专业柔道运动员身体成分与下肢等速肌力的相关性研究

Correlation Between Body Composition and Lower Limb Isokinetic Muscle Strength in Professional Judo Athletes

摘要

为探讨优秀男子柔道运动员身体成分与下肢肌力特征之间的相关性，选取内蒙古自治区专业柔道运动员12名，使用生物电阻抗分析仪测量其身体成分指标，包括体重、体脂百分比、去脂体重、肌肉含量等；同时使用等速肌力测试系统，在60°/s、180°/s和300°/s三种角速度下，测试其下肢髋关节、膝关节、踝关节的屈伸肌群相关指标。结果显示，柔道运动员身体成分和下肢三关节的肌力特征存在显著关联性，体重、去脂体重及肌肉量的变化普遍与伸肌相对峰力矩呈负相关，脂肪则与屈肌的峰值功率及相对峰力矩呈正相关，髋关节的屈伸肌力矩比值随身体成分的增加而升高。研究表明：优秀柔道运动员去脂体重和肌肉含量的增加，若未伴随最大力量的同步发展，可能导致相对力量下降，进而降低赛场竞技表现；适量的脂肪存在对爆发性屈曲动作具有积极作用；另外，身体成分的异常改变会引起髋关节屈伸肌峰力矩比值的升高，若伴随伸肌相对力量减弱，可能会破坏柔道运动员的下肢力学平衡，存在运动损伤风险。

Abstract

To explore the correlation between body composition and lower limb muscle strength characteristics in elite male judo athletes， 12 professional judo athletes from the Inner Mongolia Autonomous Region were selected. Body composition indicators， including body weight， body fat percentage， fat-free mass， and muscle content， were measured using a bioelectrical impedance analyzer. Meanwhile， an isokinetic muscle strength testing system was used to assess relevant indicators of the flexor and extensor muscle groups of the hip， knee， and ankle joints at three angular velocities： 60°/s， 180°/s， and 300°/s. The results show a significant correlation between the body composition of judo athletes and the muscle strength characteristics of the three lower limb joints. Changes in body weight， fat-free mass， and muscle mass are generally negatively correlated with the relative peak torque of extensor muscles， while body fat is positively correlated with the peak power and relative peak torque of flexor muscles. The flexor-extensor torque ratio of the hip joint increases with increasing body composition. The study indicates that an increase in fat-free mass and muscle mass in elite judo athletes suggests that excessive growth without a corresponding development of maximal strength may lead to a decrease in relative strength， thereby compromising on-field competitive performance. An appropriate amount of body fat has a positive effect on explosive flexion movements. Furthermore， abnormal changes in body composition may increase the hip joint flexor-extensor peak torque ratio， which， if accompanied by a weakening of relative extensor strength， may disrupt the lower limb mechanical balance of judo athletes and pose a risk of sports injury.

关键词

柔道 / 身体成分 / 等速肌力 / 相关性

Key words

judo / body composition / isokinetic muscle strength / correlation

柔道是一种以站立摔法和控制为主要技术构成的格斗对抗运动^［1］。运动员在比赛的过程中需要综合运用各类技战术将对手摔倒，并对其实施有效的控制，比赛胜负的关键往往取决于运动员瞬间的技战术执行效率、爆发力和自身的稳定性^［2］。在此过程中，柔道运动员的下肢肌群发挥着重要作用：其不仅是技战术应用时的动力来源，也是维持运动员自身动态平衡、实现快速移动变换与承受对抗负荷的力学基础^［3］。因此，柔道运动员下肢力量的发展水平，直接关系到其能否高效地执行相应的技战术动作，能否在关键时刻发挥决定性优势，是柔道项目竞技能力中不可或缺的核心组成部分^［4］。

近年来，等速肌力测试已逐步应用于竞技体育项目中，被广泛用于肌肉功能评估和康复训练中，其提供的峰力矩、相对峰力矩等指标，已成为评估肌肉功能、研究肌肉力学特性以及预防运动伤病的重要参数^［5］。它不仅能够准确反映运动员各关节肌群在不同运动速度下的特点^［6⁃7］，还能为运动员肌力失衡和运动损伤风险预警提供关键数据支持，在体育科学和临床医学中均有重要作用^［8］。同时，身体成分也是影响运动员体能水平和运动表现的关键因素之一^［9］。竞技运动员过高的体脂率会增加不必要的体重负担，很大程度上影响自身的移动速度和反应能力^［10］；而较高的去脂体重通常与更大的肌肉横截面积和力量输出相关。正常情况下适宜的体脂率和瘦体重，不仅有助于优化运动员的力量与耐力，还能有效降低运动损伤风险，相关研究可为制定科学的训练计划和营养方案提供重要依据^{［11⁃12］}。

