核心穩定性相關測試對軀干等長力量的預測

郭 梁, LI Li, 吳 瑛

(1. 上海體育學院 體育教育訓練學院,上海 200438;2. 廣州體育學院 運動輔具工程技術研究中心,廣東 廣州 510500;3. 美國佐治亞南方大學 健康與人類科學學院,斯泰茨伯勒 30458)

核心穩定性(core stability，CS)是當前學術界研究的熱點問題，眾多國內外學者致力于該領域的研究[1-8]，但不同學者采用的定義和測量方法不同。例如：Panjabi等[9]認為，CS是“穩定整個人體系統，保持椎間中部區域在其生理極限范圍內的能力”；Kibler等[4]將CS定義為“在一個完整的動力鏈中，為保證將速度和力量最高效率地產生、傳遞、控制至四肢末端，所應具備的控制軀干姿態和平衡的能力”。定義的不統一導致了其測量方法的多樣性，Waldhelm等[10]總結了34種常用的CS測量方法。

CS定義及其測量方法的多樣性導致了研究結論的不一致。例如：Prieske等[5]認為受試者在CS訓練(肩橋、側橋、平板支撐等)后短跑等運動能力顯著提高；Stanton等[11]則認為受試者在CS訓練干預(俄羅斯轉體、仰臥側滾、仰臥腿橋等)后跑的能力并未得到顯著提高，并認為運動的特異性應該被充分考慮。盡管越來越多的學者認識到CS測量方法不一致帶來了諸多問題[1,4]，但目前國內外有關CS測量方法的研究并不多，且研究人員未厘清各類CS測試之間的關系。

為了探究不同CS測試之間的關系，筆者將CS分為力量、耐力、柔韌性、平衡能力和功能性5個方面[10,12-13]，選擇了軀干等長力量(trunk isometric strength,TIS)測試、軀干伸肌耐力(extensor endurance,EE)測試、軀干屈伸活動范圍(trunk flexion and extension，TFE)測試、優勢側單腿站立 (dominant leg standing,DLS) 測試、優勢側單腿跳遠(dominant leg hop,DLH)測試，分別反映CS的力量、耐力、柔韌性、平衡能力和功能性。上述5類測試基本涵蓋了前人使用的所有CS測試方法。此外，筆者還對TS測試和其他4項CS測試之間的關系進行研究，初步探究CS內部指標之間的關系，為全面而準確地評價CS提供理論依據。

5項核心穩定性相關測試(CSRM)都反映的是核心部位的能力，參與工作的核心肌肉組成大致相同，所以筆者假設軀干等長力量測試與其他4項CSRM之間存在顯著性相關關系，并且CSRM通過多元線性回歸方程預測軀干等長力量(TIS)。軀干力量是體育和醫學康復領域常用的反映人體核心穩定性的指標，基于等動測試儀的軀干力量測試是公認的反映軀干力量的金標準[14]，但是其測試方法相對比較復雜，測試費用相對較高。相對于復雜的、價格昂貴的軀干力量測試，簡單的CSRM具有一定的理論價值和現實意義。

1 研究方法

1.1研究對象與測試者在美國某大學招募20名符合條件的大學生作為研究對象，納入標準為：過去2年有規律運動習慣，無專業下肢力量訓練經歷，也無下肢或腰部損傷史。20名受試者包括7名男性和13名女性，均為右側優勢腿，平均身高為(1.72±0.02) m，平均體質量為(75.8±3.5) kg，平均年齡為(22.1±0.2)歲。本文經過美國某大學倫理委員會認證。測試前，所有受試者簽訂知情同意書。

1.2測試流程測試項目包括以上提及的5類核心穩定性相關測試(TFE、DLS、DLH、EE、TIS)。所有的TIS均在同一臺等動肌力測試儀(Biodex Medical Systems,Shirley,NY,USA)上進行。整個測試持續2 h左右，首先記錄受試者的年齡，測試其身高和體質量，然后給每位受試者一個編碼代表其身份，以保護受試者的隱私。測試開始前，要求每位受試者跟隨視頻進行5 min的熱身練習。熱身練習主要包括10個動作，使受試者身體進入最佳狀態。測試結束后，要求每位受試者跟隨視頻進行整理運動，以防止肌肉酸痛的發生。

