Accentuated eccentric resistance training: Effects on physical performance in male and female athletes

Carlos Galiano, Pablo Floria, Alejandro Muñoz-López, Eduardo Sáez de Villarreal & Francisco Javier Nuñez

刊登于《Journal of Sports Sciences》2024年

摘要

本研究旨在比较男女运动员参加离心训练对身体表现的影响。21 名男性和 21 名女性运动员按性别分成两组，每周两次，每次四组，每组七次，共进行六周的半蹲训练。两组运动员均使用旋转惯性装置举起相同的绝对负荷。为了突出离心动作，离心负荷是向心负荷的两倍。对干预前后的立定跳远、短跑和变向（COD）成绩进行了测量。为了测量力量的增加，对整个训练计划中每次重复的垂直地面反作用力进行了测量。垂直弹跳在干预后有所提高（MG：33.88 ± 4.94 到 35.41 ± 4.86；FG：20.60 ± 4.62 到 22.12 ± 4.32；p < 0.001；η2p = 0.42），而短跑（MG：3.08 ± 0.11 至 3.07 ± 0.13；FG：3.66 ± 0.23 至 3.64 ± 0.23）和 COD（MG：7.77 ± 0.42 至 7.61 ± 0.47；FG：8.44 ± 0.58 至 8.38 ± 0.57）保持不变。从第 1 节到第 4 节，两组的向心和离心力都有所增加（p < 0.001；η2p >0.39），而只有离心力峰值在第 12 节前有所增加（p = 0.009；η2p = 0.21）。总之，即使男性能够在类似负荷下产生更大的力量，在男性和女性运动员中，加重离心RT产生的力量和力量相关适应性也是相似的。

导言

阻力训练（RT）已被证明能显著提高高强度动作的表现，从而有可能改善整体运动表现（De Hoyo 等人，2015 年；Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年；Gonzalo-Skok 等人，2017 年）。在田径运动领域，运动员经常会遇到需要产生多变且不可预测的力量的情况，这就特别强调了离心成分（Tous-Fajardo 等人，2016 年）。因此，考虑到竞技场景中动作重复的多变性，有必要设计训练计划，使运动员能够适应未来比赛中可能遇到的新动作模式（Schöllhorn 等人，2010 年）。在这方面，研究表明，在RT过程中使用不可预测的负荷可增强离心动作结束时的力量、肌肉活动和肌肉僵硬度（Hernandez-Davo等人，2018年）。因此，有人推测，在制定RT 方案时，包含强调离心动作和一定程度可变性的练习可能会有所帮助（Gonzalo-Skok 等人，2017 年）。

一些研究采用旋转惯性装置（RID）来提高体能表现，并实现向体育运动的最佳转移，因为它具有在RT期间提供运动特异性和可变性的功能，重点是离心动作（Gonzalo- Skok等人，2017年；Nunez等人，2021年；Tous-Fajardo等人，2016年）。RID 利用旋转飞轮的惯性，通过连接到飞轮上的带子在整个向心和离心运动中提供阻力，飞轮在向心运动时松开，在离心运动时缠绕（Nunez 等人，2021 年）。肌肉向心运动时产生的力使飞轮旋转并增加其动能。一旦飞轮开始卷绕，在离心动作时，必须使用相同的能量来使装置减速（Norrbrand 等人，2010 年）。RID 可在整个运动范围内提供适应性阻力和最佳负荷（Tesch 等人，2017 年），允许在运动的向心和离心阶段获得最大的自主阻力（Fernandez-Gonzalo等人，2014 年；Norrbrand 等人，2010 年）。由于其固有的特点，在 RT 期间使用 RIDs 可使力量和速度输出具有高度的可变性（Nunez 等人，2021 年）。最后，鉴于 RIDs 提供可变阻力，研究发现这种训练方法的负荷不确定性水平也非常高（Moras等人，2018 年）。因此，RIDs 被强烈推荐用于 RT，因为训练过程中的高可变性和不确定性为神经肌肉系统创造了最佳适应条件（Moras等人，2018 年）。

