优秀跳水运动员腰背及下肢力量素质比较研究

张援 宋爱晶 邓京捷 李吉如

(广东省体育科学研究所国家体能与训练适应控制系统重点实验室 广东广州 510663)

跳水是一项集力量与智慧为一体的奥运项目，是技术与力量的结合，力量是跳水运动员必备素质之一。我国跳水运动员具有明显的“年轻化”特点，该特点主要表现在“始训时间早”和运动员“成才时间提前”两个方面，许多运动员在青少年时期已达到世界优秀水平［1，2］。近年来，跳水专项力量训练的发展越来越受到国内教练员和运动员的认同和重视，发展运动员的专项力量成为所有运动项目在力量训练中最关注的问题，而专项技术与力量训练的密切结合是有效提高专项力量水平的重要途径［3，4］。国内学者陈小平指出，具备良好的专项力量水平是每一位世界级优秀跳水运动员的共同特征，他认为跳水运动员的力量训练具有3 个突出特点：高难度和高质量的技术动作对力量能力提出了更高要求；项目的“年轻化”与力量训练之间存在矛盾；跳水运动员特殊的身体“形体”条件对力量训练提出了特殊的要求。尤其我国跳水运动员始训时间早、进入专项训练时间提前的年龄特征［2］，使得跳水教练员面临跳水运动员年龄与力量训练之间的矛盾，还需面临跳水项目对运动员体型（身材匀称、轻巧灵活、流线型好）的要求与肌肉力量发展之间的矛盾。如何发展跳水专项运动员的专项力量素质，一直是跳水运动研究的热点。有学者认为，跳水运动员的下肢力量水平是运动员完成起跳技术动作的重要保障，随着跳水技术难度的进一步提高，对跳水运动员的力量素质尤其是下肢运动链各关节的力量水平提出了更高要求［5］。有学者认为，跳水力量训练的重点是腿部、腰腹和上肢力量［6，7］，强调发展关节柔韧性练习，增加肌肉收缩速度、提高运动员爆发力和快速力量水平。力量训练既影响着运动员的技术难度和稳定性，同时也关系到运动损伤发生的概率［1］。研究表明，跳水运动员伤病较多是影响当前跳水项目发展的一个现实问题。我国跳水运动员损伤最常见的是肌肉损伤与关节损伤，以腰背、肩关节、膝关节、踝关节的肌肉损伤为主［6-8］。近年来，针对核心肌肉力量训练有效预防腰背部损伤的相关研究和报道，呈日益增多趋势［9-13］，但对膝踝关节损伤的相关文献报道明显不及腰背部，对关节整体肌肉力量评价和分析的研究报道也相对较少［14，15］，特别是对高水平男女跳板跳台运动员下肢和腰背部肌肉力量素质特征比较的研究尚未见报道。等速肌力在运动员的肌肉力量测试、评价以及损伤后关节肌肉康复中逐渐得到广泛应用，其测试指标已成为评定肌肉力量特征的黄金指标［16-21］。因此，该研究中采用等速肌力开展膝关节、踝关节和腰背部肌肉力量的测试与评价。

跳水项目中有很多动作需要运动员下肢积极蹬伸板或台获取更大的向上向前的冲量，以获得更快的初速度，完成旋转或翻腾，因此对下肢快速收缩爆发能力要求很高。研究表明，跳水运动员以快肌纤维（Ⅱ型肌纤维）为主［15］，快速力量是跳水运动员的主要素质之一，获得尽可能高的起跳高度和快速的翻腾速度是提高跳水动作质量和加大动作难度的重要前提和保证［22］。SJ测试主要反映下肢伸肌群在预先拉长且处于等长收缩状态下突然起动收缩的能力，是目前用于起动力量检测与评定较为常用的手段；CMJ 测试主要反映下肢伸肌群从离心收缩快速转为向心收缩的能力。三维测力台SJ和CMJ测试能较好地反映跳水运动员的下肢爆发力。

广东是跳水项目大省［23］，该研究拟通过对广东优秀跳台、跳板运动员进行等速肌力和三维测力台测试，探讨不同跳水专项运动员腰背及下肢力量素质共异性特征，探索跳台、跳板运动员损伤易发生部位力量素质薄弱点，找出影响跳水竞技水平的力量因素，以此采取针对性的训练手段发展专项力量，提高竞技水平和运动成绩，预防运动损伤的发生，延长运动生涯。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

