不同频率振动刺激对排球运动员力量及平衡能力影响的实验研究

杜文娅，孙越颖，高 峰 ，颜桂平，庄建财

不同频率振动刺激对排球运动员力量及平衡能力影响的实验研究

杜文娅1，孙越颖2，高 峰1，颜桂平3，庄建财1

目的：使用不同频率的振动刺激对排球运动员进行9周力量训练，分析何种频率的刺激对改善力量和平衡能力的效果更好。方法：将实验对象随机分为对照组、30 Hz组和45 Hz组，训练前后采用三维测力台测试蹬伸峰值力和相对冲量，采用平衡测试仪测试平衡能力。结果：实验组峰值力提高幅度大于对照组，45 Hz组测试数据明显优于30 Hz组；相对冲量方面，除30 Hz组助跑起跳与对照组无明显差异外，实验组其余各指标与对照组比较差异明显， 45 Hz组测试数据提高幅度明显优于30 Hz组；平衡能力测试中，实验组与对照组组间比较差异显著，两实验组除左脚平衡能力X轴向移动总距离外，其余各项指标45 Hz组均明显好于30 Hz组。结论：附加振动刺激能对力量和平衡能力产生有益影响，45 Hz振动刺激对于改善力量和平衡能力效果优于30 Hz。

不同频率；振动刺激；排球；力量；平衡能力

排球运动的不断发展使进攻战术发生了深刻变化，[1]跳发球、立体进攻技战术的发展，需要力量更大、弹跳更高、落地更稳。这不仅要求队员具备高超的技术和灵活的战术，还要求具备高水平的体能。排球运动员体能诸要素中，力量及平衡能力是保持运动能力的基础，也是运动员顺利完成技术动作、预防运动损伤、取得优异比赛成绩的关键。

附加振动刺激进行训练最大的优点是能够以相对较小的负荷有效刺激肌肉的本体感受器[2]，促进中枢神经系统协调发展[3]，从而提高屈伸肌群的最大力量、快速力量；非稳定性刺激还能改善神经肌肉系统控制能力，对机体平衡产生积极影响。[4]振动训练对肌肉力量及平衡能力的影响已成为近年来的研究热点，多位专家从多角度、多层次对此问题展开深入研究。[5]虽然取得了诸多成果，但有关振动训练的最佳振动频率、振幅、训练强度，还有待进一步的验证。因此，本研究从次高频中选择45 Hz，中低频中选择30 Hz进行实验，探索何种频率的刺激对于提高排球运动员力量、改善平衡能力更为有效。

1 研究对象与方法

1.1研究对象

24名男排二级运动员，运动能力正常，无重大运动伤病史。实验前对3组实验对象基本情况进行统计检验，各组组间差异不明显(Pgt;0.05)，实验对象具体情况见表1。

1.2研究方法

1.2.1 实验法

(1)实验仪器。美国产Power plate振动训练器、杠铃进行力量训练；芬兰产Good Balance 平衡测试仪器、瑞士产Kistler三维测力台进行测试。

(2)训练方案。采用随机分组法将实验对象分为3组，对照组无振动刺激，30 Hz组、45 Hz组分别附加30 Hz、45 Hz的刺激进行训练；实验共进行9周，每周2次训练，每次训练90 min；训练内容包括负重半蹲、负重静蹲、负重深蹲、单腿蹲起(左/右)，负重练习采用30%～70% 1RM负荷；实验过程中，各组除附加振动刺激不同外，训练内容、时间、负荷安排均保持一致，训练内容见表2。

表1 实验对象基本情况

表2 训练内容

(3)测试指标。测力台测试指标包括：原地蹲跳、拦网起跳、助跑起跳3个动作的峰值力、相对冲量；Good balance测试指标为20 s闭目单足站立时受试者重心在X、Y轴向晃动平均速度，X、Y轴移动平均距离，X、Y轴向移动总距离、X、Y轴向最大位移。

(4)测试方法。测力台测试方法：蹲跳动作要求实验对象双手叉腰，两脚分开约与肩同宽，先预蹲至90°，待身体保持静止稳定状态后，尽力蹬地起跳；原地拦网起跳测试要求实验对象听到“开始”口令时，快速屈膝降低重心，然后用力蹬地发力，双臂上举做拦网动作，带动身体垂直起跳；助跑起跳测试采用一步助跑，以右手扣球为例，要求实验对象选择适宜距离站于测力台后，两脚前后开立，左脚在前，然后右脚向前跨出一大步踏上测力台，左脚迅速跟进并立即起跳；Good balance测试时，要求实验对象单脚站于测试平台中心，双眼闭合、双手交叉抱于胸前，测试时间设定20 s，左、右脚各进行2次测试，取最好测试数据。

