瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練對心肺及其調(diào)節(jié)功能影響的實驗研究

王艷霞 趙敬國

(山東師范大學(xué)體育學(xué)院運動人體科學(xué)實驗室，山東濟南 250014)

近年來利用不穩(wěn)定性裝置進行核心穩(wěn)定性訓(xùn)練已成為許多訓(xùn)練及健身中心的特色方法。由于在不穩(wěn)定情況下進行的低負(fù)荷抗阻練習(xí)中肌肉呈現(xiàn)的高激活狀態(tài)，提示該訓(xùn)練方法可能在訓(xùn)練計劃周期中、康復(fù)計劃中和那些不愿意在地面進行肌肉力量鍛煉的非運動員中將發(fā)揮重要的作用［1，2］。瑞士球鍛煉中有等長肌肉活動、小的負(fù)荷、長的肌肉緊張時間等特點，因此被認(rèn)為可以用作發(fā)展核心耐力的手段［3］。研究顯示一段時間的瑞士球核心力量訓(xùn)練可以顯著增加軀干及下肢屈伸肌群的力量、下肢耐力、下腰的柔韌性和動態(tài)平衡能力［4］，但瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練對心肺功能及其調(diào)節(jié)功能影響的相關(guān)研究甚少［5］。心率變異性(Heart Rate Variability，HRV)作為定量評估心臟交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)的活動變化及其均衡性的一項無創(chuàng)性定量指標(biāo)，在健康評估、體適能評價和運動科學(xué)領(lǐng)域得到有效的應(yīng)用［6］。研究證明用Polar心率表及其相關(guān)分析軟件進行心率變異性研究的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)測量結(jié)果呈高度相關(guān)(0.85-0.99)，達(dá)到了接近完美的效度［7，8］。本文利用芬蘭產(chǎn)的POLAR S810i遙測心率表及瑞典產(chǎn)的MONARK 839E有氧功率車為手段，觀察了為期四周的瑞士球(GoFit Swiss Ball，75cm)核心穩(wěn)定性訓(xùn)練(球上跪姿抬臂)對普通女大學(xué)生的心率變異性和最大吸氧量的影響規(guī)律，以期為核心穩(wěn)定性訓(xùn)練的機能學(xué)評價提供更多的實驗支持。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

通過招募，采用人口統(tǒng)計學(xué)特征、PARQ＆YOU問卷以及健康與生活習(xí)慣詢問，篩選出無酗酒、吸煙等不良嗜好，無腰部損傷、心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病以及心血管疾病史，無運動禁忌癥的山東師范大學(xué)健康非運動員女大學(xué)生18名作為受試對象，隨機分為實驗組(n=10)和對照組(n=8)，人口統(tǒng)計學(xué)特征見表1。所有受試者均書面知情同意。

表1 受試者人口統(tǒng)計學(xué)特征(±SD)

表1 受試者人口統(tǒng)計學(xué)特征(±SD)

注:組間比較，均無顯著性差異(P＞0.05)。

組別 n 年齡(歲)身高(cm)體重(kg)實驗組20.38±0.52 163.00±4.45 58.75±3.99 10 20.40±1.08 159.55±5.52 60.15±6.25對照組8

1.2 研究方法

1.2.1 核心穩(wěn)定性訓(xùn)練方案

實驗組在專門教師的指導(dǎo)下進行為期4周的核心穩(wěn)定性訓(xùn)練，運動處方為:

運動目的:核心穩(wěn)定性訓(xùn)練。

運動方式:瑞士球(GoFit Swiss Ball，75cm)上的跪姿抬臂，標(biāo)準(zhǔn)姿勢為手臂抬起與肩同寬同高、手臂前伸，軀干直立，大腿與小腿之間成90度(見圖1)。

運動強度:每次訓(xùn)練時，受試者都要盡量在瑞士球上維持最長的穩(wěn)定時間。當(dāng)在球上不能維持穩(wěn)定狀態(tài)時，可通過調(diào)整身體的重心以及手臂的位置來維持身體的平衡。

運動時間:每次訓(xùn)練時間為30min。

運動頻率:訓(xùn)練頻率為每周3次(周一、周三、周五)。

注意事項:受試者在訓(xùn)練前要進行簡單的熱身，活動全身的關(guān)節(jié)，防止運動過程中發(fā)生運動損傷。對照組保持正常的生活方式及運動方式，不進行相關(guān)的專門性訓(xùn)練。

