神經肌肉訓練對短跑運動員下肢功能的影響

李 萍，劉傳鎮，陳道裕，朱學強

(1.寧波大學 體育學院，浙江 寧波 315211；2.山東省桓臺第一中學，山東 桓臺 256400；3.山東體育學院，山東 濟南 250102)

0 前 言

近些年來，隨著競技水平的不斷提高，田徑運動員的損傷發病率呈現逐漸增高的趨勢，高達45%～82%[1,2]。且田徑運動損傷的發生率具有明顯的項目差異，短跨類運動損傷的發生率最高(41.98%)，多發部位為踝關節和膝關節[3,4]。不僅如此，運動損傷的高發率也帶來了較高的復發率[5,6]。運動損傷容易成為運動員長期或者終身參與身體活動的障礙，嚴重妨礙了運動成績的保持和提高，甚至導致運動員過早的結束運動生涯，并且給社會和家庭帶來巨大的經濟負擔。因短跑的項目特點，大多數損傷屬于非接觸性損傷(non-cotact injuries)[7]。如果非接觸性損傷的風險因素能被確定，就意味著非接觸性損傷是可以得到預防的[8]。

運動員所表現出的專項技術動作主要取決于其基礎動作能力，為了準確地執行基礎動作能力，運動員的神經肌肉需要高度的控制能力[9,10]。通過這種方式，神經肌肉功能及其控制能力的發展水平會成為運動員安全高效地完成專項技術動作的限制性因素，特別是在強調“神經”訓練中的短跑運動中。因此，強調“安全”的動作力學特征和姿勢，提高神經肌肉功能及控制能力的訓練對提高短跑運動員技術動作的有效性，降低運動損傷風險具有一定的重要性和必要性。基于此，本研究以8周的神經肌肉訓練為干預手段，檢驗其對短跑運動員下肢神經肌肉功能的影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

在山東體育學院進行短跑運動員的招募，具體的招募條件：①受試者自愿參加本次實驗，專項為100m、200m或4×100m運動員，性別不限；②研究期間所有受試者均處于正常訓練中，排除三個月以上未參加訓練的受試者；③受試者的運動等級至少達到二級水平；④受試者參與實驗前無重大運動損傷或者其它影響測試結果的疼痛或運動障礙等情況；⑤受試者無下肢相關手術史；⑥受試者需簽署知情同意書。符合本研究招募條件的受試者共25名，其中男生15名，女生10名，詳細情況見表1。

表1 受試者基本情況(N=25)

2.2 研究方法

2.2.1 測試法。

2.2.1.1 星形偏移平衡測試。星形偏移平衡測試(Star Excursion Balance Test，SEBT)是一種評估受試者動態平衡性控制能力和篩查下肢功能缺陷和檢測受試者神經肌肉功能的測試工具[11-15]，其測試結果具有較高的可靠性和靈敏性(ICC=0.67～0.96)[16]。測試之前首先組織受試者進行下肢長的測試[16]，測試工作均由同一名老師和學生助手完成。測試方法、有效數據的記錄標準及注意事項等按照相關文獻[11-16]的要求嚴格執行。選用“相對距離”作為其評價指標[16]，即每個方向上的測試成績=非支撐腿伸出遠度的最大值/腿的長度×100，每側下肢的總成績=(下肢在8個方向上伸遠的最大值之和)/(8倍的腿長)×100，并根據優勢側和非優勢側計算肢體對稱指數。

左腿支撐 右腿支撐圖1 星形偏移平衡測試(引自HERRINGTON,2009[16])

2.2.1.2 單腳跳躍測試。單腿跳躍測試(Hop Test)是評價其神經肌肉控制能力以及下肢力量和協調性發展水平的功能性測試方法[17],主要包括4種跳躍測試：①單腳跳躍距離測試；②6m定時單腳跳躍測試；③三次單腳跳躍距離測試；④三次交叉單腳跳躍距離測試。單腿跳躍測試具有較好的可靠性系數，4種跳躍測試的組內相關系數(ICC)為0.82～0.92[17]。具體的測試方法、順序、要求以及有效數據的記錄標準等參照相關文獻[17]的介紹嚴格執行。

圖2 四種單腳跳測試(引自Reid，2007[17])

2.2.1.3 肢體對稱指數。肢體對稱性指數(Limb Symmetry Index，LSI)的計算公式為：非優勢側成績/優勢側成績ⅹ100。指數越小代表存在較為明顯的下肢不對稱性，反之則代表肢體對稱性發展較好，100%則表示下肢肢體間的完全對稱性[20]。

