核心稳定性训练的研究进展

彭静，王小伟，孙冬梅，马素慧，窦娜

1 核心稳定性的起源和发展

核心力量的概念最早源于核心稳定性的研究。20世纪60年代，德国、美国、挪威等国学者整合“脊柱稳定性”[1]、“动态腰椎稳定”[2]等概念提出“核心稳定性”的概念，是指人体在运动中通过控制骨盆和躯干部位肌肉的稳定从而使力量的产生、传递和控制达到最佳化。1972年Rood根据肌肉功能不同将核心肌肉分为稳定肌和运动肌[3]。20世纪80年代早期，Denis提出三柱理论，即前柱、中柱和后柱[2]。1985年Panjabi提出脊柱稳定性的概念[3]134-137。1992年他又提出核心稳定性的概念和“三亚系模型”理论，认为脊柱的稳定系统由被动亚系、主动亚系和神经控制亚系3个部分组成[4]。目前关于核心肌肉的位置和数量问题还没有定论。

核心稳定性训练旨在改善躯干和四肢的控制，从而改善平衡功能。核心稳定性的优劣取决于位于核心部位的肌肉、韧带和结缔组织的力量以及它们之间的协作，即核心力量。关亚军等对核心力量的定义及作用机制进行探讨，从人体的重心，脊柱，腰椎、骨盆和髋关节联合的周围与重心位置的关系，以及整体肌群与局部肌群的关系4个角度对核心力量的定义进行研究[5]。目前Frank等提出动态核心肌肉的稳定性对最佳运动表现十分必要，它不仅是单纯通过腹肌、脊柱的肌力或者是其他肌肉的力量，恰恰相反，中心的稳定性是通过这些肌肉良好的协调和中枢系统对腹内压的控制来实现的[6]。

目前对于核心稳定性和核心力量训练在临床康复的研究数量相对较少而且增长也较慢。在大多数的研究中，核心稳定性训练都与全面的锻炼项目相关。大部分研究看重的则是技能的提高，比如最大负荷训练和垂直弹跳训练。与此同时，将核心力量训练和核心稳定性运用到临床实践中的研究还比较少，针对性的核心稳定性训练中出现的运动结果和测量存在着边际效应，给核心稳定性的发展带来一定的阻碍，所以还需要进一步完善[7]。目前有些学者将核心稳定性应用到脑卒中患者的平衡功能训练中，旨在改善脑卒中患者的平衡功能。

2 核心稳定性的理论体系

核心肌群的方法提供了一个激发内在肌群稳定和功能评估的工具，即主动稳定性的目的是为了在运动员表演和运动损伤康复中最大地优化运动系统。动态核心肌肉的稳定性对最佳运动表现十分必要，它不仅只是通过腹肌、脊柱的肌肉或其他部位的肌肉发挥作用。核心理论的基础建立在儿童早期运动的发育规律上，这是由基因决定的并且遵循着人体发育的顺序。运动发育学强调这些运动模型的存在是与生俱来的，例如，一个婴儿不需要别人教就知道什么时候如何去抬头、吸吮、翻滚、爬行。所有的这些运动模型或者肌肉的协同效应都自动发生在发育的具体阶段并始终贯穿着中枢神经系统成熟。骨骼肌肉系统、软组织的发育与中枢神经系统发育同步进行，并且受到中枢神经系统的控制，相互影响。这种关系在中枢神经系统损伤时十分明显，会对发育的同步性和肌肉的协同性造成不可逆的损害。核心稳定性的影响因素主要有以下几个方面。

2.1 核心肌群

在国内，大多数研究对于核心的界定都是围绕人体的重心，即腰椎、骨盆和髋关节周围。黎涌明等的研究显示，共有33对加1块膈肌符合这一解剖学特征，包括盆带肌(8对)、大腿肌(11对)、背肌(9对)、腹肌(5对)和1块膈肌[8]。根据肌肉的功能不同，Bergmark将核心肌群分为核心大肌群和核心小肌群两大类，核心小肌群在维持核心稳定性上起着重要作用[9]。同时大多数学者倾向于“三亚系模型理论”，即主动亚系、被动亚系和神经控制亚系的维持作用。主动亚系由参与维持脊柱稳定的核心肌群组成。被动亚系是由椎体、椎间关节、关节囊、脊韧带和椎间盘等结构组成。神经控制亚系是指神经肌肉运动控制系统，主要接收主动亚系和被动亚系的反馈信息，对其产生干预调节。但是核心稳定性是核心力量的结果，核心力量是核心稳定性的具体表现形式。对于核心稳定性的调节不能单纯从骨骼肌肉系统和神经系统的角度去考虑，而忽视整体的脊柱稳定系统和腹内压对脊柱稳定性的调节以及产生的显著影响。

