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超等长训练对下肢生物力学特征影响的研究

井兰香  
【摘要】: 研究目的:测试不同负重原地垂直纵跳下肢动力学、运动学以及肌电数据,比较下肢关节动力学、关节贡献度及拮抗肌共激活,确定超等长训练提高下肢肌肉力量和爆发力的最佳负重;测试不同负重半蹲跳下肢动力学、运动学以及肌电数据,比较关节贡献度和拮抗肌共激活,明确不同负重对半蹲跳动作下肢动力学及肌肉活性的影响;测试不同高度跳深下肢动力学和肌电数据,比较下肢肌肉预激活,确定最佳下落高度。在上述研究基础上,观察负重超等长训练对下肢肌最大肌肉力量及下肢爆发力的影响;比较负重超等长训练前后下肢动力学及下肢各关节动力学参数变化,比较负重超等长训练前后下肢拮抗肌共激活和预激活水平的变化,揭示负重超等长训练提高下肢肌肉力量和爆发力的机制。 本研究的意义在于:为篮球运动员提高下肢肌肉力量和爆发力选择适宜的训练模式提供可靠的实验数据;为负重超等长训练模式的推广和负重超等长训练器械的实践应用提供基础性的理论依据;为教练员制定合理的训练计划提供实际指导原则。 研究方法:利用负重超等长训练器械,对16名男性篮球运动员进行下肢超等长训练。首先测得下肢肌肉一次最大反复值(one repetition maximum, 1RM),算出每个受试者0、10、20、30、40、50、60%1RM作为不同负重条件。下肢动力学数据由KISTLER-3D测力台采集,采样频率为1200Hz。下肢运动学数据使用VICON系统采集,采样频率为120Hz,八个红外摄像头感应标记于左侧髂结节、髂前上棘、大转子、膝关节内上髁、膝关节外上髁、内踝、外踝、第一跖指关节、第五跖指关节、脚尖的感光球,VISUAL3D图像分析系统重建三维坐标进行后期数据处理;采用标准逆向动力学方法计算下肢净关节力矩。根据弹簧-质量模型计算下肢刚度和下肢各关节刚度。与运动学、动力学数据同步采集的下肢肌肉肌电信号数据,由八通道表面肌电信号采集系统完成,参数为增益1000,共模抑制比12dB,采样频率为1200Hz。表面电极粘贴于胫骨前肌、腓肠肌外侧头、股直肌、股外侧肌、股二头肌的肌腹处皮肤表面,以胫骨粗隆位置作为0电极。DASYLab8.0肌电信号分析系统进行后期数据处理,计算所测试的每块肌肉的积分肌电值,计算股直肌/股二头肌,腓肠肌外侧头/股外侧肌,胫骨前肌/腓肠肌外侧头三对拮抗肌/主动肌共激活。. 研究结果:(1)超等长训练动作下肢动力学分析结果表明:负重超等长训练动作下肢髋关节贡献度最大,膝关节贡献度最小。(2)负重超等长训练前后下肢动力学比较结果表明:原地垂直纵跳向心阶段峰值地面反作用力和1RM值显著提高;半蹲跳向心阶段冲量显著增加;髋、踝关节峰值净关节力矩和峰值关节功率显著提高,膝关节峰值力矩和峰值功率不受训练影响;下肢刚度和髋、踝关节刚度显著提高。负重超等长训练前后肌肉活性比较结果表明:髋、踝关节拮抗肌共激活水平显著降低,预激活水平显著提高。 主要结论:(1)负重超等长训练动作过程髋关节、踝关节贡献度大于膝关节贡献度,说明负重超等长训练对髋、踝关节要求程度大于对膝关节的要求,提示此种训练方式髋、踝关节所起的作用大于膝关节,主要发展髋、踝关节肌肉力量和爆发力。(2)负重超等长训练能显著提高髋、踝关节峰值力矩、峰值关节功率、关节刚度,说明下肢肌肉力量和爆发力的提高主要通过髋、踝关节肌肉动力学提高实现,继而能提高下肢弹跳力和运动速度。负重超等长训练显著降低髋、踝关节拮抗肌共激活,提高预激活,说明负重超等长训练提高了神经肌肉适应能力,提高了肌肉之间协调性,提高了下肢多关节运动能力。(3)综合下肢动力学和肌肉活性分析,负重超等长训练是有效的提高下肢肌肉力量和爆发力的训练模式,适用于对弹跳力和速度要求较高的运动项目。


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