第十二章 肌肉力量和耐力肌肉的力量耐力是有关健康和体质的重要成分之一。在普通人群中,很多人有腰背部和其他部位的不适,通过相应部位的力量训练则可以使问题在很大程度上得到解决。
研究表明,力量训练可以减少运动过程中发生伤病的危险;也能够在一定程度上抵抗因自然衰老而发生的肌肉力量和骨密度的下降。
骨关节炎是一种非炎症性的退行性关节病,主要见于老人,其特点是关节的软骨变性,骨边缘部分肥大,并有滑膜的改变;有疼痛和僵硬感,特别是在长时间活动以后。而体育活动则可以减轻骨关节炎患者的关节疼痛和功能障碍,机理是提高了肌肉的力量并增强了关节周围组织的机能。
力量训练并非只能解决一些与疾病有关的问题,
通过规律的力量训练可使个人的体型更加健美,增强个人的自信心。研究表明,人在 25岁以后如果不进行规律的力量训练,每年肌肉的重量将可能减少约 0.5kg。而往往同时增加的脂肪却反而使体重有所增加。
骨骼肌是新陈代谢很旺盛的器官,而力量训练的主要效果就是肌肉体积增大重量增加。这将会使机体的静息能量消耗增多,毫无疑问,这对预防和控制肥胖具有重要意义。从日常生活的角度,力量训练使肌肉力量增加,这意味着我们有更强的能力完成日常事物。
第一节 肌肉的力量及其训练肌肉 力量 的定义是肌肉最大收缩产生力以对抗阻力或负荷的能力。肌肉 耐力 的定义是肌肉在一段时间内连续收缩产生力的能力。如果阻力和肌肉收缩力相等,那么肌肉的长度将不发生变化,这种形式的收缩被称为等长或静力性收缩。如果阻力小于肌肉收缩力,
那么肌肉将会缩短,这种收缩形式被称为等张或动力性收缩。
一、影响肌肉力量的因素肌肉收缩产生的力量受到以下因素的影响:
运动单位被激活的数量。
被激活的运动单位的类型。
肌肉的体积。
肌肉开始收缩时的初长度。
肌肉收缩的速度。
运动单位由一个运动神经元及其所支配的所有肌纤维构成。
参与收缩的运动单位越多则肌肉收缩力就越大;快收缩运动单位比慢收缩运动单位能产生更大的力量。当一个单一的刺激作用于运动单位,如果足够强的话将引起肌肉的一次单收缩,当刺激以较高的频率反复作用于肌肉,使肌肉在刺激间歇期得不到完全放松,将引起肌肉发生强直收缩,产生更大的收缩力量
(总和效应)。大肌肉比小块肌肉的力量更大,因为其具有更多的收缩成分。肌肉具有一定的伸展性,在收缩之前,肌肉若预先被一定程度的拉长则能发挥更大的力量。而肌肉以较慢的速度收缩将会比快速收缩产生更大的力量。
二、肌肉对抗阻训练的一般适应负重的力量训练其最主要的作用部位就是骨骼和肌肉,对于力量训练,肌肉骨骼系统一般会出现以下适应:
肌肉力量增加。
肌肉体积增大。
骨密度增加。
(一)肌肉力量负重训练可以使肌肉力量在 3~ 6个月之内发生显著的增长( 25%~ 100%)。神经系统和肌肉体积的变化是肌肉力量增加的主要原因。在力量训练的最初几周,
力量出现增长但肌肉体积并未发生明显变化,因此该阶段力量的增加主要是由于神经系统对训练产生了适应。这一般被解释为动作的协调性改善和原动肌的活动加强。力量训练 8~ 10周后,肌肉出现体积的增加
(肥大),此时力量的增长是神经系统和肌肉体积的变化共同作用的结果。而 3~ 4个月后,肌肉力量的增加主要是肌肉体积的增加所致。
随着研究的深入,对不同年龄、性别的人们进行力量训练的效果也有了认识,而这将对增进全民健康水平有一定的促进意义。有研究通过对 11- 12岁的男孩和女孩进行了每周 3次的力量训练发现,在 8- 24周以后,男孩和女孩的力量都有了明显的增长。睾酮历来被认为是决定肌肉体积增加的非常必要的激素,但在青春期前的男孩其血浆睾酮水平并不像成年男子那样在运动后会出现上升。由于儿童的内分泌系统尚未成熟,因此其力量的获得主要是神经系统发生了适应的结果。
已经明确,在 30岁以后肌肉的力量会出现下降。事实上,肌肉体积和重量的减少是这种力量随年龄增加而下降的主要原因。
