短距离速度滑冰项目属于典型的体能主导类竞速项目,运动员的下肢专项力量对运动成绩有着极其重要的影响。因此,不论国内还是国外,且不管是有冰期还是非冰期,力量训练都会占据训练计划的较大比重。然而,相关研究表明,我们在力量训练中出现了训练手段过泛、针对性不强、效果不显著等突出问题,其根本的原因是没有深刻研究和把握速滑专项力量的肌肉用力特征。只有领悟了此特征,才能明确和制定力量练习的原则和要求,才能分析和评判力量练习手段的专项性,才能选择和设计符合专项要求的器械、练习方法及手段。为此,本研究以优秀短距离速度滑冰运动员王北星为研究对象,从直道与弯道、左脚与右脚以及屈和伸三个角度研究其冰上专项力量肌肉用力特征。
肌肉用力特征是指肌肉在收缩完成技术动作过程中所表现出来的力学和肌电特征,是研究和把握项目特征的重要手段和途径,是选择和设计专项力量训练手段的重要参考指标及检验标准。近年来,有关于各项目肌肉用力特征的研究,例如,艾康伟等对抓举和下翻动作的肌肉用力特征分析;孙有平等对旋转推铅球单支撑阶段的肌肉用力特征分析及王琨等对铁饼运动员专项过程肌肉用力特征的研究等等。鲜见有关速滑冰上专项肌肉用力特征的研究,只有林嘉、曹辉和吴新炎等做了相关尝试。
陈小平曾指出,各种训练手段的专项性可以从三个方面来考察:一是,完成力量练习时的主要做功肌群是否与专项过程中一致;二是,主要做功肌群的激活强度和做功方式是否接近专项练习要求;三是,各参与肌群的激活顺序是否与专项接近。因此,本研究选取主要做功肌群、肌肉激活水平及激活顺序等肌电指标来研究和分析冰上专项过程中下肢支撑阶段的肌肉用力特征。
1、研究对象
本研究的研究对象是我国优秀速滑运动员王北星。
自2003年以来,王北星多次获得速滑短距离项目的世界锦标赛和世界杯冠军,多年来一直是我国速滑项目的领军人物。她获得了2006年都灵冬奥会女500m速滑的第7名和2010年冬奥会女子500m速滑的铜牌。她最突出的特点就是动作流畅,技术规范,滑跑效果好。因此,她的专项肌肉用力特征具有很高代表性。
2、研究方法
2.1实验方法
用摄像机和肌电采集系统同步采集冰上专项过程的视频和肌电参数。冰上测试时滑跑内道,直、弯道定点平面扫描拍摄各45m左右,机高1.2m。
2.2实验仪器
高清摄像机Panasonic.AG-DVC33,拍摄频率50Hz;芬兰Mega公司生产的ME6000 16通道无线遥测肌电采集分析系统,采样频率1 000Hz,输入阻抗>10GΩ,前置有源差分放大器,增益倍数305倍,共模抑制比CMRR>110dB,硬件滤波带通范围8~500Hz,模数转换14bit;上海仁和医疗设备有限公司产一次性Ag/AgCl心电极,采样区2mm。
2.3肌肉选取
经理论初选和专家筛选,取双侧下肢胫骨前肌(TA)、腓肠肌外侧头(LG)、股四头肌内侧头(VMO)、股四头肌外侧头(VLO)、股直肌(RF)、股二头肌(BF)、半腱肌(SEM)和臀大肌(GM)共16块肌群。
2.4实验流程