1.2.2 指標(biāo)測試與分析

受試者在鍛煉前、鍛煉四周后各進行一次心率變異性、最大吸氧量以及血壓的測試;要求受試者在測試前24h內(nèi)拒絕參加任何劇烈活動;測試前一天晚上睡眠良好，無主觀不適感;測試當(dāng)天受試者禁煙、茶、酒以及含咖啡因等影響心率的食物;飯后至少間隔1-2h才能進行測試;測試時要穿著合適的衣褲及鞋子，進入測試室后先靜坐10 min。

測試儀器:采用上海產(chǎn)玉兔牌XJ11D臺式血壓計，芬蘭產(chǎn)POLAR S810i遙測心率表及相關(guān)軟件(Polar Precision Performance4.0)，瑞典產(chǎn)MONARK 839E有氧功率車。

圖1 示受試者瑞士球上跪姿抬臂

測試流程:受試者進入測試室后先令其靜坐休息10 min，主試者向其講明整個測試的過程及注意事項，使其消除緊張情緒，待完全放松后，在清醒安靜狀態(tài)下開始測試。首先進行血壓的測試;其次進行HRV的測試，先為受試者佩戴胸帶及心率表，設(shè)置心率表的各項參數(shù)值，令受試者處于安靜坐位5 min后開啟心率表進入測試，測試時間為5 min，測試過程中要保持安靜;最后利用Monark Ergomedic 839E有氧功率車，采用ASTRAND PROTOCAL進行最大吸氧量的間接測試。

觀察指標(biāo):HRV時域分析指標(biāo)選用RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)和相鄰 RR間期之差的均方根值(RMSSD);頻域分析指標(biāo)選用低頻段(0.00-0.15 Hz)的功率(LF)、高頻段(0.15-0.4 Hz)的功率(HF);心率;血壓(收縮壓/舒張壓);最大吸氧量的絕對值(L/min)以及最大吸氧量的相對值(ml/kg/min)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)經(jīng)核實無誤后，采用 SPSS15.0 for windows進行描述性統(tǒng)計和推斷性統(tǒng)計;組內(nèi)差異顯著性檢驗采用配對T檢驗，組間比較采用獨立樣本T檢驗，差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用P﹤0.05，極顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用P﹤0.01。

整個實驗過程于2012年4月在山東師范大學(xué)體育學(xué)院運動人體科學(xué)實驗室完成。

2 研究結(jié)果

2.1 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后運動表現(xiàn)能力的變化

經(jīng)過四周的鍛煉，實驗組的10名受試者均能在瑞士球上維持跪姿抬臂的標(biāo)準(zhǔn)姿勢5min(見圖1)，從鍛煉剛開始時的難以跪到球上到可以在球上自主維持平衡5min，受試者的運動表現(xiàn)能力都有了顯著性的提高。

2.2 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后心肺功能的變化

表2 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后心肺功能各項指標(biāo)的比較(±SD)

表2 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后心肺功能各項指標(biāo)的比較(±SD)

注:與鍛煉前對比*P＜0.05;＊＊ P＜0.01

鍛煉前 四周后 鍛煉前 四周后最大吸氧量絕對值(L/min)2.43±0.31 2.51±0.60 2.06±0.42 2.23±0.37指 標(biāo) 對照組(n=8)實驗組(n=10)＊＊最大吸氧量相對值(ml/kg/min)42.73±6.77 42.95±10.47 34.56±6.55 37.51±5.45*收縮壓(mmHg)102.0±8.88 102.0±6.41 107.2±9.25 103.8±10.04舒張壓(mmHg)66.25±4.2 65.0±9.20 70.8±10.97 63.8±7.13*心率(b/min)76.28±3.47 74.43±6.29 83.06±4.34 77.38±4.96*

表2的數(shù)據(jù)顯示經(jīng)過四周的瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練后，實驗組的最大吸氧量絕對值呈現(xiàn)極顯著性增加(P＜0.01)，最大吸氧量相對值呈現(xiàn)顯著性增加(P＜0.05)、舒張壓以及心率則呈現(xiàn)顯著性降低(P＜0.05);對照組的各項指標(biāo)均未出現(xiàn)顯著性差異(P＞0.05)。

2.3 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后安靜狀態(tài)下HRV各項指標(biāo)的變化

表3 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后HRV各項指標(biāo)的比較(±SD)

表3 四周瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練前后HRV各項指標(biāo)的比較(±SD)

注:*與鍛煉前對比P＜0.05

鍛煉前 四周后 鍛煉前 四周后SD(ms)44.14±11.41 45.87±12.50 40.52±8.56 51.13±13.87*指 標(biāo) 對照組(n=8)實驗組(n=10)5±47.46 RMSSD(ms)35.54±5.38 39.17±15.34 30.19±5.40 43.50±13.63*LF(MS2)411.50±219.71 495.35±333.40 459.65±248.30 682.23±613.90 HF(MS2)517.50±184.86 749.69±596.36 406.71±222.67 779.87±397.21*LF/HF(%)93.91±79.63 82.59±52.51 145.31±104.28 87.7

