等速向心/离心训练对膝关节峰力矩和屈/伸肌峰力矩比影响的比较①

柳华，杨翼，黄晓琳

等速向心/离心训练对膝关节峰力矩和屈/伸肌峰力矩比影响的比较①

柳华1,2，杨翼1，黄晓琳2

目的分别进行4周膝关节的等速向心(c)/离心(e)训练后，比较屈膝肌(H)和伸膝肌(Q)在训练前后向心/离心收缩峰力矩(Hc、He、Qc、Qe)及其比值的变化及性别差异，为膝关节肌肉康复训练运动处方的制定提供参考。方法2014年5～6月本校无任何训练基础的28名大学生分为向心组(n=14)和离心组(n=14)，分别在BIODEX等速肌力评估训练系统4上进行每周3次、共4周的右膝等速向心/离心训练。测量向心30°/s、60°/s、90°/s和离心60°/s、90°/s、120°/s训练前后峰力矩。结果向心组训练后60°/s、90°/s的Hc、He增加(P＜0.05)，30°/s、60°/s、90°/s的Qc增加(P＜0.01)。离心组训练前后无显著性差异(P＞0.05)。向心组He/Qc在90°/s、Hc/Qc在30°/s均下降(P＜0.05)；离心组He/Qc和Hc/Qc变化不明显(P＞0.05)。向心组Qc/Qe在60°/s和90°/s，Hc/He 在90°/s均提高(P＜0.05)；离心组变化不明显(P＞0.05)。女性Hc、He、Qc、Qe、He/Qc与男性比较有显著性差异(P＜0.05)。结论等速向心和离心训练4周对伸屈膝肌向心和离心收缩力效应不同；单纯的等速向心训练使膝关节的稳定性下降；Hc/He和Qc/Qe可作为评定肌肉平衡的指标；训练需考虑性别差异。

等速向心训练；等速离心训练；峰力矩；屈伸肌峰力矩比；膝关节

[本文著录格式]柳华，杨翼，黄晓琳.等速向心/离心训练对膝关节峰力矩和屈/伸肌峰力矩比影响的比较[J].中国康复理论与实践,2015,21(12):1402-1410.

CITEDAS:Liu H,Yang Y,Huang XL.Effectof isokinetic training concentrically and eccentrically on knee peak torque and hamstring/quadricep ratio[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(12):1402-1410.

1　资料与方法

1.1一般资料

2014年5～6月选取武汉体育学院普通健康大学生28名，其中男性16名，女性12名；平均年龄(21.1± 0.9)岁；身高(170.1±10.9)cm，体质量(59.7±10.6)kg。无力量训练基础(6个月之内无任何力量训练史)。

排除标准：①下肢的运动损伤和功能障碍；②呼吸系统和心血管系统疾病；③服用任何药物，包括营养剂和抗炎药物[8]。所有被试取得知情同意。

将被试分为两组：①等速向心力量训练组(n= 14)，其中男性7名，女性7名；②等速离心力量训练组(n=14)，其中男性9名，女性5名。

1.2方法

1.2.1训练方法

在BIODEX等速肌力评估训练系统4(美国BIODEX公司)上分别进行伸屈肌肉等速向心/向心和离心/离心训练。训练方法参考Roig等的训练方法[8]。第2～5周为训练周，每周3次，隔天1次，分别进行右膝关节训练。测试前5m in适应仪器，等速向心力量训练组进行30°/s×5、60°/s×5、90°/s×5、90°/s×5、60°/s× 5、30°/s×5组训练；等速离心力量训练组进行60°/s× 5、120°/s×5、180°/s×5、180°/s×5、120°/s×5、60°/ s×5组训练。在训练过程中嘱被试用最大力量屈伸，每组间隔休息2m in[9]。

1.2.2测试方案

使用BIODEX等速肌力评估训练系统4，对右膝关节进行屈伸肌相关测试。测定时被试取坐位，上身充分固定，体位为膝关节屈曲90°。离心测量时关节活动范围在30°～90°之间。测试前5m in适应仪器。在第1、6周进行测试。等速向心力量训练前后测量30°/ s×5、60°/s×5、90°/s×5；等速离心力量训练前后测量60°/s×5、120°/s×5、180°/s×5。嘱被试一定用尽可能大的力量完成，每组间隔休息2m in。

1.3统计学分析

2　结果

2.1峰力矩

向心训练组在60°/s和90°/s角速度下，训练后Hc、He均提高(P＜0.05)；在30°/s、60°/s和90°/s角速度下，Qc均显著提高(P＜0.001)，Qe均无显著性差异(P＞0.05)。见表1～表4。

