不同程度疲勞對半蹲跳動態姿勢穩定性的影響

摘要：目的：通過比較不同程度疲勞對半蹲跳動態姿勢穩定性的影響，旨在研究疲勞對人體穩定性的影響，為預防下肢損傷提供理論依據。方法：采用三維測力平臺采集20名普通男性大學生在無疲勞、中度疲勞及重度疲勞狀態下完成半蹲跳的生物力學參數，使用SPSS26.0對不同程度疲勞狀態下的半蹲跳進行單因素重復測量方差分析。結果：中度疲勞與重度疲勞狀態下，半蹲跳的左右方向、前后方向、垂直方向穩定性指數和動態穩定性指數顯著增加（plt;0.01），表明疲勞會減弱人體的姿勢控制能力，從而增加下肢發生損傷的風險。

關鍵詞：疲勞 半蹲跳 動態姿勢穩定性 姿勢控制

Influence of different degree of fatigue on dynamic postural stability of half squat jump

Zhou Qin Chen jinao

Quzhou Vocational and Technical College" Changzhou University

Abstract： Objective： To study the effects of fatigue on human stability by comparing the effects of different degrees of fatigue on the dynamic postural stability of half squat jump， and to provide theoretical basis for preventing lower limb injury. Methods： The biomechanical parameters of half squat jump completed by 20 ordinary male college students under no fatigue （NF）， moderate fatigue （MF） and severe fatigue （SF） were collected by a three-dimensional force measurement platform. SPSS26.0 was used to perform single factor repeated measurement variance analysis of half squat jump under different fatigue conditions. Results： The left and right direction， forward and backward direction， vertical direction stability index and dynamic stability index of half squat jump were significantly increased under MF and SF conditions （plt;0.01）， indicating that fatigue would weaken the postural control ability of human body， thereby increasing the risk of lower limb injury.

Key words：Fatigue" Half squat jump" Dynamic posture stability" Posture control

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

周琴 衢州職業技術學院浙江省 衢州市 324002

陳金鰲 常州大學體育學院江蘇省 常州市 213164

zhouqin Quzhou Vocational and Technical College quzhou zhejiang Province 324002 China

chenjinao changzhou jiangsu Province 213164 China

中圖分類號：G808.1

DOI：10.16655/j.cnki.2095-2813.2024.19.000

基金項目：教育部人文社科研究青年基金項目（18YJC890001）。

備注：1

作者簡介：周琴（1997—），女，碩士研究生，無職稱; 研究方向為運動人體科學、體育教學。

普通作者：陳金鰲（1981—），男，博士研究生，副高級-副教授; 研究方向為運動技術診斷與優化。

作者簡介：周琴（1997-），女，碩士，無，運動人體科學、體育教學。;陳金鰲（1981-），男，博士，副教授，運動技術診斷與優化

基金：教育部人文社科研究青年基金項目（18YJC890001）

在運動訓練以及比賽中，隨著運動時間和強度的加強，運動性疲勞也會隨之產生，而疲勞的產生往往會影響著人體的姿勢控制能力[1]。研究表明，疲勞后下肢前側、后內側、后外側伸展距離及綜合值距離顯著減小，說明疲勞會影響姿勢控制能力，導致人體動態姿勢穩定性下降[2]。相關研究也表明，下肢肌肉的疲勞會致使姿勢穩定性減弱，而髖關節疲勞后姿勢穩定性相對于膝、踝關節減弱得更加明顯[3]。也有一些研究者持相反的觀點，認為整體或局部疲勞后動態姿勢穩定性可能不會發生改變，神經肌肉控制會基于潛在的姿勢控制策略進行調控。但結合既有文獻來看，大多數研究表明了運動性疲勞會對姿勢穩定性產生影響，即疲勞會引起人體姿勢穩定性下降，只有少數研究表明疲勞前后動態姿勢穩定性沒有顯著差異。由于疲勞方案、測試對象和測試方式的不同，其研究結論也會有所差異。因此本研究旨在通過誘導受試者產生不同程度的疲勞進而探討半蹲跳蹬伸時期的動態姿勢穩定性是否受疲勞程度的影響。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象

本研究招募了20名普通男性大學生作為實驗對象，實驗對象符合以下條件。1）實驗前半年內無神經肌肉、下肢關節等疾病或損傷；2）測試前24小時內無劇烈運動；3）受試者無任何項目運動等級；4）受試者每周鍛煉2次及以上且鍛煉時長在15min及以上，運動強度應達到中度強度。實驗前告知受試者實驗的目的和流程，并簽署受試者知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1實驗法

（1）三維測力臺：采用2塊由瑞士生產的Kistler三維測力臺90cm×60cm×10cm（長×寬×高），主要對縱跳起跳動作的X、Y、Z三個方向的地面反作用力（ground reaction force，GRF）指標進行采集，采集頻率為1000Hz。

（2）心率表：采用芬蘭生產的polor心率表，心率表由傳感器和彈性帶構成，在實驗過程中實時監測受試者在不同程度疲勞狀態下的即時心率。

（3）實驗流程：1）招募受試者；2）受試者熟悉實驗流程；3）受試者全程佩戴心率表在未疲勞、中度疲勞及重度疲勞狀態下進行三次有效測試。

①疲勞方案：疲勞方案為受試者以自身最大速度進行10×6m折返跑，完成后立即跑至測力臺上進行連續5次最大縱跳。疲勞程度分為三種水平，未疲勞（Non-fatigue，NF）、中度疲勞（Medium-fatigue，MF）和重度疲勞（Serious-fatigue，SF）。中度疲勞需滿足：1）主觀疲勞評估等級（RPE）在14-16之間；2）心率達到最大心率（220-年齡）的80%以上[4]；3）縱跳高度衰減量達到30%。重度疲勞需滿足：1）主觀疲勞評估等級（RPE）大于17；2）心率達到最大心率的90%以上[5，6]；3）縱跳高度衰減量達到50%[7]。其中，縱跳高度（H）采用騰空時間高度法計算，。T表示最大縱跳騰空時間，g表示重力加速度9.8 m/s2。當受試者符合兩條或以上評價標準，且其中一條必須為標準3時，即判定受試者達到疲勞狀態。