表3的數(shù)據(jù)顯示經(jīng)過四周的瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練后，實驗組的SD、RMSSD以及HF都出現(xiàn)了顯著性增加(P＜0.05)，而對照組的HRV各指標(biāo)均未出現(xiàn)顯著性差異(P＞0.05)。

3 討論

本文研究結(jié)果(表2)顯示經(jīng)過四周的瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練后，實驗組的最大吸氧量絕對值出現(xiàn)了極顯著性增加(P＜0.01)，最大吸氧量相對值也呈現(xiàn)顯著性增加(P＜0.05)。對照組的各項指標(biāo)均未出現(xiàn)顯著性差異(P＞0.05)。因此數(shù)據(jù)支持了瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練可提高心肺功能的推論。核心穩(wěn)定性訓(xùn)練之所以能夠提高心肺功能，究其原因，認(rèn)為這種形式的瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練既是一種力量訓(xùn)練同時也是一種協(xié)調(diào)性訓(xùn)練，因為穩(wěn)定性的保持既要有一定的肌肉力量和肌肉耐力，同時還要依賴于肌肉間、肌肉內(nèi)的協(xié)調(diào)以及運動系統(tǒng)與內(nèi)臟系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)，本文實驗的受試者主要是非體育專業(yè)的女生，平時喜歡少動多坐，她們的初始值比較低，經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練后肌肉力量和肌肉耐力均會有所提高［9］，協(xié)調(diào)性以及疲勞耐受性均有所加強，訓(xùn)練時受試者心率加快，對心血管功能也構(gòu)成一定的影響，因此認(rèn)為經(jīng)過一段時間的瑞士球訓(xùn)練也像其他力量訓(xùn)練［10］一樣可能會通過中央機制與外周機制共同提高了受試者的最大吸氧量水平。然而瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練又不同于一般的力量訓(xùn)練或耐力訓(xùn)練，由于不穩(wěn)定因素的存在，受試者在訓(xùn)練時會出現(xiàn)緊張焦慮，導(dǎo)致交感神經(jīng)緊張性加強。表3顯示了經(jīng)過四周的瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練后心率變異性指標(biāo)的變化，其中實驗組的SD、RMSSD以及HF都出現(xiàn)了顯著性增加(P＜0.05)，而對照組的HRV各指標(biāo)均未出現(xiàn)顯著性差異(P＞0.05)。HRV時域指標(biāo)中的RMSSD以及頻域指標(biāo)中的HF反映了副交感神經(jīng)的活動水平，本文結(jié)果顯示，四周的瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練后RMSSD以及HF都出現(xiàn)了顯著性增加(P＜0.05)，說明了瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練可使受試者安靜時的副交感神經(jīng)(心迷走神經(jīng))緊張性顯著 升 高，這 與 Macor［11］、Shin K［12］、Melanson EL［13］等人的報道一致，認(rèn)為運動均可使安靜狀態(tài)下HF、RMSSD值升高，從而使心迷走神經(jīng)的活性增強。HRV時域指標(biāo)中的SD和頻域指標(biāo)中的LF可同時反映交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的活動水平。本文結(jié)果中實驗組的SD也出現(xiàn)了顯著性增加(P＜0.05)，同時舒張壓以及心率則出現(xiàn)了顯著性降低(P＜0.05)。人體內(nèi)大部分血管只受交感神經(jīng)支配，只有部分血管受到副交感神經(jīng)支配，副交感舒血管神經(jīng)只對局部血流起調(diào)節(jié)作用，對總外周阻力影響不大。人體的舒張壓主要反映了外周阻力的大小，外周阻力的大小主要取決于血管的半徑。舒張壓的降低提示體內(nèi)血管半徑的增加，血管半徑的增加意味著交感神經(jīng)緊張性的降低;另外心率同時受到交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的影響，交感神經(jīng)緊張性增強時，心率加快;副交感神經(jīng)緊張性增強時，心率減慢。結(jié)合SD、舒張壓和心率變化，可以認(rèn)為SD的升高主要是迷走神經(jīng)緊張性增強的結(jié)果，同時提示交感神經(jīng)緊張性的降低。

4 結(jié)論

瑞士球核心穩(wěn)定性訓(xùn)練可顯著提高心肺功能，降低安靜時交感神經(jīng)的緊張性，增加副交感神經(jīng)的緊張性。該訓(xùn)練方法對強身健體、緩解壓力可能有顯著性作用。

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