慣性杠鈴訓練對腹橫肌活性影響的研究

孫 明 運

1 前言

Richardson and Jull（1995）［20］首先闡述了局部穩(wěn)定訓練對于治療背痛有一定的效果。Ferreira M 等（2007）［11］、Richardson C等（2004）［19］也闡述了同樣的觀點。Katharina von Garnier等（2009）［13］應用局部穩(wěn)定訓練表明，背痛患者能再學習精確的軀干深層肌肉腹橫肌和多裂肌共激活方式。Storheim K等（2002）［21］認為，由于很難觸診到人體軀干深層肌肉，所以，測量這些肌肉的收縮能力會變得特別困難。

而腹橫肌是維持脊柱穩(wěn)定的重要的深層肌肉之一，且容易被觸診，于是，人們對其發(fā)生了濃厚的興趣（Hodges，1999）［12］。腹橫肌橫向纖維在腹部脊柱周圍直接形成了一條較寬廣的“保護帶”，Cresswell等（1992）［8］認為，腹橫肌的力學作用就是通過調(diào)整腹內(nèi)壓來維持脊柱穩(wěn)定性，或者脊柱通過胸腰筋膜傳遞力的作用（Barker等，2006）［4］。當然，腹橫肌還有其他功能，如協(xié)助呼吸（De Troyer，1990）［9］、控制脊柱運動。

M.Eriksson Crommert等 （2011）［16］認 為，有 間 接 的 證據(jù)表明腹橫肌在運動控制中的激活受到不同的負荷模式、各種身體姿勢影響。最近的文獻表明，人們利用各種方法來探索下背部肌肉的募集反饋和測量人體腹橫肌收縮能力，應用的儀器主要有超聲波儀、肌電圖儀、生物壓力反饋儀（Ferreira M 等，2007；Anderson Worth，2007）［11，2］。 其中，生物壓力反饋儀已被應用于人體俯臥位、腹部中空時腹橫肌的正確收縮判斷上，根據(jù)反饋儀的壓力變化來辨別腹 橫 肌 是 否 收 縮 或 舒 張 （Chattanooga Group ，2001）［6］。Richardson C等（2004）［19］在臨床上應用生物壓力反饋儀對軀干深層肌肉進行測試評估，其也作為軀干穩(wěn)定性練習的輔助手段（Cairns MC，2000）［5］。

臨床上對于腹橫肌的康復功能評定應用較多（PedroOlavo de Paula Lima等，2011）［17］，而 在 體 育 運 動 訓 練 中還很少發(fā)現(xiàn)有相關類似研究。本研究的目的是通過利用上海體育學院自主研發(fā)的慣性杠鈴進行腰腹部核心力量訓練，應用壓力生物反饋儀（The STABILIZERTMPressure Bio－Feedback）測試腹橫肌收縮壓力變化特征，驗證慣性杠鈴對于核心肌肉的訓練效果。本研究的主要假設是慣性杠鈴訓練對于腹橫肌收縮力具有增強作用，從而間接證明慣性杠鈴對于核心力量訓練具有一定的效果。

人體的大多數(shù)運動都是多關節(jié)、多肌群參與的全身性運動。在運動過程中，腹橫肌所在的核心區(qū)域是四肢及頭部的運動樞紐。核心區(qū)域平衡穩(wěn)定性直接影響身體遠端肢體的運動。核心力量是同上下肢力量并存，在人們?nèi)粘＿\動健身、生活、工作時不可缺少的力量能力，因而，加強核心力量訓練及評估對于有效完成運動、日常生活工作動作、預防損傷具有十分重要的意義。

2 方法

2.1 研究對象

上海體育學院運動科學學院男性本科生共計26名，平均年齡21±1歲，體重69±7.7kg，身高1.78±0.51 m。身體健康、無脊柱畸形和損傷史、無其他運動損傷且無專業(yè)運動訓練史的男性受試者。隨機分為2組：實驗組慣性杠鈴訓練，對照組常規(guī)杠鈴訓練；在訓練期內(nèi)，2組均可進行日常運動，但避免（除了實驗安排的訓練）其他核心訓練。所有受試者對于訓練方案熟悉 ，并自愿參加實驗。

