不穩定訓練對膝關節本體感覺和核心力量的影響

水海龍，王曉剛

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不穩定訓練對膝關節本體感覺和核心力量的影響

水海龍，王曉剛

中北大學，山西太原，030051。

本研究的目的是檢測10周不穩定訓練項目對關節本體感覺的影響。測試參與者訓練前、訓練后軀干拉伸、彎屈力量和膝關節本體感覺。43名參加者進行了10周（每周3天）不穩定的訓練項目，用瑞士球和體重作為對抗，17人是對照組成員。受訓組訓練前后增加軀干拉伸的力矩/體重的峰值（23.6%）和總功（20.1%），相反對照組分別減少了6.8%和6.7%。關節本體感覺（包括左右關節復位）訓練前后提高44.7%（p=0.0006）以及訓練以后的9個月提高了（21.5%）。此外，右膝關節位置感在9個月時有一方面影響，比右膝關節在測試前偏離參照角度減少32.1%（P = 0.03）。一項用瑞士球和體重作為對抗的不穩定訓練計劃能對事先未經過訓練的個體的關節本體感覺和核心力量提供長期的改善，證明這種新的壓力訓練將會對健康有益。

不穩定對抗訓練；膝關節；本體感覺；核心力量

運動生理學的社團為各個等級的運動員和非運動員建設不穩定對抗訓練，地面上的自由舉重應形成訓練核心肌肉組織的基礎。這些建議是源于對不穩定對抗訓練的研究，研究證明在不穩定的條件下力量和動作速度會減小。伴隨著肌肉活動的一個相似程度的不穩定力量減少，表明肌肉的動態運動力量（適應外界力量的能力）能被轉化成更穩定的功能。在不穩定期，力量、動力、性能的限制也許部分原因是關節硬度的增大。Carpenter et al.and Adkin et al.表明這種非平衡性對動作的量和速率有不利的影響，所以需采用一項強硬的措施。因此，非平衡性引起的肌肉活動，動力和肌肉僵硬的變化對本體感覺的協調產生不利的影響[1]。利用不穩定設備也許不能和地面舉重一樣提供盡可能多的訓練優勢。

然而，在相同的立場，筆者表明對康復和一般的健康，不穩定手段的利用已被證實能有效減少背痛和增加穩定關節的軟組織的感官性能。因此，除了被報道的非平衡性能引起肌肉活動的好處外，不穩定訓練也許能通過改善本體感覺增強性能。大部分文獻檢測了關于脊柱穩定性的本體感覺訓練效果。但很少有資料證實肢體本體感覺不穩定訓練的功效。12周的擺動板訓練有利于離散踝關節準確復位。通過不穩定練習出現的訓練要求（減少力量和增強協調）是否將對關節本體感覺有積極或消極的影響還不清楚。改善本體感覺能提供更準確的動作模式和有助于防止損傷。因為膝關節和踝關節損傷是最常見的肌肉骨骼損傷，所以有效的關節本體感覺對適當的關節活動和穩定是必要的，可能對急性膝關節損傷起保護作用。此外，不穩定訓練對關節本體感覺任何可能的改善以及可能會持續多長時間是未知的。

軀干或核心肌肉不僅對在日常活動中穩定脊柱有第一重要性，而且引發更好的運動性能和協助低血壓的預防和治療。許多研究報告在不穩定的環境中練習能增加軀干肌肉活動。此外，很少有研究關注關于核心力量不穩定地面運動的功效。該文獻提供了許多劇烈非平衡性的研究，但很少有不穩定訓練的研究。大量的研究已經做了測量不穩定訓練中生理功能和運動成績的實驗報告，但沒有測量軀干力量的變化。其他短持續研究（3-6周）顯示出脊柱前凸曲線穩定性，體位控制和軀干力量的積極適應。Stanforth et al.（1998）進行了10周不穩定項目，也發現提高了前凸曲線的穩定性，但軀干的耐力與傳統訓練組沒有區別[2]。

