游泳专项训练生理生化监控指标与方法

4.3.3.1　游泳长距离运动员的等速专项力量特征

等速技术应用于运动医学领域已有相当长一段时期,可采用该技术对运动员的肌肉功能进行定量测试、运动创伤后康复训练和专项力量训练,等速技术可最大限度地模拟项目特点,在运动员关节运动范围的各阶段均能提供恒定的运动负荷和阻力刺激,对于增强运动员的专项力量和提高专项成绩是一种较为理想的训练与评估方法。本研究采用的专项力量评估指标包括不同角速度的峰力矩、相对峰力矩、平均功率和峰力矩屈/伸比等,对游泳长距离项目运动员的最大力量、力量耐力、两侧力量平衡性和前后拮抗肌群协调性进行测试和评估。峰力矩是指在一组多次重复测试中的最大力矩值,是衡量肌肉最大力量的指标,它反映的是在等长状态下肌肉短时间内收缩时所达到的力的最大值;相对峰力矩是指峰力矩与体重(kg)的比值;平均功率是指单位时间内肌肉所做的功;峰力矩屈/伸比是指屈肌和伸肌峰力矩的比值,反映关节肌肉的协调性。本研究采用60°/s角速度测试所得峰力矩及相对峰力矩评估肌肉的最大力量,采用120°/s～210°/s角速度多组重复测试所得峰力矩及相对峰力矩评估肌肉的力量耐力,采用峰力矩屈/伸比评估关节和肌肉的协调性。

1.游泳长距离运动员躯干肌群等速力量特征

躯干肌群等速力量测试结果并非代表单一肌肉,而是完成屈伸动作的所有肌群的特征反应,因此,屈肌指标是以腹肌收缩为主,伸肌指标以腰背肌收缩为主。由于躯干伸肌和屈肌在肌肉的数量及质量上存在生理分布的差异性,理论上来讲,躯干伸肌力量要优于屈肌力量,此规律已经得到有关研究的证实。中国优秀男子自由式滑雪空中技巧运动员躯干等速肌力特征显示,躯干伸肌群的峰力矩、相对峰力矩、伸肌群的单位体重总功均大于躯干屈肌群[143]。优秀男子赛艇运动员躯干肌群峰力矩和总功率呈伸肌大于屈肌趋势,且随速度的减慢差异增大可达显著性水平[144]。也有不同的研究结果,成鹏等[145]对散手、拳击和跆拳道运动员的躯干肌肉力量特征进行分析,结果发现,拳击和跆拳道运动员躯干伸肌力量明显优于屈肌力量,散手运动员的测试结果刚好相反,躯干屈肌力量优于伸肌力量,他们认为可能和散手运动员专项训练对腹肌的功能要求较高有关,同时也提示跆拳道和拳击运动员需要加强躯干肌尤其是腹肌的力量训练。

本研究结果(表4-7、图4-7和图4-8)表明,游泳长距离项目运动员的躯干屈伸肌群等速向心收缩时的峰力矩、相对峰力矩和平均功率随给定测试角速度的增大(60°/s～120°/s)而减小,原因可能是测试角速度的升高加大了肌肉组织中的粘滞阻力,从而导致肌力损失,也可能是快速运动时肌肉未能募集足够的肌纤维参与收缩,导致肌力下降。另外也有学者认为,骨骼肌主动收缩时其拮抗肌受到牵拉从而诱发牵张反射,导致收缩阻力增加,肌力出现下降[146]。无论是慢速还是快速测试,躯干伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率明显大于屈肌,说明躯干腰背肌的绝对力量及力量耐力均优于腹肌,这与前述研究结果[143-145]一致;男女伸肌和屈肌的绝对力量及力量耐力峰力矩相比具有非常显著性差异(P＜0.01),这可能与性别差异有关。

由于体重对肌肉峰力矩和功率存在重要的影响[147],因此采用相对峰力矩对肌力进行评估更有意义。本研究结果(表4-7、图4-7和图4-8)表明,慢速和快速测试中,男女屈肌相对峰力矩均无显著性差异(P＞0.05),说明男子运动员腹肌的绝对力量和力量耐力整体水平均比女子运动员差,需要加强腹肌专项力量训练;快速和慢速测试中,男女伸肌相对峰力矩变化特点与峰力矩变化特点一致。

