不同频率振动刺激力量训练对膝关节肌群肌力影响的实验研究

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　　摘要：采用PHYSⅠO-PLATE振动训练台，对北京女子垒球队二线运动员进行不同频率的振动刺激力量训练，振动频率分别是30HZ和45HZ，振幅为7mm。经过八周系统的力量训练，利用MERAC等速肌力测试系统分别对两组受试者膝关节屈伸肌的等速力量进行测试，实验结果表明：实验后，Ⅰ组和Ⅱ组受试者膝关节左右侧伸肌群相对峰值力矩、总功都产生了显著性提高(P＜0.05)，快速单次最大做功功率产生了非常显著性提高；组间比较，Ⅱ组受试者膝关节左右侧伸肌相对峰值力矩、快速单次最大做功功率的增长率均高于Ⅰ组，差异具有显著性(P＜0.05)。研究证明：抗负荷力量训练附加振动刺激可以有效地提高力量训练的效果，能够以相对较小的负荷有效地提高肌肉的最大力量、快速力量以及肌肉耐力；同振幅下，次高频振动刺激对肌肉的训练效果显著高于中低频振动刺激。
　　关键词：振动刺激；力量训练；相对峰值力矩；单次最大功率；总功
　　中图分类号：G804.2 文章编号：1009-783X(2008)03-0072-04 文献标识码：A
　　
　　1　研究目的
　　
　　振动刺激力量训练是一种新兴的力量训练方法，以其能够用较小的负荷有效地提高肌肉力量及爆发力而受到越来越多国内外专家的关注。国外学者利用肌电图对振动刺激时神经冲动的变化进行研究，发现在适宜的振动频率下，神经冲动的发放频率加快，同步性增强。但根据文献所示，不同频率的振动刺激对神经肌肉的影响是不同的。本研究中通过采用PHYSⅠO-PLATE振动训练台，对北京女子垒球队二线运动员分别进行两种不同频率的振动刺激力量训练，试图探究提高振动肌肉力量训练效果更为有效的方法和手段。
　　
　　2　实验对象与研究方法
　　
　　2．1 实验对象
　　本研究的实验对象为北京女子垒球队二线运动员，样本含量为8，随机分成两组，Ⅰ组为中低频振动力量训练组，运动员在力量训练中接受频率为30Hz的振动刺激㈩Ⅱ组为次高频振动力量训练组，运动员在力量训练中接受频率为45Hz的振动刺激。受试者基本情况见表1。
　　
　　
　　2．2　研究方法
　　2．2．1 实验相关仪器
　　意大利GLOBUS公司生产的PHYSⅠO-PLATE振动训练台、MERAC等速肌力测试系统、美国ArⅠel公司生产的ComputerⅠzed ExercⅠse System(CES)肌力测试及训练系统。
　　2．2．2　训练方案
　　运动员在正式训练前首先利用CES肌力测试及训练系统对下肢最大等速蹬伸力量进行测试，然后以运动员最大肌肉力量为依据，选定最大肌肉力量的30％作为附加负荷进行力量训练。运动员共进行8周振动训练，每周2次，每次6组，每组40秒，在此期间运动员一次完成深蹲起10个、膝角保持120°～140°静蹲10秒，以及膝角控制在120°～140°的半蹲起10个，组间休息40秒，要求运动员做蹲起时爆发式用力，脚踝参与最后发力。Ⅰ组接受的振动刺激频率为30Hz，Ⅱ组接受的振动频率刺激为45Hz，振幅均为7mm。在训练过程中，每两周对运动员下肢最大蹬伸力量进行一次测试，并以当前最大蹬伸力量作为基础来调整运动员的附加符合。
　　2．2．3 评定指标的测试
　　实验前后一周内，对受试者膝关节进行慢速为60°/s和快速240°/s的等速肌力测试。选定慢速相对峰值力矩、单次最大做功功率、及总功作为反映最大肌肉力量、快速力量及肌肉耐力的评定指标。
　　
　　3　结果与分析讨论
　　
　　3．1　研究结果
　　3．1．1 两种振动刺激对膝关节屈伸肌群相对峰值力矩的影响
