軍事體能訓(xùn)練中骨骼肌變化及功能評價

何敬和 常 震 劉冠男

(武警醫(yī)學(xué)院軍事體育教研室,天津300162)

國內(nèi)外學(xué)者對體能的評價方法,體能訓(xùn)練對機體的影響及不同體能訓(xùn)練之間的相互作用等方面進行了大量研究,并取得了一些進展。但有關(guān)士兵肌肉功能的評價、不同體能訓(xùn)練對士兵肌肉功能的影響等方面的問題還需進一步地研究。研究士兵體能的評價方法,對評價部隊體力狀況,評估訓(xùn)練效果,指導(dǎo)部隊訓(xùn)練具有重要意義,各國軍隊對此頗為重視[1,2]。目前對 “physical fitness” 一詞含義的理解很不統(tǒng)一,也很難給它下一個清楚確切的定義,總的中心含義是講對士兵體力耐力的要求。體能訓(xùn)練包括以下四個方面的內(nèi)容:即心血管系統(tǒng)適應(yīng)能力訓(xùn)練;肌力和肌耐力訓(xùn)練;柔韌性訓(xùn)練;體成分訓(xùn)練。體能訓(xùn)練是平時軍隊提高和保持高體能水平、增強部隊戰(zhàn)斗力的基本手段。同時,體能訓(xùn)練中的軀體損傷是損害軍隊人員健康和部隊戰(zhàn)斗力的又一重要因素:因此,建立科學(xué)的體能訓(xùn)練方法是軍事訓(xùn)練醫(yī)學(xué)需要研究的重要課題。

1 體能訓(xùn)練引起的骨骼肌變化

體能訓(xùn)練[3]可以分別歸入速度 (無氧)和耐力(有氧)兩大類訓(xùn)練之中。耐力類體能訓(xùn)練是由較長持續(xù)時間而強度較低的運動所組成;而速度類體能訓(xùn)練則是由持續(xù)時間短而多次重復(fù)功率高的運動所組成。

在一組受試者中,每一個受試者用一條腿進行速度訓(xùn)練 (重復(fù)進行持續(xù)30～40 s的全力蹬自行車功率計,每次重復(fù)之間休息1.5min),而另一條腿則進行耐力訓(xùn)練 (持續(xù)蹬自行車功率計30 min～50 min),比較兩種類型訓(xùn)練效果。研究結(jié)果表明,兩種訓(xùn)練都能使有氧能力明顯增強,但以耐力訓(xùn)練側(cè)更為顯著 (這個研究未對無氧酵解和ATP-CP系統(tǒng)進行研究)。耐力訓(xùn)練側(cè)的腿部肌肉中慢肌纖維出現(xiàn)肥大,而在速度訓(xùn)練側(cè)的腿部肌肉中,快肌纖維與慢肌纖維均呈現(xiàn)肥大,但尤以快肌纖維直徑的增大為明顯。兩種類型體能訓(xùn)練對骨骼肌產(chǎn)生了不同影響,見表1。

表1 耐力與速度訓(xùn)練對骨骼肌的不同影響[4]

2 士兵體能訓(xùn)練中肌肉功能的評價

軍事體力勞動的主要特點是持續(xù)時間長、勞動強度大,這就要求士兵不但應(yīng)具有良好的心肺功能,而且還應(yīng)具備良好的肌力、肌爆發(fā)力和肌耐力。美軍研究認為,肌力在士兵的總體力中約占30%;同時,軍隊的機械自動化在一個側(cè)面減輕了士兵的體力勞動強度,但新的軍事裝備又給士兵增加新的負擔(dān)。目前在美軍的350種軍事職業(yè)中約有1/3的職業(yè)仍然要靠體力和肌力,其中有75種專業(yè)強調(diào)對舉重的要求。因此,肌肉功能側(cè)試和評價是軍事訓(xùn)練醫(yī)學(xué)中的一項基本而重要的內(nèi)容。在軍事訓(xùn)練中,不同年齡、不同兵種的肌肉功能評價,合理有效的訓(xùn)練模式的建立,以及了解與訓(xùn)練有關(guān)的運動功能障礙程度、評定康復(fù)治療效果都需要肌肉功能的測試和評價。因此,肌肉功能測試和評價在軍事訓(xùn)練醫(yī)學(xué)中有重要意義。目前常用的肌肉功能的測試和評價方法是:用握力計測試握力,拉力計測試腰背肌力,利用鋼絲繩及滑輪牽拉固定的握力計或彈黃秤測試屈肘、伸膝或肩外展肌群的肌力等。這些方法均屬于靜力性肌力側(cè)試,也就是等長肌力測試。

