不稳定训练对膝关节本体感觉和核心力量的影响

水海龙，王晓刚



不稳定训练对膝关节本体感觉和核心力量的影响

水海龙，王晓刚

中北大学，山西太原，030051。

本研究的目的是检测10周不稳定训练项目对关节本体感觉的影响。测试参与者训练前、训练后躯干拉伸、弯屈力量和膝关节本体感觉。43名参加者进行了10周（每周3天）不稳定的训练项目，用瑞士球和体重作为对抗，17人是对照组成员。受训组训练前后增加躯干拉伸的力矩/体重的峰值（23.6%）和总功（20.1%），相反对照组分别减少了6.8%和6.7%。关节本体感觉（包括左右关节复位）训练前后提高44.7%（p=0.0006）以及训练以后的9个月提高了（21.5%）。此外，右膝关节位置感在9个月时有一方面影响，比右膝关节在测试前偏离参照角度减少32.1%（P = 0.03）。一项用瑞士球和体重作为对抗的不稳定训练计划能对事先未经过训练的个体的关节本体感觉和核心力量提供长期的改善，证明这种新的压力训练将会对健康有益。

不稳定对抗训练；膝关节；本体感觉；核心力量

运动生理学的社团为各个等级的运动员和非运动员建设不稳定对抗训练，地面上的自由举重应形成训练核心肌肉组织的基础。这些建议是源于对不稳定对抗训练的研究，研究证明在不稳定的条件下力量和动作速度会减小。伴随着肌肉活动的一个相似程度的不稳定力量减少，表明肌肉的动态运动力量（适应外界力量的能力）能被转化成更稳定的功能。在不稳定期，力量、动力、性能的限制也许部分原因是关节硬度的增大。Carpenter et al.and Adkin et al.表明这种非平衡性对动作的量和速率有不利的影响，所以需采用一项强硬的措施。因此，非平衡性引起的肌肉活动，动力和肌肉僵硬的变化对本体感觉的协调产生不利的影响[1]。利用不稳定设备也许不能和地面举重一样提供尽可能多的训练优势。

然而，在相同的立场，笔者表明对康复和一般的健康，不稳定手段的利用已被证实能有效减少背痛和增加稳定关节的软组织的感官性能。因此，除了被报道的非平衡性能引起肌肉活动的好处外，不稳定训练也许能通过改善本体感觉增强性能。大部分文献检测了关于脊柱稳定性的本体感觉训练效果。但很少有资料证实肢体本体感觉不稳定训练的功效。12周的摆动板训练有利于离散踝关节准确复位。通过不稳定练习出现的训练要求（减少力量和增强协调）是否将对关节本体感觉有积极或消极的影响还不清楚。改善本体感觉能提供更准确的动作模式和有助于防止损伤。因为膝关节和踝关节损伤是最常见的肌肉骨骼损伤，所以有效的关节本体感觉对适当的关节活动和稳定是必要的，可能对急性膝关节损伤起保护作用。此外，不稳定训练对关节本体感觉任何可能的改善以及可能会持续多长时间是未知的。

躯干或核心肌肉不仅对在日常活动中稳定脊柱有第一重要性，而且引发更好的运动性能和协助低血压的预防和治疗。许多研究报告在不稳定的环境中练习能增加躯干肌肉活动。此外，很少有研究关注关于核心力量不稳定地面运动的功效。该文献提供了许多剧烈非平衡性的研究，但很少有不稳定训练的研究。大量的研究已经做了测量不稳定训练中生理功能和运动成绩的实验报告，但没有测量躯干力量的变化。其他短持续研究（3-6周）显示出脊柱前凸曲线稳定性，体位控制和躯干力量的积极适应。Stanforth et al.（1998）进行了10周不稳定项目，也发现提高了前凸曲线的稳定性，但躯干的耐力与传统训练组没有区别[2]。

