青少年游泳运动员陆上下肢肌肉力量与自由泳出发表现的相关性分析

万俊阳子 胡超

摘  要：本文主要评估游泳运动员陆上下肢的力量和爆发力与出发表现之间的相关性。8名女子青少年游泳运动员采用蹲踞式技術进行自由泳出发。下肢陆上的力量和爆发力测试包括蹲跳、反向跳、抗阻蹲跳，以及腿部屈、伸的最大自主等长收缩力量。计算陆上的力量、爆发力与游泳运动员出发头部到达5m、10m和15m时所用时间之间的Pearson相关系数。结果发现，抗阻蹲跳（克服自身体重的25%）时的速度峰值与游泳出发表现的相关程度最高，r为-0.63～-0.66。蹲跳和反向跳的相关指标与出发头部到达5m和10m时所用时间之间存在显著相关的较少，而最大自主等长收缩力量与出发表现之间不存在显著相关。抗阻蹲跳中的速度峰值是反映青少年游泳运动员出发表现理想的指标。

关键词：游泳  出发  下肢力量  抗阻蹲跳  速度峰值

中图分类号：G861                                  文献标识码：A                        文章编号：2095-2813（2020）04（a）-0017-04

理想的出发用时是反映短距离游泳项目比赛成绩的关键指标之一[1]。决赛中，冠军和最后一名之间出发用时的差距，甚至可以大于两者比赛用时的差距。游泳比赛中的总出发用时是指头部达到15m处的时间（time to 15m，T15）。出发用时包括滞台、腾空、入水、滑行和水下推进阶段[1]。在滞台阶段，需要对出发信号做出快速反应，并蹬伸出发台产生向前的推进力。推进力越大能够产生最大的推进速度和更长的腾空距离，这意味着滞台阶段极大地影响后续的腾空和入水阶段。然而，根据国际泳联的规则，游泳的出发不仅局限于滞台和腾空阶段，还包括后续的入水、再出水和到达15m线。在滑行和水下阶段，需要尽可能地保持住滞台阶段所获得的速度。由于滞台阶段直接或间接地影响后续阶段，游泳的总出发用时主要取决于蹬伸出发台所产生的力量。

游泳运动员发力后蹬出发台和水下推进阶段的能力与下肢的力量和爆发力有关，可以通过不同的测试来进行评估。多项研究表明，纵跳与游泳出发表现最为相关。世界级短距离游泳运动员男子进行蹲踞式技术出发时，T15和滞台阶段时垂直和水平方向的用力峰值，与反向跳和3RM深蹲力量之间显著相关[2]。另外，出发表现和伸腿的最大自主等长收缩力量显著相关[3]。

与蹲跳相同，反向跳也是反映膝关节伸肌群最大功率的测试手段。给予训练水平高的运动员施加-55%×1RM全蹲力量的阻力时，蹲跳的爆发力达到最大。此外，随着外部阻力负荷的增加，下蹲运动时原动肌的激活程度增加[4]。

前期研究提示游泳的出发表现与抗阻蹲跳之间可能存在高度相关，且两者的相关程度在到达5m时的出发用时（time to 5m， T5）可能会高于T15。但是没有研究观察游泳出发表现和抗阻纵跳能力之间的关联性。因此，本研究的主要目的包括：（1）定量分析游泳出发表现和抗阻蹲跳时动力学和运动学参数之间的关系;（2）筛选出采用蹲踞式技术的出发表现和下肢陆上的力量和爆发力测试中相关程度最高的指标，以期为青少年游泳运动员的陆上训练实践提供依据。

1  研究对象与方法

1.1 研究对象

8名省级青少年女子游泳运动员受邀参加本项研究。所有运动员在试验前均被详细告知测试流程，并知情同意。研究对象的年龄为（15.1±1.8）岁，身高为（165.9±5.7）cm，体重为（53.2±4.4）kg，训练年限为2～3年，包括2名一级运动员和6名二级运动员。

