（运动人体科学专业论文）二级男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究.pdf

男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 中文摘要 等速训练法的出现加快了运动训练科学化和进程。以往对于标枪 技术的研究多集中在技术诊断的层面，以运动学参数的研究为主。随 着等速肌力功能测试和训练技术的出现，有关等速肌力测试的文章逐 年增加，但测试对象多以常人为主。在运动训练实践中，也以研究下 肢，尤其以研究膝关节的文章所占的比重最大，对于其他关节的研究 则相对较少，而对于投掷运动员，特别是标枪运动员各主要关节肌力 情况的综合研究更为屈指可数。为更好地为掷标枪运动员科学训练提 供依据，本研究对二级以上标枪运动员的主要关节的相关肌肉力学特 性进行了研究。 本研究的测试对象是河北师范大学体育学院二级以上水平男子 标枪运动员2 0 名，年龄2 1 2 2 2 0 1 岁，身高1 7 8 4 0 4 0 3c m ， 体重7 6 3 0 6 0 2 k g ，从事掷标枪训练三年以上，成绩5 4 2 1 3 1 4 m 。 本研究采用的主要方法为等速向心收缩力学测试法。采用澳大利 亚k e y l i n k 公司生产的f a s t t w i t c h 等动肌力测试系统，用等速向心 收缩形式测试标枪运动员肩、肘、髋关节屈伸肌群的特性。根据掷标 枪的特点和预测实验，速度设置分别是肩关节6 0 0 s 和1 2 0 0 s ，肘 关节、髋关节6 0 0 s 和1 8 0 0 s ，被试者分别尽最大能力重复6 次， 组间休息5 分钟。 研究结果：所测试的男子标枪运动员肩关节在角速度为6 0 0 s 时 的屈肌峰力矩平均值是8 5 8 9n 加，伸肌峰力矩平均值是1 11 4 4n 仰。 伸肌肌群力量大于屈肌肌群的力量，被试者个体间有一定的差异。伸 肌肌群最大峰力矩为1 4 0n m ，最小峰力矩为7 6n m 。在测试角速 度为1 2 0 0 s 时所测的快速力量，屈肌峰力矩平均值为8 3 5 6n m ， 伸肌峰力矩平均值是9 8 11n m 。伸肌肌群快速力量大于屈肌肌群 的快速力量，个体间的差异较大。 从测试的相对峰力矩来看，男子标枪运动员肩关节在角速度是 6 0 0 s 时，屈肌相对峰力矩为1 1 3n m k g ，伸肌相对峰力矩为1 4 7 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 n m k g 。在角速度为1 2 0 0 s 时，屈肌相对峰力矩值为1 1 0n m k g ， 伸肌相对峰力矩为1 2 9n m k g 。两种速度下，都是伸肌肌群的相 对峰力矩大于屈肌肌群的相对峰力矩。 在6 0 0 s 和1 2 0 0 s 下，标枪运动员肩关节肌群峰力矩屈伸比分 别是：0 7 7 o 1 8 和0 8 9 0 2 1 。肩关节等速向心收缩峰力矩屈伸 比有随测试速度增加而增大的趋势。 男子标枪运动员肘关节屈伸肌群等速向心收缩在6 0 。s 时，屈伸 峰力矩分别为5 5 6 7n m 和6 2 3 3n m ，相对屈伸峰力矩分别为0 7 3 n m k g 和0 8 2n m k g 。在角速度为1 8 0 0 s 下，屈伸肌峰力矩分 别为4 2 0 0 n 吼和5 2 2 2 n1 i l ，屈伸肌相对峰力矩分别为0 5 5n , m k g 和0 6 9n m k g 。在相同角速度下，伸肌峰力矩和相对峰力矩大于 屈肌，个体间差异较大。 肘关节在6 0 0 s 时肌力屈伸比为0 9 1 ，在1 8 0 0 s 时屈伸比为 0 8 2 ，有减小的趋势。通过分析肘关节屈伸肌的峰力矩得知，由6 0 0 s 到1 8 0 0 s 时，屈肌峰力矩减小了1 2n m ，伸肌减小了1 0n m ， 由予肘关节屈肌峰力矩下降的速度大于伸肌下降的速度，从而导致肘 关节屈伸比有下降的趋势。 在6 0 0 s 和1 8 0 0 s 角速度下，男子标枪运动员髋关节屈肌等速 向心峰力矩分别是3 2 5 2 2n m 和3 4 1 3 8n m ，伸肌峰力矩分别是 3 1 4 1 1n m 和3 1 0 2 2n m ；屈肌相对峰力矩分别是4 3 0n m k g 和4 5 5n , m k g ，伸肌相对峰力矩分别是4 1 2 n l k g 和4 1 8n 哪k g 。 峰力矩、相对峰力矩都是屈肌大于伸肌，随着运动速度的加快，屈肌 峰力矩、相对峰力矩均增大，符合以往的研究结果。而伸肌峰力矩略 微减小，与其它项目的研究结果有些出入。髋关节屈肌峰力矩随速度 增大而增大，说明由于长期的专项训练，屈肌肌群在专项特征速度范 围内能较好的发挥其工作效率。髋关节肌群屈伸比由6 0 0 s 的1 0 6 增大到1 8 0 0 s 的1 2 8 ，呈现上升趋势，表明随速度的增加，髋关节 屈肌增加的幅度大于伸肌增加的幅度。 