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摘 要:运用对比实验方法,采用JET VIBE(ETS-900N模式)振动训练台,对首都体育学院跨栏跑专项二级运动员进行振动刺激力量训练,振动频率为25~40 Hz。经过8周系统的力量训练,在60°/s和300°/s测试条件下,利用ISOMED 2000等速测试训练仪器分别对2组受试者髋关节屈伸肌群进行等速力量测试。研究结果:实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群相对峰值力矩、总功都有显著性提高(P<0.05),最大做功有非常显著性提高;组间比较,Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群相对峰值力矩、最大功和总功的增长率均高于Ⅰ组,差异具有显著性(P<0.05)。研究结论:在传统力量训练中附加振动刺激,能更有效地达到提高髋关节力量训练的目的;振动刺激能更好地提高髋关节的最大力量和耐力水平;振动力量训练在前4周使髋关节屈伸肌群肌力保持相同的速度增长,而后4周髋关节伸肌肌群肌力的增长速度明显高于屈肌肌群肌力增长速度。
关键词: 振动刺激;髋关节;相对峰值力矩;最大功
中图分类号: G 822.6 文章编号:1009-783X(2009)03-0055-04 文献标志码: A
Abstract:By applying JET VIBE(ETS-900N model)vibration platform and comparative experiments,the second-rate hurdle-events athletes from Capital Institute of Physical Education have undergone a vibration stimulation training with different frequency from 25Hz to 40Hz.After eight weeks` systematic training,under the conditions of 60°/s and 300°/s,the flexors and the extensors of hip joint from two groups of subjects were measured by equipment of ISOMED 2000.After experiment,it is indicated that the PT/BW,TW of subjects’ extensors and flexors of hip from both groups improved significantly (P<0.05),and MW also improved very significantly;after a comparison between groups,the PT/BW,TW and MW of extensors and flexors of hip in group2 improved more than group1,with a significant difference (P<0.05).It can be concluded that:traditional strength training plus vibration strength training can better achieve the goal of enhancing the strength training for hip;vibration stimulus can better enhance the MW and resistance strength level of hip;in the first four weeks,the flexors and the extensors of hip increased at the same rate through vibration strength training,but in the subsequent four weeks,the increasing rate of the flexors is obviously higher than that of the extensors.
Key words:vibration stimulation;hip joint;peak torque to body weight;maximum work
振动力量训练是国际上最新发明的一种力量训练方法,它对有效提高肌肉的最大力量和爆发力具有重要作用。目前,振动力量训练已在国外高水平运动员力量训练和大众康复健身训练中得到较好应用,因此,跟踪国际最新力量训练理论和技术,探索振动力量训练对于肌肉力量增长效果的有效性,掌握振动力量训练原理与方法,对摆脱传统的以杠铃为主体的力量训练模式产生深远影响。本研究以跨栏跑二级运动员为研究对象,通过训练实验进一步探索振动力量训练对跨栏跑运动员髋关节肌力训练效果的影响。与此同时,本研究还将为跨栏跑教练员和体育专业教师更新力量训练观念,拓宽专项力量训练方法和手段提供实证依据。
