泡沫軸滾動速度對成年男性下肢柔韌性和運動能力的影響

湯宇錕，張雁航，魏夢嫻，楊 碩，黃浩潔

泡沫軸滾動（foam rolling，FR）是近些年流行的一種自我放松方法。利用泡沫軸或滾筒按摩棒等通過重力作用在不需要他人幫助的情況下，就可實現對目標肌群或軟組織的按摩放松（Cheatham et al.，2015；Peacock，et al.，2014）。目前，FR已被廣泛應用。有研究證實其對改善肌肉功能有好的效果，如改善關節活動度（黃浩潔等，2016，2020）、運動前預激活肌肉（Healey et al.，2014）和促進運動后疲勞恢復（Cheatham et al.，2015）。但這些研究的運動處方存在相當大的差異：設定的滾壓數量級在2（Mac‐Donald et al.，2013）～5（Bradbury‐Squires et al.，2015）之間，總干預時長在30 s（Sullivan et al.，2013）～20 min（Pearc‐ey et al.，2015）之間。因此，最佳的訓練參數仍有待闡明。本實驗前期研究（黃浩潔等，2016）和綜述（黃浩潔等，2018）發現，關節活動度增加并不受干預時長的影響。Noyes等（1974）在動物實驗中發現，肌筋膜的緩慢按壓比快速按壓更容易導致軟組織變形。此外，數學建模分析發現（Chaudhry et al.，2008），手動治療中的緩慢按摩比快速按摩更容易讓粘彈性產生變形?；谝陨戏治觯狙芯客茰yFR滾動速度可能是一個決定性的影響因素，穩定且緩慢的FR運動更利于軟組織釋放，降低軟組織剛度，增加關節活動度，促進運動能力，而較快速的FR運動則導致軟組織張力增加不利于放松，出現相反作用。因此，本實驗研究不同FR速度對關節活動度和運動能力的急性影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

隨機選取某高校本科運動訓練專業45名男性大學生為受試者（表1）。篩選標準為：健康狀況良好、下肢無嚴重損傷史、無運動禁忌、半年內有類似訓練經歷，實驗前48 h不能進行其他大強度運動。受試者了解實驗內容，但對實驗目的不知情，能夠積極配合實驗人員，按照實驗要求完成相關指標測試。受試者填寫知情同意書后，將受試者隨機分為對照組、快速FR組和慢速FR組（圖1），組間身高、體重、下蹲垂直跳高度、立定跳遠和下肢反應時均無統計學差異。正式實驗開始前一周，受試者接受干預動作和測試動作的培訓學習，并最終熟練掌握。

表1 受試者基本數據Table 1 List of Basic Data of Subjects M±SD

圖1 實驗流程Figure 1. Experimental Test Flow Chart

1.2 實驗干預方案

熱身：測量身高、體重后，給受試者佩戴心率遙測表，進行1 min的原地高抬腿熱身跑，同步監控受試者心率，根據心率提醒受試者調整高抬腿頻率。要求受試者在運動開始20 s內心率到達并維持在最大心率（最大心率=220-實際年齡）的75%～80%，直到熱身結束。

泡沫軸滾動放松：使用聚丙烯泡沫軸進行FR干預。所有受試者在研究開始前均熟悉FR方法，隨機選擇一名受試者進行FR，隨機順序干預大腿股四頭肌群、股后肌群和小腿腓腸肌群，要求受試者手臂支撐身體，膝關節伸直讓大腿或小腿肌群落在泡沫軸上，支持手和身體配合發力，在干預部位沿著肌纖維走向重復來回滾動?？焖貴R組滾動頻率為3 s一個來回，慢速FR組則為6 s一個來回，每組滾動60 s，每個肌群2組，組間休息30 s。

1.3 實驗測試方案

下肢反應時測試（Behm et al.，2004）：使用下肢反應時測試儀進行測試。受試者雙腳打開與肩同寬，膝關節微屈站在測試板上，集中注意力，聽到測試設備發出的起跳指令時，以最快速度雙腳跳起離地。記錄5次測試數據，求平均值。

