惯性力量训练预防与改善肌腱损伤的研究进展①

刘琪 李沛 叶强

(1.南京体育学院击剑学院 江苏南京 210014;2.南京体育学院体育教育与人文学院 江苏南京 210014)

肌腱损伤是长期从事跑、跳等运动人群中的常见损伤，其病因与运动过量有关，通常发生于体育运动时期和运动之后[1-4]。肌腱损伤的保守治疗通常以被动的物理治疗为主，如休息、超声波疗法、电击疗法、中医针灸、中医推拿等[5]，然而这些治疗措施由于缺乏有效的数据支持，在治疗慢性肌腱损伤方面可能难以产生明显有效的治疗效果[5]，因此力量训练尤其是离心力量训练受到了广泛的关注。惯性力量训练是理疗师使用的新颖训练方法，主要应用于运动损伤的改善和预防[6]，通过绳索和轴承将人体的机械转化为飞轮的动能，使患者在训练过程中对抗飞轮惯性旋转的一种用于强化肌肉离心收缩能力的训练方式，具有简单、便携、安全的特点，因此成为了国际运动康复治疗的热门研究领域。关于惯性力量训练的应用和其康复机制的探索已有大量的文献研究，该文综述了惯性力量训练在治疗高水平运动员运动损伤中的应用进展和其康复机制。

1 惯性力量训练概述

1.1 惯性力量训练的起源和构成

惯性力量训练起初应用于改善太空失重环境对宇航员造成的肌肉萎缩等消极影响[7,8]，其结构仅由飞盘、轴承和绳索构成。当人拉动绳索时，人体机械能转化为飞轮动能使飞轮加速旋转，此时肌肉运动处于向心收缩阶段；当人拉动绳索到达极限时，飞轮旋转速度达到最快，此时肌肉运动介于向心收缩与离心收缩阶段之间；高速旋转的飞轮由于惯性继续旋转，飞轮带动轴承旋转将绳索卷至起始位置，动作还原过程需要对抗飞轮的旋转，此时肌肉运动进入离心收缩阶段，使飞盘减速旋转，如图1所示。

1.2 惯性力量训练特征

首先，惯性力量训练的阻力由飞轮旋转惯性决定，惯性训练器能够存储肌肉产生的机械能并驱使飞轮加速旋转且不受外部力矩变化影响，因此能够实时为肌肉提供最大的训练负荷并充分激活目标肌肉。其次，当肌肉运动进入介于向心收缩和离心收缩阶段时，根据功率公式P=T·ω可得，飞轮旋转速度ω由于惯性加速，在扭矩T一定时飞轮的惯性加速能够短暂的产生超过向心收缩阶段的过载负荷，有研究表明此时离心初始阶段的负荷约为向心阶段负荷的1.25倍[9]，因此能够增强目标肌肉的离心工作能力，进而促进肌肉整体力量素质的增长。最后，相较于传统力量训练提供的固定运动负荷，惯性力量训练能够提供与练习者发力程度成正比的动态运动负荷[10]，即当练习者进行向心收缩时用的力越大，飞轮存储的动能越多使飞轮转速越快，则产生的离心负荷越大，该特性不仅有利于肌肉发展离心收缩能力，更能为肌肉的离心收缩训练提供安全可控的动态负荷[7]。

2 惯性力量训练的应用

惯性力量训练能够有效地发展力量素质并改善运动能力，Maroto等人在有关惯性力量训练效益的Meta分析中表明，与传统力量练习相比，惯性力量训练能够更有效地提高练习者的冲刺速度与跳跃能力[11]，其原因可能是由于惯性力量训练产生的离心过载负荷能够诱导快速糖酵解酶的mRNA表达能力的提升[12]。此外，惯性力量训练能够提高运动员的短跑和跳跃能力，并有效降低运动员的运动损伤概率[13,14]。Tous等人的研究结果表明，惯性力量训练能够有效影响足球运动员的变向能力（ES=1.22），练习者在检测变向能力的V-cut Test测试中成绩提高了5.7%，并建议足球训练应当每周安排一次惯性力量训练作为足球特殊技能训练的辅助手段[15]。专项成绩的提高还需要将力量训练与专项特征相结合，Mariusz Naczk等人根据自由泳、蝶泳的划臂技术特征设计了与之相似的惯性力量训练动作，4周训练后练习者的50m自由泳和100m蝶泳用时分别减少0.76%和1.86%，并且没有观察到肌肉形态发生显著变化（P＜0.05）[16]，这非常有利于对身体形态要求较高的运动员发展力量素质。

