新型训练模式下颈腰背部力量训练方案效果分析与评价

杨景慧，耿喜臣，王海霞，徐 艳，卫晓阳，金 朝，王 全，林 榕，王 红，张立辉，李宝辉，蒋 科，李毅峰，王 轶，杨明浩

现代战斗机的高机动性能使飞行员在作战、训练中经常需要做复杂的特技飞行动作，常处于高＋Gz、高增长率环境，导致飞行员颈腰背部不适，甚至急性脊椎损害[1-2]。尤其是在自由空战、体系对抗等新型训练模式下，高G值和高机动性等因素对飞行员的颈腰背部肌肉要求更高。英美空军飞行员、飞行教员和学员均报告在高＋Gz下发生过急性颈损伤，除急性颈痛外，教官和有经验飞行员也有慢性颈痛。我国苏-27部队有48%的飞行员有颈痛或颈部不适，且已有飞行员发生过颈部损伤、甚至颈椎骨折[3]。此外，坐姿不良、被动带飞等导致的颈腰部损伤的概率也在不断增加。瑞典研究显示与患有颈部疼痛的飞行员相比，肌肉力量更强飞行员无颈部疼痛的比例更高[4]，另一项研究也显示开展专项颈部训练可有效增强颈部力量和降低颈部损伤风险[5]。因此，开展包含颈腰肌肉训练在内的体能训练项目，对增强飞行员颈部肌肉力量，维持高载荷时飞行员颈部稳定，防止颈部损伤起到关键作用。

1 对象与方法

1.1 对象 按照《飞行人员体格检查标准》选拔体检合格受试者8名，均为男性，年龄17～20岁，平均身高（1.71±0.8）m，平均体质量（65.63±3.6）kg。

1.2 方法

1.2.1 专项体能训练方案设计 训练目标主要以脊椎附近的肌肉为主，训练设备为专用训练器，训练内容包括颈部和腰背部前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转，左右上旋动作，配合HP呼吸方式[4]，其中，颈部训练设备为颈部训练器（图1A）、拉力带及坐姿后旋训练器（图1B），颈部训练器训练时受试者调整好座椅高低，保持受试者脊柱正直位，固定好安全带，保持肩部以下部位不动。腰背部训练设备为高拉力器配合扣环窄悬带（图1C）。颈腰背训练频率为每周3次，隔天进行。训练强度以最大重复次数（repetition maximum，RM）控制，完成训练动作教学后，单个动作重复次数由10 RM起，训练过程中根据训练情况调整负荷重量，如若当原负荷重量下受试者重复次数能够达到15 RM时，提高负荷重量5 kg，新重量单个动作初始重复次数仍为10 RM，每次训练前均进行热身，训练后利用拉伸及泡沫轴滚动对肌肉进行放松，训练周期3个月。力量动作结合HP动作的呼吸方式训练，具体方式为力量训练动作开始前，口张开至最大程度的2/3左右，发出较轻的汉语拼音“H”(类似“喝”的发音)同时进行中等量的快速吸气0.5 s，然后身体带动负荷开始动作，同时立即以口发出较重的汉语拼音“P”(类似“泼”的发音)并进行用力呼气2.0 s，呼气停止时转体达到各方向动作标准终点位置，此时再次发出轻音“H”并快速吸气0.5 s，同时开始恢复身体动作，恢复过程中同样发出较重音“P”并用力呼气持续2.0 s，直至身体恢复至初始位，保持该组动作做左右2个方向运动，每个方向动作各做3组，直至训练结束。

