女大学生50米短跑项目力量训练的实验研究

□谢星怡 王定亚 凡 乾 付坤鑫 李丹妮 吴钰祥（江汉大学体育学院湖北武汉430056）

女大学生50米短跑项目力量训练的实验研究

□谢星怡 王定亚 凡 乾 付坤鑫 李丹妮 吴钰祥（江汉大学体育学院湖北武汉430056）

近年来，核心力量训练一直是体育届的热门的话题。研究人员发现人体核心部位（腰椎—骨盆—髋关节)的肌肉起着承上启下，传递上下肢力量的作用。现有关于核心力量的研究基本以专业运动员为研究对象，为了探索不同力量训练对普通体育类大学生短跑成绩的影响，本研究以江汉大学体育学类20名女生作为研究对象，进行核心力量训练和传统力量训练的对比研究。结果发现经过三期训练后两组运动成绩均有显著提升，但通过肌电信号的分析发现其内在生理和力学机理不同，传统力量训练主要依靠四肢力量的增长，而核心力量训练主要依靠核心区的竖脊肌和腹外斜肌提升上下肢力量传递的能力和效率。

核心力量核心肌群肌电信号短跑

在运动训练领域，人们普遍认为四肢力量是训练中的重点。因为几乎所有的运动项目人的四肢都直接参与其中，所以在运动员训练计划中，四肢的力量训练一直是训练中的重点，而躯干的力量训练则被忽略。人体在训练过程中，除了四肢的直接参与还有许多躯干部分的肌肉、关节间接参与其中，躯干肌肉群收缩产生的力量为人体的运动提供了一定的“能源”。同时，与其他肌肉的协调收缩，加快了力量的传递，提高了整体运动效率。

20世纪90年代初期，欧洲一些学者认识到躯干肌群在体育运动中的重大作用，并将这原本应用于运动康复领域的训练方法引入到运动训练中，从运动解剖学、生理学、生物力学角度分析研究最终提出了核心稳定性（Corestability）和核心力量（Core strength）的观点。如今，核心肌群、核心力量依旧是体育届的热门话题。作为一种新的训练方法，它对传统的训练方法造成了很大的冲击，同时也存在一些需要补充饿到地方。近年，关于核心力量的研究与实验层出不穷，大部分的实验研究都是针对在役的专业运动员，以普通人群或大学生为实验对象的核心力量研究屈指可数。因此，本文在前人的基础上，以大学生为研究对象，在室外田径场上对短跑运动中核心大肌群的肌电信号进行实时动态监测研究，探索在短跑项目的起跑、加速跑、途中跑和终点跑阶段核心大肌群和上下肢的动态协调机制及其生物力学原理，为短跑项目的核心力量训练提供科学性指导。

1、核心力量

核心力量的概念最早源于核心稳定性，核心稳定性的提出源于脊柱稳定性。Panjabi在1985年首次提出核心稳定性的概念，他认为脊柱稳定性包括被动脊柱骨、主动脊柱肌和神经控制单元三个系统，1992年Panjabi又提出核心稳定心的概念。Kibler首次将核心稳定性的概念引入竞技运动训练，其认为核心稳定性有产生力量、传递力量和控制力量三方面功能，核心稳定性是核心力量的结果、核心力量是核心稳定性的关键。

核心力量是指人体的核心部位（腰椎——盆骨——髋关节）的肌肉以控制人体核心部位控制中心运动，传递上下肢力量为主要目的产生力量的能力。它主要受神经支配能力、核心部位肌肉的支撑能力和呼吸与运动之间的配合等三方面因素影响。

1.1、核心肌群的划分

从核心部位的概念来看，核心区域应指的是人体躯干，包括脊柱、盆骨、髋关节及依附在这些部位的许多肌肉。许多专家和教授对核心部位的定义不尽相同。IanHasegaw认为腰骶部、臀部、腹部、胸部和背部以上肌肉是核心肌群。TravisBrown认为位于腹部和脊柱附近的大肌群为核心肌群。而PaulJGoodman认为核心肌群应包括腰腹盆骨联合体上的腹横肌、腹外斜肌、腹直肌、腹内斜肌、胸腰筋膜、髂腰肌、腰方肌、竖脊肌、臀大肌和臀中肌等29块肌肉。我国体能训练专家王卫星教授认为：核心肌群是肩关节以下髋关节以上的区域，包括附着在脊柱、髋、骨盆周围的深层肌肉和脊部、腹部以及构成构成盆骨的所有肌群。而此区域也是国内外公认的核心区域。