该文选取广东跳水队跳台、跳板不同专项高水平运动员38 名，其中健将级运动员26 名，一级运动员12名。训练年限4～16年。

表1 运动员基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 等速肌力测试

采用美国产Cybex-NORM 等速肌力测试系统，测试部位为双侧膝关节、双侧踝关节和腰背部肌群。参照以往研究报道［16，24］和日常测试评价经验，膝关节、腰背部等速向心60°/s×5，踝关节等速向心30°/s×5，采集峰力矩、相对峰力矩进行统计。

1.2.2 三维测力台测试

采用美国产AMTI三维测力台，SJ测试（Squat Jump Test），又称为半蹲跳测试，运动员双手叉腰半蹲在测力台上，听到命令后尽最大努力蹬伸起跳。CMJ 测试（Counter Movement Jump），又称为下蹲跳测试，运动员双手叉腰直立于测力台上，听到命令后快速下蹲至某一位置立即向上起跳。参照以往研究报道［25］和日常测试评价经验，由专业技术人员进行讲解并示范，运动员掌握技术动作要领后，再进行测试。

1.3 统计学分析

将等速肌力和三维测力台自动采集的测试数据转换到计算机上，用Excel表进行数据管理，然后运用Origin 7.5软件对数据进行统计分析，组间比较采用方差分析，P<0.05具有显著性差异，P<0.001具有极显著性差异。

2 研究结果

2.1 膝关节等速肌力测试结果

如图1、图2所示，左膝关节，男板伸肌PT与男台、女台间存在显著性差异（P<0.05），PT/BW显著性差异均消除；男板屈肌PT与女板、男台、女台间存在显著性差异（P<0.05），PT/BW结果与PT一致；各项目间F/E屈伸肌比值无显著性差异。方差分析结果显示，除男板外，其他3个项目男台、女板和女台伸肌PT与屈肌PT之间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW结果与PT结果一致。

图1 左膝关节等速肌力伸屈肌60°/s PT(Nm)结果分析

图2 左膝关节等速肌力伸屈肌60°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E结果分析

如图3、图4 所示，右膝关节，男板伸肌PT 与男台、女板、女台间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW仅与女台存在显著性差异（P<0.05），与男台、女板间的差异消除；男板屈肌PT与男台、女板、女台间存在显著性差异（P<0.05），PT/BW与女板、女台间存在显著性差异（P<0.05），与男台间的显著性差异消除；各项目间F/E 屈伸肌比值无显著性差异。方差分析结果发现，右膝关节所有4 个专项的伸肌PT 与屈肌PT 之间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW统计结果与PT一致。

图3 右膝关节等速肌力伸屈肌60°/s PT(Nm)结果分析

图4 右膝关节等速肌力伸屈肌60°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E结果分析

2.3 踝关节等速肌力测试结果

如图5、图6 所示，左踝关节，男板伸肌PT 与男台、女板、女台之间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW 显示差异均消除；男板屈肌PT与男台、女板、女台之间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW 结果仅与女台间存在显著性差异（P<0.05）；各项目间，F/E 屈伸肌比值无显著性差异。方差分析发现，左踝关节所有4 个专项的伸肌PT 与屈肌PT 间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW结果与PT结果一致。

图5 左踝关节等速肌力伸屈肌30°/s PT(Nm)结果分析

图6 左踝关节等速肌力伸屈肌30°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E结果分析

如图7、图8 所示，右踝关节，男板伸肌PT 与男台、女板、女台之间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW结果仅与女台存在显著差异（P<0.05）；各项目屈肌PT不存在显著性差异，PT/BW 统计结果与PT 一致；各项目F/E屈伸肌比值无显著性差异。方差分析发现，右踝关节所有专项的伸肌PT 与屈肌PT 间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW统计结果与PT一致。