相反，卡特等人（2006）报告：10周的不稳定训练对躯干力量和耐力有改善[3]。Sekendiz等人（2010）描述：12周的瑞士球训练改进了躯干屈伸肌力和耐力[4]。然而，在这项研究中没有对照组。因此，基于研究和在检测躯干力量的少数训练研究中得出矛盾结果的缺乏，如果报告的不稳定运动激活增加的躯干肌肉活动通过不稳定训练转化成有意义的躯干力量，那么研究将是有意义的。

本研究的目的是调查瑞士球（不稳定）的培训对等动力的核心力量参数和膝关节复位感（本体感受）的影响。假设，10周不稳定训练会导致躯干力度和膝关节本体感觉的改善。同时假设，膝关节本体感觉的提高在培训后9个月内仍然会存在。

1 研究方法

1.1 研究对象

志愿者来自体育教育和运动专业参加选修课的大学生。总共60名参与者参加研究。具体而言，43名参与者（27名男性，16名女性）来自一般身体训练课程（瑞士球组）和17名（9名男性，8女性）来自理论课程参与研究（表1）。为了满足课程和研究的要求，参与者必须是健康的，以前不活动的，没有定期运动习惯的对象。调查问卷是一个健康状况的变化和运动阶段的变化水平的分布。由参与者签署同意书。按照赫尔辛基公约的规定大学的人类研究伦理委员会有权力批准道德规范。包含的准则是：（1）至少6个月没有体力活动；（2）没有神经系统，心血管系统，代谢，风湿性或前庭疾病；（3）腿上没有伤并先前没做过手术；（4）膝盖灵活的。47人中3人（男2，女1）在实验组，17人中2人（2为男性）在对照组是靠左腿支配。

表1 参与者的特征

1.2 因变量

因变量包括无源定位协议（PRPP）的被动再现，这是用等速测功机引起的。患者被指示坐下使膝关节和旋转的轴线对齐。大腿用带子固定来隔离膝关节的运动。参与者在测试时被要求穿短裤来减少衣服对皮肤的感觉。参与者被蒙上眼睛。

参与者的腿在每项试验使膝关节弯曲90°的初始角度。参与者的腿通过实验者以4°/s的角速度再被动地移动到膝关节屈曲45°测试的角度。这个位置（膝关节弯曲45°）持续3s。参与者的腿然后自然地返回到起始位置。这熟悉的过程持续进行两次。5s的休息后测功机膝关节弯曲的45°时以角速度为2°／s被动的移动参与者的腿。当他们认为已经规定的角度达到时，参与者被指示将停止。误差的大小，在于参与者的能力以匹配参考角度，被标注。两个值的平均值被用来进行统计分析。无源定位的被动复制在训练前后被测试，随后9个月后采取进一步活动。后续试验只对实验组进行。

躯干伸肌/屈肌强度被Biodex系统Ⅲ评估（Biodex等速医疗系统公司，雪莉，NY）集中在以90°/S的角速度（重复10次）。每个参与者都被放在测功机上，他们的背部和颈部用安全的可调垫作支撑坐着。他们的大腿，骨盆和胸部被刚性垫约束以防止骨盆旋转和方便躯干隔离为的只是屈伸测试。膝块位置分别调整。提示参与者在测试期间保持他们的头和手臂在一个固定的位置。测量前，每名参与者被要求在10s内完成一个重复两次的熟悉试验。措施包括最大扭矩和总功（超过10次）。最大扭矩被正常化是通过由参与者的身体重量划分峰值扭矩。

2.1组间总有效率对比 研究组银屑病患者总有效率经评定为92.5%,对照组经评定为57.5%,组间具统计学差异(P<0.05);研究结果如表1所示。

1.3 训练方法

瑞士球训练每周3天（周1，周3，周5），共10周。根据他们的身高分配给每个参与者一个球。这个球的大小使在髋关节和膝关节间形成大于90°角。健身球是55或65cm高。通过增加集数和重复来使运动项目的进展困难（第1周：重复6次2集到第10周：14次重复3集）或者持续时间（第1周：30s第2集到第10周：60s第2集）。通过增加重复次数来使运动项目进展困难。每次锻炼之前，参与者热身以约 8km/h 跑6-8min。随着跑步，脖子，肩膀，躯干，臀部，股四头肌，绳肌和外展肌，内收肌主动式动态拉伸。动态拉伸已报告对随后的性能要么有帮助要么没有不良的影响。伸展运动也在期间和结束时进行。休息间隔约30s，所有的课程被同一个培训师指导和监督。练习都用瑞士球进行，包括腹部紧缩，背部伸展，仰卧起坐，下蹲（瑞士球支持背部）到大腿与地面平行，直立跪在瑞士球上。对照组被告知不能参加任何组织或结构化的运动，继续他们的日常活动。

