神经肌肉训练对短跑运动员下肢功能的影响

李 萍，刘传镇，陈道裕，朱学强

(1.宁波大学 体育学院，浙江 宁波 315211；2.山东省桓台第一中学，山东 桓台 256400；3.山东体育学院，山东 济南 250102)

0 前 言

近些年来，随着竞技水平的不断提高，田径运动员的损伤发病率呈现逐渐增高的趋势，高达45%～82%[1,2]。且田径运动损伤的发生率具有明显的项目差异，短跨类运动损伤的发生率最高(41.98%)，多发部位为踝关节和膝关节[3,4]。不仅如此，运动损伤的高发率也带来了较高的复发率[5,6]。运动损伤容易成为运动员长期或者终身参与身体活动的障碍，严重妨碍了运动成绩的保持和提高，甚至导致运动员过早的结束运动生涯，并且给社会和家庭带来巨大的经济负担。因短跑的项目特点，大多数损伤属于非接触性损伤(non-cotact injuries)[7]。如果非接触性损伤的风险因素能被确定，就意味着非接触性损伤是可以得到预防的[8]。

运动员所表现出的专项技术动作主要取决于其基础动作能力，为了准确地执行基础动作能力，运动员的神经肌肉需要高度的控制能力[9,10]。通过这种方式，神经肌肉功能及其控制能力的发展水平会成为运动员安全高效地完成专项技术动作的限制性因素，特别是在强调“神经”训练中的短跑运动中。因此，强调“安全”的动作力学特征和姿势，提高神经肌肉功能及控制能力的训练对提高短跑运动员技术动作的有效性，降低运动损伤风险具有一定的重要性和必要性。基于此，本研究以8周的神经肌肉训练为干预手段，检验其对短跑运动员下肢神经肌肉功能的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

在山东体育学院进行短跑运动员的招募，具体的招募条件：①受试者自愿参加本次实验，专项为100m、200m或4×100m运动员，性别不限；②研究期间所有受试者均处于正常训练中，排除三个月以上未参加训练的受试者；③受试者的运动等级至少达到二级水平；④受试者参与实验前无重大运动损伤或者其它影响测试结果的疼痛或运动障碍等情况；⑤受试者无下肢相关手术史；⑥受试者需签署知情同意书。符合本研究招募条件的受试者共25名，其中男生15名，女生10名，详细情况见表1。

表1 受试者基本情况(N=25)

2.2 研究方法

2.2.1 测试法。

2.2.1.1 星形偏移平衡测试。星形偏移平衡测试(Star Excursion Balance Test，SEBT)是一种评估受试者动态平衡性控制能力和筛查下肢功能缺陷和检测受试者神经肌肉功能的测试工具[11-15]，其测试结果具有较高的可靠性和灵敏性(ICC=0.67～0.96)[16]。测试之前首先组织受试者进行下肢长的测试[16]，测试工作均由同一名老师和学生助手完成。测试方法、有效数据的记录标准及注意事项等按照相关文献[11-16]的要求严格执行。选用“相对距离”作为其评价指标[16]，即每个方向上的测试成绩=非支撑腿伸出远度的最大值/腿的长度×100，每侧下肢的总成绩=(下肢在8个方向上伸远的最大值之和)/(8倍的腿长)×100，并根据优势侧和非优势侧计算肢体对称指数。

左腿支撑 右腿支撑图1 星形偏移平衡测试(引自HERRINGTON,2009[16])

2.2.1.2 单脚跳跃测试。单腿跳跃测试(Hop Test)是评价其神经肌肉控制能力以及下肢力量和协调性发展水平的功能性测试方法[17],主要包括4种跳跃测试：①单脚跳跃距离测试；②6m定时单脚跳跃测试；③三次单脚跳跃距离测试；④三次交叉单脚跳跃距离测试。单腿跳跃测试具有较好的可靠性系数，4种跳跃测试的组内相关系数(ICC)为0.82～0.92[17]。具体的测试方法、顺序、要求以及有效数据的记录标准等参照相关文献[17]的介绍严格执行。

图2 四种单脚跳测试(引自Reid，2007[17])

2.2.1.3 肢体对称指数。肢体对称性指数(Limb Symmetry Index，LSI)的计算公式为：非优势侧成绩/优势侧成绩ⅹ100。指数越小代表存在较为明显的下肢不对称性，反之则代表肢体对称性发展较好，100%则表示下肢肢体间的完全对称性[20]。