1.2.2 数理统计法

2 结果与分析

2.1力量测试结果

纵跳能够反应全身各肌群尤其是下肢肌群力量能力。现代排球运动中，网上争夺是攻防对抗的焦点，扣球、拦网是比赛制胜的关键，良好的下肢力量能力对于提高弹跳高度，占据网上优势具有积极作用。因此本研究采用Kistler三维测力台，实验前后对3组受试者原地蹲跳、助跑双脚起跳、拦网起跳3个姿势进行测试，根据F-t曲线分析峰值力、爆发力变化情况。3组测试动作中，原地蹲跳可以有效避免上肢摆动对下蹲跳的影响，拦网起跳和助跑双脚起跳2个动作则是能够体现排球专项特征的专门动作。

2.1.1 下肢峰值力测试结果

表3 实验前后下肢峰值力测试结果 (单位：N)

组内实验前后比较：▲，Plt;0.05；▲▲，Plt;0.01；实验组与对照组比较：*，Plt;0.05；**，Plt;0.01；45 Hz 组与30 Hz组比较：★，Plt;0.05；★★，Plt;0.01。下同。

峰值力主要反映受试者下肢最大力量。由表3可见,3组动作中，峰值力前测数据组间均无显著性差异(Pgt;0.05)。实验结束后，各组动作峰值力与实验前相比提高显著；实验后组间比较，3组动作测试结果表明30 Hz组、45 Hz组与对照组进行比较差异均具有统计学意义(Plt;0.05；Plt;0.01)，45 Hz组测试数据明显优于30 Hz组(Plt;0.05)。可见，传统力量训练与振动训练均能够提高下肢最大力量，但附加振动刺激组峰值力提高幅度明显大于无振动刺激组，说明附加振动刺激对于提高下肢最大力量的效果优于传统训练；3组测试结果，45 Hz组测试数据均明显高于30 Hz组，表明附加45 Hz的振动频率对提高排球运动员最大力量效果更明显。

2.1.2 爆发力测试结果

表4 实验前后相对冲量测试结果 (单位：Ft)

“冲量”可用来描述和评价速度力量，能够较好的反应肌肉爆发力。为避免个人体重对测试指标的影响，本研究采用相对冲量(总冲量/体重)来反映实验对象下肢爆发力水平。由表4可知，实验前后各组内比较测试数据提高幅度均具有统计学意义；组间比较，原地蹲跳与助跑起跳表现出相同的变化趋势，即两实验组测试数据提高幅度明显优于对照组，具有显著性差异(Plt;0.05)。实验组组间比较，45 Hz组原地蹲跳提高幅度明显高于30 Hz组(Plt;0.01)；拦网起跳测试时，仅45 Hz组与对照组差异显著(Plt;0.01)，分析原因可能是由于测力台踏板限制测试对象动作的连贯性，测试对象在助跑过程中容易将注意力分散至踏板上，可能导致数据不能完全反映下肢爆发力水平。通过对测试结果的分析可知，传统力量训练与附加振动刺激均能提高实验对象爆发力，且附加振动刺激对提高爆发力效果更为明显，其中45 Hz的振动频率效果要优于30 Hz。

综上所述，实验对象在原地蹲跳、拦网起跳、助跑起跳3组动作与实验前相比，测试数据均有显著性提高；除30 Hz组与对照组在拦网起跳相对冲量这一指标无显著性差异外，其余指标测试显示实验组提高幅度明显大于对照组，且45 Hz的振动频率较30 Hz能够更好的发展排球运动员最大力量和爆发力。

2.2平衡能力测试结果

平衡能力对于提高身体稳定性具有重要作用，良好的平衡能力有利于人体运动链的功能发挥[6]，可有效提高排球运动员的竞技能力并有助于预防运动损伤，[7]Good balance的传感器可随时记录人体重心晃动情况并将信号传入电脑，系统能够绘制出空间曲线以精确显示身体重心晃动的总量及特征，可以定量、客观的反映人体平衡能力，利于不同测试对象间的比较。[8]

2.2.1 左脚平衡能力测试结果。

(1)左脚X轴向平衡能力测试结果。

表5 实验前后左脚平衡能力X轴向测试结果

X轴向表示人体左右方向。X轴向晃动速度表示分析时间内，实验对象身体重心在人体左右方向的移动速度，平均移动距离表示重心在人体左右方向移动的平均距离，移动总距离表示重心的移动总距离，水平距离则是指重心晃动的最大位移值，各项测试指标数值越小表示平衡能力越好。