2 统计分析

多变量方差分析被用于预测对照组和实验组的等力基线。10周瑞士球训练对躯干伸展强度的影响通过执行2x2（组：训练/对照 X时间：测试前/后）和方差分析的重复测量检测。单因素方差分析是为了解释的主要影响和相互影响。α级别被设置为0.05。配对样本检验的形成从测量前后来检测训练组和对照组独立的变化。

本体感觉数据分析采用区别于参考角度的膝关节角度数据。用重复测量时间来单变量方差分析（2×2×2）被利用。3个因素包括组（实验组和对照组），时间（训练前后）和方向（右关节对左关节）。显著的相互作用是用Tukey post hoc测试来确定的。所有统计均用版本19的加电源装置软件。

3 结果与分析

躯干伸展强度值如表2所示。多变量方差分析表示非显著的多变量组在培训项目开始产生效果（威尔克斯λ=0.96，F（3，56）＝0.77，P＞0.05。η2 =0.04）。这些结果表明，实验组与对照组的最大扭矩/体重，总功和主动肌/对抗肌没有初始显著性差异。躯干伸展结果显示时间多变量的显著影响（威尔克斯λ= 0.76，F（3，56）= 5.77，P＜0.02。η2 = 0.24）组别与时间的相互作用（威尔克斯λ= 0.54，F（3，56）＝15.97，P＜0.01。η2=0.46）。然而，组（威尔克斯λ= 0.92，F（3，56）＝1.69，P＞0.05。η2 = 0.08）没有显著多变量影响，随着方差分析结果发现，时间对扭矩/体重的峰值有显著影响（F（1，58）= 13.64，P＜0.05，η2 = 0.19）和总功（F（1, 58）= 6.80,p < 0.05, η2 = 0.11），而时间对主动肌/对抗肌比分数（F（1, 58） =0.65, p > 0.05, η2 = 0.01）无显著影响。整体（两组结合），最大扭矩/体重与总功分别从训练前到训练后增加8.2%和6.4%。同样，组×时间相互显示着最大扭矩/体重的重要的结果，（F（1, 58） = 46.91, p< 0.05, η2 = 0.45）和总功分值（F（1, 58） =29.44, p < 0.05, η2 = 0.34）但不是躯干主动肌/对抗肌分数（F（1, 58） = 3.01, p > 0.05, η2 =0.05）。训练组躯干伸展最大扭矩/体重增长了23.6%，而对照组下降6.8%。训练组从训练前期到培训后总功也增加了20.1%，而对照组下降6.7%。

多元“组效应”的单变量方差分析，另一方面，在实验组和对照组之间最大扭矩/体重（F（1,58） = 2.23, p > 0.05, η2 = 0.04）和总功（F（1,58） = 0.68, p > 0.05, η2 = 0.01）无显著差异。

在表2中的躯干弯曲力度百分数的描述特征在表2被提供。就最大扭矩/体重与总功而言，预备考试百分数（Wilks’ Lambda=.97, F（2,57） = 0.93, p > 0.05. η2 = 0.03）的多变量方差分析结果在实验组和对照组无显着差异表明两组有相似的预测价值。

躯干弯曲多变量方差分析结果显示时间性的多元影响（Wilks’ Lambda =0.81, F（2, 57） = 6.36, p < 0.05. η2 = 0.18）和组*时间相互作用（Wilks’ Lambda = 0.84, F（2, 57） = 5.43,p < 0.05. η2 = 0.16）。然而，组没有显著的多元效应（Wilks’ Lambda = 0.97, F（2, 57） = 0.80,p > 0.05. η2 = 0.03）。