2.2.2 实验法。将25名受试者按照随机抽签的原则进入实验组(EG)和对照组(CG),干预开始前1周完成相关测试，干预时间为8周，干预结束后1周进行后测。每周共5次训练课，每次训练课总时间为120min。实验组在训练课的准备部分进行神经肌肉训练干预，每周4次(周一/二/四/五)，每次干预时间为40min，对照组则按照日常训练安排进行，正式训练部分和结束部分两组统一进行训练。

实验组的练习方案是在前人的研究基础上[18-23]结合实际训练情况进行改编，共分为4个进阶阶段，每个阶段持续2周。除了必要的热身外，根据训练课安排相应的练习模块，周一包括速度灵敏性和快速伸缩复合练习模块，周二包括下肢力量和平衡稳定练习模块，周四包括速度灵敏性和下肢力量练习模块，周五包括平衡稳定性和快速伸缩复合练习模块。每个练习模块每次练习进行2～3个动作，练习过程中安排专门的体能教练进行监督，并给予适当的言语反馈以确保动作的规范性和准确性。

2.2.3 数理统计法。通过SPSS 22.0软件对采集的数据进行处理与分析，运用单因素协方差分析比较干预后各测试指标的变化，显著性水平取P≤0.05，计量资料采用平均值±标准差表示。

表2 神经肌肉训练内容

注:F代表女性，M代表男性

3 研究结果

3.1 星形偏移平衡测试结果

星形偏移平衡测试中，干预结束后外前方向上实验组对称指数显著高于对照组(P=0.05)；外方向上实验组非优势侧成绩和对称指数显著高于对照组(P<0.05)；外后方向上实验组非优势侧、优势侧成绩和对称指数均显著高于对照组(P<0.05)；后方向上实验组非优势成绩和对称指数显著高于对照组(P≤0.05)；内后方向上实验组非优势侧、优势侧成绩和对称指数均显著高于对照组(P<0.05)；内、内前方向和总分上实验组非优势成绩和对称指数均显著高于对照组(P<0.05，详见表3)。

表3 星形偏移平衡测试(%腿长)的协方差分析结果(N=25)

3.2 星形偏移平衡测试结果

干预结束后，单脚跳跃中实验组双侧成绩和肢体对称指数显著高于对照组(P<0.05)；6m定时跳跃测试中实验组非优势侧成绩显著高于对照组(P<0.05)；同侧腿三次跳跃测试中实验组非优势侧成绩和肢体对称指数显著高于对照组(P≤0.04)；三次交叉跳跃测试中实验组双侧成绩和肢体对称指数显著高于对照组(P<0.05)，其它测试指标无显著性差异(详见表4)。

表4 四种单脚跳测试的协方差分析结果(N=25)

4 分析与讨论

4.1 星形偏移平衡测试

如前所述，星形偏移平衡测试(SEBT)是一项评估受试者的动态平衡性、筛查下肢功能缺陷的常用工具[11-15]。从某种角度而言，对于人体平衡稳定性的评价，尤其是单腿姿势控制的情况下动态平衡测试更优于静态平衡测试[24]。人体维持动态平衡依靠踝关节，若以髋关节为主则容易摔倒[25]。人体的平衡机制首先是形成平衡觉，正常的平衡反应除了稳定的平衡感觉输入外，躯干和下肢的肌力和张力也是必要的条件之一。中枢神经系统对传入的感觉信息整合分析后下达传出指令，不断调整肌肉骨骼系统及时纠正身体的偏移以维持稳定和平衡[26]，而这正是SEBT测试的主要机制：单腿站立时以及对侧腿伸远的过程中控制身体重心，调整身体的姿势稳定[26]。

