星形偏移平衡测试在评价女子排球运动员神经肌肉训练效果中的应用

2018-09-21朱学强

天津体育学院学报 2018年1期

李萍，朱学强，毕楠

排球运动的技术动作大都是在腾空或半蹲状态下完成的，运动员需要连续的快速急停起跳完成发球、进攻、拦网和扣球等动作，巨大的制动力量必然会造成下肢支撑器官局部负荷的增加，使其运动损伤发生的风险显著提高[1]。其中，膝关节损伤（例如：前交叉韧带损伤[2]、髌骨软骨损伤[3]和股四头肌肌腱末端病[4]等）的发生率最高且程度逐渐加深，并呈现出较大的性别差异[2]。女子运动员因其解剖学结构（关节松弛度大[5]、踝骨切迹较窄等[6]）、神经肌肉（肌肉激活的时间和幅度改变[7-8]、力量失衡[9]等）、生物力学（下肢动态外翻[10]）和激素等方面的差异使其膝关节损伤的发生率显著高于男子运动员[11]，例如在完成同样的跳跃落地或侧切动作中，女子运动员前交叉韧带的损伤发生率是男子运动员的4～6倍[12]。为了降低运动损伤对运动员运动成绩的影响、减少时间的浪费和医疗花费的负担，制定损伤预防的干预措施是很有必要的。

研究[13]证明生物力学和神经肌肉方面的差异可能是导致女子运动员膝关节损伤发生率较高的关键因素，神经肌肉控制的改变或降低，使下肢关节力学发生改变，进而增大了膝关节损伤的发生风险。下肢关节力学与膝关节损伤风险之间的关系使神经肌肉训练（NMTP）的发展得到重视，并且取得了良好的应用效果[13-18]。核心稳定性和以动作技术为导向的超等长练习是神经肌肉训练计划中预防下肢损伤（尤其是膝关节损伤）最有效的组成部分[14，17-18]，因为研究发现核心稳定性和动作控制能力下降可能是女子运动员运动中下肢外翻负荷（髋关节内收、内旋和膝关节外翻、胫骨前移）增加的主要原因[19-20]。排球运动中，起跳落地、半蹲移动、变向和侧切的动作居多，身体重心发生偏移时下肢生物力学出现偏差或异常的可能性也在增加，且研究[21]表明起跳和落地时是最容易发生损伤的时候，女子运动员的问题更为突出，主要表现为起跳时机和落地取位不合理。因此加强躯干和髋关节周围肌肉的力量及其募集能力是可能提高身体控制能力，减少下肢关节负荷的关键。

星形偏移平衡测试（SEBT）是一种功能性筛选工具，主要用于评估受试者动态平衡性[22]、监测造成下肢损伤的功能缺陷（尤其是骨骼肌损伤造成的功能性缺陷[23-26]，例如慢性踝关节不稳[23-24]、股四头肌损伤[25]等）以及评价受试者的康复进展状况[27]，同时也是检测神经肌肉功能的一项重要手段[28]，其测试结果具有较高的可靠性和灵敏性[22-23，29]。本文在借鉴国内外研究的基础上[14-18，30-31]并结合排球的项目特点和训练的时间安排，将以发展核心稳定性和下肢拉长—收缩能力为主的神经肌肉训练引入大学生女子排球运动员的日常训练中，并通过星形偏移平衡测试来评价神经肌肉训练的应用效果，以探讨神经肌肉训练对女子排球运动员下肢损伤预防的影响，为神经肌肉训练的评价手段提供实践参考和借鉴。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

本文以星形偏移平衡测试（SEBT）在评价女子排球运动员神经肌肉训练效果中的应用为研究对象。受试者均来自山东体育学院女子排球训练队，为了达到一定的统计功效，α为0.05，Power（1-β）为0.8，每组至少需要8个样本量[17]。因此，本文的受试者共18名，入选标准：（1）自愿参加本次试验；（2）训练年限≥3年；（3）参与试验之前无重大运动损伤或其他影响测试结果的疼痛或运动障碍等；（4）未发生过膝关节损伤。试验之前告知所有受试者本研究意图和注意事项，并签署知情同意书。受试者采用抽签的方式均分到试验组（n=9）和对照组（n=9），受试者的基本情况见表1。