相反，卡特等人（2006）報告：10周的不穩定訓練對軀干力量和耐力有改善[3]。Sekendiz等人（2010）描述：12周的瑞士球訓練改進了軀干屈伸肌力和耐力[4]。然而，在這項研究中沒有對照組。因此，基于研究和在檢測軀干力量的少數訓練研究中得出矛盾結果的缺乏，如果報告的不穩定運動激活增加的軀干肌肉活動通過不穩定訓練轉化成有意義的軀干力量，那么研究將是有意義的。

本研究的目的是調查瑞士球（不穩定）的培訓對等動力的核心力量參數和膝關節復位感（本體感受）的影響。假設，10周不穩定訓練會導致軀干力度和膝關節本體感覺的改善。同時假設，膝關節本體感覺的提高在培訓后9個月內仍然會存在。

1 研究方法

1.1 研究對象

志愿者來自體育教育和運動專業參加選修課的大學生。總共60名參與者參加研究。具體而言，43名參與者（27名男性，16名女性）來自一般身體訓練課程（瑞士球組）和17名（9名男性，8女性）來自理論課程參與研究（表1）。為了滿足課程和研究的要求，參與者必須是健康的，以前不活動的，沒有定期運動習慣的對象。調查問卷是一個健康狀況的變化和運動階段的變化水平的分布。由參與者簽署同意書。按照赫爾辛基公約的規定大學的人類研究倫理委員會有權力批準道德規范。包含的準則是：（1）至少6個月沒有體力活動；（2）沒有神經系統，心血管系統，代謝，風濕性或前庭疾病；（3）腿上沒有傷并先前沒做過手術；（4）膝蓋靈活的。47人中3人（男2，女1）在實驗組，17人中2人（2為男性）在對照組是靠左腿支配。

表1 參與者的特征

1.2 因變量

因變量包括無源定位協議（PRPP）的被動再現，這是用等速測功機引起的。患者被指示坐下使膝關節和旋轉的軸線對齊。大腿用帶子固定來隔離膝關節的運動。參與者在測試時被要求穿短褲來減少衣服對皮膚的感覺。參與者被蒙上眼睛。

參與者的腿在每項試驗使膝關節彎曲90°的初始角度。參與者的腿通過實驗者以4°/s的角速度再被動地移動到膝關節屈曲45°測試的角度。這個位置（膝關節彎曲45°）持續3s。參與者的腿然后自然地返回到起始位置。這熟悉的過程持續進行兩次。5s的休息后測功機膝關節彎曲的45°時以角速度為2°／s被動的移動參與者的腿。當他們認為已經規定的角度達到時，參與者被指示將停止。誤差的大小，在于參與者的能力以匹配參考角度，被標注。兩個值的平均值被用來進行統計分析。無源定位的被動復制在訓練前后被測試，隨后9個月后采取進一步活動。后續試驗只對實驗組進行。

軀干伸肌/屈肌強度被Biodex系統Ⅲ評估（Biodex等速醫療系統公司，雪莉，NY）集中在以90°/S的角速度（重復10次）。每個參與者都被放在測功機上，他們的背部和頸部用安全的可調墊作支撐坐著。他們的大腿，骨盆和胸部被剛性墊約束以防止骨盆旋轉和方便軀干隔離為的只是屈伸測試。膝塊位置分別調整。提示參與者在測試期間保持他們的頭和手臂在一個固定的位置。測量前，每名參與者被要求在10s內完成一個重復兩次的熟悉試驗。措施包括最大扭矩和總功（超過10次）。最大扭矩被正常化是通過由參與者的身體重量劃分峰值扭矩。

2.1組間總有效率對比 研究組銀屑病患者總有效率經評定為92.5%,對照組經評定為57.5%,組間具統計學差異(P<0.05);研究結果如表1所示。

1.3 訓練方法

瑞士球訓練每周3天（周1，周3，周5），共10周。根據他們的身高分配給每個參與者一個球。這個球的大小使在髖關節和膝關節間形成大于90°角。健身球是55或65cm高。通過增加集數和重復來使運動項目的進展困難（第1周：重復6次2集到第10周：14次重復3集）或者持續時間（第1周：30s第2集到第10周：60s第2集）。通過增加重復次數來使運動項目進展困難。每次鍛煉之前，參與者熱身以約 8km/h 跑6-8min。隨著跑步，脖子，肩膀，軀干，臀部，股四頭肌，繩肌和外展肌，內收肌主動式動態拉伸。動態拉伸已報告對隨后的性能要么有幫助要么沒有不良的影響。伸展運動也在期間和結束時進行。休息間隔約30s，所有的課程被同一個培訓師指導和監督。練習都用瑞士球進行，包括腹部緊縮，背部伸展，仰臥起坐，下蹲（瑞士球支持背部）到大腿與地面平行，直立跪在瑞士球上。對照組被告知不能參加任何組織或結構化的運動，繼續他們的日常活動。