众多研究已证实了核心训练对平衡稳定能力的促进作用[26],但有研究认为核心训练必须将力量和平衡稳定性相结合才能达到较好的效果[27]。通过强化稳定躯干部位的深层肌肉以及非优势侧肢体的运动能力，刺激本体感觉功能和神经肌肉控制能力，以增加身体对外界压力和肌紧张的忍受力，使身体在运动中的平衡能力、控制能力以及动力链上力量的传导得到改善和提高[26]。损伤预防训练方案中的稳定支撑面和非稳定支撑面练习的进阶动作中通过增加外部阻力来提高动作的难度和强度，皆在通过利用身体重心的变化、动态支撑、躯干部位旋转等动作启动 “踝关节”和“髋关节”的平衡控制机制[26]。一方面既锻炼了核心部位的力量和耐力，另一方面提高了关节位置的感知能力，使反射和肌张力调节回路的传导能力得到进一步的加强[26],进而使本体感觉功能、关节控制能力以及肌肉间的协调能力得到发展。有研究者发现：机体经过稳定和不稳定的交替训练后可以使身体达到“外部干扰-身体平衡适应”，即身体平衡机能可以通过不稳定条件下的适应性学习来获得[27]。此外，训练方案中BOSU球上的闭链动作较多，通过调整身体姿势或改变重心轨迹以完成支撑和维持平衡，这对姿势控制和力量控制能力的要求更高，能使本体感觉能力和下肢力量以及支撑能力得到一定程度的发展[27]，有利于维持激烈运动中下肢的动态稳定性，降低下肢损伤的发生风险。在上述练习中还有左右交替性动作和转体动作，这有助于改善和提高前庭器官的功能以及左右大脑的协调发展。总体来说，损伤预防训练方案中的平衡稳定性训练能充分发展运动员的前庭、视觉和本体感觉功能，提高神经系统对外界感觉信息的综合处理能力以及与肌肉力量、耐力、抗外部干扰和动作敏捷等之间的协调能力，从而使机体的平衡稳定能力得以有效发展[26]。

4.2 单腿跳跃测试

在完成同样的落地、旋转、减速和侧切等动作中，女子运动员通常表现出过度的躯干屈曲和侧倾动作[28]，但很大程度上并非是由核心肌群所主导，这降低了核心区的控制能力以及对下肢关节力量平衡或削弱的能力,导致较高的地面反作用力和膝关节外翻力矩。此外，肌电数据的差异也从另一方面证实了女子运动员神经肌肉控制赤字的存在：跳跃落地动作中，女子运动员股四头肌的放电量增加，但臀大肌和臀中肌的放电量却较小[29]。神经肌肉控制赤字的存在容易引起关节和韧带周围压力的增加，极大可能地超越其力量承受的极限造成下肢生物力学的失败[30]。因此，动态运动中需要高度的神经肌肉控制能力以维持膝关节的动态稳定性。

以技术动作为导向的快速伸缩复合训练和力量训练的组合干预能使运动员双膝内翻和外翻动作在落地时减少50%[31],且能促进腘绳肌和股四头肌的激活和同步收缩，两者收缩模式的同步性能有效保护膝关节对抗过度前移、膝外翻和下肢动态外翻负荷[32]。此外，将力量和平衡稳定性相结合的练习通过强化稳定躯干部位的深层肌肉以及非优势侧肢体的运动能力，刺激本体感觉功能和神经肌肉控制能力，以增加身体对外界压力和肌紧张的忍受力，使身体在运动中的平衡能力、控制能力以及动力链上力量的传导得到改善和提高[26]。进阶中通过利用身体重心的变化、动态支撑、躯干部位旋转等动作启动“踝关节”和“髋关节”的平衡控制机制[26]，可以使身体达到“外部干扰-身体平衡适应”，使本体感觉功能、关节控制能力以及肌肉间的协调能力得到进一步的发展。单腿跳跃运动表现的提高除了与下肢两侧力量、协调、控制能力及其发展的均衡性有关之外，本体感觉功能也是非常重要的影响因素。肌肉力量的提高可以通过增强关节周围软组织的韧性以及软骨对机械性应力的敏感性，达到提高本体感觉功能的目的[33]。绳梯和跳绳等速度灵敏性练习，有助于提高运动员的时空定位能力、对感觉信息的反应能力、肌肉表现与时间和空间的节奏能力等[34]。大量的单侧、双侧以及两者的组合练习，已被证实是一种降低下肢肢体间不对称性的有效方法[35]。

5 结论与建议

8周神经肌肉训练能有效提高短跑运动员星形偏移平衡测试和单脚跳跃测试成绩，通过改善下肢功能的不对称性以提高下肢神经肌肉功能及其控制能力，进而降低下肢运动损伤风险。建议在今后的训练实践中，根据专项特点合理地安排神经肌肉训练，使其更好地发挥预防运动损伤和提高运动表现的训练效应。