目前，国内针对柔道运动员的体能评估研究，大多集中于单一身体成分分析或单一肌力特征研究，而对二者之间的相关性探讨较为匮乏。因此，本研究通过测试专业柔道运动员的身体成分及下肢在不同角速度下的等速肌力指标，分析二者之间的关联性，旨在揭示身体成分与下肢肌力特征的内在作用机制，为柔道运动员专项体能训练设计、科学体重管理及早期运动损伤预防，提供实证依据与理论支撑。

1 研究方法

1.1 研究对象

选取内蒙古自治区（以下简称内蒙古）柔道队男子专业运动员12名，其中一、二级运动员各6名。平均年龄（19.83±2.52）岁，平均身高（180.5±5.28） cm，平均体重（79.52±10.88） kg，平均运动年限（4.96±2.91）年。

1.2 研究方法

1.2.1 测试方案

（1）运用瑞士生产的Con-trex多关节等速肌力测试与训练系统，在向心⁃向心测试模式下，分别以60°/s、180°/s和300°/s三种角速度，测试柔道运动员髋关节、膝关节、踝关节的等速肌力特征。其中，60°/s角速度下完成屈伸5次，180°/s角速度下屈伸10次，300°/s角速度下屈伸25次，每次测试间隔60 s，所有受试者在测试前均进行充分的热身准备活动，以避免运动损伤并保证测试数据的准确性。

（2）采用生物电阻抗法对运动员进行身体成分测试，测试均在早晨空腹状态下进行。通过InBody 770体成分分析仪，测量人体各部位在不同频率电流下产生的阻抗值来获取体成分数据。同时，使用身高测量仪准确测量每名运动员的身高，为后续数据处理提供基础参数。

1.2.2 测试指标

体重、去脂体重、体脂百分比、脂肪重量、骨骼肌含量、右下肢肌肉量、左下肢肌肉量、躯干肌肉量、右下肢脂肪量、左下肢脂肪量、躯干脂肪量、屈伸肌平均峰值功率、屈伸肌平均峰力矩、屈伸肌相对峰力矩、屈伸肌峰力矩比值等。

1.3 数据统计

运用数据处理软件Excel和SPSS对数据进行统计分析。首先，对柔道运动员的基本情况等数据进行描述性统计；然后，对柔道运动员的髋关节、膝关节、踝关节的等速肌力测试指标与身体成分指标，进行正态分布检验。对于满足正态分布的数据进行Pearson相关分析，不满足正态分布的数据采取Spearman相关系数分析。以上所有结果均以平均数±标准差显示，P<0.05表示差异显著性，P<0.01表示差异极显著。

2 结果分析

2.1 身体成分指标与髋关节等速肌力的相关性分析

身体成分指标与髋关节等速肌力的相关性分析结果见表1—2。由表1—2可知，柔道运动员的 左侧髋关节屈肌平均峰力矩在180°/s角速度下，与体重和骨骼肌重量呈负相关；在300°/s角速度时，负相关关系范围扩大至体重、去脂体重、脂肪重量、骨骼肌重量、躯干肌肉量、右下肢脂肪量和躯干脂肪量。同时，屈肌平均峰值功率在180°/s角速度下，与脂肪、右下肢脂肪量以及躯干脂肪量呈显著正相关；在300°/s角速度时，其正相关范围进一步扩大至体重、体脂百分比、脂肪重量、右下肢脂肪量和躯干脂肪量。右侧髋关节屈伸肌峰力矩比值在60°/s的角速度下，与除体脂百分比之外的所有身体成分指标均呈正相关；伸肌相对峰力矩呈负相关，且关联指标从以60°/s角速度时以脂肪成分为主转移至300°/s角速度时以肌肉成分为主。值得一提的是，屈肌相对峰力矩始终与身体脂肪成分呈稳定的正相关关系，且其关联范围随着角速度的增加而增大。

