瑞士球核心稳定性训练对心肺及其调节功能影响的实验研究

王艳霞 赵敬国

(山东师范大学体育学院运动人体科学实验室，山东济南 250014)

近年来利用不稳定性装置进行核心稳定性训练已成为许多训练及健身中心的特色方法。由于在不稳定情况下进行的低负荷抗阻练习中肌肉呈现的高激活状态，提示该训练方法可能在训练计划周期中、康复计划中和那些不愿意在地面进行肌肉力量锻炼的非运动员中将发挥重要的作用［1，2］。瑞士球锻炼中有等长肌肉活动、小的负荷、长的肌肉紧张时间等特点，因此被认为可以用作发展核心耐力的手段［3］。研究显示一段时间的瑞士球核心力量训练可以显著增加躯干及下肢屈伸肌群的力量、下肢耐力、下腰的柔韧性和动态平衡能力［4］，但瑞士球核心稳定性训练对心肺功能及其调节功能影响的相关研究甚少［5］。心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)作为定量评估心脏交感神经、迷走神经的活动变化及其均衡性的一项无创性定量指标，在健康评估、体适能评价和运动科学领域得到有效的应用［6］。研究证明用Polar心率表及其相关分析软件进行心率变异性研究的结果与标准测量结果呈高度相关(0.85-0.99)，达到了接近完美的效度［7，8］。本文利用芬兰产的POLAR S810i遥测心率表及瑞典产的MONARK 839E有氧功率车为手段，观察了为期四周的瑞士球(GoFit Swiss Ball，75cm)核心稳定性训练(球上跪姿抬臂)对普通女大学生的心率变异性和最大吸氧量的影响规律，以期为核心稳定性训练的机能学评价提供更多的实验支持。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

通过招募，采用人口统计学特征、PARQ＆YOU问卷以及健康与生活习惯询问，筛选出无酗酒、吸烟等不良嗜好，无腰部损伤、心脏病、呼吸系统疾病以及心血管疾病史，无运动禁忌症的山东师范大学健康非运动员女大学生18名作为受试对象，随机分为实验组(n=10)和对照组(n=8)，人口统计学特征见表1。所有受试者均书面知情同意。

表1 受试者人口统计学特征(±SD)

表1 受试者人口统计学特征(±SD)

注:组间比较，均无显著性差异(P＞0.05)。

组别 n 年龄(岁)身高(cm)体重(kg)实验组20.38±0.52 163.00±4.45 58.75±3.99 10 20.40±1.08 159.55±5.52 60.15±6.25对照组8

1.2 研究方法

1.2.1 核心稳定性训练方案

实验组在专门教师的指导下进行为期4周的核心稳定性训练，运动处方为:

运动目的:核心稳定性训练。

运动方式:瑞士球(GoFit Swiss Ball，75cm)上的跪姿抬臂，标准姿势为手臂抬起与肩同宽同高、手臂前伸，躯干直立，大腿与小腿之间成90度(见图1)。

运动强度:每次训练时，受试者都要尽量在瑞士球上维持最长的稳定时间。当在球上不能维持稳定状态时，可通过调整身体的重心以及手臂的位置来维持身体的平衡。

运动时间:每次训练时间为30min。

运动频率:训练频率为每周3次(周一、周三、周五)。

注意事项:受试者在训练前要进行简单的热身，活动全身的关节，防止运动过程中发生运动损伤。对照组保持正常的生活方式及运动方式，不进行相关的专门性训练。

1.2.2 指标测试与分析

受试者在锻炼前、锻炼四周后各进行一次心率变异性、最大吸氧量以及血压的测试;要求受试者在测试前24h内拒绝参加任何剧烈活动;测试前一天晚上睡眠良好，无主观不适感;测试当天受试者禁烟、茶、酒以及含咖啡因等影响心率的食物;饭后至少间隔1-2h才能进行测试;测试时要穿着合适的衣裤及鞋子，进入测试室后先静坐10 min。

测试仪器:采用上海产玉兔牌XJ11D台式血压计，芬兰产POLAR S810i遥测心率表及相关软件(Polar Precision Performance4.0)，瑞典产MONARK 839E有氧功率车。

图1 示受试者瑞士球上跪姿抬臂

测试流程:受试者进入测试室后先令其静坐休息10 min，主试者向其讲明整个测试的过程及注意事项，使其消除紧张情绪，待完全放松后，在清醒安静状态下开始测试。首先进行血压的测试;其次进行HRV的测试，先为受试者佩戴胸带及心率表，设置心率表的各项参数值，令受试者处于安静坐位5 min后开启心率表进入测试，测试时间为5 min，测试过程中要保持安静;最后利用Monark Ergomedic 839E有氧功率车，采用ASTRAND PROTOCAL进行最大吸氧量的间接测试。