不同性别在 RT 过程中产生的绝对力量不同（Colliander 和 Tesch，1990 年；Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年；Martinez-Aranda和Fernandez-Gonzalo，2017 年）。这些差异可通过肌肉大小、纤维类型比例、身体成分、瘦体重分布以及体力活动人口和精英运动员的荷尔蒙差异来解释（Nuzzo，2024 年）。与女性相比，男性下肢产生力量的能力比女性高出 28%，上肢高出 34%（Morawetz 等人，2019 年）。与高负荷相比，低负荷时的差异更大（Comfort 等人，2015 年）。总体而言，比较各种 RT 干预措施对男性和女性影响的研究不足（Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年；Suchomel 等人，2016 年；Valenzuela-Barrero 等人，2024 年）。最近的一项研究显示，在进行为期六周的基于重蹲和轻蹲的 RT 计划后，力量和反向移动跳跃（CMJ）的改善情况相似（Valenzuela-Barrero 等人，2024 年）。在离心 RT 运动后，女性显示出更大的相对力量损失，而男性则显示出更大的肌肉损伤（Morawetz等人，2020 年）。最后一项研究（莫拉维兹等人，2020 年）表明，离心 RT 对两性的影响可能相当。除了肌肉损伤和力量损失外，没有证据表明离心运动后会立即出现性别差异。事实上，当男性和女性参与者接触离心 RT 计划时，他们的功能性力量增长情况相似（Colliander 和 Tesch，1990 年）。另一项研究比较了使用 RIDs 进行离心 RT 后的性别差异，结果显示，男女在垂直跳跃、力量和力量方面的增长相似，但男性在负重超过 80% RM 时的力量输出更大（Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年）。

男女离心实时运动的比较研究很少，主要集中在测量力量增长和肌肉肥大（Fernandez-Gonzalo等人，2014 年）。现在越来越需要进行比较研究，评估男女在适应离心实时运动方面的差异，不仅要提高肌肉力量，还要发展与力量相关的功能性技能，如短跑、跳跃和变向（COD）。因此，研究这些不同的反应可以更全面地了解不同性别的特殊适应性，本研究的目的是比较加强离心实时运动对男女运动员力量和力量相关功能技能的影响。由于研究显示男女运动员的力量适应性相似，我们假设男女运动员同样会从离心运动中获益。

材料和方法

受试者

42 名运动员（女性组：FG，n = 21；男性组：MG，n = 21）自愿参加了这项研究，他们至少有 1 年的 RT 经验。参与者没有任何 RID 经验。在签署知情同意书之前，我们向所有参与者告知了实验程序和风险。在研究期间，参与者没有参与任何其他的 RT 日常活动。只有完成每节训练课的参与者的数据才被纳入，因此最终的参与者人数为 16 名女性（平均值±标准差；年龄 21.8 ± 4.2 岁；身高 163.0 ± 5.1 厘米；体重 59.4 ± 4.2 千克）和 16 名男性（22.6 ± 2.7 岁；177.3 ± 6.5 厘米；76.2 ± 9.7 千克）。

