优秀男子蹦床运动员的躯干、膝、踝关节等速肌力特征及静态平衡能力研究

2021-04-16董建国刘俊蓉崔建梅

体育科技文献通报 2021年4期

董建国，刘俊蓉，崔建梅

前言

蹦床运动属于技能主导类表现难美性项群，由翻转、腾空、转体等多个动作组合成的一整套动作。国际体操联合会蹦床评分规则明确要求运动员的一套动作（规定或自选）由连续十个不重复的难度动作组成，在比赛中要求运动员双足并拢并连续完成各种向前、向后的空翻转体或非转体的空翻动作，还有落地的平稳程度，都要求运动员身体重心平稳，因此平衡能力及控制能力对蹦床运动员至关重要。宋雅伟等认为本体感觉（神经控制肌肉的能力）在青少年蹦床运动员静态平衡中起主要作用，且运动员双足闭眼站立时静态平衡能力与30次垂直跳高度分及位移分显著相关。而赵余骏研究认为蹦床运动的“高、难、美、准、稳”均要求运动员具备较好的平衡能力。

Meta分析显示，躯干、膝关节及踝关节峰力矩及爆发力与运动员平衡和控制姿势的能力显著相关，是制约运动员动作完成质量及身体平衡能力的关键。彭云钊等研究认为，武术运动员跳跃动作落地时的稳定性主要依靠下肢各关节（髋、膝、踝）的屈伸肌力调节重心相对于支撑面的位置从而达到维持身体平衡的目的，同时膝关节肌力做退让性工作，缓冲解落地时产生的冲击力。而闫红光等研究认为躯干屈伸肌力量是滑雪运动员成功完成稳定落地的关键，可保证运动员较好的完成空中转体、空翻和落地。而Kim等通过睁眼、闭眼体位摇摆实验证实，下肢肌肉力量（包括髋关节、膝关节及踝关节）和平衡可显著影响成年人的静态平衡控制能力。由上述研究可知，蹦床运动员的躯干及下肢膝、踝关节肌肉力量可能与运动员较好的完成空中转体、空翻和平稳落网相关。目前有部分学者仅对蹦床运动员下肢肌力特征进行了相关研究，缺乏对蹦床运动员躯干及膝踝关节肌力对蹦床运动员平衡性的影响。因此有必要对蹦床运动员的躯干、下肢（膝关节和踝关节）屈、伸等速肌力特征和静态平衡能力进行系统评价，为蹦床运动员进行针对性的训练及运动员选材提供科学依据及理论参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选择山西省蹦床队男运动员8名，受试者躯干及下肢各关节均无损伤，且排除疲劳和其他伤病，受试者基本信息见表1。

表1 研究对象基本情况Tab1 Baseline Characteristics of the Participants

n年龄/岁身高/cm 体重/Kg 级别8 20.25±1.58 170.88±6.53 61.63±6.48健将

1.2 等速肌力测试

1.2.1 躯干肌群等速肌力测试

本研究采用美国产等速肌力测试仪（CYBEX-Norm770）对躯干肌群屈、伸肌力（最大力量及快速力量）进行测试，测试角速度设定为60o/s及180o/s。测试前让运动员进行20min的热身运动。正式测试时，受试者取站立位，固定肩部，股四头肌中部，充分暴露被测试者受测试部位，要求被测试者做腰部屈曲、伸展动作，每个速度反复进行5次，取最优值，间歇时间为1min。

1.2.2 膝关节等速肌力测试

让受试者取坐位，固定躯干及骨盆，双手握住测试座椅两旁的把手，阻力垫固定在外踝上3cm处，测试角速度设定为60°/s及300°/s。测试前先让受试者进行两次测试练习，正式测试时，每个角速度各测试5次，取最优值。60°/s角速度测试完成后休息1min，再进行300°/s角速度的测试。

1.2.3 踝关节等速肌力测试

让受试者取仰卧位，固定腰、膝关节，足放松，测试角速度设定为30°/s及180°/s。其他操作如膝关节屈伸肌力测试。

测试指标：屈肌峰力矩（flexorpeak torque，FPT），伸肌峰力矩（extensor peak torque，EPT）；屈肌相对峰力矩值（FPT/BW），伸肌相对峰力矩值（EPT/BW）；两侧同名肌比值%（bilateral force deficit，BFD）：（峰力矩较大值-较小值）/较小值；同侧屈、伸肌峰力矩比值F/E。