关键词：男子标枪等速测试峰力矩功率肩、肘、髋关节 i l 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 r e l a t i n g i s o k i n e t i c p a p e r s i n c r e a s e d y e a rb yy e a r , w i t h t h e d e v e l o p m e n to fi s o k i n e t i ct e s tm e t h o da n di s o k i n e t i ct r a i n i n g ，b u tm o s t p a r t i c i p a n t sw e r eo r d i n a r yp e r s o n i np r a c t i c eo fs p o r t st r a i n i n g ，m o s t r e s e a r c h e r sp a i dm o r ea t t e n t i o nt ot h el o wl i m b s ，e s p e c i a l l ys t u d i e dt h e k n e ej o i n t a n dr e s e a r c ho fo t h e rj o i n t sw a sr e l a t i v e l yl e s s f o rt h r o w e r s ， e s p e c i a l l yj a v e l i nt h r o w e r s ，t h e r ei sv e r yf e w e rc o m p r e h e n s i v er e s e a r c ho f e v e r ym a i nj o i n tm u s c u l a rs t r e n g t hs i t u a t i o n i no r d e rt oo f f e rt h eb a s i sf o r a t h l e t e ss c i e n t i f i ct r a i n i n go fj a v e l i nt h r o w e r sb e t t e r , t h ea u t h o rh a s c a r r i e do nr e s e a r c ht ot h er e l e v a n tm u s c l e sm e c h a n i c sc h a r a c t e r i s t i co ft h e a b o v e s e c o n d - c l a s sj a v e l i na t h l e t e sm a i nj o i n t t h e2 0t e s tp a r t i c i p a n t so ft h i sr e s e a r c hw e r ea b o v e s e c o n d c l a s s j a v e l i na t h l e t e ss t u d i e di np h y s i c a le d u c a t i o nc o l l e g eo fh e b e in o r m a l u n i v e r s i t y m e a na g e = 2 1 2 2 y e a r s s d = 2 0 1y e a r sm e a nh e i g h t = 1 7 8 4 0 c m ，s d = 4 0 3c m ，m e a nw e i g h t = 7 6 3 0 k g ，s d = 6 0 2 k g a l l p a r t i c i p a n t sw e r ee n g a g e di nt h es p e c i f i c t r a i n i n go fj a v e l i nt h r o wf o r m o r et h a nt h r e ey e a r s ，t h e i rm e a na c h i e v e m e n t = 5 4 2 1 m ，s d = 3 1 4 m t h em a i nm e t h o da d o p t e di nt h i sr e s e a r c hw a si s o k i n e t i ct e s t u s i n g f a s t - t w i t c hi s o k i n e t i ct e s ts y s t e mm a d ei nk e y l i n ko fa u s t r a l i a ， t h ea u t h o rt e s t e dt h ec h a r a c t e r i s t i co fs h o u l d e r , e l b o w , a n dh i pj o i n tb y m e a n so fc o n c e n t r i cc o n t r a c t i o n a c c o r d i n gt ot h ed e m a n d so ft h ej a v e l i n t h r o wa n dp r e d i c t i o ne x p e r i m e n t ，t h es p e e do f6 0 0 sa n d1 2 0 。