鲍 冉, 蔡玉军, 陆莉敏, 陈思同,3, 王丽娟, 刘 阳, 袁书利

(1.上海体育学院,上海 200438; 2.上海市杨浦区凤城新村小学,上海 200093;3.深圳大学,广东 深圳 518061; 4.青岛西海岸新区汇文小学,山东 青岛 266400)

柔韧性指单个或多个关节在骨骼肌、肌腱和骨骼的控制下自主执行的最大关节活动范围[1]。它不仅能改善和维持关节活动范围,还可以保持关节周围骨骼肌和结缔组织的弹性[2],增加骨骼肌的收缩距离[3]。柔韧性下降容易造成机体功能性障碍,诱发骨骼肌萎缩症,严重者可能影响动作执行[4]。爆发力是指机体快速由静止状态达到最大骨骼肌收缩力的能力[5]。它是维持机体正常活动必不可少的一项身体素质,对参与运动、应急避险及逃生具有重要意义。在竞技体育中,爆发力是运动员获得优异成绩的关键因素[6]。柔韧性的好坏与关节周围软组织和胯关节的韧带、肌腱、骨骼肌初长度及皮肤有关,而爆发力主要受肌腱刚度、肌纤维类型、骨骼肌活性等影响。

拉伸是改善柔韧性的主要方法,能增加骨骼肌长度[7]和肌腱单位耐受力,改变骨骼肌的机械性能[8],主要有静态拉伸、弹振拉伸、动态拉伸和本体感觉神经骨骼肌促进拉伸(PNF) 4种拉伸方法[9]。研究表明,急性或长达3周的短期拉伸能提高骨骼肌的耐受性,而超过3周的拉伸练习会引起骨骼肌、肌腱和神经系统生物力学和生理特性的变化[4]。适当的拉伸练习可以改善运动表现,减少损伤,发展柔韧性和缓解骨骼肌酸痛[10],但过量的拉伸训练可能有损力量表现、跳跃性能和平衡能力[11]。静态拉伸是改善柔韧性的一种常见的有效方法,练习时骨骼肌和结缔组织被拉伸到紧张或轻度不适[8],并维持一段时间[12]。因其对柔韧性的改善效果显著[10],在难美性体育项目(如体操、艺术体操、体育舞蹈等)中被广泛采用。弹振拉伸是一种小幅度的快速拉伸运动,主要靠身体在关节活动范围内有节律的弹动来牵拉骨骼肌和肌腱组织[13]。它具有提高肌梭中γ运动神经纤维的兴奋性,增加肌张力和减少黏弹性等功能[14],还能有效发展动态柔韧性,提高运动神经适应性和改善神经反射等[9]。虽然静态拉伸和弹振拉伸都能促进下肢柔韧性的发展,但对下肢爆发力的影响不同。例如,长时间静态拉伸不利于力量素质的发展,尤其是爆发力[11,15-16]。但有研究表明,静态拉伸训练不仅不会减小爆发力[17],而且能促进爆发力的发展[17-18]。此外,弹振拉伸在改善柔韧性的同时,对力量表现没有显著的负面影响[19]。

当前,对拉伸效果的研究多集中于即时性研究,纵向的干预研究较少。受试者多集中于运动员和成年人群体[4,20],较少涉及儿童。7～8岁是人体柔韧性和爆发力(特别是大肌群)自然发展的关键期,柔韧性在此阶段变化显著,在11岁之后柔韧性发展速度开始减慢,爆发力在10～14岁迎来发展的敏感期。本文通过对7～8岁儿童进行12周的拉伸干预,旨在探究静态拉伸和弹振拉伸对其下肢柔韧性和爆发力的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为7～8岁未参加过下肢柔韧性和爆发力训练并完成所有实验内容的学龄儿童。样本选自上海市F小学一年级123名受试者,97名受试者符合纳入标准。其中,对照组30人(男16、女 14)、弹振拉伸组32人(男16、女16)和静态拉伸组35人(男18、女17),基本信息如表1所示。前测显示,所有受试者的性别、BMI、横叉、竖叉、坐位体前屈、立定跳远和原地纵跳的差异均不显著(P>0.05)。实验得到受试者家长和学校的同意,所有受试者和家长均被告知实验目的、干预内容及具体的干预流程。

表1 受试者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 实验法

1.2.1.1 测量

柔韧性通过测量横叉、竖叉和坐位体前屈[21]反映,下肢爆发力通过测量立定跳远和原地纵跳反映。实验开始前及第6和12周进行前测、中测和后测。测试采用相同的器材、方法和内容。测试前,所有受试者进行相同内容、形式和时间的热身活动。由经过2轮培训的教师和辅助人员在同一时间内完成所有测试工作。实验器材:骨骼角度测量标尺,米尺和纵跳测试仪(TKK-5406),坐位体前屈测试仪(TZCS-1)。