2 統計分析

多變量方差分析被用于預測對照組和實驗組的等力基線。10周瑞士球訓練對軀干伸展強度的影響通過執行2x2（組：訓練/對照 X時間：測試前/后）和方差分析的重復測量檢測。單因素方差分析是為了解釋的主要影響和相互影響。α級別被設置為0.05。配對樣本檢驗的形成從測量前后來檢測訓練組和對照組獨立的變化。

本體感覺數據分析采用區別于參考角度的膝關節角度數據。用重復測量時間來單變量方差分析（2×2×2）被利用。3個因素包括組（實驗組和對照組），時間（訓練前后）和方向（右關節對左關節）。顯著的相互作用是用Tukey post hoc測試來確定的。所有統計均用版本19的加電源裝置軟件。

3 結果與分析

軀干伸展強度值如表2所示。多變量方差分析表示非顯著的多變量組在培訓項目開始產生效果（威爾克斯λ=0.96，F（3，56）＝0.77，P＞0.05。η2 =0.04）。這些結果表明，實驗組與對照組的最大扭矩/體重，總功和主動肌/對抗肌沒有初始顯著性差異。軀干伸展結果顯示時間多變量的顯著影響（威爾克斯λ= 0.76，F（3，56）= 5.77，P＜0.02。η2 = 0.24）組別與時間的相互作用（威爾克斯λ= 0.54，F（3，56）＝15.97，P＜0.01。η2=0.46）。然而，組（威爾克斯λ= 0.92，F（3，56）＝1.69，P＞0.05。η2 = 0.08）沒有顯著多變量影響，隨著方差分析結果發現，時間對扭矩/體重的峰值有顯著影響（F（1，58）= 13.64，P＜0.05，η2 = 0.19）和總功（F（1, 58）= 6.80,p < 0.05, η2 = 0.11），而時間對主動肌/對抗肌比分數（F（1, 58） =0.65, p > 0.05, η2 = 0.01）無顯著影響。整體（兩組結合），最大扭矩/體重與總功分別從訓練前到訓練后增加8.2%和6.4%。同樣，組×時間相互顯示著最大扭矩/體重的重要的結果，（F（1, 58） = 46.91, p< 0.05, η2 = 0.45）和總功分值（F（1, 58） =29.44, p < 0.05, η2 = 0.34）但不是軀干主動肌/對抗肌分數（F（1, 58） = 3.01, p > 0.05, η2 =0.05）。訓練組軀干伸展最大扭矩/體重增長了23.6%，而對照組下降6.8%。訓練組從訓練前期到培訓后總功也增加了20.1%，而對照組下降6.7%。

多元“組效應”的單變量方差分析，另一方面，在實驗組和對照組之間最大扭矩/體重（F（1,58） = 2.23, p > 0.05, η2 = 0.04）和總功（F（1,58） = 0.68, p > 0.05, η2 = 0.01）無顯著差異。

在表2中的軀干彎曲力度百分數的描述特征在表2被提供。就最大扭矩/體重與總功而言，預備考試百分數（Wilks’ Lambda=.97, F（2,57） = 0.93, p > 0.05. η2 = 0.03）的多變量方差分析結果在實驗組和對照組無顯著差異表明兩組有相似的預測價值。

軀干彎曲多變量方差分析結果顯示時間性的多元影響（Wilks’ Lambda =0.81, F（2, 57） = 6.36, p < 0.05. η2 = 0.18）和組*時間相互作用（Wilks’ Lambda = 0.84, F（2, 57） = 5.43,p < 0.05. η2 = 0.16）。然而，組沒有顯著的多元效應（Wilks’ Lambda = 0.97, F（2, 57） = 0.80,p > 0.05. η2 = 0.03）。

