男子足球運動員腰腹屈伸肌群生物力學特征

李興惠，滿喜，鄭松玲，湯鑫鈺

前言

目前，采用等速肌力測試方法評定各類運動員的肌肉力量越來越受到重視，大多數(shù)研究集中于測試運動員四肢的肌肉力量，但對于運動員腰腹屈伸肌群生物力學特征的研究較少。腰腹位于人體的中間環(huán)節(jié)，其屬于身體核心力量區(qū)的一部分，具有穩(wěn)定身體重心和傳遞能量的作用。腰腹屈伸肌群對運動中展示運動技能以及保持身體平衡起著非常重要的作用。對于足球而言，足球運動員的各項技術動作與其腰腹力量強弱有著直接的關系。較強的腰腹力量可在運動中保持身體處于平衡狀態(tài)、更有效地傳遞力量[1]、提高運動員在實戰(zhàn)中運用技術的能力，以及降低運動損傷的發(fā)生率。因此，對于足球運動員，如何科學地提高腰腹力量是至關重要的，而研究腰腹力學特征是訓練的基礎。因此，本文以內蒙古師范大學運動訓練專業(yè)的20名男子足球運動員為研究對象，運用瑞士生產的Con-trex多關節(jié)等速肌力測試與訓練系統(tǒng)，對專項男子足球運動員的腰腹屈伸肌群進行肌力測試，分析專項男子足球運動員腰腹屈伸肌群的生物力學特征。為男子足球運動員的肌力評價、力量訓練以及預防運動損傷提供理論性依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 測試對象

選取內蒙古師范大學運動訓練專業(yè)的20名男子足球二級運動員，平均年齡19.65±0.67，平均訓練年限5.5±0.95，所有受試者均無腰痛、腰傷、骨折、嚴重骨質疏松、關節(jié)活動度受限等等速肌力測試的禁忌癥狀。

1.2 測試方法

用瑞士生產的Con-trex多關節(jié)等速肌力測試與訓練系統(tǒng)，對20名受試者的腰腹等速向心屈伸運動的生物力學指標進行測試，測試角速度和重復實驗次數(shù)的設置依次45°/s屈伸5次及90°/s屈伸10次，次實驗間隔為60s。在實驗開始前，由實驗員組織受試者進行大約10分鐘的熱身活動。具體測試指標包括峰值力矩（PT）、相對峰值力矩（PT/BW）、峰力矩屈/伸比（F/E）、平均功率（AP）、總功（TW）、到達峰力矩的平均時間（TPT）和到達峰值力矩的平均角度（APT）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Excel 2016和SPSS 25進行統(tǒng)計分析，顯著性水平P＜0.05，非常顯著性水平P＜0.01。

2 結果分析

2.1 腰腹屈伸肌群峰值力矩、相對峰力矩、峰值屈伸肌力比值

峰值力矩（PT）：是指力矩曲線上最高點相對應的力矩值，即在整個關節(jié)活動中肌肉收縮所輸出的最大力矩，反應機體肌群的肌力大小。目前，在等速肌力測試中，峰值力矩指標被認為是黃金指標和參考值，其特點為：具有較高的準確性和較好的可重復性[2]。相對峰值力矩（PT/BW）：即峰力矩體重比，指單位體重的峰力矩，可進行不同體重個體與人群之間的肌力的比較。有研究表明，腰腹屈伸肌的峰值力矩和相對峰值力矩隨著測試速度的增加而逐漸減小[3]。有表1可知，腰腹屈伸肌的峰值力矩和相對峰值力矩隨著測試速度的增加而逐漸增加，但各角度之間并沒有統(tǒng)計學差異，這可能與本實驗所采用的測試角度有關。成鵬[4]等認為，在一定測試速度范圍內，測試速度與力矩指標成反比，但超過一定范圍，這種關系變得不明確。實驗結果論證了成鵬等的觀點。本實驗結果顯示，在同一測試角速度，腰腹伸肌的峰值力矩和相對峰值力矩均比屈肌高，且差異有顯著意義（P＜0.05），這與已有的研究結果一致[5]。研究結果說明，內蒙古師范大學男子足球運動員腰腹伸肌群肌力高于屈肌群肌力。

