下肢爆发力测试评估运动性肌肉疲劳的效度研究——以中国国家男子盲人足球队为例

李 进,李洪星,古 凡,郭瑞彬,王 旭,冯海清

(1.福建商学院体育教学部,福建 福州 350012; 2.福建幼儿师范高等专科学校通识教育学院,福建 福州 350007;3.闽江学院公共体育教学部,福建 福州 350100; 4.北京体育大学体能训练学院,北京 100084;5.福建师范大学体育科学学院,福建 福州 350117;6.福建省体育科学研究所运动康复研究室,福建 福州 350003)

爆发力是人们与生俱来的运动素质,也是追求更大速度或力量项目的运动员的致胜法宝。20世纪末至21世纪初,中国、德国等国学者先后对“爆发力”进行了定义,以最大功率[1]、快速力量以及最大加速度[2]三种观点为主。我国学者将其定义为“个体在完成某动作过程中,经过自身的最大努力所产生的内力去对抗阻力的能力”[3],该观点在科学研究领域被广泛应用。下肢爆发力体现了运动个体下肢肌群在矢状面或额状面或水平面的快速协调收缩与伸展的能力。当前研究显示,纵跳[4-5]、立定跳远[6]、冲刺跑[7]等都是常见的下肢爆发力测试项目,其中,原地下蹲式纵跳就是反映了下肢伸肌群从离心收缩快速转化为向心收缩的能力[8],体现了运动个体的运动表现水平。

在运动过程中,当运动个体的机能不能保持在特定水平或不能维持预定的运动强度时[9],运动性疲劳随即产生。这一观点在国际医学、生物化学、营养学、体育学等领域已得到高度认可,各界学者一致认为运动性疲劳是制约运动成绩或健身功效的关键因素[10]。基于此,有关学术研究者掀起了关于如何延缓或快速消除运动性疲劳的体育科学研究热潮[11]。运动性疲劳产生机制复杂,它受外周和中枢神经系统双重因素的影响[12],微观上其发生机制存在由中枢神经递质[12]失衡、内稳态失调、代谢紊乱以及免疫系统平衡打破等一种或多种原因所致的假说[13];宏观上有心理疲劳与生理疲劳两种类型之分,其中生理疲劳又包含了肌肉疲劳、神经疲劳以及内脏疲劳,而运动性肌肉疲劳也分为急性肌肉疲劳与延迟性肌肉疲劳,二者类型取决于高强度运动的持续时长,其特征主要表现为中枢神经系统疲劳、神经内分泌和造血系统功能受到抑制、免疫功能和机体抗过氧化能力下降等[14]。

当前我国正在向着体育强国大步迈进,科学技术在运动训练领域中应用普及化将是常态,运动员训练负荷与疲劳水平的监测也日趋科学、先进,但不可否认的事实是:只有在资金充裕的健全人大型体育俱乐部或部分官方运动队才会更具有实力将先进的监测仪器、设备应用到日常训练中,而资金相对短缺的小规模俱乐部或残疾人运动队的日常训练仅能采取更加经济实惠的监测方法[15]。为提高训练效率取得优异成绩,中国国家男子盲人足球队目前采用更加经济、易行、有效的疲劳监测方法[16-17]。

纵跳高度是评价受试者下肢爆发力的常用指标,也是评估受试者运动性疲劳水平的高敏感度指标[18];相比传统纵跳,原地下蹲式纵跳则更能体现个体下肢爆发力水平[19-20]。在原地下蹲式纵跳动作中,为尽可能减小测试带来的误差,首先要屏蔽双臂协调摆臂发力带来的辅助作用,这有利于表现出受试者更纯粹的下肢爆发力能力。在盲人足球运动员中,利用PUSH爆发力测试仪器测量原地下蹲式纵跳成绩,相对安全、简单、省时,且成绩可靠。有研究证明,运动员训练或比赛前后运动个体体能状态[21]、疲劳程度[22]会影响其下肢爆发力水平,而原地下蹲式纵跳成绩可以有效体现受试者的下肢爆发力水平。

综上所述,研究假设定为:下肢爆发力测试是评估盲人足球运动员运动性肌肉疲劳水平的有效方法。本研究旨在探讨下肢爆发力水平对盲人足球运动员运动性肌肉疲劳的评估效果,研究者期望在跟队备战期间寻找到一项符合队伍实际情况、简便而高效的肌肉疲劳监测方法。

