仰卧起坐动作改良对躯干核心肌力平衡的影响

宋鑫鑫　黄昌林　王久清.新乡医学院研究生处，河南新乡4500；.解放军第一五〇中心医院全军军事训练医学研究所，河南洛阳47000；.河南大学第一附属医院骨科，河南开封475000

仰卧起坐动作改良对躯干核心肌力平衡的影响

宋鑫鑫1黄昌林2王久清3
1.新乡医学院研究生处，河南新乡453003；2.解放军第一五〇中心医院全军军事训练医学研究所，河南洛阳471000；3.河南大学第一附属医院骨科，河南开封475000

目的探讨仰卧起坐训练及其改良动作在表面肌电检测方面的差异。方法2015年5～8月随机选取某部新兵128人，随机分为A组、B组、C组和D组，每组32人。A、B两组均采用传统仰卧起坐动作训练，但A组训练强度为35次/2min，B组为70次/2min；C、D组采用改良动作训练，C组训练强度为35次/2min，D组为70次/2min。于第2、4、6、8周末分批检测部分受试者腹部及腰背部肌肉表面肌电及肌酸激酶同工酶（CK-MM）、超氧化物歧化酶（SOD）等血清指标，并对上述肌肉行MRI检查。结果第2、4周末各组RMS值比较差异均无统计学意义（P＞0.05），第6周末C组竖脊肌RMS值高于A、B两组（P＜0.05），第8周时上述差异更为明显（P＜0.05）；但C组与D组比较差异无统计学意义（P＞0.05）。C组各时间点CK-MM及SOD水平高于A组（P＜0.05），低于D组（P＜0.05），但与B组差异无统计学意义（P＞0.05）。MRI检查显示在第2、4、6周时各组均未见阳性变化，第8周时可见B组1例腹直肌出现边界模糊的线状或片状影，呈T1WI低信号T2WI高信号，余各组未见阳性表现。结论仰卧起坐改良动作有助于保持躯干核心肌力平衡，减轻局部肌肉损伤。

仰卧起坐；表面肌电；核心肌力；肌肉损伤

仰卧起坐是军事训练的必修科目，但传统的仰卧起坐着重于腹部肌肉的锻炼，对腰背部肌肉如竖脊肌等锻炼效果较差，从而导致躯干核心肌力失衡，存在发生下腰痛的可能［1-2］。如何应用科学的锻炼方法在避免损伤腰背肌的前提下达到腰背肌与腹肌核心力量的相对平衡是一个值得深入研究的课题。本研究对传统仰卧起坐动作进行改良，采用表面肌电技术检测改良前后动作对核心肌力变化的影响，并对相关血清学及影像学指标进行分析，以期为实施科学的军事训练提供理论依据。

1　资料与方法

1.1一般资料

选取2015年5～8月驻洛某部入伍新兵128人，均为男性。依据随机数字表法将其分为A组、B组、C组和D组，每组32人。各组受试者基线资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表1。

表1　各组受试者基线资料比较（±s）

表1　各组受试者基线资料比较（±s）

组别人数年龄（岁）身高（cm）体重（kg）A组B组C组D组F值P值32 32 32 32 21.4±1.7 21.7±1.2 21.6±1.5 21.2±1.7 0.6646 0.5754 169.7±3.4 170.2±3.7 169.8±4.2 170.4±3.8 0.2437 0.8657 68.6±4.7 68.7±5.1 69.2±4.9 68.7±5.6 0.0907 0.9650

1.2实验仪器

M-800E型肌电图由珠海市迈康科技有限公司提供。MAGNETOM Skyra3.0T智能磁共振扫描仪由德国西门子医疗器械公司提供。LD5-2A低速离心机由北京雷勃尔离心机有限公司提供。超氧化物歧化酶（SOD）检测试剂盒由上海信裕生物科技有限公司提供。肌酸激酶同工酶（CK-MM）由南京建成生物技术研究所提供。