2.2 訓練方案

2.2.1 訓練計劃

訓練期內(nèi)實驗人員按照表1訓練計劃、表2動作要求嚴格執(zhí)行，并做好訓練記錄。

2.2.2 訓練動作要求

2.3 訓練器械及測量儀器

實驗中應用的主要訓練器械及儀器有：慣性杠鈴7個、普通杠鈴6個；配重杠鈴片若干，1kg／片；數(shù)字秒表1個；表面平坦光滑堅硬寬長凳1條；壓力生物反饋儀（The STABILIZERTMChattanooga Group，Inc，USA）1套（測量范圍0～200mmHg，精度為±3mmHg）。

2.4 測量過程

測試前，要求被試膀胱尿量保持最少狀態(tài)。測試過程中要求室內(nèi)保持安靜，測試人員密切注意任何可能干擾測試結果的情況，如被試注意力不集中、動作理解情況、任何不規(guī)范動作出現(xiàn)、壓力反饋儀是否漏氣等。為了避免不同測試儀器引起的誤差，整個研究測試過程中始終使用相同型號生物壓力測試反饋儀。根據(jù)生物壓力反饋儀（STABILIZERTMPressure Bio－Feedback）說明可知，該反饋儀的精度為±3mmHg。為了保證測試結果準確，確保反饋儀不漏氣，測試人員以70mmHg為起始值，按測試要求將5kg杠鈴片放于氣墊上24h后，壓強變化在0.5mmHg以內(nèi)認為該反饋儀不漏氣（Katharina von Garnier等，2009）［13］。特別注意該反饋儀氣墊含天然橡膠乳膠成分，該成分可能引起人體過敏反應。隨時注意觀察被試有無過敏不適感覺。

2名測試人員測試前1周按照生物壓力反饋儀（STABILIZERTMPressure Bio－Feedback）說明進行培訓，熟悉測試目的、測試方法、動作要領要求及注意事項。測試人員首先向被試講明測試動作要領及注意事項，并示范。被試熟悉并掌握測試動作后開始測試。被試俯臥于表面平坦光滑堅硬寬長凳上，手臂伸直放置于身體兩側(cè)，呈放松狀態(tài)；頭部放松，使得頸部和軀干保持一條直線。充氣袋放置于腹部，其末端和髂前上棘連線齊平（Richardson和Jull，1995）［20］。生物壓力反饋儀起始壓強為70mmHg，被試腹部完全放松躺在上面，待穩(wěn)定時記錄此時壓力計值，然后測試人員開始測試口令計時，被試盡最大努力腹部“鼓氣”，腹橫肌收縮，持續(xù)10s，記錄壓力計最大讀數(shù)，一次測試完成，休息3min，進行下一次測試。每名被試有效測試3次。

表1 本研究訓練計劃一覽表Table 1 Training Plan

表2 本研究訓練動作要求一覽表Table 2 Training Action Request

圖1 生物壓力反饋儀示意圖（由三部分組成——壓強計、充氣小球、氣墊）Figure 1. Biological Pressure Feedback Device，Consists of Three Components－Pressure Gauge，Inflatable Ball，Cushion

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

實驗前、后測試均對每名被試3次測試結果取平均值，并將以mmHg為單位的值轉(zhuǎn)換成以國際制單位帕斯卡（Pa）為單位的值。應用SPSS 15.0軟件進行分析，統(tǒng)計方法為組內(nèi)前、后測試采用配對樣本t檢驗，組間采用兩獨立樣本t檢驗，顯著性水平設為P＜0.05，非常顯著性水平設為P＜0.01；并應用origin 8軟件獲得圖表。

3 實驗結果

本研究共測試26人。由于在后測時生物壓力反饋儀出現(xiàn)漏氣以及個別被試超出生物壓力反饋儀量程，所以，實際得到測試的有效人數(shù)為22人，訓練前后俯臥位壓力變化均值如表3所示，對照組、實驗組個人實驗前后壓強增量如表4所示。

由表3可以看出，實驗前對照組和實驗組腹橫肌壓力值無顯著性差異（P1＝0.48＞0.05）；對照組實驗前后數(shù)據(jù)差異非常顯著（P2＝0.004＜0.01）；實驗組實驗前后數(shù)據(jù)差異非常顯著（P3＝0.000＜0.01）；對照組、實驗組實驗后數(shù)據(jù)差異顯著（P4＝0.048＜0.05）。

