我国优秀女子铅球运动员投掷臂三关节等速肌力特征

苑廷刚 王国杰 郑富强 李爱东 王泽峰

1 国家体育总局体育科学研究所（北京100061）

2 山东师范大学体育学院

铅球作为田径运动中速度力量型项目的代表，运动员绝对力量以及爆发力的强弱对成绩起着决定性作用， 而运动员通过一系列预摆加速使铅球获得的动量能否有效地传递到上肢并作用于器械， 除了与躯干和下肢关节肌肉力量以及技术水平有关外， 与上肢主动肌的力量水平也有较大的关系。 而目前关于铅球运动员上肢肌力的研究尚不多见， 因此需深入研究优秀铅球项目上肢肌力特点， 对运动员肌力水平进行科学诊断和评价， 并发现铅球项目肌肉基础力量训练中存在的问题和不足。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以国内4名现役女子铅球运动员为研究对象，基本情况见表1，根据个人最好成绩分为国际健将组和健将组。

表1 受试者基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 等速肌力测试法

运动员进行30分钟的准备活动， 然后在实验室内进行向心等速肌力测试， 测试采用德国产Isomed2000等速肌力测试及康复系统， 严格按照测试标准及要求对躯干以及非测试侧关节进行固定， 并调试适配器位置和机头角度，使动力头转动轴与关节转动轴一致。 进行CON/CON模式下对应关节60°/s屈伸的模拟测试3次，让运动员熟悉测试要求和标准。 随后正式测试过程中运动员仅被给予声音刺激， 各关节CON/CON模式下进行向心等速肌力测试，慢速60°/s测试8次，快速240°/s测试20次，不同速度间歇1分钟，完成两速度后进行下一关节，顺序为肩-肘-腕，不同关节间歇时间为5分钟。测试结果由计算机自动保存并打印输出，计算2种速度模式下运动员投掷臂3关节屈（F）、伸（E）肌群峰力矩（PT，单位：Nm）、相对峰力矩（PT/BW，单位：Nm/kg）、屈伸肌峰力矩比（F/E）和平均功率（AP，单位：W）数据，取各关节最好成绩5次测试数据进行统计分析。 所有测试均由1位操作员完成。

1.2.2 数理统计法

采用Excel2007对原始数据进行处理计算， 数据结果以平均数±标准差表示，利用SPSS 17.0对数据进行独立样本t检验和单因素方差分析，P < 0.05为具有显著性，P < 0.01为极具显著性。

2 结果

2.1 肩关节屈、伸肌力峰力矩和平均功率

表2显示，国际健将组肩关节屈、伸肌群峰力矩和相对峰力矩在2种速度下均大于健将组， 且屈肌群在240°/s时有显著性差异（P < 0.05），伸肌群峰力矩未见显著差异； 两组受试者肩关节峰力矩和相对峰力矩随测试速度的加快而出现不同程度增长 （健将组屈肌除外，其峰力矩值在240°/s时与60°/s时相比，下降显著（P< 0.01）。

随着测试速度的加快， 两组屈伸肌峰力矩比表现出不同特点， 国际健将组增大， 健将组则相反出现减小，减量高达0.57，具显著性（P < 0.01），并且在240°/s时与国际健将组相比具有显著性差异（P < 0.05）。

两组受试者肩关节平均功率随着测试速度的加快而增加（健将组屈肌群除外，其值由60°/s的62.5W降至240°/s的41.5W，下降显著，P < 0.01），国际健将组受试者屈肌平均功率则增长显著（P < 0.05），且240°/s时值显著高于健将组（P < 0.01）；伸肌群组间以及组内均未见显著性差异。

表2 肩关节屈、伸肌力峰力矩和平均功率

2.2 肘关节屈、伸肌力峰力矩和平均功率

表3显示，国际健将组屈肌群，健将组屈、伸肌峰力矩下降， 分别由60°/s的64 Nm、72.5 Nm、50 Nm下降至240°/s时的44 Nm和36.5 Nm、48.5 Nm，国际健将组伸肌群力矩相反，增值为14.5 Nm；国际健将组屈肌群、健将组屈、 伸肌群相对峰力矩分别由60°/s的0.56 Nm/kg、0.66 Nm/kg、0.46 Nm/kg下降至240°/s时的0.37 Nm/kg和0.34 Nm/kg、0.44 Nm/kg， 国际健将组伸肌相对峰力矩由60°/s的0.44 Nm/kg上升至240°/s时的0.56 Nm/kg。 国际健将组伸肌群峰力矩、相对峰力矩在240°/s时出现回升。