坐位體前屈測試（Cheatham et al.，2015）：使用坐位體前屈測試儀進行測試。受試者裸足雙腿伸直，腳底完全接觸踏板，盡最大能力彎曲軀干伸展雙臂，手慢慢推動移動桿，在此過程中保持膝關節伸直，移動桿移動停止時完成一次測試。記錄3次測試數據，求平均值。

立定跳遠測試（Peacock，et al.，2014）：受試者下肢雙腿與肩同寬、屈膝、雙臂后伸，站在起跳線前做準備蹬跳動作，聽到起跳指令時，立刻盡全力跳遠，此時肌肉只做向心收縮。落地站穩后，用標記貼紙標記左右腿腳后跟中距離起跳線較近的一只腳，用皮卷尺量出距離。重復測試3次，求平均值，次間休息15 s。

下蹲垂直跳測試（Healey et al.，2014）：受試者雙手叉腰，雙腿打開與肩同寬，側站（受試者冠狀面垂直墻面）在懸掛有刻度尺的墻邊，眼睛平視前方保持不動，用高速運動攝像機（像素：1 920×1 080，采集頻率：50 Hz）水平記錄此時受試者頭頂點對應墻上的刻度。受試者聽到起跳指令時，立即屈膝屈髖下蹲盡全力蹬伸跳起，此時肌肉拉長后縮短做超等長收縮，高速攝像機水平記錄受試者最高點對應墻上的刻度。重復測試3次，求平均值，次間休息15 s。通過視頻回放計算3次跳高高度△h。

主觀評價測試（黃浩潔等，2016）：采用主觀問卷調查受試者坐位體前屈、下肢反應時、立定跳遠和下蹲垂直跳主觀輕松度得分。本研究選擇5等級的評價方法，0分、1分、2分、3分和4分分別代表干預后受試者起跳輕松度較干預前很不輕松、不輕松、沒有變化、輕松和很輕松。填寫選擇在每次起跳測量后進行，保證其評分的有效性和合理性。

1.4 數據統計

采用Spss 20.0軟件進行統計結果分析，描述性分析結果以均數±標準差（M±SD）表示。組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內干預前后采用配對樣本t檢驗，P＜0.05表示統計具有顯著性差異。

2 結果

2.1 不同實驗組之間和干預前后坐位體前屈的差異

組間比較：干預前，3個實驗組之間比較，坐位體前屈成績均無顯著性差異（P＞0.05）；但干預后，與對照組相比，快速FR組（提升26.3%）和慢速FR組（提升50.0%）的坐位體前屈成績和主觀輕松度得分均顯著提升（P＜0.05）。值得注意的是，慢速FR組坐位體前屈成績與快速FR組相比顯著提升（提升4.7 cm，P＜0.05），如圖2所示。

圖2 不同實驗組之間和干預前后坐位體前屈成績比較Figure 2. Comparison of the Results of Sit Forward Flexion between Different Experimental Groups before and after Intervention

組內比較：與干預前相比，快速FR組和慢速FR組的坐位體前屈成績分別提高了3.8 cm（提升24.7%，P＜0.05）和8.5 cm（提升59.4%，P＜0.05），2個實驗組主觀輕松度得分也分別顯著提高0.6分和0.8分（P＜0.05）。

2.2 不同實驗組之間和干預前后立定跳遠的差異

組間比較：干預前，3個實驗組之間比較，立定跳遠距離均無顯著性差異（P＞0.05）；干預后，與對照組相比，快速FR組和慢速FR組立定跳遠距離和主觀輕松度得分均無顯著差異（P＞0.05），快速FR組和慢速FR組相比也無顯著性差異（P＞0.05）。

組內比較：與干預前相比，快速FR組和慢速FR組立定跳遠距離分別提高4.6 cm和2.7 cm，主觀輕松度得分雖然分別提高了0.3分和0.4分，但均無顯著性差異（P＞0.05，圖3）。