等長肌力測試的局限性在于它無法反映整個關(guān)節(jié)運動中的肌力大小,所以等長肌力測試在科研工作中逐漸被兼顧等長、等張肌力測試的等速技術(shù)所代替。等速技術(shù)一個很重要的方面就是能準確測試患者的肌肉功能。目前國內(nèi)應(yīng)用等速技術(shù)進行軍事體能評價的文獻報道較較少。

2.1 等速肌肉測試在軍人體能訓(xùn)練中的應(yīng)用

2.1.1 等速肌肉測試的適應(yīng)癥和禁忌癥

等速肌肉測試主要應(yīng)用于了解肌肉或神經(jīng)肌肉功能損害程度;確立基礎(chǔ)值,幫助評價損傷的程度;作為制定康復(fù)治療方案的參考依據(jù);作為康復(fù)治療療效的評價和判斷的重要定量指標。等速肌肉測試的禁忌癥:骨與軟組織損傷愈合未堅;嚴重疼痛;關(guān)節(jié)活動嚴重受限;嚴重滑膜炎;骨關(guān)節(jié)不穩(wěn);急性扭傷;嚴重心血管疾病等。上述禁忌癥有些經(jīng)過及時治療,若癥狀好轉(zhuǎn),可酌情進行等速肌肉測試。

2.1.2 等速肌肉測試對運動系統(tǒng)訓(xùn)練的肌肉功能評價

目前國外已把等速訓(xùn)練作為提高肌力、爆發(fā)力和耐力以及肢體損傷后關(guān)節(jié)肌肉康復(fù)的一個重要手段。而等速測力法則普遍用來作為評定士兵骨骼肌系統(tǒng)的機能狀態(tài)和訓(xùn)練損傷的治療效果的一種客觀指標。有研究表明[5]:經(jīng)常從事體能訓(xùn)練的士兵膝關(guān)節(jié)等速肌力的各項指標均明顯大于對照組青年的肌肉力量。

2.1.3 等速肌肉測試對運動系統(tǒng)傷病的肌肉功能評價

運用等速側(cè)試儀器對體能訓(xùn)練系統(tǒng)傷病進行功能評價,可提供較為準確的定量指標,同時通過力矩曲線的分析,有助于判斷肌肉關(guān)節(jié)病變的可能部位,對設(shè)計合理的、有針對性的康復(fù)方案有指導(dǎo)意義。

目前從國內(nèi)外研究報道的文獻來看,臨床上研究最多的是膝關(guān)節(jié)的等速肌肉功能測試,這與膝關(guān)節(jié)作為負重關(guān)節(jié),容易造成損傷有關(guān)。另外與膝關(guān)節(jié)測試時固定較為完全、測試結(jié)果可信度較高、力矩曲線較為清晰、容易判斷有關(guān)。如對膝骨性關(guān)節(jié)炎患者進行膝屈肌和伸肌等速肌肉測試發(fā)現(xiàn),患膝屈、伸肌的Peak Torque(峰力矩,PT)值均較健側(cè)明顯降低,同時 Total Work(單次最大作功量,TW)、Average Power(平均功率,AP)和Torque Acceleration Energy(力矩加速能,TAE)值也相應(yīng)減小,表明膝骨性關(guān)節(jié)炎可明顯影響膝屈、伸肌的功能。由于患膝屈、伸肌力同時降低,屈肌和伸肌的峰力矩比 (H/Q)與健側(cè)相比無顯著性改變。進一步對膝骨性關(guān)節(jié)炎患者屈、伸肌力與其下肢功能的相關(guān)性研究表明:患膝屈、伸肌的肌力減退與下肢日?；顒幽芰?ADL)的下降,以及患膝疼痛程度有顯著的相關(guān)性。說明臨床上對膝骨性關(guān)節(jié)炎患者的治療不但應(yīng)注重患膝疼痛的治療,而且還應(yīng)強調(diào)膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌力量的訓(xùn)練,膝關(guān)節(jié)肌肉功能的改善將有助于患者疼痛的減輕和ADL功能恢復(fù),同時可改善關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性,防止繼續(xù)損傷,這對膝骨性關(guān)節(jié)炎患者的康復(fù)治療有重要意義。同樣,在對前交叉韌帶損傷患者的等速肌肉測試中[6]也得出了上述結(jié)果。除此之外,四肢其他關(guān)節(jié)等速測試的研究也越來越多,并且腰背肌的等速測試的研究也有報道[7]。