1.2、核心肌群的作用

（1）对运动技术有重要的支持作用：专项技术的优劣主要取决于参与运动员肌肉之间的协作水平和对高速运动中身体的控制能力。如短跑、体操、皮划艇等项目，运动员不仅要具有良好的身体素质，更要对自己的躯干有一定的驾驭能力，这种驾驭能力的形成和提高主要取决于核心稳定力量的改善。因此，核心部位被认为人体运动链的枢纽，将核心部位视为肢体运动主要动力来源，但这并不意味着参与运动的力量来源于核心肌群，而是意在强调核心力量的衔接和传递作用。

（2）衔接、传递、整合提高运动中力量的使用效率：在一些主要以下肢为主要发力点的运动中，如跑步、跳跃和滑冰等也需要上肢和腰腹力量的参与，而参与程度的好坏则取决于人体对核心部位的控制。

（3）具有预防损伤的功能：人体不论是在运动还是生产劳动的过程中，各种身体姿势和动作都是在核心集群的协同配合作用下完成的。如果核心力量薄弱，易造成腰部及其他部位的损伤。而腰部肌肉的拉伤，腰椎变形多是由于核心力量不均、动作错误所致。目前，国内外许多运动学专家都认同核心力量训练是预防运动损伤的重要手段。

2、实验对象与方法

2.1、实验对象

本研究以20名江汉大学体育学院女生为研究对象，将20名女生随机分为核心组（实验组）和上下肢组（对照组），实验组进行核心力量训练，对照组进行传统力量训练。

2.2、实验仪器

本实验所需仪器有：16通道无线表面肌电仪（Cometa，Italy）、一次性电极片、酒精、医用棉签、运动胶带、弹力带、绷带、摄像机。

2.3、实验方法

本实验对实验组和对照组人员先进行50m跑的成绩及肌电测试，然后两组成员分别进行相同周数同等强度的核心力量训练和传统上下肢力量训练。训练中期时两组成员进行一次50m跑的成绩、肌电测试。训练结束后再次对20名实验者进行50m跑的成绩和目标肌电进行测试，并对所得数据进行整合分析，得出实验结果。

2.4、肌电记录位点

表面肌电记录位点共8个，包括：上肢肱二头肌，下肢为股直肌和腓肠肌，核心大肌群为腹直肌(耻骨联合段和胸骨剑突段)、腹外斜肌、背阔肌和竖脊肌。

图1 人体肌肉表面肌电记录位点

2.5、训练方案

核心组的力量训练第一期主要是在瑜伽垫上进行一些简单的腰腹部力量练习，要腹部一个适应期，提高腹部肌肉群的力量素质，为下一阶段的核心力量训练做准备。第二期的训练在第一期的基础上有所改动，并加大难度和强度，增加动作的不稳定性，提高受试者控制身体稳定性的能力。第三期的训练将前两期的训练综合，在保持训练难度与强度的同时将一维训练变为多维训练，让受试者的上腹、下腹、腰侧都得到锻炼，加强受试人员腹直肌、腹外斜肌、背阔肌和竖脊肌的肌肉力量。

对照组的训练基本按照短跑传统的训练方法来进行训练，与核心组一样进行三期训练，不同的是对照组每期两种训练内容交替进行。一种训练内容是在田径场进行的基础的腿部力量训练和快速跑练习，另一种则是在健身房进行的负重深蹲、仰卧推举等练习，加强受试者腿部和上肢的力量。

3、结果

图250 米跑过程中实时记录到的肌电信号

之前的研究成果中，大部分实验都是在实验室内采用规定的实验范式进行的测量，和在室外真实场地实测结果可能存在着差异。因此，本文通过无线遥测系统对室外50米跑的全程进行了实时肌电记录，可以看到在整个跑步过程中，肌肉活动序列的肌电图十分明显（如图2所示）。针对实时采集到的表面肌电原始信号，我们导入到EmgEasyReport_ver_5.36软件进行滤波，筛除杂质信号，然后将数据通过Excel2010进行数据分析和处理，并通过肌电信号的定量指标均方根幅度（RMS）来计算跑步过程中肌肉活动的贡献度和激活程度。肌电的均方根幅度（RMS）其物理意义即一组肌电数据的平方和除以数据的个数再开平方，它是一种最理想和典型的平方滤波方式，让滤波之后的肌电数据更为平滑，更大程度的抑制噪声；均方根的生理意义代表了在一段时间内肌肉活动的平均激活水平，通过研究均方根的峰值，可以探索肌肉在何时处于最大激活程度。具体公式如下：