表1 受试者的基本情况（n=18）Table1 Basic Information of Subjects（n=18）

2.2 试验法

2.2.1 试验安排试验组和对照组在干预前1周进行前测（SEBT），干预时间为6周，第8周进行后测。每周6次训练课，除周四为90 min的传统力量练习外，其它5次训练课均为180 min的技战术练习。5次（周一/二/三/五/六）技战术训练课的安排为150 min的技战术训练+30 min的身体练习（5：1），干预组技战术训练课的后30 min进行神经肌肉训练干预，对照组按常规安排进行，周四统一进行传统力量练习。试验前干预组通过观看视频学习神经肌肉训练的正确动作，掌握技术要领，且在干预过程中给与正确的反馈和指导以提高干预效果[32-33]。

2.2.2 干预方案干预组神经肌肉训练安排共分5个阶段，每个阶段持续6次训练课，逐渐增加难度和强度以提高运动员的稳定性和动作控制能力。本文中的干预方案在借鉴前人研究[14-18，30-31]的基础上结合排球的项目特点和训练时间进行设计，包括核心稳定性训练和超等长训练（见表2）。干预过程中注重技术动作的规范性和正确性，如受试者因疲劳或其他原因不能保证动作质量时应停止训练，记录所有受试者完成训练的情况（干预组运动员训练课的完成度需达到80%以提高干预效果[34]，即至少完成24次干预训练）。

表2 神经肌肉训练安排（以第1阶段和第3阶段为例）Table2 Neuromuscular Training Program（the First and Third Phase for Example）

2.3 测试法

干预结束后对所有受试者进行星形偏移平衡测试（SEBT），要求受试者在单腿支撑下非支撑腿在8各方向上尽可能的伸远（见图1）。测试之前组织受试者进行下肢长的测试，令受试者平躺，测量从髂前上棘到胫骨内踝下端的距离[29]。具体的测试方法、要求和注意事项严格按照相关文献[29，35]进行。为了排除学习效应[35]，在正式测试之前每个方向练习6次。本文选用相对距离作为评价指标以提高测试的精确度[29]，即每个方向上的相对距离=伸出的远度最大值/腿的长度×100[28]；受试者每侧下肢的总成绩=（8个方向上的最大值之和）/（8倍的腿长）×100[28]。前人研究表明，星形偏移平衡测试具有较高的重测信度和评分者信度[22，28]。

图1 星形偏移平衡测试示意图[29，35]Figure 1 Diagram of the Star Excursion Balance Test

2.4 数理统计法

本文应用Excel 2017版和SPSS 22.0完成数据的录入、整理和分析，数据的录入标准：（1）既参加前测又参加后测的运动员的数据；（2）完成80%干预训练的运动员的数据；（3）在干预过程中没有发生损伤的运动员的数据。必须同时符合以上标准的数据才能进行后续分析。采用独立样本T检验分析人体统计学和测量学指标的差异，采用单因素协方差分析（ANCOVA）的统计方法比较两组干预前后测试成绩的变化和差异。

3 研究结果

干预结束后，只有1组数据不符合录入标准而被剔除，对照组有1名运动员没有参加后测。因此，最后进入数据分析的运动员共17名，对照组8名，干预组9名。表3显示了对两组测试成绩进行协方差分析的前提条件的检验结果：2组干预后的测试成绩随干预前测试成绩变化的散点图与直线的拟合度R2均在0.60以上，因变量（后测）和协变量（前测）之间呈线性关系，满足假设条件1；且主体间效应的检验结果均无显著性差异（P＞0.05），即交互项（组别*前测成绩）不显著，两组的回归系数近似相等，满足假设条件2。

