新型訓練模式下頸腰背部力量訓練方案效果分析與評價

楊景慧，耿喜臣，王海霞，徐 艷，衛曉陽，金 朝，王 全，林 榕，王 紅，張立輝，李寶輝，蔣 科，李毅峰，王 軼，楊明浩

現代戰斗機的高機動性能使飛行員在作戰、訓練中經常需要做復雜的特技飛行動作，常處于高＋Gz、高增長率環境，導致飛行員頸腰背部不適，甚至急性脊椎損害[1-2]。尤其是在自由空戰、體系對抗等新型訓練模式下，高G值和高機動性等因素對飛行員的頸腰背部肌肉要求更高。英美空軍飛行員、飛行教員和學員均報告在高＋Gz下發生過急性頸損傷，除急性頸痛外，教官和有經驗飛行員也有慢性頸痛。我國蘇-27部隊有48%的飛行員有頸痛或頸部不適，且已有飛行員發生過頸部損傷、甚至頸椎骨折[3]。此外，坐姿不良、被動帶飛等導致的頸腰部損傷的概率也在不斷增加。瑞典研究顯示與患有頸部疼痛的飛行員相比，肌肉力量更強飛行員無頸部疼痛的比例更高[4]，另一項研究也顯示開展專項頸部訓練可有效增強頸部力量和降低頸部損傷風險[5]。因此，開展包含頸腰肌肉訓練在內的體能訓練項目，對增強飛行員頸部肌肉力量，維持高載荷時飛行員頸部穩定，防止頸部損傷起到關鍵作用。

1 對象與方法

1.1 對象 按照《飛行人員體格檢查標準》選拔體檢合格受試者8名，均為男性，年齡17～20歲，平均身高（1.71±0.8）m，平均體質量（65.63±3.6）kg。

1.2 方法

1.2.1 專項體能訓練方案設計 訓練目標主要以脊椎附近的肌肉為主，訓練設備為專用訓練器，訓練內容包括頸部和腰背部前屈、后伸、左右側屈、左右旋轉，左右上旋動作，配合HP呼吸方式[4]，其中，頸部訓練設備為頸部訓練器（圖1A）、拉力帶及坐姿后旋訓練器（圖1B），頸部訓練器訓練時受試者調整好座椅高低，保持受試者脊柱正直位，固定好安全帶，保持肩部以下部位不動。腰背部訓練設備為高拉力器配合扣環窄懸帶（圖1C）。頸腰背訓練頻率為每周3次，隔天進行。訓練強度以最大重復次數（repetition maximum，RM）控制，完成訓練動作教學后，單個動作重復次數由10 RM起，訓練過程中根據訓練情況調整負荷重量，如若當原負荷重量下受試者重復次數能夠達到15 RM時，提高負荷重量5 kg，新重量單個動作初始重復次數仍為10 RM，每次訓練前均進行熱身，訓練后利用拉伸及泡沫軸滾動對肌肉進行放松，訓練周期3個月。力量動作結合HP動作的呼吸方式訓練，具體方式為力量訓練動作開始前，口張開至最大程度的2/3左右，發出較輕的漢語拼音“H”(類似“喝”的發音)同時進行中等量的快速吸氣0.5 s，然后身體帶動負荷開始動作，同時立即以口發出較重的漢語拼音“P”(類似“潑”的發音)并進行用力呼氣2.0 s，呼氣停止時轉體達到各方向動作標準終點位置，此時再次發出輕音“H”并快速吸氣0.5 s，同時開始恢復身體動作，恢復過程中同樣發出較重音“P”并用力呼氣持續2.0 s，直至身體恢復至初始位，保持該組動作做左右2個方向運動，每個方向動作各做3組，直至訓練結束。