实验前，各组测试数据组间无明显差异(Pgt;0.05)，9周训练后，各组测试数据出现不同程度的变化。由表5可见，对照组实验前后无显著性差异，实验组组内比较差异均具有统计学意义(Plt;0.05)；组间比较，两实验组测试数据均明显低于对照组，数据检验具有统计学意义(Plt;0.05)。两实验组组间比较发现，水平晃动速度、平均移动距离、最大位移45 Hz组与30 Hz组相比差异明显(Plt;0.05)，而移动总距离方面，虽然45 Hz组数据降低幅度低于30 Hz组，但统计检验却无显著性差异(Pgt;0.05)。测试结果表明，传统力量训练方法对提高实验对象左脚X轴向平衡能力效果不明显，附加振动刺激能够有效提高实验对象左脚X轴向平衡能力，其中45 Hz的振动频率较30 Hz效果更好。

(2)左脚Y轴向平衡能力测试结果。

表6 实验前后左脚平衡能力Y轴向测试结果

Y轴向表示人体前后方向。由表6可知，实验前3组测试数据组间检验差异不明显(Pgt;0.05)；实验前后各组内比较，对照组测试数据变化均不具有显著性差异(Pgt;0.05)，两实验组测试数据降低且具有统计学意义(Plt;0.05)；组间比较，30 Hz组与对照组相比，4项测试指标差异均具有显著性(Plt;0.05)，45 Hz组最大位移、平均移动距离、移动总距离与对照组相比差异非常明显(Plt;0.01)，晃动速度与对照组相比差异具有显著性(Plt;0.05)，实验组组间比较各项数据均具有明显差异(Plt;0.05)。测试结果表明，传统力量训练对提高左脚Y轴向平衡能力效果不明显，附加振动刺激可显著降低实验对象左脚Y轴向晃动速度、减小平均移动距离、移动总距离和最大位移值，其中45 Hz的振动刺激对于提高左脚Y轴向平衡能力效果要优于30 Hz。

通过以上分析可知，附加振动刺激进行训练能够更好的提高排球运动员左脚平衡能力，而传统力量训练对改善受试者平衡能力作用不明显。两种不同频率振动刺激进行比较发现，45 Hz组测试指标值均优于30 Hz组，两组之间比较均具有显著性差异，说明采用45 Hz的频率进行训练能更好的提高左脚平衡能力。

2.2.2 右脚平衡能力测试结果

(1)右脚X轴向平衡能力测试结果。

表7 实验前后右脚平衡能力X轴向测试结果

由表7可知，实验前3组数据组间比较无显著差异(Pgt;0.05)，实验后各组组内比较，对照组前后数据无明显变化，两实验组前后数据比较均具有显著性差异；组间比较，30 Hz组3项测试数据与对照组相比差异显著(Plt;0.05)，45 Hz组晃动速度、平均移动距离、移动总距离3项指标与对照组相比差异非常明显(Plt;0.01)，最大位移与对照组比较差异具有统计学意义(Plt;0.05)；两实验组比较，4项测试指标均具有明显差异(Plt;0.05)。

测试结果表明，传统力量训练对提高右脚X轴向平衡能力效果不明显，附加振动刺激能够更为有效改善排球运动员在左右方向上的平衡能力，其中45 Hz的振动频率训练效果要明显优于30 Hz。

(2)右脚Y轴向平衡测试结果。

表8 实验前后右脚平衡能力Y轴向测试结果

由表8可见，实验前3组数据无明显差异(Pgt;0.05)，实验前后各组内进行比较，对照组组内差异不明显，30 Hz组组内比较差异显著(Plt;0.05)，45 Hz组组内比较差异非常明显(Plt;0.01)；组间比较，两实验组测试数据与对照组相比差异均具有统计学意义(Plt;0.05，Plt;0.01)，实验组组间比较差异明显(Plt;0.05)。

测试结果表明，传统力量训练对改善右脚前后方向平衡能力效果不明显，附加振动刺激能够明显降低右脚前后方向晃动距离、减小平均移动速度、移动总距离和最大位移值，其中45 Hz的振动刺激对于提高右脚前后方向平衡能力效果要优于30 Hz。