1.2 研究方法

所有测试在同一天内采用随机顺序完成。

（1）游泳的出发表现。

运动员进行标准的热身练习后，然后采用蹲踞式技术，按照FINA规则要求的标准出发流程进行超过15m线的自由泳出发测试。每个运动员完成3次，每次间隔1min。记录从出发信号发出后至运动员头部分别达到5m、10m、15m处时所用的时间，记为T5、T10和T15，取T15成绩最好的一次数据进行后续分析。

（2）蹲跳（squat jump，SJ）和反向跳（Countermovement jump，CMJ）。

在测力台上分别完成3次蹲跳和3次反向跳，每次跳跃之间间隔1min，取起跳速度最高的一次数据进行后续分析。地面作用力的数据采集频率为1000Hz，采用冲量-动量定律计算垂直方向的起跳速度、力量峰值和功率峰值。每一时间点（1ms）的冲量（力量×时间）除以体重来测试受试者身体重心速度的变化，然后与上一时间点的速度相叠加计算该时间间隔内新的瞬时速度。

2种纵跳测试的具体方法如下。

SJ：开始姿势为半蹲位，膝、髋关节90°，手放在臀部。受试者尽全力跳起，没有反向动作，不能摆臂。

CMJ：开始姿势为完全伸直状态，膝、髋关节角度为180°，手置于臀部。根据口令，运动员先进行反向下蹲运动，至膝、髋关节屈到90°后尽全力进行纵跳。

（3）抗阻蹲跳（squat jump with additional weights，SJ+25%BW）。

抗阻蹲跳的阻力约为25%×自身体重，通过将线性速度传感器连接到橡皮条上采集数据，采样频率同样为1000Hz。运动员完成2次测试，间隔时间为1min，仅分析速度峰值最高的一次测试。测试在Smith架完成，以保证橡胶带仅发生垂直方向的运动。

要求运动员站立，髋、膝关节完全伸直，双脚自然分开，与肩同宽，将杠铃置于肩部位置。运动员缓慢下蹲，至大腿后侧接触到弹力带。弹力带预先设定为膝关节角度为90°。运动员保持该姿势约2s，然后尽全力进行纵跳。不允许禁止出现反向的动作或杠铃甩离肩部的工作。安排专人保护和使用举重带以确保安全。

（4）最大自主等长收缩力量（maximal voluntary isometric contraction， MVIC）。

膝关节进行伸、屈的最大自主等长收缩力量分别在膝关节60°和膝关节40°时进行测试，以膝关节完全伸直时为0°位置。髋关节角度固定在110°。运动员坐在配备力量传感器的膝关节等长力矩测试系统上，背部有所支撑，髋关节固定。

测力计的旋转轴与膝关节的旋转轴平行（即股骨外上髁），小腿在踝关节上面固定在测力计的活动臂上（即外侧踝）。测试中，运动员可以握紧两侧扶手，以稳定骨盆。

以随机顺序进行2次渐进式和2次爆发性膝关节屈、伸的等长收缩，每次收缩的间歇时间为1min。进行渐进式收缩时要求运动员在2s内达到最大力矩，然后保持3s。进行爆发性收缩时，要求运动员尽可能快地达到最大力矩，然后保持3s。力矩的信号通过POWERLAB系统进行采集，采集频率为2000Hz。所分析的指标包括渐进式收缩时500ms内产生的最大力矩和爆发式收缩开始200ms内的最大平均力矩，并处以自身体重计算相对值。

（5）统计分析：数据采用进行表示，各项指标数据是否服从正态分布采用Shapiro-Wilk检验。下肢陆上的力量、爆发力与蹲踞式自由泳出发表现之间的相关性采用Pearson系数进行定量分析，将显著性水平定为P<0.05。当存在显著相关时，对r值的解释采用Hopkins定义的标准，r的绝对值为0.5～0.69时为高度相关。

2  研究结果

游泳出发表现方面，青少年女子游泳运动员的T5、T10和T15分别为（1.29±0.11）s、（4.03±0.24）s和（7.06±0.42）s。

SJ和CMJ的起跳速度（take-off velocity，TOV）和T5存在高度相关（TOV-SJ：r=-0.56，P<0.05;TOV-CMJ：r=-0.62，P<0.01），而仅CMJ的TOV和T10存在中度相关（r=-0.49，P<0.05）。2种纵跳测试的TOV与T15之间均不存在相关性。

