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摘要：目的：通过对9～20岁男生双侧膝关节进行等动肌力测试，探讨青少年膝关节屈伸肌群力量发育特征。方法：运用Kinitech等动测力系统对研究对象双侧膝关节进行60°／s、120°／s、240°／s三种速度的测试。结果：青少年男子膝关节屈伸肌PT值随年龄的增大而增大，不存在某个年龄段快速增长的现象，在同一年龄膝关节屈伸肌PT值均随测试速度的增加而减小；相同年龄男生比较，在同一速度下同侧屈伸肌有较大差异，且在各年龄段伸肌的PT值均大于屈肌，在60°／s下，差异在9～14岁有显著性(P<0.05)，在15～20岁有高度显著性(P<0.01)，在120°／s测试条件下，左侧差异在14～20岁表现出显著性，右侧差异在15～20岁表现出显著性；同一钡4试速度下同年龄异侧同名肌比较差异均无显著性；在同一测试速度下，H／Q值随年龄的增加显示出减小的趋势；同年龄段男生的H／Q值随速度的增加逐渐增大。结论：9～20岁男子膝关节屈伸肌群力量均随年龄的增大而增大，但表现出随年龄增长屈伸肌力比H／Q值呈递减的趋势，形成随年龄增大屈伸肌群力量差距增大的现象。
关键词：膝关节；力量；等速肌力；特征
中图分类号：G804.61
文献标识码：A
文章编号：1007-3612(2011)02-0077-04
力量是人体运动最基本的素质，人体在各种活动中均以肌肉的收缩为动力，通过牵拉骨杠杆，围绕关节枢纽进行运动。肌肉力量的大小受到包括生理和心理在内的很多因素的影响，包括遗传、肌肉量、肌纤维类型、神经肌肉间协调关系等，多种因素作用下，肌肉力量得以自然发展，这种自然发展对于认识肌肉功能及其发展变化特征，并指导运动员科学选材与训练、运动创伤后的康复训练以及人体健康评价等方面具有重要的理论和实践价值。自1970年美国Cy-bex公司创建了世界第一台等动肌力测量仪器后，对于肌肉力量测定方法来说，是一次重大的突破性进展。等动肌力测试技术目前已广泛应用在运动医学、运动训练和康复的研究和临床工作中，因其在有效性、准确性和安全陛等方面均具有明显优势，被视为肌肉功能评价的“黄金方法”。本研究采用等动肌力测试的方法，探索9～20岁学生随年龄增长膝关节屈伸肌群肌力发育的特征。
1 研究对象与方法
1.1测试对象随机抽取石家庄市9～20岁(经预实验表明：年龄再小无法完成等动肌力测试)学生作为测试对象并进行测试(由于人力和经费所限，本研究只在石家庄市区域进行了抽样，虽不能代表全国，但石家庄作为河北省省会，我国大中城市之一，具有一定的代表性)。由于篇幅所限，本文中只对213名男生膝关节屈伸肌群肌力发育的特征进行了分析，研究对象基本情况见表1。受试者只参加学校的日常活动，没有参与过运动训练，研究对象均无腰背部、下肢各关节疾患、外伤、手术史，下肢各关节肌力和关节活动范围都处于正常范围，且在等动肌力测试前24h内不得参加剧烈运动，元肌肉疲劳症状。
1.2研究方法本研究采用澳大利亚Kylingk公司生产的Kinitech等速肌力测试系统，依照Kinitech测试手册规定的方法进行：对研究对象的膝关节进行固定，测试双侧膝关节等动屈伸运动。测试速度包括60°／s、120°／s和240°／s三种，测试次数为屈伸各6次。测试前受试者进行10min的准备活动和1次亚极量屈伸运动以适应仪器。测试指标主要包括峰力矩(peak torque，PT)，最大功率(maxpower，MP)，峰力矩的角度(angle of peak torque，APT)，达峰力矩的时间(time to peak torque，TPT)。