2.2.2 實驗法。將25名受試者按照隨機抽簽的原則進入實驗組(EG)和對照組(CG),干預開始前1周完成相關測試，干預時間為8周，干預結束后1周進行后測。每周共5次訓練課，每次訓練課總時間為120min。實驗組在訓練課的準備部分進行神經肌肉訓練干預，每周4次(周一/二/四/五)，每次干預時間為40min，對照組則按照日常訓練安排進行，正式訓練部分和結束部分兩組統一進行訓練。

實驗組的練習方案是在前人的研究基礎上[18-23]結合實際訓練情況進行改編，共分為4個進階階段，每個階段持續2周。除了必要的熱身外，根據訓練課安排相應的練習模塊，周一包括速度靈敏性和快速伸縮復合練習模塊，周二包括下肢力量和平衡穩定練習模塊，周四包括速度靈敏性和下肢力量練習模塊，周五包括平衡穩定性和快速伸縮復合練習模塊。每個練習模塊每次練習進行2～3個動作，練習過程中安排專門的體能教練進行監督，并給予適當的言語反饋以確保動作的規范性和準確性。

2.2.3 數理統計法。通過SPSS 22.0軟件對采集的數據進行處理與分析，運用單因素協方差分析比較干預后各測試指標的變化，顯著性水平取P≤0.05，計量資料采用平均值±標準差表示。

表2 神經肌肉訓練內容

注:F代表女性，M代表男性

3 研究結果

3.1 星形偏移平衡測試結果

星形偏移平衡測試中，干預結束后外前方向上實驗組對稱指數顯著高于對照組(P=0.05)；外方向上實驗組非優勢側成績和對稱指數顯著高于對照組(P<0.05)；外后方向上實驗組非優勢側、優勢側成績和對稱指數均顯著高于對照組(P<0.05)；后方向上實驗組非優勢成績和對稱指數顯著高于對照組(P≤0.05)；內后方向上實驗組非優勢側、優勢側成績和對稱指數均顯著高于對照組(P<0.05)；內、內前方向和總分上實驗組非優勢成績和對稱指數均顯著高于對照組(P<0.05，詳見表3)。

表3 星形偏移平衡測試(%腿長)的協方差分析結果(N=25)

3.2 星形偏移平衡測試結果

干預結束后，單腳跳躍中實驗組雙側成績和肢體對稱指數顯著高于對照組(P<0.05)；6m定時跳躍測試中實驗組非優勢側成績顯著高于對照組(P<0.05)；同側腿三次跳躍測試中實驗組非優勢側成績和肢體對稱指數顯著高于對照組(P≤0.04)；三次交叉跳躍測試中實驗組雙側成績和肢體對稱指數顯著高于對照組(P<0.05)，其它測試指標無顯著性差異(詳見表4)。

表4 四種單腳跳測試的協方差分析結果(N=25)

4 分析與討論

4.1 星形偏移平衡測試

如前所述，星形偏移平衡測試(SEBT)是一項評估受試者的動態平衡性、篩查下肢功能缺陷的常用工具[11-15]。從某種角度而言，對于人體平衡穩定性的評價，尤其是單腿姿勢控制的情況下動態平衡測試更優于靜態平衡測試[24]。人體維持動態平衡依靠踝關節，若以髖關節為主則容易摔倒[25]。人體的平衡機制首先是形成平衡覺，正常的平衡反應除了穩定的平衡感覺輸入外，軀干和下肢的肌力和張力也是必要的條件之一。中樞神經系統對傳入的感覺信息整合分析后下達傳出指令，不斷調整肌肉骨骼系統及時糾正身體的偏移以維持穩定和平衡[26]，而這正是SEBT測試的主要機制：單腿站立時以及對側腿伸遠的過程中控制身體重心，調整身體的姿勢穩定[26]。

