女子短距离速滑运动员腿部肌力冰陆转化与平衡研究

吴新炎 陈月亮 李芙蓉

摘 要：采用等速肌力測试评估技术，采集运动员不同状态、不同速率下的腿部做功参数，分析女子短距离速度滑冰运动员腿部力量冰陆转化率和平衡性，探究我国女子短距离速滑运动员腿部力量发展不均衡的问题。结果发现：1）我国女子短距离速滑重点队员腿部力量转化率在75%左右，5 cm/s慢速运动时左腿冰陆转化率明显高于右腿、效率更高，50 cm/s快速运动时右腿伸展肌群转化率明显高于屈曲肌群转化率；2）我国女子短距离速滑重点队员不带刀5 cm/s慢速运动和带刀50 cm/s快速运动时两腿力量呈显著性差异，但差异在10%以内；3）5 cm/s慢速运动时，带刀与不带刀2种状态下腿部肌肉做离心运动和向心运动时的力量差异都在10%以内。结论：在实践中增加关节稳定性练习和改进陆上辅助练习方式效果显著，我国女子短距离速滑重点队员腿部力量冰陆转化率较理想，但右腿关节稳定性和离心肌群力量仍需加强；左右腿力量处于功能性平衡状态；股四头肌与腘绳肌在慢速最大力量时处于失衡状态，可能会影响滑跑重心转移阶段身体姿势平衡。

关键词：短距离速滑；腿部肌力；冰陆转化率；力量平衡；实践训练

中图分类号：G 804.6 学科代码：040303 文献标识码：A

Abstract： By using the isokinetic muscle strength test evaluation techniques， this paper collected the parameters of the athletes leg work when they were skating in different states and at different rates， analyzed the ice and land conversion rate and the balance of the female short-distance speed skating athletes leg muscle strength， explored the problem of unbalanced development of leg strength of the female short-distance speed skating athletes. The results showed that 1） The conversion rate of the important female short-distance speed skating athletes leg power was about 75%， when they slowly skated at a speed of 5 cm/s， the ice and land conversion rate of their left leg muscle strength was obviously higher than their right leg，when they rapidly skated at a speed of 50 cm/s， the conversion rate of their right leg stretch muscle group was obviously higher than that of flexing muscle group； 2）The strength of the legs was significantly different when the important female short-distance speed skating athletes slowly skated at a speed of 5 cm/s without ice skating blade than they rapidly skated at a speed of 50 cm/s with ice skating blade， but the difference was in less than 10%； 3） Whether the athletes slowly skated at a speed of 5 cm/s with ice skating blade or without ice skating blade， their leg muscles in the centrifugal movement and centripetal movement of the power difference was within 10%. Conclusion： 1） The effect of increasing the athletes joint stability exercises and improving the land-based assisted practice in practice training was significant， the ice-land conversion rate of the important female short-distance speed skating athletes leg muscle strength was ideal， but the stability of their right leg joint and centrifugal muscle strength still need to be strengthened； 2） The muscle strength of the athlete's left leg and right leg were in a functional balance； 3） When the athletes skated with slow the maximum power， their quadriceps and hamstrings were in imbalance， which may affect their body posture balance during they running slide in the phase of the center of gravity shift.

Keywords： short distance speed skating；leg muscle strength；ice and land conversion rate； balance of power； practice training

速度滑冰项目年训练周期包括陆上训练期和冰上训练期，速度滑冰运动员在冰上训练期也会穿插陆上训练内容，可以说陆上训练贯穿年度训练周期始终[1]。陆上训练周期的主要作用是储备体能和提升技术，冰上训练周期比赛频繁，训练的主要目的是保持体能和消化吸收陆上训练期的训练成果，以便更好地在比赛中发挥陆上训练期的训练成果。等速肌力测试中带冰刀和不带冰刀2种状态的力量对比表现速滑运动员的冰陆转化率，冰陆转化率可以在一定程度上表现出运动员技术动作的合理性和效率，是衡量运动员训练效果的重要指标。