1.3统计学处理采用SPSS17.0统计软件对所测试的膝关节屈、伸肌群指标进行统计学处理，结果均以M±SD表示。
2 结果与分析
2.1膝关节屈伸肌PT值测试结果与分析表2可知，在固定测试速度前提下，各年龄段男生的左、右膝关节屈、伸肌的PT值均随年龄的增大呈递增趋势，说明在9～20岁期间，肌肉力量的大小与年龄呈正相关；而在同一年龄下，PT值随测试速度的增加而减小，说明膝关节屈、伸肌肉力量与收缩速度负相关，这一结果符合Hill的力——速方程。对于随肌肉收缩速度增加时肌肉张力下降这一原因，不同学者研究结果不同。温特认为：收缩元中的横桥断开会使肌肉损失张力，而在缩短过程再形成横桥时同样损失张力是原因之一；另一个原因是收缩元和结缔组织中流体具有粘滞性，需要内力克服粘滞阻力而造成张力下降。Sucdder等认为，肌纤维兴奋及张力产生都需要时间，速度越快，肌肉收缩时间越短，所募集的肌纤维数量就越少，产生的力量也就越小。Chena发现，快速运动的PT值与快肌纤维含量呈正比，从而认为快速运动时仅由快肌纤维产力。另外还有研究者认为，肌肉主动收缩时的拮抗肌受牵拉诱发牵张反射而产生阻力，因此主缩肌收缩速度越快，受拮抗肌产生阻力的影响越大。
在同一速度下，同年龄同一侧屈肌与伸肌比较显示，左、右屈伸肌PT值在各年龄段伸肌均大于屈肌，在60°％／s时，差异在9～14岁有显著性(P<0.05)，15～20岁比较表现高度显着性(P<0.01)，结合图1分析，此结果表明，屈、伸肌群的差距随着年龄的增大在不断扩大，但在9～20岁年龄期间，男子膝关节屈、伸肌力增长较平稳不存在某个年龄段的快速增长，这与Miyashita等研究不同，其认为男子膝关节肌力矩值在13～17岁呈直线增加；他的研究还发现，女子膝关节峰力矩值14～17岁增加并不明显。形成这一结果的原因可能是：随着我国经济的迅速发展，居民生活水平的不断提高，人们已从繁重的体力劳动当中解放出来；另一方面家长又十分重视孩子的学习，很少让孩子从事家务劳动、体力劳动，从而造成当前孩子体力活动大幅减少。和改革开放以前不同，那时13岁左右的孩子就要承担家务劳动、农活，大量的体力劳动促进了这一年龄段孩子力量的直线增长。由于当前学生体力劳动的大幅减少，形成其力量的增长主要依靠随年龄增长而增长，与内分泌激素促进作用有关，而不是体力劳动刺激引发，因此没有了力量快速增长期。也可能与本研究只对石家庄市区域学生抽样有关，关于这一变化和引起的原因需要进一步的深入研究。
在120°／s时，左侧差异在14～20岁有显著性(P<0.05)，右侧差异在15～20岁有显著性(P<0.05)。
伸肌均大于屈肌的原因可能是由于人们在日常生活中的活动如负重行走过程中的蹬伸，蹦跳等，都是由膝关节伸肌用力，而屈肌往往只完成脚蹬伸离地后屈膝的动作，而这一运动是在腾空未负重的状态下完成，因此导致膝关节屈肌在日常生活中锻炼的机会远远少于伸肌。
同一速度下，同年龄异侧同名肌比较差异均无显著性(P>0.05)，这一结论与成年人的测试结果不尽相同， 可能是由于9～20岁男子正处于身体自然发育阶段，肢体左右侧的力量发展比较均衡，还没有形成强惯用肢所致。
2.2膝关节屈伸肌力H／Q值结果与分析肌力矩屈伸比(H／Q)是当前运动训练、运动医学、康复医学的研究热点，主要对人体下肢功能进行监测与评价，在实践中有着重要意义。由表3、图2可知，在同一速度下，9～20岁男子左、右膝关节屈、伸肌力比H／Q值随年龄的增长而减小；