运动员自行准备活动30min后进行电极粘贴(图1),经定位、脱毛、去脂、消毒、凉干后,按从左腿到右腿,从下到上,从前到后的顺序,将2个一次性电极沿肌纤维收缩方向分别贴于所选肌肉的肌腹处,电极相距2cm。参考电极位于测试电极内侧且距两电极等距。贴好后,用医用弹性胶带固定导线,用医用弹性绷带将测试部位及测量电极一起缠绕固定,将便携式肌电仪主机固定于运动员腰背部,以不影响动作为准。在检查电极、摄像系统和同步效果后,开始正式实验。根据前期研究成果,500m项目运动员在第二直段后半段(图2中摄像机1)和第二弯道区(图2中摄像机2)属于高速滑跑阶段。因此,运动员站在起跑线上听抢起跑,经过弯道和直道约200m的加速后进入数据采集区,连续采集3~4个复步的视频和表面肌电参数。计时范围从起跑到第二弯道弧顶结束,运动员全力滑跑2次,中间间歇10min,测试成绩在日常训练水平的120%~130%间,取成绩较好的一次为分析对象。
2.5同步方法
肌电和运动学同步采用外接无线同步信号器进行同步连接。同步触发器同时输出两路TTL(+5v)电平信号,触发肌电图仪时会在肌电图上打出一个时间标志,另一路控制摄像机镜头前的LED灯,在图像上打一个亮点,从而实现视频与肌电同步。
2.6数据处理
采用ME6000表面肌电测试分析系统的分析软件MEGA WIN处理肌电数据。为提高动作划分的准确性,根据教练员和运动生物力学专家对专项动作构成及肌肉用力状态的分析,采用视频与同步肌电相结合的方法对原始肌电数据进行了各动作阶段的划分。应用软件提供的标记功能放置各动作阶段起止标记。分别对左右腿连续3个动作周期的肌电数据放置时间标记,动作周期设定为左腿或右腿开始着地为起点到下一次开始着地为周期终点;对着冰期根据滑行的动作分为屈过程和伸过程。运用MEGA WIN软件的数据转换功能,将原始肌电经均方根平均运算转化为RMS平均肌电,平均转换周期为0.01s。对转换后的RMS肌电数据进行分期统计计算,计算RMS平均值aver,RMS肌电的面积iEMG。以各肌群在3个支撑期的最大动态RMS肌电作为标准对分段肌电进行幅值标准化。
3、研究结果与分析
3.1冰上专项过程中支撑腿肌电参数研究
3.1.1直道左腿
1.肌肉做功百分比
肌肉做功百分比能够有效的体现某肌群在完成某动作时的重要性,通常根据某肌群积分肌电与完成该动作所有肌群积分肌电和的比值来定。表1是王北星直道上左腿连续3步的肌肉做功情况,以各动作过程中做功比例排在前四的肌群视为主要做功肌群。从该表中可以看到,王北星直道左腿屈过程和伸过程的主要用做功肌群非常稳定,都是胫骨前肌、股内侧肌、股外侧肌和股二头肌。
为了减小着冰过程中的冰面阻力,运动员都会使踝关节背屈以冰刀后跟部先着冰,然后过渡到全刀着冰,这一过程中胫骨前肌处于持续用力状态。着冰后,左腿有一个承接重心和向左侧滑行的过程,然后重心从左外侧向内侧转移,准备爆发用力蹬冰,这一过程中膝角和踝脚先逐渐减小,然后维持相对稳定角度滑行。由于冰刀支撑面小且运动员处于高速滑行状态,为维持踝关节的稳定胫骨前肌仍然积极参与做功,因为,关节的不稳定性将导致力量外输下降,所以,即使踝关节没进行背屈动作胫骨前肌在着冰后仍有较大的电位活动。此外,身体重心的转移必然导致股内、股外侧肌的大负荷做功,而股二头肌的高比例做功是为了维持膝关节的稳定性。蹬伸过程中的主要用力肌肉与屈过程一致,仍然是胫骨前肌、股内侧肌、股外侧肌和股二头肌。这一结果与Beor等人的研究存在较大出入,他们认为臀大肌和股直肌是滑行过程中的主要动力来源。出现这一差别的可能原因是新旧冰刀下不同技术特点所引起的。