后续的方差分析结果显示着最大扭矩/体重（F（1, 58） =9.30, p < 0.05, η2 = 0.14）和总功分数（F（1, 58）= 9.80, p < 0.05, η2 = 0.14）的重要的时间效应。总的来说，最大扭矩/体重和总功分别增加了8.7%和7.6%。同样，组×时间仅为最大扭矩/体重交互显示重要结果（F（1,58） = 10.26, p < 0.05, η2 = 0.15）但不是总功分数（F（1, 58） = 0.54, p > 0.05, η2 = 0.09）。实验组通过训练增加了他们的最大扭矩/体重18.1%，而对照组10周后下降0.4%。

对于关节感觉有显著的组（F（1, 58） = 5.22, p = 0.02），时间（F（1, 58） = 13.03, p = 0.0006）和组*时间（F（1, 58）= 9.30, p = 0.0006）效应。组的主要作用显示实验组（4.6° ± 2.9）比对照组（5.8° ± 4.7）偏离基准角小26.3%。时间主效应证实了从训练前（5.8°±4.3）到训练后（4.50±3.3）提高22.5。组×时间交互作用说明关节复位的44.7%的改善通过实验组的前期得分（5.9°±3.4）随着训练提高（3.3° ± 2.5），训练是坚持（21.5%）到后续的测试（4.6°±3.3）。另外还有右关节位置感的一个副作用在跟随显示比右膝盖培训前测试时偏离基准角显著减少了32.1%（P = 0.03）（表1）。这就是为什么后续的评估与对照组没有组织的原因，是因为9个月以后很难招集同一控制对象。由于测试前后控制对象没有太大不同。控制对象超过9个月不训练将有提高是不太可能。

表2 等动躯干伸展强度和弯曲强度的参数

*表示实验组的预测与实际测验的显著不同。

4 讨 论

本研究最重要的发现是，通过体重作为阻力10周常规不稳对抗训练项目，显著改善了先前不运动的人群的膝关节本体感觉和躯干弯屈和伸展强度延伸强度。此外，改善的膝盖关节本体感觉在培训后持续了9个月。训练专用性概念表明膝关节本体感觉的改善通过一个培训计划会最有效地实现，涉及相同的姿势、速度和运动。虽然训练计划中六分之二的练习包括膝关节屈伸动作（蹲仰卧屈腿），他们不是像测试中一样坐在一个稳定的位置。因此，一般仅使用瑞士球的不稳定训练计划在改善膝关节本体感觉上是有效的。作为受损的关节位置感觉（本体感觉）可能是一个复发性损伤的危险因素目前的研究结果对重要培训和就业前训练有意义。

瑞士球提供不稳定的状况，可能刺激本体感受器使之提供反馈平衡的维持和身体位置的察觉。非平衡性诱导肌腱块长度、张力和神经肌肉的活动急性变化，来反驳检测（本体感觉）和回应（传出活动）来改变平衡的能力。封闭的运动链的练习的运用，像在瑞士上球蹲，站立、跪和多关节多平面运动，有利于控制关节的方向和位置的本体感受器一体化。平衡训练能提高反馈路径的灵敏度，缩短起效时间，提高位置检测的灵敏度。

在不稳定的支撑面训练的时候，有收缩性活动可能会增加。在不稳定条件下进行抵制跖（组成足底的小型长骨，相当于手的掌骨，介于跗骨与趾骨间）屈和腿部伸展肌肉的动作，比稳定时经历多30.7%和40.2%的拮抗活动。当产生力量时，增加收缩活动可以提高运动肌的控制和平衡以及有利于控制分肢位置。因此，这10周的不稳定计划对先前不运动的人关于本体感觉系统和运动控制肌诱导膝关节位置感的训练适应提供了足够的反驳。

积极的膝关节位置感训练适应性在训练的9个月后仍然是明显的。虽然统计上膝的本体感觉有全面改善，但是右膝被证明偏离基准角明显小，而左膝盖数值比预测前不显著。由于大多数参与者以右腿为主导，所以右腿可能有一个更持续的训练效果。在训练期间和训练后，有可能提高肢干支配能力，使之承受更长的训练时间。