sw e r es e t o ns h o u l d e rj o i n t s ，6 0 。s 和1 8 0 。w e r es e ta st h es p e e do fe l b o wj o i n ta n d h i pj o i n t t h ep a r t i c i p a n t sw e r ed e m a n d e dt or e p e a t6e x e r t i n gi nt h et e s t ， b e t w e e ng r o u p sh a v e5m i n u t e sr e s t r e s u l t s ：i nt h ea n g u l a rs p e e do f6 0 0 sf o rj a v e l i nt h r o w e r ss h o u l d e r j o i n t ，t h ea v e r a g ef l e x i o np e a kt o r q u ew a s 8 5 8 9n ，a n di t se x t e n s i o n p e a kt o r q u ew a s1 1 1 4 4 n t h es t r e n g t ho fe x t e n s o rg r o u pi sg r e a t e rt h a n t h a to ff l e x i o ng r o u p ，t h e r ea r ec e r t a i nd i f f e r e n c e sa m o n gi n d i v i d u a l s t h e 1 i i 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 p e a kt o r q u eo f e x t e n s o rg r o u pi s1 4 0n m ，a n dt h em i n i m u mp e a kt o r q u e i s7 6n m a tt h ea n g u l a rs p e e do f1 2 0o s ，i ti s8 3n mt of l e x i o n g r o u p sa v e r a g ep e a kt o r q u e t h ea v e r a g eo fp e a kt o r q u eo fe x t e n s o ri s9 8 1 1n 。m t h ef a s ts t r e n g t ho fe x t e n s o rg r o u pi s g r e a t e rt h a nt h a to f s t r e n g t ho ff l e x i o ng r o u p ，d i f f e r i n gg r e a t l ya m o n gt h ei n d i v i d u a l s a c c o r d i n gt o r e l a t i v ep e a kt o r q u et e s t e d ，w h e nt h ea n g u l a rs p e e d w a s6 0 0 sf o rs h o u l d e rj o i n t ，i t sf l e x i o nr e l a t i v ep e a kt o r q u ew a s l 1 3 n 。m k g ，t h ee x t e n s o rr e l a t i v ep e a kt o r q u ei s 1 4 7n m k g w h e nt h e a n g u l a rs p e e dw a sa t1 2 0 。s i t sf l e x i o nr e l a t i v ep e a kt o r q u ew a s l 1 0 n m k g t h ee x t e n s o rr e l a t i v ep e a kt o r q u ew a s1 2 9n 。r n k g u n d e rt w o k i o d so fs p e e d s ，a r ea l lt h a tr e l a t i v ep e a kt o r q u eo fe x t e n s o rg r o u pa r e g r e a t e rt h a nt h a to ff l e x i o ng r o u p t h es h o u l d e rj o i n t sf 1 tw a s0 7 7 0 1 8a ta n g u l a rs p e e do f 6 0 o s ，a n du n d e rs p e e do f1 2 0 0 s ，i tw a s0 8 9 0 2 1 f o rp a r t i c i p a n t s ， t h es h o u l d e rj o i n t sf i 僵th a v et r e n do fi n c r e a s i n gw i t ht h ee n h a n c i n go f t e s t i n gs p e e d a ts p e e do f6 0 。