从上述分析中可以看到,在整个着冰过程中主要用力肌群的范围较固定,提示在日常力量训练中应加强对它们的训练。同时,尽管屈曲和蹬伸过程主要用力肌群一致,但动作过程不同说明它们的工作方式存在一定差异,这是专项力量训练中应该非常重视的问题。首先,对胫骨前肌而言,在踝关节背屈提刀过程中它属于向心收缩过程,着冰后的工作主要是等长收缩维持踝关节的稳定性。其次,对于股内侧肌和股外侧肌而言,屈过程主要是被动离心收缩,而蹬伸过程主要是向心收缩为滑跑提供动力来源。最后,对于股二头肌和半腱肌而言,屈过程主要是向心收缩维持膝关节的稳定性,伸过程仍然是向心收缩以伸展髋关节,为滑跑提供动力。因此,力量练习时不仅要针对特定的肌肉群进行训练,还要根据专项过程中他们的工作特点来设计和选择有效的训练手段。此外,与同属体能主导类竞速项目的短跑等径赛项目相比而言,速度滑冰的主要用力肌肉存在显著特点。短跑等竞赛项目的动力来源于股后群肌和臀大肌,且胫骨前肌的参与程度较小,这就说明冰刀支撑的不稳定性和专项技术特征(为减小阻力保持较小的躯干夹角)对下肢动力来源进行了重新筛选。
2.肌肉激活强度
均方根值具有较明确的物理意义,代表运动单位的募集、同步化和激活水平,因此,本研究采用此指标来反映各肌群的激活程度。为了使运动员间同一肌群均方根肌电具有可比性,本研究对其进行了标准化。Clarys和Yang等曾提出用静态MVC肌电来标准化运动中肌肉肌电不合适,建议用运动中的肌电峰值来标准化更合理。因此,本研究采用各肌群在整个实验中的肌电峰值分别对其进行标准化。表2是王北星直道左腿屈和伸过程中的标准化均方根振幅。从该表中可以看到,三步中各肌群屈伸间激活程度的变化具有较高规律性:胫骨前肌屈过程的激活程度大于伸过程,其他肌群都是伸过程的激活程度更大。这就说明,胫骨前肌在着冰、承接重心过程中的收缩强度更大,在蹬伸过程中的收缩强度略小,而其他几块肌群则是在蹬伸过程中有更强烈的收缩。
3.肌肉激活顺序
几乎所有的技术动作都涉会及不同肌群的参与,有主动肌、拮抗肌和协同肌,它们必须协调配合才能使动作完成得精确、流畅和经济。从生理学角度而言,这一过程其实是各肌群在中枢神经支配下,在准确的时间和空间下的交替兴奋和抑制,即各肌群的激活和灭活。在运动中即使动用相同的肌群,如果肌肉激活的顺序不同,将展现不同的技术动作或不同的技术动作效果。在运动实践中就经常看到优秀运动员的技术动作不仅舒展大方,富有节奏和张力,而初学者则显得紧张别扭,僵硬冗余。这就说明,肌肉间的协调配合,肌肉的激活和失活顺序对动作技术优劣有决定性的影响。因此,近年来,有体育科研工作者对肌肉激活顺序的问题进行了研究,例如,于志刚等对优秀网球运动员发球阶段相关肌群激活顺序的研究和郭峰等对优秀女子拳击运动员后手直拳技术动作上肢肌肉激活顺序的研究。
研究优秀速滑运动员冰上支撑时期各肌群的激活顺序同样具有重要价值,一方面,可以从更深层次上探讨某运动员技术动作存在的问题,另一方面,还可以更加科学的选择和设计专项力量的训练手段。本研究选用均方根肌电图来研究优秀速度滑冰运动员支撑时期各肌肉的激活顺序,是因为通过均方根所获得的图片可以非常直观的看到肌肉发力的起止点,较清晰的判断肌肉的激活顺序。