2.2 身体成分指标与膝关节等速肌力的相关性分析

身体成分指标与膝关节等速肌力的相关性分析结果见表3—4。由表3—4可知，左侧膝关节伸肌和屈肌的相对峰力矩与身体成分呈现一种截然不同的关联模式：在180°/s与300°/s角速度下，伸肌相对峰力矩与柔道运动员的体重、去脂体重、骨骼肌重量及躯干肌肉量等主要身体指标均呈显著负相关；相反，屈肌相对峰力矩在相同的角速度下，与上述同一组身体指标普遍呈正相关。右侧膝关节伸肌相对峰力矩在180°/s角速度下，与体重、去脂体重、骨骼肌重量和双下肢与躯干的肌肉量呈显著负相关。屈肌相对峰力矩则表现为正相关，且随角速度的增加，相关关联指标范围也在减少：60°/s角速度时，关联指标几乎涵盖了所有肌肉和脂肪指标；180°/s角速度时，主要集中在去脂体重及各部位的肌肉量；300°/s角速度时，则进一步减少为双下肢肌肉量和躯干肌肉量。

2.3 身体成分指标与踝关节等速肌力的相关性分析

身体成分指标与踝关节等速肌力的相关性分析结果见表5—6。由表5—6可知，左侧踝关节力学指标结果显示，在不同的角速度下，伸肌相对峰力矩与身体成分指标呈现不同的相关关系：在60°/s角速度下，其与柔道运动员的体重、去脂体重、骨骼肌重量以及躯干和双侧下肢的肌肉量均呈极显著负相关，同时与全身及局部的脂肪量呈显著负相关；180°/s角速度时，仅与右下肢肌肉量呈负相关；300°/s角速度时，负相关关系主要表现在去脂体重和双下肢肌肉量上。右侧踝关节力学指标中，屈肌相对峰力矩在不同的角速度下，均与不同部位肌肉量存在正相关关系：60°/s角速度时，与全身骨骼肌及躯干肌肉量相关；180°/s和300°/s角速度时，其相关性则一致体现为与左下肢肌肉量相关。

3 讨论与分析

3.1 身体成分与髋关节等速肌力的关联特征

柔道运动员的身体成分与髋关节肌肉功能之间呈现一种复杂的权衡关系（表1—2）。本研究发现，更高的体重、脂肪量以及肌肉量在180°/s和300°/s角速度下，与髋关节的屈肌平均峰力矩呈负相关（r<0，P<0.05），这一现象表明，在快速运动中，柔道运动员身体质量的增加会作为惯性负荷，限制峰值力量的输出。而髋关节的屈肌峰值功率以及屈伸肌力矩比值却与脂肪量呈正相关（r>0，P<0.05），这反映出运动员身体内的脂肪，可能会通过提供一定的机械效益或能量支持，帮助运动员完成一些爆发性的技战术动作。此外，伸肌的相对力量普遍随体重和脂肪量增加而下降，这体现出其在相应负荷下的脆弱性。这些结果共同表明，柔道运动员的身体成分变化对髋关节的肌力会产生双重影响，在运动员的实际训练过程中，需要综合考虑耐力与爆发力的不同需求。

实际情况中，无论是脂肪还是肌肉，在柔道运动员的髋关节运动中均扮演着“双重角色”。本研究结果显示，更大的质量普遍限制了肌肉在快速运动中的绝对峰值力量，但是更高的脂肪量却与屈肌的爆发力和屈/伸肌力量比值呈正相关，这显示出了其对特定肌肉功能的潜在助益。同时，负责承重和稳定的伸肌相对力量会随着体重和脂肪的增加而显著下降，表明承受了更大的负面负荷。

柔道运动员的左侧髋关节屈肌平均峰力矩和右侧髋关节伸肌相对峰力矩，在180°/s和300°/s角速度下，与体重、脂肪重量和肌肉重量均呈负相关关系。根据牛顿第二定律，物体的加速度与合力成正比，与质量成反比，任何形式的质量增加，在较高速度下都会成为肌肉快速发力的一种负担，导致其峰值力矩降低。伸肌作为抗重力肌，对此尤为敏感，故柔道运动员的相对力量下降最为明显。髋关节伸肌是身体的核心抗重力肌和稳定肌，任何额外的体重都会直接、持续地增加其工作负荷。