从图3可知，由于对照组练习的主要是四肢的肌肉，因此在训练前后，贡献度增长较高的分别为股直肌、腓肠肌和肱二头肌，而其他核心部位的肌肉在短跑过程中的贡献度均出现了相应的下降，与我们预期的实验结果完全吻合。对照组训练前后的50米成绩分别为8.45±0.36s和8.04±0.36s，经过T检验，P＜0.05，训练前后结果具有显著性差异。

图3 对照组训练前后肌电均方根值的贡献度

核心组的练习基本涉及到了躯干部位的所有核心肌群，但是由于表面肌电的局限性，我们只能测量和记录位于浅层的核心肌群。从图4可知，在核心训练前后，跑步过程中贡献度增长较高的分别为腹外斜肌和竖脊肌，而其他核心部位如腹直肌和背阔肌出现了下降，这并不意味着这两个核心部位的肌群因为练习出现了减弱，而是说明核心区域的整体力量都有所增强，但是在50米短跑过程中，女生主要依靠腹部的腹外斜肌和背部的竖脊肌来发力，因此，这两块肌群的肌电活动最为强烈，贡献度较高。核心组训练前后的50米成绩分别为8.37±0.39s和7.98±0.33s，经过T检验，P＜0.05，训练前后结果具有显著性差异。

图4 核心组训练前后肌电均方根值的贡献度

4、结论

（1）本文针对女大学生50米短跑的实时肌电记录发现，无论是传统力量训练还是核心力量训练，均能在一段时间内有效提高运动成绩；

（2）传统力量训练和核心力量训练提高成绩的生理和力学机制不同，通过肌电均方根值的贡献度我们发现，传统力量训练主要是通过增强上肢和下肢的力量来提高短跑的成绩，但上下肢的力量如果达到一定的瓶颈后，仍然进行传统力量训练效果难以保证；核心力量训练主要是通过增强身体的协调性和稳定性来提高运动成绩，虽然四肢的力量没有出现明显变化，但是通过提升跑步过程中核心区域传递上下肢力量的能力和效率，也能够有效提高运动成绩。

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60-69118.24±22.79127.32±15.95132.74±18.56130.31±17.41 20-29女100.70±8.23104.28±10.04112.39±9.09116.11±12.34 30-3997.30±4.96103.46±11.67111.10±12.53120.58±14.73 40-49107.93±14.04107.94±13.61115.78±16.12120.00±12.51 50-59109.39±20.06116.70±14.58118.45±14.40126.91±15.50 60-69107.68±15.63121.03±15.34127.73±18.39128.54±19.04

2.3、体脂肪率与血压的相关系数

表4 体脂肪率与血压的相关系数

3、讨论

体脂肪含量过高会导致收缩压及舒张压升高的重要原因之一。体内脂肪成分显著增高的同时，血脂水平也会升高，而血脂过高会导致血液黏稠度增加，血流速度减慢，血流阻力加大。高血脂、高血黏度造成的血管壁附着引起动脉硬化是引起血管壁的光滑度和弹性降低的主要因素，占高血压形成因素的80%。而血压偏高人群往往同时伴有血脂(HDL除外)偏高，TC、TG、LDL升高可以作为发生动脉粥样硬化的危险信号。上述报道与本次研究的结果一致。表明体脂肪含量过高是我国成年人高血压的一个危险因素，体内过多的脂肪对血管及血压的危害在青年阶段已显著体现。体脂肪含量过高的肥胖人群，患高血压的风险无疑会高于体脂肪率正常的人群。此外，本研究还发现，同性别下，随着年龄的增加，我国成人的血压以及体脂肪率均呈上升趋势；同年龄段下，男性的收缩压、舒张压均高于女性，而体脂肪率低于女性，这提示，血压及体脂肪率的变化与年龄、性别相关，因此，评估和预防高血压等慢性疾病应该考虑多方面的因素。应鼓励积极采取健康的生活方式，养成良好的饮食习惯，少高脂、高能和高盐类饮食,适当减少肉类食物，多吃新鲜的蔬菜、水果,养成每天坚持有氧体育锻炼的良好习惯，减少静坐少动的额时间，以避免体内沉积过多的脂肪，减少可能促使血压升高的危险因素。

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