实施基于速度的训练以优化足球运动员前交叉韧带重建后的冲刺恢复能力:临床评价

本评论的目的是描述一个基于速度的冲刺恢复计划,该计划可用于ACLR康复期间。本文将介绍几个概念:ACL重建后足球冲刺的特殊性、VBT在ACLR后重返运动连续过程中的应用、力 - 速度 - 功率和加速度 - 速度之间的关系,以及如何评估它们以实现个性化/优化康复。最后,将讨论冲刺训练进展的重要性。

二、足球冲刺表现的要求

足球运动员在一个复杂的环境中比赛,面临多种刺激,需要众多运动和认知能力。多方向速度能力是一项重要技能,定义为个体在特定运动场景中加速、减速和快速变向(侧切),同时在各个方向保持高速的熟练程度和能力。例如,前锋可能需要突破对手以为球队创造优势。加速、减速和最高速度已被定义为关键性能指标。

与减速相比,加速被认为具有较高的代谢需求,而减速则在膝关节(更高的加载率和更大的地面反作用力[GRFs])产生更高的机械需求。另一方面,减速(制动)在运动表现中起着核心作用:熟练的制动使运动员能够迅速降低整个身体质量的动量,并将其重新导向必要的方向。在足球运动中,减速和再加速比加速更为频繁。优化制动阶段需要高超的技术技能,通过尽可能有效地衰减加载力来实现。这是通过操纵身体的质心,使肌肉和其他结缔组织产生制动力来完成的。

对于足球运动员来说,高效冲刺的能力至关重要。在20米冲刺时间上仅0.04秒的差异就可能导致跑动距离相差近30厘米。冲刺时间并非足球运动中跑步表现的唯一决定因素。加速能力也至关重要,并且与运动员的水平净力产生能力相关。足球运动中存在多种加速模式。球员从不同速度加速,包括从静止开始到次最大速度。在所有速度下不可能达到相同的加速水平:峰值加速度随着速度增加而降低,直到在最大速度时达到零。

足球冲刺的另一个特点是曲线冲刺,这在文献中并不常被描述。虽然线性冲刺时双腿表现出相似的机械行为(运动学、动力学和时空),但在曲线冲刺中每条腿的作用不同。内侧腿在额状面(通过外翻 - 内收策略)和推进中起着稳定器的重要作用,并且其与地面的接触时间明显长于外侧腿。外侧腿在水平面的运动控制中发挥更大作用。在曲线冲刺期间,侧向力不断重新导向身体,这要求身体处于不断倾斜的位置,内侧腿的髋关节内收和内旋,踝关节外翻,并且对膝盖产生相当大的机械影响。

三、力 - 速度和加速度 - 速度曲线

在肌肉生理学中,力 - 速度(F - V)关系表明,骨骼肌收缩速度越慢,产生的力量越大,反之亦然。这种关系是骨骼肌生理学的基本原则,基于Hill对孤立青蛙肌肉的开创性研究,最初用于发展骨骼肌收缩机制理论。这项工作是当前力 - 速度曲线研究的先驱,无疑为其奠定了基础。力 - 速度曲线为线性冲刺表现的个体机械决定因素提供了完整而有意义的理解。

从力学角度来看,功率可以视为力和速度的乘积。在冲刺中,向前发展的功率是水平力和跑步速度的乘积。这两个分量之间存在密切关系,在最大加速时方向相反。这由F - V关系表示。运动员的F - V曲线由斜率表示(图1)。

▲ 图1. 单次冲刺场地康复训练期间获得的加速度 - 速度(A)和力 - 速度 - 功率(B)曲线比较

S0:最大理论速度,A0:最大理论加速度,V0:最大理论速度,F0:最大理论力,Tau:由S0/A0或V0/F0计算得出的时间常数。

该斜率表明力量和速度在确定最大功率(Pmax)中的相对重要性。F - V曲线显示了运动员在跑步速度函数下在水平方向产生和应用高水平地面反作用力的能力。

在ACL损伤后恢复冲刺的过程中,评估运动员的力 - 速度能力很重要,特别是如果进行了伤前评估(例如在季前赛期间)。这将使相关人员能够了解运动员是否恢复了产生力量的能力,并与同位置的运动员进行比较。已经提出了一种在场上进行线性冲刺测试时获取F - V曲线的简便且廉价的方法。该方法仅需测量运动员冲刺时的速度(使用分段时间、激光计时或雷达枪)。F - V曲线提供了有关运动员神经肌肉系统机械极限的有价值信息,从而能够制定量身定制的计划以优化冲刺表现。