1.3核心穩定性測試

1.3.1 TFE測試 采用TFE測試3種不同身體姿態下受試者第7頸椎(C7)和第一骶椎(S1)之間的距離[12]。測試前，受試者脫下鞋子，光腳平穩地站立在地面上，雙腳與肩同寬。測試者使用彩筆標記C7和S1的體表位置。測量的第1個位置是受試者保持中立位站立，雙腳與肩同寬，雙手自然下垂并置于身體兩側；第2個位置是受試者保持骨盆穩定，軀干盡力向前彎曲至最大位置；第3個位置是受試者保持骨盆穩定，雙眼保持注視前方，軀干盡力向后伸至最大位置。軀干最大前屈的C7/S1距離減去中立位的C7/S1距離記為TF，軀干最大后伸的C7/S1距離減去中立位的C7/S1距離記為TE，TFE=TF+TE。

1.3.2 DLS測試 DLS測試時受試者優勢側腿站立，抬高另外一側腿至膝關節彎曲90°，髖關節伸直，兩下肢不相互接觸，前臂于胸前交叉，雙手放在對側肩上，閉上雙眼，測試開始[15]。當受試者出現以下狀況中的任意一個時結束測試：①雙手胸前交叉失敗；②抬起的腳接觸地面；③依靠支撐腳移動來維持平衡；④眼睛睜開；⑤時間超過45 s。測試3次，取最長時間作為受試者的最后成績。

1.3.3 DLH測試 DLH測試時受試者優勢側單腿站立，盡最大努力向前跳出，落地時仍然保持優勢側單腿站立，并維持平衡2 s以上[16]。測量跳躍前腳尖至跳躍后腳尖之間的距離，并將其作為跳遠成績。每位受試者跳3次，取最好成績。

1.3.4 EE測試 EE測試前，受試者俯臥在一個箱子上，髂前上棘置于箱子邊緣，測試者用雙手將受試者的雙腳固定在箱子上[17]。測試開始時，受試者上身騰空與地面平行，前臂于胸前交叉，雙手置于對側肩上，上臂垂直于地面，受試者盡最大努力保持該姿勢。當受試者上身失去水平位置，或肘關節接觸到地面時停止計時。測試者每隔10 s被給予一次語言鼓勵，測試受試者能堅持的最長時間。

1.3.5 TIS測試 用綁帶將受試者固定在座椅上，雙腳踏在踏板上，雙手于胸前交叉，軀干成為唯一能活動的身體環節。腰骶關節的中心線與等動測試儀動力頭的旋轉中心線對齊，該中心線位于髂嵴以下3.5 cm[18]。通過調整腳的位置使膝關節屈曲120°，等動測試儀測試座椅采用“半站立”模式，受試者雙腳固定在踏板上。測試時，受試者坐在座椅上，軀干垂直于地面的位置定義為90°，向后伸30°為120°，向前屈30°為60°。每組間隔60 s。測試前，受試者應充分休息，以保證每組以個人最好成績完成。受試者不舒服時可以按下手邊的紅色按鈕隨時停止測試。測試正式開始之前，受試者會以次最大強度練習一組。用每組測試的等動測試儀力矩峰值反映受試者的最大軀干等長力量。

1.4統計分析所有數據采用SPSS (SPSS version 23.0,IBM Corporation,Armonk,NY,USA)進行統計分析，結果用平均數±標準誤(Mean±SE)的形式表示。用Pearson相關系數反映TIS和CSRM之間的關系；配對t檢驗用來對比相同角度位置、不同方向的軀干等長力矩峰值的差異性。多元線性回歸用來預測軀干等長力矩峰值，以反映TIS和CSRM之間的相關關系。TIS作為因變量，CSRM作為自變量，采用逐步回歸法進行多元線性回歸，顯著性水平設為P≤0.05。

2 測試結果

表1顯示，3種角度條件下的軀干伸肌等長力矩峰值都大于屈肌，具有顯著性差異(P<0.01)。

表1 CSRM的統計結果(n=20)