sc o n c e n t r a t i o n ，t h ep e a kt o r q u eo fe l b o w sf l e x i o n g r o u pw a s 5 5 6 7n 。m a n dt h ei t se x t e n s i o np e a kt o r q u ew a s6 2 3 3n 。m r e l a t i v ef l e x i o np e a kt o r q u eo fa t h l e t e se l b o wj o i n tw a s0 7 3n m k g ， a n di t sr e l a t i v ee x t e n s i o np e a kt o r q u ew a s0 8 2n m k g u n d e rt h e s p e e do f1 8 0 0 sc o n c e n t r a t i o n ，f p tw a s4 2 0 0 n m ，e p tw a s5 2 2 2 n m ， r f p tw a so 5 5n m k g r e p t0 6 9n m k g u n d e rt h es a m ea n g u l a r s p e e d ，e x t e n s o rp e a kt o r q u ea n dr e l a t i v ep e a kt o r q u ea r eg r e a t e rt h a nt h a t o ff l e x i o ng r o u p ，d i f f e rg r e a t l ya m o n gt h ei n d i v i d u a l s e l b o wj o i n t s 兀! e tw a s0 9 1a t6 0 0 s ，a n di tw a s0 8 2a t1 8 0 0 s ， h a v i n gt h et e n d e n c yt or e d u c e b ya n a l y z i n ge l b o wj o i n t sf p t a n de p t , f p td e c r e a s e d 1 2n m e p td e c r e a s e d1 0n m b e c a u s et h e d e c r e a s i n gs p e e do fe l b o wj o i n ti sg r e a t e rt h a nt h ee x t e n s o rd e c r e a s i n g s p e e d ，t h ef p e ph a v ed o w n w a r dt r e n d i nr e g a r do fh i pj o i n t ，t h ef 盯w a s3 2 5 2 2n mu n d e r6 0 。sa n d i v 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 3 4 1 3 8 n m u n d e r1 8 0 0 s t h e e p t w a s3 1 4 1 1 n m u n d e r6 0 0 sa n d 3 1 0 2 2n ma t1 8 0 0 s t h er f p tw a s4 3 0n m k ga t6 0 0 sa n d4 5 5 n m k ga t1 8 0 0 s t h e r e p tw 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t h l e t e ；i s o k i n e t i c ；p e a kt o r q u e ；p o w e r ； s h o u l d e r , e l b o wa n dh i pj o i n t v 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作所 取得的研究成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包 含任何他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北师范大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中明确注明并表示谢意。 学位论文作者签名：墨免：吉签字日期：7 彤，年，月衫日 学位论文使用授权说明 本人同意研究g i 在校攻读学位期间论文工作的知识产权属扣f 北师范大 学。