监测足球运动员的加速度质量应相对于起始速度进行。一种评估特定加速能力个体极限的方法,涵盖从3米/秒到运动员最大速度的所有速度范围,已使用全球定位系统(GPS)数据进行了测试。对于给定速度,最大加速度之间存在准线性和个体关系。这种关系被描述为运动员的加速度 - 速度曲线。通过记录足球运动员佩戴的GPS(Vector Pro©,Catapult,墨尔本,澳大利亚;GPEXE©,Exelio SLR,雷亚纳德罗哈莱,意大利;Apex Athele Series©,Statsport,纽里,英国)收集的时间、速度和加速度数据来完成。为了覆盖运动员的整个速度范围,数据收集必须在多个训练课程中进行。加速度 - 速度曲线的建模可以通过使用特定于所使用的GPS的软件或通过将原始时空数据导入专用电子表格来实现。这种方法允许在运动员处于自然环境而非实验室控制测试情况下记录数据。获得的变量包括理论最大加速度峰值(A0)、理论最大速度(S0)、曲线斜率(AS)和时间常数(Tau)。对十四名精英足球运动员从季前赛到赛季结束的个体加速度 - 速度曲线进行了研究。观察到团队平均值有一定的稳定性,而个体A0值与S0值相比发生了变化。这些发现表明,从性能和损伤角度来看,可能需要频繁评估球员的加速度 - 速度曲线,以监测整个赛季冲刺性能的变化,并建立伤前参考值。

图1比较了同一球员使用GPS单元(GPEXE©,Exelio SLR,意大利)测量的加速度 - 速度曲线(A)和力 - 速度曲线(B)。数据是在一次户外训练课程中收集的,该课程包括一系列练习,如球类运动和有球/无球变向,以及5次30米线性冲刺。评估力 - 速度曲线的指令是:“尽可能用力和长时间地加速”。而课程其余部分的指令是:“像往常一样比赛”。曲线A由GPEXE©(Exelio SLR,雷亚纳德罗哈莱,意大利)发布的应用程序建模,而曲线B由Mookystalker©(版本3.0.15,MTraining,埃科尔 - 瓦伦丁,法国)软件建模。这次单次训练课程中建模的两条曲线接近,符合Morin等人描述的概念等效性。

关于ACLR后的冲刺恢复,临床医生和体能训练师可以使用力 - 速度 - 功率和加速度 - 速度曲线来调整他们的干预措施。这些曲线使他们能够在康复过程中针对冲刺表现的机械决定因素中的特定缺陷进行调整。不同的训练方法可以解决其中一些缺陷。基于速度的训练就是其中之一。

四、基于速度的训练

为了加速,运动员必须能够在通常介于5到20米之间的距离内产生高水平的水平力。对于足球运动员来说,在ACLR后恢复爆发力产生能力是必要的。阻力训练对于恢复与这一目标兼容的神经肌肉表型是有效的。百分比训练(PBT)方法会导致个体达到肌肉疲劳。PBT仅涉及个人在特定练习中能够举起的重量与其最大能力的关系。例如,如果一个人在进行卧推时使用100公斤,而他已知的1次最大重复重量(1RM)是110公斤,那么百分比就是90%。这会导致对爆发力产生至关重要的快速IIx型纤维显著减少。

存在可能避免这些问题的替代训练方法。基于速度的训练(VBT)是一种值得考虑的方法。它涉及在每次重复过程中测量特定负荷下的运动速度(图2)。

▲ 图2. 相对于运动速度的专项力量发展情况

要移动的负荷越重,速度越低,直到达到1 - RM时速度变为最小。在进行非特定冲刺力量训练练习时,可以测量杠铃的运动速度。在特定冲刺练习的情况下,也可以测量整个系统(运动员质量 + 附加负荷)的惯性负荷。在任何一种情况下,最大自主速度都是至关重要的(表1)。

