振动杆训练对射箭运动员发射技术动作稳定性的研究*

肖才坤, 叶广雄, 廖开放

(1.广东体育职业技术学院,广东 广州 510663；2. 广东省黄村体育训练中心,广东 广州 510663)

射箭运动是竞技体育中的重点项目之一，是一项个人单一动作结构的运动，是对各关节稳定性和协调性要求很高的肌肉耐力性项目[1]。射箭运动在比赛过程中大部分时间处于“引而不发，跃如也”的状态，其核心是准确性和稳定性[2]。长久以来，我国射箭专项力量训练的重点放在四肢和躯干大肌肉群上，此外，还有很多教练采用增大专项力量训练的运动量和运动强度，以期提高射箭成绩，但是随之而来的运动损伤问题也越来越突出[3,4]。射箭运动员以慢性损伤为主(约85.7%)，受伤率最高的是肩关节，高达54%[5]。而肩关节是整个射箭技术动作中重要的一环，肩关节能否协调稳定发力，会直接影响命中水平，甚至还可能导致运动员重返赛场后复发率居高不下的情况[6]，如何让肩关节周围肌肉协调稳定发力是射箭运动员亟待解决的问题。有研究报道，振动刺激可以提高肌肉的激活水平从而提高稳定性[7,8]，而近年传入我国的振动杆便是其中一种振动训练器，其广泛应用于健身和康复治疗领域以提高肌肉力量、协调和稳定能力，但其在射箭运动员中的应用尚未见报道。本研究探讨振动杆训练对精英射箭运动员发射技术动作时肩关节稳定性的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

筛选26名广东省黄村体育训练中心的精英射箭运动员，用信封法将运动员随机分为实验组(振动杆组)和对照组，每组13名。其中，男性15名 , 女性11名，专项训练5年以上，健将级8人，一级运动员10人，二级运动员8人，所有运动员均左手持弓，右手为优势手，两组运动员的性别、年龄、身高、体重和专项训练时间等各项情况进行对比，无显著性差异(P>0.05)(表1)。对照组只进行常规射箭力量训练，而实验组在常规射箭力量训练的基础上，增加振动杆训练。

表1 两组运动员一般情况比较

1.2 实验训练方案

1.2.1 射箭力量训练内容与方法

常规射箭力量训练内容包括一般力量素质训练和射箭专项力量训练(表2)[9,10]。所有研究对象均由一位具有5年工作经验的体能教练进行规范化和系统化训练，约120min/次，3次/周，共8周。

表2 射箭力量训练

1.2.2 振动杆训练方法

实验组研究对象均使用统一振动杆(体育型, 德国)进行训练，长度153cm, 中央手柄长度为17.9cm，重量为710g，厚度为9.5 mm，振动频率可达270次/min(4.6Hz)。振动杆训练方案：①双侧手持振动杆于肩关节前屈90°位，在额状面上下向振动；②双侧手持振动杆于肩关节外展至90°位，在额状面上进行左右向的振动(即向外，然后向内侧做往复运动)；③双侧手持振动杆于肩关节前屈180°位，在额状面上下向振动；④双侧手持振动杆于肩关节后伸30°位，在矢状面前后向振动。进行训练前，所有运动员先进行3min热身。振动杆训练时，双脚与肩同宽站立，每个动作以个人最大幅度持续晃动60秒/次，每次完成之后休息1min，连续完成10组。训练后，进行3min的放松运动，完成以上4个训练需约30min/次，3次/周，共8周。

1.3 训练效果评估标准

1.3.1 等速肌力测试

由一名经过专业认证培训的人员采用等速肌力检测与训练系统(Biodex, Multi-Joint System 4, Biodex Corp, Shirly NY, 美国)对所有研究对象进行测试，测试的具体动作包括双侧肩关节前屈/后伸、外展/内收、肩胛骨平面外展45°时外旋/内旋时的向心性收缩运动。测试前先热身5min，并说明等速肌力测试过程及注意事项。测试肩关节功能性动作要求：①肩关节前屈/后伸向心运动：取坐位，躯干固定靠背上，动力臂起始在0°位，前屈范围设定在90°，后伸设定于30°；②外展/内收向心运动：取坐位，躯干固定靠背上，动力臂起始在0°位，外展范围设定在90°；③外旋/内旋向心运动：取坐位，躯干固定靠背上，肩胛骨平面外展45°，屈肘90°，前臂中立位，外旋范围设定在90°。每个动作均重复做5次，中间休息5s，在60°/s的角速度下测试肌肉峰值力矩。