3 讨论

3.1振动刺激对下肢力量影响

肌肉最大力量受到肌肉生理生化条件及形态、神经肌肉协调性和相关激素水平的影响，振动刺激可以通过改善以上因素使力量得到提高。首先，振动加速度的存在能够产生相对“超重”与“失重”现象，“超重”阶段机体承受的实际负荷量远高于附加重量，促使机体募集更多的运动单位参加活动；其次，机体所受实际负荷量不断发生变化使神经肌肉系统不断进行自身调节，有利于提高神经系统反应能力和灵活性；[9]第三，振动刺激可促进睾酮、生长激素、内啡肽等的分泌，刺激组织摄取氨基酸，加快核酸和蛋白质合成速度，促进肌纤维与骨骼生长，[10]提高肌肉体积和力量。

爆发力能在很短的时间内使肌肉产生最大的收缩速度，其主要体现在高阈值运动单位的活化程度上。振动刺激能够增大神经发放冲动的频率和强度，促使神经中枢机制发生变化，在这些因素的共同作用下，高阈值与低阈值的纤维在运动中被同时激活，有效提高肌肉收缩力度[11]，从而增加肌肉爆发力。

当振动频率不高于50 Hz时，随着频率的提高，梭内肌纤维长度变化越快，神经发放冲动的强度与频率增加，能够募集越多的肌纤维参与收缩，提高神经肌肉系统的协调性；高频刺激较低频刺激可促进机体分泌更多的生长激素和睾酮；但当频率高于50 Hz时，频率的增加反而会使力量训练效果逐渐减弱[12]。由于本研究所采用的频率在适宜的频率范围内，故45 Hz较30 Hz能够使最大力量和爆发力得到更大提高。

3.2振动刺激对平衡能力影响

人体平衡的维持包括感觉输入、中枢整合与运动控制3个环节。振动刺激主要通过对本体感觉系统、前庭系统和神经控制能力产生有益影响来提高人体平衡能力。

首先，肌梭和腱梭能够感受到振动刺激，增强相应运动单位的兴奋性和协调性，使本体感觉功能得到改善；其次，非稳定状态下进行练习时机体需不断调整重心位置，这种姿势的反复调整会对前庭系统产生刺激；[13]振动刺激还能提高中枢神经系统对骨骼肌的支配能力，调节α和γ神经纤维产生肌肉舒缩和紧张性动作，进而使人体平衡能力得到提高，[14]故附加振动刺激能有效改善机体平衡能力。

在一定的范围内，高频较低频振动可对肌肉的本体感受器产生更深刻刺激[15]，使神经发放冲动的频率、强度增加，皮肤感觉传入冲动及耳前庭机械感受器与神经中枢机制发生变化，从而更好的改善神经肌肉的协调性，故45 Hz的振动频率较30 Hz能更好的提高排球运动员平衡能力。

4 结论

附加振动刺激能对力量和平衡能力产生有益影响，45 Hz振动刺激对于改善力量和平衡能力的效果优于30 Hz。

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(编辑 李新)

ExperimentalResearchontheEffectofDifferentFrequencyVibrationStimulationonVolleyballPlayer'sStrengthandBalanceAbility

DU Wenya1,SUN Yueying2，GAO Feng1，YAN Guiping3，ZHUANG Jiancai1

Objective: applied vibration stimulation of different frequencies to volleyball athletes in a 9-week strength training and analyzed which frequency is better in improving athletes' strength and balance ability. Methods: randomly divided subjects into control group, 30 Hz group and 45 Hz group, tested pedaling and stretching peak force through 3 dimensional dynamometer before and after the experiment, and tested balance ability through balance tester. Result: The peak force of experiment group was better than that of control group, the test data of 45 Hz group was significantly better than that of 30 Hz group; in terms of relative impulse, there was no significant difference in running take-off between 30 Hz group and control group, all the indicators in experiment group were significantly different as compared with control group and the test data of 45 Hz group were better than 30 Hz group; in balance ability test, the difference between experiment group and control group was dramatic, 45 Hz group was better than 30 Hz group except left lower limb's balance ability in X-axis direction. Conclusion: The vibration stimulation has positive effect on athletes' strength and balance ability, 45 Hz vibration stimulation is better than 30 Hz vibration stimulation in improving athletes' strength and balance ability.

differentfrequencies;vibrationstimulation;volleyball;lowerlimbstrength;balanceability

G808.14DocumentcodeAArticleID1001-9154(2017)06-0103-06

G808.14

A

1001-9154(2017)06-0103-06

杜文娅，在读博士，研究方向：体能训练，E-mail：13426061159@163.com。

高峰，博士，教授，研究方向：体育教学与训练，E-mail：fenggao312@sina.com。

1.北京体育大学，北京100084；2.北京警察学院，北京102202；3.北京城市学院，北京100083 1.Beijing Sport University, Beijing 100084;2.Beijing Police College, Beijing 102202；3.Beijing City University, Beijing 100083

2017-07-26

2017-10-11