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0 引言 Introduction运动员下肢踝关节和膝关节损伤发生率较高[1-2]。研究表明,膝关节屈伸肌力比(hamstrings-to-quadriceps,H/Q)过小、两侧肌力不对称和股后肌群肌力薄弱等是膝前痛、前交叉韧带损伤、股二头肌损伤及踝关节损伤等下肢损伤的重要风险因子[3-4]。因此,采用科学准确的检测方法对膝关节屈伸肌进行测试评估,可有效提升运动员的运动表现、降低损伤风险。等速肌力测试作为肌力测试评估的金标准[3],具有安全、有效、可重复性高及结果稳定准确的特点[5],可广泛应用于运动能力诊断、合理制定力量训练和损伤预防及康复等方面[6-8]。文章以IsoMed 2000等速测试/训练系统为手段,选择国家健美操队运动员膝关节屈伸肌群进行测试为观察目标,分析此类运动员优势侧与非优势侧膝关节肌力特点,为运动损伤预防提供科学依据以及后续研究观察提供数据支持。1 对象和方法 Subjects and 设计 对比观察运动医 时间及地点 于2018年3月在北京体育大学体育科学研究中心等速肌力测试试验室完成 材料 测试仪器为德国产IsoMed 2000等速测试/训练系?对象 中国国家健美操队备战2018世界锦标赛集训队队员22名,有氧组8名,竞技组14名,身高、年龄和体质量组间无显著差异,见表1。测试前2周所有队员均在体育大学训练且无急性伤病,测试前1周内无大强度力量训练,训练正常。表1 |各组运动员基本情况 (±s)Table 1 |Basic information of athletes in two groups?1.5 方法1.5.1 测试方法 选取运动员膝关节屈伸肌群最大肌力及快速肌力进行研究。测试过程严格按照仪器操作使用说明进行操作[9],测试过程见图1。选取60 (°)/s为慢速的最大力量测试速度,180 (°)/s为快速力量测试速度,测试模式向心-向心模式。每侧膝关节测试前进行15 min的热身活动,包括10 min的慢跑和5 min的动态牵拉;随后运动员在等速测试仪器上进行1 min的适应性练习。适应性练习结束后休息1 min开始正式测试,每个速度测试1组,每组连续屈伸5次,取最佳测试结果进行计算分析。不同侧肢体测试间休息3 min,测试顺序为:优势腿(dominant leg,DL)→非优势腿(non-dominant leg,NDL),优势侧为正常状态下踢球侧,运动员优势侧与非优势侧均在基本情况调查时进行统计。测试时间安排至周六日下午14:00-17:00,测试全程均由同一试验人员完成,确保测试的准确性。图 1|膝关节等速肌力测试过程Figure 1 |Isokinetic strength testing of the knee 测试指标 峰力矩(PT,N·m)、相对峰力矩(PT/BW,N·m/kg)、屈伸肌力比值(H/Q)、异侧同名肌比值的定量差异(quantitative difference,QD)[10] 主要观察指标 对象22名优势侧与非优势膝关节屈伸肌峰力矩、屈伸肌相对峰力矩及屈伸肌力比值(H/Q),并计算屈伸肌异侧同名肌比值的等量差异观察膝关节肌力对称性。屈伸肌比值为膝关节屈肌和伸肌测试结果之比,异侧同名肌比值?统计学分析 对收集和整理的相关数据进行统计分析,采用SPSS 19.0软件包进行统计学分析,所有数据均以±s表示,均进行方差齐性检验,数据处理组间采用独立样本t检验,组内比较采用配对样本t检验,P≤ 0.05为显著性水平;计算异侧同名肌比值的定量差异(QD),评价双侧膝关节肌力对称性。QD的计算方法:每个人异侧同名肌测试结果取比值(非优势侧/优势侧)后再进行组内平均,然后以0.618为底数求比值均值对数的绝对值,显著性阈值为(0.268,0.472),QD ≥ 0.268表示显著性差异,QD≥0.472表示非常显著性差异[10]。2 结果 参与者数量分析 纳入在运动员22名,试验前期对22名运动员进行年龄、性别、身高、体质量和损伤史等基本情况调查。22名运动员均符合试验要求并均按等速肌力测试要求完成测试,测试数据均符合研究要求,见图2。图2|试验测试流程图Figure 2 |Trial flow chart2.2 运动员膝关节屈伸峰力矩测试结果 运动员膝关节屈肌最大峰力矩为149 N·m,伸肌最大峰力矩为261 N·m。60 (°)/s时运动员膝关节屈肌和伸肌峰力矩均极显著高于180 (°)/s(P=0.000)。