由表4、圖2可以看出，對照組、實驗組個人實驗前、后壓強增量差異顯著（P＝0.02＜0.05）。

4 分析

陳小平（2007）［1］認為，目前專項力量器械的應用還有局限性：一些項目如短跑、鐵餅、鉛球等雖然有自己的專項力量訓練器械，但在器械上完成的動作與專項動作還有一定區(qū)別，不能滿足發(fā)展專項力量的基本要求——力量訓練動作在肌群工作順序、神經(jīng)沖動、肌群間協(xié)作配合方式、能量供應方式、空間結構和負荷特征等方面與專項動作具有一致性。

表3 本研究訓練前、后俯臥位壓力反饋儀測量值增量一覽表Table 3 The Pressure Feedback Measuring Change Values of the Prone Position before and after Training （Pa）

表4 本研究對照組、實驗組個人實驗前后壓強增量值一覽表Table 4 The Individual Increase Pressure Values of the Control Group and the Experimental Group before and after the Training（Pa）

圖2 本研究實驗組、對照組增量均值比較示意圖Figure 2. The Comparison of the Change Mean Values between Experimental Group and Control Group

傳統(tǒng)負重抗阻訓練注重提高大肌群力量，往往忽視小肌群的協(xié)調(diào)發(fā)展，容易導致運動損傷。具有代表性的新型力量訓練方法有兩種，一種是電刺激法（Banerjee，2010）［3］，分為神經(jīng)肌肉電刺激法和肌肉直接電刺激法；一種是振動訓練法，該法與常規(guī)抗阻訓練的結合被認為比單一抗 阻 訓 練 效 果 更 好。但 是，Wilcock等 （2009）［22］、Luo（2005）［15］認為，這兩種力量訓練方法使用時間不長，一些關鍵問題，如刺激時間、使用頻率等還存在一定爭議，力量提高效果還不明顯，通常只被當作力量訓練的輔助手段。

近年來，隨著訓練理念的不斷發(fā)展，一些新的方法逐漸應用到力量訓練領域，以滿足力量發(fā)展的全面、均衡和精細化需求。人們已開發(fā)的核心力量訓練方法多種多樣，例如，應用各種動作徒手肌力訓練法，借助器具如平衡軟踏、泡沫軸、抗力球、平衡墊、健身球、平衡半球、懸吊訓練器械、核心板、普拉提、Bodyblade振動棒、飛力仕、彈力帶等加強核心力量的訓練法。這些訓練主要強調(diào)在不穩(wěn)定環(huán)境下的訓練，其理論依據(jù)為動態(tài)不穩(wěn)定的支撐環(huán)境增加了對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的刺激，進而提高了中樞神經(jīng)系統(tǒng)動員肌纖維參與收縮的能力，即中樞激活提高。這些訓練方法增加了力量訓練動作的數(shù)量和范圍，提高了力量訓練的難度和復雜性，彌補了傳統(tǒng)負重抗阻訓練法的力量與平衡、力量與協(xié)調(diào)、力量與靈敏不足。Kohler等（2010）［14］比較健美運動員分別在穩(wěn)固的板凳和瑞士球上完成相同最大相對強度的肩部推舉動作，結果發(fā)現(xiàn)，隨著工作條件不穩(wěn)定性的增加，外部負荷逐漸下降，其建議在不穩(wěn)定的狀態(tài)下進行核心力量訓練時應當選擇較輕的負荷；Willardson等（2009）［23］在研究中也得出了類似的結果。說明這些方法也有自身的不足，主要是由于在不穩(wěn)定條件下訓練外部負荷很難加大，絕對力量也很難大幅提高。

于是，研究之初曾思考能否有一種器械，在訓練時既可以對人體核心訓練創(chuàng)造較大的不穩(wěn)定環(huán)境，又能加大外部負荷，因而就產(chǎn)生了慣性杠鈴的設想、研發(fā)。目前，上海體育學院已研發(fā)出了該產(chǎn)品的模型，并應用于訓練研究。慣性杠鈴是內(nèi)部有一可旋轉(zhuǎn)的主軸，主軸兩端兩個擺錘桿和擺錘構成了可旋轉(zhuǎn)的偏心擺，調(diào)節(jié)擺錘重量、擺錘到主軸的距離及兩個擺錘桿的夾角來調(diào)節(jié)慣性力的大小。擺錘桿和擺錘的晃動造成軀干及全身的不穩(wěn)定，利用人體對這種不穩(wěn)定性的控制使核心部位得到訓練。人體可穩(wěn)定站立時使用，也可以在不穩(wěn)定站立時使用。當穩(wěn)定站立使用時可以增加杠鈴片，逐步加大擺錘重量，給人體動作造成更大干擾，核心部位的刺激加大，神經(jīng)肌肉控制能力訓練得到增強。首先應用此模型產(chǎn)品和普通杠鈴進行對比研究，實驗組和對照組設計同樣的腰部水平屈伸動作、訓練方案，用以對比核心肌群的刺激效果。