峰力矩屈/伸比（F/E）：是軀干主動肌與拮抗肌兩組肌群峰值力矩的比值，腰椎的穩(wěn)定取決于腰腹屈伸肌力的大小以及比值的穩(wěn)定，所以，F(xiàn)/E是判斷肌力平衡和腰椎生物力學性的重要指標[6]。如果軀干肌力失衡，將導致腰椎生理曲線變直以及增加腰痛的風險[7]。在一定的速度測試范圍內，F(xiàn)/E隨著角速度的增加而增加[8]。由表1可知，F(xiàn)/E隨著角速度的增加而呈減小趨勢，但各角度之間沒有顯著差異，與成鵬等[4]的實驗結果一致。這可能與本實驗所采用的測試角度有關[9]。等速向心運動時，F(xiàn)/E值的正常范圍為0.79～0.85[7]超過在這個范圍，以誘發(fā)下腰痛。本研究的F/E值在45°/s與90°/s的運動速度其結果分別為92.30±85.29和86.27±40.55，超過F/E的正常范圍。說明內蒙古師范大學男子足球運動員腰腹肌肉群的肌力失衡，在運動中腰腹屈伸肌的協(xié)同能力較低，存在受傷和下腰痛的風險，在日后的訓練中，應加強腰腹肌力的訓練。

表1 腰腹屈伸肌群峰值力矩、相對峰力矩、峰值屈伸肌力比值

2.2 腰腹屈伸肌群平均功率、相對平均功率、總功

平均功率（AP）：是指在單位時間內肌肉做功的大小，是等速肌力測試中的效率指標，該指標在一定程度上反應肌肉快速做功的能力，且在等速肌力測試中“平均功率與運動速度有關”，隨著運動速度的增加，平均功率值呈增大的趨勢，表明運動速度越快，肌肉做功效率越高。由表2可知，研究結果顯示，受試者腰腹屈伸肌的平均功率和相對平均功率隨著角速度的增加而增加，說明腰腹屈伸肌的做功效率隨著運動速度的增加而提高。在同一測試角速度，腰腹伸肌的平均功率和相對平均功率皆高于屈肌群，但均無顯著性差異（P＞0.05）。

表2 腰腹屈伸肌群平均功率、相對平均功率、總功

總功（TW）：是力矩曲線下的面積，是軀干反復收縮做功量的總和，反映肌肉將化學能轉化為機械力的能力。在等速肌力測試中，總功隨角速度變化的趨勢與峰值力矩是一致的[9]。在本實驗中，總功與峰值力矩的變化趨勢是一致的。在以往的實驗中，總功隨著測試速度的增加而相應減少[10]。本實驗結果顯示，腰腹屈伸肌群總功隨著角速度的增加呈現(xiàn)出增加的趨勢，且腰腹伸肌群在45°/s與90°/s的總功，具有非常顯著性差異（P＜0.01），可能與本實驗所采用的測試角度有關。說明受試者腰腹伸屈肌群在運動速度在45～90°/s的范圍內，隨著運動速度的增快，肌肉將化學能轉化為機械能的能力提高。在一定測試速度范圍內，肌肉做功與運動速度成反比，但當肌肉運動速度超過一定范圍，這種關系變得不明確。在同一測試角速度，腰腹伸肌群的TW值皆高于屈肌群，但均無顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 腰腹屈伸肌群到達峰力矩的平均時間、到達峰值力矩的平均角度