60 (°)/s 时优势腿伸肌峰力矩时显著高于非优势腿(P=0.036),屈肌峰力矩极显著高于非优势腿(P=0.000),180 (°)/s时优势腿侧屈肌峰力矩极显著高于非优势腿(P=0.000),伸肌峰力矩无显著性差异(P=0.205),见表2。表2 |运动员膝关节屈伸峰力矩变化 (±s,n=22,N·m)Table 2 |The athlete's knee flexors and extensors peak torque表注:与180 (°)/s测试时同侧同名肌比较,aP< 0.01;与同一测试速比较,bP< 0.05,cP< 0.01?2.3 运动员膝关节屈伸相对峰力矩测试结果 运动员膝关节屈肌最大相对峰力矩为1.91 N·m/kg,伸肌最大相对峰力矩为3.35 N·m/kg。60 (°)/s时运动员膝关节屈肌和伸肌相对峰力矩均极显著高于180 (°)/s (P=0.000),60 (°)/s时优势腿伸肌相对峰力矩显著高于非优势腿(P=0.05),屈肌相对峰力极显著高于非优势腿 (P=0.000),180 (°)/s时优势腿屈肌相对峰力矩极显著高于非优势腿 (P=0.000),见表3。表3 |运动员膝关节屈伸相对峰力矩差异 (±s,n=22,N·m/kg)Table 3 |The athlete's knee flexors and extensors relative peak torque表注:与180 (°)/s测试时同侧同名肌比较,aP< 0.01;与同一测试速下异侧同名肌比较,bP< 0.05,cP< 0.01?2.4 运动员膝关节H/Q比值 在60 (°)/s时,优势腿的H/Q值显著高于非优势腿(P=0.032);180 (°)/s时,优势腿的H/Q极显著高于非优势腿(P=0.012),优势腿与非优势腿的H/Q比值均极显著高于相对应的60 (°)/s测试结果(P=0.000),见 不同单项运动对象等速肌力测试结果 在0 (°)/s和180 (°)/s时,竞技组与有氧组运动对象优势腿和非优势腿膝关节屈肌峰力矩、伸肌峰力矩均无组间显著性差异。60 (°)/s时,有氧组运动对象优势腿屈肌峰力矩显著高于非优势腿(P=0.015),伸肌峰力矩无显著性差异;180 (°)/s时,优势腿屈肌峰力矩显著高于非优势腿(P=0.037),伸肌峰力矩无显著性差异。60 (°)/s时,竞技组运动对象优势腿伸肌峰力矩显著高于非优势腿(P=0.025),优势腿屈肌峰力矩极显著高于非优势腿(P=0.009);180 (°)/s测试时,竞技组运动对象优势腿屈肌峰力矩极显著高于非优势腿(P=0.001),伸肌峰力矩无显著性差异,见表5。表4 |运动员H/Q比值差异 (±s,n=22,%)Table 4 |The athlete's hamstrings-to-quadriceps force ratio表注:与同侧60 (°)/s比较,aP< 0.01;与异侧60 (°)/s比较,bP< 0.05?表5 |各组运动员峰力矩变化差异 (±s,N·m)Table 5 |The knee flexors and extensors peak torque of different groups表注:与同组异侧同名肌比较,aP< 0.05,bP< 0.01?在60 (°)/s和180 (°)/s时,竞技组与有氧组运动对象优势腿和非优势腿膝关节屈肌相对峰力矩伸肌相对峰力矩组间均无显著性差异。60 (°)/s时,有氧组运动对象优势腿屈肌相对峰力矩显著高于非优势腿,伸肌相对峰力矩无显著性差异;180 (°)/s时,优势腿和非优势腿膝关节屈伸肌相对峰力矩均无显著性差异。60 (°)/s时,竞技组运动对象优势腿膝关节屈肌相对峰力矩和伸肌相对峰力矩均显著高于非优势腿(P=0.012,P=0.019);180 (°)/s时,优势腿膝关节屈肌相对峰力矩极显著高于非优势腿(P=0.001),伸肌相对峰力矩无显著性差异(P=0.565),见表6。表6 |不同单项运动对象膝关节相对峰力矩差异 (±s,N·m/kg)Table 6 |The knee flexors and extensors relative peak torque of different individual sport events表注:与同组异侧同名肌比较,aP< 0.05,bP< 0.01?在60 (°)/s时,H/Q有氧组和竞技组优势腿无显著性差异,非优势腿无显著性差异;180 (°)/s时,H/Q有氧组与竞技组优势腿无显著性差异,非优势腿有氧组显著高于竞技组(P=0.043)。