图3中包括了3个支撑时期和两个摆动时期,从中可以看到,支撑期各肌肉的均方根肌电具有显著的节奏性,说明优秀运动员完成相同动作时各肌肉的激活顺序具有较强的规律性。提刀动作使胫骨前肌在着冰前就处于发力状态,股内侧肌、股外侧肌、股二头肌在着冰前出现预激活现象,腓肠肌是在蹬冰时出现一定的电位活动,然后在离冰时失活。股内侧肌和股外侧肌在整个支撑时期都有较强的电位活动,且与腓肠肌和股二头肌在蹬冰时刻同时出现肌电峰值。股直肌和臀大肌在整个支撑过程中处于非常低的电位活动。鉴于股直肌、半腱肌和臀大肌在整个支撑时期的低电位表现,不对其进行激灭活瞬排序。因此,王北星直道左腿各肌群的激灭活顺序:胫骨前肌,股内侧肌、股外侧肌和股二头肌在着冰前有预激活,着冰后在蹬冰时腓肠肌被激活;在蹬冰时胫骨前肌首先失活,然后,是股二头肌在离地前失活,腓肠肌、股内侧肌、股外侧肌和腓肠肌在离冰时刻失活。
从直道左腿各肌群均方根肌电图的分析可以得到以下几点启示:首先,优秀运动员完成同样技术动作时各肌群具有较好的节奏性,说明她的动作技术较稳定;其次,胫骨前肌在整个着冰期的持续发力说明其专项力量对速度滑冰非常重要,这一点在分析肌肉贡献度时已经做了相关说明,这里从均方根肌电图可以更好了解其发力特征,为专项力量训练提供明确参考;再次,运动员三个支撑期在共同肌群上出现了预激活现象,预激活是在着冰前中枢神经系统对这些肌群的提前动员,是运动员长期训练所形成的前馈结果,目的是为了更好的完成接下来的任务。有研究关于预激活现象,比如刘述枝对跳远;井兰香对跳深的研究都说明运动员会根据日常训练所获得的经验对接下来将完成的动作进行预判后对相关肌群提前进行相应的动员,动员的程度取决于这些肌群在接下来动作中的作用大小,且与运动员的个性有关。对于速度滑冰运动员而言,是不是所有运动员相关肌群都存在预激活现象,以及什么是适当的预激活水平都需要将来进一步的深入研究。最后,股内侧、股外侧肌和股二头肌在蹬冰时刻较集中的时间段达到肌电峰值,说明优秀运动员的主要用力肌群属于集体爆发式用力特点,这有利于为滑跑提供更集中、更有效的动力来源。
3.1.2直道右腿
1.肌肉做功百分比
从表3中可以看到,王北星直道右腿支撑滑行时,各单步中主要做功肌群同样非常稳定,其中,屈过程的主要做功肌群是胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌,伸过程的主要做功肌群是腓肠肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌。从上述直道左腿支撑滑行肌肉做功情况知道,屈伸过程的主要用力肌肉都是股外侧肌、胫骨前肌、股内侧肌和股二头肌。因此,左右腿主要做功肌群存在一定差异,其中屈过程的差异是股二头肌和股直肌,伸过程的差异是胫骨前肌、股二头肌和腓肠肌与股二头肌,一个较为明显的趋势是右腿对股直肌的依赖程度明显提高。
2.肌肉激活强度
表4标准化方法与上述直道左腿的过程一样,采用右腿各肌群在整个实验的肌电峰值为参照标准进行标准化。
从表4中可以看到,除了胫骨前肌和股二头肌是屈过程激活程度明显大于屈过程外,其他肌群都是伸过程激活程度更大。除股二头肌外,这与她直道左腿各肌群标准化肌电激活程度基本一致。因此,直道支撑滑行过程中,各肌群屈伸间肌肉激活强度变化的总体趋势是,胫骨前肌在屈过程的激活强度更大,腓肠肌、股外侧肌、股内侧肌、股直肌、半腱肌和臀大肌在蹬伸过程的激活程度更大,股二头肌左右腿间的趋势不同。