表4显示了右腿支撑下左腿测试成绩（%腿长）的协方差分析结果：2组在校正后的后（POST）、内后（PMED）和内（MED）方向上的测试成绩以及总成绩有显著性差异（P＜0.05），干预组显著高于对照组；其它方向上的测试成绩无显著性差异（P＞0.05），但干预组修正后的均值均高于对照组。

表4 右腿支撑下左腿测试成绩（%腿长）的协方差分析结果（n=17）Table4 CovarianceAnalysisResultsofTestScoresofLeftLeg（n=17）

表5显示了左腿支撑下右腿测试成绩（%腿长）的协方差分析结果：2组在校正后的后（POST）、内后（PMED）方向上的测试成绩以及总成绩有显著性差异，干预组显著高于对照组（P＜0.05）；其它方向上的测试成绩无显著性差异（P＞0.05），但干预组修正后的均值均高于对照组。

表5 左腿支撑下右腿测试成绩（%腿长）的协方差分析结果（n=17）Table5CovarianceAnalysisResultsofTestScoresofRightLeg（n=17）

4 分析与讨论

运动员所表现出来的专项动作技能取决于其基础动作能力，而基础动作能力的准确执行离不开运动员高度的神经肌肉控制能力[36]。神经肌肉控制被定义为：人体在运动中产生协调和有效动作的准确的肌肉激活[37]，主要依赖于感觉运动系统的正常功能。感觉运动系统是一个综合了感受器功能和运动神经机能的复杂系统，其基本功能就是“感知一行动”[38]。正常动作反应的进行依赖于“感知”的准确性和完整性，而运动员发生运动损伤之后，位于关节、肌肉、肌腱和皮肤中的机械性本体感受器受损，导致部分传入神经受阻，引起本体感觉的障碍。尽管视觉和前庭感觉的传入信息也很重要，但机械性本体感受器对神经肌肉控制的影响最大[39]，当机械性本体感受器受损时产生的反馈也相应的减少，使运动员更容易发生二次损伤或反复损伤[40]。因此，损伤后本体感觉功能的重建和神经肌肉的恢复是运动员重返赛场的必要前提[40]。基于上述生理学基础，发展感觉运动系统的正常功能是运动员损伤预防训练的核心目标。本研究中的神经肌肉训练结合了关节位置觉和运动觉、动态关节稳定性、反应性神经肌肉控制、功能性活动等练习旨在促进脊髓、脑干和大脑皮层通路的正常运行[40]，与传统训练相比更加强调下肢爆发力、灵敏性、本体感觉控制能力和神经肌肉的支配能力等[31]，以提高激烈运动中关节的稳定性，降低损伤发生的风险[41]（见图2）。

图2 训练、感觉运动系统与运动损伤预防之间的关系[41-42]Figure 2 Relationship Between Training,Sensorimotor System and Prevention of Sports Injuries[41-42]

青春期之后，男性和女性表现出的神经肌肉控制能力存在较大的性别差异[8，43]，女性运动员并没有像男性运动员那样在“神经肌肉突增期”获得力量和动作控制能力等方面的提高。处于生长发育高峰期的运动员，身体高度的增加使得躯干的控制更加困难。此外，伴随着骨杠杆的增长和体重的增加，可能会产生更大的关节力量，而躯干和髋关节周围肌群力量和募集能力的不足会导致动态任务中核心稳定性和动作控制能力下降[44]，进而使关节力量难以得到平衡或削弱[19，44]，且这些内在的危险因素可能会贯穿整个青春期直至进入成年[13]。研究表明：动态任务中，躯干和髋关节周围肌群的预先激活以及协同性的增加可以平衡躯体运动并调整下肢姿势，减少下肢外翻负荷[45-46]，且有助于提高爆发力活动的表现，减少因重心控制能力缺乏引起的下肢损伤（尤其是女运动员）[47]。B.T.ZAZULAK等[48]报道说，与核心稳定性相关的因素预测了女性运动员膝关节损伤的风险，而在男性运动员中并没有发现这种关系。因此，目前的证据表明，躯干和髋部的稳定功能及其募集能力受损，与其神经肌肉控制有关，这可能是女性运动员下肢损伤（例如：前交叉韧带损伤）风险增加的主要机制[10，13，48]。

