肌肉“拉长—缩短周期”运动理论及其在爆发力训练中的应用研究进展

李志远 虞松坤 杨铁黎

1 福建师范大学体育科学学院（福州350117）

2 浙江大学公共体育与艺术部（杭州310058）

3首都体育学院（北京 100191）

人体进行跑、跳、投等动作时，由于骨骼肌受到周期性冲击或拉力的作用，肌肉先进行离心收缩，紧接着进行向心收缩，这种离心和向心的结合，构成了肌肉活动的一种自然形式，称之为“拉长—缩短周期（stretching-shorten cycle，SSC）”运动[1，2]。肌肉的SSC运动是离心和向心收缩共同作用的结果，两者互为一体。离心收缩作为SSC运动的发动阶段，通过改变肌肉的拉长速度和长度来影响弹性势能的产生和神经调节的强度，是整个过程的决定因素。而向心收缩将离心收缩所产生的弹性能量和神经调节所产生的力汇集成最终的反应力量，大大提高肌肉工作的效率。

在以SSC运动为对象的研究领域中，芬兰的Komi博士和意大利的Bosco博士的研究团队作为先驱，对SSC运动中神经-肌肉-肌腱系统的动态特征、系统间的协调性和经济性以及疲劳与损伤的关系进行多年系统的研究，阐明SSC运动的工作机理[1-3]。同时，前苏联和东德田径竞技训练界将SSC运动理论与专项体能训练相结合，作为极高强度的训练手段导入运动员的专项训练实践中，极大提高了运动员的力量和爆发力水平[3，4]。在以SSC运动为基础的实际训练中，快速伸缩复合训练（plyometric training，PT）作为典型的SSC运动的训练手段，已被普及和应用到运动员的爆发力训练计划之中，但其训练原则或方法论尚有未阐明的地方，在各个专项训练领域还具有很大的开发可能性。

基于此，本研究搜集了近些年来关于SSC运动理论的相关文献，从生理学、生物力学以及训练学多学科的角度，阐明SSC运动理论的应用原理及其对人体神经-肌肉-肌腱系统产生的适应性影响。同时，总结并梳理了近10年来快速伸缩复合训练在各专项运动员爆发力训练中应用的实际效果，预测其未来的应用领域和发展趋势，使广大教练员、运动员和体育工作者更进一步深入了解SSC运动理论，更好地运用SSC运动理论制定科学的训练计划，指导各专项运动员的爆发力训练。

1 力量训练的生理适应过程和特异性

力量训练初期，常通过渐进性负荷刺激促进肌纤维增长，增大肌肉横断面积，从而使肌肉最大力量增加。因此，起初力量训练的核心是“肌纤维肥大”理论[5]。随着训练水平的提高，肌肉在形态学上产生的适应变化越来越小，运动单位动员数量增加、发射频率增大、同期化现象等诸多“神经支配能力”理论在力量训练中逐渐占据重要位置[1，6]。因此，力量训练分别采用极限次数法和最大力量法来解决“肌纤维肥大”和“神经支配能力”两方面的适应问题。除此之外，还可以采用以最大速度举起非最大负荷的动态用力方法，通过改善运动单位的募集能力和工作肌肉（肌群）间的协调配合能力来发展肌肉的“速度-力量能力”[6]。因此，现代力量训练更加强调“低负重、少次数、快速度”的理念，加大克服自身体重的力量练习的比重（如各种跳跃练习），通过改善神经系统支配来增强对肌肉的快速调动能力。

然而，由于力量训练在许多方面存在一定的特异性，即练习形式各不相同，对神经系统机能的影响也不同，故所实施的力量和爆发力练习并不总是能够产生直接的效果。因此，力量训练应该从运动模式、速度、力-时间曲线、肌肉收缩类型等方面尽可能地模拟实际比赛的情况。Zushi等[7]的研究表明，高水平跳跃运动员进行深蹲时的最大力量与各种短距离冲刺跑和水平、垂直方向的跳跃能力之间无相关关系。但是，跳深时的反应力量则与这些能力之间存在显著性正相关。由此可知，高水平跳跃运动员的最大力量和反应力量呈现相互独立的关系。相比于最大力量，跳深时的反应力量能更好地反映运动员的成绩提升情况。这是由于跳深作为典型的SSC运动，其肌肉收缩形式、运动时间以及运动形式均与实际跳跃动作相似度很高，表现出较强的训练特异性。因此，要提高短跑和跳跃等快速力量性项目的专项力量能力，应该将SSC运动理论应用于短跑、跳跃项目等专项训练实践之中。