注：A60、A90、A120分別表示等動訓練儀在60°、90°、120°位置時，體質量標準化后的軀干后伸等長力矩峰值；T60、T90、T120分別表示等動訓練儀在60°、90°、120°位置時，體質量標準化后的軀干前屈等長力矩峰值；**表示P<0.01，即與相同速度或角度條件下的相反力矩方向進行對比具有顯著性差異；DLH/H是指身高標準化后的DLH值

表2顯示：TFE與A60(P<0.01)、A90(P<0.01)、A120(P<0.01)、T120(P<0.01)具有顯著性負相關關系；DLH/H與A60(P<0.01)、T60(P<0.05)、A90(P<0.05)、T90(P<0.01)、A120(P<0.05)、T120(P<0.01)具有顯著性相關關系，EE與T60(P<0.05)具有顯著性負相關關系。DLS與所有的TIS都不具有顯著性相關關系。

表2 CSRM與TIS的Pearson相關分析結果(n=20)

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01

表3顯示了通過多元線性回歸建立的TIS預測方程及相關參數。本文涉及的所有軀干等長力矩峰值均可通過CSRM進行預測。軀干伸肌等長力矩峰值(A60、A90、A120)的預測方程中只有TFE，而在軀干屈肌等長力矩峰值的預測方程中，T120的自變量有DLH/H和TFE，T60和T90的自變量只有DLH/H。隨著軀干角度的增加，軀干等長力矩峰值預測方程的決定系數R2表現出逐漸增大的趨勢。

表3 采用多元線性回歸法建立的軀干等長力量預測方程及相關參數

表4顯示，隨著軀干角度增加，相關系數有逐漸增大的趨勢，P值均小于0.05。

表4 TIS實測值與預測值的Pearson相關分析結果(n=20)

3 討論

筆者選擇了5類能全面評估CS的測試方法[12-13]，對4項CSRM與TIS之間的關系進行研究，結果表明：TFE與A60、A90、A120、T120具有顯著性負相關關系，DLH與A60、T60、A90、T90、A120和T120具有顯著性相關關系。建立了TIS的預測方程，認為TFE和DLH是預測TIS的有效指標。隨著軀干角度增加，TFE、DLH與TIS的共享變異度有逐漸增大的趨勢，TFE、DLH與TIS的相關程度具有環節位置特異性。

CS是當前學術界研究的熱點問題，CS訓練在競技體育、大眾健身和康復領域應用廣泛[4]，眾多國內外學者致力于該領域的研究[1-7]，但CS的概念并不統一， Panjabi[19]、Kibler等[4]、Roth等[20]、Willson等[21]等在不同領域、從不同角度對CS進行了定義，但CS測試目前暫無統一標準[22-23]。盡管越來越多的學者認識到CS測量方法不統一帶來了諸多問題[1,4]，但目前國內外有關CS測量方法的研究并不多，各類CS測試之間的關系并不清楚。為了探索不同CS測試之間的關系，筆者將CS定義為人體穩定其核心的能力，是人體各種能力，包括力量、耐力、柔韌性、平衡能力和功能性等[10,13]，在其核心部位的集中表現。筆者選擇的CSRM測試都是前人常用的測試方法，都是可靠的[10]。

目前，已有很多基于等速測試儀進行軀干力量測試方面的研究。Granacher等[24]發現軀干伸肌等長力矩峰值遠遠高于屈肌。Smith等[25]研究了等長和等動條件下的軀干屈伸力量，發現軀干屈伸力矩比低于1…1.1。軀干肌肉產生的力矩隨著運動速度和軀干角度位置的改變而改變，軀干伸肌的力量要高于屈肌，比例取決于軀干的位置[26]。本文的研究結果與前人的研究結果相似，3種位置角度的軀干伸肌等長力矩峰值遠遠高于屈肌(P<0.01)，這與人體的解剖結構和動作習慣有關[14,25]。人體運動時，軀干前屈動作可借助一定的重力作用，而后伸則要克服人體重力，導致軀干伸肌運動的負荷高于屈肌，其力量適應性增加得也更多。而且本文受試者在進行軀干力量測試時，雙腳踩在一個踏板上，軀干伸肌力量測試時可借助腳踏板發力，這可能會導致屈伸力矩差異更大。