②半蹲跳方案：受試者雙腳與肩同寬站立在Kistler 測力臺上，雙手叉腰避免手臂擺動對測試的影響，受試者先預蹲到自我感覺舒適的位置后，停頓3s鐘，當聽到開始口令后再向上跳起，落地緩沖后保持1-2s結束。

1.2.2 數據處理與統計分析

1）動態姿勢穩定性參數主要包括前后方向穩定性指數（Anteroposterior stability index，APSI）、左右方向穩定性指數（Medial lateral stability index，MLSI）、垂直方向穩定性指數（Vertical stability index，VSI）和動態穩定性指數（Dynamic postural stability index，DPSI），動態姿勢穩定性指數均由GRF（x，y，z）推算而來。2）使用Excel計算3次測試結果的平均值，將平均值后的數值導入SPSS26.0中對其進行正態分布檢驗，用單因素重復測量方差分析不同程度疲勞對半蹲跳動態姿勢穩定性的影響。實驗數據采用±標準差（x±s）表示，顯著性水平定義為ɑ=0.05。

動態姿勢穩定性參數計算公式如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

2 結果

表2-1是無疲勞、中度疲勞、重度疲勞狀態下半蹲跳起跳時的MLSI、APSI、VSI、DPSI值，與NF相比，受試者達到MF時MLSI、APSI、VSI、DPSI增加（Plt;0.01）；達到SF時的MLSI、APSI、VSI、DPSI增加（plt;0.01）；MF與SF比較，達到SF時的MLSI、APSI、VSI、DPSI也增加（plt;0.01）。

表2-1 不同程度疲勞下半蹲跳動態姿勢穩定性變化特征

NF"" MF" SF

MLSI""""" 0.129±0.038"" 0.139±0.042#2"""""" 0.154±0.046#2?2

APSI""""" 0.049±0.019"" 0.057±0.020#2"""""" 0.070±0.018#2?2

VSI 0.352±0.055"" 0.373±0.055#2"""""" 0.429±0.092#2?2

DPSI""""" 0.382±0.060"" 0.398±0.057#2"""""" 0.447±0.086#2?2

#表示與NF比較Plt;0.05，#2表示與NF比較Plt;0.01；?表示與MF比較Plt;0.05，?2表示與MF比較Plt;0.01。

3 討論與分析

動態姿勢控制能力對于維持各種姿勢、抵抗外界干擾尤為重要。本研究發現，疲勞對MLSI、APSI、VSI、DPSI有影響。與NF相比，受試者達到MF與SF時的MLSI、APSI、VSI、DPSI值增加；與MF相比，受試者達到SF時的MLSI、APSI、VSI、DPSI值也增加。MLSI、APSI、VSI、DPSI數值越大，說明動態穩定性越差，這有可能是疲勞后肌肉最大收縮能力和肌肉輸出功率降低，人體控制運動姿勢的能力減弱，導致動態姿勢穩定性降低。有研究表明，運動性疲勞會減弱人體對外界信息的獲取能力和破壞人體本體感覺系統[8]。諸如跑步等運動項目誘發的肌肉疲勞不僅會改變本體感覺、視覺、前庭覺和足底皮膚感覺的輸入與整合，甚至會產生運動平衡障礙，增加運動中的損傷風險。有研究者對同等強度的跑步、騎行和步行疲勞后進行對比發現，跑步相對于騎行和步行來說更容易干擾站姿穩定性，并推測這是由于跑步過程中頭部運動過多致使前庭和視覺信息紊亂，導致姿勢控制能力降低[9，10]。而本研究的疲勞策略是跑+跳的結合，頭部運動的頻率相比于單純的跑步與步行要更加頻繁，這也是本研究中動態姿勢穩定性顯著下降的原因。其中，VSI方向上的穩定性指數增加最為明顯，這可能是受試者所做的動作為縱跳，是在垂直方向上的活動，因此在垂直方向上的穩定性顯著減弱。

綜上，疲勞程度的增加對縱跳蹬伸階段的動態姿勢穩定性影響主要體現在前后方向穩定性指數、左右方向穩定性指數、垂直方向穩定性指數和動態穩定性指數增加。這可能是運動性疲勞在不同水平上破壞了人體的生理性平衡，導致姿勢控制的感覺感受器和運動輸出能力降低。上述結果提示：人體在疲勞狀態下姿勢穩定性較差，肌肉保護關節的能力下降，這將可能增加下肢損傷風險。因此需加強人體在疲勞狀態下的訓練，這樣在運動中達到疲勞狀態時才能盡早并自動化的提供反饋機制，從根本上減小運動疲勞導致受傷的可能性。

4 結論

隨著疲勞程度的增加，前后、左右、垂直和動態穩定性指數呈現遞增的趨勢，表明疲勞會減弱人體的姿勢控制能力，從而反映疲勞會增加下肢在運動過程中發生損傷的風險。

參考文獻

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