眾多研究已證實了核心訓練對平衡穩定能力的促進作用[26],但有研究認為核心訓練必須將力量和平衡穩定性相結合才能達到較好的效果[27]。通過強化穩定軀干部位的深層肌肉以及非優勢側肢體的運動能力，刺激本體感覺功能和神經肌肉控制能力，以增加身體對外界壓力和肌緊張的忍受力，使身體在運動中的平衡能力、控制能力以及動力鏈上力量的傳導得到改善和提高[26]。損傷預防訓練方案中的穩定支撐面和非穩定支撐面練習的進階動作中通過增加外部阻力來提高動作的難度和強度，皆在通過利用身體重心的變化、動態支撐、軀干部位旋轉等動作啟動 “踝關節”和“髖關節”的平衡控制機制[26]。一方面既鍛煉了核心部位的力量和耐力，另一方面提高了關節位置的感知能力，使反射和肌張力調節回路的傳導能力得到進一步的加強[26],進而使本體感覺功能、關節控制能力以及肌肉間的協調能力得到發展。有研究者發現：機體經過穩定和不穩定的交替訓練后可以使身體達到“外部干擾-身體平衡適應”，即身體平衡機能可以通過不穩定條件下的適應性學習來獲得[27]。此外，訓練方案中BOSU球上的閉鏈動作較多，通過調整身體姿勢或改變重心軌跡以完成支撐和維持平衡，這對姿勢控制和力量控制能力的要求更高，能使本體感覺能力和下肢力量以及支撐能力得到一定程度的發展[27]，有利于維持激烈運動中下肢的動態穩定性，降低下肢損傷的發生風險。在上述練習中還有左右交替性動作和轉體動作，這有助于改善和提高前庭器官的功能以及左右大腦的協調發展。總體來說，損傷預防訓練方案中的平衡穩定性訓練能充分發展運動員的前庭、視覺和本體感覺功能，提高神經系統對外界感覺信息的綜合處理能力以及與肌肉力量、耐力、抗外部干擾和動作敏捷等之間的協調能力，從而使機體的平衡穩定能力得以有效發展[26]。

4.2 單腿跳躍測試

在完成同樣的落地、旋轉、減速和側切等動作中，女子運動員通常表現出過度的軀干屈曲和側傾動作[28]，但很大程度上并非是由核心肌群所主導，這降低了核心區的控制能力以及對下肢關節力量平衡或削弱的能力,導致較高的地面反作用力和膝關節外翻力矩。此外，肌電數據的差異也從另一方面證實了女子運動員神經肌肉控制赤字的存在：跳躍落地動作中，女子運動員股四頭肌的放電量增加，但臀大肌和臀中肌的放電量卻較小[29]。神經肌肉控制赤字的存在容易引起關節和韌帶周圍壓力的增加，極大可能地超越其力量承受的極限造成下肢生物力學的失敗[30]。因此，動態運動中需要高度的神經肌肉控制能力以維持膝關節的動態穩定性。

以技術動作為導向的快速伸縮復合訓練和力量訓練的組合干預能使運動員雙膝內翻和外翻動作在落地時減少50%[31],且能促進腘繩肌和股四頭肌的激活和同步收縮，兩者收縮模式的同步性能有效保護膝關節對抗過度前移、膝外翻和下肢動態外翻負荷[32]。此外，將力量和平衡穩定性相結合的練習通過強化穩定軀干部位的深層肌肉以及非優勢側肢體的運動能力，刺激本體感覺功能和神經肌肉控制能力，以增加身體對外界壓力和肌緊張的忍受力，使身體在運動中的平衡能力、控制能力以及動力鏈上力量的傳導得到改善和提高[26]。進階中通過利用身體重心的變化、動態支撐、軀干部位旋轉等動作啟動“踝關節”和“髖關節”的平衡控制機制[26]，可以使身體達到“外部干擾-身體平衡適應”，使本體感覺功能、關節控制能力以及肌肉間的協調能力得到進一步的發展。單腿跳躍運動表現的提高除了與下肢兩側力量、協調、控制能力及其發展的均衡性有關之外，本體感覺功能也是非常重要的影響因素。肌肉力量的提高可以通過增強關節周圍軟組織的韌性以及軟骨對機械性應力的敏感性，達到提高本體感覺功能的目的[33]。繩梯和跳繩等速度靈敏性練習，有助于提高運動員的時空定位能力、對感覺信息的反應能力、肌肉表現與時間和空間的節奏能力等[34]。大量的單側、雙側以及兩者的組合練習，已被證實是一種降低下肢肢體間不對稱性的有效方法[35]。

5 結論與建議

8周神經肌肉訓練能有效提高短跑運動員星形偏移平衡測試和單腳跳躍測試成績，通過改善下肢功能的不對稱性以提高下肢神經肌肉功能及其控制能力，進而降低下肢運動損傷風險。建議在今后的訓練實踐中，根據專項特點合理地安排神經肌肉訓練，使其更好地發揮預防運動損傷和提高運動表現的訓練效應。