本人完全了解河北师范大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有 权保留学位论文并f 口国家主管部门或其指定机构送交论文的电j i 版和纸质 版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进夕、学校图书 馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。确权将学位 论文的标题和摘要 1 编出版。 学位论文作者签名：觊三春 签字日期：弘够年，月矿；曰 新繇参西一 导师签名：蠢嘶芬拍 签字日期缘r 弓哆日 签字日期a l r 年r 弓p 日 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 二级男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 1 前言 随着社会的不断发展和体育科技的不断进步，运动训练的内 容、方法和组织形式等等都发生了巨大的变化，从仅由教练员和运 动员构成的封闭性训练发展到有社会多种角色积极介入的开放性训 练，从仅仅围绕训练场所实施的单一性训练发展到众多科学学科提 供有力支持的全方位科学训练，现代运动训练已经与科学技术的发 展不可分割地紧密联系在一起了。运动生物力学作为一门应用性的 指导学科，从一开始就对运动技术的最佳化研究提供了重要条件， 并随着运动生物力学的不断发展，最新的研究成果和先进的测试器 械，使之对各个项目运动员训练负荷的诊断以及对训练前后肌肉效 果的实时监测成为可能。众所周知，如今体育综合实力的竞争就是 科学技术的竞争，在竞技体育领域，由于竞技水平和人们观赏水平 的不断提高，人们对运动训练的要求不断提高，为适应这种需要， 许多现代化的测试诊断方法逐渐深入到实地训练当中，一些先进的 力学测试器械在运动训练当中发挥了越来越大的作用。2 0 0 8 年即将 在北京举行的第2 9 届奥运会是对我国体育科学，尤其是运动训练科 学的一次大检阅，因此，优势项目，甚至一些潜优势项目的科学化 训练是教练员和体育科技攻关人员迫在眉睫的紧要问题。为落实“奥 运争光计划”，为我国运动员训练的科学性提供技术和理论支持，本 文将对我国具有发展潜力的掷标枪项目中主要关节肌肉的力学特性 进行研究，希望能起到抛砖引玉的作用。 掷标枪属于体能类项目，虽然一直是我国田径运动中优势项目 之一，但我国在体能类项目当中并不占有优势。刘翔和邢慧娜在第 2 8 届奥运会上的成功，使我们看到了希望，确立了自信。掷标枪在 奥运会中是有希望进入前八名的体能类项目，教练员和科研人员对 该项目也投入了较多的精力。以往对于标枪技术的研究多集中在技 术诊断的层面，以运动学参数的研究为主，有的研究从整体效果出 发，有的则从微观的环节技术入手，这些都对掷标枪运动起了巨大 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 的推动作用。如今，等速肌力功能测试和训练技术，作为一项新的技 术，己广泛应用于运动医学和康复医学的研究和临床工作中，然而在 运动训练领域的运用还是刚刚起步。目前有关等速肌力测试的文章 逐年增加，测试对象多以常人为主。在对运动训练的研究中，尤以 研究下肢的文章较多，其中以研究膝关节的文章所占的比重最大， 对于其他关节的研究则相对较少，而对于投掷运动员，特别是标枪 运动员各主要关节肌力情况的综合研究更为屈指可数。 随着各种体育比赛的商业化运作，各种比赛的激烈程度和可观 赏性越来越高，随之对各个项目运动员训练的要求也越来越高。掷 标枪属于体能类项目，专项身体素质的高低对标枪运动员至关重要。 根据掷标枪运动的特点，标枪运动员的专项身体素质主要包括专项 力量、专项速度、专项柔韧与灵活性，以及专项耐力等。专项力量 在标枪运动员的训练中占有重要地位，它是提高投掷专项能力的重 要基础，对于增强运动员身体局部肌群力量和减少损伤是十分有益 的。因此，了解标枪运动员各关节肌肉力量的特性，对标枪运动员 肌肉力量进行科学精确的测试与诊断以及专项力量的发展水平显得 刻不容缓。 掷标枪的最后用力是整个掷标枪技术中最重要的技术环节，它 对投掷成绩的贡献和投掷效果的好坏起重要作用。掷标枪技术的最 后用力动作是从最后一步左脚着地开始的，借助左腿的制动，依次 通过腿、髋、躯干、肩、肘、手的一系列动作将标枪投出的。最后 用力阶段的时间非常短暂，仅为0 1 2 0 1 5 秒。在最后用力过程中， 人体各环节用力顺序和速度变化应符合运动生物力学鞭打原理，即： 加速一制动一传递一高速【1 。2 1 。 掷标枪所需要的力量属于快速力量，所谓快速力量是指神经肌 肉系统以尽快的速度发挥最大力量的能力【3 】，包括完成快速助跑所 需要肌肉群的快速力量，完成最后用力所需要肌肉群的快速力量。 本文主要研究参与最后用力肌肉群的主要力学特征。那么参与用力 肌群除下肢肌群外，主要是上肢肩带肌、胸大肌和腹内外斜肌等。 