1 研究对象与研究方法
1.1 研究对象
研究对象为首都体育学院运动系跨栏跑项目二级运动员8名,随机分为2组,每组4人,I组为对照组,采用传统力量训练,II组为实验组,采用传统力量训练附加振动力量训练。II组中,研究对象在训练中的振动刺激频率为25~40 Hz,振幅始终保持不变。研究对象基本情况见表1。
1.2 研究方法
1.2.1 实验仪器
韩国制造的JET VIBE(ETS-900N模式)振动训练台以及ISOMED 2 000等速测试训练仪器。
1.2.2 训练方案
预实验开始前对2组研究对象髋关节的肌力分别进行测量并认真做好记录。1周预实验后对实验方案不妥之处进行修改。I组为对照组,仰卧姿势,负重2 kg,做上下直腿交替摆动练习;仰卧姿势,上摆/下压橡皮带,练习伸髋、屈髋力量,每周训练2次,每次4~6组,每组20~30次,组间间隔1 min;II组为实验组,II组方案与I组一致,只是在训练过程中附加振动力量训练,振动刺激频率范围为25~40 Hz,振幅始终保持不变。共进行8周训练,每2周对肌力进行1次测试。
1.2.3 指标测试
实验前后1周内,对研究对象髋关节60°/s和300°/s进行等速肌力测试,测试指标包括峰值力矩、相对峰值力矩以及总做功量和最大功。
1.2.4 统计处理
运用SPSS 10.0的均值比较中配对T检验,独立样本的T检验对有关参数进行统计分析。
2 研究结果与分析讨论
2.1 研究结果
2.1.1 2种训练方案对髋关节峰值力矩、相对峰值力矩的影响
峰力矩是关节屈伸运动过程中最大力矩的表达,是目前肌力测试中最常用的黄金指标,可以反映下肢肌肉的最大负荷情况,一般认为可以代表肌肉的最大肌力。峰力矩因受试者体重的差异而造成个体的差异较大,所以大多采用相对峰力矩。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩都有了不同程度的提高,见表3。Ⅰ组髋关节在60°/s和300°/s测试条件下伸肌分别提高了0.7 Nm/kg和0.61 Nm/kg,增幅分别为22.89%和28.93%,而髋关节屈肌分别提高了0.2 Nm/kg和0.37 Nm/kg,增幅分别为11.06%和29.41%;Ⅱ组伸肌分别提高了0.74 Nm/kg和0.8 Nm/kg,增幅分别为30.73%和35.28%,屈肌提高了0.23 Nm/kg和0.48 Nm/kg,增幅分别为13.1%和37.91%。同组实验前后比较,伸肌肌群的增长,2组都有显著性差异(P<0.05),而屈肌肌群只在300°/s时,增长有显著性差异;组间比较,伸肌肌群的增长具有显著性差异(P<0.05)(见表2、表3)。
环比,一般是指报告期水平与前一时期水平之比,表明现象逐期的发展速度。环比增长速度=(本期数-上期数)/上期×100%;定基比发展速度也叫总速度,是报告期水平与某一固定时期水平之比,表明这种现象在较长时期内总的发展速度,定基比增长速度=(末期数-初始数)/初始数×100%;由表4可知,2组研究对象髋关节伸肌肌群1~4周平均环比增长速度为15.99%,4~8周平均环比增长速度为11.35%,1~8周平均定基比为28.6%;2组研究对象髋关节屈肌肌群1~4周平均环比增长速度为16.48%,4~8周平均环比增长速度为5.24%,1~8周平均定基比为22.84%;可见,在1~4周内,髋关节伸肌肌群与屈肌肌群的增长速度基本相同,分别为15.99%和16.48%,而在4~8周内,髋关节伸肌肌群的增长速度明显高于屈肌肌群,分别为11.35%和5.24%。
2.1.2 2种训练方案对髋关节总做功量的影响
总功表示肌群一定次数重复收缩做功量之和,代表肌肉的耐力。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的总功都有不同程度的提高,Ⅰ组髋关节在60°/s和300°/s测试条件下,伸肌分别提高了177 J和258.25 J,而Ⅰ组髋关节屈肌分别提高了52 J和41.75 J;Ⅱ组伸肌分别提高了226.25 J和276.25 J,屈肌提高了63.25 J和70.5 J。组间比较,伸肌肌群的增长具有非常显著性差异(P<0.01),屈肌肌群增长有显著性差异(P<0.05)(见表5)。
2.1.3 2种训练方案对髋关节最大功的影响
最大功表示肌群在一定次数重复收缩做功时,最大的一次做功值代表肌肉的做功能力,也一定程度上反应最大肌力。实验后,髋关节在60°/s和300°/s测试条件下,Ⅰ组伸肌分别增长46.5 J和41.75 J,增率为23.83%和28.77%;屈肌分别增长19.75 J和14.0 J,增率为18.04%和28.09%;伸肌、屈肌的增长组内比较具有显著性差异(P<0.05)。Ⅱ组伸肌在60°/s和300°/s测试条件下分别增长75.0 J和48.0 J,增率为23.83%和28.77%;屈肌分别增长19.75 J和14.0 J,增率为18.04%和28.09%;伸肌、屈肌的增长组内比较具有显著性差异(P<0.05);组间比较,伸肌肌群的增长具有显著性差异(P<0.05),而屈肌肌群无显著性差异(见表6)。