3.肌肉激活顺序分析
图4显示,王北星直道右腿支撑滑行时,胫骨前肌仍然是在着冰前就处于持续发力状态,且肌电幅值较大,但持续时间比左腿略短,在蹬冰前肌电幅值就明显下降,逐渐失活,有较长的间歇期。股内侧肌、股外侧肌、股直肌和半腱肌在着冰前均出现预激活现象,但股四头肌的肌电幅值明显更大。着冰后股四头肌电位较高且出现双峰,在蹬冰时同时达到肌电峰值后离冰时同时失活。支撑过程中半腱肌的电位较低,在离冰前逐渐下降失活。腓肠肌在着冰后相当长时间处于未激活状态,在蹬冰时出现明显的电位活动,其持续时间与股四头肌第二峰一样,属于同时爆发用力。与直道左腿一样,臀大肌在整个支撑期的电位都非常低。因此,王北星直道右腿支撑时各肌群的激灭活顺序是:胫骨前肌在着冰前就处于持续发力状态,股内侧肌、股外测肌、股直肌和半腱肌在着冰前出现预激活,最后是腓肠肌在蹬冰时被激活。胫骨前肌在蹬冰时率先失活,然后是半腱肌,最后是股四头肌和腓肠肌在离冰时同时失活。
3.1.3弯道左腿
1.肌肉做功百分比
速度滑冰的显著特点是速度快且支撑面积小,运动员在高速滑行中仅靠几毫米宽、几十厘米长的冰刀来实现加速和维持平衡,尤其在弯道上因离心力使运动员更加难以维持平衡,因而直弯道技术存在较大差异。不同的技术必然有不同的肌肉用力特征,因此,探讨和研究弯道上支撑腿的肌肉用力情况同样非常重要。
从表5中仍可以看到王北星各单步中主要做功肌群非常稳定,其中,屈过程的主要用力肌群是胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和腓肠肌,伸过程的主要用力肌群是腓肠肌、股外侧肌、股内侧肌和半腱肌。与直道左腿相比可以发现,屈过程两者的差异在于腓肠肌和股二头肌之间,而伸过程则是胫骨前肌和腓肠肌之间,较明显的趋势是弯道上腓肠肌的做功明显加大。
2.肌肉激活强度
表6显示,3个单步中各肌群在屈和伸过程中的激活程度具有一致性表现,其中,胫骨前肌和股内侧肌在屈过程的激活程度更大,其他肌群则是伸过程中的激活程度更大。直道左腿支撑滑行时,除胫骨前肌外,其他肌群都是伸过程的激活程度大于屈过程。因此,可以发现左腿支撑滑行直弯道间存在一定差异,即股内侧肌的激活情况不同,主要原因是整个支撑过程中重心始终在支点外侧,相比直道少了重心横向移动的过程。此外,对比各肌群直弯道间平均标准化均方根肌电可以发现,不论屈还是伸,胫骨前肌和股二头肌在直道上的激活程度更大,腓肠肌、股外侧肌、股直肌和半腱肌则是弯道上的激活程度更大。股内侧肌是弯道上屈过程的激活程度大于直道,但伸过程则是直道大于弯道。
3.肌肉激活顺序
从图5可以看到,与直道左腿一样,着冰前的提刀动作使胫骨前肌在着冰前处于持续用力状态,离冰时出现短暂灭活,然后在摆动期再次激活。腓肠肌、股内测肌、股外侧肌和半腱肌在着冰前出现预激活现象,其中,腓肠肌和股内侧肌在离冰时失活,而股外肌和半腱肌略早于它们。