图7 右踝关节等速肌力伸屈肌30°/s PT(Nm)结果分析

图8 右踝关节等速肌力伸屈肌30°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E(b)结果分析

2.4 腰背部等速肌力测试结果

如图9、图10所示，腰背部伸肌PT，男板与男台、女板、女台之间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW 统计结果与PT一致；屈肌PT，男板与男台、女板、女台，男台与女台存在显著性差异（P<0.05），PT/BW 统计结果与PT一致；各项目间F/E屈伸肌比值，仅女板和女台之间存在显著性差异（P<0.05）。方差分析发现，除女板伸肌PT与屈肌PT之间存在显著性差异（P<0.05）外，其他3个项目伸肌与屈肌相比不存在显著性差异；PT/BW结果显示，女板伸肌PT与屈肌PT 之间显著性差异消除，所有4个项目伸肌PT/BW与屈肌PT/BW相比不存在显著性差异。

图9 腰背部等速肌力伸屈肌60°/s PT(Nm)结果分析

图10 腰背部等速肌力伸屈肌60°/s PT/BW(Nm/kg)及F/E(b)结果分析

2.5 SJ、CMJ三维测力台测试结果

如图11、图12、图13所示，各项目间SJ方差分析发现，最大力测试，男板与男台、女板、女台之间，男台与女台存在显著性差异（P<0.05）；爆发力测试，各项目间不存在显著性差异；冲量测试，男板与女板、男台、女台之间，男台与女台之间均存在显著性差异（P<0.05），与最大力结果一致。各项目间CMJ 方差分析发现，除最大力外，爆发力和冲量测试结果与SJ 一致。最大力测试与SJ不同的是，除男板与男台、女板、女台，男台与女台存在显著性差异（P<0.05）外，女台与女板之间也存在显著性差异（P<0.05）。

图11 三维测力台SJ测试和CMJ测试最大力结果分析

图12 三维测力台SJ测试和CMJ测试冲量结果分析

图13 三维测力台SJ测试和CMJ测试爆发力结果分析

3 讨论

3.1 跳板跳台不同专项运动员下肢和腰背部力量素质共异性特征

3.1.1 膝关节等速肌力共异性特征

对跳水项目而言，一个好的起跳高度，对动作的顺利完成起着非常重要的作用。Malliou等［26］对膝关节伸展力量与纵跳高度的研究发现，无论是准备期还是比赛恢复期，膝关节伸展力量与纵跳高度均显著性相关。师玉涛等［27］对4名男子10m跳台运动员下肢关节等速肌力测试结果显示，男子跳台运动员下肢伸肌群力量明显大于屈肌群。该文研究对象广东省优秀跳水运动员膝关节伸肌力量发展较好，男板膝关节伸肌力量最大，跳台运动员膝关节伸肌力量相对跳板运动员弱。王清的研究成果［28］表明，运动员性别、年龄等个体差异、运动项目不同和伤病情况都会影响运动员膝关节等速肌力向心峰力矩峰值大小，该文研究结果与上述报道一致。

屈肌的主要功能是对下肢的减速作用，保持膝关节的稳定性，研究显示，除男板左膝外，广东省优秀跳水运动员膝关节伸肌PT 与屈肌PT 间均存在显著性差异（P<0.05），PT/BW 统计结果与PT 结果一致。提示除男板左膝外，广东省优秀跳水运动员膝关节的屈肌肌肉力量相对伸肌薄弱。

屈伸肌比值可以有效评价关节的平衡情况及关节的稳定性，研究认为，膝关节F/E 比值一般在慢速测试时（60°/s）为60%～69%［29］，中速测试（180°/s）时为70%～79%，快速测试时（300°/s）为80%～95%［30］，该文研究显示，慢速测试时（60°/s），男板左膝关节比值高于上述范围，其余F/E 比值相对偏低，与前面伸屈肌比较结果相一致，进一步提示广东省优秀跳水运动员膝关节的屈肌力量相对薄弱。张丽等［31］对排球运动员膝关节等速肌力测试结果同样显示，慢速测试时（60°/s）左右膝关节屈伸肌峰力矩、峰力矩/体重比值、平均功率、屈伸肌比值存在显著差异。任少芬［7］对国家集训队膝关节损伤进行了研究，30名集训队员，19人发生膝关节不同程度损伤，损伤率高达63%。王东需等［32］对古典式摔跤运动员下肢肌力进行8 周功能性训练，有效改善了膝关节屈伸肌平衡问题。根据上述研究结果，广东省优秀跳水运动员在今后日常训练中需加强膝关节，尤其右膝关节屈肌力量训练，以预防运动损伤的发生。

