优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群生物力学特征

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.24.022

摘要/Abstract

摘要：

背景：目前，等速测试系统在评定各专项运动员肌肉功能的应用越来越受到重视，但运用等速肌力测试技术研究优秀青少年男子篮球运动员腰腹肌力特征的报道较少。
目的：研究优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群生物力学特征，为篮球项目的腰腹力量训练、科学选材和预防腰腹损伤提供依据。
方法：采用Cybex-Norm等速肌力测试系统，对广州男子篮球队运动员18人测定腰腹屈伸肌群在慢速60(°)/s和快速180(°)/s的肌力和做功情况。
结果与结论：受试者腰腹屈伸肌群的峰力矩和相对峰力矩在同一测试速度下，伸肌群大于屈肌群(P < 0.01)；腰腹屈伸肌群的峰力矩、相对峰力矩、总功均随着测试速度的增加呈减小趋势(P < 0.05)，伸肌群的峰力矩和相对峰力矩减少更显著(P < 0.01)；腰腹屈伸肌群的相对功率随着测试速度的增加而呈上升趋势(P < 0.01)；外线球员腰腹屈伸肌群各测试指标成绩优于内线球员；在等速向心收缩时，随测试速度加快，腰腹屈伸肌群的峰力矩屈伸比呈递减趋势，躯干稳定性减弱。结果提示，优秀青少年男子篮球运动员腰腹伸肌群肌力大于屈肌群；外线球员腰腹屈伸肌群的肌力优于内线球员；等速快速运动时，腰腹屈伸肌群力量减小，腰腹关节屈伸肌力平衡性减弱，应加强青少年男子篮球运动员腰腹核心肌群快速力量训练。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 组织构建, 组织工程, 腰腹肌群, 青少年男子, 篮球运动员, 等速肌力

Abstract:

BACKGROUND: At present, isokinetic testing system has attracted more and more attentions in the evaluation of athlete muscle function, but its application in the detection of waist and abdomen muscle strength characteristics in juvenile male basketball athletes is rarely reported.
OBJECTIVE: To study the biomechanical characteristics of waist flexor and extensor muscles inoutstanding juvenile male basketball athletes in order to provide the basis for waist and abdominal strength training, scientific selection and prevention of lumbar abdomen injury in basketball sport.
METHODS: Eighteen athletes from the Guangzhou Men’s Basketball Team were subjected to the detection of muscle strength and work of waist flexor and extensor muscles at 60(°)/s and 180(°)/s using Cybex-Norm isokinetic test system.
RESULTS AND CONCLUSION: At the same testing speed, the peak torque and relative peak torque of the extensor muscles were higher than those of the flexor muscles (P < 0.01). The increase in the peak torque, relative peak torque and total work of the waist extensor and flexor muscles exhibited a reduced tendency with the increasing of testing speed (P < 0.05); the peak torque and relative peak torque of the extensor muscles were
decreased more significantly (P < 0.01); the relative power of the waist extensor and flexor muscles were increased gradually with the increasing of testing speed (P < 0.01). These parameters were better in perimeter players than in post players. Under the isokinetic concentric contraction, the peak torque ratio of extensor to flexor muscles showed a decreasing trend with the increasing of testing speed and the waist flexor peak torque and extensor muscles flexion showed a decreasing trend, and the trunk stability was weakened. These findings indicate that the muscle strength of the extensor muscles was higher than that of the flexor muscles; the muscles strength of the waist flexor and extensor muscles was better in perimeter players than in post players. In isokinetic rapid movement, the muscle strength of the waist flexor and extensor muscles were reduced and the balance of the muscle strength of the waist flexor and extensor muscles was weakened, suggesting rapid strength training of the waist and abdominal core muscles should be strengthened in juvenile male basketball athletes.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Athletes, Muscle Strength, Biomechanics

中图分类号:

R318

肖冰，叶展红，庞杰. 优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群生物力学特征[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(24): 3889-3893.