股直肌、股二头肌和臀大肌因电位较低,各肌群激灭活排序时不予考虑。因此,王北星弯道左腿支撑滑行时各肌群的激灭活顺序是:胫骨前肌着冰前处于持续用力状态,腓肠肌、股内侧肌、股外侧肌和半腱肌在着冰前出现预激活;胫骨前肌、腓肠肌和股内侧肌在离冰时失活,而股外侧肌和半腱肌略早于它们。与直道相比,主要差异在于直道上股二头肌被激活而半腱没有,弯道上正好相反。
3.1.4弯道右腿
1.肌肉做功百分比
曲新艺和李凤丽等的研究结果显示,弯道滑行过程中,左右腿的技术差异体现在单步支撑时间、单双支撑时间比、起蹬时间和摆动幅度及路线等几个方面。不难看出,这些研究指标均为肢体运动的外部特征。不可否认,外部特征是区分和评价动作技术的重要指标,但肌体内部用力特征的差异是导致外部技术不同的根本。
表7中王北星弯道右腿各肌群做功百分比显示,右腿屈过程的主要用力肌群是胫骨前、股外侧肌、股内侧肌和股二头肌,伸过程的主要用力肌群分别是腓肠肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌。她弯道左腿屈过程的主要用力肌群是胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和腓肠肌,伸过程的主要用力肌群是腓肠肌、股外侧肌、股内侧肌和半腱肌。因此,弯道上左右腿的差异是右腿蹬伸过程中股直的成为重要做功肌群。与直道右腿相比时,屈过程主要做功肌群的差异在于直道上有股直肌而没有股二头肌,伸过程两者一致。因此,弯道上左右腿主要做功肌群存在差异,且与直道右腿主要做功肌群也有一定差异。
2.肌肉激活程度分析
从表8可以看到,胫骨前肌和股二头肌在屈过程的激活程度更大,其他肌群则是蹬伸过程的激活程度更大,该趋势3个单步有非常一致的表现。弯道左腿支撑滑行时,胫骨前肌和股内侧肌屈过程激活程度更大,其他肌群伸过程更大。因此,弯道上左右腿同名肌群的激活程度在屈和伸过程中的变化存在差异。屈伸间激活程度变化与直道右腿相比时可以发现较多相同点,胫骨前肌和股二头肌都是屈过程激活程度大于伸过程,且腓肠肌、股内测肌、股外侧肌和臀大肌正好相反,不同的是直道上股直肌和半腱肌没有相同的趋势。此外,对比直弯道间各肌群的激活程度时可以发现,胫骨前肌在直道上的激活程度更大,而股二头肌在弯道上的激活程度更大,但其他肌群并没有展现一致的变化趋势,这与左腿直弯道间的趋势存在较大差异。
3.肌肉激活顺序分析
图6显示,王北星的胫骨前肌从蹬冰一直到浮腿后期出现了较长时间的灭活期,说明其胫骨前肌有较好的间歇缓冲期。从激灭活顺序来看,仍然在着冰前就处于持续用力状态,在蹬冰时电位下降逐渐灭活。腓肠肌在蹬冰时被激活,但在离冰时仍有一定的电位,在离冰后才逐渐失活。
股内侧肌、股外侧肌和股直肌在着冰前出现预激活,在离冰时灭活。股二头肌和半腱肌在着冰前出现预激活,在蹬冰时电位下降失活。臀大肌仍然未出现明显电位活动。
因此,王北星弯道右腿支撑滑行各肌群激灭活顺序是:胫骨前肌着冰前处于持续收缩状态,股内侧肌、股外侧肌、股直肌、股二头肌和半腱着冰前出现预激活,腓肠肌蹬冰时被激活;胫骨前肌、股二头肌和半腱肌蹬冰时灭活,股内侧肌、股外侧肌和股直肌离冰灭活,腓肠肌离冰后灭活。与弯道左腿的主要差异在于弯道左腿股直肌和股二头肌未激活,相比直道右腿的差异在于直道上股二头肌未激活。
3.2冰上支撑腿肌肉用力特征分析及对专项力量训练的启示
3.2.1冰上支撑腿肌肉用力特征分析