2.2 分析讨论
2.2.1 振动力量训练原理的研究
对振动力量训练原理的探索,国内外学者普遍认为:振动力量训练理念最初来源于电生理学上的振动性张力反射(tonic-vibration reflex),其代表人物是Eklund。Eklund对偏瘫患者进行振动刺激治疗时发现,振动刺激能引起不随意收缩的肌肉收缩,于是首次提出张力性振动反射这一概念[1]。张力性振动反射(TVR)是一种由外源性振动刺激引起的神经系统的调节反射,通过振动刺激激活肌肉本体感受器,再经过单突触和多突触的神经反馈调节,反射引起不随意收缩的肌肉收缩,从而导致肌肉力量发生变化。在振动性张力反射现象的基础上,我国学者王兴泽等人提出了弹簧振动的传递效应理论,其主要内容为:振动力量训练是利用人体接受机械性刺激而产生有节奏的生物学反应而进行的训练,人体具有弹性组织,它对于振动的反应可以视为一个多质点的弹簧系统,正因为人体像一个弹簧系统,所以振动对人体产生的各种生理效应与振动在弹簧系统中的传递及弹簧系统的形变反应相近[2]。国内外许多专家、学者根据这一生理、物理现象利用振动的传递效应,大胆设想:振动在人体中传递能促进病理状态下的机能优化,正常状态下的机能强化。
2.2.2 振动力量训练运用类别的研究
最早将振动刺激引入肌肉力量训练的是Hagbarth K E和 Eklund G,他们在1966年发现振动刺激训练可以广泛地应用于力量训练中,使力量增长更快,而最早将振动刺激应用于运动训练的则是俄罗斯科学家Nazarov[3]。在力量训练中,递增抗阻力训练(resistance training)是增加肌肉力量和功率最常用的方法之一。1987年,在一项研究增强抗阻力训练技术中,俄罗斯科学家Nazarov把振动刺激与递增抗阻力训练结合起来,这就是所说的振动力量训练或振动力量练习[4]。
运用振动刺激进行力量训练时有2种方法,第1种是直接将振动固定在目标肌肉的肌腱上进行振动刺激,研究者称之为“局部振动力量训练”,主要针对上肢肌肉力量。 Issurin B等在臂牵引器上对附加振动刺激的手臂进行最大力量训练。每周3次,每次6组,每次练习以最大力量的80~100%强度完成可能的最多次数,附加振动的频率为44 Hz,振幅为3 mm,振动加速度为22 m•s-2,结果发现附加振动组最大力量提高了49.8%,正常训练组只提高了16.4%[5]。Webre在常规力量中附加振动训练,振动频率为25 Hz。振动训练进行了5周,每周训练2次,每次4组练习,每组重复8次,强度为最大力量的80%。结果受试者的最大力量提高了24~34%,明显高于以往文献中报道的常规力量训练中肌肉力量的增加值。第2种是通过振动在人体中的传导,间接地刺激目标肌肉,“全身振动力量训练(whole body vibration-WBV)”,主要针对腿部力量进行训练。德国科隆体育大学Schwarzer以站姿对运动员进行垂直方向的振动训练,每周3次,每次以最大力量的60%完成12次,振动频率为10~24 Hz,振幅为6 mm,最大力量增加了40%[6]。
2.2.3 振动力量训练效果主要影响因素的研究
振动力量训练对于肌肉的作用效果主要取决于振动特征与振动训练方案,振动特征包括振动频率、振幅和运用方法;训练方案则包括训练类型、训练强度、训练量、间歇时间和训练频率。此外,振动刺激的效果还与肌肉的初始长度有关。国外大量文献报道:受到牵拉的肌肉对振动刺激的反应更加敏感,引起的收缩更加强烈。
2.2.3.1 振动频率
振动频率(frequency)是指单位时间内振动的次数,用赫兹(Hz)表示[7];振动的频率以50 Hz为界分为低频和高频振动2种[8],低频主要产生共振现象,主要是由人体系统共振的频率范围决定的,上肢局部振动力量训练多采用40~50 Hz的振动频率,下肢为5~25 Hz。二者的差异可能是由于上下肢快慢肌组成的比例不同造成的[9]。
2.2.3.2 振幅
振幅是指在周期振动中距离平衡位置的最大值与最小值之间差值的一半,表示振动的强弱[10]。目前,关于最佳的振幅还没有定论,但是大量实验表明,小振幅不足以引起力量的增长。国内外研究者目前采用的振幅从0.3~10 mm不等,多数采用2~6 mm振幅。
2.2.3.3 训练方案
有关振动刺激的训练安排,多数学者采用6~8周训练周期。每周2~3次,每次以最大力量的60~80%负荷量进行训练,每次3~4组,重复次数为1~8次依次递减,时间间隔为2.5~3 min,动作要求尽可能快。每次训练要严格控制接振时间,一般不超过6 min。振动刺激和传统力量训练一样,存在着训练量和训练强度的问题,对两者如何合理有效地安排,尚无明确定论。国外有研究者提出:运用大强度和量可能更有利于肌肉力量与功率的增加,同时,优秀运动员的增加量可能强于非优秀运动员[11]。
2.2.4 振动力量训练对髋关节相对峰值力矩影响的分析