肌肉重量的减少是可以延缓的。有研究对 62- 70岁老年人进行了膝关节屈伸肌群的力量训练,运动负荷是 80%一次最大重复次数的重量,12周后受试者的伸肌力量增加了 107%、屈肌力量增加了 227%。进一步的研究证实,这种力量的获得是由于肌肉体积的增加造成的,而并非像以前认为的老年人力量训练后的力量增加主要是神经系统适应的结果。但无论如何,老年人在力量训练时一定要避免最大用力、避免运动到力竭,以防止血压过度反应和肌肉受到损伤。
在男性和女性之间的最大力量存在区别。一般地,
女子的全身最大力量约为男子的 63.5%左右。然而,
这种性别间的力量差异具有身体部位特异性:有报道表明,女子上肢的最大力量约为男子的 55.8%,而下肢的最大力量则为男子的 71.9%。
关于力量训练在男女之间的效果存在差异与否的问题,答案是肯定的。在男女之间,肌肉收缩产生力量的能力(单位横截面积的肌肉收缩产生力量的大小,
约为 6kg/cm2)是相同的。但是男女对力量训练出现的适应有所不同。
女子在力量训练后出现肌肉力量和耐力的增加,
但其力量的绝对值小于男子。这在部分上是由于训练后女子肌肉的体积增加较少。
有一些女性不愿意参加力量练习,原因是她们担心训练会造成肌肉增大和体型改变,使自身的女性特征减弱。但这在事实上不会发生。例如,经过 10周力量训练的女子在多个身体围度上仅出现了 0.6cm的增加,而这样微小的增加根本无法察觉。
(二)肌肉体积虽然肌肉体积的增加是力量训练的结果之一,但这一效应的变异性很大。在无训练经历的个人,要使肌肉体积出现可以测量的变化至少需要 4周以上的训练时间。虽然负重训练使肌肉体积增加已获公认,但如何增加肌肉的体积尚存在争论。使肌肉体积增加的一个因素是肌纤维的肥大 —— 体积或横截面积的增大,
而另一种可能是肌纤维的增生 —— 数目的增加。目前多数的生理学家都认为,人类肌肉体积的增大主要是由于肌纤维肥大的结果。
训练的短时和长期效果都可以造成肌纤维肥大。短时效果是由于肌肉运动时的唧筒作用使水分在肌细胞内外积聚造成的。大约在运动后 1h左右,这些液体回归血液,肌肉的体积回复原状。长期效果则是由于负重运动使肌肉结构发生变化,肌纤维的体积增大的结果。睾酮 —— 雄性激素,是刺激肌肉增长的重要激素,有利于男子在耐力训练后出现明显的肌肉体积增加。男女体内睾酮水平的差别是造成男女对耐力训练反应不同的重要原因。
就像负重的训练使肌肉的力量和体积都增加一样,肌肉也会对停训和废用发生适应,发生体积的减小,这种被称为萎缩的改变是由于肌肉蛋白质的分解和丢失造成的。在活动停止的第一周内肌肉力量就出现下降,既由于肌肉萎缩也由于神经肌肉活动的减弱。肌肉萎缩时慢肌纤维比快肌纤维表现尤其明显,而当废用的肌肉开始活动,这种萎缩可以发生逆转。但肌肉的体积和力量完成恢复所需的时间要比废用的时间更久。
(三)骨密度关于负重的力量练习对骨骼的影响,横向的比较研究显示,从事力量训练的运动员比静态生活者的骨矿密度更高。而近年来的纵向追踪研究表明,受试者进行全身性力量训练后其股骨颈和腰椎的骨矿密度都有明显的升高。对于不活动的人群和老年人,骨质的丢失及由此而造成的骨质疏松是常见的健康问题,而力量练习的效果则对骨质疏松过程具有对抗作用。
对于儿童,一个值得注意的问题是力量训练有可能对骨骼系统造成损伤。长骨的纵向生长依赖于其两端的骨骺,由于内分泌激素的影响,骨骺软骨板在青春期骺才骨化闭合。相对成熟的骨而言,骨骺的强度明显较低,因此在负重练习时更易受伤,严重者甚至对骨的正常生长造成不利影响。因此,儿童要避免极量和亚极量负荷的力量练习。外加阻力不应大于 10次最大重复次数( 10RM)的重量。
(四)肌肉酸痛训练经常会使肌肉发生不同程度的酸痛感觉。肌肉酸痛可以发生在运动期间或运动结束后的短期内,
称为急性肌肉酸痛。肌肉的酸痛也可能发生在运动后的 12~ 48h,称为延迟性肌肉酸痛( DOMS)。急性肌肉酸痛在运动后约持续 1h左右然后消失。其机制可能是由于运动时肌肉的血供不足和代谢废物的积聚(如乳酸解离出的 H+ 的刺激)。 DOMS则与肌肉收缩的类型有密切的关系。肌肉的离心收缩比向心收缩和静力性收缩更容易引发肌肉酸痛。引起 DOMS的机制目前并未完全清楚,有以下的几种假说可供参考:
