng)用

等速肌力測試技術(shù)在大眾健身中也可以發(fā)揮相當(dāng)重要的作用，用于診斷運動參與者肌力水平以及對現(xiàn)有運動能力的評價。常用的肌力水平檢查法有手法肌力檢查法、等長肌力測定法、等張肌力測定法等，但由于其在實際操作過程中影響因素較多導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確，為了尋追更加精準(zhǔn)的測定方法，利用等速儀器可以更精確的對運動員肌肉功能和肌力大小測定。

國外學(xué)者S. M. Nickols-Richardson等[18]通過實驗發(fā)現(xiàn)同心和偏心等動阻力訓(xùn)練有利于增加年輕女性的肌肉力量、無脂肪軟組織質(zhì)量和特定的骨礦物質(zhì)測量。參與者被隨機分配進行5個月的同心（n=37）或偏心（n=33）訓(xùn)練。訓(xùn)練時使用非顯性腿和手臂、占主導(dǎo)地位的四肢作為控制。用等動測功計測量肌肉力量;通過雙能X射線吸收測量身體成分。最終發(fā)現(xiàn)無論采用何種模式，高強度、低速 IRT 都會增加受過訓(xùn)練的四肢的肌肉力量和FFSTM，并賦予年輕女性的結(jié)核病BMC和特定于部位的BMD和BMC帶來益處。在損傷后的恢復(fù)方面，國外學(xué)者Bassi-Dibai等[19]在調(diào)查肥胖中年人2型糖尿?。―M2）的肌肉功能、身體組成和代謝控制之間的關(guān)系時利用絕對峰值扭矩（TQ)、相對峰值扭矩（TQ/BW）、總工作（TW）和疲勞指數(shù)（FI）等等速指標(biāo)在同心膝外爆收縮期間通過等動測功機進行評估,得出BMI測量的肥胖嚴(yán)重程度與肌肉力量的產(chǎn)生能力和耐力呈正相關(guān)的結(jié)論。國內(nèi)學(xué)者陳文紅[20]、王國新[21]對健康青年肘關(guān)節(jié)屈伸肌進行一周兩次相同等速重復(fù)測試分析，發(fā)現(xiàn)受試個體前后兩次測試結(jié)果平均數(shù)值相差不大，但各項指標(biāo)有提升。因此肘關(guān)節(jié)等速測試結(jié)果可較好地應(yīng)用于不同患者組內(nèi)比較，從而對受試者進行健康評估。同樣國內(nèi)學(xué)者陶霞[22]對10～12歲小學(xué)生進行左右兩側(cè)關(guān)節(jié)伸曲肌群的肌力測試，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生兩側(cè)肌力不平衡，但田徑、立定跳遠等項目與兩側(cè)肌力相關(guān)程度較高，且膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)處肌力不平衡也容易造成青少年的運動損傷，因此可將測試結(jié)果作為青少年的力量檢測和評價指標(biāo)。

目前，等速肌力測試系統(tǒng)在大眾健身中的應(yīng)用較少，但通過對相關(guān)文獻資料的查詢可知等速訓(xùn)練能夠改善參與者的BMI、身體成份等指標(biāo)，同時等速肌力測試結(jié)果也可作為運動鍛煉以及青少年合理安排體育訓(xùn)練的科學(xué)性指標(biāo)。

3 等速肌力測試系統(tǒng)的優(yōu)缺點

3.1 等速肌力測試系統(tǒng)的優(yōu)點

等速肌力測試作為時下最受歡迎的肌力測試技術(shù)，具有其它測試手段所不具備的特性。①安全性，等速儀器肌力值一旦設(shè)定，受試者無論施加多大力量都不會改變儀器速度，這會使肌力較弱或康復(fù)期受試者在康復(fù)期訓(xùn)練更加安全；②可測量性，不同于徒手肌力測試，等速儀器借用計算機將肌肉活動產(chǎn)生的力矩分析圖展示給受試者，更有利于患者了解自己現(xiàn)狀；③訓(xùn)練的多樣性，等速儀器的使用使得傳統(tǒng)訓(xùn)練方式更加趨于多樣化并提高了訓(xùn)練過程中的安全性，等速肌力測試同樣可提供多種訓(xùn)練方式如等速向心收縮、等速離心收縮、等速偏心收縮等，適合不同患者訓(xùn)練的需求[23]。