Xiao Bing, Ye Zhan-hong, Pang Jie. Biomechanical characteristics of waist flexor and extensor muscles in outstanding juvenile male basketball athletes [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(24): 3889-3893.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析纳入受试者18名，测试过程无脱落，全部进入结果分析。
2.2 腰腹屈伸肌群峰力矩及相对峰力矩研究证明，峰力矩和相对峰力矩是等速肌力测试中的力矩指标，其准确性高、可重复性好，能真实地反映躯干屈伸肌群的肌力大小^[19]。一般来说，以60 (°)/s为慢速等速测试，主要用于最大肌力的测试，而180 (°)/s以上快速测试多用于肌肉功率及耐力的测试^[20]。结合篮球项目的特点，选择60 (°)/s和180 (°)/s作为等动测试的角速度，来反映青少年篮球运动员腰腹屈伸肌群绝对力量和快速力量素质。
由表1可见，优秀青少年男子篮球运动员腰腹肌群等速向心收缩测试中，屈伸肌群峰力矩(PT)和相对峰力矩(PT/BW)随着测试速度的增加呈下降趋势。其中，腰腹屈肌峰力矩和相对峰力矩下降明显(P < 0.05)，伸肌峰力矩和相对峰力矩下降更明显(P < 0.01)。Sucdder^[21]认为，肌纤维的兴奋及产生张力都需要一定的时间，若运动速度越快，肌肉收缩时间越短，所募集的肌纤维数量越少，产力也就越小。实验结果进一步论证了Sucdder的观点。而在同一测试速度下则表现为伸肌峰力矩、相对峰力矩高于屈肌，差异有显著性意义(P < 0.05)。优秀青少年男篮内线运动员(大前锋、中锋)的腰腹肌力测试成绩普遍低于外线运动员(小前锋、后卫)。在快速180(°)/s测试时，外线球员腰腹屈肌相对峰力矩显著高于内线球员(P < 0.01)。本次研究结果与以往的研究结果一致，路泽全^[22]统计2006至2007年在云南红河蒙自参加冬训的国家青年男篮运动员的力量测试指标，在仰卧起坐测试中，内线运动员的测试成绩明显低于外线运动员，说明内线运动员的腰腹肌力量明显低于外线运动员。研究结果表明，优秀青少年男子篮球运动员腰腹伸肌群肌力大于屈肌群肌力，外线球员腰腹肌肉力量素质优于内线球员。
2.3 腰腹屈伸肌峰力矩比值峰力矩比值(F/E比值)是指在等速肌力测试中，主动肌与拮抗肌峰力矩的比值^[23]。F/E比值可反映关节活动中拮抗肌群之间肌力平衡情况，对判断躯干稳定性有重要意义，通过不同速度下的屈伸肌比值这一指标可以反映肌力分配的协调性以及运用专项技术动作过程中肌力分配的合理性，躯干肌力失衡是腰痛的危险因素^[24]。正常情况下，等速向心运动时腰腹屈伸肌群屈/伸比值为0.79-0.85^[25]。受试运动员在60(°)/s测试时总体腰腹屈伸F/E比值为(86.58±7.38)%，快速180(°)/s测试时总体腰腹屈伸F/E比值为(76.08±15.59)%，说明受试者腰腹屈伸肌群发展较为平衡，受试者在测试速度增加时腰腹屈伸F/E值降低，躯干在慢速屈伸运动时稳定性较好，在快速屈伸运动时稳定性降低。从一定程度上说明快速测试容易造成腰腹肌群不协调，在安全方面弱于慢速测试。大量临床研究提示躯干的力学变化在慢性腰背痛的发生和发展的过程中起着十分重要的作用^[26]。

2.4 腰腹屈伸肌总功、平均功率总功(TW)是力矩曲线下力和力臂的乘积，等速测试中做功的指标，反映躯干的活动范围；平均功率(AP)指单位时间内肌肉做功的大小，是等速测试中的效率指标，反映肌肉做功的效率^[27]。
由表2可见，等速向心运动中，腰腹屈伸肌群总功随着测试角速度的增加呈下降趋势，提示在快速运动时，肌肉将化学能转变为机械能的能力较慢速运动时差。在60(°)/s 时，伸肌总功大于屈肌总功，但差异无显著性；在180(°)/s 时，伸肌总功大于屈肌总功(P < 0.01)。腰腹屈伸肌群的平均功率随着测试角速度的增加呈上升趋势，说明肌肉的做功效率随运动速度的增快而加大。 180 (°)/s时屈肌群的平均功率高于60 (°)/s时的平均功率(P < 0.01)，60 (°)/s时，伸肌平均功率优于屈肌平均功率 (P < 0.01)，180 (°)/s时，伸肌平均功率大于屈肌平均功率，但差异无显著性。