柔韧性测试。横叉和竖叉:采用角度测量仪进行测试。测量方法:(1)横叉:受试者仰卧举腿,调整位置使臀部紧贴墙面,腿部伸直分开。将伸缩横杆两端分别置于受试者脚踝处,用骨骼角度测量标尺测量左右腿与横杆之间的夹角,计算双腿开度夹角。(2)竖叉:受试者仰卧,右侧身体紧贴墙面,左腿贴紧地面,右腿靠墙上举,至最大角度。测量方法同上,竖叉成绩为左、右竖叉成绩的平均值。(3)坐位体前屈:受试者直膝坐于软垫,脚跟并拢,踏在测试仪器板的指定位置,两臂和双手伸直,用两手中指指尖缓慢向前推动游标至最大幅度。测试2次,取最好成绩。

爆发力测试。(1)立定跳远。受试者双脚同时落地,测量起跳线至最近落地点的直线距离。测试2次,取最好成绩。(2)原地纵跳。受试者双脚同时向上跳,测试人员记录纵跳测试仪上显示的数值。测试2次,取最好成绩。

1.2.1.2 干预

除拉伸(12周24次)不同外,实验组执行相同的训练计划。15 min的拉伸,体育教师负责组织并实施干预。在同一时间,对照组执行常规课程。干预动作根据拉伸运动系统训练理论并结合体操、舞蹈训练实践创编而成(表2)。

表2 干预课程结构

实验组采用相同的拉伸动作、拉伸时间和拉伸强度(表3)。实验组在15 min内(每个动作5 min)完成3个拉伸动作(横叉、竖叉、坐位体前屈),单个动作4组×55 s,组间间歇20 s。静态拉伸时,受试者需缓慢拉伸直至下肢有明显牵拉但无剧烈疼痛感的临界点[22],持续练习55 s后间歇20 s。拉伸时全身放松,主动拉伸阶段呼气,静力性维持阶段均匀呼吸。弹振拉伸时,受试者拉伸一拍,放松一拍,持续55 s后间歇20 s。对照组进行常规练习,并与实验组一同参与前、中、后3次测试。

表3 拉伸动作要求

1.2.2 数理统计法

2 结 果

表4显示,柔韧性的时间主效应和时间×分组的交互效应具有统计学意义(P<0.001),且存在随时间变化趋势。不同时间差异显著,不同组别随时间变化趋势不同。竖叉的分组主效应差异不显著(P>0.05),表明不考虑时间因素,竖叉得分组间差异不显著。原地纵跳和立定跳远时间×分组的交互效应差异显著(P<0.05),表明不同组别随时间变化趋势不同。立定跳远的时间和分组主效应差异显著(P<0.05)。原地纵跳时间主效应和分组主效应差异不显著(P>0.05),表明原地纵跳随时间变化趋势不明显,不同组别间差异不显著。

表4 3组受试者前、中、后测试比较

方差齐性检验显示,5个因变量均未达到显著性水平(P>0.05)。Pillai’s Trace=0.349(F(10,182)=3.853,P=0.000,R2=0.175),解释总变异17.5%。组间方差分析显示,横叉(F(2,94)=8.536,P=0.000)、竖叉(F(2,94)=3.570,P=0.032)、坐位体前屈(F(2,94)=7.418,P=0.001)、立定跳远(F(2,94)=5.833,P=0.004)、原地纵跳(F(2,94)=6.758,P=0.002)分组主效应显著,分别解释总变异的15.4%、7.1%、13.6%、11.0%和12.6%。多重比较显示,弹振拉伸组得分明显高于静态拉伸组和对照组。

3 分析与讨论

12周下肢柔韧性拉伸干预,旨在考察2种拉伸方式对7～8岁儿童下肢柔韧性和爆发力影响的阶段性特征及两者间的差异性。研究发现,12周弹振拉伸对柔韧性的改善效果好于静态拉伸,同时未发现对爆发力有负面影响。