圖3 不同實驗組之間和干預前后立定跳遠距離Figure 3. Standing Long Jump Distance between Different Experimental Groups before and after Intervention

2.3 不同實驗組之間和干預前后下蹲垂直跳的差異

組間比較：干預前，3個實驗組之間比較，下蹲垂直跳距離均無顯著性差異（P＞0.05）；干預后，與對照組相比，快速FR組和慢速FR組下蹲垂直跳和主觀輕松度得分有所提升，但均無顯著差異（P＞0.05）。

組內比較：與干預前相比，快速FR組和慢速FR組下蹲垂直跳分別提高了3.3 cm和2.3 cm，主觀輕松度得分分別提高了0.4分和0.3分，但提升效果不明顯，無統計學差異（P＞0.05，圖4）。

圖4 不同實驗組之間和干預前后下蹲垂直跳高比較Figure 4. Comparison of Squatting and Vertical High Jump between Different Experimental Groups before and after Intervention

2.4 不同實驗組之間和干預前后下肢反應時的差異

組間比較：干預前，3個實驗組之間比較，下肢反應時均無顯著性差異（P＞0.05）；但干預后，與對照組相比，快速FR組和慢速FR組的下肢反應時均顯著降低，主觀輕松度得分均顯著升高（P＜0.05），快速FR組和慢速FR組相比無顯著性差異（P＞0.05）。

組內比較：與干預前相比，快速FR組（降低12.0 ms，3.7%）和慢速FR組（降低10.6 ms，3.3%）的下肢反應時均顯著降低，同時主觀輕松度得分也均顯著升高（P＜0.05，圖5）。

圖5 不同實驗組之間和干預前后下肢反應時比較Figure 5. Comparison of Reaction Time of Lower Limbs between Different Experimental Groups before and after Intervention

3 討論

研究證明，FR有利于促進關節活動度和運動能力，但也有研究卻得到矛盾的結果（Cheatham et al.，2015；Wiewel‐hove et al.，2019）。這可能與干預時長、滾動速度和泡沫軸硬度等因素有關。本實驗探究了FR速度對下肢柔韌性、跳躍能力和反應時的急性影響，發現：1）不同速度FR均可以有效提高坐位體前屈成績，慢速FR提高效果更好，且與快速FR相比具有顯著差異；2）不同速度FR均略提高立定跳遠和下蹲垂直跳的成績，但不顯著；3）不同速度FR干預后均顯著降低了下肢反應時，慢速FR效果較好，但無顯著差異。

3.1 FR對柔韌性的急性影響

大多研究采用關節活動度指標來間接評價下肢柔韌性，本研究前期綜述（黃浩潔等，2018）和另4個系統綜述均顯示急性FR可提高柔韌性（Beardsley et al.，2015；Cheatham，et al.，2015；Schroeder et al.，2015；Wiewelhove et al.，2019），也有研究發現FR不能提高柔韌性（Mikesky et al.，2002；Peacock et al.，2014）。之所以結果不一致，Curran等（2008）認為，除了使用的FR工具、滾動部位、評估方式、受試者FR動作的熟練程度和滾動練習的劑量和速度等因素可能對最終效果產生影響外，FR促進柔韌性的效應也可能具有關節依賴性。到目前為止，大多數研究是檢測膝關節活動度（Bradbury‐Squires et al.，2015；MacDonald et al.，2013，2014），僅有幾項研究檢測的是踝關節或髖關節（Cheatham et al.，2015），因此，FR對髖關節獨立主動活動度影響的確切結論還需進一步研究。

