神經(jīng)肌肉訓(xùn)練對短跑運動員下肢功能的影響

李 萍，劉傳鎮(zhèn)，陳道裕，朱學(xué)強

(1.寧波大學(xué) 體育學(xué)院，浙江 寧波 315211；2.山東省桓臺第一中學(xué)，山東 桓臺 256400；3.山東體育學(xué)院，山東 濟南 250102)

0 前 言

近些年來，隨著競技水平的不斷提高，田徑運動員的損傷發(fā)病率呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢，高達45%～82%[1,2]。且田徑運動損傷的發(fā)生率具有明顯的項目差異，短跨類運動損傷的發(fā)生率最高(41.98%)，多發(fā)部位為踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)[3,4]。不僅如此，運動損傷的高發(fā)率也帶來了較高的復(fù)發(fā)率[5,6]。運動損傷容易成為運動員長期或者終身參與身體活動的障礙，嚴(yán)重妨礙了運動成績的保持和提高，甚至導(dǎo)致運動員過早的結(jié)束運動生涯，并且給社會和家庭帶來巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。因短跑的項目特點，大多數(shù)損傷屬于非接觸性損傷(non-cotact injuries)[7]。如果非接觸性損傷的風(fēng)險因素能被確定，就意味著非接觸性損傷是可以得到預(yù)防的[8]。

運動員所表現(xiàn)出的專項技術(shù)動作主要取決于其基礎(chǔ)動作能力，為了準(zhǔn)確地執(zhí)行基礎(chǔ)動作能力，運動員的神經(jīng)肌肉需要高度的控制能力[9,10]。通過這種方式，神經(jīng)肌肉功能及其控制能力的發(fā)展水平會成為運動員安全高效地完成專項技術(shù)動作的限制性因素，特別是在強調(diào)“神經(jīng)”訓(xùn)練中的短跑運動中。因此，強調(diào)“安全”的動作力學(xué)特征和姿勢，提高神經(jīng)肌肉功能及控制能力的訓(xùn)練對提高短跑運動員技術(shù)動作的有效性，降低運動損傷風(fēng)險具有一定的重要性和必要性?；诖耍狙芯恳?周的神經(jīng)肌肉訓(xùn)練為干預(yù)手段，檢驗其對短跑運動員下肢神經(jīng)肌肉功能的影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

在山東體育學(xué)院進行短跑運動員的招募，具體的招募條件：①受試者自愿參加本次實驗，專項為100m、200m或4×100m運動員，性別不限；②研究期間所有受試者均處于正常訓(xùn)練中，排除三個月以上未參加訓(xùn)練的受試者；③受試者的運動等級至少達到二級水平；④受試者參與實驗前無重大運動損傷或者其它影響測試結(jié)果的疼痛或運動障礙等情況；⑤受試者無下肢相關(guān)手術(shù)史；⑥受試者需簽署知情同意書。符合本研究招募條件的受試者共25名，其中男生15名，女生10名，詳細情況見表1。

表1 受試者基本情況(N=25)

2.2 研究方法

2.2.1 測試法。

2.2.1.1 星形偏移平衡測試。星形偏移平衡測試(Star Excursion Balance Test，SEBT)是一種評估受試者動態(tài)平衡性控制能力和篩查下肢功能缺陷和檢測受試者神經(jīng)肌肉功能的測試工具[11-15]，其測試結(jié)果具有較高的可靠性和靈敏性(ICC=0.67～0.96)[16]。測試之前首先組織受試者進行下肢長的測試[16]，測試工作均由同一名老師和學(xué)生助手完成。測試方法、有效數(shù)據(jù)的記錄標(biāo)準(zhǔn)及注意事項等按照相關(guān)文獻[11-16]的要求嚴(yán)格執(zhí)行。選用“相對距離”作為其評價指標(biāo)[16]，即每個方向上的測試成績=非支撐腿伸出遠度的最大值/腿的長度×100，每側(cè)下肢的總成績=(下肢在8個方向上伸遠的最大值之和)/(8倍的腿長)×100，并根據(jù)優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)計算肢體對稱指數(shù)。

左腿支撐 右腿支撐圖1 星形偏移平衡測試(引自HERRINGTON,2009[16])