相对峰值力矩一般认为可以代表肌肉的最大肌力。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩都有了不同程度的提高,说明实验方案的设计取得了较好的效果。进行组间比较,伸肌肌群的增长具有显著性差异,实验组增长明显高于对照组。振动力量训练是一种附加的外源性振动刺激,当人体这样一个粘弹性体遇到振动刺激时,其关节角度及控制的力矩会出现被动性的收缩,此时会由于振动而影响到肌肉的长度及肌紧张,它们会通过感受器把信息传入到中枢神经系统,中枢神经系统反射性地作出反应,发出各种适应性指令,使肌梭和高尔基氏肌腱器官处于适应性变化之中。对于振动力量训练引起的力量增长可以这样解释:振动使已经疲劳的肌纤维重新产生收缩,同时使未募集的肌纤维也参与到运动当中来,这就使肌肉在实际运动中募集的肌纤维数目越来越多,肌肉收缩力量的增加就越明显。
2.2.5 振动力量训练对髋关节总做功量影响的分析
总功(TW)能反映肌群收缩过程中总体做功能力,总功的提高从一定程度上反映了肌肉维持某一特定强度负荷或动作质量能力的提高,即肌肉耐力水平的提高。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的总功都有不同程度的提高。组间比较,伸肌肌群的增长具有非常显著性差异,屈肌肌群增长有显著性差异,且Ⅱ组增长高于Ⅰ组。髋关节屈伸肌群总功的增长,除上述分析之外更多的肌纤维数目被募集以外,还可能与被募集来的肌纤维兴奋性提高有关。因为随着振动频率的增加,为对抗外加负荷,神经传导冲动的数量和频率也增加,使得肌梭传入纤维兴奋性增强,直接刺激肌梭外肌纤维,引起收缩,导致肌肉收缩力量的增大。
2.2.6 振动力量训练对髋关节最大功影响的分析
根据肌肉收缩时肌纤维募集的体积原则,运动时细胞体积较小的运动单位将首先被募集,而胞体大的运动单位在募集中列在最后并最少被使用,肌纤维的募集通常不是由运动的速度而是由完成运动所需要的力量所决定,因此,快肌纤维被用来支持高阻抗的运动负荷,而低阻抗的运动则由慢肌纤维支持。本研究中,Ⅰ组屈伸肌群的最大功有显著性差异的增长,Ⅱ组则有非常显著性差异的增长。组间比较,有显著性差异。
2.2.7 振动力量训练对髋关节肌力增长速度的分析
根据上述数据和分析的结果可以看出,在传统力量训练中附加振动力量训练,可以更加有效地提高髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩、总功和最大功,取得更好的力量训练效果。本研究中,关于振动力量训练方案对髋关节肌力增长速度的影响,是通过对前4周和后4周的肌力环比增长速度进行比较的。由数据可知,屈伸肌群在前4周的环比增长速度是基本相同的,而后4周伸肌肌群的增长速度明显高于屈肌肌群的增长速度。
3 结论
1)在传统力量训练中附加振动刺激,可以更加有效地提高髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩、总功和最大功,能更有效地达到提高髋关节力量训练的目的。
2)振动刺激能更好地提高髋关节的最大力量和耐力水平。
3)振动力量训练在前4周使髋关节屈伸肌群肌力保持相同的速度增长,而后4周髋关节伸肌肌群肌力的增长速度明显高于屈肌肌群肌力增长速度。
参考文献:
[1]Eklund G,Hagbarty K.Normal variability of tonic vibration reflexes in men[J].Experimental Neurology,1966,16:80-92.
[2]王兴泽,王冰,胡贤豪.振动力量训练综述[J].山东体育学院学报,2007,23(1):63-66.
[3]Nazarov V,Spivak G.Development of athlete’s strength abilities by means of biomechanical stimulation method[J].Theory Pract Physical Cult,1987,12:37-39.
[4]Rittweger J,Mutschelknauss M,Felsenberg D.Acute changes in neuromuscular excitability after exhaustive whole body vibration exercise as compared to exhaustion by squatting exercise[J].Clin Physiol Funct Imaging,2003,23:81-86.
[5]Issurin V B,Liebermann D G,Tenenbaum G.Effect of vibration stimulation training on maximal force and flexibility[J].Journal of Sports Sciences,1994,484:237-246.
[6]Judith S.Vibrations Kraft training[J].Leicht athletik konkret,1999,31:10.
[7]Harris C M.Introduction to the handbook.Shock and vibration handbook [M].New York:McGraw-Hill,1996:1.1-1.27.
[8]彭春政,危小焰,张晓韵.振动训练的机制和作用效果的研究进展[J].西安体育学院学报,2002,19(3):45-48.