3.1 不同拉伸方式对运动员柔韧性的影响

中测表明,实验组横叉和坐位体前屈差异不显著,弹振拉伸组竖叉明显低于静态拉伸组。后测显示,弹振拉伸对柔韧性改善效果明显大于静态拉伸。研究[24]表明,静态拉伸对柔韧性促进效果好于弹振拉伸,但此结果多来自于横断面调查或短期(3～8周)干预研究。而6周的弹振拉伸比静态拉伸更能有效改善受试者的下肢柔韧性[25-26]。另外,影响静态拉伸效果的主因是拉伸时间和重复次数[27],单次静态拉伸时间超过90 s (3×30 s)会产生不利影响[11]。中测后,柔韧性改善变缓可能源于拉伸时间较长(大于90 s,4×55 s,间歇20 s)。虽然静态拉伸对柔韧性的影响存在时间依赖性,但并不完全依赖单次的拉伸时间,而与周总时间有关[4]。中测时,静态拉伸的竖叉成绩明显好于弹振拉伸。这与竖叉时腿部被拉伸的部位不同有关,受试者大腿前侧和后侧肌群的拉伸时间为其他动作的一半。 因此,单纯增加单次拉伸时间并不能提高静态拉伸的效果,反而会阻碍柔韧性的进一步提高。虽然针对弹振拉伸时间的研究较少,但从本研究结果来看,弹振拉伸对时间的敏感性低于静态拉伸。此外,大振幅的拉伸动作会激发脊髓突触后抑制机制,抑制皮质和神经元的兴奋性[28],导致骨骼肌的活性降低。虽然本实验未使用最大拉伸强度,但受试者只能通过自我感觉控制拉伸强度:若拉伸幅度过小,对柔韧性影响较小;若拉伸幅度过大,可能触发脊髓抑制机制,产生不利影响。

长期拉伸训练对柔韧性的影响机制可归结于骨骼肌的长度、耐受性和黏弹性变化,以及肌腱刚度下降[29]。研究[30]发现,恒定关节角度拉伸45 s会引起骨骼肌硬度下降。弹振拉伸对拉伸部位的重复性刺激导致肌腱刚度下降,而静态拉伸未观察到相应变化[31]。本研究中,与静态拉伸相比,弹振拉伸显著改善柔韧性,可能与重复性刺激引起的肌腱刚度下降有关。其次,虽有研究指出保持骨骼肌的牵拉状态会引起黏弹性应力松弛[24],但短期(3～8周)拉伸不足以引起骨骼肌黏弹性的适应性变化[4]。黏弹性应力松弛使拉伸阻力下降,拉伸时应力松弛会逐渐增加,但在人体骨骼肌中这种特性是短暂的[7]。有一种解释是:短期静态拉伸引起的柔韧性改善只是受试者感觉的变化,也就是骨骼肌对拉伸的耐受性增加;而长期静态拉伸训练引起的柔韧性改善,则与骨骼肌长度增加和运动神经适应有关。此外,急性静态拉伸初期会导致血流量减少,容易引起肌细胞缺氧,造成骨骼肌收缩时间减小;弹振拉伸时,骨骼肌的血流量降幅明显小于静态拉伸[32]。血流量减少势必会引起肌细胞供养减少,导致无氧供能增加产生乳酸,造成骨骼肌疲劳。但拉伸产生的血乳酸浓度能否造成骨骼肌疲劳,还需进一步验证。既然急性拉伸观察到被拉伸部位的血流量变化,那么长期拉伸训练也应存在,而且血流量的长期变化可能引起骨骼肌生理特性的适应性变化。

长期静态拉伸和弹振拉伸对下肢柔韧性具有明显的改善效果。虽然弹振拉伸能显著改善柔韧性,但弹振拉伸的动作模式可能对骨骼肌和结缔组织产生损伤,训练中应避免大幅度粗暴式的拉伸动作。其次,拉伸引起的柔韧性改善会在5周后消失[33],所以,柔韧性训练应注重长期性。此外,静态拉伸对身体有镇静作用[34],肌丝的慢速滑行不会导致骨骼肌温度上升[35]。而弹振拉伸能提高肌纤维的神经兴奋性,对肌力影响较小[24]。因此,相对而言,静态拉伸可以作为运动后的放松活动,而弹振拉伸更适合运动前的热身活动。

3.2 不同拉伸方式对运动员爆发力的影响

本研究发现,纵跳和立定跳远随时间变化有上升趋势。静态拉伸组变化趋势缓慢,且原地纵跳成绩下降。静态拉伸会对力量和垂直跳跃产生负面影响[36],甚至会导致爆发力下降2%[37]。本研究也观察到爆发力下降现象,中测时静态拉伸组不仅柔韧性提高幅度减小,且爆发力(纵跳)下降。可以推测,长期拉伸训练引起的下肢柔韧性和爆发力变化可能存在时间 “拐点”。

