不同负重超等长训练动作下肢各关节角冲量及做功分析[权威精品]

不同负重超等长训练动作下肢各关节角冲量及做功分析[权威精品] 不同负重超等长训练动作下肢各关节角冲量及做功分析-权威精品 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 摘 要:目的:测试不同负重超等长训练髋、膝、踝关节角冲量及做功，分析负重对下肢各关节角冲量及关节做功贡献度的影响。方法:对16名健康男性篮球运动员进行不同负重下肢超等长训练，采用VICON和三维测力台采集每个动作的运动学和动力学数据，经逆向动力学方法计算下肢净关节力矩，并由此推导下肢各关节角冲量及做功。结果:离心阶段下肢各关节角冲量与负重均呈正相关;向心阶段髋关节角冲量与负重正相关，膝、踝关节角冲量与负重不相关。无负重及小强度负重超等长训练动作膝关节贡献度最大;大强度负重时髋关节贡献度最大。结论:下肢三个关节中髋关节肌受负重影响最大，是大强度超等长训练的主要目标肌。膝关节肌是无负重及小强度超等长训练的主要目标肌。实践中应根据下肢各关节贡献度确定目标肌，采取相应强度的超等长训练。 关键词:负重;超等长训练;关节角冲量;关节做功; 关节贡献度 G804.6 A 1006-2076(2013)02-0059-05 作者单位:1. 沧州医学高等专科学校康复治疗技术教研室，河北 沧州 061001;2. 上海体育学院运动科学学院，上海 200438 定量的分析下肢多关节运动动力学的方法可测量下肢运动学和动力学数据，计算出下肢净关节力矩(net joint moment， NJM)、关节角冲量、关节功率、关节做功等变量并 进行比较。为了明确下肢单个关节动力学在整个下肢伸展过程中所起的作用，将下肢各关节做功之和看作下肢做功，求出各关节做功与下肢做功的比值，便可得出下肢各关节贡献度[1- 2]。这种方法被广泛的用于跳跃、蹲、行走、速滑等运动的研究中[3,5]。 上述研究都是在动作条件恒定的条件下进行的，而实际上同一目标动作可以在位移、运动速度、外部阻力等条件发生变化的情况下完成。例如不同高度跳深(落地速度发生变化)膝关节峰值NJM与下落高度之间不存在线性关系[6]。不同负重上台阶动作髋、膝、踝关节角冲量均与外部阻力呈正相关[7]。Flangan[2]在其报导中观察到不同负重蹲起动作下肢伸展的向心阶段，髋关节做功对下肢做功具有最大贡献度，与外部负重线性相关，而膝、踝关节贡献度较小且不随负重的增加而呈线性增加。可见一种运动的外部条件发生改变时，关节动力学随之产生相应改变。 原地垂直纵跳(countermovement jump，CMJ)是常用的下肢超等长训练方法，加载不同负重，即CMJ外部条件发生改变时下肢关节动力学是否随之改变，相关报导较少。故本研究采用不同负重作为外部条件变量，以CMJ作为基本动作，对受试者进行下肢超等长训练，观察CMJ动作从开始至脚尖离地动作周期过程中髋、膝、踝关节NJM、关节功率、垂直地面反作用力(vertiacl ground reaction force， VGRF)的变化规律;分析不同负重CMJ离心及向心阶段髋、膝、踝关节角冲量与负重的相关性;计算髋、膝、踝关节做功对下肢做功的贡献度，比较不同负重对各关节贡献度的影响。为不同负重超等长训练的实践应用提供较为科学的实验数据和理论依据。 1 研究对象与方法 1.1 研究对象 受试者为16名男性篮球运动员。运动年限为5年以上，无下肢关节肌肉损伤史。年龄、身高、体重分别为: (17.25?1.04)y、(192.25?5.22)cm、(89.92?8.77)kg。 1.2 仪器设备 训练设备为负重超等长训练器。运动学数据使用VICON(英国，WORKSTAION 5.1)采集，采样频率为120 Hz。8个红外摄像头感应标记点位于左侧髂结节、髂前上棘、大转子、膝关节内上髁、膝关节外上髁、内踝、外踝、第一跖指关节、第五跖指关节、脚尖的MARK标记。动力学数据由KISTLER三维测力台(瑞士，9287B)与运动学数据同步采集，采样频率为1 200 Hz。 1.3 测试方法及数据分析 首先测量每个受试者下肢的一次最大重复(one repetition maximum， 1 RM)值，即能够一次成功推举的最大重量:要求受试者估测自己做颈后负重深蹲(膝关节约90?