抗阻蹲跳的速度峰值（peak velocity，BV）与T5的相关系数最大（r=-0.66，P<0.01），且与T15之间显著相关（r=-0.63，P<0.01）。

SJ和CMJ的相对最大功率（peak power normalized to body mass，PP/BW）和T5存在高度相关（PP/BW-SJ：r=-0.57，P<0.01;PP/BW-CMJ：r=-0.61，P<0.01），而仅CMJ的PP/BW和T10存在中度相关（r=-0.55，P<0.05）。2种纵跳测试的PP/BW与T15之间均不存在相关性。

抗阻蹲跳的PP/BW和T5、T15之间均存在显著相关（T5：r=-0.62，P<0.01;T15：r=-0.57，P<0.01）。

SJ和CMJ的其他指标，包括最大力量（peak force，PF）、最大功率（peak powe，PP）和相对最大力量（peak force normalized to body mass，PF/BW）与出发表现之间均不存在显著相关。

但抗阻蹲跳的PP与T10、T15之间均存在显著相关（T10：r=-0.49，P<0.01;T15：r=-0.49，P<0.01）。

膝关节的最大自主等长收缩力量方面，进行渐进式屈时的力矩为（69.8±15.8）N·m，相对力矩为（1.28±0.18）N·m/kg;进行渐进式伸时的力矩为（154.2±16.9）N·m，相对力矩为（2.89±0.37）N·m/kg。

膝关节进行爆发式屈时的力矩为（4.7±1.6）N·m，相对力矩为（0.08±0.04）N·m/kg;进行爆发式伸时的力矩为（11.7±3.2）N·m，相对力矩为（0.20±0.07）N·m/kg（见表1）。

最大自主等长收缩时的力量与游泳出发表现之间均无显著相关。

3  分析与讨论

本研究旨在觀察青少年女子游泳运动员的出发表现与下肢力量、爆发力之间的相关性，主要结果包括：（1）抗阻蹲跳与出发表现的相关程度最高。仅抗阻蹲跳的PP、PP/BW和BV与总出发时间T15存在相关。（2）CMJ的PP/BW、TOV与T5、T10相关。（3）同时，SJ的PP/BW、TOV仅与T5有关。（4）出发时间与膝关节屈、伸的等长收缩力矩之间无相关。（5）通过纵跳获得的指标中，PP/BW和大多数的速度指标（如BV和TOV）与出发时间最相关。总体来说，本研究结果显示抗阻跳跃是与出发表现相关程度最高的测试方法，反映游泳综合出发表现的最好指标是抗阻蹲跳时的BV。

本研究中，无抗阻跳跃的表现与出发用时的相关程度随着距离的延长而下降。2种纵跳与T5均高度相关，证实了陆上体能训练与更短距离内的出发时间（如T5）更为相关，或仅与出发的水上阶段（如滞台、腾空等）有关。

但仅CMJ与T10存在中度相关，且两者与T15均无相关，表明无阻力纵跳不是反映女子青少年游泳运动员综合出发表现（常用T15表示）的手段。早期研究指出，除了在出发台上的动作以外，水下的滑行、打腿、划手等游进动作对综合出发表现的影响更大。包括上升和下降时间，第一次打腿时间和T10的水下阶段指标，对T15的解释程度能够达到96%，而水上阶段指标仅解释T15的81%[5]，提示在评价综合出发表现时，水下阶段指标的重要程度高于水上阶段指标，原因与水下阶段比水上阶段的时间更长，占出发总时间的比例更大。但West等人发现T15与CMJ的高度相关[2]，不一致的原因可能在于West针对的是优秀男子短距离自由泳运动员，而本研究选择了青少年女子国家级运动员，未考虑距离和泳姿，使得异质性程度较高。