表1. 基于速度的力量训练计划

热身

练习

组数

时间

节奏

休息

节奏跑

8

30秒

爆发式

30秒

训练说明:当速度从第一次重复速度下降10%时停止每组训练

移动性循环训练

1

-

-

-

练习

组数

VBT速度范围

节奏

组间休息

六角杠铃硬拉

4

0.4 - 0.5米/秒

爆发式

3分钟或根据需要更长

侧向哑铃弓步蹲

4

0.4 - 0.5米/秒

爆发式

3分钟或根据需要更长

传统硬拉

4

0.4 - 0.5米/秒

爆发式

3分钟或根据需要更长

臀冲

4

0.4 - 0.5米/秒

爆发式

3分钟或根据需要更长

深蹲

4

0.4 - 0.5米/秒

爆发式

3分钟或根据需要更长

单腿罗马尼亚硬拉

4

0.4 - 0.5米/秒

爆发式

3分钟或根据需要更长

注:m/s表示米每秒;s表示秒;min表示分钟。

(一)基于速度的训练与冲刺特定力量素质的发展

当运动员从ACLR恢复并能够冲刺时,将冲刺特定训练纳入训练课程至关重要,例如雪橇阻力冲刺或上坡冲刺。几位作者已经表明,重返运动时产生水平力的能力会降低,因此必须提供适当的刺激来纠正这一缺陷。与PBT训练类似,VBT的强度也需要个性化。这可以通过从业者使用“基于冲刺速度的训练”来实现,以便提供与运动员实际需求相对应的训练强度。其基本思想是选择一个特定的附加负荷,该负荷会导致最大速度的特定降低,这根据期望的适应(如技术能力、速度 - 力量、功率和力量 - 速度)而有所不同(图3)。

▲ 图3. 两名不同球员的个体负荷 - 速度曲线示例以及相应的特定训练区域

这可以通过建立负荷 - 速度曲线来实现。创建该曲线需要知道雪橇与地面之间的摩擦系数、运动员在无附加负荷时的最大速度,然后是四个附加负荷时的最大速度。Morin等人创建了一个电子表格来根据这些数据计算曲线(附录1;https://jbmorin.net/downloads📊📈/)。每次试验中的加速意图必须最大,以便获得接近1的线性回归系数。创建的曲线使人们能够知道与特定训练区域相对应的负荷范围,并允许从业者定义适当的负荷以实现目标适应(图4)。

已经表明,阻力冲刺训练比传统冲刺训练更能提高理论最大力产生(F0)和地面力应用效率(RFmax),而不会改变冲刺运动学。F0和RFmax与运动员的加速能力密切相关。优化最大推进素质发展的理想负荷是使最大速度降低50%的负荷。

(二)康复中从高强度跑步到重新引入冲刺的进展

冲刺的重新引入是ACLR康复最后阶段的重要一步。在重新引入冲刺之前,必须有目的地逐步提高跑步活动的强度。文献强调了从开始恢复跑步起的三个阶段的演变。这些三个阶段在表1中进行了描述。每个阶段都需要力量能力的提高。第一阶段设定速度在运动员最大速度(MS)的50%到70%之间,对应于高速跑步。这需要肌肉和功能能力大于股四头肌和腘绳肌肢体对称指数(LSI)的70%。第二阶段包括增加到75%或85% MS。这被描述为超高速跑步。为了达到这一阶段,建议能力高于85% LSI。最后阶段是重新引入高于90% MS的冲刺,这需要能力接近100% LSI(表2)。

表2. 冲刺康复阶段

冲刺康复阶段

先决条件

训练目标

训练处方

阶段1:重新引入高速跑(HSR)