惯性力量训练特有的动态负荷为其在康复治疗领域的应用带来可能。当前研究表明，发展肌肉离心收缩能力可以有效减缓受损肌腱的疼痛感和肌腱僵硬等症状，促进神经肌肉系统的协调能力[17-19]。D.Romero等人对10位慢性髌腱炎的职业运动员进行6周惯性力量训练后，有效地降低患者主观疼痛感并使患者下肢肌肉的离心收缩能力得到显著改善（P＜0.05）[13]。Malliaras等人在跟腱与髌腱康复疗法的研究中，建议在肌肉康复治疗过程应当对肌肉向心收缩能力和离心收缩能力给予同样的重视[20]。因此，兼具向心收缩和离心过载收缩的惯性力量训练成为肌腱损伤康复的理想选择。Tesch等人的研究表明，惯性力量训练在肌腱病损伤康复中能够发挥积极作用[21]，Gual等人使用惯性力量训练进行24周的深蹲训练干预，表明惯性力量训练能够增强髌腱和跟腱的横截面积，并且不会引起损伤肌腱的疼痛感等消极反应[22]。Fernandez等人将惯性力量训练应用于脑卒中患者的康复治疗，认为惯性力量训练是安全、可行且高效的康复治疗手段，并能够改善慢性脑卒中患者骨骼肌的功能[23]。

尽管此类研究缺乏实验对照且目前应用于康复治疗的惯性力量训练安排多采用短时间、低频率和较高离心负荷的方式进行干预，尚未对其他练习方式的效果进行验证与研究，但现有研究成果已经能够充分证明惯性力量训练在缓解疼痛、改善患者肌肉功能方面具有积极的效果和独特的优势。

3 惯性力量训练的康复机制

3.1 促进肌肥大

力量素质与肌肉横截面积成正比，增加肌肉体积/质量和肌肉横截面积能够促进肌肉力量素质的发展[24,25]，而核磁共振、超声波等医学成像技术被认为是用于观察肌肉形态的最佳手段[26]。Wernbom等人系统综述了44项有关传统力量训练促进肌肥大的研究后发现，小于60岁的健康人群在平均约11周的力量训练期间，其肱二头肌和股四头肌肌肉体积的每日增加范围在0.02%～0.19%之间，平均每日增加幅度约为0.11%[27]。而一项关于惯性力量训练的Meta分析研究表明，经过5～8周，每周2～3次的惯性力量训练，肌肉体积/质量增长幅度平均每天达0.2%；训练后肌肉横截面积可增加约7.4%；肌肉体积/质量可增加约7.8%；其对肌肥大的效应量达0.59[28]。该Meta分析的结论认为，惯性力量训练相较于传统力量训练能够更有效地增加肌肉体积与质量，但由于样本和训练方法存在较大差别，该结论的真伪性有待商榷。

然而，在力量练习的初期（少于20d），肌肉体积的增加可能伴随肌肉急性无菌炎症的水肿[29]。该现象可能是肌纤维底物（蛋白质等）的分解速度大于合成速度，造成肌肉纤维的微结构损伤，并产生一定的炎症引发水肿导致肌肉体积增加而非肌肉纤维形态的变化，因此通过测量肌肉围度变化来评定肌肥大现象和力量素质的变化可能并不准确。