3.1.2 踝关节等速肌力共异性特征

踝关节测试结果显示，广东省优秀跳水运动员踝关节伸肌优于屈肌，且存在显著性差异，提示广东省优秀跳水运动员踝关节的屈肌肌肉力量相对伸肌薄弱，与文献报道一致［27］。男板左右踝伸肌PT和左踝屈肌PT最大，具有显著性差异（P<0.05），而女台的左踝屈肌和右踝伸肌相对较为薄弱，分析原因可能与其年龄及肌肉发育程度有关，训练中应着重强化此方面的训练，以增强踝关节的稳定性，避免踝关节损伤的发生。研究表明［6］，踝关节损伤主要发生在跳板运动员，与跳板运动员踝关节需要承受很大负荷的项目特点有关，因此，跳板运动员日后训练中更应重视踝关节屈肌力量的发展。

3.1.3 腰背部等速肌力共异性特征

在跳水运动中，腰背是连接上下肢体运动的中间环节，起到维持身体平衡、控制身体姿势的作用，起跳的高度不仅取决于运动员腿部力量的优劣，更重要的是通过良好的腰背部肌肉力量将下肢和上肢的力量进行整合，形成全身的起跳力量，因此腰背部在形成整体的运动链中起到重要作用［33］。出色的腰背部肌肉力量可以加快翻腾的速度，增加难度，腰背部肌肉力量还对身体姿态和平衡有着重要的控制作用，特别是身体姿态在空中的控制以及旋转后身体的打开时机均与腰背部肌肉力量有着密切的关系［1］。

数据显示，跳板运动员腰背部伸、屈肌PT 均比同性别跳台运动员大，男板>女板>男台>女台。其中男板运动员伸肌PT和屈肌PT均为最大，与其他专项相比具有显著性差异（P<0.05），这与跳板专项运动员在积极蹬伸跳板后，需要在有限的高度完成多周翻腾有关，因此对腰背部力量要求非常高，而跳台项目运动员因为年龄小，相对翻腾的高度要高得多，由此出现其腰背部肌肉力量明显低于跳板运动员。

腰背屈肌力量在跳水运动中非常重要，数据显示，除女台外，其余3个专项的腰背屈肌力量均大于伸肌，以男板最为突出，提示跳水各项目运动员腰背部肌肉力量发展较好且均衡，这与其运动的专项特征是一致的，有助于比赛时动作的完成效率，保证运动水平的发挥，且可以较好地避免运动损伤的发生。

3.1.4 下肢爆发力共异性特征

数据显示，广东省优秀跳水运动员具备良好的下肢快速爆发能力，尤其男板运动员的SJ 和CMJ 力量素质，其最大力、爆发力和冲量值均为各专项最大，其中最大力（P<0.05）和冲量值（P<0.05）具有显著性差异。各专项间爆发力指标无显著性差异（P>0.05），分析可能与所测对象均为高水平运动员有关。

陈小平［1］和任少芬［7］的研究指出，从解剖学和肌肉工作的力学结构角度分析，跳水起跳的膝关节角度一般在130°左右，SJ 起跳角度接近130°，故SJ 测试更接近于跳水的专项实际情况，该文研究发现，所有跳水专项的SJ 最大值均比CMJ 最大值大，与陈小平研究结果一致。王荣辉等［15］的研究指出，女子跳水专业运动员下肢爆发力都能满足技术的需要，而男子运动员因为体重大，动作平均难度也比女子高，因此需要更好的下肢爆发力作保证，此结果与该研究结果SJ结果相一致，男运动员下肢爆发力优于女运动员。

4 结语

通过对广东省优秀跳水运动员下肢及腰背部力量素质共异性的比较研究，发现不同专项跳水运动员膝关节和踝关节屈肌力量较弱，尤其以右膝和左踝最为突出，跳水运动员专项力量训练应加强膝踝关节屈肌，特别是右膝和左踝关节屈肌肌群练习，以避免和降低运动损伤风险；跳板运动员下肢膝、踝关节伸肌力量和腰背部屈肌力量均较为突出，以男板运动员尤为突出，提示不同专项运动员力量发展，应根据跳水专项特点有所不同；不同专项优秀跳水运动员下肢爆发能力均较佳，以男板最为突出，提示良好的下肢爆发力是优秀跳水运动员的必备素质。