60 (°)/s时,H/Q有氧组优势腿显著高于非优势腿(P=0.050),180 (°)/s时,优势腿和非优势腿无显著性差异。60 (°)/s时,H/Q竞技组优势腿和非优势腿无显著性差异,180 (°)/s时,优势腿显著高于非优势腿(P=0.043),优势腿极显著高于60 (°)/s(P=0.000),非优势腿显著高于60 (°)/s(P=0.024),见表7。表7 |不同单项运动对象H/Q比值差异 (±s,%)Table 7 |The hamstrings-to-quadriceps force ratio of different items表注:与同组同侧比较,aP< 0.05,bP< 0.01;与异组同侧比较,cP< 0.05;与同组异侧比较,dP< 0.05?2.6 运动对象膝关节异侧同名肌比值的定量差异 同一测试速度下,有氧组和竞技组运动对象膝关节的异侧同名肌比值均无显著性差异。60 (°)/s有氧组和整体运动员膝关节伸肌比值显著高于屈肌比值(P=0.043,P=0.028),竞技组运动对象无显著性差异;180 (°)/s,竞技组和整体运动员伸肌比值均显著高于屈肌比值(P=0.015,P=0.011),有氧组运动对象无显著性差异。定量差异分析显示,有氧组竞技健美操运动员60 (°)/s时膝关节屈肌肌力存在显著不对称,非优势腿屈肌最大肌力显著低于优势腿,伸肌无显著性不对称,竞技组运动对象膝关节屈伸肌肌力均无明显不对称,整体也无明显不对称,见表8。表8 |运动员异侧同名肌比值的定量差异(QD) [±s(QD)]Table 8 |The quantitative difference of flexor/extensor muscle ratio of the contralateral homonymous muscle表注:a:QD≥0.268,显著性差异;与同一测试速度下屈肌比值相比,bP< 0.05?3 讨论 运动员优势腿和非优势腿膝关节等速肌力特征 力量是运动中不可缺少的一部分,是运动员最重要的基本素质[11-17]。有些项目长时间反复进行高强度的下肢跳跃练习可能会引起下肢力量的不对称,影响运动员的运动表现增加损伤风险[18]。试验首次对竞技健美操运动员优势侧与非优势侧膝关节进行等速肌力测试,全面分析优势腿和非优势腿膝关节等速肌力屈肌、伸肌以及H/Q的特征,为精准化训练及损伤预防提供科学依据。关于下肢优势侧与非优势侧的研究发现,下肢优势侧与非优势侧的神经肌肉控制、力量等不对称是下肢非接触性损伤尤其是前交叉韧带损伤的重要风险因子[19-20]。试验结果表明,健美操运动员膝关节峰力矩、峰力矩均随测试速度增加而降低,这与以往研究一致[6,9,21-23]。试验结果显示,健美操运动员双侧膝关节肌力存在不平衡,优势腿膝关节屈伸肌力整体强于非优势腿,尤其是屈肌方面差异更为明显,这可能会增加运动员膝关节和踝关节在训练比赛中的损伤风险[2]。该研究结果与岳建军[24]的研究结果不同,其主要原因是岳建军[24]在对竞技健美操运动员进行下肢等速肌力测试时,仅选择运动员优势腿或主动腿进行测试,而未对其非优势侧腿进行测试导致的。考虑到竞技健美操训练比赛中有大量重复的单腿起跳等动作,因此试验将下肢分为优势侧与非优势侧进行测试分析,结果显示,竞技健美操运动员双侧膝关节肌力存在差异,这可能与竞技健美操专项特点、运动员运动水平及训练年限等有关。如进行C类难度动作练习中,研究显示双侧膝关节股直肌等肌肉肌电贡献率存在差异[12];屈体分腿跳下落阶段要求运动员必须能够双手双脚同步落地,运动员技术动作不熟练则会出现下落阶段双脚落地不同步的情况,导致双侧下肢缓冲负荷不同,容易引起运动员下肢肌力的差异并增加损伤风险[17];运动员专业训练背景和训练年限,在对不同运动水平的竞技健美操运动员的下肢等速肌力研究发现,高水平运动员能够跳得更高但落地缓冲能力并没有更强,认为这与长期训练的适应性有关[11,16,25]。此外运动员技术动作特点如张晓莹等[11]在对2名优秀竞技健美操运动员的运动学分析发现,2名运动员的技术动作要点存在较大差异,这些原因均可引起竞技健美操运动员优势腿与非优势腿膝关节肌力不对称。试验结果表明,健美操运动员优势腿与非优势腿膝关节肌力不对称,提示广大教练员在实际训练中要充分考虑运动员专项技术水平及训练背景等,应针对性的制定训练计划,如适当增加运动员非优势侧膝关节力量练习,以降低运动员下肢损伤风险,提高运动员的运动表现。H/Q代表腘绳肌与股四头肌的力量比值,是评价膝关节屈伸肌力平衡和对称性的重要指标,对膝关节的稳定性、预防膝关节损伤有重要意义[23]。