1 实验对象与研究方法

1.1 实验对象

本研究选取备战2022年亚洲盲人足球锦标赛暨2024年巴黎残奥会资格赛的中国国家男子盲人足球队12名运动员为受试对象(其中,国际级健将4人,国家级健将8人),运动员的年龄(27.58±3.87)岁,身高(175.50±5.27)厘米,体重(71.58±10.42)千克,BMI指数(23.13±0.65),训练年限(12.17±3.83)年。本研究利用下肢爆发力测试评估运动员运动性肌肉疲劳水平,将原地下蹲式纵跳评估盲人足球运动员运动疲劳的效果作为研究对象。该实验的测试项目、过程、目的及风险等已在实验前告知运动员,并征得运动员同意与运动队的官方授权。

1.2 研究方法

1.2.1 专家访谈法

研究者利用跟队训练的机会对历届盲人足球国家队领队、主教练、助理教练、引导员进行访谈(现场访谈与电话访谈),访谈涉及盲人足球训练特点、运动队训练需求、损伤情况等内容,确定研究方向。

1.2.2 测试法

在中国国家男子盲人足球队实施备战集训的过程中对运动员进行功能性动作筛查(FMS),以排除实验过程中的运动损伤风险,并运用抽血采样获取运动员睾酮、皮质醇水平与睾酮/皮质醇(T/C)的比值水平,判定运动员运动性疲劳程度;通过原地下蹲式纵跳测试获取运动员下肢爆发力成绩,判定运动员运动表现水平。

1.2.3 数理统计法

1.2.4 逻辑分析法

对比分析下肢爆发力测试成绩、血样本血清睾酮/皮质醇(T/C)比值,以及各阶段下肢爆发力测试成绩与T/C值的变化趋势,并将测试结果与训练计划的预期结果相对比,验证以测试成绩评估运动员运动性肌肉疲劳的有效性与准确性。

2 实验前准备

2.1 实验前受试者损伤风险评估

原地下蹲式纵跳测试要求运动员连续完成三次最大努力的蹲跳争取最好成绩,需身体髋、膝、踝三关节联动完成,对关节压力较大,对受试者髋、膝、踝关节的稳定性与灵活性要求较高[23],因此在测试前需要准确判断运动员是否满足测试动作的要求;此外,根据测试要求,测试前不能做任何身体预热或准备性的活动,因此受试者在完成蹲跳过程中存在一定损伤风险。鉴于以上两个必须遵守的实验条件,测试前首先排除因损伤而无法参加实验的运动员及找出存在损伤风险较高的运动员。功能性动作筛查(FMS)是应用于运动损伤风险评估效度较高的评估工具[24],实验前对全体受试者进行FMS筛查,筛查由持有FMS高级认证、拥有400人次筛查经历的实验组工作人员完成。受试者功能性动作筛查评分情况如表1所示,其中,DS为深蹲,HS为跨栏步,I-LL为直线箭步蹲,SF为肩部灵活性,ASLR为主动直腿上抬,TSPU为躯干稳定性俯撑,RS为旋转稳定性。

表1 受试者功能性动作筛查(FMS)评分统计表

由表1统计数据可知,全队总分平均分为13.58分,略低于KIESEL[25],BUTLER[26]等在研究中所证实的14分的损伤风险预测阈值,但测试时未发现运动员在动作过程中出现疼痛症状,同时当前尚无关于盲人足球运动员等残疾人的损伤风险预测阈值的研究,因此本研究重点关注与实验测试项目原地下蹲式纵跳动作模式最为接近的深蹲过顶举动作(DS)筛查,观察并记录非3分动作受试者的每一个扣分环节。表1显示DS平均得分为1.92分,除运动员钟某得分为1分外其他人均为2分,该队员在完成DS动作过程中无法展现出较明显的深蹲模式,经队医检查评估后认定是因运动员踝关节生理性足背屈受限(但无疼痛)所导致的。据此可知全体运动员可以通过实验前风险评估,但须在实验过程中格外关注DS得分为1的运动员,避免意外损伤。

2.2 实验前场地与器材准备

实验场地统一固定在本次集训场地内(场地为铺设1厘米厚度缓冲垫的标准人造草盲人足球场)。实验器材包括:由美国生产中国北京言鼎商贸有限公司代理的VBT(Velocity-Based Training,VBT),即基于速度的力量训练测试设备“PUSH”爆发力测试仪1台;美国进口FMS测试套件1套;IOS系统平板电脑1台(装有PUSH测试软件);测试记录表50张;办公文件夹1套(含记录笔);血液采样耗材110份(含备份14份,采样由随队队医执行,分析结果由省级三甲医院提供)。