1.3方法

A、B两组均采用传统仰卧起坐动作训练，A组训练强度为35次/2min，B组为70次/2min；6min/d，间隔时间30min。动作要领：受试者仰卧，腹部与大腿呈180°，下肢固定，双手交叉置于枕后，下肢、双臂与腹部同时用力带动躯干屈伸90°后恢复仰卧位［2-4］，计为1次。以此反复进行。

C、D组采用改良动作训练，C组训练强度为35次/2 min，D组为70次/2 min；6 min/d，间隔时间30 min。动作要领：受试者仰卧，双手交叉置于颈枕后，颈部微屈，双侧大腿与小腿并拢，双膝屈曲90°，以腹部和腰背部肌肉发力带动躯干轻度屈伸。在整个过程中胸部抬起约10 cm，至恢复仰卧位计为1次。以此反复进行。同时在每日训练结束后，给予核心肌力训练：“燕子飞”20次/组，2组/d；“腹桥”20次/组，2组/d。

1.4标本采集与检测

1.4.1表面肌电选取腰竖脊肌（erector spinemuscles，ES）、上腹直肌（upper rectusabdominis，UAR）以及下腹直肌（lower rectus abdominis，LAR）为肌电测试主要肌肉。电极贴置点为各肌肉肌腹部分最隆起处。剃除皮肤表面毛发，75%酒精反复擦拭贴置点，待其干燥后将两块表面电极沿肌纤维长轴方向贴置，间隔距离2 cm，并与参考电极构成等边三角形［3-5］。妥善固定无线传感器。于第2、4、6、8周最后1个训练日进行检测，分别取各组肌电信号均方根值（rootmean square，RMS）作为主要指标，以MegaWin 3.0软件进行肌电信号分析。

1.4.2血清学指标于第2、4、6、8周最后1个训练日，每组随机选取8名受试者，清晨空腹状态抽取肘静脉血，3000 r/min离心15min，收集上清，检测CK-MM水平及SOD活性。具体操作严格按照说明书进行。

1.4.3影像学检查于第2、4、6、8周最后1个训练日抽血完毕后，将抽取的受试者分别行MRI检查，检查部位主要为腹直肌、腹外斜肌以及竖脊肌。重点观察有无肌肉损伤等异常信号。

1.5统计学方法

采用SPSS 19.0统计学软件进行数据分析，计量资料数据用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1表面肌电

第2、4周末各组腹直肌和竖脊肌的RMS值差异无统计学意义（P＞0.05）。第6周末四组受试者腹直肌RMS值差异无统计学意义（P＞0.05）；竖脊肌RMS值比较显示C组高于A、B两组（P＜0.05），但与D组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。第8周时各组腹直肌RMS值差异仍无统计学意义（P＞0.05），但C组与A、B组竖脊肌RMS值差异有统计学意义（P＜0.05），但仍与D组差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

2.2血清学指标

A、B、C、D四组受试者各时间点CK-MM及SOD水平差异均有统计学意义（P＜0.05）。组内比较显示，随训练时间延长，受试者CK-MM水平呈增加趋势，而SOD水平呈下降趋势，差异均有统计学意义（P＜0.05）。组间两两比较显示，C组各时间点CK-MM及SOD水平与B组比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），但均显著高于A组，低于D组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表2　各组受试者腹直肌与竖脊肌肌电图谱的肌电信号均方根比较（±s）

表2　各组受试者腹直肌与竖脊肌肌电图谱的肌电信号均方根比较（±s）

注：与C组比较，P＜0.05

组别人数腹直肌2周4周6周8周竖脊肌2周4周6周8周A组B组C组D组F值P值32 32 32 32 5.6±1.4 5.9±1.7 5.7±1.6 5.9±1.5 0.2981 0.8267 6.4±1.7 6.9±2.1 6.5±1.9 6.8±1.9 0.4995 0.6833 6.2±2.2 6.8±2.4 6.6±1.8 6.9±2.1 0.6721 0.5707 5.8±1.9 6.4±2.0 5.9±1.9 6.3±1.7 0.7942 0.4731 2.2±0.7 2.4±0.9 2.5±0.8 2.7±1.1 1.7608 0.1581 2.4±0.9 2.5±0.9 2.7±0.9 2.8±1.0 1.2439 0.2968 2.5±1.0*2.6±0.8*3.6±1.1 3.9±1.1 5.3824 0.0362 2.6±0.8*2.9±1.1*4.4±0.9 4.7±1.2 5.7945 0.030

