下肢优势侧和非优势侧负重往返跑对学员平衡能力的影响

王增刚，丁明超，黄强年，徐盛嘉，马继政

(陆军工程大学 军人身体适应训练研究中心，江苏 南京 211101)

人体进行运动时能够维持躯体平衡，这一基本的能力归因于复杂运动技能的形成和维持[1]。运动分为对称性运动和非对称运动，人体可精确控制对称性和非对称性运动时平衡能力，在日常活动中这一能力非常关键。对称性运动指的是两侧肢体同时占据主导作用，非对称运动指的是一侧肢体占据主要的作用。日常生活、体育锻炼以及职业性相关的体力活动均涉及到对称性运动和非对称的运动。

对于一些特定职业人群，如军人、警察、消防人员等，时常需要在负重情况下，完成作业任务。研究表明对称性负重运动可对人体产生额外的应激[2—5]，提高了完成各种作业的难度。此外，这类人员也时常进行各种非对称负重运动，如提弹药箱、担架等。鉴于人体维持平衡能力重要性，这种非对称性负重对人体平衡能力产生的影响尚不清楚。另外，人体肢体一般分为优势侧和非优势侧，额外非对称负重的情况下，这一人体特征上的变化对平衡能力产生的影响也不清楚，因此，本研究评定短距离(20 m×5负重往返跑)非对称性负重运动(单手提油桶)对躯干静态平衡能力的影响，为负重训练提供研究依据。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

研究对象为11名健康男性学员，年龄(21.36±1.69)y；身高(174.26±2.61)cm；体重(68.32±3.63)kg；体指数(22.57±1.55)kg·m-2，平均训练年限1年。经询问受试者病史、查体、心电图及超声心动图等检查均未发现有器质性心脏病者，无吸烟史和酗酒史，有规律参加锻炼(每周锻炼不少于4次)，排除超重或偏瘦的学员，排除标准为：体指数<18.5 kg·m-2和体指数> 24.0 kg·m-2。

1.2 研究方法

1.2.1 测试方案

研究采用随机交互的设计，受试人员需分别使用优势侧和非优势侧单手提油桶(重量为22 kg)进行20 m×5往返跑(总距离200 m)，在运动后即刻和20 min休息后进行平衡能力测试。每次测试时间间隔不少于1天，确保受试人员充分恢复，期间禁止剧烈运动。

A.下肢优势侧和非优势侧评定

采用十米(10 m)连跳法，以每侧肢体完成动作的最短时间作为评定标准，进行优势侧和非优势侧的评定。

B.心率监测

利用Polar team2团队心率仪(博能公司，Finland)记录整个运动的RR间期。通过polar team软件导出数据，并利用Firstbeat SPORTS 系统 (version 4.4.0.2, Firstbeat Technologies Ltd., Jyv skyl, Finland) 进行分析。

C.平衡能力测试

测试采用测力台(Kistler，瑞士)。受试者睁眼双腿站立于测力台上，双足与肩同宽或略小于肩宽，双眼平视正前方，通过调整使身体重心(屏幕上十字标志)尽量在原点，双手自然下垂。收集20 s数据，去除记录数据前5 s和最后5 s数据的不稳定影响，采样频率为1000Hz。数据收集后，利用测力台系统MARS软件(Version 2.1.0.00, kistler s2p Ltd., Switzerland)进行分析。安静值测试在运动方案开始前3天完成。实验室温度为27℃～28℃，湿度为28%～32%。

1.2.2 研究指标

研究指标包括人体平衡能力指标：人体重心的总移动距离(SPT)、前后移动距离(SPAP)、左右移动距离(SPML)、总移动速度(SVT)、前后移动速度(SVAP)、左右移动速度(SVML)、总移动面积(SAT)、前后移动面积(SAAP)、左右移动面积(SAML)和运动椭圆面积(AE)。此外，还包括心率以及定量参数：运动后的过氧消耗值和运动冲量，可定量反映运动强度和运动总量。

1.3 统计学方法

2 研究结果

2.1 下肢优势侧和非优势侧20 m×5负重往返跑运动负荷

数据见表1。与安静状态相比，运动后过氧消耗值、运动冲量均显著增加(P<0.01)，但优势侧和非优势侧负重运动之间不存在显著差异(P>0.05)，表明两组运动负荷基本上一致。