后續的方差分析結果顯示著最大扭矩/體重（F（1, 58） =9.30, p < 0.05, η2 = 0.14）和總功分數（F（1, 58）= 9.80, p < 0.05, η2 = 0.14）的重要的時間效應。總的來說，最大扭矩/體重和總功分別增加了8.7%和7.6%。同樣，組×時間僅為最大扭矩/體重交互顯示重要結果（F（1,58） = 10.26, p < 0.05, η2 = 0.15）但不是總功分數（F（1, 58） = 0.54, p > 0.05, η2 = 0.09）。實驗組通過訓練增加了他們的最大扭矩/體重18.1%，而對照組10周后下降0.4%。

對于關節感覺有顯著的組（F（1, 58） = 5.22, p = 0.02），時間（F（1, 58） = 13.03, p = 0.0006）和組*時間（F（1, 58）= 9.30, p = 0.0006）效應。組的主要作用顯示實驗組（4.6° ± 2.9）比對照組（5.8° ± 4.7）偏離基準角小26.3%。時間主效應證實了從訓練前（5.8°±4.3）到訓練后（4.50±3.3）提高22.5。組×時間交互作用說明關節復位的44.7%的改善通過實驗組的前期得分（5.9°±3.4）隨著訓練提高（3.3° ± 2.5），訓練是堅持（21.5%）到后續的測試（4.6°±3.3）。另外還有右關節位置感的一個副作用在跟隨顯示比右膝蓋培訓前測試時偏離基準角顯著減少了32.1%（P = 0.03）（表1）。這就是為什么后續的評估與對照組沒有組織的原因，是因為9個月以后很難招集同一控制對象。由于測試前后控制對象沒有太大不同。控制對象超過9個月不訓練將有提高是不太可能。

表2 等動軀干伸展強度和彎曲強度的參數

*表示實驗組的預測與實際測驗的顯著不同。

4 討 論

本研究最重要的發現是，通過體重作為阻力10周常規不穩對抗訓練項目，顯著改善了先前不運動的人群的膝關節本體感覺和軀干彎屈和伸展強度延伸強度。此外，改善的膝蓋關節本體感覺在培訓后持續了9個月。訓練專用性概念表明膝關節本體感覺的改善通過一個培訓計劃會最有效地實現，涉及相同的姿勢、速度和運動。雖然訓練計劃中六分之二的練習包括膝關節屈伸動作（蹲仰臥屈腿），他們不是像測試中一樣坐在一個穩定的位置。因此，一般僅使用瑞士球的不穩定訓練計劃在改善膝關節本體感覺上是有效的。作為受損的關節位置感覺（本體感覺）可能是一個復發性損傷的危險因素目前的研究結果對重要培訓和就業前訓練有意義。

瑞士球提供不穩定的狀況，可能刺激本體感受器使之提供反饋平衡的維持和身體位置的察覺。非平衡性誘導肌腱塊長度、張力和神經肌肉的活動急性變化，來反駁檢測（本體感覺）和回應（傳出活動）來改變平衡的能力。封閉的運動鏈的練習的運用，像在瑞士上球蹲，站立、跪和多關節多平面運動，有利于控制關節的方向和位置的本體感受器一體化。平衡訓練能提高反饋路徑的靈敏度，縮短起效時間，提高位置檢測的靈敏度。

在不穩定的支撐面訓練的時候，有收縮性活動可能會增加。在不穩定條件下進行抵制跖（組成足底的小型長骨，相當于手的掌骨，介于跗骨與趾骨間）屈和腿部伸展肌肉的動作，比穩定時經歷多30.7%和40.2%的拮抗活動。當產生力量時，增加收縮活動可以提高運動肌的控制和平衡以及有利于控制分肢位置。因此，這10周的不穩定計劃對先前不運動的人關于本體感覺系統和運動控制肌誘導膝關節位置感的訓練適應提供了足夠的反駁。

積極的膝關節位置感訓練適應性在訓練的9個月后仍然是明顯的。雖然統計上膝的本體感覺有全面改善，但是右膝被證明偏離基準角明顯小，而左膝蓋數值比預測前不顯著。由于大多數參與者以右腿為主導，所以右腿可能有一個更持續的訓練效果。在訓練期間和訓練后，有可能提高肢干支配能力，使之承受更長的訓練時間。

