女大學生50米短跑項目力量訓練的實驗研究

□謝星怡 王定亞 凡 乾 付坤鑫 李丹妮 吳鈺祥（江漢大學體育學院湖北武漢430056）

女大學生50米短跑項目力量訓練的實驗研究

□謝星怡 王定亞 凡 乾 付坤鑫 李丹妮 吳鈺祥（江漢大學體育學院湖北武漢430056）

近年來，核心力量訓練一直是體育屆的熱門的話題。研究人員發(fā)現人體核心部位（腰椎—骨盆—髖關節(jié))的肌肉起著承上啟下，傳遞上下肢力量的作用。現有關于核心力量的研究基本以專業(yè)運動員為研究對象，為了探索不同力量訓練對普通體育類大學生短跑成績的影響，本研究以江漢大學體育學類20名女生作為研究對象，進行核心力量訓練和傳統(tǒng)力量訓練的對比研究。結果發(fā)現經過三期訓練后兩組運動成績均有顯著提升，但通過肌電信號的分析發(fā)現其內在生理和力學機理不同，傳統(tǒng)力量訓練主要依靠四肢力量的增長，而核心力量訓練主要依靠核心區(qū)的豎脊肌和腹外斜肌提升上下肢力量傳遞的能力和效率。

核心力量核心肌群肌電信號短跑

在運動訓練領域，人們普遍認為四肢力量是訓練中的重點。因為幾乎所有的運動項目人的四肢都直接參與其中，所以在運動員訓練計劃中，四肢的力量訓練一直是訓練中的重點，而軀干的力量訓練則被忽略。人體在訓練過程中，除了四肢的直接參與還有許多軀干部分的肌肉、關節(jié)間接參與其中，軀干肌肉群收縮產生的力量為人體的運動提供了一定的“能源”。同時，與其他肌肉的協調收縮，加快了力量的傳遞，提高了整體運動效率。

20世紀90年代初期，歐洲一些學者認識到軀干肌群在體育運動中的重大作用，并將這原本應用于運動康復領域的訓練方法引入到運動訓練中，從運動解剖學、生理學、生物力學角度分析研究最終提出了核心穩(wěn)定性（Corestability）和核心力量（Core strength）的觀點。如今，核心肌群、核心力量依舊是體育屆的熱門話題。作為一種新的訓練方法，它對傳統(tǒng)的訓練方法造成了很大的沖擊，同時也存在一些需要補充餓到地方。近年，關于核心力量的研究與實驗層出不窮，大部分的實驗研究都是針對在役的專業(yè)運動員，以普通人群或大學生為實驗對象的核心力量研究屈指可數。因此，本文在前人的基礎上，以大學生為研究對象，在室外田徑場上對短跑運動中核心大肌群的肌電信號進行實時動態(tài)監(jiān)測研究，探索在短跑項目的起跑、加速跑、途中跑和終點跑階段核心大肌群和上下肢的動態(tài)協調機制及其生物力學原理，為短跑項目的核心力量訓練提供科學性指導。

1、核心力量

核心力量的概念最早源于核心穩(wěn)定性，核心穩(wěn)定性的提出源于脊柱穩(wěn)定性。Panjabi在1985年首次提出核心穩(wěn)定性的概念，他認為脊柱穩(wěn)定性包括被動脊柱骨、主動脊柱肌和神經控制單元三個系統(tǒng)，1992年Panjabi又提出核心穩(wěn)定心的概念。Kibler首次將核心穩(wěn)定性的概念引入競技運動訓練，其認為核心穩(wěn)定性有產生力量、傳遞力量和控制力量三方面功能，核心穩(wěn)定性是核心力量的結果、核心力量是核心穩(wěn)定性的關鍵。

核心力量是指人體的核心部位（腰椎——盆骨——髖關節(jié)）的肌肉以控制人體核心部位控制中心運動，傳遞上下肢力量為主要目的產生力量的能力。它主要受神經支配能力、核心部位肌肉的支撐能力和呼吸與運動之間的配合等三方面因素影響。

1.1、核心肌群的劃分

從核心部位的概念來看，核心區(qū)域應指的是人體軀干，包括脊柱、盆骨、髖關節(jié)及依附在這些部位的許多肌肉。許多專家和教授對核心部位的定義不盡相同。IanHasegaw認為腰骶部、臀部、腹部、胸部和背部以上肌肉是核心肌群。TravisBrown認為位于腹部和脊柱附近的大肌群為核心肌群。而PaulJGoodman認為核心肌群應包括腰腹盆骨聯合體上的腹橫肌、腹外斜肌、腹直肌、腹內斜肌、胸腰筋膜、髂腰肌、腰方肌、豎脊肌、臀大肌和臀中肌等29塊肌肉。我國體能訓練專家王衛(wèi)星教授認為：核心肌群是肩關節(jié)以下髖關節(jié)以上的區(qū)域，包括附著在脊柱、髖、骨盆周圍的深層肌肉和脊部、腹部以及構成構成盆骨的所有肌群。而此區(qū)域也是國內外公認的核心區(qū)域。