2.2.1.2 單腳跳躍測試。單腿跳躍測試(Hop Test)是評價其神經(jīng)肌肉控制能力以及下肢力量和協(xié)調(diào)性發(fā)展水平的功能性測試方法[17],主要包括4種跳躍測試：①單腳跳躍距離測試；②6m定時單腳跳躍測試；③三次單腳跳躍距離測試；④三次交叉單腳跳躍距離測試。單腿跳躍測試具有較好的可靠性系數(shù)，4種跳躍測試的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)為0.82～0.92[17]。具體的測試方法、順序、要求以及有效數(shù)據(jù)的記錄標(biāo)準(zhǔn)等參照相關(guān)文獻[17]的介紹嚴(yán)格執(zhí)行。

圖2 四種單腳跳測試(引自Reid，2007[17])

2.2.1.3 肢體對稱指數(shù)。肢體對稱性指數(shù)(Limb Symmetry Index，LSI)的計算公式為：非優(yōu)勢側(cè)成績/優(yōu)勢側(cè)成績ⅹ100。指數(shù)越小代表存在較為明顯的下肢不對稱性，反之則代表肢體對稱性發(fā)展較好，100%則表示下肢肢體間的完全對稱性[20]。

2.2.2 實驗法。將25名受試者按照隨機抽簽的原則進入實驗組(EG)和對照組(CG),干預(yù)開始前1周完成相關(guān)測試，干預(yù)時間為8周，干預(yù)結(jié)束后1周進行后測。每周共5次訓(xùn)練課，每次訓(xùn)練課總時間為120min。實驗組在訓(xùn)練課的準(zhǔn)備部分進行神經(jīng)肌肉訓(xùn)練干預(yù)，每周4次(周一/二/四/五)，每次干預(yù)時間為40min，對照組則按照日常訓(xùn)練安排進行，正式訓(xùn)練部分和結(jié)束部分兩組統(tǒng)一進行訓(xùn)練。

實驗組的練習(xí)方案是在前人的研究基礎(chǔ)上[18-23]結(jié)合實際訓(xùn)練情況進行改編，共分為4個進階階段，每個階段持續(xù)2周。除了必要的熱身外，根據(jù)訓(xùn)練課安排相應(yīng)的練習(xí)模塊，周一包括速度靈敏性和快速伸縮復(fù)合練習(xí)模塊，周二包括下肢力量和平衡穩(wěn)定練習(xí)模塊，周四包括速度靈敏性和下肢力量練習(xí)模塊，周五包括平衡穩(wěn)定性和快速伸縮復(fù)合練習(xí)模塊。每個練習(xí)模塊每次練習(xí)進行2～3個動作，練習(xí)過程中安排專門的體能教練進行監(jiān)督，并給予適當(dāng)?shù)难哉Z反饋以確保動作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。

2.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法。通過SPSS 22.0軟件對采集的數(shù)據(jù)進行處理與分析，運用單因素協(xié)方差分析比較干預(yù)后各測試指標(biāo)的變化，顯著性水平取P≤0.05，計量資料采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

表2 神經(jīng)肌肉訓(xùn)練內(nèi)容

注:F代表女性，M代表男性

3 研究結(jié)果

3.1 星形偏移平衡測試結(jié)果

星形偏移平衡測試中，干預(yù)結(jié)束后外前方向上實驗組對稱指數(shù)顯著高于對照組(P=0.05)；外方向上實驗組非優(yōu)勢側(cè)成績和對稱指數(shù)顯著高于對照組(P<0.05)；外后方向上實驗組非優(yōu)勢側(cè)、優(yōu)勢側(cè)成績和對稱指數(shù)均顯著高于對照組(P<0.05)；后方向上實驗組非優(yōu)勢成績和對稱指數(shù)顯著高于對照組(P≤0.05)；內(nèi)后方向上實驗組非優(yōu)勢側(cè)、優(yōu)勢側(cè)成績和對稱指數(shù)均顯著高于對照組(P<0.05)；內(nèi)、內(nèi)前方向和總分上實驗組非優(yōu)勢成績和對稱指數(shù)均顯著高于對照組(P<0.05，詳見表3)。

表3 星形偏移平衡測試(%腿長)的協(xié)方差分析結(jié)果(N=25)