本研究中，僅抗阻蹲跳与综合出发表现之间存在显著相关，且抗阻蹲跳还与T5、T10也显著相关，即抗阻蹲跳测试的应用更加广泛，与达到不同距离的出发用时均相关。在进行分析的多项指标中，抗阻蹲跳的BV与游泳出发表现的相关程度最高，但其他三项指标（包括PF、PF/BW和PP）与出发表现之间无相关，而PP/BW、BV与出发表现之间始终显著相关。本研究的结果与Jidovtseff等人[6]的研究结果一致，该研究比较了8种不同的纵跳测试，结果发现在负重20kg时进行CMJ时所产生的冲量最大。基于这一现象，尽管抗阻跳跃时的离心和向心收缩速度较其他跳跃时下降，但抗阻跳跃能够产生更大的力量，对于提高出发起跳阶段的加速能力很重要，是一种非常好的训练方法。

抗阻跳跃的PP/BW、BV不仅与T15相关，还与T5、T10相关，提示这些指标包含高效的水下打腿能力。为了有效地完成水下滑行和打腿动作，需要进行快速而强有力地屈膝和伸膝，以对抗水的阻力。水下打腿动作的效率能够通过本研究中采用的陆上抗阻蹲跳及相应指标（PP/BW、BV）进行评估，需要进一步研究加以证实。

尽管膝、髋关节的伸肌群对于纵跳或其他跳跃动作至关重要，如游泳运动员在出发台上的蹬离动作。双关节肌肉在跳跃时的激活，包括股直肌和股后肌群以极低速进行收缩的工作方式近乎为等长收缩，采用膝关节屈、伸的等长力量测试来寻找与出发表现相关的跳跃测试相对合理。实际上，等长收缩时产生的峰值力量越大，力量产生的速度越快的游泳运动员，T10越短[3]。但是本研究并未发现膝关节屈、伸时等长收缩力矩与游泳出发表现之间无显著相关，原因可能与等长收缩测试的专项化程度较低有关。Beretic测试的是髋、膝同时伸所产生的力量[3]，本研究中屈膝和伸膝分开测试。相比较屈膝，伸髋动作的等长测试可能是评估股后肌群力量更为适宜的手段。早期有研究者已经质疑采用等长收缩测试来监控训练适应导致的动态变化的效度，认为动态力量和等长力量并不相关，导致动态力量提高的机制和导致等长力量提高的机制并不相关。此外，在评估相对力量和动态运动表现的关系时，动态力量测试要优于等长力量测试[7]。

4  结语

对青少年女子游泳运动员，阶段性地评估抗阻蹲跳（阻力为25%×自身体重）时所达到的速度峰值，能够为监控运动员的出发状态提供有价值的数据。但也需要注意，力量或爆发力与出发时间之间不存在完全的因果关系。除力量或爆发力外，游泳运动员的出发表现还受到技术效率的影响。未来研究需要进一步检验本研究中的相关关系是否适用于其他运动员群体。

参考文献

[1] Vantorre J，Chollet D，Seifert L.Biomechanical analysis of the swim-start： a review[J].J Sports Sci Med，2014（13）：223-231.

[2] West DJ，Owen NJ，Cunningham DJ，et al.Strength and power predictors of swimming starts in international sprint swimmers[J].J Strength Cond Res，2011（25）：950-955.

[3] Beretic I，Durovic M，Okicic T，et al.Relations between lower body isometric muscle force characteristics and start performance in elite male sprint swimmers[J].J Sports Sci Med，2013（12）：639-645.

[4] Clark DR，Lambert MI，Hunter AM.Muscle activation in the loaded free barbell squat： a brief review[J].J Strength Cond Res，2012（26）：1169-1178.

[5] Tor E，Pease DL，Ball KA.Key parameters of the swimming start and their relationship to start performance[J].J Sports Sci，2015（33）：1313-1321.

[6] Jidovtseff B，Quievre J，Harris NK，et al.Influence of jumping strategy on kinetic and kinematic variables[J].J Sports Med Phys Fitness，2014（54）：129-138.

[7] Thomas C，Jones PA，Rothwell J，et al.An investigation into the relationship between maximum isometric strength and vertical jump performance[J].J Strength Cond Res，2015（29）：2176-2185.