本培訓研究對適應肢干的強度提供一個積極的力量訓練也是有效的。軀干屈和伸的強度測量都隨訓練有顯著改善。更大的不穩定軀干運動與相似的穩定運動是相對的。然而很少有不穩定訓練研究，已經檢測出軀干力量訓練的適應性。其他不穩定訓練的研究已經表明顯著肢體力量和運動性能的提升，但并沒有測試軀干力量的變化。重要的是要注意在目前研究中，軀干力量的改進沒有使用外部阻力完成。在不穩定的條件下以身體質量作為的對抗，對改善軀干彎曲（18%）和延伸（24%）強度是有效的。

在不穩定的表面進行練習，電機控制系統首先激活全局和局部肌肉協調來平穩脊柱以保持平衡。傳統的穩定練習，如坐在墊子上練習，集中改善全局肌肉組織性能，而不是局部系統。當用瑞士球執行運動來保持平衡時，主要激活了局部穩定肌肉。不穩定持續訓練的全局和局部肌肉更好的整合和補充能通過運動肌控制的改善和肌肉激活范圍的增大而引起有意義的軀干力量。

軀干穩定肌肉的強化是日常生活活動的一個重要的考慮因素，如彎曲、扭曲或提升。脆弱的軀干肌肉組織被發現是低血壓問題的一項重要的危險誘因。與無低血壓史的參與者相比有低血壓史的參與者的軀干肌肉力量較弱。核心肌肉訓練改善了穩定系統的堅韌性，對脊髓損傷提供了保護。這項研究表明，通過身體質量作為對抗可有效訓練養生法，增加之前不運動人的核心力量。

5 總 結

利用瑞士球和體重作為對抗的一般10周不穩定訓練計劃，證明有效改善之前不運動人的膝關節本體感覺以及軀干屈伸強度。目前的研究表明，在不穩定的條件下用體重作為抗力，可以有效改善未訓練人的膝關節本體感覺（長達訓練后9個月）和軀干肌力，應該有助于常規健康和機能。

[1] Adkin, A.L, Frank.J.S.Carpenter, M.G.and peysar, G.W.（2002）Fear of failing modifies anticipatory postural control. Experimental Brain Research 143(2), 160~170.

[2] Anderson, K.G.and Behm, D.G.(2004) Maintenance of EMG activity and loss of force output with instability[J]. Journal of Strength and Conditioning Research18(3), 637~640.

[3] Behm, D.G, Kean, C.O. and Young, W.B(2006) Fixed foot balance training increases rectus femoris activation during landing and jump height in recreationally active women[J].Journal of Sport Science and Medicine 5(1), 138~148.

[4] Behm, D.G, Drinkwater, E.J.Willardson, J.M.AndCowley, P.M(2010a) The use of instability to train the core musculature[J]. Applied Physiology Nutrition and Metabolism 35(1), 109~112.

The Influence of Unstable Training on Knee Joint Body Sensation and Core Strength

SHUI Hailong, WANG Xiaogang

North University of China, Taiyuan Shanxi, 030051, China.

The participants were trained in the body of the trunk stretching, bending strength and the knee.43 participants were on a 10 week (every Wednesday day) unstable training program, with Swiss ball and body weight as the counter, and 17 were members of the control group. Training group before and after the training increased torso stretching torque / body weight peak (23.6%) and total work (20.1%). In control group were reduced by 6.8% and 6.7%. Joint proprioception 9 months (including the left and right joint reduction) before and after training, improve training and 44.7% (P = 0-0006) improve (21.5%).In addition, right knee joint position sense effect in nine months, than deviate from the right knee in front of the test reference angle decreases 32.1% (P = 0.03). A Swiss ball and weight as against the unstable training program can without the prior after training individual joint body feeling and core strength to provide long-term improvement. It is proved that this kind of new pressure training would be beneficial to health.

Instability resistance training; Knee joint; Body sensation; Core Strength

1007―6891（2017）02―0024―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.02.07

G804.22

A

2016-08-29

2016-08-30