国外研究给出的等速向心收缩时H/Q的参考值,分别为60 (°)/s 时为 ,180 (°)/s时为,240 (°)/s时为 ,如果低于相应范围,则弱侧肌群和韧带容易引起损伤[4,26-29]。试验结果显示,60 (°)/s时非优势腿的H/Q比值为0.52(),优势腿的H/Q比值为0.56(),优势腿的H/Q显著高于非优势腿,两侧膝关节H/Q存在显著性差异;180 (°)/s时非优势腿的H/Q比值为0.58(),优势腿的H/Q比值为0.62()。中国健美操运动员膝关节H/Q均小于国外相应的参考值,说明试验对象膝关节屈伸肌群肌力发展不均衡,屈肌肌群肌力较差。这可能跟运动项目特点以及运动员发达的股四头肌有关[24,30-31],如运动员在进行屈体分腿跳过程中,股直肌及股外侧肌等膝关节伸肌为主要发力肌肉,股二头肌贡献率较低[12]。试验结果表明,中国健美操运动员膝关节H/Q比值均比较低,尤其是非优势腿,膝关节稳定性较差,损伤风险较高,在实际训练中应加强膝关节屈肌肌力训练,尤其是快速力量训练以增加屈肌力量,提高H/Q比值降低损伤风险,同时提升运动员的运动表现。定量差异的提出可以解决统计方法的局限性,定量差异可以通过精准的定级将统计方法中的定性差异分析比较,在提高试验的可重复性和试验数据的可复制性的同时更容易揭示问题的本质,加强试验结论与试验结果之间的逻辑关系,对体育科研的定量化具有非常重要的学术价值和意义[32]。已有文献显示膝关节两侧同名肌比值0.9-1.1对于损伤预防及运动的协调发展是十分有利的,低于0.9或者高于1.1不仅会影响运动员技术动作,还容易引起弱侧损伤[21,33]。试验结果显示,有氧组运动员60 (°)/s屈肌最大肌力存在显著不对称,其余指标均无显著性差异。此外,在同一等速肌力测试速度下,膝关节两侧屈肌比值要相对小于伸肌的比值,这提示健美操运动员双膝伸肌肌力较为均衡和对称,但屈肌肌力存在较大的差异,表明非优势腿膝关节屈肌肌力与优势腿屈肌肌力差异较大,提示中国健美操运动员双侧膝关节屈肌肌力存在不对称,非优势腿膝关节损伤风险较大,因此在制定力量训练计划时,膝关节屈肌肌群是训练的重点,尤其是非优势腿,以提高屈肌肌力,降低运动员双膝关节肌力不平衡、不对称的风险 不同单项运动膝关节等速肌力特点 试验的组间比较显示,60 (°)/s测试时,两组运动员双膝关节屈伸肌峰力矩、相对峰力矩、H/Q无显著性差异;180 (°)/s测试时,两组运动员双膝关节屈伸峰力矩、相对峰力矩无显著性差异,非优势腿膝关节H/Q有氧组显著高于竞技组,优势腿膝关节H/Q无显著性差异。两组运动员H/Q在60 (°)/s时无显著性差异而在180 (°)/s速度下非优势腿膝关节H/Q存在差异的原因可能主要与肌肉收缩速度的有关。低速测试时,肌肉收缩速度低,肌肉工作时间长,肌肉中的快肌纤维和慢肌纤维均能够达到较高的激活状态,产生峰值力矩较大,而肌肉收缩速度快时,神经可能仅激活快肌纤维,肌肉产生的峰值力矩也相对较低[34]。此外,竞技组和有氧组健美操运动员在180 (°)/s角度下,伸肌的差值大于屈肌(9.25%vs. 1.90%),有氧竞技健美操“踏板”器械的特殊性及难度动作的限制[35-36],也可能是两组试验对象非优势腿膝关节H/Q产生差异的原因,需进一步深入研究 小结 ①健美操运动员优势侧和非优势侧膝关节肌力不对称和不平衡,需加强非优势侧膝关节力量,促进双侧膝关节力量平衡发展,降低损伤风险;②健美操运动员膝关节H/Q较低,尤其是非优势侧H/Q更低,提示膝关节屈伸肌力不均衡,需加强膝关节屈肌力量训练,尤其是快速力量,以降低膝关节损伤风险;③不同单项健美操运动员双侧膝关节差异不同,训练中应有针对性进行。4 参考文献 References[1] 郭庆秋.竞技健美操训练中运动损伤的原因分析[J].中国临床康复,2004,8(6):1115.[2] 洪涛.对中国大学生竞技健美操运动员运动损伤的调查与分析[J].北京体育大学学报, 2005,22(4):496-498.[3] BAHR R, WHITELEY R, TOL JL, et al. 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文章来源:《预防医学情报杂志》 网址: http://www.yfyxqbzzzz.cn/qikandaodu/2021/0222/375.html
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