1.3 平衡能力测试过程

采用平衡及稳定性测试系统（以色列，Tetrax）测量蹦床运动员的静态平衡能力，测试前将受试者身高、体重等信息输入计算机。正式测试时，受试者脱鞋，左、右脚的脚跟和脚趾放于A、B、C、D 4个压力平台上，共测试4个姿势。睁眼站在固体表面上（NO）；闭眼站在固体表面上（NC）；睁眼站在脚垫上（PO）；闭眼站在脚垫上（PC），每次测试时间为32s，然后通过信号转换后输入电脑，计算出受试者稳定性（ST）及体重分布（A%、B%、C%和D%分别表示左、右脚脚跟和脚掌的体重分布百分比；LEFT%表示分布在左侧肢体的体重百分比；HEEL%表示分配在身体后部的体重百分比）。

1.4 统计学处理

所有实验数据均采用mean±SD表示，采用SPSS 21.0统计软件对数据进行统计学分析。躯干、膝关节及踝关节不同角速度下FPT、EPT、FPT/BW、EPT/BW、F/E比较和NO、NC及PO、PC姿势下体重分布及稳定性比较采用独立样本t检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 研究结果

2.1 优秀男子蹦床运动员躯干屈伸肌群等速测试结果

表2 蹦床运动员躯干屈、伸肌群等速测试结果Tab2 Results of trunk extensor and flexor muscle strength in trampoline athletes

注：＃P＜0.05，60°/s屈伸比值与180°/s屈伸比值比较。

角速度 FPT（N.m） EPT（N.m） FPT/BW（N.m/Kg）EPT/BW（N.m/Kg） F/E（%）.21±0.74 91.37±27.29 180°/s 136.00±19.97 130.62±28.20 2.22±0.36 2.14±0.46 107.59±22.01 60°/s 170.63±20.57 197.12±47.66 2.77±0.26 3＃

表2结果可知，山西省优秀男子蹦床运动员的躯干最大屈伸峰力矩均随着测试速度的增加而逐渐下降，蹦床运动员60°/s及180°/s EPT及EPT/BW与FPT及FPT/BW 比较均无显著差异（P＝0.195，P＝0.196，P＝0.580，P＝0.632）。60°/s F/E比值显著低于180°/s F/E比值（P＝0.023）。

肉鸡养殖场内因为聚集大量的肉鸡和饲料，非常容易引起老鼠、苍蝇、蚊子的聚集，这些生物的存在不仅会污染肉鸡饲料，影响肉鸡饮用水清洁，还为寄生虫提供了大量的中间宿主，在温湿度适宜的肉鸡养殖场中，蚊蝇滋生继而传播病虫害的情况并不少见，例如，肉鸡的住白细胞虫病、姜虫病等病害就是通过苍蝇传播的。

2.2 优秀男子蹦床运动员膝关节屈伸肌群等速测试结果

表3 蹦床运动员左、右膝关节屈伸肌群等速测试结果Tab3 Results of knee extensor and flexor muscle strength in trampoline athletes

注：**P＜0.01，左右峰力矩及相对峰力矩比较；＃P＜0.05，同侧膝关节60°/s屈伸比值与300°/s屈伸比值比较。

角速度 FPT（N.m） EPT（N.m）FPT/BW（N.m/Kg）EPT/BW（N.m/Kg）F/E（%）右膝60°/s 114.13±25.59 171.63±24.04** 1.83±0.24 2.79±0.29** 66.82±13.73 300°/s 63.13±8.06 76.88±9.99** 1.03±0.12 1.25±0.15** 82.61±10.01＃左膝60°/s 105.00±19.35 146.63±21.41** 1.70±0.22 2.39±0.38** 72.38±13.02 300°/s 66.37±9.21 81.50±14.36** 1.08±0.12 1.32±0.17** 82.60±12.97＃