受运动经验、专项技术特征和性别等因素影响，运动员会出现两腿不对称的现象，表现为运动员腿部结构不对称和功能上不均衡，从而导致伤病发生和运动成绩下降[2]。短距离速度滑冰是体能主导的周期性项目，要求运动员两腿力量均衡，以保证运动员在比赛过程中保持平衡的身体姿势，不平衡的身体姿势会导致运动员“动作发散”，削弱运动表现。肌肉力量在离心收缩时比在向心收缩时要强大10%～15%，运动员在离心运动时功率会更大。运动员往往会出现离心收缩和向心收缩力量失衡的问题，即股四头肌和腘绳肌失衡[3]。速滑比赛滑速很快，最大速度能达到15 m/s，为了减小风阻，要求运动员全程维持低蹲屈姿势[4]，对膝关节的稳定性要求很高。如果速滑运动员在长期的训练与比赛中出现股四头肌和腘绳肌失衡，导致关节进行代偿，最终致使运动员关节炎症和疼痛，进而降低运动员运动表现水平和缩短运动寿命[2]。

本研究通过运动员带刀和不带刀2种状态下等速肌力测试，了解运动员不同速度下腿部力量的冰陆转化率、左右腿力量特征、肌肉在离心收缩与向心收缩时的力量表现。分析运动员腿部肌力冰陆转化表现与平衡特征，并结合项目特征，为实践训练提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以我国女子短距离速度滑冰队张虹等4名重点队员为实验对象，以其腿部等速肌力测试指标为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 实验法

1）实验器材

实验器材为德国Isomed 2 000等速肌力测试评估系统，配备带有测力平台的线性等速测试单元Legpress，该单元可以测试线性等速运动过程中足部对测力台的压力。等速Isomed2 000等速仪峰值力矩1 950 Nm，额定最大力矩750 Nm，最大测试角速度560 °/s，采样频率1 000 Hz，A/D转换16 bit。等速Legpress最大测试速度120 cm/s，最大蹬力为5 850 N，最大蹬伸距离为76 cm。

2）实验设计。

选取2个速度为5 cm/s和50 cm/s的伸展和屈曲动作进行测试。膝关节角度变化范围约为120 °，5 cm/s时对应的膝关节运动角速度约为30 °/s ，50 cm/s所对应膝关节的运动速度约为300 °/s。30 °/s 和300 °/s 2个运动速度是等速关节运动常用的评价速度，也是测试速滑运动蹬伸力量的常用评价速度。应用Legpress蹬伸测试训练单元所提供的线性等速运动平台，进行单腿带冰刀5 cm/s慢速、单腿不带冰刀5 cm/s慢速、单腿带冰刀50 cm/s快速和单腿不带冰刀50 cm/s快速4种运动状态下的下肢伸展和屈曲运动测试。每种运动状态进行5次测试。

3）实验流程。

测试前，运动员需要做30 min的准备活动，15 min的功率自行车100 W预热准备，15 min的拉伸等准备活动。连接Isomed 2 000等速仪及下肢蹬踏测试单元Legpress，安装膝关节防止过伸的装置，调整测试椅背倾角60 °，准备活动完成后运动员坐在测试椅上，连接Legpress单元到等速测试系统主机上，将Legpress单元连接至G2速度比接口，目的是获取较高的测试反应速度。调节Legpress测试单元的高度与等速测试椅的高度相同，如图1所示。实验首先进行运动员不穿冰刀两腿依次以5 cm/s速度做5次蹬伸运动，休息3 min后，以50 cm/s速度做5次蹬伸运动；休息3 min后，穿上冰刀兩腿依次以5 cm/s速度做5次蹬伸运动，休息3 min后，以50 cm/s速度做5次蹬伸运动。

4）参数选取与分析。

Isomed 2 000等速仪及下肢蹬踏测试单元Legpress的测试输出数据包括peak force、peak work、power参数。在蹬伸角度和距离相同的情况下，功率是评价下肢动力链功能性的重要指标，在同一种运动状态下功率指标也可以比较动作力量，因此，选取运动员在4种运动状态下的功率数据作为研究参数指标。采集运动员每种运动状态下的5次功率数据，进行均化处理，然后对4名运动员的均化功率指标进行再次均化处理见表1。

1.2.2 数据统计与分析

利用SPSS 17.0整理相关数据，运用描述统计和双侧配对样本t检验统计方法对相关数据进行分析，获得相关参数。取P<0.05为显著性水平，P<0.01为非常显著性水平。