1.2、核心肌群的作用

（1）對運動技術有重要的支持作用：專項技術的優(yōu)劣主要取決于參與運動員肌肉之間的協作水平和對高速運動中身體的控制能力。如短跑、體操、皮劃艇等項目，運動員不僅要具有良好的身體素質，更要對自己的軀干有一定的駕馭能力，這種駕馭能力的形成和提高主要取決于核心穩(wěn)定力量的改善。因此，核心部位被認為人體運動鏈的樞紐，將核心部位視為肢體運動主要動力來源，但這并不意味著參與運動的力量來源于核心肌群，而是意在強調核心力量的銜接和傳遞作用。

（2）銜接、傳遞、整合提高運動中力量的使用效率：在一些主要以下肢為主要發(fā)力點的運動中，如跑步、跳躍和滑冰等也需要上肢和腰腹力量的參與，而參與程度的好壞則取決于人體對核心部位的控制。

（3）具有預防損傷的功能：人體不論是在運動還是生產勞動的過程中，各種身體姿勢和動作都是在核心集群的協同配合作用下完成的。如果核心力量薄弱，易造成腰部及其他部位的損傷。而腰部肌肉的拉傷，腰椎變形多是由于核心力量不均、動作錯誤所致。目前，國內外許多運動學專家都認同核心力量訓練是預防運動損傷的重要手段。

2、實驗對象與方法

2.1、實驗對象

本研究以20名江漢大學體育學院女生為研究對象，將20名女生隨機分為核心組（實驗組）和上下肢組（對照組），實驗組進行核心力量訓練，對照組進行傳統(tǒng)力量訓練。

2.2、實驗儀器

本實驗所需儀器有：16通道無線表面肌電儀（Cometa，Italy）、一次性電極片、酒精、醫(yī)用棉簽、運動膠帶、彈力帶、繃帶、攝像機。

2.3、實驗方法

本實驗對實驗組和對照組人員先進行50m跑的成績及肌電測試，然后兩組成員分別進行相同周數同等強度的核心力量訓練和傳統(tǒng)上下肢力量訓練。訓練中期時兩組成員進行一次50m跑的成績、肌電測試。訓練結束后再次對20名實驗者進行50m跑的成績和目標肌電進行測試，并對所得數據進行整合分析，得出實驗結果。

2.4、肌電記錄位點

表面肌電記錄位點共8個，包括：上肢肱二頭肌，下肢為股直肌和腓腸肌，核心大肌群為腹直肌(恥骨聯合段和胸骨劍突段)、腹外斜肌、背闊肌和豎脊肌。

圖1 人體肌肉表面肌電記錄位點

2.5、訓練方案

核心組的力量訓練第一期主要是在瑜伽墊上進行一些簡單的腰腹部力量練習，要腹部一個適應期，提高腹部肌肉群的力量素質，為下一階段的核心力量訓練做準備。第二期的訓練在第一期的基礎上有所改動，并加大難度和強度，增加動作的不穩(wěn)定性，提高受試者控制身體穩(wěn)定性的能力。第三期的訓練將前兩期的訓練綜合，在保持訓練難度與強度的同時將一維訓練變?yōu)槎嗑S訓練，讓受試者的上腹、下腹、腰側都得到鍛煉，加強受試人員腹直肌、腹外斜肌、背闊肌和豎脊肌的肌肉力量。

對照組的訓練基本按照短跑傳統(tǒng)的訓練方法來進行訓練，與核心組一樣進行三期訓練，不同的是對照組每期兩種訓練內容交替進行。一種訓練內容是在田徑場進行的基礎的腿部力量訓練和快速跑練習，另一種則是在健身房進行的負重深蹲、仰臥推舉等練習，加強受試者腿部和上肢的力量。

3、結果

圖250 米跑過程中實時記錄到的肌電信號

之前的研究成果中，大部分實驗都是在實驗室內采用規(guī)定的實驗范式進行的測量，和在室外真實場地實測結果可能存在著差異。因此，本文通過無線遙測系統(tǒng)對室外50米跑的全程進行了實時肌電記錄，可以看到在整個跑步過程中，肌肉活動序列的肌電圖十分明顯（如圖2所示）。針對實時采集到的表面肌電原始信號，我們導入到EmgEasyReport_ver_5.36軟件進行濾波，篩除雜質信號，然后將數據通過Excel2010進行數據分析和處理，并通過肌電信號的定量指標均方根幅度（RMS）來計算跑步過程中肌肉活動的貢獻度和激活程度。肌電的均方根幅度（RMS）其物理意義即一組肌電數據的平方和除以數據的個數再開平方，它是一種最理想和典型的平方濾波方式，讓濾波之后的肌電數據更為平滑，更大程度的抑制噪聲；均方根的生理意義代表了在一段時間內肌肉活動的平均激活水平，通過研究均方根的峰值，可以探索肌肉在何時處于最大激活程度。具體公式如下：