1.3.2 sEMG信号采集方法

由一名经过肌电图培训的人员采用表面肌电仪测试所有运动员在标准射箭动作时双侧前锯肌、上斜方肌、中斜方肌、下斜方肌、菱形肌和肩胛下肌的表面肌电(surface electromyography ,sEMG)信号。采样频率为1024Hz，带通滤波20-400Hz，噪声水平<5uV。所有研究对象先进行3～5支箭的适应练习，然后采集实射12支箭时的sEMG信号。原始的EMG信号经整流和平滑处理，平滑采用均方根(root mean square, RMS)公式计算，肌肉激活状态的标准是肌肉的肌电RSM值达到此阶段RSM幅值的2个标准差，且持续时间窗在50ms以上，数据分析指标为相应测试肌肉的表面积分肌电值(integrated EMG, iEMG)[11]。

1.3.3 牛津肩关节不稳定评分

采用牛津肩关节不稳定评分量表(Oxford Shoulder Instability Questionnaire, OSIS)对所有研究对象的肩关节稳定性进行评分，该量表由12 个问题组成, 包括疼痛( 1～4题) 及功能活动( 5～12题)等内容[12]。每个问题有5个备选答案, 情况最好为1分, 最差为5分, 总分12～60分, 分数越高肩关节功能越差[13]。

1.4 统计学分析

采用SPSS19.0统计软件对所有评估指标进行统计学分析。结果以平均值±标准差表示，数据采用统计学方法分析前，先采用单样本S-W检验对两组的数据进行正态分布性检验，以这些数据服从正态分布，而且方差齐同为前提，根据需要保留小数点后2位。组内比较采用t 检验，组间比较采用重复测量方差分析，P<0.05 为显著性差异，P<0.01 为极显著性差异。

2 研究结果

2.1 肩关节肌群等速肌力测试结果

表3 两组运动员肩关节肌群向心性等速肌力测试结果比较

注：与训练前比较：①P<0.05；与对照组比较：②P<0.05

训练前两组肩关节肌群在慢速(60°/s)最大用力的等速肌力测试结果比较，差异无统计学意义(P>0.05)。训练8周后，仅实验组的峰值力矩较训练前明显提高(P<0.05)，且实验组的峰值力矩较对照组有显著性差异(P<0.05)(表3)。训练8周后，两组运动员双侧肩关节峰值力矩比值与训练前及组间比较均无统计学差异(P>0.05) (表3)。

2.2 肩关节肌群iEMG测试结果

训练前两组双侧前锯肌、上斜方肌、中斜方肌、下斜方肌、菱形肌和肩胛下肌的iEMG测试结果比较，差异无统计学意义(P>0.05)。训练8周后，仅实验组的iEMG较训练前明显提高(P<0.05)，且实验组的iEMG与对照组进行比较，均具有显著性差异(P<0.05)(表4)。

表4 两组运动员肩关节肌群iEMG比较

注：与训练前比较：①P<0.05；与对照组比较：②P<0.05

2.3 牛津肩关节不稳定评分结果

训练前，实验组OSIS平均为18分，对照组为17分；训练后，对照组平均为16分，实验组为12分。组内对比仅实验组训练后评分较训练前有显著性差异(P<0.05)，且与对照组比较存在显著性差异(P<0.05)。