2 研究结果与分析

2.1 女子速度滑冰运动员腿部力量转化率

从表2可见，女子短距离速度滑冰运动员腿部肌力的冰陆转化率在75%左右，运动成绩核心指标快速蹬伸功率的冰陆转化率达到了80%。运动员5 cm/s慢速动作时，左腿转化率远高于右腿转化率，呈现显著性差异，表明运动员最大力量时左腿效率更高。50 cm/s快速动作时，左右腿转化率比较无显著性差异，表明运动员快速力量时两腿效率相当。从表2还可以看出，同一速率下运动员屈曲与伸展转化率比较，右腿50 cm/s快速动作呈显著性差异，向心伸展运动时转化率明显高于离心屈曲时转化率，表明运动员快速力量时伸展肌群转化率高于屈曲肌群转化率，这可能与下肢关节稳定性有关。

2.2 女子速度滑冰运动员两腿力量平衡

从图2可以看出：我国女子短距离速度滑冰重点队员5 cm/s慢速运动时，不带刀状态两腿最大力量呈显著性差异，右腿前后肌群最大力量都显著大于左腿；50 cm/s快速运动时，带刀状态两腿力量呈显著性差异，右腿股后肌群快速力量显著小于左腿，右腿股前肌群快速力量显著大于左腿。可能因为项目特征的原因，运动员两腿力量存在差异。我国女子短距离速度滑冰重点队员在不同持械状态和不同速度下，两腿离心和向心运动时肌肉力量差异都在10%以内，表明运动員两腿功能性力量较均衡。2.3 腿部前后肌群力量平衡

从图3可以看出，我国女子短距离速度滑冰重点队员5 cm/s慢速运动时，带刀与不带刀2种状态下腿部肌肉做离心运动和向心运动时的力量差异都在10%以内，表明运动员在重心转移阶段股四头肌与腘绳肌力量可能存在失衡现象；50 cm/s快速运动时，带刀与不带刀2种状态下腿部肌肉做离心运动和向心运动时的力量差异都超过了15%，表明运动员蹬冰阶段股四头肌与腘绳肌力量可能处于均衡状态。

3 讨论

3.1 运动员腿部力量冰陆转化率对实践训练的启示

运动员不带刀作蹬伸和屈曲运动时处于全脚掌支撑状态，触地面积大，发力充分。带刀时处于冰刀支撑状态，冰刀触地面积小，冰刀的高度决定了运动员膝、踝关节处于远端固定状态，作伸展和屈曲运动时对运动员的关节稳定性要求更高，因此，运动员带刀状态时发力受限，不能完全发挥运动员的最大力量。蹬冰速率决定了短距离速度滑冰项目的滑跑速度，是获得理想成绩的主要因素[5]，因此，已有理论认为陆上训练期力量训练的核心是加强下肢髋、膝、踝三关节蹬伸肌群的力量，但是在实践训练过程中却出现运动员下肢髋、膝、踝三关节蹬伸肌群力量的提升在冰上滑跑得不到体现，成绩提升不明显的现象。其原因就是忽略了股后肌群、胫骨前肌等肌肉的力量发展，运动员下肢关节稳定性没有得到提升，运动员强大的蹬伸肌群力量受限于关节力量不足而得不到很好的利用。制约运动员腿部力量冰陆转化的最主要因素可能就是膝、踝关节的稳定性。项目组前期进行了大量的等速肌力、弯直道表面肌电测试，研究发现了关节稳定性的重要性，建议着重发展胫骨前肌等肌肉力量[6]。在训练实践中运用后，效果明显，女子短距离速度滑冰国家队重点队员增加关节力量后成绩提升明显，在索契冬奥会上也取得了历史性的突破。本研究结果也显示，重点运动员腿部力量冰陆转化率在75%左右，教练组对数据进行纵向比较，认为运动员冰陆转化率提升幅度较大，训练效果较理想，因此，提升运动员的蹬冰速率，既要发展下肢髋、膝、踝三关节蹬伸肌群力量，也要发展下肢关节力量，增强关节稳定性，控制运动员腿部力量冰陆转化率在最佳范围内。

