3离心收缩
肌肉由收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩。艾伯特偏重于功能方面对离心收缩下了一个定义:以肌腱为单位的肌肉块在外力作用下,肌肉应力增大为特征的 一种肌肉负荷类型。
股四头肌在完成蹲起动作时,需要向心和离心两种形式都发挥作用。下蹲时,股四头肌在收缩的同时被拉长,以控制重力对人体的作用,对身体缓慢下蹲起缓冲作用。因此,肌肉做离心工作也称为退让工作。起立时股四头肌开始做向心收缩,使身体回到原来的位置。再如搬运重物时耨重物放下,以及下坡跑和下楼梯等,也需肌肉进行离心收 缩。在所有的跳跃和投掷项目运动中,都或多或少地需要肌肉进行向心收缩和离心收缩。肌肉离心收缩可防止运动损伤,如从高处跳下时,脚先着地,通过反射活动使股四头肌和臀大肌产生离心收缩。由于肌肉离心收缩的制动作用,减缓了身体的下落速度, 不至于使身体造成损伤。但是,当高度过高或下落的冲力过大而超出了肌肉离心收缩所
能承担的负荷时,也会造成运动损伤。离心收缩时肌肉做负功。
4.等动收缩
等动收缩(也称等速收缩)是指在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度进行的最大用力收缩。爬泳的划水动作就是典型的等动收缩。
等动收缩和等张收缩具有本质的不同。肌肉进行等动收缩时,在整个运动范围内都能产生最大的肌张力,等张收缩则不能。此外,等动收缩的速度可以根据需要进行调节。因此,在这些方面等张收缩都存在明显的局限性。理论和实践证明,等动练习对运 动员提高成绩是非常有用的。
等动力量训练在20世纪60年代就有人提出,Hislop和Perrine ( 1967 )提出:“等 动练习是用专门设备保持身体环节的恒定运动速度,通过全关节范围,控制肌肉运动速度”。1970年美国Lumex公司买下了专利权,成批生产等动练习设备,并取名CYBEX。
要让肌肉做等动收缩,必须有专门的仪器设备,即等动练习器。仪器的主要部件是一个速度控制器。速度控制器可以保证无论参加工作的肌肉在收缩时产生多大的张力,其收缩速度不变,同时速度可调。在练习中可根据不同的目的和要求选择适当的速度。此外,还有力量的测试和记录装置,用来评定运动时的肌肉力量。
G.R.Lcsmcs的实验表明:七周的慢速等动训练,肌肉的峰力矩可增长5%〜25%。Barkett报道:同侧肢体的关节两对抗肌群力量相差10%以上的运动员,其弱侧的肌肉就 容易受伤。通过测试可以发现,优秀运动员的对抗肌力量相差不大。R.Fox(1984)研究表明:每次训练以最大力量屈伸膝关节两分钟,训练速度一组采用慢速运动(30。八),另一组采用快速运动(180。人),结果,慢速训练组仅在慢速运动时才产生较大的力量增长,而快速训练组在低于和等于训练速度的所有收缩速度中,力量均增加。张贵敏等 通过等动测力系统的测试发现,当转速为120。小时,运动员各关节伸肌最大力矩明显 高于屈肌最大力矩,膝关节屈/伸最大力矩比值高于国人正常的比值。髓关节的屈/伸比在50%,而踝关节伸肌最大力矩远远高于屈肌力矩值。研究还发现,两侧下肢的对应关节肌最大力矩相关密切。下肢三关节间伸肌最大力矩比值以膝/髓、踝/膝、踝/髓为 大小顺序排列,下肢各关节表现的最大伸屈力矩在相近的关节弯曲位置上出现。
5.几种收缩形式的比较
(1)力量
肌肉最大收缩时产生张力的大小取决于肌肉收缩的类型和收缩速度。在收缩速度相同的情况下,离心收缩可产生最大的张力。离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右,比等长收缩大25%左右。因为肌肉受到外力的牵张时会反射性地引起收缩。在离心收缩时肌肉受到强烈的牵张,因此会反射性地引起肌肉强烈收缩。另外,肌肉内并联及 串联成分在离心收缩时都发挥作用。在离心收缩时,肌肉中的串联、并联的弹性成分及可收缩成分均参与克服阻力,因而能产生较大的张力。
研究肌电的结果表明:①当肌肉进行随意的等长收缩时,积分肌电(IEMG)与肌张力呈直线关系,即随着肌力的增加IEMG也增加。②在等速向心收缩和离心收缩时, IEMG与肌肉张力成正比。但在负荷相同的情况下,离心收缩的IEMG较向心收缩低。③张力不变,IEMG与缩短的速度成直线关系。在收缩速度相同的情况下,离心收缩的电活动(IEMG)低于向心收缩。④以不同速度做最大收缩时,不论是向心收缩、离心 收缩还是等长收缩,其IEMG没有差异。这表明在最大用力收缩时参与工作的运动单位数量没有明显的差异。