图1 训练及测试设备

1.2.2 测量指标及方法 测量设备：等长运动时训练前后力量变化利用颈腰肌训练机（图1D）进行测量，等张运动力量变化测量设备，颈部采用颈部训练器，腰背部利用改装高拉力器进行测量。测量动作为全部训练项目动作，即颈腰背部前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转，左右上旋。活动度测量采用标记及软件分析法（Screen Protractor软件）。围度测量采用软尺。心率及活动强度测量采用原空军航空医学研究所研制的“飞行员飞行生理参数记录检测仪”及分析软件记录分析[6]。测量指标：①力量指标：训练前后颈腰背等长运动和等张运动（1、10 RM）时，做左右上述几种动作两侧颈腰背部肌肉的负重及拉力变化，用kg表示。②活动度：训练前后上述几个方向颈腰活动度变化，单位为度（°）；③围度：训练前后身体围度变化，包括训练前后受试者颈围、胸、腹围、腰围、臀围、双侧上臂最大围、双侧大腿上围、大腿下围和小腿中围，测量时受试者身体为站立位，肌肉为放松状态，用cm表示。④心率：训练前后静息心率、平均心率与最大心率及对应活动强度变化。活动度测量方法：①受试者端坐于座椅上，双臂自然下垂，两眼平视前方，在耳垂和鼻尖处各贴一个标识点，此时拍一张正直位的照片，受试者用力向前屈或后伸颈部，保持上半身直立，再拍一张前屈位或后伸位的照片。②左右侧屈：在颈椎的大椎骨和其垂直上方的头顶处各贴一个标识点，先拍一张正直位的照片，受试者用力向左（右）屈颈，保持上半身直立，再拍一张左（右）侧位的照片。③左右旋转：受试者头戴纯色泳帽平躺于瑜伽垫上，双臂自然平放在身体两侧，两眼自然目视上方天花板，在头顶和额头正上方各贴一个标识点，此时拍一张正位照片，受试者用力向左（右）旋转颈部，保持上半身直立，再拍一张左（右）侧位的照片。利用角度测量软件分别测试出各方向与直立位之间的角度，精确到0.1º。

1.3 统计学处理 应用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析，计量资料以±s表示，训练前后变化采用自身配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 训练前后力量变化 训练前后各方向动作力量均显著增加，差异有统计学意义（P＜0.05），与训练前比较，颈部肌肉等长收缩最大肌力增加34%～160%（表1），腰背部肌肉等长收缩最大肌力增加75.3%～164.0%，等张收缩10 RM增加99.5%～133.6%，1 RM增加108.6%～136.9%，由结果可知，训练前后，颈腰肌训练前后力量增加至少0.5～1.5倍（图2）。

表1 训练前后颈部等长运动各方向力量变化

图2 训练前后颈腰背部力量变化比较

2.2 训练前后活动度变化 训练前后，颈部前屈活动度显著下降（P＜0.001），颈部旋转活动度增加，其中右旋活动度显著增加（P=0.046），腰背部前屈、后伸、左侧及右侧运动活动度增加，旋转活动度则有所下降，但差异无统计学意义（表2）。

表2 训练前后各方向活动度变化（°）

2.3 训练前后放松围度 训练前后受试者颈围、双侧上臂最大围、胸围、腹围、腰围、臀围、双侧大腿上围及小腿中围均有增加，其中双侧上臂围度及左侧小腿中围增加显著差异有统计学意义（P＜0.05）（表3）。

表3 训练前后身体围度变化（cm）

2.4 训练前后心率变化 结果显示，训练前后身体最大活动强度和平均活动强度均显著增加（P＜0.05）静息心率差异无统计学意义，平均心率略有升高差异有统计学差异（P＜0.05），最大心率略有下降，但差异无统计学意义（表4）。

表4 颈腰等长训练前后心率及活动强度变化

3.讨论

导致飞行员颈腰损伤的原因很多，包括高＋Gz负荷、颈部活动、长时飞行任务及头盔、盔装夜视镜或显示器负荷等[7]，其中高＋Gz或累积＋Gz最为容易引起颈椎损害[8-10]，同时飞行员在克服高＋Gz、长航时等负荷情况下转头观察空战对手，如做“检查6点钟”（Check-6）动作，也被国内外普遍认为与颈腰损伤密切相关[10-12]，研究显示85%颈部损伤发生在空战训练中飞行员向侧方或后方观察时。保护有力的肌肉是颈腰背痛发生的预防因素，有效的力量训练可有效增强颈腰背部力量和降低颈腰背部损伤风险[13-15]，以往国内外的研究多以有氧训练或传统力量训练方式为主，部分研究虽引入抗阻训练设备，但训练动作简单，颈腰背部训练仅采用简单的单轴向拉力动作，缺乏水平旋转或斜后方旋转等两到三轴向动作训练，未与空战动作实际相结合[16-18]，缺乏对新型作战模式的训练针对性。因此，本研究针对新型训练模式（高载荷、快速规避、高载荷下做颈部转动动作等）对颈腰背部肌肉的特殊要求及飞行人员颈腰伤病高发的问题，设计飞行人员颈腰背部肌肉力量、肌肉耐力及灵活度专项训练方法，效果显著。结果显示训练前后，受试者颈腰背部各个方向肌肉力量均显著提高，并且注意到与侧向拉力增加程度相比，颈部和腰背部做旋转运动时力量提升更为突出，尤其经过左右上旋动作（模拟Check-6方向设计）训练后，该方向肌肉力量得以明显提升。可能由于飞行员颈部经受反复长期的高载荷刺激，此时颈肌会不断自主用力以对抗载荷，这对他们颈肌能力的提高给予了持续的正向刺激，这可能也是本研究受试者在接受模拟实战设计的旋转动作训练后，肌力效果提升显著的原因之一，同时也更加说明贴合空战动作实际的、有针对性训练方案效果才更佳。此外，本研究显示，各个方向力量大小分布在训练前后基本上保持一致，虽然都有增加，但是训练前相对力量较弱的动作，训练后虽有较大的增强，但与同期其他动作的力量相比依然较弱，因此，本次研究结果也可为下一步训练的目标重点提供了依据。