从上述冰上支撑腿肌电参数的分析可以看到,不论直道还是弯道,左右腿的胫骨前肌、股内侧肌和股外侧肌都是非常稳定的主要做功肌群,且右腿滑行时股直肌成为重要做功肌群,臀大肌的参与程度均较小。腓肠肌、半腱肌和股二头肌在直弯道和左右腿间没有稳定的表现,但总体趋势是屈过程股二头肌可能成为重要做功肌群,伸过程腓肠肌可能成为重要做功肌群。为了减小摩擦力控制冰刀的着冰顺序以及维持踝关节的稳定性使得胫骨前肌成为重要做功肌群。速度滑冰动力来源的最大特点是侧向蹬冰,身体重心横向移动范围较大,因而股内、股外侧肌必然成为重要做功肌群。与短距离径赛项目相比臀大肌的表现截然不同,原因是速滑过程中气流成为最主要的阻力,为减小空气阻力,运动员的伸髋幅度非常小,因而臀大肌的参与程度较低。
不论直道还是弯道,左腿支撑滑行时胫骨前肌在屈过程的激活程度都大于伸过程,且弯道上股内侧肌屈过程激活程度大于伸过程;右腿支撑滑行时胫骨前肌和股二头肌屈过程的激活程度都大于伸过程。着冰前的提刀动作以及着冰过程的控刀过程是胫骨前肌的主要发力阶段,因此,其在屈过程的激活程度更大。弯道上内倾姿势及着冰冲击力使得股内侧肌屈过程激活程度更大。右腿股二头肌屈过程的激活程度更大可能与股直肌成为重要做功肌群有关,为了维持关节稳定性股前后肌群必须要协同配合。
不论直道还是弯道,左腿支撑滑行时各肌群激灭活顺序基本趋势是:胫骨前肌最先激活,然后是股内侧肌、股外侧和股二头肌(或半腱肌),最后是腓肠肌。胫骨前肌和股二头肌(或半腱肌)在蹬冰时率先灭活,然后是股内侧肌、股外侧肌和腓肠肌在离冰时失活。右腿支撑滑行各肌群激灭活的基本顺序是:胫骨前肌最先激活,然后是股内侧肌、股外侧肌、股直肌和股二头肌(或半腱肌),最后是腓肠肌被激活。胫骨前肌和股二头肌(或半腱肌)率先失活,然后是股内侧肌、股外侧肌、股直肌和腓肠肌离冰时灭活。
不论直道还是弯道,左右腿肌肉用力特征都存在一定差异;不论左腿还是右腿,直弯道间肌肉用力都存在一定差异。
3.2.2对专项力量训练的启示
从上述支撑腿主要做功肌群来看,股四头肌和胫骨前肌的专项力量水平对竞赛成绩将起到决定性作用。这是因为,一方面为减少空气阻力,躯体的水平姿势限制了髋部肌群作为重要力量来源的可能,只能依靠伸膝肌群提供动力;另一方面,为控制冰刀着冰顺序及维持踝关节稳定性,胫骨前肌必将成为重要做功肌群,但在实践中发现运动员的力量训练存在一定偏差。首先,教练员和运动员非常重视股前群肌力量的发展,不论在有冰期还是非冰期,都会采用各种训练手段来增加股前群肌力量,所以,粗壮的大腿成为速滑运动员典型的体型特征,但问题就出现在训练手段的选择上。由于客观条件(有冰期较短,非冰期占据全年大部分时间)和专项特征(冰上支撑不稳定)的限制,力量训练基本都在陆上完成。
从竞赛形式上看,速滑与短距离竞赛相似,都是快速启动加速,以最短的时间完成固定距离比赛,且有研究表明,尽管跑跳项目与速滑在技术上相差较大,但它们有相同的供能基础。因此,速度滑冰的专项力量训练大都借鉴和采用径赛项目力量训练的方法,例如,以负重深蹲发展基础力量,以各种跳跃发展反应力量和快速力量。然而,适度采用负重蹲起练习发展基础力量无可厚非,但过多的采用就会使肌纤维增粗导致弹性下降及代谢产物循环障碍,与其速度力量性项目的专项特征背道而驰。
