摘要：踝关节运动是自行车运动技术中一个非常重要的环节。通过对踝关节肌群的等动测试研究，有助于对踝关节肌力特征进一步认识，对下肢运动及运动仿真研究也有一定的借鉴作用；结合运动专项研究，可以直接或间接服务于运动训练。应用等动测试系统（Cybex－6 000）对8名优秀女子自行车运动员踝关节肌群进行等动向心测试，测试设置60°/s、120°/s、180°/ s三个速度档次。测试中，每个运动员每一速度做4次测试。研究结果显示：踝关节肌群肌力矩—角度曲线的极大值出现在起始侧，曲线较平滑且为单峰；踝关节背屈肌群的峰力矩角度随着测试速度呈现高速提前的趋势，而跖屈肌群的APT却呈现相反的趋势。
关键词：自行车运动； 踝关节；肌力矩—角度曲线
中图分类号：G804.62文献标识码：A文章编号：1007-3612(2007)08-1063-03
女子自行车运动是我国的优势项目，也是奥运重点项目。踝关节肌群的运动是自行车运动技术中的重要环节，它是自行车运动中动力传递的纽带。因而，利用等动测试系统对女子自行车运动员踝关节进行测试研究，并结合专项技术分析，探讨女子自行车运动员踝关节肌力特征，必有助于加深对自行车运动员力量素质特征和动作结构的认识，服务于教学与训练，且对相关的研究有一定的借鉴作用。本研究通过对优秀自行车运动员踝关节肌力的等动测试，探讨自行车运动员踝关节的力矩—角度曲线特征，分析了APT的速度变化特征，给出了较有意义的结论；进而揭示自行车运动员踝关节的肌力特征，为运动训练提供帮助，并为进一步探讨人体关节肌群的工作特征提供参考。
1实验对象与方法
1.1实验对象江苏省自行车女队一线队员8名（公路项目，一级以上运动员），其自然情况及训练年限如表1，该8名队员皆无踝关节损伤史。
1.2实验仪器实验仪器设备为美国LUMEX公司生产的Cybex-6000力量测试与训练系统，该系统主要包括等速动力仪、测试椅、凳、计算机、打印机等。系统能自动地将测得的原始数据输入计算机，由计算机进行数据处理与分析，测试结果误差≤1%。
1.3实验内容用Cybex-6000测力系统对8名女子自行车运动员进行单侧踝关节的等动向心测试（两侧踝关节的行为及功能在周期运动中无显著性差异［2］）。测试角速度选取：60°/s、120°/ s、180°/ s［3］。测试指标主要有：PT、PT/BW、TW、TW/BW、AP、AP/BW、APT以及屈伸比。
1.4实验步骤让运动员做半个小时左右的热身运动（内容包括：慢跑，压腿等）和与踝关节运动相关的专项运动后，进入实验。为保证实验的规范化与结果的准确性，实验中，要求受试者仰卧于测试凳上，用尼龙带将上体、大、小腿固定，足放松且绑在脚踏板上，膝关节角保持90°，测试系统旋转轴对准踝关节的运动中心［4］。 所有受试者都测右脚。测试运动幅度与关节0°角严格按测试手册要求定义。
实验从低速向高速做。每一速度正式测试前，队员先作3次准备练习，让受试者感受测试速度与用力方向，然后进行正式测试。测试过程中，要求受试者尽力完成每一个动作，并在每一个动作的进行中不断给予精神鼓励，同时在每一个动作将要开始时给予提醒。且测试中严格监督受试者身体姿势以及关节运动轴与仪器连杆运动轴的重合情况。每一速度下均测试4次，每一速度测试完成后，休息30 s，再做下一速度的测试。
1.5实验数据处理测试数据采用SPSS统计软件处理，结果表以 x±s，并对若干指标进行统计学分析。
2结果与分析
2.1踝关节肌力矩—角度曲线形态特征各测试速度下，踝关节肌群力矩—角度曲线（torque -angel curve）形状无太大差异；踝关节肌群的运动幅度明显小于下肢的髋、膝关节，肌肉力量也远小于髋、膝关节肌力。其次，从不同测试速度下的力矩—角度曲线特征看，各速度下，踝关节的力矩—角度曲线平滑，无锯齿状的双峰或多峰出现，这与下肢的髋、膝关节的力矩—角度曲线特征不同（高速下，髋、膝关节的曲线出现双、多峰情况［5］）。
2.2踝关节肌群APT的形态特征在等动测试中，关节肌群的峰力矩角度（angel of peak torque，APT）是指每次测试中，关节肌力矩出现最大值时所对应的关节角度，是反映关节肌群力矩—角度曲线特征的重要指标。如图1（120°/s测试时踝关节肌群的特征示意曲线）所示，踝关节背屈和跖屈肌群的峰力矩（PT）总是出现在运动的起始侧，这和刘伟民等人的研究结果［5］一致。