3 实验安排

3.1 睾酮、皮质醇水平测试

中国国家男子盲人足球队于2022年9月20日至11月7日在福州完成2022年亚洲盲人足球锦标赛暨2024年巴黎残奥会资格赛赛前集训49天,运动员报到后次日07∶30—08∶30通过采血检验获取原始血睾酮、皮质醇水平以及二者比值,随后连续采血检验7周,每周1次,每次采样时间均在每周训练第7天的07∶30—08∶30(每周第6天下午与第7天全天为休息日,每7天为1个训练周),要求运动员必须空腹采样。

3.2 下肢爆发力测试

运动队每个训练周共11次训练课,每天8∶30和15∶00开始训练。每天8∶25开始测试,测试地点均在同一训练场,服装为足球训练服,鞋子为正式比赛要求的TF碎钉足球鞋,要求测试前不进行热身等任何身体准备性活动;测试时受试者双手两肩上握颈后FMS测试杆(杆上附有“PUSH”测试设备),并确保测试杆全程贴紧下颈段,听到测试人员提示后,连续完成三次原地下蹲式纵跳,记录最佳成绩即离地最大高度,单位为cm,测试每人耗时约20 s。原地无摆臂下蹲式纵跳,测试动作图解,如图1所示。

图1 下肢爆发力测试图示

3.3 实验结果预期

中国国家男子盲人足球队本次集训持续时间为七周,就近一次集训为备战东京残奥会,相距本次集训已有一年之久,在此期间,运动员除代表所属省市代表团参加了2021年10月在陕西省举行的第十一届全国残疾人运动会外,再无参加其他赛事,因此本次备战工作中尽快将运动员身体机能水平恢复到最佳状态成为最大的挑战;另外,受教练组成员更新的影响,运动员接受新的技战术理念,磨合新的战术配合更是重中之重。为解决以上两个问题,根据超量恢复可以使机体的能力得到不断持续提高的学说[27],结合训练计划要求,将集训周期第1～4周安排为综合准备期,旨在恢复运动员体能水平、基本技术能力,将第5～7周安排为专项准备期,主要以战术演练、实战模拟为主,并将1～7周分别安排为普通周、冲击周、减量周、普通周、冲击周、普通周、减量周。普通周即普通训练周,是运动员平时最为经常实施的训练量,难度与负荷相对一般;冲击周也称为增量周,其难度高、负荷大,训练量比普通周增加20%～35%;减量周,与普通周相比,难度低、负荷低,训练量约为平时的25%～35%。运动员训练量在两个准备期内都逐渐增加后减量,期望随着训练的实施与时间的推移,运动员可实现最佳的超量恢复状态以应对本次比赛。集训期间,通过严格把控训练量、训练强度、持续时间等提高训练效率,避免运动损伤,确保运动员预期运动表现水平。为确保实现训练预期目标,同时采用血睾酮/皮质醇比值来监控运动员疲劳程度,以便教练组合理调整训练计划,确保训练质量,避免出现训练不足与过度训练的负面后果。训练计划预期表现如图2所示。

图2 训练量、运动表现及疲劳水平预期曲线图

4 研究结果与分析

4.1 全体运动员每周原地下蹲式纵跳测试成绩结果与分析

表2显示了全体运动员每周下肢爆发力测试成绩,根据数据变化可知,全体运动员测试成绩都在第2周明显下降,且在第5周表现最差,这可能与训练安排此两周为冲击周有关系,此阶段训练量与运动负荷相对更大,而第5周表现最差很可能还与连续五周训练后运动员的疲劳积累逐渐增大有直接关系。此外,从表格数据中发现,全体运动员在经过7周训练后,下肢爆发力水平均高于原始成绩,说明运动员当下疲劳恢复较好,运动表现有较为理想的提高,且有利于应对即将开始的正式比赛。从全体运动员各周平均测试成绩看,该结果实现了训练计划的预期。