表3　各组受试者CK-MM及SOD水平比较（x±s）

2.3MR I检查

MRI检查结果显示，在第2、4、6周末A、C、D三组受试者腹部及腰背部肌肉均未见阳性信号，B组有1例受试者腹直肌见可疑片状影，呈T1WI低信号T2WI高信号。第8周时该受试者腹直肌出现边界模糊的线状或片状影，呈T1WI低信号T2W I高信号，但未见水肿信号。余各组未见阳性表现。

3　讨论

良好的身体素质是一名优秀军人的必备条件。仰卧起坐训练可增加腹部及腰背部肌肉强度，改善体态并提高抗击打能力，因而成为军事训练中的常规科目。但传统仰卧起坐动作存在诸多弊端，其要求训练者下肢伸直，躯干屈曲90°；而上述动作可导致腰背部肌肉难以得到有效锻炼，从而造成躯干核心肌力失衡，长时间训练可引起受训者出现下腰痛［6-7］，进而影响军事训练任务的完成。

鉴于此，解放军第一五〇中心医院全军军事训练医学研究所对传统仰卧起坐动作进行改良，改良动作中受试者双膝屈曲90°，而躯干上抬约10 cm。改良后的动作有效增加了腰背部肌肉如竖脊肌的锻炼程度，有助于改善躯干核心肌力平衡。在本研究中以表面肌电方式对腹部及腰背部肌肉进行检测，由于肌电信号可对肌肉收缩过程中肌纤维放电情况进行记录，因而可反映肌肉的收缩程度［8-10］。而RMS值是肌电信号时域分析的主要指标，主要对一定时间内的肌肉放电的平均水平进行反映。因此，RMS值被用来测量并估计肌肉产生肌力的大小［6-11］。研究结果显示，第2、4周末各组腹直肌和竖脊肌的RMS无明显差异；具体原因可能由于训练时间较短，改良动作对竖脊肌等腰背肌的锻炼效果尚未显示。第6周末四组受试者腹直肌RMS值无显著差异，而竖脊肌RMS值比较显示，C组高于A、B两组，差异有统计学意义。表明经过6周时间的训练，改良动作对腰背部肌肉的锻炼效果初步显现，受试者躯干核心肌力平衡得到一定程度的纠正。在第8周时，改良动作受试者与传统受试者竖脊肌RMS值差异更为明显，更进一步证实改良仰卧起坐动作在强化腰背肌锻炼、保持躯干核心肌力平衡中的作用。腹直肌是仰卧起坐训练中的主动肌，在本研究中显示，第8周时腹直肌RMS值低于第6周，究其原因，笔者推测可能为改良后的仰卧起坐由于运动幅度较小，未能明显拉伸腹直肌的初始长度，进而使得RMS值出现下降趋势。而传统的仰卧起坐训练中，腹外斜肌以及双臂对头部的支撑作用扮演了较为重要的角色，使得腹直肌的锻炼效果较差。如何在改良动作下进一步增加腹直肌的锻炼强度有待进一步研究。