这项研究获得了当地医院伦理委员会的批准（0398-N-17），并按照《赫尔辛基宣言》进行。训练过程中未发现任何身体限制或健康问题。

程序

研究持续了 9 周。在第二周和最后一周（第 2 周和第 9 周），作为干预前和干预后测试，对 CMJ、冲刺和 COD 性能进行了测量。根据其他地方的建议（Sabido 等人，2018 年），参与者在测试前干预前一周（第 1 周）进行了两次熟悉课程。熟悉训练包括六组六次重复训练，其亚最大负荷与 6周 RT 计划中使用的负荷相似。测试前一周后，参与者进行了为期 6 周的训练，每两周一次，训练日之间至少休息 48 小时，共进行 12 次训练。每次训练前，都要进行 8 分钟的常规热身，包括慢跑、关节活动和次最大深蹲。加强离心 RT 方案复制了文献中描述的其他方案，这些方案使用了与我们的研究相同的电动马达（Galiano 等人，2023 年；Maroto-Izquierdo等人，2019 年），其中包括四组重复 7 次的半蹲练习，每组之间休息 3 分钟。为了加强离心负荷，我们使用了电动马达装置（Exentrix，SmartCoach™，瑞典斯德哥尔摩），其软件（Exentrix PC Interface - V2.4，SmartCoach™）允许将该装置用作 RID。该电动马达装置的最大负载为 37 个惯性单位（IU），可在向心和离心动作中使用不同的惯性单位。每个惯性单位相当于0.0134 公斤-平方米的惯性矩（Maroto-Izquierdo 等人，2019 年）。此外，为了增加负荷的可变性和不可预测性，参与者不知道每组负荷的大小。正如读者在表 1 中看到的，每组都随机设定了不同的 IU。我们还在离心动作中使用较大的负荷，从而突出离心动作（Maroto-Izquierdo 等人，2019 年）。我们在第 3 周（训练 5）增加了负重。在下蹲之前，我们调整了绳索的张力，同时保持双腿伸直（图 1），直到参与者的膝关节屈曲达到 90º（Maroto-Izquierdo等人，2019 年）。

测试程序

我们使用 OMNI-RES 量表对运动后 30 分钟的体力消耗进行评分。我们还使用两个测力平台（SmartCoach Europe AB，瑞典斯德哥尔摩）记录垂直地面反作用力数据，参与者单腿站立在每个平台上。我们获得了每节课每组运动的惯性负载力值。我们测量了向心和离心平均垂直力（AV_CON 和 AV_ECC）以及峰值垂直力（Peak_CON 和 Peak_ECC）。最后，在最后一次训练后至少间隔 4-5 天，参与者在第 8 周进行了后测。

反向移动跳跃

热身方案包括 5 分钟慢跑、10 次负重深蹲和 5 次渐进式 CMJ 练习。热身结束后，在力量平台（Quattro Jump，Kistler 100 Instrument AG，瑞士温特图尔）上进行三次最大 CMJ，并保存三次跳跃的平均值以备分析。每节训练之间休息 1 分钟，每次最大 CMJ 之间休息 20 秒。类内相关系数（ICC）为 0.96（95% 置信区间，CI：0.92-0.98），变异系数（CV）为 5.6%。

速度测试

在 CMJ 测试后，进行了两次渐进式和一次最大 20 米短跑，作为短跑测试（T20）的热身方案。热身结束后，进行了 2 次最大 20- 米短跑。参赛者从站立姿势开始，将自选脚放在起跑线后 50 厘米处。参赛者在室内跑道上进行这些渐进和最大短跑。光电管计时门（Witty，Microgate，意大利博尔扎诺）被放置在 0 米和 20 米处。计时门放置在臀部高度（1 米）处。在渐进冲刺和最大冲刺之间休息 1 分钟。保存最佳的 T20 值进行分析。T20 的 ICC 和 CV 分别为 0.99（95% CI：0.98-1）和 1%。

改变方向（V 型切割试验）

参赛者进行了两次最大距离为 25 米的冲刺，每 5 米有 4 个 45º 的 COD，中间休息 2 分钟（Tous- Fajardo 等人，2016 年）。光电门分别设置在 0 米和 25 米处。测试开始时，参赛者将前脚放在第一个计时门后 50 厘米处。参与者必须在每次转弯时用整只脚踩在地板上标出的一条线上。最好的时间将被保存下来，用于后续分析。在测试前，运动员进行了一次亚极限和极限 V-Cut 测试，间隔时间为 1 分钟，作为热身规程。ICC和CV分别为0.96（95% CI：0.91-0.98）和1.5%。

统计分析

数据以均数±标准差表示。在进行任何比较之前，我们使用 Shapiro-Wilk 检验法检验了数据分布的正态性。我们使用双向混合重复测量方差分析（ANOVA）测试（时间（前与后）和组别（MG 与 FG）交互作用）来检验成绩指标的变化。采用独立样本 t-student 检验来确定基线（训练 1）时平均值和峰值的强度差异。配对样本 t 检验用于确定功能测试随时间变化的效应大小。采用部分等方（η2p），范围如下：0.01（微不足道）、0.01（微不足道）、0.01（微不足道）、0.01（微不足道）、0.01（微不足道）：≤0.01（微小）、0.01-0.06（较小）、0.06-0.15（中等）和大于 0.15（较大）。所有分析均采用 p < 0.05 的显著性水平。评估科恩效应大小（ES）的临界值为≤ 0.2（微小）、>0.2（小）、>0.5（中等）和>0.8（大）（Hopkins 等人，2009 年）。统计分析使用 JASP 软件（JASP Team 2019，0.11.1 版，阿姆斯特丹大学）进行。