同一年龄，H／Q值随速度的增加，表现出增大，国内学者研究也显示此趋势。Oberg等对成年男子的研究发现，膝关节屈、伸肌力矩比(H／Q)值在慢速测试(60°／s)时一般为60％左右，中速测试(180°／S)时为76％左右，快速测试(240°／S)时为83％左右，说明H／O值随着运动速度加快而随之提高，并不固定；两腿同名肌力矩相差值一般在10％～15％以内，且在不同运动速度下这个值基本恒定，否则容易导致弱肌受伤。多数研究者认为，膝关节屈、伸肌力矩比(H／Q)值相对合理的范围应为60％～85％。我国运动员在进行60°／s测试时，比值介于0.5～0.6，且无性别差异，左侧大于右侧。我国运动员膝关节屈、伸力矩比值偏低，尤其是快速肌力相差明显，主要原因是股后肌群力量差所致。另有研究表明，我国优秀运动员与世界级优秀运动员的膝关节屈、伸肌力矩比均值差异显著(0.66 vs 0.8～1)，由此可见，9～12岁男子膝关节屈、伸肌力矩比值接近世界级优秀运动员的屈、伸肌力矩比值，这与师玉涛的研究相同，其研究结果表明，男、女儿童膝关节PT值低速和中速的测试结果无性别差异，而高速测试结果有显著性差异；在60°／s时，膝关节屈、伸肌力矩比值>0.7，与国内外的成人研究不一致，但近似于优秀运动员比值。
我国运动员60°／s测试时，比值在0.5～0.6之间，男、女无性别差异，且左腿高于右腿。认为，我国运动员膝关节屈、伸力矩比值偏低，主要原因是股后肌群力量差所致，尤其是快速肌力相差明显。另有研究表明，我国优秀运动员膝关节屈、伸肌力矩比均值约为0.66，而世界级优秀运动员膝关节屈、伸肌力矩比值普遍在0.8～1之间，由此可见，9～12岁男子膝关节屈、伸肌力矩比值与世界级优秀运动员的屈、伸肌力矩比值相似，这与师玉涛对10岁儿童的研究相同，他研究发现，男、女儿童膝关节PT值低速和中速的测试中没有性别差异，高速测试中有显著性差异；在60％时，膝关节屈、伸肌力矩比值>0.7，与国内外对成人的研究不一致，但与优秀运动员比值似。
3 结论
1)9～20岁男子膝关节屈伸肌峰力矩均随年龄的增长而增长；同一年龄膝关节屈伸肌峰力矩均随测试速度的增加而减小。同一测试速度下、同年龄异侧同名肌峰力矩统计学比较，差异均无显著性。
2)9～20岁男子膝关节屈伸肌力随年龄增长而平稳增长，不存在某个年龄段快速增长的现象。其原因可能是生活方式的改变，造成当前孩子体力活动大幅减少，和以往13岁左右就要承担家务劳动、农活的孩子有所不同。形成其力量增长主要依靠随年龄增长而增长，与内分泌激素促进作用有关，而不是运动刺激引发。
3)在同一测试速度下，9－20岁男子左右膝关节屈伸肌力比值随年龄的增长减小；在同一年龄中，H／Q的值随速度的增加而增大。提示在自然发育情况下，随着年龄的增长，大腿后侧肌群损伤的风险也增加。
关键词：膝关节；力量；等速肌力；特征
中图分类号：G804.61
文献标识码：A
文章编号：1007-3612(2011)02-0077-04
力量是人体运动最基本的素质，人体在各种活动中均以肌肉的收缩为动力，通过牵拉骨杠杆，围绕关节枢纽进行运动。肌肉力量的大小受到包括生理和心理在内的很多因素的影响，包括遗传、肌肉量、肌纤维类型、神经肌肉间协调关系等，多种因素作用下，肌肉力量得以自然发展，这种自然发展对于认识肌肉功能及其发展变化特征，并指导运动员科学选材与训练、运动创伤后的康复训练以及人体健康评价等方面具有重要的理论和实践价值。自1970年美国Cy-bex公司创建了世界第一台等动肌力测量仪器后，对于肌肉力量测定方法来说，是一次重大的突破性进展。等动肌力测试技术目前已广泛应用在运动医学、运动训练和康复的研究和临床工作中，因其在有效性、准确性和安全陛等方面均具有明显优势，被视为肌肉功能评价的“黄金方法”。本研究采用等动肌力测试的方法，探索9～20岁学生随年龄增长膝关节屈伸肌群肌力发育的特征。
1 研究对象与方法