国际健将组、 健将组受试者肘关节屈伸肌峰力矩随速度加快而减小，但无显著性差异。两组屈伸肌峰力矩比值分别由60°/s时的1.24、1.50降至240°/s时的0.69、0.74，波动幅度分别为44.7%和50.7%。

受试者肘关节屈、 伸肌群平均功率随测试速度的加快而增加，屈肌平均功率未见显著性差异，伸肌平均功率则分别由60°/s时的35.5 W、32.5 W增加至240°/s时的114.5 W和80 W，两组均增长显著（P < 0.05），国际健将组伸肌60°/s和240°/s平均功率均显著性高于健将组（P < 0.05）。

2.3 腕关节屈、伸肌力峰力矩和平均功率

表4显示，腕关节屈肌群峰力矩、相对峰力矩随测试速度的加快而减小， 健将组腕关节屈肌群峰力矩和相 对 峰 力 矩 在60°/s 和240°/s 时 分 别 为24.5 Nm、0.23 Nm/kg和9.5 Nm、0.09 Nm/kg，呈下降趋势，并具有显著性差异（P < 0.05），国际健将组并未见随速度的加快而出现显著性下降情况。

表3 向心等速运动肘关节肌力峰力矩和平均功率特征

在屈伸肌峰力矩比值上， 国际健将组在不同速度下大于健将组，并随测试速度的加快而减小，国际健将组、健将组屈伸比分别由60°/s的1.90、1.78降至240°/s时的1.09、0.53，其中健将组呈显著性下降（P < 0.05），可见腕关节屈肌群快速运动下的适应能力较伸肌群差。

国际健将组、 健将组腕关节屈、 伸肌平均功率在60°/s和240°/s时分别为13.5 W、20 W和10 W、10 W，9.5 W、26 W和9.5 W、21 W，呈增长趋势，其中国际健将组伸肌平均功率增长显著（P < 0.05）。

表4 向心等速运动腕关节肌力峰力矩和平均功率特征

3 分析与讨论

3.1 向心等速运动肩关节屈、 伸肌力峰力矩和平均功率特征分析

本研究结果显示， 高水平铅球运动员肩关节屈伸肌群峰力矩、相对峰力矩随测试速度的加快而加大（健将组屈肌除外）， 国际健将组肩关节屈肌群峰力矩、相对峰力矩在240°/s时大于健将组（P < 0.05）。 完整投铅球技术是由持球、预摆、滑步、最后用力和出手后维持身体平衡5个部分组成，其中绝大部分时间都要求运动员屈肩、屈肘和翻腕将铅球固定于锁骨窝处，通过一系列加速动作使铅球获得动量， 最后通过肩关节快速的屈曲将动量传递至肘关节， 随后保持牢固的支撑以增强动量传递效果， 此过程对运动员肩关节屈肌群肌肉力量提出了较高的要求。 长期的专项技术及力量训练使得肩关节快速屈曲能力较强； 同时在最大力量无差异的情况下， 优秀运动员在高速运动中保持最大力量的能力较强。

屈伸肌力矩比， 国际健将组随测试速度的加快变化不大， 在0.90左右， 健将组则由60°/s时的1.02降至240°/s时的0.44，下降显著。 女子铅球运动员肩关节屈伸肌峰力矩比接近1。 国际健将组运动员肩关节肌力表现出屈伸主动肌与拮抗肌发展均衡的特点， 某种程度上减小了潜在的损伤风险， 相比之下健将组应加强快速运动下肩关节屈肌群肌肉力量。

国际健将组屈肌平均功率随测试速度的加快增长显著，相反健将组屈肌平均功率下降显著，且240°/s时平均功率显著性小于国际健将组。 平均功率反映了肌肉做功效率的高低，高的做功效率，能够使铅球在较短的时间内获得较大的冲量值， 从而使在有限的加速距离内获得更大的动量，为获取适宜的出手高度、角度和速度做好铺垫，为创造优异成绩提供了可能[1]。 国际健将组优秀女子铅球运动员肩关节屈肌群做功效率较高，健将组运动员今后应在保证肌力均衡发展的同时，加强提高肩关节屈肌群做功效率的训练。