男子运动员躯干肌群的峰力矩屈/伸比随给定运动速度的增加而下降,说明男子运动员躯干肌群力量耐力的协调用力能力较差;女子运动员躯干肌群的峰力矩屈/伸比随给定运动速度的增加而上升,说明女子运动员躯干肌群力量耐力的协调用力能力较好。60°/s男女躯干肌群的峰力矩屈/伸比没有显著性差异,120°/s女子运动员明显优于男子运动员(P＜0.05),进一步说明女子运动员不仅协调性较好,腹肌相对力量也优于男子运动员。

2.游泳长距离运动员肩关节肌群等速力量特征

游泳主要通过上肢的划水向前游动,专项训练中有大量、反复的肩关节运动,肩关节专项力量薄弱不仅会导致划水效果不佳,更严重的是容易发生运动性损伤,因此对游泳运动员肩关节的力量进行及时评估及训练非常重要。肩关节的屈肌主要包括三角肌前部、肱二头肌、喙肱肌和胸大肌上部等,伸肌主要有大圆肌、背阔肌、三角肌后部和肱三头肌长头等,理论上来讲,肩关节伸肌力量应该大于屈肌力量。有研究发现,在60°/s和240°/s测试速度下,女子手球运动员两侧肩关节屈伸肌峰力矩和相对峰力矩值均表现为伸肌群明显大于屈肌群,肩关节屈伸肌峰力矩比值约为60%～90%[148]。有研究对12名排球运动员经过8周振动力量训练之后进行等速肌力诊断,研究发现,运动员肩关节屈伸肌群的力量较训练前明显提高,前四周伸肌的力量提高幅度比屈肌大,而后四周的变化趋势则相反,研究认为振动力量训练对发展排球运动员的肩关节快速力量的效果要优于发展绝对力量[149]。也有不同研究结果,邓京捷等[50]对广东省优秀游泳运动员肩屈伸肌等速力量指标特征进行研究,发现运动员肩关节屈肌力量均大于伸肌力量,总体上最大力矩和最大力矩/体重呈现上述一致趋势,快速的屈伸肌比值大于慢速。

本研究结果(表4-8、表4-10和图4-9)表明,60°/s肩关节伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率均明显大于屈肌,与邓京捷等[50]的研究结果相左,原因可能和该作者分析的一致,该研究得出肩关节屈肌峰力矩大于伸肌的结论系运动员不习惯等速测力方式导致,可在今后进行深入研究。男女左侧肩关节屈伸肌群的相对峰力矩相比有非常显著性差异(P＜0.01),而右侧肩关节屈伸肌群相对峰力矩相比有显著性差异(P＜0.05),说明男子运动员肩关节力量明显优于女子运动员。肩关节峰力矩屈/伸比可以反映肩关节主动肌和拮抗肌力量的平衡状况。本研究结果(表4-8、表4-10和图4-9)表明,60°/s男女肩关节峰力矩屈/伸比约为52%～61%,与女子手球运动员的60%～90%比较有较大差距,说明游泳运动员肩关节肌群协调性整体水平不如女子手球运动员;男女游泳运动员左右侧肩关节的峰力矩屈/伸比没有显著性差异,说明男子游泳运动员肩关节的协调性比女子游泳运动员差。值得重视的是,女子游泳运动员的右侧肩关节峰力矩屈/伸比明显优于左侧(P＜0.01),提示左右侧肩关节绝对肌力发展不平衡,容易导致运动损伤发生,需要加强左侧肩关节的力量训练。

本研究结果(表4-9、表4-10和图4-10)表明,210°/s肩关节伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率均明显大于屈肌,男女之间比较有非常显著性差异(P＜0.01),男女肩关节峰力矩屈/伸比约为49%～54%,比60°/s测试速度的屈/伸比值小幅下降,说明男女运动员在快速运动时肩关节肌肉协调性进一步下降,尤其以男子运动员为甚,所有受试者左右侧肩关节力量耐力无显著性差异,说明浙江省游泳长距离运动员肩关节力量耐力的发展还是比较均衡的。