CK-MM主要存在肌纤维中，在较高强度的活动后，肌细胞通透性增加，CK-MM渗出增多，且其升高程度与活动强度存在一定关系，即在高强度锻炼下CK-MM水平可得到较为显著的提升。而SOD是机体内重要的抗氧化酶，可直接清除自由基。SOD还可对脂质过氧化物和过氧化氢进行分解，进而阻断脂质过氧化反应，起到保护细胞免受损伤的作用［12-14］。在机体组织受到损伤，尤其是疲劳损伤时，可检测到SOD活性增强，有助于保护和修复组织损伤。在本研究中，采用传统训练方式进行锻炼的A组受试者CK-MM水平及SOD活性虽随着锻炼时间的延长而发生相应变化，但由于传统锻炼方式下，得到锻炼的肌肉较少，且侧重于腹直肌等腹部肌肉，因而其变化幅度较低。由于B组和D组训练强度较大，但C组各时间点CKMM水平及SOD活性却与B组无显著差异，同等强度下D组CK-MM水平及SOD活性高于B组。提示虽然B组训练强度高于C组，但B组却仅对腹部肌肉进行锻炼，对腰背部肌肉锻炼效果较差；而C组对腹部和腰背部肌肉进行均衡锻炼，多处肌肉受到锻炼后引起上述酶类水平升高较为显著。

在影像学检查方面，由于仰卧起坐训练训练强度不大，对各处肌肉造成的疲劳损伤有限［15-16］，因而绝大部分患者未见阳性表现。仅在第8周时B组有1例受试者出现较为明显的腹直肌异常信号，但未见竖脊肌等背部肌肉出现异常信号，可能与个体差异有关。但也在另一方面显示传统仰卧起坐训练对腹部肌肉训练强度较大，而对腰背肌强度不足［17-19］。

综合以上结果认为：①传统仰卧起坐训练不能对腹肌和腰背肌进行均衡锻炼，存在导致躯干核心肌力失衡的可能。而改良动作兼顾腹肌与腰背肌锻炼，辅以“燕子飞”和“腹桥”等核心肌力锻炼，可有效保证受试者躯干核心肌力平衡［20］，对提高士兵身体素质、提升战斗力具有重要意义。②利用表面肌电可对各处浅表肌肉进行肌力检测，从而判定核心肌肉质量，为采用肌电图诊断核心肌力失衡引发的下腰痛提供了理论依据。

［1］张德辉，黄昌林，吴建强，等.训练性下腰痛躯干肌功能变化特点及防治干预［J］.解放军医学杂志，2004，29（4）：289-291.

［2］冯鹏.“仰卧起坐”学练方法新探［J］.中国学校体育，2014（5）：93.

［3］陈玉婷.仰卧起坐运动中上腹部肌肉肌电变化特点分析［J］.体育科学研究，2014，18（6）：56-60.

［4］何可人，孙伟，罗锦宏，等.表面肌电采集与在线识别系统［J］.计算机测量与控制，2016，24（3）：241-243，247.

［5］南海鸥，杜烨，李剑锋，等.慢性非特异性下腰痛坐立位核心肌训练等速仪峰值体重比变化观察［J］.内蒙古医科大学学报，2015，37（6）：576-579.

［6］徐玉明，李海鹏，袁莹.不同方式仰卧起坐腰腹部肌肉表面肌电信号的比较分析［J］.中国体育科技，2015，51（6）：121-127.

［7］刘剑，黄昌林，徐鹏，等.0期诊断技术对新兵训练性下腰痛的应用价值研究［J］.人民军医，2015，58（12）：1381-1382.

［8］丁其川，熊安斌，赵新刚，等.基于表面肌电的运动意图识别方法研究及应用综述［J］.自动化学报，2016，42（1）：13-25.

［9］韩明建，刘新宁，邹积威，等.传统与改进仰卧起坐锻炼效果比较［J］.齐鲁医学杂志，2011，26（6）：532-533.

［10］曹庆雷，何建伟，杨金龙.远红外陶瓷微珠对大鼠一次性力竭运动骨骼肌CK、CK-MM、LDH指标的影响［J］.体育学刊，2013，20（3）：125-129.

［11］彭梦思，庄飘萍，周建文，等.偏瘫步态对脑卒中患者腰背肌表面肌电的影响［J］.海南医学，2016，27（1）：123-124.

［12］王富明，张亚敏，孙华，等.针刺对大鼠脑缺血再灌注损伤后不同时间点血清SOD和MDA表达的影响［J］.针灸临床杂志，2015，31（2）：62-65.