1、痉挛认为 DOMS是由于运动时肌肉血供相对不足,缺血导致致痛物质(如前列腺素等)在肌肉内累积。疼痛的刺激引起肌肉反射性收缩和痉挛。而肌肉痉挛又加重了缺血。如此反复引起运动后
12~ 48h的肌肉酸痛。
2、连接组织受损认为 DOMS是由于运动时肌肉和肌腱内的连接组织受到损伤所致。其最有力的支持证据之一是羟脯氨酸,一种连接组织损伤后释放的代谢产物,在 DOMS非常明显的人尿液中的浓度显著高于不明显者。
3、骨骼肌损害认为 DOMS是由于运动时肌肉中单个肌纤维被撕裂和受损引起。
通过对大强度离心收缩后的肌肉样本检测显示,肌小节肌原纤维
Z线部位存在结构上的损害。酶学检测(例如肌酸激酶)也表明肌肉发生了损害。有研究发现,在肌肉离心收缩、向心收缩和静力性收缩后血浆的肌酸激酶都升高,但肌肉离心收缩后的 DOMS更明显。
延迟性肌肉酸痛的预防尤其是在运动训练的开始阶段,很有可能会发生一定程度的 DOMS。为了减小和预防其发生,应尽量避免肌肉进行离心收缩。在力量训练前应充分进行热身活动,运动负荷的增加要循序渐进。 McArdle等建议,
为预防 DOMS的发生,在训练开始阶段采用 12— 15最大重复次数( RM)的重量,在训练 2周后逐渐将重量增加到 6— 8RM。
肌肉力量的评价肌肉力量的评价一般可以分为测力计测量法、
1RM测量法和高度机械电子化的等动测量法 3类。非常重要的一点是,无论采用那种方法,受试者在正式的测量前都必须进行充分的热身活动。
1)测力计测量法测力计常用于测量握力和腿力。当测量握力时,
握力计先调整到适合受试者手掌抓握的位置并归零,
然后受试者伸直手臂,上肢从解剖学位置外展 30o,
用力抓握握力计,并保持上肢固定不动。通常测试要进行数次,每次间隔时间 1min。
当测量静力性的腿部力量时使用腿力计,受试者躯干甚至站立其上,两腿弯曲呈 130o~ 140o角,双手正握手把,然后不要使用背部的力量,受试者缓慢最大用力试图伸直双腿。测力计的指针会停在所达到的最大力的刻度。腿力测试一般进行 2~ 3次,每次间隔时间 1min。
当测量静力性的背部力量时使用背力计,受试者两腿伸直立于其上,躯干和头部竖直,手把位于大腿前面,右手正握,左手反握手把。在不向后倾斜的前提下,受试者向正上方牵拉手把,注意只使用背部肌肉。
肩关节在牵拉时后旋。在测试前,受试者应该接受指导如何不使躯干弯曲和保持头部和躯干竖直。
2) 1RM测量法通常使用 1RM的测量法确定肌肉动力性收缩产生的最大力量。可以测量不同肌肉群的最大力量,如前臂屈肌、腿的伸肌、肩关节周围肌群等。测量时先选取接近但小于受试者最大能力的重量。在每次完成动作成功后休息 2~ 3min,然后按照 5,2,1kg的顺序增加重量,直到最大。
7、评价肌肉耐力肌肉动力性收缩的耐力可以通过某一给定动作的重复次数来评定。两种最为常用的测量肌肉耐力的方法是仰卧起坐和俯卧撑测试。
仰卧起坐仰卧起坐用于测量腹部肌肉群的耐力。测试时,
受试者仰卧,两膝弯曲,两脚平踩地面,足跟距离臀部约 30cm左右。两臂伸直,手掌放在大腿前面,手指朝向膝关节。测试者单膝跪在受试者的头端,双手捧住受试者的头。然后受试者开始弯曲躯干,手指滑过大腿,直到指尖触及髌骨,然后缓慢回归起始体位。
头触及测试者的手。如此反复进行。在测试时不要帮助受试者固定两脚。动作应缓慢、连续、控制良好。
速率为完成 20次仰卧起坐 /分钟。受试者应不停顿地连续完成动作,直到力竭。
俯卧撑俯卧撑测试用于评价上身的肌肉耐力。分为标准的和修正的两种做法。标准的俯卧撑姿势为受试者从头到足踝保持一条直线,手与肩同宽,放在最适宜的位置。从上肢伸直位置缓慢下降身体,直到肘关节角度达到 90o,然后双臂上撑身体直到上肢再次完全伸直。
动作反复连续进行直到力竭,记录所重复的次数。修正的俯卧撑姿势基本与上述相同,区别在于受试者膝关节弯屈,手在撑起位置时位于肩的稍前方,在落下位置时在肩关节正下方。