表3结果可知，蹦床运动员的左、右膝关节最大屈伸峰力矩均随着测试速度的增加而逐渐下降，运动员右膝关节60°/s及300°/s EPT及EPT/BW均显著高于左膝相同角速度下FPT及FPT/BW（P＝0.000，P＝0.000，P＝0.002，P＝0.002）；左膝关节60°/s及300°/s EPT及EPT/BW均显著高于左膝相同角速度下FPT及FPT/BW（P＝0.001，P＝0.001，P＝0.008，P＝0.006）；且左、右膝关节60°/s F/E比值均显著低于300°/s F/E比值（P＝0.034，P＝0.017）。

2.2 优秀男子蹦床运动员踝关节屈伸肌群等速测试结果

表4 蹦床运动员左、右踝关节屈、伸肌群等速肌力测试结果）Tab4 Results of ankle extensor and flexor muscle strength in trampoline athletes

注：**P＜0.01，左右峰力矩及相对峰力矩比较；＃P＜0.05，60°/s屈伸比值与180°/s屈伸比值比较。

角速度 FPT（N.m） EPT（N.m） FPT/BW（N.m/Kg）EPT/BW（N.m/Kg） F/E（%）左踝60°/s 22.25±5.99 49.13±13.91** 0.35±0.08 0.81±0.27** 48.44±18.65 180°/s 13.63±2.72 41.75±12.27** 0.22±0.05 0.69±0.24** 34.09±7.49＃右踝60°/s 22.13±7.72 64.88±17.63** 0.36±0.11 1.06±0.29** 35.04±13.49 180°/s 14.13±4.16 43.75±17.19** 0.23±0.06 0.73±0.33**34.33±9.75

表4结果可知，山西省优秀男子蹦床运动员的左、右踝关节最大屈伸峰力矩均随着测试速度的增加而逐渐下降，男运动员左踝关节60°/s及180°/s EPT及EPT/BW 均显著高于左踝相同角速度下FPT及FPT/BW（P＝0.002，P＝0.002，P＝0.000，P＝0.000）；右踝关节60°/s及180°/s EPT及EPT/BW均显著高于右踝相同角速度下FPT及FPT/BW（P＝0.000，P＝0.000，P＝0.001，P＝0.002）；左踝关节60°/s F/E比值显著高于180°/s F/E比值（P＝0.032），而右踝关节60°/s F/E比值与180°/s F/E比值无显著差异（P＝0.910）。

2.3 优秀男子蹦床运动员膝、踝异侧同名肌比值结果

表5 蹦床运动员膝、踝异侧同名肌比值结果Tab5 Results of homonymic muscle ratio of knee and ankle of trampoline athletes

角速度屈肌BFD（%）伸肌BFD（%）角速度屈肌BFD（%）伸肌BFD（%）22.11±20.90膝关节60°/s 300°/s 8.04±8.89 8.52±7.08 13.97±10.76 12.30±10.21踝关节60°/s 180°/s 17.60±9.69 16.01±10.39 17.38±14.66

异侧同名肌比值是反映左右两侧同名肌群肌力均衡性的指标，已有文献显示膝、踝关节异侧同名肌比值通常小于10%，超过10%不仅会影响技术动作的完成，还易造成弱侧损伤。

表5结果显示，除左、右膝关节屈肌60°/s及300°/s BFD在10%以内，左、右膝关节伸肌（BFD：12.30-13.97%）及踝关节（左、右）屈、伸肌BFD均超过10%，在（16.01-22.11）%之间。

2.4 优秀男子蹦床运动员4种不同姿势体重分布及稳定性结果

表6 男蹦床运动员4种不同姿势体重分布及稳定性结果Tab6 Results of weight distribution and stability of male trampoline athletes in 4 different postures