2 SSC运动理论基础

人体在弹性较小的地面上移动或运动时，下肢在没有过度屈曲的情况下，会迅速克服自身体重跳起并返回之前的状态。这种运动中主动肌首先强制性地被拉长做离心收缩储存能量，紧接着做向心收缩，SSC运动则是这种拉长和缩短过程的复合形式[2]。

Cavagna等[8，9]通过对比SSC运动与等长性收缩时的牵张发射效果来阐明其理论基础，即肌肉被拉长后缩短所发挥出的张力要大于静息或等长状态时。其产生的机制是肌肉或肌腱中积蓄的弹性势能的贮存和再利用，以及拉长后肌肉内部收缩要素的活性化。另外，在神经系统层面上，肌腱复合体被动拉长后，肌梭或腱器等牵张反射组织可对力量输出产生促进和抑制作用[1，2]。由于以上这种神经-肌肉-肌腱结构有效地发挥作用，SSC运动才可能短时间爆发式地发挥出非常大的力量，进而有效地完成动作。因此，充分理解SSC运动理论并能适当、合理地加以利用，对于有效完成技术训练或专项体能训练至关重要。

3 SSC运动的分类

根据SSC运动与地面接触时间的长短，Bauersfel[10]将SSC分为短时程（short-response）和长时程（long-response）两类。短时程SSC运动的触地时间在0.17 s之内，关节角度变化较小，在极短的时间内达到较高或较远的距离，如跳高和跳远的踏跳动作、连续纵跳以及跳深动作等；长时程SSC运动的触地时间在0.17 s以上，关节角度变化较大，在相对充足的触地时间内可以发挥出最大力量，可以达到最高和最远的距离，如起跑和加速跑、下蹲跳以及跳台滑雪等。球类运动中的跑动、跳跃动作以及步伐移动等则是以上两种SSC运动类型相结合，既需要跳跃运动员的短时程SSC运动能力，也需要短跑运动员的长时程SSC运动能力。

4 应用SSC运动理论进行爆发力训练的生理学和生物力学原理

4.1 对过度牵张负荷的效果

Nagamatsu等[4]通过测试跳跃运动员台阶单腿跨步跳的地面反作用力来探讨下肢的受力情况（图1左）。结果显示，随着起跳点和落地点的间距由2 m增加到3 m，其垂直方向反作用力的最大值从4000 N增加到8000 N。随着离心负荷的增加，肌肉在离心收缩阶段会产生非常大的张力。因此，采用SSC进行训练可以有效提高肌肉在高强度离心收缩时产生的张力。Bosco等[3]通过在训练现场测量绘制出不同类型的SSC运动的力-速度关系曲线（图1右）。从图中可知，跳高、跳远等短时程SSC运动在短时间内迅速发力的能力优于跑步和纵跳等长时程SSC运动。同时，有着助跑速度或下落速度等能量负荷的SSC运动与拥有重量负荷的半蹲跳相比，可以在高速度条件下发挥出较高的力值。因此，采用SSC运动理论进行训练也可以有效提高肌肉在高速条件下产生张力的能力。

4.2 对神经系统的效果

Schmidtbleicher等[12]通过观察腓肠肌肌电图在跳深练习前后的变化情况，探讨不同高度的跳深对牵张反射组织产生的效果（如图2）。结果显示，训练前触地瞬间的肌电波形虽然呈现消失的态势，但是在训练后，这种现象则已经恢复。因此，跳深练习可以降低触地瞬间牵张反射组织对过度牵张负荷的活动性抑制，并最终转变为促进作用。因此，采用SSC运动理论进行训练可以对牵张反射组织工作效果产生作用。