离心训练组不同角速度Hc、He、Qc、Qe训练前后均无显著性差异(P＞0.05)。见表5～表8。

向心训练组训练前后不同角速度间He均无显著性差异(P＞0.05)；Hc除30°/s和60°/s之间训练后无显著性差异(P＞0.05)外，其余两两比较均有非常显著性差异(P＜0.01)；Qe训练前后各角速度之间均无显著性差异(P＞0.05)，而Qc均有非常显著性差异(P＜0.01)。见表1～表4。

表1　向心训练前后不同角速度He比较(N·m)

离心训练组He在训练前后部分角速度之间有显著性差异；而Hc在训练前后各角速度间均有显著性差异(P＜0.05)；Qe在训练后60°/s和120°/s之间有非常显著性差异(P＜0.01)，Qc在训练前后各角速度间均有非常高度显著性差异(P＜0.001)。见表5～表8。

表2　向心训练前后不同角速度Hc比较(N·m)

表3　向心训练前后不同角速度Qe比较(N·m)

表4　向心训练前后不同角速度Qc比较(N·m)

表5　离心训练前后不同角速度He比较(N·m)

表6　离心训练前后不同角速度Hc比较(N·m)

表7　离心训练前后不同角速度Qe比较(N·m)

表8　离心训练前后不同角速度Qc比较(N·m)

60°/s下，除离心训练前后Qe男女无显著性差异外(P＞0.05)，其余指标男性数据均大于女性(P＜0.05)。见表9、表10。

2.2He/Qc与Hc/Qc

向心训练后，He/Qc在90°/s下降(P＜0.05)，Hc/ Qc在30°/s下降(P＜0.05)；离心训练后，He/Qc与Hc/ Qc无显著性差异(P＞0.05)。见表11、表12。

He/Qc在向心训练前30°/s和90°/s之间有显著性差异(P＜0.05)，向心训练后各角速度之间均有显著性差异(P＜0.05)，而Hc/Qc在向心训练前后各角速度之间无显著性差异(P＞0.05)。见表11。

He/Qc在离心训练前后角速度间均有显著性差异(P＜0.01)。Hc/Qc在离心训练前后多数角速度之间均无显著性差异(P＞0.05)。见表12。

表9　不同性别向心训练前后60°/s屈膝肌和伸膝肌峰力矩的比较(N·m)

表10　不同性别离心训练60°/s膝关节伸肌和屈肌峰力矩的比较(N·m)

表11　向心训练前后He/Qc和Hc/Qc比较

男性He/Qc向心/离心训练后，在60°/s以上速度之间存在显著性差异(P＜0.01)。女性He/Qc和Hc/Qc向心/离心训练前后不同角速度间基本无显著性差异(P＞0.05)；见表13～表16。

向心运动各角速度下，男女间He/Qc和Hc/Qc均无显著性差异(P＜0.05)。离心训练前后各角速度下，女性He/Qc多大于男性(P＜0.05)；Hc/Qc无显著性差异(P＞0.05)。见表15、表16。

2.3Hc/He和Qc/Qe

Qc/Qe在60°/s、90°/s向心训练后提高(P＜0.05)，在离心训练前后无显著性差异(P＞0.05)；Hc/He在90°/ s向心训练后提高(P＜0.05)，离心训练前后无显著性差异(P＞0.05)。见表17、表18。

向心训练前后，女性Qc/Qe与Hc/He不同角速度间无显著性差异(P＞0.05)；男性Qc/Qe和Hc/He多数角速度间训练后有显著性差异(P＜0.05)。见表19、表20。

离心训练前后，女性Qc/Qe与Hc/He不同角速度之间无显著性差异(P＞0.05)，而男性有显著性差异(P＜ 0.05)。见表21、表22。

表12　离心训练前后He/Qc和Hc/Qc比较

表13　向心训练前后不同角速度不同性别间He/Qc的比较

表14　向心训练前后不同角速度不同性别间Hc/Qc的比较

表16　离心训练前后不同角速度不同性别间Hc/Qc的比较

表17　向心训练前后Hc/He和Qc/Qe比较

表18　离心训练前后Hc/He和Qc/Qe比较

表19　向心训练前后不同角速度不同性别间Qc/Qe的比较

表20　向心训练前后不同角速度不同性别间Hc/He的比较

表21　离心训练前后不同角速度不同性别间Qc/Qe的比较

表22　离心训练前后不同角速度不同性别间Hc/Qc的比较

3　讨论

3.1向心训练可提高肌肉的向心和离心收缩力

本研究显示，被试在离心训练后，离心肌力没有明显提高。有文献报道在等速离心训练和向心训练后，均可增加肌肉离心收缩力和向心收缩力，并且离心训练增加离心收缩力较多，而向心训练后增加向心收缩力较多[7,10]。本实验在离心训练后峰力矩没有提高，原因可能是一开始离心训练强度过大，被试肢体疼痛[11]，导致训练效果不佳。