通过对左右两侧股四头肌IEMG的比较发现,由股四头肌进行2s向心、2s离心共 4s运动时的IEMG结果表明,弱侧IEMG较强侧为高,两侧之间出现显著性差异。这可能说明虽然给予两侧负荷的比例基本相同,但弱侧仍需动员较多的运动机能单位参与工作,并发放较强的神经冲动方可完成工作。类似于肌肉疲劳第一阶段的反应,做功下降,IEMG加强。
王瑞元等对10名大学生不同速度等向心及离心伸膝时股四头肌做功及肌电变化进行了研究,结果显示,无论向心收缩还是离心收缩,随着收缩速度的加快,肌肉的输出功率增加,运动单位做功能力加强。另外,离心伸膝时肌肉做功、平均功率、最大力矩和最大力矩角度明显地大于向心收缩。收缩速度相同,向心收缩的IEMG明显大于离心收缩,而离心收缩的功与IEMG比值明显大于向心收缩。
(2)代谢
在输出功率相同的情况下,肌肉离心收缩时所消耗的能量低于向心收缩,其耗氧量也低于向心收缩。肌肉离心收缩那,其他与代谢有关的生理反应均低于向心收缩,如心率、心输出量、肺通气量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等指标。
研究表明,肌肉离心收缩的生物力学效率比向心收缩大,向心收缩的净效率为 13%~26%,离心收缩的净效率为85%~120%。肌肉输出功率相同时,向心工作的耗氧量大于离心工作,离心收缩的代谢水平高于向心收缩,离心收缩所产生的肌张力比向心收缩大45%,而向心收缩的代谢水平却比离心收缩高6倍。
(3)肌肉酸痛
很早就发现,肌肉做退让工作时容易引起肌肉疼痛和损伤。近来研究表明,大负荷肌肉离心收缩比向心收缩更容易引起肌肉酸痛和肌纤维超微结构的变化。
从诱发肌肉酸痛的实验发现,肌肉酸痛程度与肌肉的收缩形式有关。FOX曾让男女 受试者各用杠铃完成两组筋疲力尽的屈肘运动,在离心收缩时只是主动地放下杠铃,而在向心收缩时只是主动地举起杠铃,在等长收缩时保持杠铃不动,结果无论是哪种形式的收缩,肌肉酸痛都在练习后的一两天才明显出现。肌肉离心收缩引起的肌肉酸痛最显著,等长收缩次之,向心收缩最低。
引起肌肉酸痛的原因还不完全清楚,目前主要有如下几种解释肌肉酸痛的假说:
①损伤假说。损伤假说是由霍夫(Hough, 1902)提出的,他认为,未受训练的肌肉参加长时间的工作可导致损伤,肌肉酸痛是肌肉内部结构损伤所致,包括肌纤维损伤和结缔组织损伤。
Schwane J A.Hikida R S.Siegel A J.Hagerman FC、Lamb D 等人认为,在激烈运动 后产生的肌肉酸痛与肌肉损伤或肌纤维的结构改变有关。段昌平发现,大负荷运动后骨骼肌超微结构改变,并且针刺和静力牵张能促进超微结构变化的恢复,缓解肌肉酸痛。李晓楠、屈竹青等在免疫电镜下观察到大负荷运动后,骨骼肌肌球蛋白、2-辅肌动蛋白、3-蛋白解聚或降解、Z线和M线发生不同程度的改变或消失。进一步研究发现,大负荷后骨骼肌延迟性结构变化,与胞浆Ca2+浓度的延迟性升高在时间上具有一致性,显著的结构改变同时伴有Ca2嵌度明显升高是导致骨骼肌功能下降的重要指标。
②痉挛学说。Devries ( 1966)认为,延迟性肌肉酸痛是由局部运动单位的强直性痉 挛所致,运动造成肌肉局部缺血,引起一些致痛物质(P物质)的产生,当致痛物质积累到一定程度时,便刺激肌肉内的痛觉神经末梢,引起疼痛,疼痛又反射性地引起痉挛,痉挛又进一步使局部缺血加剧而形成恶性循环。
另外,林镇岱把15名3年级学生分成3组作为研究对象,在离心收缩或运动前分别实施伸展操及热身运动,再以离心收缩式运动诱发迟发性肌肉酸痛,并用Hight在肌肉酸痛量表探讨辅助运动是否有助于减轻离心式运动所造成的迟发性肌肉酸痛。同时检查运动前后各种肌细胞内酶释放情况及血中乳酸和迟发性肌肉酸痛的关系,提出迟发性肌肉酸痛可因乳酸积累、肌肉受伤及韧带拉伤而引起。
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