[9]Mealing D,Long G,McCarthy P W.Vibromyographic recording from human muscles with known fiber composition differences [J].Br J Sports,1996,30:27-31.
[10]Dimarogonas A.Vibration for engineers[M].London:Prentice Hall International,1996:35-48.
[11]Jin Luo,Brian McNamara,Moran.The use of vibration training to enhance muscle strength and power[J].Sports Med,2005,35(1):23-41.
关键词: 振动刺激;髋关节;相对峰值力矩;最大功
中图分类号: G 822.6 文章编号:1009-783X(2009)03-0055-04 文献标志码: A
Abstract:By applying JET VIBE(ETS-900N model)vibration platform and comparative experiments,the second-rate hurdle-events athletes from Capital Institute of Physical Education have undergone a vibration stimulation training with different frequency from 25Hz to 40Hz.After eight weeks` systematic training,under the conditions of 60°/s and 300°/s,the flexors and the extensors of hip joint from two groups of subjects were measured by equipment of ISOMED 2000.After experiment,it is indicated that the PT/BW,TW of subjects’ extensors and flexors of hip from both groups improved significantly (P<0.05),and MW also improved very significantly;after a comparison between groups,the PT/BW,TW and MW of extensors and flexors of hip in group2 improved more than group1,with a significant difference (P<0.05).It can be concluded that:traditional strength training plus vibration strength training can better achieve the goal of enhancing the strength training for hip;vibration stimulus can better enhance the MW and resistance strength level of hip;in the first four weeks,the flexors and the extensors of hip increased at the same rate through vibration strength training,but in the subsequent four weeks,the increasing rate of the flexors is obviously higher than that of the extensors.
Key words:vibration stimulation;hip joint;peak torque to body weight;maximum work
振动力量训练是国际上最新发明的一种力量训练方法,它对有效提高肌肉的最大力量和爆发力具有重要作用。目前,振动力量训练已在国外高水平运动员力量训练和大众康复健身训练中得到较好应用,因此,跟踪国际最新力量训练理论和技术,探索振动力量训练对于肌肉力量增长效果的有效性,掌握振动力量训练原理与方法,对摆脱传统的以杠铃为主体的力量训练模式产生深远影响。本研究以跨栏跑二级运动员为研究对象,通过训练实验进一步探索振动力量训练对跨栏跑运动员髋关节肌力训练效果的影响。与此同时,本研究还将为跨栏跑教练员和体育专业教师更新力量训练观念,拓宽专项力量训练方法和手段提供实证依据。
1 研究对象与研究方法
1.1 研究对象
研究对象为首都体育学院运动系跨栏跑项目二级运动员8名,随机分为2组,每组4人,I组为对照组,采用传统力量训练,II组为实验组,采用传统力量训练附加振动力量训练。II组中,研究对象在训练中的振动刺激频率为25~40 Hz,振幅始终保持不变。研究对象基本情况见表1。