实验显示等速向心训练后除伸膝肌的离心收缩力无显著变化，屈膝肌向心收缩力和离心收缩力、伸膝肌的向心收缩力在各角速度上均有明显提高。离心和向心训练后肌肉适应机制不同[5,9]。首先，向心运动不会兴奋离心运动的神经，离心运动不会兴奋向心运动神经[12]；其次，4周内肌力的增加主要是运动单元的激活增多，4～8周肌力的增加主要是肌肉肥厚，而8～12周以后则可能是细胞内部结构的适应力改变或是肌束与腱膜相接触面积增加[9]。因此，等速向心训练4周对离心收缩力的提高应该是肌肉肥厚的结果。

实验结果提示离心收缩力训练后峰力矩是随着角速度的增加而平缓增加，而向心收缩力则符合张力-速度曲线[13]，随角速度的增加，峰力矩减小。这种特征可能与运动神经产生抑制，防止离心运动造成肌肉损伤有关[14-15]。

3.2单纯向心训练可促使膝关节稳定性下降

He/Qc、Hc/Qc是传统描述膝关节的肌力平衡和稳定性的一对指标，用来评价肌肉疲劳和损伤[16-17]。主动肌的向心收缩过程中，会同时激活拮抗肌的离心收缩[18]。通常认为He/Qc比值越大，稳定性越好。当比值为1时，离心的拮抗肌有足够的力量对抗主动肌向心的力量[19]。实验数据显示He/Qc和Hc/Qc比值随着角速度的增加上升，说明速度越快膝关节稳定性越大。向心训练后，He/Qc在90°/s下有显著下降，Hc/ Qc在30°/s下降。离心训练后，Hc/Qc有上升趋势。提示膝关节单纯的向心训练使稳定性下降，而离心训练可维持膝关节稳定性。

3.3Hc/He和Qc/Qe可为作为评价膝关节稳定性的补充指标

有研究报道，同一肌肉的向心收缩力比离心收缩力越小，肌肉损伤越不易发生[20]。实验数据显示，随着角速度的增加，Hc/He和Qc/Qe所有比值都呈下降趋势，提示速度越快肌肉力量越平衡，但经过等速向心训练后，特别是屈膝肌，不仅比值比训练前明显增高，随着角速度的增加，下降的趋势也变缓。提示等速向心训练后屈膝肌平衡性下降，这一结果与He/Qc 和Hc/Qc比值评价膝关节稳定性一致。因此，Hc/He 和Qc/Qe可为评价肌力平衡和稳定性的补充指标。实际训练为增加肌肉的平衡性时，建议应进行等速离心训练。

3.4训练前后各指标的性别特点

实验提示女性的峰力矩明显比男性小，但男女在训练后力矩的上升幅度相似。说明峰力矩的提高没有性别差异。另外，实验发现He/Qc与Hc/Qc存在性别差异。有文献报道He/Qc和Hc/Qc在30°/s无明显性别差异，而在360°/s则显示出差异[21]，但没有测量30°/ s～360°/s的差异。本实验测量出60°/s是一个重要的性别差异分界点。女性等速向心训练前Qc/Qe在角速度间表现出差异，训练后无差异，而对于男性Qc/Qe在训练前角速度之间无差异，训练后则有差别，提示在控制同一肌肉力量机制上具有性别差异，这种差异性可能与神经控制有关[22]。而传统的He/Qc和Hc/Qc指标并不能显示出这一特征。因此，这也是推荐Hc/He 和Qc/Qe为衡量膝关节肌力平衡和稳定性补充项指标的另一个原因。

