短跑速度、步幅和步频，与髋屈肌强度的关系

2020东京奥运会已接近尾声，这几天观众热议的应该就是短跑项目中的百米飞人大战了。亚洲飞人苏炳添在半决赛中跑出9秒83，创造了新的亚洲纪录。众所周知，短跑的速度、步幅和步频是我们取得好成绩的关键因素，那么这三者又与什么有关呢？接下来我们一起了解。

髋部屈曲的力量在许多运动项目中是一项不可或缺的能力，尤其在短距离冲刺的下肢摆动阶段，髋部屈曲的力量是获得更大加速度的重要因素。因此，拥有优秀的髋屈肌能力对于运动能力的提升十分重要。

抬腿会影响冲刺表现吗？关键在这部位肌群的能力

短跑速度、步幅和步频，与髋屈肌强度的关系

过去已有研究使用手提式测功机与等速测功机(Isokinetic dynamometer) 测量髋屈肌的力量，但是这些器材皆无法有效评估冲刺运动下的真实情况，更不用说其所需要的昂贵仪器和专业知识。此外，也有研究尝试使用垂直跳跃测验，间接评估髋关节屈曲能力，但是此测验方式不容易在现场精确评估。鉴于以上测验方法的限制，若能找出一种简单且准确的方法来评估髋关节屈曲能力，对于想预测冲刺成绩与监控训练成效的教练与运动员会有很大的帮助。

为了能准确的计算肢段运动参数，通常需要使用到运动捕捉系统(Motion Capture)来获得各部位的端点座标，但此系统操作复杂且价格昂贵，难用于现场与日常监控。惯性感测器(IMU, Inertial Measurement Unit) 是由加速规、陀螺仪和磁力计所组成的轻巧无线设备，非常适合携带并用于实际现场测试。通过感测器中的座标转换和角度变化，可以估算出关节力矩与功率，如此一来就可以使用IMU 准确地获取髋关节屈曲力矩和力量，而这些数据信息对于预测短跑成绩十分重要。因此，利用IMU 来预测髋屈力量或许是一个简单且有效的方法。

2020 年有一篇实证性的研究就尝试使用IMU 发展出一套髋屈肌检测方式，并验证其作为短跑表现指标的有效性。此研究分成两个部分，第一个实验先招募8 位参与者同时使用动作捕捉系统与IMU 纪录测试期间腿的运动，再进行6 次的髋屈肌强度测试(如下图)；每位参与者分别以最大努力的50%、75% 和100% 来进行两次测试，并以最快的速度屈曲和伸展髋部，过程中不可以改变膝盖和脚踝角度。

第二个实验，是招募24 位男性运动员，使用惯用脚进行两次最大努力的髋屈肌强度测试，两次测验间休息至少1 分钟，并以第一个实验相同的程序纪录髋关节屈伸运动；测验结束后再进行两次最快速度的50 米冲刺，两次试验间休息时间至少为五分钟，观察短跑速度、步幅和步频与IMU 髋屈肌强度测试的关系。

髋屈肌强度测试：试验过程中，每位参与者的躯干都用两条皮带固定在平台上，同时仰卧，右腿在臀部下方，不受平台支撑，再指示参与者将右髋部置于过度伸展摆位，执行时快速的从水平腿位置屈曲20 度，而膝盖(180度)和踝关节(90度)均保持不变©Journal of Sports Sciences, 38(1), 53-61

抬腿与垂直弹跳能力都会影响髋屈肌强度

根据研究的结果，IMU 可以准确提供与动作捕捉系统相当的髋屈角冲量、平均力矩、正向功和力量，尤其是平均力矩呈现较小的偏差，因此建议将平均力矩视为髋屈肌强度测试的最佳指标。而藉由IMU 测得的髋屈肌平均力矩通过冲刺性能和步幅的正相关关系被认为是冲刺性能的最佳指标，并且在冲刺过程中的第5-8 步时呈显著相关性，而步频则没有。作者认为，可能是因为提高髋部屈曲能力会导致步幅增加且不会影响步频，进而提高了短跑的速度与性能。

但这篇研究也表明，虽然此测试可以作为短跑加速中期到后期的性能指标，但数据变量仅能解释不到50% 的短跑成绩，在过去已有研究发现垂直跳跃能力(例如：反向跳跃、脚踝连续回弹测试)，对于初始和后期的加速度阶段有显著的关联。因此建议可以将髋屈肌强度测试与垂直跳跃测试一起进行，确保对运动员进行更全面的身体素质评估，该测试的准确性 使其成为监测运动员短跑成绩的有效工具，并提供伤害预防和康复计画的方向。

垂直跳跃能力

参考文献：Nagahara, R., Kameda, M., Neville, J., & Morin, JB (2020). Inertial measurement unit-based hip flexion test as an indicator of sprint performance. Journal of Sports Sciences, 38(1), 53-61.

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部分参考康复医学书籍，图片来源于人民日报。