为提高掷标枪运动水平，标枪教练员必须要了解和掌握标枪项目主 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 要活动关节周围的肌肉特性，研究掷标枪项目肌肉用力的特点，以 及经过长期训练导致的主要关节屈伸肌肉的匹配状况，为选材和制 定训练计划提供依据。本项研究旨在对肩、肘、髋等主要关节的屈 伸肌肉的主要力学特性进行测试，探索标枪运动员各主要关节肌肉 的配比规律，为基层教练员诊断和确定训练目标提供理论依据。 肌肉力量是人类生存的一个前提条件，它是人体神经肌肉系统 工作时或对抗阻力的能力，是人们随意完成各种动作的动力来源， 在竞技体育运动中，它是决定运动成绩的重要因素之一，是正确掌 握运动技术和提高运动成绩的重要基础。多年来，标枪教练员和运 动员十分重视最大力量和快速力量的训练，采用各种发展最大力量 和快速力量的手段和方法，但是一些专家和教练员在训练实践中发 现，有些运动员的绝对力量虽然很大，然而专项成绩并不理想【4 l 。 从这种角度讲，在项群理论中，将掷标枪划入了快速力量类的体能 项目。为研究相关肌肉的快速力量特征，有训练学参数测试、表面 肌电测试和等速力学测试等几种方式。等速测试可以比较客观地反 映被测定肌群的功能状态，已证实它在评价运动员肌肉功能及肌肉 训练方面较多优点。因此，根据标枪运动项目专项用力的特点，对 标枪专项运动员肩、肘、髋关节肌肉屈伸肌力情况进行精确的诊断 测试，并在此基础上制定科学有效、合理的运动处方，用于教练员 进行科学的训练指导，从而提高其专项力量，提高运动成绩。 等速运动的概念由h i s l o p 和p e r r i n e 于2 0 世纪6 0 年代后期提出 的，7 0 年代初美国c y b e x 公司制造出第一台等速肌力训练仪器，此 后世界上许多国家开始了等速技术的应用和研究，并被认为是肌肉 功能测试和训练技术的一次革命。早期的等速技术主要应用于运动 医学方面，对治疗运动损伤和加速伤病部位的恢复起到了重要作用， 现在等速测试技术已经应用到运动训练领域，一些新型的等速仪器 可进行等长、等张、等速向心和等速离心等不同收缩方式的肌力测 试，同时提供详细的各项肌肉功能参数以及力矩曲线，在训练方面， 等速仪器可提供等速向心、等速离心、等长和等张等不同收缩方式 的肌力训练，以及持续被动活动训练模式，使肌力训练模式多样化， 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 提高了训练的效果，是一种较为理想的训练方法。 通过前人的研究我们可以看出：等速测试主要应用于临床康复 医学领域，以膝关节的研究较多，对于正常人群和运动员其它关节 的研究相对较少。我国于上个世纪八十年代引入等速仪器以来，在 力量诊断及康复医疗方面取得了很大的进步，但与国际上的有关研 究相比，仍然处于相对落后的状况。在对运动员的研究中，大部分 集中于短跨跳运动员、赛艇运动员、篮排球运动员及滑冰运动员等 某一方面的研究，而对于投掷运动员特别是标枪运动员的肌力情况 进行综合对比研究的资料几乎没有。 肩、肘关节是人体的一个重要大关节，它在人类的生产、日常 生活及体育运动中占据重要作用。在体育运动中，大多数运动项目 都需要肩、肘关节的直接、间接地参与，例如田径、游泳、举重、 体操等等。而投掷标枪是需要肩、肘关节直接参与的运动项目，肩、 肘部肌群的性能好坏直接影响着运动成绩，并且在标枪运动员的训 练和比赛过程中，肩部肌群的运动方式复杂、负荷大，多次重复同 一个动作。所以，在标枪运动中肩关节的运动损伤发生率较高，这 就对标枪运动员肩部肌肉力量及肩部不同肌群问的力量发展的平衡 性提出了很高的要求。而肘关节在标枪运动员投掷标枪过程中损伤 的发生率更高，比如典型的“标枪肘”。在有限的文献资料中，对于 肩、肘关节的测试很少，尤其对于标枪运动员肩、肘关节的测试很 少。 髋关节屈伸运动是日常生活、工作和运动训练中最常用的活动 方式，髋关节远固定时，肌拉力方向由上往前下方，使骨盆前倾。 投掷标枪最后用力阶段，运动员身体形成“满弓”动作时，参与鞭 打的肌群处于被拉长的状态，紧接着髋关节及躯干屈曲鞭打。做鞭 打动作时，髋关节为下支撑远固定状态，这时髋关节屈的肌群主要 为腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌，伸肌主要为骶棘肌和腰方肌。以 往的文献资料中主要是对髋关节近固定的测试，对于远固定的测试 很少，而测试研究远固定状态下髋关节肌力情况符合标枪运动的特 点。 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 综上所述，研究标枪运动员肩关节、肘关节及髋关节屈伸肌群 特性显得尤其重要。本研究拟从标枪运动员肩、肘、髋关节肌群出 发，分别测量与评定标枪运动员各关节肌肉力矩和平均功率情况进 行比较研究，初步探索他们的专项特点和变化规律，为研究标枪运 动员关节肌力特征提供基础数据和对比材料，为科学地制定专项力 量训练提供依据，提高肌肉力量训练的效率和质量，使肌肉协调用 力，更有效的提高运动成绩。 