以核心稳定性和超等长练习为主的神经肌肉训练对女性运动员运动表现的提高和下肢生物力学的改善已得到研究证实[14，17-18，30]。本研究中的核心稳定性训练通过变化身体姿势、改变支撑面的稳定性（BOSU球和同伴干扰）、增加外部阻力来提高训练的难度和强度，更能强化稳定脊柱的深层肌群以及非优势侧肢体的运动能力，进一步刺激机体的本体感觉和神经肌肉控制能力以增加身体对外部压力和干扰的忍受力[20，35，48]，从而更好的维持身体的平衡和身体姿势[31，35]。这符合排球运动的大多数动作模式，例如排球中很多动作都是在腾空状态下由身体的优势侧完成的，而此时非优势侧和躯干部位是维持其稳定平衡的支撑点，因此强化躯干肌群和非优势侧肌群的运动功能对排球运动员来说是很有必要的[49]。且针对女性运动员的下肢生物力学特点在核心训练中增加了股后肌群的练习（例如臀桥练习），在提高机体稳定平衡能力的基础上发展股后肌群的力量，平衡腘绳肌和股四头肌的力量和神经肌肉发展，提高其维持膝关节稳定性的协同性。因为研究[50]表明：落地或侧切动作中低力量水平的腘绳肌与高力量水平的股四头肌，使得胫骨的前剪切力增加，进而增加膝关节的载荷。不仅如此，女性运动员也存在下肢肌肉收缩模式的失衡，股直肌收缩的增加与臀肌收缩的减少使其髋动作控制的能力不足，使女性运动员在落地、变向或减速等动作中出现较多的膝动态外翻动作，造成前交叉韧带的撕裂[51]。而超等长练习通过双腿到单腿、稳定到不稳定、克服自身体重到负重、单一方向到多方向运动的动态进阶动作，加之训练过程中强调技术的正确性以及落地后身体姿势的保持，不仅能增加核心肌群（尤其是髋部肌群）激活的幅度，还能改善膝关节发力的生物力学模式（落地时膝关节力矩显著降低，下肢屈曲角度增大[14，17-18，31]），可以有效的缓冲地面冲击力，降低下肢损伤的风险[13，52]。排球比赛中要求运动员在快速运动中保持良好的身体姿势意识，以促进四肢动作在瞬息万变的情况下完成攻防技术和战术[53]。在超等长训练中融入核心练习的要求，特别是在多方向变化中挑战身体的稳定和平衡（例如训练方案中的侧向跳跃进阶练习和单腿旋转进阶练习）为发展运动员下肢准确快速的启动和制动能力提供了有效的保障[53]。另一方面，以动作技术为导向的超等长训练通过提高肌肉和肌腱的协调性，提高了神经肌肉的传导速度使下肢肌肉的力量和爆发力得到提高[54]。最后，两种练习在进阶安排中都增加了在平衡垫或BOSU上抛接球的动作，要求运动员在维持平衡稳定的同时，根据来球的方向、速度和高度等进行判断和回应。这给运动员的前庭、视觉和本体感觉以更深的刺激，从而提高本体感觉的敏感性、神经系统对感觉刺激的综合处理能力以及与肌肉力量、抗外部干扰、动作敏捷等之间的协调能力[35]。而这种从简单到复杂的进阶练习安排更符合人类的动作发展模型[55]，学习和掌握简单或基本动作技能的目的是建立多种基本动作技能的“储存库”，以优化不同复杂运动情况下动作反应的选择，为运动员的动作表现提供更大的自由度[33，55]。