3.2 增强神经肌肉系统协调

肌肉的力量表现还依赖神经系统对运动单位兴奋性的控制，包括肌肉的募集频率、肌肉纤维的调用数量及肌肉纤维的收缩速度等[30,31]。肌电信号是指中枢神经系统控制肌肉活动过程中的生物电信号，通过对肌电信号的记录与分析能够评价神经肌肉系统的活性和功能状态[32]。惯性力量训练不仅能够产生离心过载负荷，还能够比传统力量训练更有效地激活和募集肌肉，Lena等人采取测量表面肌电的方式探究传统力量训练与惯性力量训练效益的不同，在为期5周的实验研究中对比了两种不同训练后股外侧肌的肌电变化，认为就股外侧肌而言惯性力量训练的效果优于传统力量训练[33]。Mariusz等人对波兰高水平游泳运动员进行惯性力量训练后得出了类似的结论，训练后的力量测试中相较于常规训练的游泳运动员其肱三头肌肌电振幅增加22.7%，肌肉力量和肌肉功率输出分别提高12.8%和14.2%[16]。

此外，神经肌肉系统能力的增强可以通过对比肌肉体积/质量的增长百分比和最大肌肉力量的增长百分比体现。大量的研究表明，惯性力量训练对于最大力量的增长百分比高于肌肉体积/质量的增长百分比，Lundberg等人的研究结果表明，通过惯性力量训练使膝关节伸肌肌肉体积/质量和最大力量分别增长10.7%和28.5%[23]；Mariusz Nazack等人通过惯性力量训练使股四头肌肌肉体积/质量和最大力量分别增长11.0%和25.7%[34]；Owerkowicz等人通过惯性力量训练使下肢肌肉横截面积增长约9.9%，而最大力量增长达16.5%[35]；Henrik Petré通过Meta分析计算得出惯性力量训练对肌肥大和最大力量影响的效应量分别为0.59和1.33[28]。因此，惯性力量训练能够在增加肌肉最大力量的同时控制肌肥大现象，这十分有利于严格控制肌肉形态的部分人群（如高水平运动员、舞蹈艺术家等）发展力量素质，但该结论与训练者的性别、年龄及运动水平等因素是否具有相关性仍需进一步的研究加以论证。

3.3 肌肉做功能力增长

功率（Power）的物理定义是单位时间内能量的输出或工作的速率，肌肉做功能力是一个动态的做功过程，因此与力量测试相比，肌肉功率能较好地反映人体的运动能力[36,37]。大部分有关惯性力量训练的研究表明，经过一段时间（4～10周）的惯性力量训练能够显著增加肌肉的输出功率[11,16,22,23,33]，并且有研究认为惯性力量训练对练习者做功能力的增益效果可能与练习者的运动能力呈正相关，其原因可能是由于训练有素的练习者拥有更发达的神经肌肉协调能力[28]。

不同的飞轮质量和练习速率对肌肉功率的增益具有不同的影响。Mariusz Naczk等人探究了3种飞轮质量的惯性力量训练对肩关节内收肌的不同训练效果[38]，因此在实施惯性力量训练时需针对练习者的情况和需求酌情选择飞轮的质量。Mariusz Naczk等人还对惯性力量训练的练习速度进行研究，比较了练习者分别以7.50rad/s和5.76rad/s的飞轮转速进行惯性力量训练，其肌肉功率增长百分比分别为37.7%和12.4%[29]，因此，更快速度的惯性力量训练可能更有益于肌肉做功能力的增强。但由于部分文献对肌肉输出功率的概念混杂，且测量单位、方式及算法等方面难以得到统一，尽管当前学术界普遍认同惯性力量训练对肌肉做功能力具有良好的增益效果，但学术界仍未对其相关影响因素达成一致的认可。

4 结语

惯性力量训练的特征是能够提供可适配安全的动态负荷以充分激活练习者的目标肌肉，产生离心过载负荷以强化肌肉的离心收缩能力进而促进力量素质的增长。惯性力量训练已在常见肌腱如髌腱、跟腱等损伤的康复治疗中得到了广泛的应用，并且对运动损伤的预防和运动能力的改善具有一定的积极意义，在国际上得到了普遍的认可。惯性力量训练的康复机制主要是改善力量素质，如促进肌肥大、神经肌肉系统控制能力和肌肉输出功率的增强等，但惯性力量训练的训练时间、训练频率、训练负荷量等尚未形成统一的规范指导，在一定程度上限制了惯性力量训练的应用，因此惯性力量训练在运动处方的制定方面仍需进一步的探索与研究。该文旨在为已使用惯性力量训练或正在寻求改善力量素质新途径等广大教练员、运动员和体育从业者提供些许的参考与建议。