1.1测试对象随机抽取石家庄市9～20岁(经预实验表明：年龄再小无法完成等动肌力测试)学生作为测试对象并进行测试(由于人力和经费所限，本研究只在石家庄市区域进行了抽样，虽不能代表全国，但石家庄作为河北省省会，我国大中城市之一，具有一定的代表性)。由于篇幅所限，本文中只对213名男生膝关节屈伸肌群肌力发育的特征进行了分析，研究对象基本情况见表1。受试者只参加学校的日常活动，没有参与过运动训练，研究对象均无腰背部、下肢各关节疾患、外伤、手术史，下肢各关节肌力和关节活动范围都处于正常范围，且在等动肌力测试前24h内不得参加剧烈运动，元肌肉疲劳症状。
1.2研究方法本研究采用澳大利亚Kylingk公司生产的Kinitech等速肌力测试系统，依照Kinitech测试手册规定的方法进行：对研究对象的膝关节进行固定，测试双侧膝关节等动屈伸运动。测试速度包括60°／s、120°／s和240°／s三种，测试次数为屈伸各6次。测试前受试者进行10min的准备活动和1次亚极量屈伸运动以适应仪器。测试指标主要包括峰力矩(peak torque，PT)，最大功率(maxpower，MP)，峰力矩的角度(angle of peak torque，APT)，达峰力矩的时间(time to peak torque，TPT)。
1.3统计学处理采用SPSS17.0统计软件对所测试的膝关节屈、伸肌群指标进行统计学处理，结果均以M±SD表示。
2 结果与分析
2.1膝关节屈伸肌PT值测试结果与分析表2可知，在固定测试速度前提下，各年龄段男生的左、右膝关节屈、伸肌的PT值均随年龄的增大呈递增趋势，说明在9～20岁期间，肌肉力量的大小与年龄呈正相关；而在同一年龄下，PT值随测试速度的增加而减小，说明膝关节屈、伸肌肉力量与收缩速度负相关，这一结果符合Hill的力——速方程。对于随肌肉收缩速度增加时肌肉张力下降这一原因，不同学者研究结果不同。温特认为：收缩元中的横桥断开会使肌肉损失张力，而在缩短过程再形成横桥时同样损失张力是原因之一；另一个原因是收缩元和结缔组织中流体具有粘滞性，需要内力克服粘滞阻力而造成张力下降。Sucdder等认为，肌纤维兴奋及张力产生都需要时间，速度越快，肌肉收缩时间越短，所募集的肌纤维数量就越少，产生的力量也就越小。Chena发现，快速运动的PT值与快肌纤维含量呈正比，从而认为快速运动时仅由快肌纤维产力。另外还有研究者认为，肌肉主动收缩时的拮抗肌受牵拉诱发牵张反射而产生阻力，因此主缩肌收缩速度越快，受拮抗肌产生阻力的影响越大。
在同一速度下，同年龄同一侧屈肌与伸肌比较显示，左、右屈伸肌PT值在各年龄段伸肌均大于屈肌，在60°％／s时，差异在9～14岁有显著性(P<0.05)，15～20岁比较表现高度显着性(P<0.01)，结合图1分析，此结果表明，屈、伸肌群的差距随着年龄的增大在不断扩大，但在9～20岁年龄期间，男子膝关节屈、伸肌力增长较平稳不存在某个年龄段的快速增长，这与Miyashita等研究不同，其认为男子膝关节肌力矩值在13～17岁呈直线增加；他的研究还发现，女子膝关节峰力矩值14～17岁增加并不明显。形成这一结果的原因可能是：随着我国经济的迅速发展，居民生活水平的不断提高，人们已从繁重的体力劳动当中解放出来；另一方面家长又十分重视孩子的学习，很少让孩子从事家务劳动、体力劳动，从而造成当前孩子体力活动大幅减少。和改革开放以前不同，那时13岁左右的孩子就要承担家务劳动、农活，大量的体力劳动促进了这一年龄段孩子力量的直线增长。由于当前学生体力劳动的大幅减少，形成其力量的增长主要依靠随年龄增长而增长，与内分泌激素促进作用有关，而不是体力劳动刺激引发，因此没有了力量快速增长期。也可能与本研究只对石家庄市区域学生抽样有关，关于这一变化和引起的原因需要进一步的深入研究。