注：P1：NO及NC姿势体重分布及稳定性比较；P2：PO及PC姿势体重分布及稳定性比较。

NO NC P1值 PO PC P2值.42±4.26 0.456 B% 22.79±7.19 24.49±6.59 0.476 29.68±5.57 32.17±4.64 0.179 C% 27.35±7.15 25.98±6.27 0.059 20.01±4.93 17.80±4.46 0.062 D% 23.64±8.05 24.33±6.39 0.247 29.61±4.61 31.61±4.45 0.140 LEFT 49.02±2.15 50.02±2.42 0.151 50.38±2.68 50.58±1.64 0.555 HEEL 53.57±15.12 51.19±12.83 0.299 40.71±9.33 36.22±8.48 0.071 ST 15.29±6.58 17.54±5.99 0.723 14.96±4.43 23.48±4.86*A% 26.22±8.21 25.54±7.04 0.858 20.70±4.76 18 0.016

由表6可知，山西省优秀男子蹦床运动员NC（闭眼站在固体表面上）与NO（睁眼站在固体表面上）这两种姿势对体重分布及ST（稳定性）均没有显著差异（P均＞0.05）；运动员PC（闭眼站在脚垫上）与PO（睁眼站在脚垫上）这两种姿势体重分布没有显著差异（P均＞0.05），而运动员PC姿势稳定性显著低于PO姿势稳定性（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 优秀男子蹦床运动员躯干等速肌力特征

等速肌力测试中，峰力矩（PT）和相对峰力矩（PT/BW）是最为常用的指标，代表了关节运动过程中肌肉收缩产生的最大肌力和相对肌力。多数研究认为，峰值扭矩（PT）与角速度呈反比关系，角速度越低，PT越大。且国内学者马宇骢等研究发现，采用等速测力仪测试躯干肌群肌力时，60°/s和180°/s重复测试信度较高。通过对以往躯干肌力测试研究方法的分析认为，躯干的慢速测试可以设置为60°/s（可以测出躯干肌肉收缩的最大力量）。因蹦床运动员完成动作的速度比较快，躯干的快速测试可以设置在180°/s（可以测出躯干肌肉收缩的快速力量）。鉴于此，本研究躯干等速肌力测试采取的角速度为60°/s和180°/s，结果发现山西省优秀男子蹦床运动员躯干屈伸肌群的PT及PT/BW均出现随角速度的增加（60°/s180°/s）而下降的趋势；然而蹦床运动员60°/s及180°/s EPT及EPT/BW与FPT及FPT/BW比较均无显著差异。这与多数学者研究结果存在一定差异，闫红光等［5］通过测量国家优秀男子自由式滑雪运动员躯干等速肌力，结果发现男子自由式滑雪运动员30°/s及180°/s躯干EPT/BW均显著高于相同角速度下躯干FPT/BW。国外学者Barbado等研究发现，国际优秀柔道运动员躯干伸肌力量显著高于屈肌力量，对于不同研究躯干屈伸肌力出现不同结果可能与项目不同有关。躯干周围的肌肉对维持脊柱的稳定起着很重要的作用，因此躯干屈伸肌比值（F/E）对于评定躯干肌力平衡及生物力学稳定性起重要作用。国内学者王翠霞等对健康人群进行躯干等速肌力（角速度为30、60、90、120及180°/s）测试，结果发现随着角速度增加，F/E比值（0.71-0.8）逐渐增加。而国外学者García-Pallarés等研究发现，古典摔跤、散打、拳击与跆拳道运动员躯干F/E比值在0.71～0.92之间。并且鞠秀奎等研究认为青少年男子体操运动员躯干（60°/s）屈伸肌力比值是87.77% ±3.74%。本研究结果发现山西优秀男子蹦床运动员角速度60°/s F/E比值为（91.37±27.29）%，180°/s为（107.59±22.01）%，显著性大于其他项目，可能是由于蹦床运动员在腾空过程中经常进行团身、屈体、直体等身体姿势的转换，使得躯干的屈肌力量高于伸肌，与谢思源研究的国家男性蹦床运动员F/E比值为（1.1±0.2）结果基本一致，这也从另一方面说明山西省优秀男子蹦床运动员腹肌训练较多有关，导致躯干伸肌力量有所欠缺。而Cho等研究发现，F/E比值超过0.96腰痛的发生率显著提高，并且认为F/E比值增大是腰痛发生的一个危险因素，因此应加强山西省优秀男子蹦床运动员背肌力量的训练。