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引言

当代篮球运动向着“更高、更强、更激烈”方向发展，对运动员的腰腹力量要求不断提高。腰腹肌肉力量与篮球运动员的身体控制力、跳起后的滞空能力、空中完成动作的质量、篮下的对抗能力、抢篮板球的凶狠程度直接相关。重视和提高篮球运动员腰腹核心肌力是篮球项目特点的要求，也是篮球运动体能训练的发展趋势。
腰腹位于人体的中间环节，担负着稳定重心、传导力量的枢纽作用。腰腹屈伸肌群，对运动中身体姿势和技术动作和运动技能起着稳定和支持的作用。腰腹屈伸肌群相互配合在人体运动中起到稳定、传导力量、发力减力等作用，强壮稳定的核心部可以增强神经-肌肉效率，提升机体动态运动的表现，一个稳定的核心能够使机体承受瞬时变化下的各种身体姿势^[1]。篮球运动的各项技术动作与腰腹力量水平直接相关，运动员实战运用技术的能力往往受制于其腰腹力量强弱。目前在国内篮球运动训练对腰腹力量重要性的认识不足，不重视腰腹力量的训练，直接影响篮球运动员整体技术水平的提高。研究发现，腰腹部是篮球运动员的易损伤部位^[2-3]，而腰腹力量的科学训练可以在一定程度上预防和减少运动损伤。青少年运动员仍处于成长期，具有极佳的可塑性，更是优秀运动队的预备队员，因此，系统研究青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群生物力学特征具有重要意义。
等速肌力测试是目前公认的最为客观和准确的肌力测评手段，已成为评定肌肉力量特征的黄金指标^[4]，等速测试技术多应用于运动能力诊断、运动员选材、运动训练、康复医学等研究领域^[5-9]。等速测试技术在评价不同项目运动员关节肌群的力量特征得到越来越广泛的应用，但以往的相关研究多集中于对运动员上、下肢关节肌力特征的探讨^[10-14]，对腰腹关节的肌力特征研究则相对较少^[15-17]，特别对青少年运动员的腰腹肌力特征的研究更少。等速肌力测试用于肌肉的评定量化的指标比传统的徒手肌力测试准确，可重复性好，尤其在躯干的测试中更方便、实用。研究采用Cybex-Norm等速肌力测试系统对优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群力量进行测试分析，了解优秀青少年男子篮球运动员腰腹肌力特征，为篮球项目的腰腹力量训练、科学选材和预防腰腹损伤提供依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

设计：腰腹屈伸肌群力量测试分析。
时间及地点：测试时间为2014年11月，测试地点在广东省体育科学研究所。
对象：测评备战2015年全国青年运动会的广州男子篮球队运动员18名。篮球运动不同位置的运动员技术特点和能力要求不同，对力量素质的要求也不尽相同。国内青少年男篮运动员进入篮球运动的中、高级阶段，比赛的位置相对固定。运动员根据场上不同的位置分为内线球员(大前锋、中锋)8名，外线球员(小前锋、后卫)10名，队员年龄(17.18±0.87)岁，身高(194.50±4.83) cm，体质量(80.43± 8.37) kg，体格指数(21.7±2.38) kg/m2，体脂肪率(11.16± 4.84)%，所选运动员中，健将级运动5名，一级运动员13名，受试者腰腹活动度正常，坐位体前屈(12.31±5.78) cm，无腰腹部现病史。受试者对测试知情并同意，愿意配合。
测试仪器：采用Cybex-Norm等速肌力测试系统(美国)进行腰腹屈伸肌群力量测试。
方法
测试程序：按等速测试标准程序进行，受试者在测试前进行15 min 腰腹部热身运动，包括腰腹的屈伸、侧屈和旋转运动和拉伸练习，并在仪器上进行3次亚极量等速向心收缩的体验，以熟悉腰腹等速肌力测试的模式。
正式测试时采用等速向心收缩的运动方法，研究表明等速测力装置评定躯干的力学特征，测试角速度为60 (°)/s和180 (°)/s时重复测试信度满意，240 (°)/s时屈肌重复测试信度较差[18]。本测试选择慢速60 (°)/s和快速180 (°)/s测试角速度，在每种速度下，受试者尽自己最大力量腰腹前屈和后伸5次，组间休息60 s。测试数据由系统计算机自动记录和保存。
主要观察指标：腰腹屈伸肌群的峰值力矩(PT，N•m)，相对峰力矩(PT/BW，N•m/kg)，屈伸肌群峰力矩比值(F/E，%)，总功(TW，J)，平均功率(AP，W)。
统计学分析：利用SPSS 19.0软件进行统计学处理，数据结果用x±s表示，对数据进行独立样本t 检验、配对样本t 检验和多元方差分析，P < 0.05表示差异有显著性意义，P < 0.01表示差异有非常显著性意义。