1.2 研究方法
1.2.1 实验仪器
韩国制造的JET VIBE(ETS-900N模式)振动训练台以及ISOMED 2 000等速测试训练仪器。
1.2.2 训练方案
预实验开始前对2组研究对象髋关节的肌力分别进行测量并认真做好记录。1周预实验后对实验方案不妥之处进行修改。I组为对照组,仰卧姿势,负重2 kg,做上下直腿交替摆动练习;仰卧姿势,上摆/下压橡皮带,练习伸髋、屈髋力量,每周训练2次,每次4~6组,每组20~30次,组间间隔1 min;II组为实验组,II组方案与I组一致,只是在训练过程中附加振动力量训练,振动刺激频率范围为25~40 Hz,振幅始终保持不变。共进行8周训练,每2周对肌力进行1次测试。
1.2.3 指标测试
实验前后1周内,对研究对象髋关节60°/s和300°/s进行等速肌力测试,测试指标包括峰值力矩、相对峰值力矩以及总做功量和最大功。
1.2.4 统计处理
运用SPSS 10.0的均值比较中配对T检验,独立样本的T检验对有关参数进行统计分析。
2 研究结果与分析讨论
2.1 研究结果
2.1.1 2种训练方案对髋关节峰值力矩、相对峰值力矩的影响
峰力矩是关节屈伸运动过程中最大力矩的表达,是目前肌力测试中最常用的黄金指标,可以反映下肢肌肉的最大负荷情况,一般认为可以代表肌肉的最大肌力。峰力矩因受试者体重的差异而造成个体的差异较大,所以大多采用相对峰力矩。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩都有了不同程度的提高,见表3。Ⅰ组髋关节在60°/s和300°/s测试条件下伸肌分别提高了0.7 Nm/kg和0.61 Nm/kg,增幅分别为22.89%和28.93%,而髋关节屈肌分别提高了0.2 Nm/kg和0.37 Nm/kg,增幅分别为11.06%和29.41%;Ⅱ组伸肌分别提高了0.74 Nm/kg和0.8 Nm/kg,增幅分别为30.73%和35.28%,屈肌提高了0.23 Nm/kg和0.48 Nm/kg,增幅分别为13.1%和37.91%。同组实验前后比较,伸肌肌群的增长,2组都有显著性差异(P<0.05),而屈肌肌群只在300°/s时,增长有显著性差异;组间比较,伸肌肌群的增长具有显著性差异(P<0.05)(见表2、表3)。
环比,一般是指报告期水平与前一时期水平之比,表明现象逐期的发展速度。环比增长速度=(本期数-上期数)/上期×100%;定基比发展速度也叫总速度,是报告期水平与某一固定时期水平之比,表明这种现象在较长时期内总的发展速度,定基比增长速度=(末期数-初始数)/初始数×100%;由表4可知,2组研究对象髋关节伸肌肌群1~4周平均环比增长速度为15.99%,4~8周平均环比增长速度为11.35%,1~8周平均定基比为28.6%;2组研究对象髋关节屈肌肌群1~4周平均环比增长速度为16.48%,4~8周平均环比增长速度为5.24%,1~8周平均定基比为22.84%;可见,在1~4周内,髋关节伸肌肌群与屈肌肌群的增长速度基本相同,分别为15.99%和16.48%,而在4~8周内,髋关节伸肌肌群的增长速度明显高于屈肌肌群,分别为11.35%和5.24%。
2.1.2 2种训练方案对髋关节总做功量的影响
总功表示肌群一定次数重复收缩做功量之和,代表肌肉的耐力。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的总功都有不同程度的提高,Ⅰ组髋关节在60°/s和300°/s测试条件下,伸肌分别提高了177 J和258.25 J,而Ⅰ组髋关节屈肌分别提高了52 J和41.75 J;Ⅱ组伸肌分别提高了226.25 J和276.25 J,屈肌提高了63.25 J和70.5 J。组间比较,伸肌肌群的增长具有非常显著性差异(P<0.01),屈肌肌群增长有显著性差异(P<0.05)(见表5)。
2.1.3 2种训练方案对髋关节最大功的影响
最大功表示肌群在一定次数重复收缩做功时,最大的一次做功值代表肌肉的做功能力,也一定程度上反应最大肌力。实验后,髋关节在60°/s和300°/s测试条件下,Ⅰ组伸肌分别增长46.5 J和41.75 J,增率为23.83%和28.77%;屈肌分别增长19.75 J和14.0 J,增率为18.04%和28.09%;伸肌、屈肌的增长组内比较具有显著性差异(P<0.05)。Ⅱ组伸肌在60°/s和300°/s测试条件下分别增长75.0 J和48.0 J,增率为23.83%和28.77%;屈肌分别增长19.75 J和14.0 J,增率为18.04%和28.09%;伸肌、屈肌的增长组内比较具有显著性差异(P<0.05);组间比较,伸肌肌群的增长具有显著性差异(P<0.05),而屈肌肌群无显著性差异(见表6)。
2.2 分析讨论
2.2.1 振动力量训练原理的研究