應用生物壓力反饋儀（STABILIZERTMPressure Bio－Feedback）評定腹橫肌壓力變化，間接判斷人體核心力量的增減情況。那么，就有一個問題出現(xiàn)，該反饋儀的測量信度如何，是否可以作為評估手段？Katharina von Garnier等（2009）［13］通過對該類生物壓力反饋儀信度研究認為，不同操作人員之間的組內(nèi)相關系數(shù)（intra－class correlation coefficient，ICC）是 0.47［95% 置 信 區(qū) 間confidence interval（CI）0.20～0.67］，同一測試人員重復測量信度ICC 為0.81（95%CI，0.67～0.90）。Pedro Olavo de Paula Lima等（2011）［17］對應用該類生物壓力反饋儀測試腹橫肌的活性的文獻進行了綜述，總結出同一測試人員信度ICC值范圍0.50～0.81，不同測試人員信度ICC值范圍0.47～0.82，相關系數(shù)值評估效度（validity）范圍為0.48～0.90，認為以前的研究總體上還是過于樂觀的，盡管臨床上關于該測量方法的一些問題還沒有完全清楚。可見，應用生物壓力反饋儀作為研究腹橫肌激活特性方法是可行的。

再有一個問題，本研究中為什么要用最大壓強差作為測試指標？一是，因為前人研究已有應用，如Costa等（2006）［7］收集了10s測試期間內(nèi)超過2s最大壓強減少值；Storheim等（2002）［21］也收集了8～10s期間內(nèi)至少2 s內(nèi)最大壓強減少值。二是，因為生物壓力反饋儀數(shù)值變化可以間接地反映腹橫肌力量改變，或者說壓力值和腹橫肌力量增加呈現(xiàn)正相關關系。

由結果可知，對照組和實驗組實驗前壓力值并無顯著性差異，而在訓練后壓力值均提高，且組內(nèi)比較均具有非常顯著性差異，但實驗組的提高更大，與對照組相比具有顯著性差異。同樣的訓練負荷配比、密度，但由于器械的結構不同，慣性杠鈴給人體的干擾更大，致使訓練強度更大，對腹橫肌的激活作用更明顯。說明無論是慣性杠鈴、普通杠鈴均可以提高核心力量，比較而言，慣性杠鈴效果更好些。這也驗證了本研究的假設。

當然，正如前文所說，核心肌肉生物反饋測試還有其他 方 法，如 Pernille Vedsted（2011）［18］應 用 表 面 肌 電 圖（ENG）研究了斜方肌生物反饋變化特征，認為這是一個很好的方法；Donna T等（2009）［10］應用肌電圖研究了腹部深層肌肉的活動，認為腹橫肌對于腰盆的穩(wěn)定性具有一定的貢獻。如果結合這些方法評估腹橫肌活性，也許更能進一步反映出生物壓力反饋儀方法的優(yōu)劣。生物壓力反饋儀方法和肌電圖法、超聲波法相比較，操作更簡單、反饋及時、經(jīng)濟實用，所以，應進一步加強該方法的研究，以便能更好地應用于實踐。

本研究局限于普通人群，并未考慮背痛患者，如果再增加腰背痛患者作為對比研究，結果也許將會更有意義。

5 結論與建議

慣性杠鈴與普通杠鈴訓練相比，慣性杠鈴對于腹橫肌活性具有更大的增強作用，從而間接證明其對于核心力量訓練具有較好的效果。

本實驗針對普通大學生的測試中，個別被試已超量程，說明生物壓力反饋儀量程0～200mmHg偏小，故建議針對普通健康人群測試時，應使用較大量程的生物壓力反饋儀；在以后的研究中增設腰背痛患者作為對比研究，可能的情況下結合肌電、超聲波進行方法對比研究。

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