圖1 訓練及測試設備

1.2.2 測量指標及方法 測量設備：等長運動時訓練前后力量變化利用頸腰肌訓練機（圖1D）進行測量，等張運動力量變化測量設備，頸部采用頸部訓練器，腰背部利用改裝高拉力器進行測量。測量動作為全部訓練項目動作，即頸腰背部前屈、后伸、左右側屈、左右旋轉，左右上旋。活動度測量采用標記及軟件分析法（Screen Protractor軟件）。圍度測量采用軟尺。心率及活動強度測量采用原空軍航空醫學研究所研制的“飛行員飛行生理參數記錄檢測儀”及分析軟件記錄分析[6]。測量指標：①力量指標：訓練前后頸腰背等長運動和等張運動（1、10 RM）時，做左右上述幾種動作兩側頸腰背部肌肉的負重及拉力變化，用kg表示。②活動度：訓練前后上述幾個方向頸腰活動度變化，單位為度（°）；③圍度：訓練前后身體圍度變化，包括訓練前后受試者頸圍、胸、腹圍、腰圍、臀圍、雙側上臂最大圍、雙側大腿上圍、大腿下圍和小腿中圍，測量時受試者身體為站立位，肌肉為放松狀態，用cm表示。④心率：訓練前后靜息心率、平均心率與最大心率及對應活動強度變化。活動度測量方法：①受試者端坐于座椅上，雙臂自然下垂，兩眼平視前方，在耳垂和鼻尖處各貼一個標識點，此時拍一張正直位的照片，受試者用力向前屈或后伸頸部，保持上半身直立，再拍一張前屈位或后伸位的照片。②左右側屈：在頸椎的大椎骨和其垂直上方的頭頂處各貼一個標識點，先拍一張正直位的照片，受試者用力向左（右）屈頸，保持上半身直立，再拍一張左（右）側位的照片。③左右旋轉：受試者頭戴純色泳帽平躺于瑜伽墊上，雙臂自然平放在身體兩側，兩眼自然目視上方天花板，在頭頂和額頭正上方各貼一個標識點，此時拍一張正位照片，受試者用力向左（右）旋轉頸部，保持上半身直立，再拍一張左（右）側位的照片。利用角度測量軟件分別測試出各方向與直立位之間的角度，精確到0.1o。

1.3 統計學處理 應用SPSS 19.0軟件對數據進行統計分析，計量資料以±s表示，訓練前后變化采用自身配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 訓練前后力量變化 訓練前后各方向動作力量均顯著增加，差異有統計學意義（P＜0.05），與訓練前比較，頸部肌肉等長收縮最大肌力增加34%～160%（表1），腰背部肌肉等長收縮最大肌力增加75.3%～164.0%，等張收縮10 RM增加99.5%～133.6%，1 RM增加108.6%～136.9%，由結果可知，訓練前后，頸腰肌訓練前后力量增加至少0.5～1.5倍（圖2）。

表1 訓練前后頸部等長運動各方向力量變化

圖2 訓練前后頸腰背部力量變化比較

2.2 訓練前后活動度變化 訓練前后，頸部前屈活動度顯著下降（P＜0.001），頸部旋轉活動度增加，其中右旋活動度顯著增加（P=0.046），腰背部前屈、后伸、左側及右側運動活動度增加，旋轉活動度則有所下降，但差異無統計學意義（表2）。

表2 訓練前后各方向活動度變化（°）

2.3 訓練前后放松圍度 訓練前后受試者頸圍、雙側上臂最大圍、胸圍、腹圍、腰圍、臀圍、雙側大腿上圍及小腿中圍均有增加，其中雙側上臂圍度及左側小腿中圍增加顯著差異有統計學意義（P＜0.05）（表3）。

表3 訓練前后身體圍度變化（cm）

2.4 訓練前后心率變化 結果顯示，訓練前后身體最大活動強度和平均活動強度均顯著增加（P＜0.05）靜息心率差異無統計學意義，平均心率略有升高差異有統計學差異（P＜0.05），最大心率略有下降，但差異無統計學意義（表4）。

表4 頸腰等長訓練前后心率及活動強度變化

3.討論

導致飛行員頸腰損傷的原因很多，包括高＋Gz負荷、頸部活動、長時飛行任務及頭盔、盔裝夜視鏡或顯示器負荷等[7]，其中高＋Gz或累積＋Gz最為容易引起頸椎損害[8-10]，同時飛行員在克服高＋Gz、長航時等負荷情況下轉頭觀察空戰對手，如做“檢查6點鐘”（Check-6）動作，也被國內外普遍認為與頸腰損傷密切相關[10-12]，研究顯示85%頸部損傷發生在空戰訓練中飛行員向側方或后方觀察時。保護有力的肌肉是頸腰背痛發生的預防因素，有效的力量訓練可有效增強頸腰背部力量和降低頸腰背部損傷風險[13-15]，以往國內外的研究多以有氧訓練或傳統力量訓練方式為主，部分研究雖引入抗阻訓練設備，但訓練動作簡單，頸腰背部訓練僅采用簡單的單軸向拉力動作，缺乏水平旋轉或斜后方旋轉等兩到三軸向動作訓練，未與空戰動作實際相結合[16-18]，缺乏對新型作戰模式的訓練針對性。因此，本研究針對新型訓練模式（高載荷、快速規避、高載荷下做頸部轉動動作等）對頸腰背部肌肉的特殊要求及飛行人員頸腰傷病高發的問題，設計飛行人員頸腰背部肌肉力量、肌肉耐力及靈活度專項訓練方法，效果顯著。結果顯示訓練前后，受試者頸腰背部各個方向肌肉力量均顯著提高，并且注意到與側向拉力增加程度相比，頸部和腰背部做旋轉運動時力量提升更為突出，尤其經過左右上旋動作（模擬Check-6方向設計）訓練后，該方向肌肉力量得以明顯提升。可能由于飛行員頸部經受反復長期的高載荷刺激，此時頸肌會不斷自主用力以對抗載荷，這對他們頸肌能力的提高給予了持續的正向刺激，這可能也是本研究受試者在接受模擬實戰設計的旋轉動作訓練后，肌力效果提升顯著的原因之一，同時也更加說明貼合空戰動作實際的、有針對性訓練方案效果才更佳。此外，本研究顯示，各個方向力量大小分布在訓練前后基本上保持一致，雖然都有增加，但是訓練前相對力量較弱的動作，訓練后雖有較大的增強，但與同期其他動作的力量相比依然較弱，因此，本次研究結果也可為下一步訓練的目標重點提供了依據。