对振动力量训练原理的探索,国内外学者普遍认为:振动力量训练理念最初来源于电生理学上的振动性张力反射(tonic-vibration reflex),其代表人物是Eklund。Eklund对偏瘫患者进行振动刺激治疗时发现,振动刺激能引起不随意收缩的肌肉收缩,于是首次提出张力性振动反射这一概念[1]。张力性振动反射(TVR)是一种由外源性振动刺激引起的神经系统的调节反射,通过振动刺激激活肌肉本体感受器,再经过单突触和多突触的神经反馈调节,反射引起不随意收缩的肌肉收缩,从而导致肌肉力量发生变化。在振动性张力反射现象的基础上,我国学者王兴泽等人提出了弹簧振动的传递效应理论,其主要内容为:振动力量训练是利用人体接受机械性刺激而产生有节奏的生物学反应而进行的训练,人体具有弹性组织,它对于振动的反应可以视为一个多质点的弹簧系统,正因为人体像一个弹簧系统,所以振动对人体产生的各种生理效应与振动在弹簧系统中的传递及弹簧系统的形变反应相近[2]。国内外许多专家、学者根据这一生理、物理现象利用振动的传递效应,大胆设想:振动在人体中传递能促进病理状态下的机能优化,正常状态下的机能强化。
2.2.2 振动力量训练运用类别的研究
最早将振动刺激引入肌肉力量训练的是Hagbarth K E和 Eklund G,他们在1966年发现振动刺激训练可以广泛地应用于力量训练中,使力量增长更快,而最早将振动刺激应用于运动训练的则是俄罗斯科学家Nazarov[3]。在力量训练中,递增抗阻力训练(resistance training)是增加肌肉力量和功率最常用的方法之一。1987年,在一项研究增强抗阻力训练技术中,俄罗斯科学家Nazarov把振动刺激与递增抗阻力训练结合起来,这就是所说的振动力量训练或振动力量练习[4]。
运用振动刺激进行力量训练时有2种方法,第1种是直接将振动固定在目标肌肉的肌腱上进行振动刺激,研究者称之为“局部振动力量训练”,主要针对上肢肌肉力量。 Issurin B等在臂牵引器上对附加振动刺激的手臂进行最大力量训练。每周3次,每次6组,每次练习以最大力量的80~100%强度完成可能的最多次数,附加振动的频率为44 Hz,振幅为3 mm,振动加速度为22 m•s-2,结果发现附加振动组最大力量提高了49.8%,正常训练组只提高了16.4%[5]。Webre在常规力量中附加振动训练,振动频率为25 Hz。振动训练进行了5周,每周训练2次,每次4组练习,每组重复8次,强度为最大力量的80%。结果受试者的最大力量提高了24~34%,明显高于以往文献中报道的常规力量训练中肌肉力量的增加值。第2种是通过振动在人体中的传导,间接地刺激目标肌肉,“全身振动力量训练(whole body vibration-WBV)”,主要针对腿部力量进行训练。德国科隆体育大学Schwarzer以站姿对运动员进行垂直方向的振动训练,每周3次,每次以最大力量的60%完成12次,振动频率为10~24 Hz,振幅为6 mm,最大力量增加了40%[6]。
2.2.3 振动力量训练效果主要影响因素的研究
振动力量训练对于肌肉的作用效果主要取决于振动特征与振动训练方案,振动特征包括振动频率、振幅和运用方法;训练方案则包括训练类型、训练强度、训练量、间歇时间和训练频率。此外,振动刺激的效果还与肌肉的初始长度有关。国外大量文献报道:受到牵拉的肌肉对振动刺激的反应更加敏感,引起的收缩更加强烈。
2.2.3.1 振动频率
振动频率(frequency)是指单位时间内振动的次数,用赫兹(Hz)表示[7];振动的频率以50 Hz为界分为低频和高频振动2种[8],低频主要产生共振现象,主要是由人体系统共振的频率范围决定的,上肢局部振动力量训练多采用40~50 Hz的振动频率,下肢为5~25 Hz。二者的差异可能是由于上下肢快慢肌组成的比例不同造成的[9]。
2.2.3.2 振幅
振幅是指在周期振动中距离平衡位置的最大值与最小值之间差值的一半,表示振动的强弱[10]。目前,关于最佳的振幅还没有定论,但是大量实验表明,小振幅不足以引起力量的增长。国内外研究者目前采用的振幅从0.3~10 mm不等,多数采用2~6 mm振幅。
2.2.3.3 训练方案
有关振动刺激的训练安排,多数学者采用6~8周训练周期。每周2~3次,每次以最大力量的60~80%负荷量进行训练,每次3~4组,重复次数为1~8次依次递减,时间间隔为2.5~3 min,动作要求尽可能快。每次训练要严格控制接振时间,一般不超过6 min。振动刺激和传统力量训练一样,存在着训练量和训练强度的问题,对两者如何合理有效地安排,尚无明确定论。国外有研究者提出:运用大强度和量可能更有利于肌肉力量与功率的增加,同时,优秀运动员的增加量可能强于非优秀运动员[11]。
2.2.4 振动力量训练对髋关节相对峰值力矩影响的分析
相对峰值力矩一般认为可以代表肌肉的最大肌力。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩都有了不同程度的提高,说明实验方案的设计取得了较好的效果。进行组间比较,伸肌肌群的增长具有显著性差异,实验组增长明显高于对照组。振动力量训练是一种附加的外源性振动刺激,当人体这样一个粘弹性体遇到振动刺激时,其关节角度及控制的力矩会出现被动性的收缩,此时会由于振动而影响到肌肉的长度及肌紧张,它们会通过感受器把信息传入到中枢神经系统,中枢神经系统反射性地作出反应,发出各种适应性指令,使肌梭和高尔基氏肌腱器官处于适应性变化之中。对于振动力量训练引起的力量增长可以这样解释:振动使已经疲劳的肌纤维重新产生收缩,同时使未募集的肌纤维也参与到运动当中来,这就使肌肉在实际运动中募集的肌纤维数目越来越多,肌肉收缩力量的增加就越明显。
2.2.5 振动力量训练对髋关节总做功量影响的分析