结果

由于只有参加了所有培训课程的学员，五名男性学员和五名女性学员因缺席和个人原因退出了研究。最终样本及其各自的描述性数值见上文的研究参与者部分。图 2 显示了功能表现测试的变化。在功能测试中没有观察到明显的时间×组间作用（p > 0.355；η2p <0.03；小）。在 CMJ 性能方面，观察到了明显的时间主效应（p < 0.001；η2p = 0.42；大），两组都出现了积极变化（ES > 0.7；中至大）。在测试后，T20 和 V-Cut 显示出相似的结果，而不是显示出统计学差异（p > 0.059；η2p <0.11；中至小）。图 3 描述了用力的变化。在比较基线时的力值时，MG 的 AV_CON、Peak_CON、AV_ECC 和 Peak_ECC 均显著高于 FG（p < 0.001；ES > 1.30；大）。垂直地面反作用力的显著变化主要出现在训练 1 和训练 4 之间（1-4）。离心（平均值和峰值）和向心（平均值和峰值）施力在第 4 节与第 1 节之间没有显示出任何时间×组别的交互作用（p > 0.471；η2p <0.02；小到微不足道），但它们都显示出更大的施力结果（p <0.001；η2p <0.71；大）。从第 5 节到第 12 节，当我们增加负荷时，我们没有发现任何时间 × 组的交互作用（p > 0.120；η2p <0.08；中度到微小）。只有 Peak_ECC_5-12 出现了显著变化（p = 0.009；η2p = 0.22；较大），而 AV_CON_5-12、Peak_CON_5-12 和 AV_ECC_5-12 保持不变（p > 0.094；η2p <0.10；中等至微小）。最后，对于 AV（p < 0.001；η2p = 0.65；大）和峰值（p < 0.001；η2p = 0.47；大），MG 和 FG 的离心力明显大于向心力。RPE（p = 0.301；η2p = 0.04；小）没有观察到明显的组×时间交互作用。

讨论

本研究旨在比较加重离心RT对男女运动员力量和力量相关功能技能的影响。本研究的主要发现有：A）MG 和 FG 的 CMJ 高度以相似的方式显著增加；B）向心发力仅在研究的前几周增加，而离心发力在 6 周内增加，两组之间无差异；C）两组的冲刺和 COD 性能保持不变。