3.游泳长距离运动员膝关节肌群等速力量特征

有研究[150]发现,优秀击剑运动员膝关节在240°/s角速度测试时屈伸肌峰力矩均显著低于60°/s角速度测试时(P＜0.05);将受试者的双侧肢体进行比较,男子运动员在60°/s角速度测试时,弓步前腿屈伸肌峰力矩均显著高于弓步后腿(P＜0.05);240°/s角速度测试时,弓步前后腿的屈肌峰力矩无显著性差异(P＞0.05),但伸肌峰力矩存在显著性差异(P＜0.05);女子运动员双侧膝关节的屈伸肌峰力矩在两种测试速度下均无显著性差异,相同测试速度下双侧肢体同名肌群的峰力矩也无显著性差异(P＞0.05),研究结论认为,优秀男子击剑运动员下肢关节等速肌力双侧不对称,女运动员不对称表现不明显。有研究[151]对9～20岁男生双侧膝关节肌群进行等动技术诊断,研究发现,青少年男子膝关节的屈伸肌峰力矩值随年龄的增大而出现逐步加大的趋势,未出现某个特定年龄段快速增长的变化特点,在同一年龄膝关节屈伸肌峰力矩值均随测试速度的增加而减小;在各年龄段伸肌的峰力矩值均大于屈肌;同年龄段男生的峰力矩屈/伸比值随速度的增加逐渐增大。有研究[152]对26名健康青壮年男性的双侧膝关节肌群进行等速肌力评估,结果发现,受试者膝关节屈伸肌峰力矩值随测试速度的增加而出现减小,伸肌力量大于屈肌力量,慢速测试大于快速测试值;峰力矩屈/伸比随测试速度的增加而增加,范围分布在50%～70%,左右侧膝测试结果比较相差无显著性差异。

本研究结果(表4-11、表4-13和图4-11)表明,60°/s膝关节伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率均明显大于屈肌,与上述研究结果一致,原因可能是膝关节屈伸肌肉生理分布的差异和日常动作结构差异导致屈肌锻炼的机会远远少于伸肌。值得重视的是,男女两侧膝关节屈伸肌群的相对峰力矩相比无明显差异(P＞0.05),说明就两侧膝关节屈伸肌的绝对力量而言,男子游泳运动员整体水平不如女子游泳运动员;相同性别运动员的左右侧膝关节肌力无显著性差异,与男子优秀击剑运动员下肢关节等速肌力双侧不对称的研究结果[151]不一致,原因可能是游泳属于周期性耐力项目,运动员在专项训练中很少出现两侧肢体用力不均匀的现象。膝关节的峰力矩屈/伸比是当前运动医学、康复医学和运动训练领域研究的热点问题,该指标可以对人体下肢功能及肌肉协调性进行监控与评估,在实践中有着重要意义[153]。有研究[154]结果表明,辽宁省男女游泳运动员的屈/伸肌峰力矩比值在60°/s时约为48%和43%,120°/s时约为56%和46%,240°/s时约为59%和48%,男女之间存在显著性差异。本研究结果(表4-13)表明,男女游泳运动员的膝关节峰力矩屈/伸比在60°/s时约为52%和53%,在180°/s时约为52%和54%,略高于辽宁省运动员的比值,但是整体低于正常人膝屈/伸肌的合理比值60%左右,不同性别同侧膝关节的屈/伸比差异不明显(P＞0.05),说明浙江省游泳运动员的膝关节屈伸肌协调性整体水平低下,其中尤以男子游泳运动员为甚,原因可能是屈肌力量比较薄弱,在今后的训练中,应平衡地发展拮抗肌群力量,优化打腿效果,增加关节的稳定性,减少运动损伤的发生。男女膝关节肌群的峰力矩屈/伸比比值随给定运动速度的增加未出现逐渐增大,与李立等[151]的研究结果不一致,原因可能与研究对象的不同有关,需进一步进行探讨。180°/s时膝关节屈伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率变化趋势与60°/s时一致,相同性别同侧膝关节各数据进行比较均无显著性差异,说明受试者两侧膝关节的力量发展基本平衡。(www.xing528.com)