LSI>70%,恢复至次最大线性跑步

55 - 70%最大速度,步幅、弹跳和动态着地质量

单腿连续跳深,在健身房进行频率、轴向、横向前后推 - 刹练习,中等强度,在跑步训练中以目标速度进行50 - 100米直线跑,同时进行有氧能力训练

阶段2:重新引入超高速跑(VHSR)

LSI>85%

75 - 85%最大速度,加速期间步幅的效率和质量

单腿连续跳深,在全场所有轴向进行,场上技能训练(轴向、横向、前后、推 - 刹),持续强度,在跑步训练中以目标速度进行50 - 100米直线跑,同时进行有氧能力训练

阶段3:在受控情况下重新引入冲刺

LSI接近100%,RSI - mod,单腿连续跳深接近100%至训练组值,向心股四头肌力量>3N/kg体重,等速向心腘绳肌力量>1.8N/kg,离心腘绳肌力量>2.2N/kg

>90%最大速度,高效的姿势控制

单腿连续跳深,在全场所有轴向进行,场上所有类型的高强度运动,特定冲刺和加速训练

阶段4:混乱情况下的冲刺

-

接近100%最大速度,尽管环境复杂任务艰巨仍保持质量和强度

场上技能训练,全场所有类型的最大强度运动,混乱环境下的特定足球技能训练

注:CMJ:反向跳跃;RSI:反应力量指数;BW:体重;Q:股四头肌;H:腘绳肌。

对于重返冲刺过程,关注工作与休息的比例至关重要。开始时应较低,以确保在每次引入更高强度水平时的工作质量,1:4的工作:休息比例似乎是一个不错的起点,能够产生高水平的能量再合成,使心血管方面不会成为高质量高强度工作的限制因素。在每个阶段,至少进行七次场上训练,设定强度平台和训练量。这通过增加目标强度的跑步量以及使用间歇训练来实现,时间参数取决于所需强度,从小强度的2:1工作时间与休息时间比到高强度的1:2比例。每个阶段的康复训练持续时间和次数将取决于运动员的适应能力和进步速度。总跑步量、每次重复建议的距离和工作/恢复比将根据运动员的水平和运动而有所不同。例如(图5),对于精英足球运动员,数值应高于:总距离4500米,高速跑步(20 - 25公里/小时)800米,冲刺和加速/减速(高于3米/秒²)300米。

▲ 图5. 对一名ACL重建后的精英足球运动员进行特定高速跑(20 - 25公里/小时)训练

Welling等人研究了ACLR后的冲刺表现。峰值速度、重复冲刺表现和重返赛场率之间存在很强的相关性。重返冲刺和重复冲刺表现是足球运动员重返运动表现的关键步骤。文献中仅描述了一种评估ACLR后冲刺表现的场上测试。它包括12次40米最大加速冲刺。然而,在临床实践中使用该测试存在障碍。事实上,该测试对肌肉和关节的要求需要在首次进行测试之前进行几次渐进式的最大强度康复训练,以避免测试期间肌肉损伤的风险。可能需要一种更简单的测试来客观评估冲刺表现并在重返运动表现过程中监测运动员。

五、结论

ACL重建后,必须发展肌肉和身体能力,以优化重返赛场。重返赛场涉及力量、速度和加速能力的发展,同时考虑到足球运动的需求,包括加速、减速、变向和跑步(冲刺)速度。基于速度的训练可能被证明在ACLR后重新发展冲刺技能方面是有效的,本评论提供了作者关于如何使用和进一步研究它的一些建议。基于速度的训练方法可以帮助临床医生提高足球运动员ACLR后的冲刺表现。冲刺恢复应逐步进行,并根据运动员评估的能力(力 - 速度和力 - 加速度曲线)进行调整,以避免可能危及重返赛场的过度负荷。

作者介绍:郭佰鑫(Max)

作者Max,一位大三的应用心理学本科生,社交自媒体平台专注于 输出体育科技以及体育科学相关内容,期待未来有能力的基础下能加入更多基于人工智能的体育分析与科技。有其他科研合作的欢迎您的联系。

我比较喜欢体育科学、大语言模型以及数据相关的,平常运动喜欢篮球足球以及体能训练

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