關于TIS和CSRM之間的關系，Pearson相關分析結果顯示：EE與T60具有顯著性負相關關系。EE反映的是軀干背肌(伸肌)耐力，運動訓練學中將“耐力”定義為有機體堅持長時間運動的能力[27]。本文采用軀干背肌堅持等長收縮克服人體重力的最長時間反映核心耐力。T60反映的是較小軀干角度下的軀干屈肌等長收縮力量(爆發力)。在人體素質構成中，耐力和爆發力是一對矛盾體。通常而言，爆發力比較好的人，耐力素質相對會比較差，這是由人體肌纖維類型構成比例、代謝供能方式等多方面的原因造成的[28-29]，這可能是導致2項指標呈負相關關系的原因之一。

TFE與A60、A90、A120、T120具有顯著性負相關關系，DLH/H與A60、T60、A90、T90、A120和T120具有顯著性相關關系。為了進一步探究TIS和CSRM之間的關系，本文通過多元線性回歸法建立了TIS的預測方程，TIS均可通過TFE和DLH/H進行預測。通過回代實驗對方程進行了驗證，結果顯示：TIS實測值與預測值具有顯著性相關關系。隨著軀干角度增加，TIS被解釋的百分比有逐漸增大的趨勢，回代實驗中實測值與預測值的相關系數也表現出了這樣的趨勢。這可能是因為隨著軀干角度增加，人體姿勢更接近于站立時的姿勢，其動作的結構和形式與TFE、DLH測試更接近[28]，從而導致指標間有更多的共性，所以TFE、DLH與TIS的相關程度具有環節位置特異性，這提示：在核心力量訓練時應特別關注運動環節間的位置關系，以便進行高效率的核心力量訓練。

軀干伸肌等長力矩峰值(A60、A90、A120)的預測方程自變量只有TFE，而且兩者是負相關關系，說明過高的軀干屈伸活動范圍可能會降低軀干伸肌等長力量。關于軀干柔韌性與軀干力量的關系，前人大多采用柔韌性或力量訓練對受試者進行干預，然后觀察軀干柔韌性或力量的變化[30-31]，而直接研究個體內軀干柔韌性和力量相互關系的報道并不多，但過高的關節柔韌性會影響關節力量則是運動訓練界的共識[27]。本文的研究結論也強調了人體核心力量與核心柔韌性的負相關關系。建議在核心訓練時，應科學地安排核心力量與核心柔韌練習的比例，以提高訓練效果。

DLH/H與軀干伸肌等長力矩峰值具有顯著性相關關系。人體進行跳躍時，下肢髖、膝、踝三關節伸肌力矩是決定跳躍能力的直接因素[32]。筆者在TIS中設計的軀干后伸動作與DLH測試的髖關節后伸動作相似，參與工作的主要肌肉群也大致相同，這可能是導致DLH/H與軀干伸肌等長力矩峰值具有顯著性相關關系的原因。DLH/H與軀干屈肌等長力矩峰值也具有顯著性相關關系，并且軀干屈肌等長力矩峰值(T60、T90、T120)的預測方程中都含有DLH/H。查閱相關文獻后發現，王艷玲[33]認為運動員平衡能力與軀干屈肌力矩具有顯著性相關關系。在DLH測試時要求受試者單腿起跳，并且落地后維持平衡2 s以上，單腿起跳動作和落地后的維持平衡動作都需要軀干屈肌進行一定的核心動作維持平衡，這可能是導致DLH/H與軀干屈肌等長力矩峰值共享變異度較高的原因。總之，DLH與所有TIS都具有顯著性相關關系，TFE與軀干伸肌等長力量具有顯著性負相關關系。多元線性回歸分析顯示，TFE和DLH可以預測TIS。

4 結論與建議

TFE和DLH是預測軀干等長力量的有效指標，在體育和醫學康復領域可以作為評估個體軀干等長力量的簡易測試方法。TFE、DLH與TIS的共享變異度具有環節位置特異性。建議在核心力量訓練時，應特別注意運動環節間的位置關系，以提高核心力量訓練的效率。