4.游泳长距离运动员髋关节肌群等速力量特征

髋关节的屈伸肌对游泳运动员的团身速度、团身幅度、打腿力量和蹬壁力量均有较大影响,对游泳运动员进行髋关节肌群力量评估和针对性训练十分必要。

本研究结果(表4-14至表4-16、图4-13、图4-14)表明,60°/s时髋关节伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率均明显大于屈肌,与其他关节变化特点一致。值得重视的是,男子左侧髋关节伸肌相对峰力矩和平均功率与女子相比无显著性差异,说明男子游泳运动员左侧髋关节伸肌绝对力量的整体水平不如女子游泳运动员;相同性别运动员的左右侧髋关节肌力无显著性差异。男女游泳运动员髋关节峰力矩屈/伸比在60°/s时约为60%,180°/s时约为54%,略优于优秀女子400m运动员的60°/s均值56%和180°/s均值51%[156]。男女髋关节肌群的峰力矩屈/伸比比值随给定运动速度的增加基本保持恒定,不同性别同侧髋关节屈/伸比无显著性差异,说明男子游泳运动员髋关节屈伸肌协调性整体水平较女子差,可能原因是屈肌力量相对不足[156],应该重视游泳运动员髋关节肌群屈伸力量的平衡性训练。180°/s髋关节屈伸肌峰力矩、相对峰力矩和平均功率变化趋势与60°/s一致,其中,男子两侧髋关节屈肌相对峰力矩略比女子差,说明男子游泳运动员两侧髋关节屈肌力量耐力整体水平不如女子游泳运动员。相同性别同侧髋关节各数据进行比较均无显著性差异,说明受试者两侧髋关节的力量发展基本均衡。

4.3.3.2　等速专项力量训练方法的生理生化监控指标与评价方法

游泳陆上专项力量训练的目的是有效地发展运动员参与专项运动的肌群力量,形成以专项为核心的力量素质系统,并使肌肉的工作方式最大限度地符合游泳专项技术的特点。本研究利用等速肌力训练系统的柔性阻力特性,可最大限度地接近水上运动的阻力特点,以“专项化原则、超负荷原则”为指导思想,设计了游泳长距离项目运动员的陆上专项力量训练计划,训练内容主要包括与划水动作和打腿动作结构一致的肩关节、膝关节和髋关节的屈伸肌群的力量耐力训练,躯干肌群的扭转和屈伸也穿插进行训练。此外,训练内容还涵盖出发和转身的蹬伸爆发力训练,等速专项力量训练所涉及的运动环节包括上肢矢状面运动环节(胸大肌、肱三头肌、三角肌后束和大小圆肌等)、上肢额状面屈伸(大小圆肌、冈下肌和背阔肌等)、下肢髋关节屈伸(臀大肌、髂腰肌、股四头肌和缝匠肌等)、下肢膝关节屈伸(股四头肌和股二头肌等)、躯干肌群运动环节(前锯肌、腹外斜肌、下后锯肌和髂肋肌等)。

本研究结果(表4-18)表明,进行等速力量训练后,男女运动员即刻BLa分别为9.07mmol/L和8.07mmol/L,即刻HR达到184～186b/min,说明运动强度较高,接近最大摄氧量强度范围;训练后6h,男女运动员血清CK值均有较大幅度升高,说明训练负荷强度较大,该训练方法对运动员的全身肌肉产生了较深的刺激;训练后24h,男女运动员血清CK值均呈下降趋势,下降幅度约为35%(P＜0.05),说明骨骼肌肌纤维的微细损伤已经得到部分修复,运动强度未超过运动员机体的承受能力范围;训练后24h,男女运动员的血清BU值显著性高于训练后6h(P＜0.05),说明等速力量训练方法的训练负荷量较大,训练后24h运动员机体还未完全产生适应。综合分析认为,等速力量训练方法对游泳运动员的全身肌肉会造成一定程度的刺激,负荷强度及负荷量均较大,训练结束之后有必要进行场边牵拉,促进疲劳的消除,建议等速力量训练一周以1～2次为宜,中间应穿插低强度有氧或低强度水上力量训练手段,形成合理的训练间歇,避免造成局部肌肉训练负荷过大。