高载荷对飞行员肌肉稳定性要求很高，单纯肌肉力量的增强可提高稳定性，但如果忽视灵活性训练而导致灵活性的降低，机体就会以僵硬和肌紧张的方式来代偿必备的稳定性。拉伸练习可以提高飞行员身体的动作范围，使各处关节变得强韧、灵活，加强身体的柔韧性、灵活性和协调性，可预防损伤，提高肌肉的工作效率[19]，因此，训练计划中合理平衡好有氧、无氧及柔韧性训练安排就非常重要。本研究要求每次训练后对各部位肌肉进行有效拉伸和放松，活动度测试结果显示通过颈部强化旋转性训练后，颈部旋转活动度增强显著，但前屈活动度显著下降，这也与颈部肌肉力量虽增强，但前屈方向动作柔韧性训练不足可能有关，因此也提示下一步应重视这部分的锻炼。

本研究对受试者运动时的心率也进行了监测，心率作为了解人体心血管系统功能的最简单易行的指标，对于监控训练强度、训练前后身体机能水平变化均有一定的参考价值。本研究使用飞行员飞行生理参数记录检测仪是利于三轴加速度技术测量身体训练活动强度[6]，同时监测对应心率变化，结果显示静息心率、平均心率与最大心率的变化趋势与运动量基本一致，静息心率训练前后基本无变化，平均心率随着活动强度的增强略有升高，最大心率训练前后变化差异无统计学意义，但可观察到下降趋势。已知长期耐力训练可明显降低静息心率，力量训练一般静息心率不会有明显降低，本研究采用有氧训练与无氧训练交叉训练，但有氧训练量安排较少，因此对静息心率影响不大，但在负荷成倍增加前提下，最大心率并未显著提高，甚至略有降低，可见心排出量可能有所增加，这在一定程度上反映出力量训练也可增加心脏储备能力。以往研究也提到过力量训练不仅对肌肉功能产生重要的影响，还可通过增加自主神经中迷走神经的控制[20]，对心血管系统也产生重要的影响，运动时可使心率和心输出量增加，从而满足工作肌肉代谢上的需求[21]，这与本研究结果基本一致。

新型飞行训练模式的展开带来了一系列挑战，飞行员生理负荷大幅度增加，随之而来的颈腰伤病对飞行人员的战斗力也产生极大的负面影响。战争中，无论武器多么先进，最后实行军事占领的还是人，特别是高性能歼击机飞行员，一旦因伤病影响任务的执行，甚至停飞，对我军战斗力的损失是巨大的。本研究从实战出发，通过多次深入基层调研，对飞行员的体能训练情况及飞行习惯进行详细的调研分析，根据飞行员实际需求设计了体能训练方案，因此方法更面向部队，更贴近实战。传统训练方法已经不适合飞行员的实际需求，且国内针对颈肌、呼吸肌及抗荷能力等的专项训练器械也基本属于空白，因此除提出了贴合空战实际的训练方法外，本研究中许多训练设备均根据飞行员实际训练需求自主设计研制，以期从设备到技术多层面解决飞行员颈腰背训练问题。本研究训练方法有效增强了颈腰背部肌肉力量及灵活度，尤其是负荷下旋转时效果显著，方法创新、联系实际、行之有效，但仍有需改进之处，包括增加紧张围度及其他心电指标的测量，之后的研究将总结前期经验，不断完善训练方案。