本研究使用坐位體前屈來評估FR對髖關節獨立主動活動度的影響，發現兩種速度FR干預后坐位體前屈成績均顯著升高，說明急性FR對柔韌性有促進作用。有學者認為，FR對柔韌性的影響主要歸因于幾個方面：1）筋膜粘彈性和觸變性的改變（即將筋膜重新移動回凝膠狀）。這僅是Cheatham等（2015）的推測，并不基于直接的科學觀察。研究發現，要使筋膜組織變形所需的壓力大于FR通常可達到的物理范圍（Schleip，2003），因此，FR對柔韌性的影響更可能是肌肉周圍筋膜的觸變性發生改變（Phillips et al.，2018）。2）肌肉溫度和血流量的改變。有學者發現泡沫軸和肌肉之間產生的摩擦可促進肌肉溫度的升高和骨骼肌動脈血流的增加，這種效應能維持約30 min（Hotfiel et al.，2017）。3）組織纖維中水含量的暫時改變。有研究表明，FR壓縮肌肉等軟組織造成組織纖維水含量變化，進而促進剛度降低，引起柔韌性提高（Chaudhry et al.，2008）。軟組織水含量對機械刺激具有高度適應性這一觀點得到動物研究的證實（Schleip et al.，2012）。4）FR產生自我抑制的結果。有學者認為，當FR向肌肉組織施加一定壓力時，肌張力變化的感受器-高爾基體腱器官（golgi tendon organ，GTO）會向中樞神經系統發送肌肉被施加了很大的拉力信號，引起中樞神經系統發放信號使該肌肉放松以防止撕裂（Larson，2014）。然而，早期研究發現，拉伸時GTO對肌腱產生的張力不敏感（Edin et al.，1990）。如果拉伸誘導的GTO抑制存在，它更可能發生在大幅度拉伸中，而不是來自FR過程中施加的小幅度牽張拉伸。Behm（2018）認為，任何可能的GTO抑制幾乎在肌腱張力停止后立即消退。因此，這種機制似乎不太可能解釋FR之后的柔韌性增加。對于柔韌性的短期改善，最合理的解釋可能是FR對中樞疼痛調制系統的影響。施加在軟組織上的持續而有力的壓力可能會使皮膚感受器過載，從而抑制或最小化痛覺，增加肌肉牽拉的耐受性（Kelly et al.，2016）。這一假設得到Aboodarda等（2015）和Cavanaugh等（2017）的支持，他們已經證明FR可以改善痛覺。

比較不同FR速度影響發現，與快速FR相比，慢速FR坐位體前屈成績和自主評分更高一些，速度之間有統計學差異，因此，關于慢速FR更有利于釋放組織僵硬、促進柔韌性的假設可能是成立的。然而，本研究數據僅涉及快速和慢速FR的急性影響，為了最終判斷FR速度的相關性，還需在后續測量中考慮其他因素，如FR效果的最佳時間窗口。Zheng等（2012）在離體狀態下的研究表明，基質中穩定的流體剪切力刺激觸發了基質金屬蛋白酶-1的釋放，這種酶具有很強的膠原降解功能，在最初的2 h內不會釋放，而是在刺激4～8 h后才釋放。盡管在體效果是根據離體研究推測的，但考慮到延遲的膠原纖維降解可以有效改善軟組織的長期剛度，因此，該影響因素值得注意。