2.3踝关节肌群APT的速度变化特征实验发现，踝关节APT与测试速度有关系，如图2、3所示， APT随着测试速度的增加，在背屈运动中，显现出由晚到早的趋势，即高速提前的趋势；而在跖屈运动中却显现由早到晚的趋势，即高速滞后的趋势。同一关节的前后侧肌群出现不同的APT变化特征，这在以往的研究中未见相关报道。
2.4踝关节肌群力矩—角度曲线特征分析肌肉收缩过程中，峰力矩值的出现标志着肌肉中横桥联结数目最多，对于在体肌来说，这主要是主动肌与被动肌的协调作用最佳化的体现［6］。主动肌初始放电常伴随有被动肌相对较低水平的协同激活，紧接着是被动肌的放电［7］，这就是说，在肌肉收缩过程的开始阶段，被动肌的作用是迟缓的，这有利于肌肉快速达到收缩的目的，同时也使得肌肉的峰力矩在运动的起始侧出现。
踝关节背屈肌群的APT随测试速度增大而减小（提前出现）表明：随着运动速度增大，主动肌和被动肌的协调激活水平提高，这与对下肢的髋、膝关节肌群等动测试的APT的研究结果［8］一致；而踝关节的跖屈肌群的APT则呈现高速滞后的趋势。同一关节屈伸肌群的APT呈现不同的随速度变化趋势，这一现象在以前的研究中未见，但它确实对自行车运动较为有利。自行车运动员踝关节跖屈肌群，测试速度越大，APT出现的越晚，表现在自行车运动中，随着速度增大，踝关节对自行车踏板的作用越深，用力越充分，更有利于将髋、膝环节的发力传递给踏板，因此对踏板的作用效果也就越好；而背屈肌群的APT随着速度增大，出现提前的特征，提示我们在自行车运动中，随着运动速度的增加，背屈肌群的作用提前，提拉过程中踝关节作用时间变长，作用效果改善，更有利于人体完成从提拉向蹬伸的过渡。从踝关节肌群在自行车运动中的整体效果来看，低速情况下，踝关节肌群跖屈蹬踏最大加速点（即峰力矩角度出现点）提前，背屈提拉最大加速点滞后，即从蹬踏峰力值到提拉峰力值范围扩大，这有利于尽快提高车速；高速情况下，蹬踏最大加速点滞后，提拉最大加速点提前，即从蹬踏峰力值到提拉峰力值范围缩小，这恰恰反映了提拉后半程和蹬踏前半程在高速情况下的惯性表现和利用，同时也是自行车运动中踝关节肌群工作对称性的最佳体现。
肌肉力矩—角度曲线的双峰或多峰情况的原因在于在骨骼肌进行持续收缩期间，反复的神经输入使肌纤维处于不同程度的收缩和舒张，因而肌肉收缩总和表现出频率依赖性特征，呈现出双峰或多峰曲线形状［9］。本实验中，发现随着测试速度的升高，踝关节的力矩—角度曲线不会出现双峰或多峰情况，其原因可能是不同部位肌肉的功能状态和神经系统控制策略的相关与吻合。有研究揭示：人体大脑的神经控制区域大小与运动控制的精密程度以及肌力有关［10］，即神经控制区域的大小决定该环节的运动精细程度，神经控制区越大，精细程度越高，但肌肉力量却越小；相反，神经控制区越小，精细程度越低，肌肉力量却越大。人体的踝关节（ankle）的神经控制区明显大于下肢的髋(hip)、膝(knee)关节［11］，即表明踝关节肌群的精细程度高，神经控制的协调能力强，于是表现为肌力显现的同一性强，不易出现锯齿状或多峰、双峰现象。其次，踝关节肌群的周围肌肉配布因素，即肌群内部肌肉力量的差异性也可能是影响踝关节力矩—角度曲线形状的一个重要因素。踝关节的跖屈肌群中小腿三头肌是其主导肌，而在背屈肌群中胫骨前肌则是主导肌［10］，它们的肌力要远远大于其他肌肉，在踝关节肌群的对外作用表现中可能显示主导肌肉的特征。此外，长期的自行车运动训练可能也会使得肌肉的同一性增强［12］。
可见，踝关节力矩—角度曲线特征是神经系统调节与运动训练的结果，符合人体关节肌肉的功能适应性和运动学习与控制的规律，更深一步的研究和探讨将继续进行。
3结论
1) 各测试速度下，踝关节的力矩—角度曲线，未出现双峰或多峰，表现单峰平滑特征，这与下肢的髋、膝关节的曲线不同，反映了身体不同部位肌肉功能状态和神经系统控制的相关与吻合。
2) 踝关节肌群的峰力矩角度（APT）总是出现在运动的起始侧。踝关节的背屈肌群的峰力矩角度（APT）随测试速度增大呈现高速提前的趋势，而跖屈肌群则呈现高速滞后的趋势。这一趋势反映了自行车运动中踝关节肌群的基本工作特征。
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