從圖3可知，由于對照組練習的主要是四肢的肌肉，因此在訓練前后，貢獻度增長較高的分別為股直肌、腓腸肌和肱二頭肌，而其他核心部位的肌肉在短跑過程中的貢獻度均出現了相應的下降，與我們預期的實驗結果完全吻合。對照組訓練前后的50米成績分別為8.45±0.36s和8.04±0.36s，經過T檢驗，P＜0.05，訓練前后結果具有顯著性差異。

圖3 對照組訓練前后肌電均方根值的貢獻度

核心組的練習基本涉及到了軀干部位的所有核心肌群，但是由于表面肌電的局限性，我們只能測量和記錄位于淺層的核心肌群。從圖4可知，在核心訓練前后，跑步過程中貢獻度增長較高的分別為腹外斜肌和豎脊肌，而其他核心部位如腹直肌和背闊肌出現了下降，這并不意味著這兩個核心部位的肌群因為練習出現了減弱，而是說明核心區(qū)域的整體力量都有所增強，但是在50米短跑過程中，女生主要依靠腹部的腹外斜肌和背部的豎脊肌來發(fā)力，因此，這兩塊肌群的肌電活動最為強烈，貢獻度較高。核心組訓練前后的50米成績分別為8.37±0.39s和7.98±0.33s，經過T檢驗，P＜0.05，訓練前后結果具有顯著性差異。

圖4 核心組訓練前后肌電均方根值的貢獻度

4、結論

（1）本文針對女大學生50米短跑的實時肌電記錄發(fā)現，無論是傳統(tǒng)力量訓練還是核心力量訓練，均能在一段時間內有效提高運動成績；

（2）傳統(tǒng)力量訓練和核心力量訓練提高成績的生理和力學機制不同，通過肌電均方根值的貢獻度我們發(fā)現，傳統(tǒng)力量訓練主要是通過增強上肢和下肢的力量來提高短跑的成績，但上下肢的力量如果達到一定的瓶頸后，仍然進行傳統(tǒng)力量訓練效果難以保證；核心力量訓練主要是通過增強身體的協調性和穩(wěn)定性來提高運動成績，雖然四肢的力量沒有出現明顯變化，但是通過提升跑步過程中核心區(qū)域傳遞上下肢力量的能力和效率，也能夠有效提高運動成績。

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60-69118.24±22.79127.32±15.95132.74±18.56130.31±17.41 20-29女100.70±8.23104.28±10.04112.39±9.09116.11±12.34 30-3997.30±4.96103.46±11.67111.10±12.53120.58±14.73 40-49107.93±14.04107.94±13.61115.78±16.12120.00±12.51 50-59109.39±20.06116.70±14.58118.45±14.40126.91±15.50 60-69107.68±15.63121.03±15.34127.73±18.39128.54±19.04

2.3、體脂肪率與血壓的相關系數

表4 體脂肪率與血壓的相關系數

3、討論

體脂肪含量過高會導致收縮壓及舒張壓升高的重要原因之一。體內脂肪成分顯著增高的同時，血脂水平也會升高，而血脂過高會導致血液黏稠度增加，血流速度減慢，血流阻力加大。高血脂、高血黏度造成的血管壁附著引起動脈硬化是引起血管壁的光滑度和彈性降低的主要因素，占高血壓形成因素的80%。而血壓偏高人群往往同時伴有血脂(HDL除外)偏高，TC、TG、LDL升高可以作為發(fā)生動脈粥樣硬化的危險信號。上述報道與本次研究的結果一致。表明體脂肪含量過高是我國成年人高血壓的一個危險因素，體內過多的脂肪對血管及血壓的危害在青年階段已顯著體現。體脂肪含量過高的肥胖人群，患高血壓的風險無疑會高于體脂肪率正常的人群。此外，本研究還發(fā)現，同性別下，隨著年齡的增加，我國成人的血壓以及體脂肪率均呈上升趨勢；同年齡段下，男性的收縮壓、舒張壓均高于女性，而體脂肪率低于女性，這提示，血壓及體脂肪率的變化與年齡、性別相關，因此，評估和預防高血壓等慢性疾病應該考慮多方面的因素。應鼓勵積極采取健康的生活方式，養(yǎng)成良好的飲食習慣，少高脂、高能和高鹽類飲食,適當減少肉類食物，多吃新鮮的蔬菜、水果,養(yǎng)成每天堅持有氧體育鍛煉的良好習慣，減少靜坐少動的額時間，以避免體內沉積過多的脂肪，減少可能促使血壓升高的危險因素。

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