文献显示，比较RT干预措施对男性和女性影响的研究不足（Fernandez-Gonzalo等人，2014年；Suchomel等人，2016年；Valenzuela-Barrero等人，2024年）。从加重离心 RT 的角度来看，男性和女性运动员的功能性力量增长相似（Colliander 和 Tesch，1990 年）。在我们的研究中，两组运动员都以相似的方式显著提高了 CMJ 性能（p < 0.001；η2p = 0.42）。虽然相关文献有限，但我们的研究结果与费尔南德斯-贡萨洛等人（2014 年）之前进行的一项研究结果一致，该研究显示，男女运动员在加强离心 RT 训练后，CMJ 成绩的提高幅度相当。尽管女性在 CMJ 性能变化方面表现出更优越的 ES，但两组干预后的改善效果相似。最近的一项研究表明，在进行了为期六周的基于深蹲练习的 RT 计划后，男女运动员的 CMJ提高情况相似（Valenzuela-Barrero等人，2024 年）。同样，尽管没有明显的时间×组别的交互作用，但女性与男性相比，ES 更优。正如我们的研究结果（ES > 1.3; p < 0.001）所示，女性获得较好 ES 的原因可能与男性运动员的优势力量有关（Valenzuela-Barrero等人，2024 年）。在进行有特定负荷的深蹲运动时，男性比女性产生更大的力量。因此，男性在负重情况下会达到更高的速度，从而延长制动阶段，以预先防止深蹲运动中的意外跳跃（Loturco 等人，2022 年）。延长深蹲的向心制动阶段可能会降低其对立定跳远成绩的可传递性（Loturco 等人，2022 年；Valenzuela- Barrero 等人，2024 年）。尽管如此，与 CMJ 不同，MG 和 FG 的 V 切和冲刺成绩保持不变（图 2）。最近，越来越多的研究人员支持力-矢量理论（Arede 等人，2020 年；Gonzalo-Skok 等人，2017 年）。该理论支持使用与要改进的特定动作（即立定跳远和深蹲）相同的力向量和方向进行练习（Gonzalo-Skok 等人，2017 年，2019 年）。由于深蹲主要以 "垂直导向 "的方式强调力量，考虑到 "水平力 "在其执行过程中的重要性，深蹲在短跑或涉及 COD 的任务中的应用可能会受到限制（Gonzalo-Skok 等人，2019 年；Morin 等人，2017 年）。然而，某些研究表明，在使用 RIDs 对男性和女性人群进行加重离心 RT 后，短跑和 COD 的表现会显著提高（Arede 等人，2020 年；Gonzalo-Skok 等人，2017 年；Petre 等人，2018 年；Tesch 等人，2017 年）。鉴于目前的文献有限且相互矛盾，有必要开展更多的研究，以探索特异性和相似性在 RT 期间的影响。这一探索旨在更好地将训练转移到水平运动专项技能上。

不同性别在 RT 过程中产生的绝对力量是不同的（Colliander 和 Tesch，1990 年；Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年；Martinez-Aranda和Fernandez-Gonzalo，2017 年）。这些差异可通过肌肉大小、纤维类型比例、身体成分、瘦体重分布以及体力活动人口和精英运动员的荷尔蒙差异来解释（Nuzzo，2024 年）。与文献一致的是，在相同的绝对负荷下，MG 与 FG 在向心和离心条件下的发力明显优于 FG（p < 0.001；ES > 1.3；图 3），尽管通过 RPE 显示出相似的感觉用力。尽管产生的力更大，但 RPE 却保持一致，这可能归因于其对RPE 的评估受到个人心理和生理因素的影响。此外，女性通常拥有较高比例的 I 型肌纤维，这种肌纤维对疲劳的恢复能力更强，可能导致尽管绝对力量较低，但 RPE 水平却相当（Nuzzo，2024 年）。比较男女长期力量适应性的研究数量有限（Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年；Suchomel 等人，2016 年；Valenzuela-Barrero 等人，2024 年），只有少数研究比较了使用 RID 的力量应用变化。当男性和女性运动员使用 RIDs 接触基于离心的 RT 时，他们显示出相似的力量增长（Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年）。我们的结果显示了类似的模式，因为 MG 和 FG 以类似的方式增强了向心和离心力的应用。一种可能的解释是，RIDs 在运动的向心和离心动作中提供了最大的自主阻力（Fernandez-Gonzalo 等人，2014 年；Norrbrand 等人， 2010 年），使整个运动范围内的负荷达到最佳状态，而与受试者的力量水平无关（Tesch等人，2017 年）。在研究的前几周，当负荷较轻时，FG 和 MG 显著增强了向心和离心施力（图 3）。然而，当参加者以较重的负荷进行训练时（第 3 - 6 周），只有 Peak_ECC 出现了显著增长。最近的一项研究表明，在进行了为期六周的以深蹲练习为基础的 RT 计划后，男女运动员的 RM 提高幅度相似（Valenzuela-Barrero 等人，2024 年）。另一方面，Fernandez-Gonzalo 等人（2014 年）的研究表明，在使用 RID 压腿法进行为期六周的 RT 训练后，男性运动员的 RM 提高幅度更大。另一项使用 RID 和我们在第二部分研究中使用的类似负荷的研究显示，在训练 5 周后，向心和离心力没有变化（Norrbrand 等人，2008 年）。重要的是，在 RT 中使用 RID 并不能保证在 RT 期间获得更大的离心力和向心力（Galiano 等人，2021 年；Nunez 等人，2020 年）。由于我们在离心动作中使用了更大的负荷（表 1），因此参与者在每组的每次重复中都真正获得了更大的离心负荷（p < 0.001；η2p >0.47）。人们认为，在相对较短的时间内，加重离心 RT 可能会改变肌肉的特性，使其达到最佳的长度-张力关系（Hody 等人，2019 年）。因此，本研究中引起的加重离心负荷有可能是这种快速力量增长反应（第1周和第2周）的原因，尤其是在6周的运动离心阶段（Maroto-Izquierdo等人，2019年；Norrbrand等人，2008年）。遗憾的是，由于我们没有在 RT 前后测定 RM 深蹲，因此无法将最大力量的变化与其他研究进行比较。我们认为这可能是本研究的一个潜在局限性。