在此基础上，运动员神经肌肉训练干预时间为6周，且完成度均达到80%，这更有利于提高上述干预效果。因为研究表明：运动员的完成度是影响神经肌肉训练效果的重要因素，完成度达到66%，即完成总训练课的2/3才有可能减少前交叉韧带损伤的发生风险[34]。且完成度低的运动员比完成度高的运动员发生前交叉韧带损伤（ACL）的风险高4.9倍，神经肌肉训练的完成度与前交叉韧带（ACL）损伤发生率之间存在潜在的剂量—反应关系，特别是在女运动中这种关系更为明显[34，36]。上述变化在本文的研究结果中也得到了体现：6周且完成度达88%的神经肌肉训练干预之后，干预组星形偏移平衡测试（SEBT）的总成绩以及内后（PMED）、后（POST）和内（MED）方向上的成绩有显著性的提高（P＜0.05），其它方向上修正后的均值均高于对照组（见表4，5），这与前人的研究结果大体一致[27，56]。

与静态平衡能力测试相比，动态平衡测试更能反映运动员的视觉、本体感觉和神经肌肉功能，而星形偏移平衡测试（SEBT）是最常用的且灵敏性和可靠性较高的动态平衡测试[22-23，29，36]。星形偏移平衡测试（SEBT）中要求受试者保持身体稳定平衡的同时，非支撑腿最大可能的伸远，挑战了其他肢体尽量远离支撑面的能力，很大程度上反映了机体的姿势控制能力和神经肌肉功能[35-36]。星形偏移平衡测试（SEBT）的完成质量主要与受试者的核心稳定性、动作控制能力、下肢力量、下肢关节发力的模式、下肢关节活动范围（ROM）等有关[23，57]，而与下肢力量相比，核心肌群的激活、本体感觉和下肢力学特征的改善与SEBT成绩的相关性更高些[56]。因此，神经肌肉训练的效果能通过星形偏移平衡测试（SEBT）得到体现（表4，5）。另外，表4和表5中干预组SEBT除了总成绩显著高于对照组之外，内后（PMED）、后（POST）、内（MED）方向上的成绩也具有显著性提高，其它5个方向上的测试成绩虽无显著性差异，但干预组修正后的均值也均高于对照组。且不管是干预前或是干预后，双侧在8个方向上的测试成绩（%腿长）均为内后（PMED）＞后（POST）＞内（MED）＞内前（AMED）＞外后（PLAT）＞前（ANT）＞外前（ALAT）＞外（LAT），与前人研究结果相似[23，35]。这也从另一方面支持了P.J.PLISKY[26]和J.HERTEL[58]等人的研究假设：为了节省测试时间和减少统计方法使用时I型错误的几率，可以选择灵敏性相对较高的测试方向作为星形偏移平衡测试的简化版。结合本文和前人的研究结果[26，58]，内后（PMED）和内（MED）方向上的敏感性得到了一致认可，其它方向的测试敏感性还需要进一步的研究和探讨。

然而，本研究尚存在一定的局限性。（1）本研究仅使用了最常用的星形偏移平衡测试（SEBT）作为神经肌肉训练效果的评价手段，事实上还有几种不同的识别神经肌肉控制缺陷的测试手段，例如：单腿蹲[59]和跳深测试[60]。将SEBT和其它测试手段结合应用或许对神经肌肉训练效果的评价更全面，且能在训练之前更好的筛查运动员的损伤风险。（2）对于神经肌肉训练效果的研究还需进行纵向追踪调查探讨其对运动员神经肌肉功能影响的持久性（retention test），以更好的验证神经肌肉训练的应用效果。（3）本研究的受试者都是女运动员，一定程度上影响了神经肌肉训练的适用性。因此，后续研究还需将神经肌肉训练应用到其他人群和其它运动项目中以探讨其适用性。