观察指标:HRV时域分析指标选用RR间期的标准差(SD)和相邻 RR间期之差的均方根值(RMSSD);频域分析指标选用低频段(0.00-0.15 Hz)的功率(LF)、高频段(0.15-0.4 Hz)的功率(HF);心率;血压(收缩压/舒张压);最大吸氧量的绝对值(L/min)以及最大吸氧量的相对值(ml/kg/min)。

1.3 统计学处理

所有数据经核实无误后，采用 SPSS15.0 for windows进行描述性统计和推断性统计;组内差异显著性检验采用配对T检验，组间比较采用独立样本T检验，差异显著性标准采用P﹤0.05，极显著性标准采用P﹤0.01。

整个实验过程于2012年4月在山东师范大学体育学院运动人体科学实验室完成。

2 研究结果

2.1 四周瑞士球核心稳定性训练前后运动表现能力的变化

经过四周的锻炼，实验组的10名受试者均能在瑞士球上维持跪姿抬臂的标准姿势5min(见图1)，从锻炼刚开始时的难以跪到球上到可以在球上自主维持平衡5min，受试者的运动表现能力都有了显著性的提高。

2.2 四周瑞士球核心稳定性训练前后心肺功能的变化

表2 四周瑞士球核心稳定性训练前后心肺功能各项指标的比较(±SD)

表2 四周瑞士球核心稳定性训练前后心肺功能各项指标的比较(±SD)

注:与锻炼前对比*P＜0.05;＊＊ P＜0.01

锻炼前 四周后 锻炼前 四周后最大吸氧量绝对值(L/min)2.43±0.31 2.51±0.60 2.06±0.42 2.23±0.37指 标 对照组(n=8)实验组(n=10)＊＊最大吸氧量相对值(ml/kg/min)42.73±6.77 42.95±10.47 34.56±6.55 37.51±5.45*收缩压(mmHg)102.0±8.88 102.0±6.41 107.2±9.25 103.8±10.04舒张压(mmHg)66.25±4.2 65.0±9.20 70.8±10.97 63.8±7.13*心率(b/min)76.28±3.47 74.43±6.29 83.06±4.34 77.38±4.96*

表2的数据显示经过四周的瑞士球核心稳定性训练后，实验组的最大吸氧量绝对值呈现极显著性增加(P＜0.01)，最大吸氧量相对值呈现显著性增加(P＜0.05)、舒张压以及心率则呈现显著性降低(P＜0.05);对照组的各项指标均未出现显著性差异(P＞0.05)。

2.3 四周瑞士球核心稳定性训练前后安静状态下HRV各项指标的变化

表3 四周瑞士球核心稳定性训练前后HRV各项指标的比较(±SD)

表3 四周瑞士球核心稳定性训练前后HRV各项指标的比较(±SD)

注:*与锻炼前对比P＜0.05

锻炼前 四周后 锻炼前 四周后SD(ms)44.14±11.41 45.87±12.50 40.52±8.56 51.13±13.87*指 标 对照组(n=8)实验组(n=10)5±47.46 RMSSD(ms)35.54±5.38 39.17±15.34 30.19±5.40 43.50±13.63*LF(MS2)411.50±219.71 495.35±333.40 459.65±248.30 682.23±613.90 HF(MS2)517.50±184.86 749.69±596.36 406.71±222.67 779.87±397.21*LF/HF(%)93.91±79.63 82.59±52.51 145.31±104.28 87.7

表3的数据显示经过四周的瑞士球核心稳定性训练后，实验组的SD、RMSSD以及HF都出现了显著性增加(P＜0.05)，而对照组的HRV各指标均未出现显著性差异(P＞0.05)。