3.2 星形偏移平衡測試結(jié)果

干預(yù)結(jié)束后，單腳跳躍中實驗組雙側(cè)成績和肢體對稱指數(shù)顯著高于對照組(P<0.05)；6m定時跳躍測試中實驗組非優(yōu)勢側(cè)成績顯著高于對照組(P<0.05)；同側(cè)腿三次跳躍測試中實驗組非優(yōu)勢側(cè)成績和肢體對稱指數(shù)顯著高于對照組(P≤0.04)；三次交叉跳躍測試中實驗組雙側(cè)成績和肢體對稱指數(shù)顯著高于對照組(P<0.05)，其它測試指標(biāo)無顯著性差異(詳見表4)。

表4 四種單腳跳測試的協(xié)方差分析結(jié)果(N=25)

4 分析與討論

4.1 星形偏移平衡測試

如前所述，星形偏移平衡測試(SEBT)是一項評估受試者的動態(tài)平衡性、篩查下肢功能缺陷的常用工具[11-15]。從某種角度而言，對于人體平衡穩(wěn)定性的評價，尤其是單腿姿勢控制的情況下動態(tài)平衡測試更優(yōu)于靜態(tài)平衡測試[24]。人體維持動態(tài)平衡依靠踝關(guān)節(jié)，若以髖關(guān)節(jié)為主則容易摔倒[25]。人體的平衡機制首先是形成平衡覺，正常的平衡反應(yīng)除了穩(wěn)定的平衡感覺輸入外，軀干和下肢的肌力和張力也是必要的條件之一。中樞神經(jīng)系統(tǒng)對傳入的感覺信息整合分析后下達傳出指令，不斷調(diào)整肌肉骨骼系統(tǒng)及時糾正身體的偏移以維持穩(wěn)定和平衡[26]，而這正是SEBT測試的主要機制：單腿站立時以及對側(cè)腿伸遠的過程中控制身體重心，調(diào)整身體的姿勢穩(wěn)定[26]。

眾多研究已證實了核心訓(xùn)練對平衡穩(wěn)定能力的促進作用[26],但有研究認(rèn)為核心訓(xùn)練必須將力量和平衡穩(wěn)定性相結(jié)合才能達到較好的效果[27]。通過強化穩(wěn)定軀干部位的深層肌肉以及非優(yōu)勢側(cè)肢體的運動能力，刺激本體感覺功能和神經(jīng)肌肉控制能力，以增加身體對外界壓力和肌緊張的忍受力，使身體在運動中的平衡能力、控制能力以及動力鏈上力量的傳導(dǎo)得到改善和提高[26]。損傷預(yù)防訓(xùn)練方案中的穩(wěn)定支撐面和非穩(wěn)定支撐面練習(xí)的進階動作中通過增加外部阻力來提高動作的難度和強度，皆在通過利用身體重心的變化、動態(tài)支撐、軀干部位旋轉(zhuǎn)等動作啟動 “踝關(guān)節(jié)”和“髖關(guān)節(jié)”的平衡控制機制[26]。一方面既鍛煉了核心部位的力量和耐力，另一方面提高了關(guān)節(jié)位置的感知能力，使反射和肌張力調(diào)節(jié)回路的傳導(dǎo)能力得到進一步的加強[26],進而使本體感覺功能、關(guān)節(jié)控制能力以及肌肉間的協(xié)調(diào)能力得到發(fā)展。有研究者發(fā)現(xiàn)：機體經(jīng)過穩(wěn)定和不穩(wěn)定的交替訓(xùn)練后可以使身體達到“外部干擾-身體平衡適應(yīng)”，即身體平衡機能可以通過不穩(wěn)定條件下的適應(yīng)性學(xué)習(xí)來獲得[27]。此外，訓(xùn)練方案中BOSU球上的閉鏈動作較多，通過調(diào)整身體姿勢或改變重心軌跡以完成支撐和維持平衡，這對姿勢控制和力量控制能力的要求更高，能使本體感覺能力和下肢力量以及支撐能力得到一定程度的發(fā)展[27]，有利于維持激烈運動中下肢的動態(tài)穩(wěn)定性，降低下肢損傷的發(fā)生風(fēng)險。在上述練習(xí)中還有左右交替性動作和轉(zhuǎn)體動作，這有助于改善和提高前庭器官的功能以及左右大腦的協(xié)調(diào)發(fā)展。總體來說，損傷預(yù)防訓(xùn)練方案中的平衡穩(wěn)定性訓(xùn)練能充分發(fā)展運動員的前庭、視覺和本體感覺功能，提高神經(jīng)系統(tǒng)對外界感覺信息的綜合處理能力以及與肌肉力量、耐力、抗外部干擾和動作敏捷等之間的協(xié)調(diào)能力，從而使機體的平衡穩(wěn)定能力得以有效發(fā)展[26]。