讨论

优秀青少年男子篮球运动员腰腹伸肌群力量大于屈肌群力量，腰腹屈伸肌群肌力随测试速度的增快呈下降趋势，伸肌群下降更为明显。研究表明，等速肌力测试时，不同类型肌纤维的募集并非取决于运动速度^[28-30]，而取决于收缩强度。低于40%收缩强度募集慢肌纤维，40%-60%收缩强度同时募集快肌的Ⅱa纤维，大于60%强度的收缩进而又募集快肌的Ⅱb纤维，此时慢肌纤维募集率虽也有增加，但快肌已成为主要的收缩力量。在60 (°)/s 的慢速运动时，收缩强度大，快肌与慢肌纤维均被大量募集，故在慢速运动时腰腹肌群表现出较高的力量；在180 (°)/s的快速运动时，收缩强度变小，参与收缩的主要是慢肌纤维，则收缩力量显著性降低。说明优秀青少年篮球运动员腰腹屈伸肌群的肌纤维组成不同，伸肌群快肌纤维的比例高于屈肌群快肌纤维比例。
优秀青少年男子篮球运动员外线球员的腰腹肌力优于内线球员，所以国内青少年篮球内线运动员更应加强腰腹力量素质训练。篮球场上的内线球员(中锋和大前锋)身体质量较大，躯干肌肉及其韧带所承受的重力大，流行病学研究表明，躯干肌力较弱的人群，其慢性腰痛的发病率更高[31]，因此体质量较大的内线运动员应加强练习腰腹力量来增加躯干稳定性和承受重力的能力，提高力量素质，避免腰腹运动损伤。
优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群发展较为平衡，在慢速测试时腰腹屈伸肌比值稍高于正常范围，躯干稳定性较好，但随测试角速度加快，腰腹屈伸肌比值降低，躯干稳定性减弱。当屈伸肌群保持一定比例才能维持脊柱腰段生理弯曲，两肌群协调作用，才能完成腰部的运动功能。Lee等^[32]通过5年的随访临床研究，证实腰痛患者的屈伸肌比值较正常对照组低，认为躯干肌力失衡是腰痛的危险因素。腰腹屈伸肌峰力矩比值不平衡会导致脊柱动力学的改变，降低运动能力，增加关节运动损伤风险。青少年篮球运动员应加强腰腹屈肌群在快速运动状态下专项力量训练，提高运动员的爆发力和快速运动时脊柱的稳定性，并注意腰腹肌群两侧肌力的平衡，提高运动成绩和预防高强度运动时运动损伤。
优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群的在等速测试中，两种测试速度的伸肌群总功均高于屈肌群，测试结果反映青少年篮球运动员伸肌群的工作能力强于屈肌群。两种测试速度下的伸肌群平均功率高于屈肌群，说明青少年男子篮球运动员腰腹伸肌群的快速力量优于屈肌群。优秀青少年男子篮球运动员腰腹屈伸肌群总功随着测试速度的增加呈减小趋势，相对功率随着测试速度的增加而呈上升趋势。因为在肌肉快速收缩中，只有活动周期快的横桥参与活动，活动周期慢的横桥来不及活动，收缩就已结束，收缩速度越快，横桥形成的数量越少，力量也就越小，总功下降。肌肉快速收缩时，尽管肌力减少，但速度增加的幅度大于肌力减少的幅度，所以快速收缩的平均功率值仍高于慢速收缩。
腰腹部肌肉由腰腹关节的屈肌群(腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌、腰大肌)和伸肌群(棘间肌、多裂肌、腰方肌、竖脊肌、背阔肌)组成，属人体核心区域肌群，位于身体重心的中间环节，是人体整体发力的主要环节，对上下肢体的协同用力起着承上启下的枢纽作用，为人体完成复杂、准确的运动提供保障。
肌肉力量是人体运动机能的基本素质，是人体运动系统在工作时克服或对抗阻力的能力，是影响人体运动能力的基本要素。力量素质是指肌肉在工作时克服内外阻力的能力，是运动员掌握技术和提高运动成绩的基础，是人体运动的最基本素质和评价身体训练水平的重要指标。篮球运动员进行肌肉力量训练，应重点训练核心部位力量，优先发展腰腹力量，用发展的腰腹力量促进其它力量练习的训练效果。腰腹肌群力量训练有助于提高篮球技术动作的稳定性，构建运动链为四肢发力创造运动支点，提高运动中身体的控制力、对抗能力、变向和位移速度，预防下腰部运动创伤，所以青少年篮球运动员进行四肢肌肉力量练习的同时，不能忽略腰腹肌肉力量的训练。研究表明15-18岁是力量素质发展的敏感期^[33]，腰腹力量训练符合青少年篮球运动员生长发育规律，能够增强运动员的身体控制力，提高在实战中运用技术的能力，预防运动损伤的发生，对其身体素质的提高具有重要意义。
篮球运动员所需的力量素质主要是爆发性的快速力量，这既需要肌肉有快速收缩和舒张的能力，而且要求神经系统在兴奋时高度集中，兴奋与抑制过程转变迅速。篮球腰腹力量训练，应设计符合篮球项目特点和运动员个体需求的具有稳定、平衡、协调和本体感觉的练习动作，达到功能性力量训练与专项力量训练的对接，使神经-肌肉系统的功能得到最大化的开发，为完成专项技术动作提供强大的力量支持。根据青少年运动员的生理特征，避免负重力量训练带来的过度刺激使青少年运动员肌肉产生过早劳损，在专项身体素质训练的时间、强度、练习次数比例应当协调，肌力训练应遵循小负荷、多次数、多样化的原则，循序渐进逐步提高力量训练难度和负荷，积累储备腰腹力量。