3.2 等速肌力測試系統(tǒng)的缺點

雖然等速訓(xùn)練在運動康復(fù)和運動測量中被廣泛應(yīng)用，但目前為止等速肌力測試還存在幾個問題。①研究部位多集中在下肢關(guān)節(jié)或肌肉，儀器的設(shè)計往往不利于上肢關(guān)節(jié)、肌群的測試，如美國CSMI公司的HUMAC NORM型號等速肌力測試儀，配備有10套不同部位訓(xùn)練部件，但對針對頸、肘關(guān)節(jié)測試部件較少；②等速儀器價格昂貴，不易攜帶。目前認(rèn)可度較高的Isomed2000和Biodex等都存在類似問題；③儀器不配備運動康復(fù)所需的訓(xùn)練模式、運動負(fù)荷，需要實驗者根據(jù)經(jīng)驗判斷。④等速肌力測試系統(tǒng)在對同一關(guān)節(jié)肌肉不同體位測試時，測試數(shù)據(jù)不同[24]。

4 等速肌力測試系統(tǒng)應(yīng)用的研究展望

4.1 等速肌力測試系統(tǒng)的聯(lián)合使用

隨著科技的發(fā)展，等速技術(shù)已經(jīng)與皮膚表面肌電、生物反饋等技術(shù)結(jié)合使用[25]，但這僅僅是等速肌力技術(shù)的開始，等速肌力測試系統(tǒng)由于獨特的性能將會在競技體育領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。與國外競技體育訓(xùn)練不同，我國運動員的訓(xùn)練方式往往以經(jīng)驗型訓(xùn)練為主，國外運動員則采取器械、儀器等相結(jié)合的方式[26]。因此，將等速系統(tǒng)與低氧環(huán)境、心肺功能訓(xùn)練等相結(jié)合，在傳統(tǒng)訓(xùn)練手段中融入等速肌力系統(tǒng)，可有效提高運動員身體素質(zhì)和競技水平。同時，可簡化等速肌力測試系統(tǒng)并將其投入到全民健身中，為國民身體素質(zhì)的提高做出貢獻。

4.2 等速肌力測試系統(tǒng)的移動使用

盡管等速儀器已經(jīng)廣泛使用但等速肌力測試技術(shù)的優(yōu)勢并沒有完全發(fā)揮出來，首先是儀器體積太大，不便于攜帶，進行場外測試時不利于等速儀器的使用，未來可推出可拆分式便攜儀器，通過手機即可實現(xiàn)對儀器的設(shè)定和操控，其次是等速儀器拆解后不方便配合使用，可在部件中加入藍牙芯片，在使用中通過客戶端對所需鍛煉部位整合，增加等速儀器使用的靈活性。且由于儀器價格較為昂貴，將儀器拆分式處理可供給所需人群更多的選擇，日后若有需要也可再另行配置，同時也有利于等速肌力測試的推廣和應(yīng)用。

綜上所述，大量研究表明等速訓(xùn)練技術(shù)在運動康復(fù)中更為廣泛應(yīng)用，由此可見等速訓(xùn)練對于運動損傷后的恢復(fù)能起到良好的效果。同時，等速技術(shù)在國內(nèi)外研究中被廣泛應(yīng)用，從興起到現(xiàn)階段逐漸成熟，等速技術(shù)在體育訓(xùn)練、運動員肌肉能力評估以及運動損傷后的康復(fù)過程中被廣泛應(yīng)用。但目前等速技術(shù)仍存在較多問題如價格昂貴、攜帶不變等，對等速訓(xùn)練和測試的推廣造成阻礙。且等速儀器較為精密，操作需要專門技術(shù)人員的指導(dǎo)，同時應(yīng)制定合理的儀器應(yīng)用方法，將等速訓(xùn)練技術(shù)更多的應(yīng)用到大眾體育和運動訓(xùn)練中。