同时，本研究显示髋关节屈肌平均峰值功率、相对峰力矩以及屈/伸肌峰力矩比值与全身及局部的脂肪量呈稳定正相关。造成这一现象的原因可能是在某些特定的柔道动作中，较大的体重会利用重力和惯性来辅助技术动作的启动。如屈髋时，腹股沟区域的脂肪会在动力学上辅助肢体的摆动初速度，从而在短时间内产生更高的功率输出，同时脂肪组织是巨大的能量库，在需要爆发力的短时高强度技术动作中，身体可能会更高效地动员这些能量来支持肌肉的快速收缩。

3.2 身体成分与膝关节等速肌力的关联特征

膝关节肌力与身体成分的关系呈现显著的肌群特异性（表3—4）：双侧膝关节的伸肌相对峰力矩在180°/s和300°/s的运动条件下，与体重、去脂体重及肢体与躯干的肌肉量均呈显著负相关（r<0，P<0.05），表明身体质量的增加对柔道运动员的相对力量输出构成了明显的负荷效应。相反，双侧膝关节屈肌相对峰力矩在所有测试角速度下，均与体重、去脂体重及肌肉量等指标呈现稳定的正相关（r>0，P<0.05），表明肌肉量的增长有助于提升柔道运动员的屈肌力量。这些反映了在承重和运动中，作为主要抗重力肌的伸肌对运动员的体重负荷更为敏感，而屈肌则能更直接地从肌肉量的增加中获益。

膝关节的伸肌在支撑运动员自身体重和控制下蹲的过程中起着重要作用。对于伸肌而言，无论是脂肪还是肌肉的增加，都意味着柔道运动员在进行技战术动作时需要承担的负荷变得更多，即使肌肉量的增加会给运动员自身带来绝对力量的提升，但这种力量的提升，往往无法抵消体重的增加所带来的负面影响，这就会导致运动员的相对力量下降，这一点在本研究中伸肌相对峰力矩与身体成分指标的负相关关系中得到进一步验证。而膝关节屈肌在运动员对抗过程中扮演着更为重要的角色，它不仅是膝关节屈曲肌，更是髋关节伸展肌，能够在运动员需要快速转向时与股四头肌协同工作，为整个技战术动作的转换提供更可靠的稳定性。

柔道运动员更高的去脂体重和肌肉量，通常意味着更好的整体训练水平或神经肌肉功能。以腘绳肌为例，作为在快速运动和变向中至关重要的“协同⁃稳定”肌群，更强的核心和下肢肌肉量能够为其提供更稳固的发力基础，使其相对力量随肌肉量的增加而同步提升。与时刻需要对抗体重的伸肌不同，屈肌在某些功能中并不直接承担全部的体重负荷，因此其力量的表现，受运动员整体体重增加的负面影响较小，反而更能使运动员从肌肉量增长带来的绝对力量中获益，这与本研究所展现的屈肌相对峰力矩与肌肉量之间呈正相关一致。

综上所述，柔道运动员膝关节相关数据清晰表明，在承重关节的功能评估中，不能将肌肉视为一个整体，伸肌与屈肌因生物力学特征不同，对身体成分变化的反应完全不同。对于伸肌来说，提升其相对力量的关键在于控制总体重，同时通过训练优化其发力效率；而对于屈肌来说，提升其力量则更直接地依赖于“增肌”。因此，在整个训练过程中，需针对不同运动员制定个性化训练方案，进行差异化训练控制与调整。

3.3 身体成分与踝关节等速肌力的关联特征

根据踝关节力学指标分析，柔道运动员的身体成分对其功能的影响呈现明显的负荷效应与肌群特异性。本研究发现，左侧踝关节伸肌相对峰力矩在不同角速度下，均与体重、去脂体重、肌肉量及脂肪量等多项身体成分指标呈显著负相关（表5），表明伴随着运动员身体质量的增加，会显著削弱踝关节伸肌的相对力量输出。在柔道项目中，通常为非优势侧的左侧主要承担支撑与稳定任务，尤其是在准备姿态中，需要持续对抗重力以维持身体重心。右侧踝关节屈肌的相对峰力矩与下肢及躯干的肌肉量呈正相关（表6），这提示肌肉量的增加有助于提升该肌群的力量表现，该侧肌肉能力的提升有助于柔道运动员更好地控制自身发力。这些结果共同说明，身体成分对踝关节功能的影响，不仅取决于具体的肌群，还存在显著的异侧差异。总体来看，柔道运动员的身体质量对伸肌力量表现为负荷效应，而肌肉量的变化则对屈肌力量产生积极影响。