图1 SSC运动时地面反作用力和力—速度曲线（根据Nagamatsu等[4]和Bosco等[3]修改）

图2 SSC运动的训练效果——牵张反射组织工作效果的改善（根据Schmidtbleicher等[12]修改）

4.3 对肌腱和韧带的效果

近些年来，采用超声波影像法可以直接测定SSC运动过程中肌腱复合体的动作情况。前人研究表明，肌肉即便在缩短时，与其串联连接的肌腱和腱膜也处于拉长的状态[13]。等长收缩或步行移动中完成的拉长-缩短过程都可以从肌腱及腱膜的视角给予解释说明。因此，除了肌肉、神经系统和牵张反射组织等之外，小腿肌腱复合体物理特征也对SSC运动能力有较大影响。

Zushi等[14]将高水平跳跃运动员的踏跳腿和非踏跳腿腓肠肌肌腱长度进行对比，结果发现，踏跳腿腓肠肌跟腱长与小腿长的比值大于非踏跳腿，呈现出左右差异。该研究还得出，大学排球运动员的肌腱横截面积比一般人大，同时肌腱体积与跳跃成绩也有很强的相关关系。SSC运动通过肌肉和肌腱中弹性势能再利用来释放能量做功，为了贮存更多的弹性势能，长度或粗细等肌腱结构改变的同时，硬度和弹性系数等肌腱性质也发生相应改变。因此，采用SSC运动进行训练可引起肌腱的构造或性质发生变化，从而对肌腱产生效果。

5 近些年各专项训练中SSC运动理论应用效果的研究进展

在众多肌肉爆发力的训练手段中，快速伸缩复合训练（plyometric training，PT）时肌肉做最典型的SSC运动。近些年来，PT不仅应用于田径项目中的短距离跑或跳跃项目，同时也用于提高球类项目运动员的步伐移动、灵敏性、冲刺能力以及变向能力等训练中，并取得一定的成果，详见表1。

5.1 田径

Emili[15]、Benito[16]和Chelly[17]等通过对青少年短跑、跨栏运动员进行8～10周、每周2～3次的PT和电刺激（electrical stimulation，ES）的组合训练，显著提高了运动员立定跳远、立定三级跳远以及半蹲跳和下蹲跳等跳跃能力，同时还可以提高短距离（30 m、40 yard）冲刺能力。

Joewimalral[18]对大学生跳远运动员实施8周、每周3次的PT干预，结果显著提高运动员的30 m冲刺能力和水平、垂直方向的跳跃能力。Essam[19]将12周、每周3次的PT导入跳高运动员力量训练计划中，结果显示，短周期的PT通过改变运动员完成技术时的运动学变量来增强垂直方向的跳跃能力，进而提高其运动成绩。由此可以看出，PT作为短跑、跳跃等田径快速力量型项目的专项训练手段，可以显著提高下肢爆发力水平，从而提高运动成绩。

5.2 足球

近些年来，以Negra和Meylan等为代表的学者们，逐渐将短周期的下肢PT手段引入青少年足球运动员的力量和灵敏性素质训练中，有效地提高了运动员下肢爆发力水平和专项灵敏性素质。文献报道显示，6～12周、每周2～3次的短周期PT干预可以有效提高青少年或大学生运动员短距离冲刺跑[20-24]、垂直纵跳[20-23，25，26]、水平方向跳跃[26]、往返冲刺[21，27，28]、灵敏性[20，23，24，29]等能力及素质。同时，12周、每周3次的PT还可以提高成年女子高水平运动员的踢球摆腿速度等专项力量水平[30]。此外，从文献报道数量上来看，PT作为研究热点，在足球项目中的应用效果显著，在现代足球训练中占有越来越重要的地位。