2.2 新兵不同訓(xùn)練模式體能訓(xùn)練前后肌肉功能評價——以膝屈伸肌肌肉功能變化為例[8]

2.2.1 有研究表明陸軍士兵入伍時雙膝屈伸肌的肌力表現(xiàn)出以下特征

①PT、PT/BW(峰力矩體重比,Peak Torque to Body Weighrt Ratio)、TW 及 TW/BW(Aotal Work to Body Weight Ratio,單次最大作功量體重比)值隨運動速度的增加而降低;②AP及AP/BW(Average Power to Body Weight Ratio,平均功率體重比)隨運動速度的增加而增大;③在慢速和快速測試中PT、PT/BW、TW、TW/BW、AP及AP/BW值,伸肌大于屈肌;④慢速側(cè)試中,右膝肌的PT和PT/BW大于左膝伸肌;同時,TW和AP的差異反映出左膝屈肌的肌力也小于右膝屈肌;⑥快速測試時,雙膝同名肌的各測試指標之間未見差異,這與正常人群的側(cè)試結(jié)果報道基本一致。

2.2.2 新兵膝屈伸肌的爆發(fā)力表現(xiàn)

隨運動速度的增加而增大;伸膝肌大于屈膝肌;雙膝同名肌之間無差異。

2.2.3 不同訓(xùn)練模式體能訓(xùn)練肌力變化特點

單一耐力訓(xùn)練模式可以一定程度地提高骨骼肌的肌力、爆發(fā)力和肌耐力,但肌肉功能的提高具有一定的 “局限性”,即僅限于部分肌的功能改善。耐力速度交替復(fù)合訓(xùn)練模式中,新兵雙膝屈伸肌肌纖維功能改變以快肌纖維的功能增強為主要特點。耐力力量交替復(fù)合訓(xùn)練模式中,新兵除右膝伸肌外,其余各肌肌力、肌爆發(fā)力和耐力均有所提高,但此訓(xùn)練模式中力量訓(xùn)練的負荷、方法還需要進一步地研究。同時,在3種訓(xùn)練模式中此訓(xùn)練模式對骨骼肌的損傷最小。耐力力量交替復(fù)合訓(xùn)練模式中Delayed-onset Muscular Soreness(延遲性肌肉酸痛,DOMS)的發(fā)生幾率最小,但力量訓(xùn)練的負荷、方法還需進一步研究。

[1]Myles WS,Allen CL.Current levels of physical fitness in the Canadian forces[M].AD-A04638,1977

[2]Cooper KH.Physical fitness in the army[M].AD-A052430,1978

[3]首屆 《全軍訓(xùn)練醫(yī)學(xué)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文》 (1990年11.20～22)[R].北京:軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院

[4]Fox,E.L.Sports physiology.Philadelphia[M].WB.Saunders Co.1989

[5]李國平.用等速測力法評定優(yōu)秀運動員股四頭肌和月國繩肌力量和耐力[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志,1988,7:143

[6]白玉龍.前十字交叉韌帶損傷后股四頭肌胭繩肌等速肌力評價[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志,1998,17:135

[7]Kannus P.Isokinetic evaluation of muscular performance:Implications for muscle testing and rehabilitation,Int J Sports Med[R].1994,15:511

[8]薛剛.不同體能訓(xùn)練模式對新兵屈伸膝肌功能影響的等速測試研究 [R].第四軍醫(yī)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2001