踝关节伸肌是行走、奔跑、跳跃和维持站姿时最主要的抗重力肌和动力来源，对于柔道运动员来说，这些肌群在完成投技时，会提供瞬间的爆发力，将力量从足底经由核心传递至上肢，最终作用于对手。而在转身或者防守的过程中，踝关节伸肌又能迅速调整身体重心，维持动态平衡，防止因突然失去稳定而被对手轻易摔倒。柔道对战中频繁的位移与变向，对踝关节的稳定与耐力提出了极高要求，强大的伸肌力量不仅能提升运动员的动作效率，还能有效预防踝关节扭伤等常见运动损伤。踝关节的屈肌是更侧重于控制和稳定性的肌群，在运动员脚跟触地时控制足部的下落速度；同时，柔道运动员做背屈动作时，更好的核心稳定性能够有效地激发背屈肌的力量。在蹬伸过程中，背屈肌作为协同肌和稳定肌也会被激活以固定踝关节。因此，整体下肢肌肉量的提升可能间接改善背屈肌的功能。

此外，本研究发现左侧踝关节伸肌与身体成分普遍呈负相关，而右侧踝关节屈肌呈正相关，这与优势侧腿密切相关。对于右架柔道运动员而言，作为主要的支撑腿，其肌群在长期适应中，发展出了更优化的神经肌肉控制模式，使得肌肉量的增加能更有效地转化为功能性力量，尤其是在负责控制和稳定的屈肌上，这是柔道运动员长期专项训练适应的结果，也为指导其进行针对性的力量训练提供了重要的理论依据。

4 结论

综合本研究对柔道运动员身体成分与髋、膝、踝关节等速肌力的相关性及关联特征分析，结合各关节不同肌群的生物力学功能差异，得出以下结论。

（1）运动员的去脂体重和肌肉量的增加，与伸肌的相对峰力矩呈显著负相关，表明肌肉量的过度增长若未同时伴随着自身最大力量的提升，可能会导致相对力量的下降。

（2）脂肪重量与屈肌的峰值功率和相对峰力矩均呈现正相关关系，提示运动员自身储存适量的脂肪可为其提供一定的力学支撑和能量储备，进而为提升比赛效率提供一定优势。

（3）柔道运动员髋关节屈伸肌峰力矩比值随自身身体成分的增加而增大，结合运动员存在伸肌相对力量下降的趋势，表明柔道运动员的身体成分改变可能会影响下肢肌群的力学平衡，这一点也是柔道运动员损伤风险的潜在生物力学因素。

5 建议

基于本研究得出的柔道运动员身体成分与髋、膝、踝关节等速肌力的关联特征及结论，结合柔道项目的专项运动特点和运动员训练实际需求，为优化运动员身体成分、提升肌力水平、降低运动损伤风险，提出以下建议。

（1）柔道运动员在控制自身体重时，应注重于优化整体的身体成分而非单纯的进行减重，在保证自身必要的肌肉质量前提下，通过科学的训练与营养干预，精准的调控脂肪百分比，以此兼顾各方面的力量水平。

（2）日常训练计划中应特别注重发展伸肌群的相对力量和爆发力。同时，应结合体能训练和营养，引入更多与体重相关的训练方法，以确保柔道运动员肌肉量的增长能够有效转化为在比赛中的功能性力量输出。

（3）柔道运动员在追求爆发力时，应密切关注并维持屈伸肌力的合理比值，注重屈伸肌群的平衡发展，避免出现因肌力失衡导致的不必要运动损伤。

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基金资助

内蒙古自治区自然科学基金资助项目“基于流行病学调查的内蒙古西部地区老年膝骨关节炎患者下肢生物力学特征及神经肌肉控制机制研究”(2025MS01030)

内蒙古自治区体育局全国”十五运”备战参赛研究课题资助项目“柔道项目备战全国十五运训练监控与评估关键问题的研究”(NMJT202501)

“摔跤项目专项体能特征及体能训练方法研究”(NMJT202502)