表2 全体运动员每周下肢爆发力测试成绩统计

4.2 全体运动员7周血睾酮/皮质醇(T/C)值测试结果与分析

根据表3可知,全体运动员各周血睾酮/皮质醇(T/C)比值变化符合训练计划预期,且在第7周时全体运动员T/C值均呈现较高水平,说明训练安排合理,有利于运动员以最佳的身体机能状态去面对比赛。但值得注意的是有两名运动员T/C值在第5周冲击周后与第4周相比降低率大于等于30%,通常来说,运动员训练过程中T/C降低率一旦超过30%时[28],很有可能出现过度训练,疲劳积累明显,进而给运动员带来伤害。虽然运动员俞某第5周T/C值相比前一周下降了31.71%,但根据问询运动员的实际情况可知,该名运动员是全队年龄最大球员(当前年龄35岁),在盲人足球运动领域属于高龄球员,很有可能因年龄大,身体恢复能力相对降低所致,应采取适当减少运动量、增加能量补给和增加恢复时长等措施[29]。运动员张某也是一名28岁且参加过两届残奥会的老队员,但可能因陈旧性伤病导致基础体能相对薄弱,进而导致T/C值下降率为30%。

表3 全体运动员7周血睾酮/皮质醇(T/C)值统计结果

4.3 全体运动员7周下肢爆发力测试成绩与T/C值相关性分析

如表4所示,该实验中全体运动员各周平均下肢爆发力测试成绩的平均值为40.36 cm(35.44～47.50 cm),各周平均T/C值为0.038(0.030～0.046)。全体运动员各周下肢爆发力测试成绩与T/C值的变化,见图3。由于T/C值数值过小,为便于观察两组数据的折线图波动规律,故将T/C值扩大1 000倍后作图分析。从图3折线波动情况可更直观地发现7周下肢爆发力测试成绩与T/C值波动规律极其相似,但为更加科学地证实这一规律的切实存在性,仍需要进一步采用相关性检验来解释此现象。

图3 运动员各周下肢爆发力测试成绩与T/C值变化图

表4 全体运动员7周下肢爆发力测试成绩与T/C值描述性数据表

根据检验要求首先对两组数据进行正态性检验,由于样本量小于50,因此选取Shapiro-Wilk检验,结果显示,正态性检验爆发力测试成绩数据P=0.584>0.05,T/C值数据P=0.808>0.05,因此两组数据均具有正态特性,可采取皮尔逊(Pearson)相关系数法对二者进行相关性分析。相关分析结果表明:运动员下肢爆发力测试成绩与T/C值呈现0.05水平的显著相关性(0.010.70(图4),说明下肢爆发力成绩和T/C值之间有着非常高度的正相关关系。

图4 运动员下肢爆发力测试成绩与T/C值的相关线性图

5 结语

本研究将12名中国国家男子盲人足球队运动员选为实验对象,通过测试下肢爆发力成绩、血样本血睾酮/皮质醇(T/C)值水平,对比分析各阶段下肢爆发力测试成绩与T/C值变化的趋势,得出如下结论:(1)当前利用血睾酮/皮质醇(T/C)值评估运动员运动性肌肉疲劳的研究相对丰富且成熟,本研究中运动员各周爆发力测试成绩波动规律与T/C值波动规律相吻合,结果证实了以往关于T/C值评估运动疲劳有效性的研究。(2)实验证实了研究假设的成立,即利用原地下蹲式纵跳测试盲人足球运动员下肢爆发力,根据测试成绩的变化可准确、有效地效评估运动员运动性肌肉疲劳程度。(3)集训备战训练计划设计合理,有效监控了训练效率,确保了运动员获得最佳竞技状态迎接比赛,且最终获得冠军,夺得亚锦赛上唯一一个巴黎残奥会参赛资格。针对盲人运动员,原地下蹲式纵跳测试方法是一项省时省力、简单易行、安全可靠的以生理指标评估运动员运动性肌肉疲劳的评估方法,具有效率高、成本低、即时知晓结果的优势,适用于经费相对紧张的运动队。

此外,本实验受试者为我国精英盲人足球运动员,研究结果是否适用于普通盲人足球运动员或其他项目运动员,还需要未来通过增加受试者群体及延长测试周期等形式以证实研究结果的普遍性;此外,在实验过程中所实施的下肢爆发力测试,其成绩不仅受到运动员运动性肌肉疲劳程度的影响,同时也会受到外界环境(如测试时的气温、空气湿度、天气变化)与个体差异(如个人心理疲劳程度、伤病情况、个人情绪波动)等不可控因素的影响。本研究未将以上两个因素纳入,因此成为本研究最大的局限性,未来可以通过扩大样本量、延长实验周期、增加测试次数、剔除实验中途特殊样本等方式提高实验的缜密性,进而再次验证其评估的高效性,以期在运动训练负荷与运动疲劳监测方面探索一种以某项生理指标为测试依据的评估方法。