总功(TW)能反映肌群收缩过程中总体做功能力,总功的提高从一定程度上反映了肌肉维持某一特定强度负荷或动作质量能力的提高,即肌肉耐力水平的提高。实验后,Ⅰ组和Ⅱ组受试者髋关节屈伸肌群的总功都有不同程度的提高。组间比较,伸肌肌群的增长具有非常显著性差异,屈肌肌群增长有显著性差异,且Ⅱ组增长高于Ⅰ组。髋关节屈伸肌群总功的增长,除上述分析之外更多的肌纤维数目被募集以外,还可能与被募集来的肌纤维兴奋性提高有关。因为随着振动频率的增加,为对抗外加负荷,神经传导冲动的数量和频率也增加,使得肌梭传入纤维兴奋性增强,直接刺激肌梭外肌纤维,引起收缩,导致肌肉收缩力量的增大。
2.2.6 振动力量训练对髋关节最大功影响的分析
根据肌肉收缩时肌纤维募集的体积原则,运动时细胞体积较小的运动单位将首先被募集,而胞体大的运动单位在募集中列在最后并最少被使用,肌纤维的募集通常不是由运动的速度而是由完成运动所需要的力量所决定,因此,快肌纤维被用来支持高阻抗的运动负荷,而低阻抗的运动则由慢肌纤维支持。本研究中,Ⅰ组屈伸肌群的最大功有显著性差异的增长,Ⅱ组则有非常显著性差异的增长。组间比较,有显著性差异。
2.2.7 振动力量训练对髋关节肌力增长速度的分析
根据上述数据和分析的结果可以看出,在传统力量训练中附加振动力量训练,可以更加有效地提高髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩、总功和最大功,取得更好的力量训练效果。本研究中,关于振动力量训练方案对髋关节肌力增长速度的影响,是通过对前4周和后4周的肌力环比增长速度进行比较的。由数据可知,屈伸肌群在前4周的环比增长速度是基本相同的,而后4周伸肌肌群的增长速度明显高于屈肌肌群的增长速度。
3 结论
1)在传统力量训练中附加振动刺激,可以更加有效地提高髋关节屈伸肌群的相对峰值力矩、总功和最大功,能更有效地达到提高髋关节力量训练的目的。
2)振动刺激能更好地提高髋关节的最大力量和耐力水平。
3)振动力量训练在前4周使髋关节屈伸肌群肌力保持相同的速度增长,而后4周髋关节伸肌肌群肌力的增长速度明显高于屈肌肌群肌力增长速度。
参考文献:
[1]Eklund G,Hagbarty K.Normal variability of tonic vibration reflexes in men[J].Experimental Neurology,1966,16:80-92.
[2]王兴泽,王冰,胡贤豪.振动力量训练综述[J].山东体育学院学报,2007,23(1):63-66.
[3]Nazarov V,Spivak G.Development of athlete’s strength abilities by means of biomechanical stimulation method[J].Theory Pract Physical Cult,1987,12:37-39.
[4]Rittweger J,Mutschelknauss M,Felsenberg D.Acute changes in neuromuscular excitability after exhaustive whole body vibration exercise as compared to exhaustion by squatting exercise[J].Clin Physiol Funct Imaging,2003,23:81-86.
[5]Issurin V B,Liebermann D G,Tenenbaum G.Effect of vibration stimulation training on maximal force and flexibility[J].Journal of Sports Sciences,1994,484:237-246.
[6]Judith S.Vibrations Kraft training[J].Leicht athletik konkret,1999,31:10.
[7]Harris C M.Introduction to the handbook.Shock and vibration handbook [M].New York:McGraw-Hill,1996:1.1-1.27.
[8]彭春政,危小焰,张晓韵.振动训练的机制和作用效果的研究进展[J].西安体育学院学报,2002,19(3):45-48.
[9]Mealing D,Long G,McCarthy P W.Vibromyographic recording from human muscles with known fiber composition differences [J].Br J Sports,1996,30:27-31.
[10]Dimarogonas A.Vibration for engineers[M].London:Prentice Hall International,1996:35-48.
[11]Jin Luo,Brian McNamara,Moran.The use of vibration training to enhance muscle strength and power[J].Sports Med,2005,35(1):23-41.