3.2 山西省男子蹦床运动员膝关节等速肌力特征

在蹦床动作中，膝关节的屈伸肌力所起的作用至关重要。蹦床运动有力地蹬地及动作结束时落地平稳需要膝关节的积极缓冲，以保证重心的平稳，是蹦床运动研究的重点之一。多数研究表明蹦床运动员膝关节伸肌最大肌力显著高于屈肌最大肌力。Yeow等指出，膝关节的伸肌肌力对运动员稳定落地作用非常明显，对保证重心稳定的贡献率是最高的。本研究结果发现，山西省优秀男子蹦床运动员左、右膝关节60°/s及300°/s EPT及EPT/BW均显著高于左、右膝相同角速度下FPT及FPT/BW，并且蹦床运动员的最大力量及相对力量均随着测试速度增加（60°/s-300°/s）逐渐下降，与Lanshammar等［16］研究结果一致，他们的研究发现优势腿膝关节FPT比非优势腿大8.6%，优势腿膝关节EPT比非优势腿高5.3%。膝关节PT/BW可以很好的评价膝关节的肌肉爆发力和缓冲能力，肌肉承担的负荷越多，则膝关节的缓冲能力越好。Andrade等报道了男子柔道、手球和足球运动员伸肌相对峰力矩值为（2.8-3.3）Nm/kg，而国内学者鞠秀奎等报道辽宁省男子体操运动员膝关节PT/BW比值（30°/s、60°/s、180°/s）为（1.67-2.58）Nm/kg，然而对蹦床运动员PT/BW 相关研究较少。本研究结果发现，山西省优秀男子蹦床运动员膝关节PT/BW 比值为（1.03-2.79）Nm/kg，不同的研究结果不一致可能与不同运动形式及运动特点对膝关节肌肉力量的要求不同有关。

蹦床项目是典型的对称性项目，膝关节周围肌肉力量的对称与协调对关节稳定性有一定意义，膝关节BFD是评价膝关节肌力平衡的重要指标。Dauty等研究认为膝关节左右BFD在10%以内属于正常范围，而高于（15-20）% 被认为会提高受伤的风险。并且Knapik等人认为，BFD超过15%的运动员受伤的可能性是BFD低于15%的运动员的2.6倍。本研究结果发现，山西省优秀男子蹦床运动员膝关节屈肌左、右BFD比值在60°/s及300°/s测试速度下比值均在10%以内，而相同角速度下膝关节伸肌左、右BFD均超出10%，在（12.30-13.97）%之间，提示男子蹦床运动员左右两侧伸肌在最大力量和肌肉做功能力上的差异，会影响膝关节的稳定性和用力的同步性。因此，在今后蹦床运动员力量训练中应加强膝关节两侧同名伸肌的协同训练，以保证两侧伸肌发力的一致性。

3.3 优秀男子蹦床运动员踝关节等速肌力特征

研究表明，踝关节F/E比值随测试速度增大而增大，由慢速（60°/s）到快速（180°/s）的比值一般在（35-50）%。本研究通过对山西省蹦床运动员的测试结果来看，运动员左踝关节F/E比值随着测试速度增大而呈现下降趋势，提示山西省蹦床运动员的踝关节FPT明显不如EPT，随着测试速度的增大EPT下降较慢，而FPT下降较快，导致F/E比值呈下降趋势；而右踝关节F/E比随着测试速度增大F/E比值基本没有变化，且左、右踝180°/s角速度下F/E比随均在34%左右。以上分析说明慢速下（60°/s）踝关节肌肉力量协调性较好，而高速（180°/s）下运动员踝背屈肌群力量欠缺，这不利于蹦床运动员在落地时技术动作的稳定发挥，因此应该加强运动员踝背屈肌群力量训练。

山西省优秀男子蹦床运动员除了同侧F/E比值不平衡外，运动员左右踝关节60°/s及180°/s异侧同名肌群比值均超过10%，在（16.01-22.11）%之间，特别时60°/s踝关节左右两侧伸肌力量差距最大，达到22.11%，提示男子蹦床运动员左右两侧屈、伸肌在最大力量上的差异，会影响蹦床运动员落地的稳定性。因此，在今后蹦床运动员力量训练中应加强踝关节两侧同名肌的协同训练，以保证踝关节两侧屈、伸肌发力的一致性。