4.3.3.3　水上专项力量训练方法的生理生化监控指标与评价方法

游泳项目的陆上力量训练要求其训练内容要尽可能地与专项特点相符合,同样,水上力量训练的动作也应该尽量接近游泳技术动作,水上专项力量常用的训练方法包括划手掌练习、打腿练习、带阻力器游和橡皮带牵引游等。

游泳运动员戴划手掌进行最大用力练习会显著提高游速,当游速提高后,水对身体产生的阻力也随之成倍增加[157]。运动员在获得更大推进力的同时也必须克服更大的推进阻力,因此总消耗能量增大。划手掌练习可应用于发展游泳运动员的专项力量,提高参与划水动作肌肉的爆发力和力量耐力[158],高速游进还有利于培养游泳运动员的水感,有效改善划水效果。1500m夹板划手掌训练要求运动员双腿夹住浮板,不能打腿,戴划手掌进行匀速游进,为游泳项目常用的发展上肢专项力量训练方法之一。本研究结果(表4-19)表明,进行1500m夹板划手掌训练后,男女运动员即刻BLa分别为2.37mmol/L和2.04mmol/L,即刻HR范围为142～144b/min,说明该训练手段的运动强度不大;训练后6h和训练后24h,男女运动员血清CK与BU均无明显升高,说明该训练手段未对运动员上肢肌肉造成较大刺激,训练负荷量也不大,能否作为有效发展游泳运动员上肢专项力量的训练手段值得商榷。4×200m(2′50″包干)夹板划手掌训练要求运动员双腿夹住浮板,不能打腿,戴划手掌进行游进,每个200m的游进时间和休息时间合计为2′50″,也是游泳项目常用的发展上肢专项力量训练方法之一。本研究结果(表4-20)表明,进行4×200m(2′50″包干)夹板划手掌训练后,男女运动员即刻BLa分别为5.71mmol/L和6.03mmol/L,即刻HR范围为178～182b/min,说明运动强度较大,机体已经动员部分糖酵解系统进行供能;训练后6h,男女运动员的血清CK均出现较大幅度升高,分别为371U/L和393U/L,说明该训练手段负荷强度已经对运动员的上肢肌肉造成了较深刺激;训练后24h,男女运动员的血清CK较训练后6h均出现明显下降(P＜0.05),说明该训练强度并未超过运动员机体的承受能力,累积的疲劳能够得到较快消除。训练后6h和24h,男女运动员的BU值范围为5～6mmol/L,说明该训练手段的负荷量并不大。综上所述,本研究结果表明,对于发展游泳运动员上肢专项力量而言,4×200m(2′50″包干)夹板划手掌训练手段比1500m夹板划手掌训练手段更为有效,且负荷量也不大,不会造成运动员机体出现明显的疲劳累积,可作为主要的水上上肢专项力量训练手段进行安排。

8×150m(100%用力)浮板打腿训练要求运动员双手扶住浮板,不能划手,100%用力打腿游进,是游泳项目常用的发展下肢专项力量训练方法之一。本研究结果(表4-21)表明,进行8×150m(100%用力)浮板打腿训练后,男女运动员即刻BLa分别为8.91mmol/L和9.04mmol/L,即刻HR范围为190～192b/min,说明该训练手段的运动强度大,机体主要为糖酵解系统进行供能,接近耐乳酸训练强度;训练后6h,男女运动员的血清CK均出现较大幅度升高,分别为478U/L和493U/L,说明该训练手段的负荷强度已经对下肢肌肉造成了较深刺激;训练后24h,男女运动员的血清CK较训练后6h未出现明显下降,说明运动员机体24h后尚未对该训练手段产生良好适应,原因可能是单纯的打腿动作会导致下肢肌肉微细纤维的损伤。训练后24h,男女运动员的BU较训练后6h出现大幅度升高(P＜0.01),分别为7.94mmol/L和8.23mmol/L,说明该训练手段的负荷量也较大。综合分析,认为该训练手段对于发展游泳运动员下肢专项力量还是有效的,但训练负荷强度和负荷量均偏大,建议采用该训练手段进行下肢专项力量训练时应注意与陆上力量训练形成合理的训练间歇,避免局部肌肉的疲劳累积,训练后应及时采用牵拉等方法进行干预,促进局部肌肉的疲劳消除。