4　康复应用展望

等速训练是一种有效提高肌肉力量的训练方法。常用于膝关节手术、骨折等骨关节疾病后力量的恢复，并能提高患病膝关节的平衡性和本体感觉[23-25]。本实验发现等速训练4周可明显提高肌力，不同训练方式有不同的肌肉效应，单纯等速向心训练会导致平衡性下降。因此，提示在临床康复中，治疗师不能盲目进行等速向心训练，应根据康复目标制定运动处方，依据训练目的相应增加等速离心训练。另外，女性膝关节的稳定性差于男性，在预防膝关节损伤上应予以重视。最后，Hc/He和Qc/Qe比He/Qc和Hc/Qc这对传统评定膝关节平衡性的指标，除能评定膝关节平衡外，还能显示出肌肉控制的性别差异。总之，本实验测量了膝关节等速向心和离心训练后相关指标，分析了这些指标变化及性别差异特点，为膝关节屈伸肌力量康复训练提供参考。

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Effect of Isokinetic Training Concentrically and Eccentrically on Knee Peak Torque and Ham string/Quadricep Ratio

LIU Hua1,2,YANG Yi1,HUANG Xiao-lin2
1.College of Health Science,Wuhan SportsUniversity,Wuhan,Hubei430079,China;2.Departmentof Rehabilitation Medicine,TongjiHospital,TongjiMedical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan,Hubei430030,China

Objective To analyze the data of concentric(c)and eccentric(e)peak torque of hamstring(H)and quadricep(Q)in differentgender and angle after 4-week concentric and eccentric isokinetic exercise training on knee,in order to provide suggestions for the knee extensorand flexor in rehabilitation exercise prescription.Methods28 healthy college students from May to June2014 in our college participated inmaximum concentric(n=14)or eccentric(n=14)resistance training of the right knee extensors and flexors 3 times perweek for 4 weeks.The concentric strength wasmeasured with BIODEX isokinetic dynamometer assessment system 4 at30°/s,60°/s,90°/s,and eccentric strength wasmeasured at 60°/s,120°/s,180°/s.PT,H/Q(He/Qc,Hc/Qc)ratio and H/H(He/Hc)or Q/Q(Qe/Qc)ratio were analyzed.Results Concentric isokinetic training could improve the Hc and He at 60°/s and 90°/s(P＜0.05),and the Qe and Qc increased at 30°/s,60°/s,90°/s respectively(P＜0.01).Therewasno significantimprovementaftereccentric training(P＞0.05).After concentric isokinetic training,the He/Qc ratio decreased at90°/s(P＜0.05),the Hc/Qc ratio decreased at30°/s(P＜0.05).However,therewas no difference in He/Qc and Hc/Qc after eccentric contraction(P＞0.05).The Qc/Qe ratio increased at 60°/s and 90°/s(P＜0.05),and the Hc/He ratio decreased at90°/s(P＜0.05)after concentric training.Therewasno difference in Hc/He and Qc/Qe after eccentric contraction(P＞0.05).There were significantdifferences in Hc,He,Qc,Qe and He/Qc ratio between differentgenders(P＜0.05).Conclusion Concentric training and eccentric training have different influenceson themuscle strength after 4 weeks training.Eccentric training only can reduce the knee stability. Hc/He ratio and Qc/Qe ratio can beused to evaluate the kneemuscle function.Gender should be considered into training.

concentric isokinetic training;eccentric isokinetic training;peak torque;hamstring/quadricep ratio;knee

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.12.008

R684

A

1006-9771(2015)12-1402-09

湖北高等学校优秀中青年科技创新团队(No.T201523)。

1.武汉体育学院健康科学学院运动康复教研室，湖北武汉市430079；2.华中科技大学同济医学院附属同济医院康复医学科，湖北武汉市430030。作者简介：柳华(1981-)，女，湖北仙桃市人，博士，讲师，主要研究方向：运动康复。

抗阻训练常用于提高肌肉力量、预防损伤的康复训练中。离心和向心训练是抗阻训练常用的训练方式。这两种训练方式对肌肉有不同的运动单元激活方式[1-3]、神经适应性[4-6]和交叉效应[7]等。由于实验训练方案的不同，实验结果不同。但是，训练方式和肌肉效应的关系没有统一的观点[8]。

本文观察了普通大学生膝关节在等速离心和向心训练后股四头肌(伸肌)和腘绳肌(屈肌)的离心和向心收缩力以及屈肌离心/伸肌向心峰力矩比(He/Qc)、屈肌向心/伸肌向心峰力矩比(Hc/Qc)、屈肌向心/屈肌离心峰力矩比(Hc/He)、伸肌向心/伸肌离心峰力矩比(Qc/Qe)等指标的变化，比较等速离心和向心训练对膝关节的不同效应以及性别上的差异，为临床膝关节肌肉康复训练运动处方的制定提供参考。

2015-06-23

2015-09-14)