2.2 腹内压(intra-abdominal pressure)

脊柱的稳定性依靠于动态肌肉的相互协调以及拮抗肌的精确控制来限制肌肉的过度运动。其中一个重要的影响脊柱稳定性和刚度的参数就是腹内压[10-14]。腹内压是由膈肌、盆底肌和腹横肌调节的。Frank的证据显示，在吸气阶段，考虑到腹壁和盆底肌会平衡各自的张力，膈肌下降提高腹内压，在这个运动时胸部和腹部区域会向前后方向，侧方降低胸廓的扩张和最低优化胸廓的运动[6]。在呼气阶段时，胸廓则会返回静止时的状态。在呼吸过程中这些内在脊柱稳定性的肌肉提供与腹内压匹配的张力，同时也是为了提高脊柱的稳定性。过去人们普遍认为腹内压的升高会增加脊柱的稳定性，然而腹内压降低脊柱负荷的原理却存在争议。有报道显示，在静力性和上举重物期间腹内压升高可以降低脊柱的负荷[15-17]。但与此相反，一项研究结果显示在瓦式动作中，腹内压升高会同时增加椎间盘破裂的压力，同时在脊旁肌营养不良患者的运动活动中上举时脊柱的负荷也没有降低[18]。Arjmand等的一项运动学研究显示，腹内压的卸载效应比向前上举重物更为有效，但是在直立姿势中腹内压降低脊柱负荷的能力只适用于腹肌协调性比较差的时候[19]，说明降低负荷和增加稳定性的腹内压活动看起来像是一个姿势或者一项具体的活动和任务。

2.3 脊柱稳定性系统(integrated spinal stabilizing system,ISSS)

Panjabi认为脊柱稳定系统是由三个相互影响的系统组成，分别是中枢神经系统、肌肉和骨骼系统[20-21]。其中Kolar提出ISSS包括深部的颈屈肌、颈椎和上胸椎的伸肌、骨盆、腹肌以及下胸椎和腰椎的伸肌，同时这些肌肉的相互协调共同构成ISSS[22]。这些内在脊柱稳定性的肌肉提供与腹内压匹配的张力，从而提高脊柱的稳定性[23-28]。躯干肌在成年人的活动中所扮演的角色已经被越来越多人研究和讨论，许多学者尝试着去证明躯干肌在运动和肌肉功能上起决定性因素。简而言之，在预想的躯干神经肌肉的改变和激活都会影响四肢肌肉运动的启动与协调。核心肌群的方法强调在静力性或持续的姿势中精确及时地调控肌肉，肌肉间的相互协调对有效的运动十分重要。膈肌通过对腹内压的调节，从而影响脊柱的稳定性。在早期的姿势发育中，膈肌的原始功能就是作为呼吸肌；随着中枢神经系统的成熟和发展，大约在4个月左右，脊柱矢状面上的稳定性得到发育，骨盆、胸廓完全是后期建立的发生在水平面上的运动，包括滚、翻身、爬行，最终过度到直立的姿势。当6个月时，腹式呼吸和胸式呼吸相互协调，膈肌就具有了呼吸和维持姿势的双重功能。膈肌的双重功能对于脊柱的稳定性以及运动员在表演各种复杂的复合运动中十分重要。已有研究显示，膈肌的启动对上举重物时四肢肌肉姿势的稳定性有很大作用[15,28-32]。Kolar的研究显示，腹内压的调节和脊柱稳定系统都会被膈肌力量不足所破坏，常常导致脊柱的压缩负荷增大，这是由脊柱表面伸肌运动代偿导致[22]。另外，由于上胸廓和下胸廓肌肉的失衡导致胸廓常常处于不规则的姿势，从而也破坏了腹内压调节和脊柱稳定系统[31-32]。

脊柱稳定系统为肌肉所产生的运动提供了一个支点。如腰大肌的功能是主要的屈肌，在脊柱稳定系统保持稳定时产生很小的机械作用。然而，在脊柱稳定系统失衡时，腰大肌的拉力会导致腰段运动时的前剪切负荷增大。这时，神经肌肉不是静止的，而本能上有代偿机制，即提供一个功能上的集中连接点，这个点被Kolar称之为联合向心性[31]。联合向心性允许关节面上肌肉能承受最佳负荷，再通过运动链使最小机械效应的压力在韧带，软骨和关节面上。脊柱稳定系统的不足会影响与它相关的肌肉，可能会导致过大的拉力或者由于代偿性动作使肌肉过度运动。

另外，前庭器官对核心稳定性起着重要作用，在运动时人体的前庭系统在反复受到同样的加速度刺激之后，它的反应性逐渐减弱，称为前庭习服，从而身体的稳定性得到提高。与此同时，呼吸的调节作用和正确的对位对线的姿势为核心稳定性训练打下基础，有利于保持核心稳定。