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 2 研究对象与研究方法 2 1 研究对象 本研究从河北师范大学体育学院四个年级中选择了二级以上水 平男运动员2 0 名，他们从事掷标枪训练的年限在三年以上，基本上 可以通过测试发现专项训练导致的训练效应。研究对象基本情况如 下： 表1 实验对象的基本情况 2 2 研究方法 2 2 1 文献资料法 为了解等速力学测试现状，本人通过上网查阅、过刊查询，共 阅读等动力学医疗康复和训练监测的相关文章4 8 篇，其中外文1 3 篇，1 9 9 0 年以前的3 篇，2 0 0 0 年以后的2 2 篇，大部分是核心期刊 登载。 2 2 2 分析综合法 通过对查阅到的相关文献的阅读，分析得出了等速力学测试的主 要服务对象，综合其它学者的研究成果，了解了目前等速力学测试 监测的对象层次和服务水平，确立了本研究的目的。 2 2 3 现场测量法 a 测试仪器 采用澳大利亚k e y l i n k 公司生产的f a s t - t w i t c h 等动肌力 测试系统。该系统采用液压式双动力头装置，可事先设定0 - 9 0 0 0 s 等动测试速度。该系统将测得的原始数据自动存入计算机，由计算 机进行处理分析，并通过打印机输出结果。 b 测试流程及内容 ( 1 ) 测试过程与要求： ( 2 ) 开机，根据具体测试情况进行调机并安装相应组件； ( 3 ) 测量受试者的身高、体重、某些环节的长度； 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 ( 4 ) 登记受试者的姓名、性别、出生年月、身高、体重、籍贯、 并对受试者编号，将预定好的实验参数设置输入到计算机中； ( 5 ) 受试者做全身性准备活动以提高其心肺功能，有慢跑、拉 伸等活动使心率达到9 0 次，秒，微汗； ( 6 ) 对受试者固定，测定肩、肘关节和躯干屈伸肌的各项数值， 在每次正式测试前，要求测试对象进行两、三次热身练习，以掌握 动作要领： ( 7 ) 测试完立即检查有无丢失数据；解开受试者固定肢的绑带。 c 测试内容：标枪运动员肩关节、肘关节、髋关节屈伸肌群等 速向心收缩。 d 测试参数设置：有资料显剥2 ，标枪运动员在最后用力过程 中，身体各环节的角速度上臂为1 2 0 。s 左右，前臂为1 3 0 。s 左右， 经过对研究对象进行预测，对各关节等速向心收缩测试参数作如下 设置( 见表2 ) 。 表2 各关节等速向心测试参数设置 e 测试姿势：根据不同关节的解剖特点，以及等速测试仪动力 头的设置情况，以方便有效的测试为目的，选择如下姿势： ( 1 ) 测试肩关节肌肉力学特性时，采用肩关节固定，测试者平 躺于测试椅上，两膝自然弯曲，两足勾住凳子尾架，身体胸部、骨 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 盆各用固定带固定牢，肩关节的屈伸运动轴心要与动力头的轴心重 合。测试臂的手正握测试连杆的手柄，肘关节要自然伸直，测试臂 在矢状面内上举至与躯干平行，此时肩关节角为0 度角，并规定为 测试的开始点，肩关节伸的运动时关节角度从零度逐渐增大到1 6 0 度，屈的运动则相反。 ( 2 ) 测试肘关节肌肉力学特性时，采用肘关节固定，测试者坐 于测试椅前，测试臂的手正握测试连杆的手柄，肘关节与动力头轴 心重合，肘关节与水平面垂直位为9 0 度角，肘关节伸的运动时关节 角度逐渐由9 0 度增大到1 6 0 度，屈的运动则相反。测试对象从肘关 节最大屈位开始逐渐伸至最大伸位。测试时用人压住测试对象的上 臂，防止肘关节移动。 ( 3 ) 测试髋关节肌群力学特性时，被测试者躺于测试椅上，髋 关节与动力头轴心重合，用固定带把测试者两腿牢牢固定以防止移 动，测试对象于胸前抱紧测试连杆的手柄，被测试者平躺于测试椅 上时为0 度角位，髋关节在远固定的状态下绕冠状轴前倾而使上体 抬起至坐位( 类似于仰卧起坐的动作) ，垂直于地面时为9 0 度角， 伸的运动则由坐位到平躺位的过程。设置0 度为测试开始姿势。测 试过程中被试者抱紧手柄，使手柄不能离开胸部。 2 3 数理统计法 对所测得的数据使用s p s s l l 5 f o rw i n d o w s 软件处理。使用 的统计指标有：平均值( m e a n ) 、标准差( s d ) 、相关分析( c o r r e l a t i o n ) 、 相关程度检验等。 本文中涉及到的相关概念及释义： ( 1 ) 等速向心收缩：肌肉主动收缩，其长度缩短，收缩速度基本不 变，牵引两端环节向肌肉收缩的方向运动，肌力值越高，张力越大。 肌肉的这种收缩称为等速向心收缩。【7 】 ( 2 ) 峰力矩：指在一组多次重复测试中的最大的力矩值，单位为 牛米( n m ) 。 ( 3 ) 相对峰力矩：指峰力矩除以受试者的体重所得到的值，单位为 牛米千克f n m k g ) 。 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 ( 4 ) 爆发力：肌肉在大约1 5 0 m s 之内以最快速度收缩发挥出的最 大力量。 ( 5 ) 标枪专项爆发力：在掷标枪最后用力技术中，由于超越器械和 最后支撑腿的制动，使预先拉长的腹部、胸肩部和前臂伸肌群以很 高的速度收缩所产生的一种快速力量。 ( 6 ) 快速力量：神经肌肉系统以尽可能快的速度收缩所产生的最大 力量。 ( 7 ) 快速力量类体能项目：根据项群理论，按竞技能力的主导因素 为标准的分类体系中，以快速力量为决定成绩的主要因素的项目群 组。 ( 8 ) 功率：指总功时间所得的值，单位为瓦( w ) 。 ( 9 ) 相对功率：指功率体重所得的比值，单位为瓦千克( w k g ) 。 3 研究结果与分析 本次实验分别测定标枪运动员肩、肘、躯干各屈伸肌群在6 0 。s 、 1 2 0 0 s 或1 8 0 0 s 的角速度下的等速向心运动的肌力情况，为了便 于分析和比较，将本次实验所测结果分成以下几个部分进行论述： 3 1男子标枪运动员肩、肘及髋关节屈伸肌群等速向心峰力矩测试 结果 肌力矩是肌力与肌力臂的乘积，峰力矩是指在一组多次重复测 试中的最大的力矩值。峰力矩屈伸比指屈肌峰力矩与伸肌峰力矩的 比值，此比值是康复医学和运动医学的重点研究课题之- - 8 l 。在运 动过程中，主动肌收缩发力完成某一动作的同时，其拮抗肌应当适 当的放松和拉长，有利于主动肌完成动作。在做快速动作时，拮抗 肌除协调放松外，还在动作结束瞬间适当收缩，制动环节的运动， 防止主动肌收缩过度。主动肌与拮抗肌的协调用力，对运动员准确 地完成技术动作及防止运动损伤有很重要的作用。拮抗肌群力量不 足或协调性差，引起主动肌与拮抗肌失衡，则可能出现弱侧肌群肌 肉拉伤。等速测试可以对主动肌群和拮抗肌群进行准确地测量诊断 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 与评价，在训练中可以对弱侧肌群进行针对性的训练使比值恢复， 对预防损伤和提高运动成绩有很大的帮助。 3 1 1 男子标枪运动员肩关节屈伸肌群等速向心收缩峰力矩测试结果 见表3 表3 男子肩关节屈伸肌等速向心峰力矩、相对峰力矩、屈伸肌峰力矩比 从峰力矩的研究结果来看。由表3 可知，所测试的男子标枪运 动员肩关节在角速度在6 0 0 s 时的屈肌峰力矩平均值是8 5 8 9no m ， 伸肌峰力矩平均值是1 11 4 4n m 。伸肌肌群力量大于屈肌肌群的 力量。被试者个体间有一定的差异，其中屈肌肌群最大力矩为1 1 2 n m ，最小力矩为5 8n m ，伸肌肌群最大峰力矩为1 4 0n m ，最 小峰力矩为7 6n m 。在测试角速度为1 2 0 0 s 时所测的快速力量， 屈肌峰力矩平均值为8 3 5 6 n m ，伸肌峰力矩平均值是9 8 i 1n m 。 伸肌肌群快速力量大于屈肌肌群的快速力量，个体间的差异较大， 其中屈肌肌群最大力矩为1 3 0 n i n ，最小为5 8 n m 。伸肌肌群的最 大力矩为1 3 0n m ，最小为7 2n m 。 肩关节是人体中最灵活的关节，这与人体日常生活中经常使用 是密不可分的。肩关节属球窝关节，是典型的三轴关节，它由肱骨 头和肩胛骨的关节盂构成的。相连两骨的关节面弧度差大，关节囊 松弛，加固关节的韧带也较少。绕冠状轴的屈伸运动、绕矢状轴的 外展内收运动、绕垂直轴的旋内旋外运动。在正常情况下，肩关节 的屈伸活动是在手臂下垂，位于肩平面以下时，在屈伸作用下于矢 状面内绕冠状轴前后摆动完成的。根据解剖学理论，完成肩关节屈 男子标枪运动员肩、肘、髋关节力矩及功率的研究 的肌肉群包括三角肌前部、胸大肌、喙肱肌和肱二头肌长头，使肩 关节伸的肌群有：三角肌后部、背阔肌、大圆肌、小圆肌、岗下肌 及肱三头肌长头p 1 。 在本次测试中，根据标枪运动的专项特点，对肩关节屈伸运动 的测试采取了不同于别人的测试方式。被试者手臂模仿投掷标枪最 后用力时的动作，是在上举情况下完成屈伸动作的，这样更能体现 出训练的效应。以往的研究资料表明 1 0 - 1 2 l ，肩关节屈伸肌群的峰力 矩呈现的规律是伸肌力量大于屈肌力量，随运动速度的增大，峰力 矩呈现减小的趋势。但邓京捷【1 3 】等对游泳运动员测试结果显示，肩 关节屈肌大于伸肌力量，峰力矩呈下降趋势。可见以往对肩关节的 测试结果并不呈现一致性，但是这也可能和专项运动的特点有关。 根据运动生理学理论，肌肉在接受刺激收缩时，并不是以整块肌肉 为单位参与工作，也不是以单个肌纤维为为单位参与工作，而是以 一个神经元及其支配的一组肌纤维为单位参与活动，肌纤维的神经 支配是决定不同类型肌纤维参与工作的主要因素，支配快肌纤维的 神经纤维的兴奋阂高，需要较大强度的刺激才能引起肌纤维的收缩， 而慢肌纤维的兴奋阈低，小强度刺激就可以引起肌纤维的收缩。本 次测试测得的标枪运动员肩关节在两种不同速度收缩时，呈现的规 律是伸肌峰力矩大于屈肌峰力矩，1 2 0 0 s 比6 0 0 s 峰力矩略小，根据 经典的h i l l 的力速方程关于肌肉张力与肌肉收缩速度成反比的理 论，即：( f + a ) ( v + b ) = b ( f 0 + a ) 。随着肌肉收缩速度的增大，肌肉的收 缩力减小，而肌肉在1 2 0 0 s 收缩速度所产生的强度比6 0 0 s 情况下