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延伸阅读

有研究了解中国国家女子篮球队运动员膝关节等速肌力特征。选用IsoMed 2000等速测试系统,采用60°/s、180°/s、240°/s3种角速度,测试18名中国女篮国家队运动员膝关节等速肌力。根据场上位置将运动员分为3组:后卫组7人(1、2号位),前锋组6人(3、4号位),中锋组5人(5号位),比较分析3组运动员的测试结果。结果显示：①女篮运动员双侧膝关节慢速测试时(60°/s)屈伸肌峰力矩(PT)显著高于快速测试(180°/s,240°/s),膝关节屈伸肌峰力矩比值(H/Q)随测试速度增加递增,左右膝屈伸肌峰力矩比值无显著性差异。②慢速测试时(60°/s),左右膝关节峰力矩、峰力矩/体重比值、平均功率、屈伸肌峰力矩比值无显著差异。③快速测试(240°/s)时,左膝屈肌峰力矩、峰力矩/体重比值(PT/BW)显著高于右膝。180°/s测试时,左膝屈肌平均功率显著高于右膝。④60°/s测试时,后卫、前锋、中锋运动员峰力矩、峰力矩/体质量比值组间比较无显著性差别。180°/s测试时,后卫运动员左膝屈肌峰力矩与前锋、中锋运动员比较有显著性差异(P=0.02),各组间伸肌峰力矩未见显著差异。240°/s测试时,后卫运动员右膝屈、伸肌峰力矩/体质量比值和中锋运动员比较均存在显著差异;后卫、前锋、中锋3组运动员平均功率、屈伸肌峰力矩比值、总功与峰值功率组间比较均无显著性差别。结果提示：①女篮运动员快速测试(240°/s)时左膝屈肌力量强于右膝,反映快速运动时左右膝关节肌力不平衡。②不同场上位置女篮运动员膝关节等速肌力快速测试结果有差异性,提示力量训练应根据场上位置进行特异性训练。③女篮运动员需加强屈肌快速力量训练,以提高屈伸肌峰力矩比值,预防膝关节损伤。

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