从上述研究中还发现,相对于股直肌而言,股内侧肌和股外侧肌在专项过程中的参与程度更大,而负重蹲起类重心纵向移动练习手段更多的是发展股直肌,而对股内和股外侧肌刺激相对较少。各种跳跃练习手段涉及大量的拉长-缩短周期,尽管速度滑冰存在屈膝—股四头肌离心收缩过程,但双支撑蹬冰过程极大的减小了对股前群肌离心及拉长-缩短周期力量的要求,在屈膝状态下的爆发蹬冰是其主要动力来源,且有相关研究证实了跳深和蹲跳高度及力学指标与滑速无显著相关。因此,通过各种跳跃练习所获得的反应力量并不满足专项的要求。其次,在高度重视股前群肌力量发展的同时相对忽视了对胫骨前肌力量的训练。因冰刀这一特殊器械的要求,运动员在日常力量训练中有意加强胫骨前肌力量的训练,但不论从方法手段还是训练比重来看,对比大肌肉群而言胫骨前肌的训练相对薄弱,体现出了对小肌肉群缺乏必要关注的问题。
从肌电图中可以发现,股四头肌的工作特征是在着冰到爆发蹬冰间有一个低平期,这是运动员在横移重心时膝角相对稳定阶段,因此,股四头肌的工作方式并不是从离心到向心的快速转换,也不是从离心到向心的长时间歇,不论与跳跃还是负重蹲起都有较大差异。此外,肌电图还显示胫骨前肌的工作特点是持续时间长,从着冰前到蹬冰时一直处于持续发力状态,但工作强度并不大。因此,在日常训练中要根据这一工作特点来选择和设计符合专项要求的练习手段,那种速度快、持续时间短的练习手段同样满足不了专项的要求。
尽管腓肠肌并不是稳定的主要做功肌群,但鉴于Clap新式冰刀下踝关节背伸的客观事实及其积极作用,必须重视腓肠肌的力量训练。在训练实践中并没有很好的体现这一点,主要是因为传统练习手段的惯性作用。虽然各种跑跳练习能有效发展腓肠肌力量,但其工作性质和发力条件与速滑有较大差异。刘述枝和魏书涛的研究表明,在支撑腿(起跳腿)缓冲和蹬伸过程中腓肠肌都是重要做功肌群,说明在这两个项目中腓肠肌的工作方式是拉长-缩短周期,主要体现反应力量。在速滑过程中,腓肠肌只在蹬冰时才被激活,且踝关节的背伸时间出现在离冰时刻,此时处于膝关节伸展末期蹬冰腿与地面夹角较小。因此,腓肠肌在各种跑跳练习中所发展的力量与专项有一定差异。
总而言之,力量训练手段的靶肌群与专项主要做功肌群一致并不能保证训练的有效性,必须高度重视其工作特征,使其按照专项的要求来发展。此外,力量练习手段应满足技术尤其是新技术发展的要求,必须以专项技术特征提供的肌肉工作条件来丰富和完善练习手段,以不断满足竞技水平发展的需求。
4、结论与建议。
1.胫骨前肌和股前群肌是主要做功肌群,胫骨前肌的屈过程激活程度更大,而股前群肌是蹬伸过程的激活程度更大;胫骨前肌着冰前就处于持续发力状态,蹬冰时灭活,股前群肌着冰前出现预激活,离冰时灭活。
2.腓肠肌、半腱肌和股二头肌在直弯道和左右腿间没有稳定的表现,但总体趋势是屈过程股二头肌可能成为重要做功肌群,伸过程腓肠肌可能成为重要做功肌群。
3.不论直道还是弯道,左右腿肌肉用力特征都存在一定差异,主要的趋势是右腿对股直肌的动员更多;不论左腿还是右腿,直弯道间肌肉用力都存在一定差异,主要的趋势是弯道对股后群肌动员得更多。
4.建议根据专项过程的肌肉用力特征来选择和设计专项力量训练手段,重新审视传统力量训练手段的专项性,力求其在主要做功肌群、肌肉激活强度、肌肉激活顺序和肌肉工作条件等方面满足专项运动的需要。