3.2 向心等速运动肘关节屈、 伸肌力峰力矩和平均功率特征分析

肘关节峰力矩、 相对峰力矩除国际健将组的伸肌随测试速度的加快而加大外，其余均有所减小，组间无差异， 可见国际健将组肘关节快速发力能力优于健将组。 优秀铅球运动员与普通运动员使铅球获得加速度的差异之一在于最后用力加速阶段上肢环节对铅球快速作用力的大小[2]，这可能是国际健将组选手成绩优于健将组的原因之一。

在60°/s时，两组屈伸比值均在1以上，表明在慢速状态下肘关节屈肌群肌力高于伸肌群。 国际健将组比值较健将组更接近1，提示国际健将组肘关节慢速下主动肌与拮抗肌更加平衡。随速度增大，屈伸肌峰力矩比减小， 表明快速运动下肘关节屈肌群肌力下降较伸肌群明显， 亦表明铅球运动员肘关节伸肌群更能适应快速运动。 有研究发现：肘关节屈伸肌峰力矩比值在1左右，随测试速度的加快其波动范围应在15%以内，超出15%则存在潜在损伤风险[3]。 铅球项目技术结构特征要求运动员通过上肢快速“鞭打”将躯干和下肢通过正弓或侧弓反振的动量依次快速向末梢传递， 使得技术上表现出快速伸肘的技术特点。 本研究受试者肘关节峰力矩屈伸比值随速度加快而下降的原因， 除了受长期训练产生的适应性变化影响外， 还与屈肌群快速力量不足有一定关系，为了避免肘关节损伤，应进一步加强肘关节快速屈曲能力的训练。

伸肌平均功率随速度的加快增长显著（P < 0.05），国际健将组伸肌平均功率不同速度下均显著大于健将组（P < 0.05）。 可见肘关节快速伸展做功能力的高低对铅球运动员专项竞技能力起重要作用， 应加强该能力的训练。

3.3 向心等速运动腕关节屈、 伸肌力峰力矩和平均功率特征分析

腕关节屈肌峰力矩、 相对峰力矩国际健将组和健将组均随测试速度的加快而减小， 健将组下降更为显著（P < 0.05），伸肌群相反，但未见显著差异。铅球出手前， 躯干和肩带环节动量传递和速度依次叠加产生的动量和速度最后依靠腕关节快速屈曲、 推拨作用于铅球上， 因此腕关节屈曲能力的强弱决定了作用于铅球上的力的大小。 优秀运动员则表现出在高速中保持快速力量的能力。 腕关节伸肌群峰力矩和相对峰力矩则与屈肌群相反，出现逐渐增加的趋势，但不具有显著差异性。 铅球运动员在持球时腕关节伸（背屈翻腕）增加持球的稳定性同时拉长屈腕肌群， 为最后用力时加大做功距离和增加反应性力量提供良好的条件， 因此其腕关节伸肌群能力也应在训练中予以强化。

屈伸肌峰力矩比，国际健将组大于健将组，两组在60°/s时分别为1.90和1.78， 并随速度的加快而减小，240°/s时国际健将组降至1.09， 健将组下降显著 （P <0.05），降至0.53。 国际健将运动员屈伸肌群发展较为均衡，健将组应加强投掷臂腕关节快速屈曲能力的训练，使肌力均衡发展，避免损伤的发生。

平均功率随测试速度的加快而加大， 其中国际健将组伸肌增长显著（P < 0.05）。国际健将组腕关节屈伸平均功率均大于健将组， 提示相对较好的腕关节屈伸做功能力为优秀铅球选手创造优异成绩提供了可能。

4 总结

投掷臂三关节肌肉力量特征上， 女子铅球项目国际健将在肩、肘、腕三关节屈伸力矩和功率均大于健将运动员， 证明了强大的投掷臂三关节肌力是女子铅球项目取得优异成绩的保证。

[1] 孙南. 现代田径训练高级教程[M]. 第1版，北京：北京体育大学出版社，2011：293-295.

[2] 国家体育总局. 中国田径教练员岗位培训教材[M]. 第2版.北京：人民体育出版社，2009 ：164-166.

[3] 刘丽霞. 肘关节屈伸肌群等速肌力的测定与分析[J]. 福建体育科技，2008，27（1）：23-26.