3.2 FR對爆發力的急性影響

下肢爆發力是運動員最基本的力量素質，是絕大多數非周期性項目的重要素質，也是正確掌握運動技術和提高運動成績的基礎。跳躍是簡單的一維動作模式，是常用來評價下肢爆發力的直接方法?；诖?，本實驗比較了不同速度FR對立定跳遠和下蹲垂直跳能力的影響，發現不同速度FR均僅略微提高了其成績，且不同速度FR效果沒有統計學差異，這和前人發現一致（Healey et al.，2014；Macdonald et al.，2013，2014；Peacock et al.，2014）。但Janot等（2013）用Wingate測試發現了FR對運動成績不利，Peacock等（2014）改進實驗方法后卻發現FR對下蹲垂直跳、立定跳遠、37 m沖刺和18.3 m敏捷測試成績有利。Bradbury等（2015）也發現，FR可以提高短跑的運動表現，其源于表面肌電測量發現，FR組與對照組相比，在起跑瞬間（推離階段），后股外側肌收縮放電量急劇減少。對于前期研究結論不一致的原因，目前尚無定論。Janot等（2013）發現FR對運動表現不利，可能與肌肉收縮模式不同有關，因為采用Wingate無氧功率自行車騎行動作是近端（核心部位）固定遠端（雙腳）運動的模式，跳躍和跑步動作剛好相反（遠端固定近端運動的模式），FR對肌肉放松作用可能對近端固定遠端運動的肌肉收縮不利。目前，FR對爆發力有促進效應的解釋主要有兩種：一種是在短跑沖刺之前，FR打破了所謂的肌筋膜觸發點（Bonci et al.，1993），它是骨骼肌中能夠激惹疼痛的某一特定位置。這個位置通常可以摸到一個疼痛結節和繃緊肌纖維痙攣帶。觸發點通常無痛，可導致肌肉無力、肌肉疲勞和肌肉僵硬，觸壓時才會有疼痛加重和局部肌肉顫搐以及可能引起的遠處牽涉痛（Mikesky et al.，2002）。這些因素顯然都可能對短跑產生影響。FR可以改善觸發點的消極影響，減少肌肉痙攣和肌肉運動的內部阻力，還能使先前的痙攣組織對正在進行的運動活動做出貢獻（Mikesky et al.，2002）。但是，這種解釋只是基于推測，沒有具體證據證明觸發點的釋放使FR有效。另一種可能解釋是，FR具有熱身和/或安慰劑作用，其自按摩功能需要用上身支撐部分體重，類似平板支撐運動。這些練習通常有利于增強核心力量。此外，FR還可以通過增加皮膚和肌肉溫度、增加血流量以及增強柔韌性達到熱身目的，最后促進肌肉做功（Healey et al.，2014）。

3.3 FR對下肢反應時的急性影響

考慮到爆發力主要取決于肌肉力量和神經肌肉的協調性，因此本研究進一步比較了不同FR速度對下肢反應時的影響。反應時是指機體從接受刺激到做出反應動作所需的時間，也就是從刺激到反應之間的時距。刺激引起感覺器官的活動，經由神經系統傳遞給大腦，經過加工，再從大腦傳遞給效應器，作用于外界的某種客體。其主要反映人體神經肌肉系統的協調性和快速反應能力（Behm，2018）。研究發現，干預后，與對照組相比，FR組的下肢反應時均顯著減少，主觀輕松度得分均顯著升高，但不同速度FR之間無顯著性差異（P＞0.05）。這是一個新發現，說明FR對神經肌肉系統的協調性和快速反應能力有促進作用，且不受FR速度影響。FR對下肢反應時的影響可能是生物力學、神經學、生理學和心理學等多種機制協同作用的結果。力學機制包括組織粘附力降低、組織剛度改變和壓電效應作用等（Aboodarda et al.，2015；Kelly et al.，2016）；神經學機制理論上認為，FR可能通過介導疼痛調節系統，如通過痛覺感受器和機械感受器的敏感性來增強鎮痛作用和促進肌肉恢復（Cavanaugh et al.，2017）；生理學機制涉及血流量增加、副交感神經循環、炎癥反應和肌筋膜觸發點緩解（Aboodarda et al.，2015；Kelly et al.，2016）；心理反應機制認為，由于血漿內啡肽增加，喚醒水平降低，副交感反應和/或安慰劑作用的激活，改善了對放松感和反應速度的感知（Phillips et al.，2018）。

本研究推薦，當通過泡沫軸進行身體練習時采用慢速FR效果會更好，至少對改善關節活動度和柔韌性而言如此。有研究發現，采用傳統拉伸方法熱身會削弱運動成績、爆發力和反應時（Behm，2018；Behm et al.，2004），而本研究卻發現FR練習無此影響，因此FR更適合在熱身期間使用。

4 結論

快速與慢速FR均可促進髖關節活動度和神經肌肉反應時，且不會削弱下肢爆發力；相比快速FR，急性慢速FR更有利于關節活動度的提升，因此建議采用慢速FR進行熱身練習。但最終關于FR速度的影響還需進一步研究，特別是更長時間的跟蹤隨訪研究以及相關生理指標參數檢測。