纵跳性能下降主要与拉伸时间有关。静态拉伸60 s或更长时间对纵跳有负面影响[8],而短时间(30～45 s或更少)拉伸没有显著影响[11,37]。本研究采用较长时间的静态拉伸可能导致骨骼肌活性和肌腱刚度下降,造成纵跳性能下降[15,38]。跳跃类项目对爆发力要求较高,静态拉伸的缓慢牵拉虽能改善骨骼肌慢速收缩的性能,但无益于快速收缩能力的提高。长期的静态拉伸训练引起骨骼肌的适应性变化,势必影响其快速收缩性能,造成爆发力下降。此外,静态拉伸对跳跃能力的影响会持续5 min,但在15 min后消失[38]。静态拉伸至少应在正式训练或比赛前15 min完成,并且单次拉伸最好控制在1 min左右。另外,柔韧性水平会影响静态拉伸对力量的负面效应。腿部柔韧性好的受试者静态拉伸后力量素质下降更大,而运动水平较高的受试者仅进行30 s的静态拉伸就可能对力量表现产生负面效应[22]。体育运动中骨骼肌多进行爆发式的快速收缩,而静态拉伸会影响骨骼肌的快速收缩性能,所以,应慎用静态拉伸。此外,体操训练界一直存在“柔韧性好爆发力相对较差、爆发力好柔韧性较差”的认识,但这种认识显然缺乏科学依据。柔韧性的好坏与关节周围软组织和跨关节的韧带、肌腱、骨骼肌初长度及皮肤有关,而爆发力主要受肌腱刚度、肌纤维类型、骨骼肌活性等的影响。长期静态拉伸导致的肌腱刚度下降可能会影响爆发力水平,但其主要受肌纤维类型的影响,两者并不是一对矛盾体。

为数不多的横断面研究[15,26,38]未发现弹振拉伸对纵跳性能存在明显的负面影响。Bacurau等[24]和Bradley等[38]的研究均表明,弹振拉伸在改善柔韧性的同时,不会对力量表现产生不利影响。同时,后者指出,10 min的拉伸不足以引起肌腱刚度变化。拉伸15 min后的跳跃能力恢复可能与骨骼肌活化程度提高和肌腱刚度增加有关,而10 min的拉伸时间可能不会引起骨骼肌收缩性能的变化[38]。本研究中,15 min弹振拉伸对纵跳(提高1.91 cm)和立定跳远(提高6.91 cm)表现出积极的影响。单次15 min的训练量对肌腱刚度和骨骼肌的神经兴奋性存在促进作用,对下肢爆发力具有积极影响。至于拉伸强度,2个实验组保持一致,均未达到最大拉伸强度。但应注意,由于静态拉伸和弹振拉伸方式不同,且拉伸强度基于受试者的自我感觉,因而可能存在差异。其次,原地纵跳能较准确地衡量下肢爆发力,而立定跳远(主要是髋关节和踝关节运动)并不能完全反映下肢爆发力水平。本研究中,弹振拉伸组立定跳远成绩明显改善,不能完全归结于拉伸引起的下肢爆发力变化,可能与拉伸训练提高了下肢关节(髋关节)的柔韧性有关。目前,拉伸引起爆发力变化的生理机制主要包括感觉理论(骨骼肌耐受性变化)、机械理论(肌腱刚度变化)、神经适应理论和生理特性理论(骨骼肌长度和粘弹性变化)。此外,还有研究[39]指出,在相同的拉伸强度下,弹振拉伸对骨骼肌产生的重复性刺激可以募集更多的运动单位,从而引起目标骨骼肌收缩性能的改善。收缩性能的改善可归因于肌球蛋白的增加和肌动蛋白对从内质网中释放出来的钙离子敏感性的提高。此观点还需进一步证实。

虽然2种拉伸训练手法对柔韧性均有改善作用,但超过6周的静态拉伸对爆发力产生的负面效应较明显。弹振拉伸在改善柔韧性的同时,对纵跳性能有积极影响。随着干预时间的延长,静态拉伸对下肢柔韧性和爆发力的影响可能存在“拐点”现象,在“拐点”之后,静态拉伸组的柔韧性提高放缓、原地纵跳性能下降。

4 小 结

12周静态拉伸和弹振拉伸训练对7～8岁儿童下肢柔韧性均有明显的改善作用,但对下肢爆发力的作用效果不同。静态拉伸训练对下肢爆发力(纵跳性能)有抑制作用;而弹振拉伸对下肢爆发力(立定跳远和原地纵跳)无负面影响,且能明显促进立定跳远成绩的提高。无论是日常体育锻炼还是体育比赛,都不建议单独使用静态拉伸作为运动前的热身活动。虽然弹振拉伸在改善柔韧性的同时对爆发力没有显著负面影响,但赛前热身活动需谨慎使用,尤其要注意动作幅度和速率,防止损伤。