3 核心稳定性的临床应用

3.1 体育训练

核心稳定性最早应用于体育训练中，其主要目的是提高运动员的竞技水平，预防损伤。Sharma等对排球运动员进行9周的核心稳定性训练，结果发现排球运动员的躯干稳定性、跳跃和平衡能力都有显著改善[33]。核心稳定性训练主要是采用不稳定训练，一方面不稳定训练可以加强对中枢系统的重复刺激，进而提高中枢神经系统动员肌纤维参与收缩的能力(即中枢激活提高)，提高对肌肉的控制能力；另一方面也不断加强本体感受器的刺激，提高机体对支撑面积的感受，提高核心稳定性，预防损伤。

3.2 脑卒中

脑卒中是由于急性脑血管破裂或闭塞，导致局部或全脑神经功能障碍。脑卒中患者偏瘫侧躯干的肌肉存在运动控制障碍，使得患者在平衡功能方面难以较好地将偏瘫侧稳定在功能动作的变化中。以往研究表明，躯干肌的强化也可以增强偏瘫患者的平衡功能和步行功能[34]。核心稳定性训练主要是将腰-骨盆-髋关节作为一个整体进行力量的强化，比以往的躯干肌强化训练更能从动作的整体性上提高患者的运动能力。林松等通过对脑卒中患者进行核心肌力训练，显著提高脑卒中患者的平衡能力和日常生活活动能力[35]。张建社等通过提高脑卒中患者核心稳定性，进一步有效改善患者上肢运动功能及躯干控制能力，提高患者日常生活的能力[36]。脑卒中患者具体的核心稳定性训练方法有：①患者取长坐位，治疗师协助患者缓慢后倾骨盆，维持10 s，随后再前倾骨盆，维持10 s；②仰卧位，屈髋屈膝，足平放在床上，做桥式运动；③俯卧位，双肘部支撑，双膝屈曲(不能完成时可辅助)，使躯干抬离床面，维持5～10 s，缓慢放松，躯干下落至床面；④在相对不稳定的支持面上做抗阻运动，如仰卧起坐，腰部系沙袋做屈伸和旋转运动等；⑤关于核心肌群的悬吊训练；⑥仰卧位，双手Bobath握手，在床上练习左右的翻身动作，可以很好地训练躯干肌；⑦仰卧位，治疗师一手放在隔肌处，提示尽量腹式呼吸，并随其呼吸节律交替性加压或放松，另一手以叩击或拍打手法刺激腹肌的收缩[37]；⑧患者坐位，患者双手扶膝，治疗师双手控制患者躯干进行骨盆前倾、后倾训练，然后训练患侧躯干伸展和躯干侧屈辅助主动运动；⑨应用Bobath球训练躯干的屈曲、伸展、侧屈及旋转的控制，然后返回中立位；⑩仰卧位，屈髋屈膝，双膝及双足并拢，做躯干的旋转运动并维持。

3.3 脑瘫

核心稳定性是基于人体运动发育学理论，人体是按照由近到远的发育顺序，所以躯干和脊柱的稳定对于四肢随意运动的发展具有重大意义。在发育过程中中枢神经系统成熟与骨骼、肌肉和软组织的结构或解剖学上存在很强的同步性，其中大脑的成熟影响着运动的发育，同时运动类型的发展也影响着大脑结构。这种关系在中枢神经系统损伤时十分常见，会对发育的同步性和肌肉的协同性造成不可逆的损害。失去协调的肌肉、软组织和关节的发育也会改变关节的位置和形态，最终导致整个姿势的改变。大多数脑瘫患儿存在着姿势异常，这是由于脑瘫患儿中枢系统损害，导致神经系统，骨骼肌肉系统和软组织之间的不协调，破坏脊柱稳定系统。另外也由于大多数脑瘫患儿存在着呼吸肌肌张力异常，从而严重影响腹内压，最终破坏核心稳定性，导致姿势的异常。王永峰等将核心稳定性训练应用于痉挛型脑瘫患儿，实验证明核心稳定性训练结合常规康复训练有利于改善痉挛型脑瘫患儿的粗大运动功能及步行能力[38]。宋雄等提出以训练躯干深层肌肉运动控制为基础的核心稳定性训练应用于脑瘫患儿，在改善步行能力方面取得良好的疗效[39]。