表5 两组运动员牛津肩关节不稳定评分比较

3 讨论

3.1 振动杆训练对射箭运动员肩关节周围肌肉力量的影响

振动杆训练8周后，实验组双侧肩关节周围肌群的峰值力矩明显提高。原因可能有两点：一是双侧振动杆训练方案，这些在不同平面上的训练能够加强肌肉间的协调水平，让运动变得更加协调、有效。射箭时肩外展，肱骨升高并伴随肩胛骨的运动，肱骨在关节窝正确的运动轨迹即通常所说的肩肱节律性对于射箭运动员至关重要，而肩胛骨有六个方向的运动，其任何一个方向的运动均由相互协同而又相互拮抗的肩关节周围肌肉共同完成。原动肌与拮抗肌不仅相互配合，且其角色是交替的，原动肌收缩的力量不仅依赖其拮抗肌力量的发挥，拮抗肌的收缩也是原动肌尽快进入其下一轮收缩的前提条件，这些肌肉通过主动收缩的合力作用而达到增加其稳定性。本研究通过类似于射箭运动的双侧上肢振动杆训练，训练后使肱骨头更稳压于肩胛盂而促进其稳定性[14]。在力量训练实践中，存在重视原动肌而忽视拮抗肌的现象，教练员或运动员容易认定某些肌肉是一种运动的原动肌，且认为这些肌肉是运动成绩的决定性因素，显然是非常片面的。此外，原动肌与拮抗肌力量不平衡是运动中发生损伤的常见原因。二是振动杆训练把肩胛带整合到全身的动力链中，其对于射箭运动员更为重要。笔者认为，射箭运动员应多加强神经、肌肉协调能力的训练，而不仅仅是单纯的局部肌肉力量，应按照射箭项目的特点，从素质构成角度出发。而本研究中的振动杆训练方案正是一种神经-肌肉协调发展的动力链训练方法。

3.2 振动杆训练对肩关节周围肌积分肌电值的影响

本研究采集的是实射时前锯肌、上斜方肌、中斜方肌、下斜方肌、菱形肌和肩胛下肌的iEMG，主要是因为这些肌肉对于稳定肩胛骨起关键性作用。从运动生物力学角度分析，拉弓动作不仅是上臂的后伸、内旋，同时会伴随着肩胛骨的内收(靠近脊柱)[15]。拉弓时，要求在完成动作的过程中逐渐均匀加力，忽大忽小的用力会造成肢体不稳从而导致弓的不稳定。本研究所使用的振动杆是种双向振动的工具，不管在矢状面、额状面，还是水平面上运动，只需要很小的力量就能使振动杆的两端以固定4.6Hz的频率进行振动，这种振动可以激活肌肉以保持关节稳定及控制运动动作，振动越大，肌肉克服的阻力就越大。Oliver GD等人[7]把振动杆练习加入到的肩关节训练中，结果发现不仅上肢的活动度得到提高，下肢的肌肉活动度也得到提高。Parry JS等人[16]用振动杆和哑铃对肩关节进行训练，发现振动杆练习产生的肌肉活动度明显高于哑铃组。Lister JL等人[17]用振动杆和弹力带对肩胛带肌群进行训练，结果发现在肩关节屈曲和外展时，上斜方肌、下斜方肌和前锯肌都比弹力带组产生更多肌肉活动。本研究结果与上述学者的研究结果相似，提示振动杆训练能有效激活肩关节周围肌肉。

3.3 振动杆训练对肩关节稳定性的影响

通过振动杆训练，运动员的OSIS评分与对照组相比有显著性差异，可能是因为振动会刺激肩关节的整体结构(如肌肉、筋膜、神经等)，有助于增强本体感觉，因为良好的本体感觉对达到功能性效果很有必要。此外，振动杆训练不仅能够让孤立的肌肉振动起来，还会带动整个肌肉链随之振动。在肩胛骨伴随肱骨外展做上回旋时，肩关节周围肌肉大程度的激活，使得肩外展 90°时肱骨头紧压肩胛盂而使肩关节稳定。本研究的肩关节训练是让肱骨保持在功能性活动的角度范围内，肩关节周围肌肉能更好地稳定肩关节，同时又避免产生对肩关节不利的过度上移切力[18]。

3.4 不足之处

一是仅针对肩关节肌群的肌电信号和等速肌力进行检测，而射箭动作的稳定性极其复杂，与运动员身体各部位的运动控制和心理都有很大关系。二是并未针对射箭动作的整体稳定性加以量化检测，虽然采用了OSIS评估了肩关节局部的稳定性，但未能测试其他部位对射箭动作整体稳定性的影响，以上不足有待后续进一步研究。

4 结论

应用振动杆训练能显著加强射箭运动员肩关节周围肌肉力量，提高主要肩胛骨稳定肌的激活水平，可作为射箭运动员发射技术动作时肩关节稳定性的一种有效锻炼方法。