，双脚与肩同宽，杠铃杆中点处加海绵包裹置于颈后)只能完成一次完全站立所举起的杠铃重量，测试过程中可选择自己习惯的下肢动作策略(即髋、膝、踝三个关节屈曲角度的不同结合方式)。正式测试前受试者做2,3组、每组8,10次低于10%1 RM估测值负重的CMJ进行热身，之后分别以1 RM估测值的10%,90%为负重试举，每种负重试举一次，随后调整负重直到受试者不能完全站立为止，将能够成功举起的最大杠铃重量记录为1 RM。 一周后返回，肩扛杠铃，双脚与肩同宽站立于测力台，分别以0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%1 RM杠铃作为不同负重条件，听到口令后下蹲至膝关节约90?位置时快速尽力向上跳起完成CMJ，每个动作重复3次。CMJ动作开始后，动力学数据由测力台直接读取。运动学数据由VISUAL3D软件(Visual3D Version 3.34.0)重建标记的3-D坐标进行后期处理，计算关节角度，关节角度对时间求微分得到关节角速度ωj(t)=dθ(t)dt。采用逆动力学方法计算下肢净关节力矩(net joint moment，NJM)。NJM与关 节角速度之积为关节功率Pj(t)=Mj(t)?ωj(t)NJM对时间的积分得角冲量，关节功率的积分等于关节做功。质量系统(体重+杠铃重量)克服重力做功等于体重加杠铃重量之和乘以质心垂直位移，质心垂直位移h=12gt2，其中t为腾空时间的1/2。按照下式计算关节做功对下肢做功的贡献度: 2 数据统计 应用SPSS13.0软件对所得数据进行统计处理。分别对髋、膝、踝关节角冲量与不同负重间进行相关性分析，使用ONE-WAY ANOVA分别对髋、膝、踝关节作各负重时贡献度与无负重时贡献度均数间的比较，Tukey’s HAD检验各关节贡献度均数之间差异性。统计结果以?sd表示，显著性水平为0.05。 3 实验结果 以40%1RM负重CMJ动作为例，从动作起始至脚尖离地支撑时段内，下肢肌工作于动作时长的68%时刻由离心收缩转为向心收缩，此过程中VGRF以及髋、膝、踝三个关节的NJM、关节功率随时间变化规律如图1所示。 不同负重CMJ向心阶段髋、膝、踝关节角冲量见表1。加载不同负重后CMJ动作离心阶段各关节角冲量均现在大于0负重时;加载50%,60%1RM负重后CMJ向心阶段髋关节做功显著大于0负重时;加载50%1RM负重后CMJ向心阶段踝关节做功显著大于0负重时。图2所示髋关节向心阶段角冲量与负重呈正相关，而膝、踝关节向心阶段角冲量与负重之间不具有相关性。 下肢各关节做功对下肢做功的贡献度结果显示在无负重条件下，下肢各关节贡献度显著差异结果为:膝关节>髋关节>踝关节;负重10%1 RM 时贡献度差异为膝关节>踝关节>髋关节;20%1 RM时为膝关节>髋、踝关节;30%1 RM时膝关节>髋关节>踝关节;负重40%,60%1 RM时下肢各关节贡献度显著差异结果为:髋关节>膝关节>踝关节。 每个关节做功对下肢做功的贡献度随外加负重增加的变化统计结果为:髋关节贡献度在10%1 RM负重时与无负重时没 有显著性差异，20%,60%1 RM负重时均显著高于无负重时;膝关节贡献度在10%,60%1 RM负重后均显著低于无负重时;踝关节贡献度在10%,50%1 RM负重时显著高于无负重时，在60%1 RM负重时与无负重时没有显著差异。三个关节贡献度不随负重增加而成比例增加或减少，与负重之间不具有线性关系(图4)。 4 讨论 本研究主要运用髋、膝、踝关节角冲量和关节做功进行下肢关节动力学比较分析。关节角冲量是NJM对时间的积分，关节做功则是关节功率对时间的积分，二者是变量的时间效应，能反映整个CMJ动作特征。结果发现不同负重超等长训练动作下肢髋、膝、踝关节动力学特征不同。 从NJM角冲量与负重相关性分析可以看出，负重因素对CMJ动作离心期下肢各关节角动力学影响较大，所有关节角冲量都随负重增加而增加。当CMJ动作开始后机体离心收缩下蹲处于半屈位时，需要爆发性的动作促使机体由一种位置转向另一种位置，前交叉韧带受损伤危险性极高[8]。随着负重逐步增加，离心期机体对地面的冲量增加，膝关节内的失衡随之逐步增加。