　　相对峰力矩(PT/BW)是反映下肢屈肌群和伸肌群收缩时相对最大力量的指标。实验后，Ⅰ组和Ⅱ组受试者膝关节左右侧屈伸肌群的相对峰值力矩都有了不同程度的提高，Ⅰ组膝关节左右侧伸肌分别提高了10.5％和9.88％，而膝关节左右侧屈肌分别提高了6.30％和9.30％；Ⅱ组伸肌分别提高了19.66％和19.88％(P＜0.01)，屈肌提高了19.30％和23.30％(P＜0.01)。组间比较，其峰值力矩的增长具有显著性差异(P＜0.01)(表2)。
　　 (群)的最大收缩力量。本研究中，两组受试膝关节左右侧屈伸肌群最大收缩力量都有所增长，其中Ⅱ组肌群最大收缩力量增长的幅度要明显大于Ⅰ组，组间比较具有显著性差异。这一结果表明，同一振幅下，振动频率相对较高的振动刺激对肌肉(群)的最大收缩力量能够产生较好的效果。
　　
　　振动刺激作为一种外界刺激，在力量训练方面与传统的力量训练方式比较有其特殊性。振动刺激可以产生加速度，而加速度所产生的“超重”与“失重”现象使得在实际运动中负荷量在不断的发生变化。根据N=G+ma，在“超重”阶段运动员所承受的负荷量要远远大于实际承受的负荷量。在相同振幅下，振动频率越快，产生的加速度越大，在振动训练中肌肉所承受的负荷量也越大，肌肉在实际运动中募集的运动单位也越多，肌肉收缩力量增加越明显。
　　从神经调节来讲，振动刺激作为一种外源性的刺激能刺激肌肉的本体感受器，特别是初级肌梭传人纤维末梢的兴奋性。振动刺激低频波从远一近在肌肉传导，激活了大量肌梭Ⅰ a传人纤维的兴奋性，引起肌梭Ⅰ a型神经传入冲动的增加，提高神经肌肉的效率。在一定范围里，振动频率越高，肌梭的梭内纤维的长度变化越快，神经发放冲动的频率和强度也随之增加，这样就可以募集更多的运动单位参与运动，改善神经肌肉的协调性。许以诚等人通过肌电图反应也证实了这一点。
　　3．2．2 两种振动刺激对膝关节屈伸肌群快速力量影响的可能机制
　　本研究中，经过八周的系统训练，Ⅰ组和Ⅱ组受试者膝关节左右侧屈伸肌群快速单次最大做功功率都得到了不同程度的提高，且增长幅度呈现了与相对峰值力矩相同的现象，组间比较具有显著性差异。
　　从运动单位募集形式上分析，肌肉随意活动中，首先动员传导速度慢但易兴奋的小α-运动神经元。然后再动员传导速度快但兴奋阈值高的大α-运动神经元参与活动，即在肌肉活动中首先募集小α-运动神经元支配的Ⅰ型肌纤维，逐渐激活大α-运动神经元支配的Ⅱ型肌纤维参与收缩。而振动刺激，能使神经冲动的频率加快，同步性增强，这样就可以使大a-运动神经元动员加快，从而使Ⅱ型肌纤维激活加快，即在同一负荷刺激下，募集到了更多运动单位参与工作，造成肌肉收缩力上升的梯度加强，增强了肌肉快速做功的能力。
　　3．2．3　两种振动刺激对膝关节屈伸肌群肌肉耐力影响的可能机制
　　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。本研究中，两组受试者膝关节屈伸肌群收缩的总功都得到明显的提高。但是，组间比较不具有显著性差异。笔者认为振动刺激力量训练对肌肉耐力水平的促进作用是因为振动刺激使肌肉力量增强、肌群收缩过程中总体做功能力提高造成的。
　　本研究中，根据实验结果所示，伸肌力量得到发展的同时，屈肌力量也得到相应的发展。上海体育科学研究所的许以诚等人通过对振动与非振动力量训练时的肌电反应进行比较研究发现：振动刺激不仅能通过较小的运动负荷来募集更多的运动单位参与工作，而且能够增强中枢系统的兴奋性与协调性，在发展主动肌的同时，对抗肌的力量也得到一定的发展。
　　
　　4　研究结论
　　
　　1)抗负荷力量训练中附加全身振动刺激，能够有效地提高膝关节肌群力量的训练效果。
　　2)振动刺激力量训练能够以相对较小的负荷有效地提高膝关节肌群的最大力量和快速力量以及耐力水平。
　　3)相同振幅下，次高频振动刺激较中低频振动刺激能够更有效地提高膝关节肌群的最大力量、快速力量。
　　4)振动刺激力量训练能够使主动肌力量增加的同时，使对抗肌的力量也得到一定的发展。
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