3 讨论

本文研究结果(表2)显示经过四周的瑞士球核心稳定性训练后，实验组的最大吸氧量绝对值出现了极显著性增加(P＜0.01)，最大吸氧量相对值也呈现显著性增加(P＜0.05)。对照组的各项指标均未出现显著性差异(P＞0.05)。因此数据支持了瑞士球核心稳定性训练可提高心肺功能的推论。核心稳定性训练之所以能够提高心肺功能，究其原因，认为这种形式的瑞士球核心稳定性训练既是一种力量训练同时也是一种协调性训练，因为稳定性的保持既要有一定的肌肉力量和肌肉耐力，同时还要依赖于肌肉间、肌肉内的协调以及运动系统与内脏系统间的协调，本文实验的受试者主要是非体育专业的女生，平时喜欢少动多坐，她们的初始值比较低，经过一段时间的训练后肌肉力量和肌肉耐力均会有所提高［9］，协调性以及疲劳耐受性均有所加强，训练时受试者心率加快，对心血管功能也构成一定的影响，因此认为经过一段时间的瑞士球训练也像其他力量训练［10］一样可能会通过中央机制与外周机制共同提高了受试者的最大吸氧量水平。然而瑞士球核心稳定性训练又不同于一般的力量训练或耐力训练，由于不稳定因素的存在，受试者在训练时会出现紧张焦虑，导致交感神经紧张性加强。表3显示了经过四周的瑞士球核心稳定性训练后心率变异性指标的变化，其中实验组的SD、RMSSD以及HF都出现了显著性增加(P＜0.05)，而对照组的HRV各指标均未出现显著性差异(P＞0.05)。HRV时域指标中的RMSSD以及频域指标中的HF反映了副交感神经的活动水平，本文结果显示，四周的瑞士球核心稳定性训练后RMSSD以及HF都出现了显著性增加(P＜0.05)，说明了瑞士球核心稳定性训练可使受试者安静时的副交感神经(心迷走神经)紧张性显著 升 高，这 与 Macor［11］、Shin K［12］、Melanson EL［13］等人的报道一致，认为运动均可使安静状态下HF、RMSSD值升高，从而使心迷走神经的活性增强。HRV时域指标中的SD和频域指标中的LF可同时反映交感神经和副交感神经的活动水平。本文结果中实验组的SD也出现了显著性增加(P＜0.05)，同时舒张压以及心率则出现了显著性降低(P＜0.05)。人体内大部分血管只受交感神经支配，只有部分血管受到副交感神经支配，副交感舒血管神经只对局部血流起调节作用，对总外周阻力影响不大。人体的舒张压主要反映了外周阻力的大小，外周阻力的大小主要取决于血管的半径。舒张压的降低提示体内血管半径的增加，血管半径的增加意味着交感神经紧张性的降低;另外心率同时受到交感神经和副交感神经的影响，交感神经紧张性增强时，心率加快;副交感神经紧张性增强时，心率减慢。结合SD、舒张压和心率变化，可以认为SD的升高主要是迷走神经紧张性增强的结果，同时提示交感神经紧张性的降低。

4 结论

瑞士球核心稳定性训练可显著提高心肺功能，降低安静时交感神经的紧张性，增加副交感神经的紧张性。该训练方法对强身健体、缓解压力可能有显著性作用。

［1］Behm DG，Drinkwater EJ，Willardson JM，et al.Canadian Society for Exercise Physiology position stand:The use of instability to train the core in athletic and nonathletic conditioning［J］.Appl Physiol Nutr Metab，2010，35(1):109-112.

［2］Fowles JR.What I always wanted to know about instability training［J］.Appl Physiol Nutr Metab，2010，35(1):89-90.

［3］Willardson JM.Core stability training:applications to sports conditioning programs［J］.J Strength Cond Res.2007，21(3):979-985.

［4］Sekendiz B，Cug M，Korkusuz F.Effects of Swiss-ball core strength training on strength，endurance，flexibility，and balance in sedentary Women［J］.J Strength Cond Res.2010，24(11):3032-3040.

［5］Stanton R，Reaburn PR，Humphries B.The effect of shortterm Swiss ball training on core stability and running economy［J］.J Strength Cond Res.2004，18(3):522-528.

［6］TAKSHITA SOOKAN，ANDREW J MCKUNE.Heart rate variability in physically active individuals:reliability and gender characteristics［J］.CARDIOVASCULAR JOURNAL OF AFRICA，2012，23(2):67-72.

［7］Nunan D，Donovan G，Jakovljevic DG.Validity and reliability of short-term heart-rate variability from the Polar S810［J］.Med Sci Sports Exerc，2009，41(1):243-250.

［8］赵敬国，赵春娟.广播体操锻炼对女大学生心脏自主神经调节功能影响的实验研究［J］.山东体育学院学报，2011，27(11):51-54.

［9］James D.Block，Wagner H.Bridger.The law of initial value in psychophysiology:a reformulation in terms of experimental and theoretical considerations［J］.Annals of the New York Academy of Sciences，2006，98(4):1229-1241.

［10］刘冬冬.循环力量训练对肌力、最大摄氧量和HRV的影响［J］.北京体育大学学报，2010，33(4):52-55.

［11］Macor F，Fagard R，Amery A.Power spectral analysis of RR interval and blood pressure short-term variability at rest and durig dynamic exercise:comparison between cyclists and controls［J］.Int J Sports Med ，1996，17(3):175-181.

［12］Shin K，Minamitani H，Onishi S，et al.The power spectral analysis of heart rate variability in athletes during dynamic exercise—Part I［J］.Clin Cardiol，1995，18(10):583-586.

［13］Banach T，Grandys M，Juszczak Kolasinska-Kolasińska-Kloch W，Zolad J，et al.Heart rate variability during incremental cycling exercise in healthy untrained young men［J］.Folia Med Cracov，2004，45(1-2):3-12.