4.2 單腿跳躍測試

在完成同樣的落地、旋轉(zhuǎn)、減速和側(cè)切等動作中，女子運動員通常表現(xiàn)出過度的軀干屈曲和側(cè)傾動作[28]，但很大程度上并非是由核心肌群所主導(dǎo)，這降低了核心區(qū)的控制能力以及對下肢關(guān)節(jié)力量平衡或削弱的能力,導(dǎo)致較高的地面反作用力和膝關(guān)節(jié)外翻力矩。此外，肌電數(shù)據(jù)的差異也從另一方面證實了女子運動員神經(jīng)肌肉控制赤字的存在：跳躍落地動作中，女子運動員股四頭肌的放電量增加，但臀大肌和臀中肌的放電量卻較小[29]。神經(jīng)肌肉控制赤字的存在容易引起關(guān)節(jié)和韌帶周圍壓力的增加，極大可能地超越其力量承受的極限造成下肢生物力學(xué)的失敗[30]。因此，動態(tài)運動中需要高度的神經(jīng)肌肉控制能力以維持膝關(guān)節(jié)的動態(tài)穩(wěn)定性。

以技術(shù)動作為導(dǎo)向的快速伸縮復(fù)合訓(xùn)練和力量訓(xùn)練的組合干預(yù)能使運動員雙膝內(nèi)翻和外翻動作在落地時減少50%[31],且能促進腘繩肌和股四頭肌的激活和同步收縮，兩者收縮模式的同步性能有效保護膝關(guān)節(jié)對抗過度前移、膝外翻和下肢動態(tài)外翻負荷[32]。此外，將力量和平衡穩(wěn)定性相結(jié)合的練習(xí)通過強化穩(wěn)定軀干部位的深層肌肉以及非優(yōu)勢側(cè)肢體的運動能力，刺激本體感覺功能和神經(jīng)肌肉控制能力，以增加身體對外界壓力和肌緊張的忍受力，使身體在運動中的平衡能力、控制能力以及動力鏈上力量的傳導(dǎo)得到改善和提高[26]。進階中通過利用身體重心的變化、動態(tài)支撐、軀干部位旋轉(zhuǎn)等動作啟動“踝關(guān)節(jié)”和“髖關(guān)節(jié)”的平衡控制機制[26]，可以使身體達到“外部干擾-身體平衡適應(yīng)”，使本體感覺功能、關(guān)節(jié)控制能力以及肌肉間的協(xié)調(diào)能力得到進一步的發(fā)展。單腿跳躍運動表現(xiàn)的提高除了與下肢兩側(cè)力量、協(xié)調(diào)、控制能力及其發(fā)展的均衡性有關(guān)之外，本體感覺功能也是非常重要的影響因素。肌肉力量的提高可以通過增強關(guān)節(jié)周圍軟組織的韌性以及軟骨對機械性應(yīng)力的敏感性，達到提高本體感覺功能的目的[33]。繩梯和跳繩等速度靈敏性練習(xí)，有助于提高運動員的時空定位能力、對感覺信息的反應(yīng)能力、肌肉表現(xiàn)與時間和空間的節(jié)奏能力等[34]。大量的單側(cè)、雙側(cè)以及兩者的組合練習(xí)，已被證實是一種降低下肢肢體間不對稱性的有效方法[35]。

5 結(jié)論與建議

8周神經(jīng)肌肉訓(xùn)練能有效提高短跑運動員星形偏移平衡測試和單腳跳躍測試成績，通過改善下肢功能的不對稱性以提高下肢神經(jīng)肌肉功能及其控制能力，進而降低下肢運動損傷風(fēng)險。建議在今后的訓(xùn)練實踐中，根據(jù)專項特點合理地安排神經(jīng)肌肉訓(xùn)練，使其更好地發(fā)揮預(yù)防運動損傷和提高運動表現(xiàn)的訓(xùn)練效應(yīng)。