高載荷對飛行員肌肉穩定性要求很高，單純肌肉力量的增強可提高穩定性，但如果忽視靈活性訓練而導致靈活性的降低，機體就會以僵硬和肌緊張的方式來代償必備的穩定性。拉伸練習可以提高飛行員身體的動作范圍，使各處關節變得強韌、靈活，加強身體的柔韌性、靈活性和協調性，可預防損傷，提高肌肉的工作效率[19]，因此，訓練計劃中合理平衡好有氧、無氧及柔韌性訓練安排就非常重要。本研究要求每次訓練后對各部位肌肉進行有效拉伸和放松，活動度測試結果顯示通過頸部強化旋轉性訓練后，頸部旋轉活動度增強顯著，但前屈活動度顯著下降，這也與頸部肌肉力量雖增強，但前屈方向動作柔韌性訓練不足可能有關，因此也提示下一步應重視這部分的鍛煉。

本研究對受試者運動時的心率也進行了監測，心率作為了解人體心血管系統功能的最簡單易行的指標，對于監控訓練強度、訓練前后身體機能水平變化均有一定的參考價值。本研究使用飛行員飛行生理參數記錄檢測儀是利于三軸加速度技術測量身體訓練活動強度[6]，同時監測對應心率變化，結果顯示靜息心率、平均心率與最大心率的變化趨勢與運動量基本一致，靜息心率訓練前后基本無變化，平均心率隨著活動強度的增強略有升高，最大心率訓練前后變化差異無統計學意義，但可觀察到下降趨勢。已知長期耐力訓練可明顯降低靜息心率，力量訓練一般靜息心率不會有明顯降低，本研究采用有氧訓練與無氧訓練交叉訓練，但有氧訓練量安排較少，因此對靜息心率影響不大，但在負荷成倍增加前提下，最大心率并未顯著提高，甚至略有降低，可見心排出量可能有所增加，這在一定程度上反映出力量訓練也可增加心臟儲備能力。以往研究也提到過力量訓練不僅對肌肉功能產生重要的影響，還可通過增加自主神經中迷走神經的控制[20]，對心血管系統也產生重要的影響，運動時可使心率和心輸出量增加，從而滿足工作肌肉代謝上的需求[21]，這與本研究結果基本一致。

新型飛行訓練模式的展開帶來了一系列挑戰，飛行員生理負荷大幅度增加，隨之而來的頸腰傷病對飛行人員的戰斗力也產生極大的負面影響。戰爭中，無論武器多么先進，最后實行軍事占領的還是人，特別是高性能殲擊機飛行員，一旦因傷病影響任務的執行，甚至停飛，對我軍戰斗力的損失是巨大的。本研究從實戰出發，通過多次深入基層調研，對飛行員的體能訓練情況及飛行習慣進行詳細的調研分析，根據飛行員實際需求設計了體能訓練方案，因此方法更面向部隊，更貼近實戰。傳統訓練方法已經不適合飛行員的實際需求，且國內針對頸肌、呼吸肌及抗荷能力等的專項訓練器械也基本屬于空白，因此除提出了貼合空戰實際的訓練方法外，本研究中許多訓練設備均根據飛行員實際訓練需求自主設計研制，以期從設備到技術多層面解決飛行員頸腰背訓練問題。本研究訓練方法有效增強了頸腰背部肌肉力量及靈活度，尤其是負荷下旋轉時效果顯著，方法創新、聯系實際、行之有效，但仍有需改進之處，包括增加緊張圍度及其他心電指標的測量，之后的研究將總結前期經驗，不斷完善訓練方案。