国外发展运动员的水上专项力量更多采用增加游进阻力的方法进行训练,其比例可占全年专项力量训练计划的1/3[63]。有学者[64]改进了游泳水上专项力量训练方法,适当提高增大游进阻力训练方法的比例,观察这种模式对游泳运动员的水上力量训练效果是否有促进作用,实验组运用阻力衣增大游进的阻力,力量练习内容占水上力量总练习内容的70%以上,对照组仍然采用传统的水上专项力量练习方法包括划水掌和脚蹼,增大运动员的推进阻力。研究结果发现,实验组的专项成绩增长幅度比对照组高15%左右,调整后的水上专项力量训练方法的效果要优于传统水上专项力量训练方法,更加有助于提高运动员的专项力量素质和专项成绩。李文静等[65]对训练用阻力泳装的效果进行研究和评价,研究结果发现,阻力衣的阻力口袋设计较为合理,均匀分布全身,比传统的阻力衣和阻力装置有明显改善,运动员穿着该阻力衣运动时,身体各部分所受到的阻力均衡,运动员的技术动作结构可以保持稳定,其中运动员穿小袋和中袋阻力衣时运动技术结构与比赛技术结构最为相似,符合发展游泳运动员水上专项力量的特点和要求。Schnitzler等[159]研究了7名优秀自由泳运动员(100m自由泳平均成绩为57.67s)分别进行增加游进速度和增加游进阻力训练时SR、SL、协调用力指数、推进力曲线和肌力指标的变化。研究结果表明,单纯增加受试者的游进速度时,SR、协调用力指数和推进力曲线显著性提高(P＜0.05),但肌力指标无明显变化,说明受试者骨骼肌的输出功率并未增加。增加受试者的游进阻力时,SR、SL、协调用力指数、推进力曲线和肌力指标均出现显著性增高(P＜0.05),说明受试者为了克服游进阻力除了增加SR和协调用力指数等,同时还提高了肌肉输出功率。增加游进阻力训练手段可以有效发展游泳运动员的专项力量。

12×50m(100%用力)拖海绵游训练是指在运动员腰间缚一条软绳,根据不同训练水平和不同性别分别在末端连接一块30cm×25cm×15cm至40cm×30cm×20cm大小不等的海绵块进行训练,目的是增加游进阻力,这是浙江省游泳运动员赴澳大利亚外训后引进的发展全身肌肉力量耐力和协调用力能力的专项力量训练方法之一。本研究结果(表4-22)表明,进行12×50m(100%用力)拖海绵游训练后,男女运动员即刻BLa分别为6.81mmol/L和7.01mmol/L,即刻HR范围为182～184b/min,说明运动强度大,机体主要为糖酵解系统进行供能,接近最大摄氧量训练强度;训练后6h,男女运动员的血清CK均出现小幅升高,分别为278U/L和293U/L,说明该训练手段负荷强度对骨骼肌系统造成一定的刺激,但不深;训练后24h,男女运动员的血清CK较训练后6h出现明显下降(P＜0.05),说明运动员的骨骼肌微细纤维已得到较好修复,机体24h后已对该训练强度产生良好适应。训练后24h男女运动员的BU较训练后6h出现小幅升高(P＜0.05),分别为7.11mmol/L和7.29mmol/L,说明该训练手段的负荷量较大。综合分析,认为该训练手段负荷强度可以对游泳运动员的全身肌肉造成一定刺激,但由于是全身协调用力,不会对局部肌肉造成明显的疲劳累积,负荷量适中,可作为主要的水上力量耐力训练手段进行安排。

总之,必须合理安排游泳陆上专项力量训练和水上专项力量训练比例,尽可能使练习内容接近游泳专项的要求和特点,以减少力量素质与专项力量之间的转换和过渡时间,在训练周期的开始阶段或训练调整阶段,可适当加大陆上专项力量训练的比例,在比赛前期或是对于陆上力量训练导致肌肉僵硬和水感下降的运动员可相应减少陆上专项力量的训练内容,甚至全部采用水上专项力量训练。