在田径运动领域，运动员经常会遇到需要产生不同的、不可预测的力量的情况，特别强调离心部分（Tous-Fajardo 等人，2016 年）。考虑到竞技场景中动作重复的多变性，有必要设计训练计划，使运动员能够适应未来表演中可能遇到的新动作模式（Schöllhorn 等人，2010 年）。最近的研究表明，RID在深蹲运动中提供了负荷的高度不确定性以及力量和速度输出的高度可变性（Moras 等人，2018 年；Nunez 等人，2021 年）。尽管如此，旨在提高 RIDs 施力变异性的目标并不能提供额外的力量或与力量相关的适应性（Galiano等人，2023 年）。值得注意的是，我们调整了每组训练的负荷，而参与者并不知道他们所面临的负荷。因此，与我们的结果一致，FG 和 MG 都可能同样受益于 RID 提供的可变和不可预测的负荷。有人建议在 RT 过程中增加可变性结果，以提高男女运动员的功能力量（Arede 等人，2020 年；Gonzalo-Skok 等人，2017 年，2019 年）。由于我们发现了对力量和CMJ表现的积极适应性，未来的研究应在，使用不同的力进行高水平的变异性RT，以实现在所有运动平面上的更大转移。

这项研究也有局限性。首先，我们测量的是 MG 和 FG 施力的变化与每次训练中举起的臀部负荷的对比。大量事实证明，加强离心 RT 可以提高最大力量。遗憾的是，我们没有进行RM测试，而RM测试本可以为我们提供有关最大力量实际变化的信息。此外，自愿参加训练的参与者并没有进行 RID 训练的经验，因此将我们的结果应用到更有经验的运动员身上应谨慎行事，因为进行 RID 训练的经验可使这种训练的益处最大化（Galiano 等人，2021 年；Tous-Fajardo等人，2016 年）。

最后，就男女运动员的实际情况而言，该研究结果表明，加入突出的离心RT能以类似的方式有效提高立定跳远成绩。由于 RID 固有的机械特性，即使在负荷相似的情况下也能获得这些提高。由于水平定向任务在 RT 后保持稳定，因此在设计 RT计划时必须考虑施力和训练特异性的变化，以优化整体运动技能的提高。

结论

虽然强调离心深蹲 RT 在力量和跳跃表现方面显示出良好的改善效果，但其对其他运动技能的影响仍不确定。更多强调RT过程中力量应用的可变性，特别是使用不同的力量矢量，可能会促进不同运动平面上更全面的技能转移。进一步的研究势在必行，以揭示加重离心RT对不同运动技能影响的具体细节，以及它在不同运动员群体和性别中的适用性。

表1.所有力量训练方案中每组所使用的惯性单位（IU）。

图1.设备设置示意图。

图2.干预前后功能测试成绩的变化。A: CMJ; b: V-Cut 和c. T20：T20.水平粗线表示平均值。横杠表示标准差。ES：效应大小。

图3.各组在 12 次训练中深蹲运动绝对力量值的变化。上图表示平均（左）和峰值（右）向心力。下图表示平均（左）和峰值（右）离心力。符号表示每次训练中每个变量的平均值。横杠表示标准差。*：与训练 1相比，P < 0.001。†：与训练 5相比，p = 0.009。