［13］任毅，杨晓光，张愉，等.电针刺激对雄性中老年部分雄激素缺乏综合征大鼠生殖内分泌调节及对肾组织SOD、MDA的影响［J］.第二军医大学学报，2015，36（2）：161-166.

［14］代朋乙，黄昌林.中频脉冲电流经皮刺激运动性疲劳士兵肝区对血清GSH-PX、SOD、T-AOC活性及MDA含量的影响［J］.解放军医学杂志，2014，39（3）：245-248.

［15］霍兴华，宋秋元，周育红，等.高位下拉力量练习中肩部肌群的表面肌电研究［J］.体育科技，2015（5）：60-62.

［16］张军，乔杰，刘强，等.急性非特异性下腰痛椎旁肌表面肌电图特点［J］.中国中医骨伤科杂志，2013，21（12）：11-13，16.

［17］刘阳.三种悬吊练习对腹直肌表面肌电的影响分析［J］.当代体育科技，2015，5（36）：217-219.

［18］李亮，张利恒.仰卧起坐对产后妇女非特异性下腰痛作用研究［J］.黑龙江医学，2015，39（2）：210-211.

［19］董明.提高学生仰卧起坐技能的教学研究［J］.中国学校体育，2014（5）：92.

［20］姜迎萍，孙云丰，周益凡.基于表面肌电评价术前康复治疗对单膝关节置换术后功能恢复的影响［J］.康复学报，2015，25（3）：43-45.

Influence of sit-ups im proved actions on trunk corem yodynam ia balance

SONG Xinxin1HUANGChanglin2WANG Jiuqing3

1.Graduate Student Department，Xinxiang Medical University，He＇nan Province，Xinxiang 453003，China；2.Army Military Training Institute for Medical Research，the 150th Central Hospital of PLA，He＇nan Province，Luoyang 471000，China；3.Department of Orthopaedics，the First Affiliated Hospital of He＇nan University，He＇nan Province，Kaifeng 475000，China

Objective To discuss the differences of surface EMG signals between sit-ups training and its improvement actions.Methods From May to August 2015，128 recruits were selected and randomly divided into group A，B，C and D，each group had 32 cases.Group A and B were trained with traditional sit ups，but the training intensity in group A was 35 times per 2 min，group B was 70 times per 2 min；group C and D were trained with improved movement training，group C training intensity was 35 times per 2 min，group D was 70 times per 2 min.The muscle surface electromyographys of the abdominal and lumbar back muscles，serum parameters of creatine kinase isoenzyme（CK-MM），superoxide dismutase（SOD）and other serum markerwere detected at trained for 2，4，6 and 8 weeks respectively，and thesemuscleswere tested by MRI.Resu lts There was no significant difference in RMS value between these groups at 2 and 4 weeks（P＞0.05）.The RMSvalue of the group Cwas higher than that of group A and B at 6 weeks（P＜0.05），and the difference wasmore obvious at 8 weeks（P＜0.05），but there was no significant difference between the group C and D（P＞0.05）.The CK-MM and SOD levels at any time in group C were higher than those in group A（P＜0.05），but lower than group D（P＜0.05），there were no significant differences between group C and group B（P＞0.05）.MRI examination showed that at 2，4，6 weeks，all the groups had no positive changes，the 1 case in group B trained of the rectus muscle appeared fuzzy linear or patchy shadow at 8 weeks，T1WI appeared low signal and T2WIappeared high signal.The rest of groups had no positive expression.Conclusion Sit-ups improved action helps to keep the trunk core muscle strength balance and reduce the localmuscle damage.

Sit-ups；Surface EMG；Core musstr ength；Muscle damage

R685.4

A

1673-7210（2016）06（c）-0180-04

部队卫生和疾病防控应用性研究课题计划（13BJ YZ18）。

宋鑫鑫（1986.3-），男，医学硕士，主要从事骨科学的基础与临床研究。

黄昌林（1945，9-），男，一级教授，博士生导师，解放军第一五〇中心医院全军军事训练医学研究所所长，主要从事运动伤的临床研究。

（2016-03-22本文编辑：程铭）