本培训研究对适应肢干的强度提供一个积极的力量训练也是有效的。躯干屈和伸的强度测量都随训练有显著改善。更大的不稳定躯干运动与相似的稳定运动是相对的。然而很少有不稳定训练研究，已经检测出躯干力量训练的适应性。其他不稳定训练的研究已经表明显著肢体力量和运动性能的提升，但并没有测试躯干力量的变化。重要的是要注意在目前研究中，躯干力量的改进没有使用外部阻力完成。在不稳定的条件下以身体质量作为的对抗，对改善躯干弯曲（18%）和延伸（24%）强度是有效的。

在不稳定的表面进行练习，电机控制系统首先激活全局和局部肌肉协调来平稳脊柱以保持平衡。传统的稳定练习，如坐在垫子上练习，集中改善全局肌肉组织性能，而不是局部系统。当用瑞士球执行运动来保持平衡时，主要激活了局部稳定肌肉。不稳定持续训练的全局和局部肌肉更好的整合和补充能通过运动肌控制的改善和肌肉激活范围的增大而引起有意义的躯干力量。

躯干稳定肌肉的强化是日常生活活动的一个重要的考虑因素，如弯曲、扭曲或提升。脆弱的躯干肌肉组织被发现是低血压问题的一项重要的危险诱因。与无低血压史的参与者相比有低血压史的参与者的躯干肌肉力量较弱。核心肌肉训练改善了稳定系统的坚韧性，对脊髓损伤提供了保护。这项研究表明，通过身体质量作为对抗可有效训练养生法，增加之前不运动人的核心力量。

5 总 结

利用瑞士球和体重作为对抗的一般10周不稳定训练计划，证明有效改善之前不运动人的膝关节本体感觉以及躯干屈伸强度。目前的研究表明，在不稳定的条件下用体重作为抗力，可以有效改善未训练人的膝关节本体感觉（长达训练后9个月）和躯干肌力，应该有助于常规健康和机能。

[1] Adkin, A.L, Frank.J.S.Carpenter, M.G.and peysar, G.W.（2002）Fear of failing modifies anticipatory postural control. Experimental Brain Research 143(2), 160~170.

[2] Anderson, K.G.and Behm, D.G.(2004) Maintenance of EMG activity and loss of force output with instability[J]. Journal of Strength and Conditioning Research18(3), 637~640.

[3] Behm, D.G, Kean, C.O. and Young, W.B(2006) Fixed foot balance training increases rectus femoris activation during landing and jump height in recreationally active women[J].Journal of Sport Science and Medicine 5(1), 138~148.

[4] Behm, D.G, Drinkwater, E.J.Willardson, J.M.AndCowley, P.M(2010a) The use of instability to train the core musculature[J]. Applied Physiology Nutrition and Metabolism 35(1), 109~112.

The Influence of Unstable Training on Knee Joint Body Sensation and Core Strength

SHUI Hailong, WANG Xiaogang

North University of China, Taiyuan Shanxi, 030051, China.

The participants were trained in the body of the trunk stretching, bending strength and the knee.43 participants were on a 10 week (every Wednesday day) unstable training program, with Swiss ball and body weight as the counter, and 17 were members of the control group. Training group before and after the training increased torso stretching torque / body weight peak (23.6%) and total work (20.1%). In control group were reduced by 6.8% and 6.7%. Joint proprioception 9 months (including the left and right joint reduction) before and after training, improve training and 44.7% (P = 0-0006) improve (21.5%).In addition, right knee joint position sense effect in nine months, than deviate from the right knee in front of the test reference angle decreases 32.1% (P = 0.03). A Swiss ball and weight as against the unstable training program can without the prior after training individual joint body feeling and core strength to provide long-term improvement. It is proved that this kind of new pressure training would be beneficial to health.

Instability resistance training; Knee joint; Body sensation; Core Strength

1007―6891（2017）02―0024―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.02.07

G804.22

A

2016-08-29

2016-08-30