3.4 优秀男子蹦床运动员静态平衡能力特征

蹦床运动在训练和比赛中总通过在高速跳跃中调整身体姿势、改变身体重心及运动轨迹以完成各种支撑和平衡控制，主要依赖视觉、前庭系统及本体感觉系统（起源于肌肉、肌腱和关节的躯体感觉感受器，用于感知动觉、身体姿势和空间意识）及肌肉力量（躯干、膝关节、踝关节）的相互协调来完成。然而在运动过程中，尤其在踩网过程中完全模仿蹦床运动员自动调整姿势并维持动态平衡是不可能的，并且长期踩网训练对运动员静态平衡能力有一定的影响。因此本实验采用平衡及稳定性测试系统测试山西省优秀男子蹦床运动员静态平衡能力，结果发现运动员无论睁眼闭眼、站在固体表面还是脚垫上对体重分布均没有显著影响，可能与蹦床运动都是双腿起跳，因此运动员的体重分布相对平衡有关。

本研究结果还发现睁眼、闭眼站在固体表面上蹦床运动员稳定性无显著差异，而闭眼站在橡胶泡沫脚垫上（视觉及本体感觉均受到限制）稳定性显著低于睁眼站在脚垫上的稳定性，并且此时受试者主要依靠前庭感觉来调控身体姿势的稳定性。B iec ′等研究认为，足球运动员在比赛中很少依赖视觉保持平衡，并且睁眼闭眼对足球运动员静态平衡能力没有显著差异，与本研究结果相同。国内学者解蓉蓉认为，蹦床运动要求运动员达到很高的高度，速度很快，蹦床运动员在弹起和落网时对视觉的依赖程度减少，主要依靠前庭功能来调节平衡。然而，本研究证实，山西省优秀男子蹦床运动员睁眼双足支撑时获得的身体稳定性好于闭眼双足支撑时的情况，这就有可能使睁眼双足支撑时获得的着网稳定性好于闭眼双足着网的稳定性。因此，建议蹦床运动员在着网时最好采用睁眼双足支撑，并且应加强运动员前庭功能训练。

4 结论

1.山西省优秀男子蹦床运动员躯干的屈肌力量高于伸肌，以后的训练中要加强对山西省优秀男子蹦床运动员躯干伸肌专项力量的训练。

2.山西省优秀男子蹦床运动员左、右膝关节60°/s及300°/s EPT及EPT/BW均显著高于左、右膝相同角速度下FPT及FPT/BW；60°/s角速度F/E比值均高于运动员左、右膝关节正常F/E比值，表明男子蹦床运动员左、右膝关节屈肌的最大力量有一定欠缺，可能与平时训练中对屈肌（股后肌群）最大力量的重视程度不够有关；膝关节左、右两侧同名屈肌比值在60°/s及300°/s测试速度下比值均在10%以内，而相同角速度下膝关节左、右两侧同名伸肌比值均超出10%，在（12.30-13.97）%之间，提示男子蹦床运动员左右两侧伸肌在最大力量和肌肉做功能力上的差异，会影响膝关节的稳定性和用力的同步性。

3.山西省优秀男子蹦床运动员左踝关节随着测试速度增大F/E比值呈下降趋势，而右踝关节F/E比随着测试速度增大F/E比值基本没有变化，且左、右踝180°/s角速度下F/E比随均在34%左右，说明慢速下（60°/s）踝关节肌肉力量协调性较好，而高速（180°/s）下运动员踝背屈肌群力量欠缺；运动员左右踝关节60°/s及180°/s异侧同名肌群比值均超过10%，在（16.01-22.11）% 之间，说明男子蹦床运动员左右两侧屈、伸肌在最大力量上的差异，会影响蹦床运动员落地的稳定性。

4.山西省优秀男子蹦床运动员无论睁眼闭眼、站在固体表面还是脚垫上对体重分布均没有显著影响，而当视觉及本体感觉均受到限制时稳定性下降，说明运动员前庭感觉调控身体姿势稳定性的能力需要加强。