在120°／s时，左侧差异在14～20岁有显著性(P<0.05)，右侧差异在15～20岁有显著性(P<0.05)。
伸肌均大于屈肌的原因可能是由于人们在日常生活中的活动如负重行走过程中的蹬伸，蹦跳等，都是由膝关节伸肌用力，而屈肌往往只完成脚蹬伸离地后屈膝的动作，而这一运动是在腾空未负重的状态下完成，因此导致膝关节屈肌在日常生活中锻炼的机会远远少于伸肌。
同一速度下，同年龄异侧同名肌比较差异均无显著性(P>0.05)，这一结论与成年人的测试结果不尽相同， 可能是由于9～20岁男子正处于身体自然发育阶段，肢体左右侧的力量发展比较均衡，还没有形成强惯用肢所致。
2.2膝关节屈伸肌力H／Q值结果与分析肌力矩屈伸比(H／Q)是当前运动训练、运动医学、康复医学的研究热点，主要对人体下肢功能进行监测与评价，在实践中有着重要意义。由表3、图2可知，在同一速度下，9～20岁男子左、右膝关节屈、伸肌力比H／Q值随年龄的增长而减小；
同一年龄，H／Q值随速度的增加，表现出增大，国内学者研究也显示此趋势。Oberg等对成年男子的研究发现，膝关节屈、伸肌力矩比(H／Q)值在慢速测试(60°／s)时一般为60％左右，中速测试(180°／S)时为76％左右，快速测试(240°／S)时为83％左右，说明H／O值随着运动速度加快而随之提高，并不固定；两腿同名肌力矩相差值一般在10％～15％以内，且在不同运动速度下这个值基本恒定，否则容易导致弱肌受伤。多数研究者认为，膝关节屈、伸肌力矩比(H／Q)值相对合理的范围应为60％～85％。我国运动员在进行60°／s测试时，比值介于0.5～0.6，且无性别差异，左侧大于右侧。我国运动员膝关节屈、伸力矩比值偏低，尤其是快速肌力相差明显，主要原因是股后肌群力量差所致。另有研究表明，我国优秀运动员与世界级优秀运动员的膝关节屈、伸肌力矩比均值差异显著(0.66 vs 0.8～1)，由此可见，9～12岁男子膝关节屈、伸肌力矩比值接近世界级优秀运动员的屈、伸肌力矩比值，这与师玉涛的研究相同，其研究结果表明，男、女儿童膝关节PT值低速和中速的测试结果无性别差异，而高速测试结果有显著性差异；在60°／s时，膝关节屈、伸肌力矩比值>0.7，与国内外的成人研究不一致，但近似于优秀运动员比值。
我国运动员60°／s测试时，比值在0.5～0.6之间，男、女无性别差异，且左腿高于右腿。认为，我国运动员膝关节屈、伸力矩比值偏低，主要原因是股后肌群力量差所致，尤其是快速肌力相差明显。另有研究表明，我国优秀运动员膝关节屈、伸肌力矩比均值约为0.66，而世界级优秀运动员膝关节屈、伸肌力矩比值普遍在0.8～1之间，由此可见，9～12岁男子膝关节屈、伸肌力矩比值与世界级优秀运动员的屈、伸肌力矩比值相似，这与师玉涛对10岁儿童的研究相同，他研究发现，男、女儿童膝关节PT值低速和中速的测试中没有性别差异，高速测试中有显著性差异；在60％时，膝关节屈、伸肌力矩比值>0.7，与国内外对成人的研究不一致，但与优秀运动员比值似。
3 结论
1)9～20岁男子膝关节屈伸肌峰力矩均随年龄的增长而增长；同一年龄膝关节屈伸肌峰力矩均随测试速度的增加而减小。同一测试速度下、同年龄异侧同名肌峰力矩统计学比较，差异均无显著性。
2)9～20岁男子膝关节屈伸肌力随年龄增长而平稳增长，不存在某个年龄段快速增长的现象。其原因可能是生活方式的改变，造成当前孩子体力活动大幅减少，和以往13岁左右就要承担家务劳动、农活的孩子有所不同。形成其力量增长主要依靠随年龄增长而增长，与内分泌激素促进作用有关，而不是运动刺激引发。
3)在同一测试速度下，9－20岁男子左右膝关节屈伸肌力比值随年龄的增长减小；在同一年龄中，H／Q的值随速度的增加而增大。提示在自然发育情况下，随着年龄的增长，大腿后侧肌群损伤的风险也增加。