负重后为保持机体的系统刚度，须增加离心期下肢各关节周围肌肉力量才能阻止韧带损伤[9]，同时完成快速向向心阶段的转换。向心期只有髋关节受负重影响最大，需髋关节肌肉力量增加到相应水平，而膝、踝关节肌肉力量增加主要满足机体负重后矢状位的平衡，而不是用于提高伸展关节的快速力量。从VGRF-time%曲线和支撑时间长度可以看出随负重增加动作明显逐渐变慢，这对关节稳定性是有利的。 较深入和详细地分析多关节运动过程中单关节肌肉力量时，首推利用逆动力学方法计算净关节力矩[10]，这种方法所得NJM能够较好地阐明跨越关节周围肌群的力量变化[11]。下肢负重超等长训练的意义在于能有效地提高下肢肌肉力量和爆发力，也就是说能提高下肢髋、膝、踝关节NJM，但仅用单一的训练方法并不足以使肌肉力量在下肢三个关节中同时得到足 量的分配。为了使下肢各关节周围肌肉均能得到力量和爆发力较好的发展和提高，需采用多种训练方法，并确定每种训练的目标肌。关节贡献度反映了一种训练对关节周围肌肉力量的需求程度，关节贡献度大者即是训练的目标肌[12]。确定了目标肌，有针对性地进行训练，4,6周即能产生特异性神经-肌肉适应。 下肢超等长训练方法采用的是CMJ动作，下肢各关节肌肉力量和爆发力决定着CMJ纵跳能力，其中髋、膝关节NJM是决定CMJ能力的最主要因素[13]。CMJ腾空高度是反映纵跳能力指标之一，它与肌肉产生NJM的能力相关，也就是与肌肉产力能力相关。Inacio[8]在其研究中提出，负重低至2%体重时即可显著降低CMJ成绩。本研究中质心系统(体重+杠铃重)纵跳高度随负重增加逐渐降低(从无负重至60%1 RM纵跳高度依次为(0.34?0.03)m，(0.24?0.04)m，(0.13?0.02)m，(0.09?0.07)m，(0.09?0.04)m，(0.05?0.01)m，(0.03?0.01)m) ，表明负重这一外部条件改变对CMJ成绩影响显著。图3A显示髋关节NJM冲量与负重正相关，说明负重越大，CMJ动作向心阶段髋关节肌肉力量所起的作用越大。 肌肉力量，通过测量力量值和NJM值反映，受多种因素制约。首先，肌肉力量的量值受测量肌肉力量时刻的速度影响。高速度条件下测量肌肉力量产生的NJM值往往低于低速度时刻测量的NJM。这种负相关使得纵跳能力和肌肉力量关系变得复杂化。纵跳能力与肌肉力量之间关系的第二个制约因素是关节特异性。因为与每个关节相联结的肌肉质量不同，相对纵跳的贡献度会存在差异，髋关节肌肉力量与纵跳能力的关系，可能对抗膝关节肌肉力量以及踝关节肌肉力量与纵跳能力之间的关系。另外一种制约纵跳能力和肌肉力量之间相关性的因素是，纵跳过程中两种类型肌肉收缩特产生肌肉力量。因为纵跳包含着两个阶段:离心阶段和向心阶段，其中一种收缩形式产生的肌肉力量更能影响CMJ能力。上述三种因素(关节、肌肉 收缩类型、运动速度)之间相互作用可以与与CMJ成绩产生诸多的联系。 前期研究中提出平均NJM控制动作的途径[14]，而本研究采用NJM做功这一指标，两种途径的结果具有一致性，即髋关节随着负重增加显著增加，尤其是最大负重时髋关节增加最为显著。质心系统克服重力做功和下肢做功高度相关[15]，理论上讲，如果所有关节做功存在同一性，下肢关节做功之和等于克服重力做功[16]。实验结果表明两者之间具有偏差，这种偏差可能是由于质心位移的测量，以及忽略了躯干做功因素。究竟哪种变量控制机体完成目标动作，还需要进一步深入研究。 5 结论 不同负重CMJ主要影响离心阶段下肢各关节角动力学。向心阶段只有髋关节角冲量及做功贡献度随负重增加而增加;膝关节角冲量受负重影响较小，做功贡献度随负重增加逐渐降低;踝关节角冲量及做功贡献度受负重影响较小。 结果表明，大强度负重超等长训练动作对髋关节肌力量的需求尤为显著，髋关节肌是主要的目标肌肉;小强度负重及无负重时膝关节肌是主要目标肌肉，无负重时膝关节肌起作用最大。实践中如利用CMJ提高下肢肌肉力量及爆发力，可将关节贡献度较大者确定为目标肌肉，采取相应负重条件进行超等长训练。 参考文献: [1] FLANAGAN S P， SALEM G J. 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