制约运动员腿部力量冰陆转化的另外一个因素是蹬冰技术的科学化训练。蹬冰技术与器械冰刀的发展密切相关，传统冰刀由于结构限制，在蹬冰过程中要求紧锁踝关节。踝关节固定无法拓屈发力，膝关节伸展受限，有效范围仅为119 °～149 °[7]，从150 °～180 °的伸展几乎都是在作无用功[8]，因此，在带传统冰刀与不带刀2种状态做伸展与屈曲动作比较，两者动作结构和动作模式不一样，从功能性的角度来分析运动员腿部力量冰陆转化率，要考虑两者动作结构和模式的差异。实践训练中应考虑带刀状态下的下肢关节发力特点，在陆上力量训练时进行专门的设计，发展符合冰上下肢关节发力特征的专项力量。1984年，荷兰专家提出了新冰刀的理论并由纽斯·考宁博士研发出了克莱普冰刀，新式冰刀因为活动刀托的设计，蹬冰时膝关节能充分伸展、全程加速，踝关节能拓屈发力，双铰链设计使足趾关节充分蹬伸，踝关节的跖屈幅度更大、更充分；因此，在带新式冰刀与不带刀2种状态下做伸展与屈曲动作比较，两者动作结构和动作模式基本一致，在功能性的角度有了可比性。新冰刀的出现必然会带来技术理论的变迁，目前国内外对新式冰刀带来的技术变革的研究很多，很深入，新技术理论趋于成熟。当器械的发展引领了技术理论的变迁后，训练实践必然会进行全面的革新，以适应新的技术。项目组在长期的跟队过程中，对短距离速度滑冰重点队员力量训练手段和辅助手段进行了表面肌电测试，并与弯直道滑跑单步周期各阶段进行对比，发现国家队运用的大量新的力量训练方法、辅助方法手段与新的技术理论相适应，提升运动员腿部力量冰陆转化率有明显效果。同时也发现一些以传统冰刀技术特点进行设计的力量练习和辅助手段在实践训练中仍然存在，这些方法手段可能对提升运动员腿部力量冰陆转化率没有效果，甚至起负面作用。教练团队对运动员腿部力量训练方法手段和辅助练习进行了梳理和重新设计，使之与新的技术理论相适应，训练效果明显，促使重点队员腿部力量冰陆转化率明显提升。设计与冰上滑跑动作结构、模式一致的腿部力量训练方法和辅助手段是提升运动员腿部力量冰陆转化率的关键。

速度滑冰是左右腿交替动作的周期性运动项目，且全程处于低重心状态，腿部主要用力的肌肉容易疲劳，运动员重心转移阶段两腿转化效率的差异可能会导致两腿疲劳程度的不一致；蹬冰阶段两腿转化率相当，可能有助于运动员滑跑过程中保持身体姿势的平衡。研究结果显示，运动员在做5 cm/s蹬伸和屈曲慢速动作时，左腿力量转化率明显高于右腿，表明运动员在最大力量用力时左腿膝、踝关节稳定性可能更好，在比赛过程中左腿单步周期重心转移阶段用力更经济、更省力。运动员在短距离速度滑冰项目上基本上是竭尽全力地做每一次动作，而且全程都处于低重心状态，腿部肌肉极易疲劳，当运动员在左腿重心转移阶段更省力时，会造成运动员滑跑过程中，特别是在后程，两腿疲劳程度不一致，从而导致滑跑动作失衡。我国短距离速滑运动员普遍存在的后程“身体姿势发散”可能与此有关，因此，应加强运动员右腿最大用力时膝、踝关节的稳定性，在实践过程中可以多设计一些不平衡状态下的低重心单腿负重静力支撑练习，加强运动员在重心转移阶段的膝、踝关节力量，并使两腿最大用力时的转化率尽量相当，提高运动员滑跑过程中重心转移阶段腿部利用的经济性，从而减小运动员降速差并避免动作失衡导致的“身体姿势发散”。从研究结果还可以看出，右腿在50 cm/s蹬伸动作时转化率明显高于屈曲动作。表明运动员在蹬冰过程中股后肌群等离心用力肌群转化率低于股四头肌等向心用力肌群，离心肌群转化率不高或力量不足会造成运动员右腿快速蹬冰过程中关节不稳，力量不能最大程度地发挥。有研究发现，我国优秀运动员叶乔波在蹬冰过程中身体有轻微晃动，可能就是离心肌群转化不足造成的关节不稳。运动员在训练和比赛过程中，下肢关节长期代偿状态会造成下肢关节，特别是膝关节的运动损伤；因此，在实践训练过程中，应加强右腿离心肌群力量和关节力量。