3.4 下腰背痛

核心稳定性训练在下腰背痛中越来越受欢迎，应归结于在下腰背痛的患者中观察到腹肌的异常激活模式。目前有大量的证据显示，大量有慢性下腰背痛和骶髂关节疼痛的患者缺乏核心肌肉的募集，显示出核心稳定性不足[40-45]。也有证据显示，慢性下腰背痛的患者由于缺乏核心稳定性肌肉的募集会易疲劳、横截面减小和一些脊柱旁肌的脂肪浸润[39]。另外当轴向抵抗作用于四肢时，膈肌不规则姿势的激活也可能是导致慢性腰背痛的潜在原因，这是因为在脊柱的腹内侧区有过大的拉力[46]。因此对于不同肌肉骨骼条件下损伤的预防和脊柱疾病的治疗，核心稳定性的训练具有强大的理论基础。核心稳定性训练通过训练核心肌群，改善脊柱稳定系统，防止肌肉异常的启动模式和运动过程中导致的其他肌肉的代偿和过度活动。目前已有一些随机试验[31,47-50]支持下腰背痛适合核心稳定性训练，通过训练可以提高核心肌群的稳定性从而抑制下腰背痛患者的疼痛[51-53]。但是另外也有证据显示这些试验存在不足，例如方法上的缺陷，缺乏真实的控制和统计学的误差[42,47]。虽然核心稳定性的加强在解决肌肉骨骼上一些问题的治疗和预防下腰背痛方面具有强大的理论基础并在广泛的临床研究中予以证实，但是研究还是会受到限制。已有一些研究显示出与之相矛盾的结果。在此，需要未来更进一步的研究去阐述更准确的核心稳定性训练程序，去论证与其他训练方法相比在下腰背痛的预防中显现出的优势并确定其治疗效果。

4 核心稳定性训练

核心稳定性训练提供了一套功能性测试去评估脊柱稳定系统，帮助找到功能性紊乱的关键环节，如膈肌激活试验、仰卧位手臂抬高试验、头部屈曲和俯卧位头部旋转试验等。目前最常见的就是坐位膈肌试验[6]，即检查者将示指和中指轻轻地放在被检查者的肋弓去发现在呼吸阶段胸腔的运动，在这个过程中拇指放在胸腰部脊柱旁肌肉上，检测肌肉收缩时的张力，环指和小指轻轻地放在侧方的腹壁上去监测在呼吸过程中抵抗离心收缩时腹壁针对腹内压的变化。除此之外，被检查者在吸气和呼气时，检查者需观察总体的姿势和监测胸廓和腹壁的运动。对于核心稳定性训练，Kolar曾说过“每个发育位置就是一个运动位置”[22]。核心稳定性训练起源于人体发育学，在训练中，要保证在动力学链上关节的中心位置，使每个关节局部或远端的肌肉都发挥协调的功能，可以遵循上述提到的人体发育规律进行核心稳定性训练。如依照小儿的翻身、坐起、爬行等训练患者的核心肌群。在训练过程中需遵循以下几个原则：①恢复正常的呼吸形式和腹内压调节；②在任何动态的四肢运动时需建立良好的支撑；③在运动过程中确保所有的关节都很好地集中；④在运动训练中抗阻或负荷都必须适合患者的能力去调节。但是目前，还没有系统的关于根据人体发育学原理制定的训练方法。

在国内，关于核心力量的训练多采用不稳定训练，借助动态不稳定的支撑面创造一个动态的训练环境，使患者在不稳定性支撑面上保持静力性姿势去激活躯干深层的肌肉来训练核心稳定性。由于身体在不稳定的支撑面上姿势难以保持稳定状态、重心位置难以固定不变，身体必须不断地调整姿势以控制身体重心和姿势的平衡与稳定。此时，核心肌群的工作负荷变大，神经-肌肉系统的刺激效果增强。在此过程中治疗师也可以对患者进行触觉诱导，鼓励患者要学会主动去激活躯干的一些肌肉。另外有研究表明，腰椎骨盆的姿势训练可以活化深层的稳定躯干的肌肉，比如横向的腹横肌和多裂肌[54]，训练中也要时刻强调脊柱的直立，增加其训练效果。而最终的战略则是“训练大脑”，通过治疗师的指导，患者实现在中枢控制下关节稳定，肌肉之间的相互协调，完成理想的有质量的运动。

5 展望

目前对于脑卒中的康复治疗大都采用神经生理学疗法，而传统的神经生理学疗法大多重视四肢及大肌群的训练而忽视躯干以及深部小肌群的训练，对于躯干肌肉的训练大都也是通过桥式运动和骨盆控制训练来实现。而核心稳定性训练的提出弥补了传统神经生理学对躯干及深层小肌肉的训练不足，为脑卒中患者的躯干控制训练提出了新的方法和理论。但是对于脑卒中患者而言，在躯干大肌肉还不协调或力量不足的情况下很难进行对躯干深层肌肉的训练，所以对于核心稳定性训练介入脑卒中患者的时机临床上还没有一个准确的定论。另外脑卒中患者的情况个体差异很大，如何根据脑卒中患者的功能障碍提供系统有效的核心稳定性训练及其评估工具，还需进一步研究和探讨，以确定其疗效。

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