表1 优势侧和非优势侧20 m×5负重往返跑运动负荷

表2 优势侧和非优势侧20 m×5负重往返跑平衡能力指标的变化

2.2 下肢优势侧和非优势侧20 m×5负重往返跑平衡能力指标的变化

数据见表2。与安静值相比，优势侧和非优势侧运动后即刻整体、前后和左右方向摆动均显著增加(P<0.05)，但两者之间不存在显著差异(P>0.05)。表明运动后即刻，优势侧和非优势侧平衡能力波动程度相同。运动后20 min内均恢复到安静状态(P>0.05)，表明整体上，平衡恢复能力相似。

3 分析讨论

人体空间位置由视觉、前庭和本体感觉功能决定。运动控制和维持平衡能力涉及到骨骼肌系统的协从。前期研究表明下肢优势侧不影响单腿的平衡能力[6]。但目前尚不清楚下肢优势侧和非优势侧在负重情况下对人体平衡能力产生的影响。尽管本研究结果表明运动后即刻优势侧和非优势侧平衡能力受到影响，但优势侧和非优势侧之间不存在显著差异，并在运动后20 min内恢复到安静水平。

单侧负重完成各种作业是军事行动中的基本能力之一。本研究结果表明短时单侧负重运动后人体摆动显著增加，这一动态变化可能对后继一些精确性任务(操作武器)产生负性的影响，但需要证实。当前，研究表明运动后即刻肢体摆动增加取决于运动类型，强度、持续时间以及本体感受应激的强度[7]。通常认为，对于长时运动，机体疲劳可能是导致躯体摆动增加的主要原因，但对于短时、大强度的运动，过度换气可能是主要的影响因素[7]，本研究中优势侧和非优势侧负重运动心率较高，故支持上述推论。

当前，检测和评定运动即刻急性反应及恢复期的变化情况，这些差别变化有助于洞悉运动特定应答，为运动训练的设计提供依据。单侧测试，异侧作为对照，主要用于评定肢体的对称能力，如单足纵跳，单足跳远等[6]，基础值为小于90%[8]。此外，优势侧和非优势侧之间的平衡能力的差异程度广泛用于诊断功能不稳定性，评估患者身体状况，是确定是否回归正常运动的一个指标之一[8]。考虑到优势侧和非优势侧负重运动后，可能对躯体的平衡能力产生不同的影响，差异变化可用于评定负重训练。但本研究结果显示优势侧和非优势侧负重运动后即刻，平衡能力波动程度基本相似，表明人体有能力通过自身的调节，控制平衡的能力，但尚不清楚其中确切的生理机制[1]。本研究结果可对单侧肢体伤后，恢复程度的评估有着重要的意义，相同的波动可能预示良性修复，但需要进一步证实。

4 结论

短距离20 m×5负重往返跑，下肢优势侧不影响运动后即刻和运动后恢复期平衡能力摆动幅度。

参考文献：

[1] Haddad J M, Rietdyk S, Claxton L J, et al. Task-dependent postural control throughout the lifespan[J]. Exerc Sport Sci Rev, 2013, 41(2):123-132.

[2] Carlton SD, Orr RM. The impact of occupational load carriage on carrier mobility: a critical review of the literature[J]. Int J Occup Saf Ergon, 2014, 20(1):33—41.

[3] 马继政,李巍,韦海燕,等.军人负重25 kg不同速度行军1km时能量消耗变化[J].中国应用生理学杂志, 2015, 31(3):275—277.

[4] 胡斐,李巍,卢秋菊,等.不同负重量对军人静态平衡能力的影响[J].中国运动医学杂志, 2016, 35(7):678—681.

[5] 李天义,胡斐,王增刚,等. 不同负重量站立30 min对健康青年躯干静态平衡能力的影响[J].军事体育学报，2016, 35(4)：105—107.

[6] Alonso AC, Brech GC, Bourquin AM, et al. The influence of lower-limb dominance on postural balance[J]. Sao Paulo Med J, 2011,129(6):410—413.

[7] Zemková E,Hamar D. Physiological mechanisms of post-exercise balance impairment[J]. Sports Med,2014, 44(4):437—448.

[8] McGrath TM,Waddington G,Scarvell， JMet al. The effect of limb dominance on lower limb functional performance - a systematic review[J]. J Sports Sci,2016,34(4):289—302.