3.2 速滑运动员腿部肌力平衡对实践训练的启示

运动员腿部功能性力量平衡是一个不能忽视的问题，与运动员的运动成绩、运动损伤和运动寿命相关。运动员腿部力量平衡包括左右腿功能性力量平衡和作向心运动与离心运动的功能性力量平衡。由于项目特征和个人习惯原因，专业运动员大多存在左右腿功能性不平衡的问题，即我们俗称的优势腿和弱势腿。比如说跳高运动员因为项目特征的因素，运动成绩和起跳腿的力量相关性更大，在力量训练实践过程中往往会偏向起跳腿，所以起跳腿力量会更大，形成优势腿；足球运动员因为个人习惯原因，更多地使用习惯腿进行控球和射门，会逐渐造成两腿力量不平衡，随着训练比赛年限的增多，优势腿趋势会更明显。两腿力量长期处于不平衡状态会加大运动损伤，特别是膝关节的运动损伤风险[9]，还会造成身体姿势的异常，进而形成慢性运动损伤。国内外都进行了大量两腿力量平衡的定性研究，刘展等[10]认为，当运动员两腿功能性力量差异度大于10%时，两腿力量处于不平衡状态，容易形成运动损伤。国内大多认为[11]，运动员两腿功能性力量差异度大于15%才处于不平衡状态，应该进行针对性的纠正训练。速度滑冰项目直道单步周期左右腿动作模式一致[12]，弯道单步周期左右腿动作模式和肌肉协调模式都不一致[13]，弯道左右腿专项用力特征可能会导致两腿功能性不平衡。研究结果显示，运动员两腿同一动作速度做伸展和屈曲动作时，带刀和不带刀2种状态两腿力量比值呈显著性差异，但同一动作模式和速度下，两腿力量比值差异度在10%以内，表明我国女子短距离速滑运动员两腿力量处于功能性平衡状态。研究结果显示，我国女子短距离重点队员两腿力量处于功能性平衡状态，说明力量训练体现了专业特点，运动员的个体化训练方案制定得较为合理。

运动员作向心运动与离心运动的功能性力量平衡包括双腿动作和单腿动作。正常情况下，运动员肌肉力量在做离心运动时要比向心运动时大15%，当两者力量差异在10%以内时，表明运动员股四头肌与腘绳肌力量失衡。而女运动员普遍存在这种问题[3]，研究结果显示，运动员在慢速时做最大力量动作，肌肉在做离心运动和向心运动时的力量差异在10%以内，表明股四头肌与腘绳肌力量失衡。速度滑冰是左右腿交替动作的周期性运动项目，且全程处于低重心状态，腿部主要用力肌肉容易疲劳，运动员重心转移阶段腿部肌肉做离心收缩，股四头肌与腘绳肌力量失衡可能会影响运动员身体姿态的稳定，给关节造成过大的负担。因此，在实践训练过程中应设计与专项力量特征相符的可控离心力量训练方法，加强股四头肌和腘绳肌在离心收缩时的力量，特别是加强腘绳肌力量，使运动员股四头肌与腘绳肌力量均衡。

4 结论

从训练实践来看，增加关节稳定性练習和改进陆上辅助练习方式后，我国女子短距离速滑重点队员带刀状态下腿部伸展和屈曲运动力量增加更显著，教练员认为运动员腿部力量冰陆转化率提升明显。从研究结果来看，我国女子短距离速滑重点队员关节稳定性提升明显，但仍然存在短板，右腿关节稳定性和离心肌群力量仍需加强。研究结果显示运动员左右腿作统一运动时，力量相差都在10%以内，表明左右腿力量处于功能性平衡状态。研究结果显示，运动员股四头肌与腘绳肌在慢速最大力量时相差小于10%，明显处于失衡状态，重心转移阶段时，运动员基本保持低重心姿势不变，运动员持续做离心运动，腘绳肌持续用力，在滑跑过程中，特别是比赛的后程可能会影响滑跑重心转移阶段身体姿势平衡。

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