到達峰力矩的平均時間（TPT）：是指從開始收縮到產生最大力矩所需時間，是反映肌肉快速產生力矩的能力。時間越短，說明爆發(fā)力越好[12]。由表3可知，本實驗結果顯示，腰腹屈伸肌群的到達峰力矩的平均時間隨著角速度的增加而逐漸減少，這與已有的實驗結果相同[13]，且腰腹伸肌群45°/s與90°/s的到達峰力矩的平均時間，且具有非常顯著性差異（P＜0.01）。說明受試者運動速度越快時，其腰腹肌肉的爆發(fā)力越好，且背伸肌更明顯。在同一測試角速度，實驗結果顯示，在45°/s與90°/s的到達峰力矩的平均時間，受試者腰腹伸肌群均小于屈肌群，且具有非常顯著性差異（P＜0.01）。表明在運動中，受試者腰腹伸肌群的爆發(fā)力優(yōu)于屈肌群，且差異非常顯著。提示受試者腰腹伸肌群與屈肌群的爆發(fā)力能力存在不平衡現(xiàn)象，在今后訓練中，應注意受試者腰腹屈肌群爆發(fā)力能力的加強，避免在運動中軀干受傷。

到達峰值力矩的平均角度（APT）：在整個運動范圍內，肌肉產生最大力矩時的角度。峰值力矩角度的變化也反映肌肉在以不同速度收縮時，產生最大肌力時的肌肉最適長度的變化[9]。本實驗結果為，在同一角度速度測試時，在45°/s的測試速度，腰腹伸屈肌到達峰值力矩的平均角度分別為：-9.45°和-18.09°，且P小于0.01；在90°/s的測試速度，腰腹伸屈肌到達峰值力矩的平均角度分別為：-11.7°和-18.63°，且P小于0.01；結果說明，在45°/s與90°/s的測試速度，腰腹屈伸肌的到達峰值力矩的平均角度值不具有規(guī)律性，分布離散。王翠霞等[9]表明，屈伸肌同時產生最大力矩的角度越離散，突然受到較大的外力時，屈伸肌能更好維持脊柱的穩(wěn)定性，以避免軀干受傷；相反，屈伸肌同時產生最大力矩的角度越接近，突然受到較大的外力時，容易引起肌纖維損傷，導致脊柱的穩(wěn)定性下降。研究表明，受試者軀干在做等速向心動作時，角速度為45～90°/s時，屈、伸肌在軀干屈曲位9.45～18.63的范圍內同時達到最大峰值力矩，且脊柱穩(wěn)定性較好，可避免運動損傷的發(fā)生。

表3 腰腹屈伸肌群到達峰力矩的平均時間、到達峰值力矩的平均角度

3 結論

1.腰腹屈伸肌群峰值力矩和相對峰力矩隨著角速度的增加均呈提高趨勢。在同一測試角速度，腰腹伸肌的峰值力矩和相對峰力矩均比屈肌高，說明運動員腰腹伸肌群肌力高于屈肌群肌力。

2.腰腹屈伸肌峰力矩比值隨著角速度的增加而呈減小趨勢。腰腹屈伸肌峰力矩比值超過F/E的正常范圍，說明運動員腰腹肌肉力量失衡。

3.腰腹屈伸肌的平均功率、相對平均功率和總功隨著角速度的增加而增加。在不同角速度下，腰腹屈伸肌的總功存在非常顯著性差異，說明運動員腰腹伸屈肌群在運動速度在45～90°/s的范圍內，隨著運動速度的增快，肌肉將化學能轉化為機械能的能力提高。

4.腰腹屈伸肌群的到達峰力矩的平均時間隨著角速度的增加而逐漸減少，在不同角速度下，腰腹伸肌到達峰力矩的平均時間具有非常顯著性差異。說明當其運動速度越快時，運動員腰腹肌肉的爆發(fā)力越好，且背伸肌更明顯。

5.在45°/s與90°/s的測試速度，腰腹屈伸肌的到達峰值力矩的平均角度值不具有規(guī)律性，分布離散。