5.3 篮球

PT手段应用于篮球项目相对较早，21世纪以来，Matavulj等[31]和Cheng等[32]对青少年篮球运动员进行6～12周、每周3次的PT或PT与负重抗阻训练（weight resistance training，WT）复合式干预，结果显示，其可以有效提高垂直纵跳能力、膝关节伸肌群的力量发展速率（RFD）。另外，Zushi[33]将7周、每周3次的上、下肢组合的PT手段引入大学生篮球运动员的训练中，显著提高了运动员的胸前传球速度、垂直跳跃能力以及变向跑速度。

以Arazi和Asadi为代表的西班牙学者们将各种PT应用于高水平篮球运动员中，并采用水中PT、水中与陆地PT以及PT与抗阻训练相结合等各种方式的短周期训练手段来提高职业和高水平篮球运动员的力量和爆发力水平。研究结果显示，6～8周、每周2～3次的PT以及各种组合训练可以有效提高运动员的短距离冲刺跑速度[34-36]、启动加速能力和垂直跳跃能力[37]、灵敏性[35，36，38-40]等下肢爆发力素质。由此看出，PT在篮球中的应用对象由青少年逐渐扩展到高水平和职业球员，并取得良好的应用效果。

5.4 排球

近些年来对PT在排球项目中的应用对象主要以青少年运动员为主，主要是应用6～16周、每周2～3次的短周期下肢PT来对排球运动员下肢爆发力进行训练干预。结果表明，短周期的下肢PT可以有效提高运动员的单、双脚扣球高度和拦网高度[41，42]，立定、助跑跳跃高度和障碍穿梭跑速度[43]，以及灵敏性和连续纵跳能力[44，45]等。

5.5 网球和羽毛球

近些年，在网球和羽毛球等小球项目中开始应用PT来提高运动员上肢和下肢的爆发力素质。在网球训练中，PT一般与抗阻训练、核心力量训练等手段相结合导入运动员上、下肢爆发力训练计划之中。结果显示，6～8周、每周2～3次的短周期下肢PT和抗阻组合训练，上、下肢PT组合训练，上肢PT、抗阻和核心力量组合训练可以分别有效提高网球运动员的步伐移动能力和专项灵敏性素质[46]、水平和垂直跳跃高度、上手发球速度[47-49]及肩关节的活动范围[49]等爆发力素质和肩关节柔韧性。此外，在羽毛球项目中，6～8周、每周1～2次的PT可以有效提高青少年和大学生羽毛球运动员的专项灵敏性素质[50，51]、垂直纵跳高度[51-53]、扣杀球跳起高度[52]等。

PT=快速伸缩复合训练；ES=电刺激；RS=重复冲刺跑（repeat sprint）；PTSP=稳定平面上的快速伸缩复合训练（plyometric training on stable planar）；PTUP=非稳定平面上的快速伸缩复合训练（plyometric training on unstable planar）；WT=负重抗阻训练；APT=水中快速伸缩复合训练（aquatic plyometric training）；LPT=陆地快速伸缩复合训练（land plyometric training；ST=冲刺跑训练（sprint training）；ULPT=上肢快速伸缩复合训练(upper limb plyometric training）；CS=核心力量训练(core strength training）；SJ=半蹲跳（squat jump)；CMJ=自由纵跳（counter movement jump）；DJ=跳深（drop jump）；SLJ=立定跳远（stand long jump）；RFD=力量发展速率

6 总结

肌肉SSC运动与人体最基本的走、跑、跳、投等动作联系紧密；现代力量训练的发展趋势为，通过改变神经-肌肉-肌腱系统的动态特征、协调性以及运动单位动员数量和发射频率来增强肌肉快速发力的特性；运动员进行跳深训练时，其下肢肌肉收缩形式、运动时间和方式与实际冲刺跑、跳跃动作关联性很强，可以更加有效地提高力量发展速率；快速伸缩复合训练可以通过过度牵张负荷，神经系统和肌腱复合体产生的生理、生物力学效果来提高肌肉爆发力水平；近些年来对快速伸缩复合训练的应用效果研究从田径短跑、跳跃等快速力量项目逐渐扩展到对球类项目运动员冲刺能力、跳跃能力、灵敏性素质等方面，并取得一定的研究成果。