青少年损伤预防训练的新思路——整合性神经肌肉训练

何俊洁，陈道裕， 李 萍

(宁波大学 体育学院，浙江 宁波 315211)

0 前 言

“少年强则国强，少年进步则国进步”，青少年体育及其体质健康的发展水平与国家和民族的未来息息相关。近十几年中，参与体育活动的青少年人数逐年增加。调查数据表明，全国(2014年)6-19岁的儿童青少年中每周参加1次以上体育锻炼的人数比例高达94.6%[1]，美国6-12岁的青少年中参与体育活动的人数高达820万[2]。但青少年因处于生长发育的特殊时期，神经系统发育尚不完善、骨关节发育不成熟、肌肉力量薄弱、基本动作技能存在缺陷[3]等情况可能会促进某些运动中异常力学的发展，产生错误的动作模式[4]。运动损伤对青少年的负面影响远大于成年人，运动损伤的发生容易成为青少年长期甚至终身参与身体活动的障碍。如上所述，青少年因其生长发育的特点容易产生异常的动作模式(例如：球类项目中跳跃落地时膝关节动态外翻等[5])，而正常的动作模式出现偏差或异常往往与神经肌肉控制策略的缺陷有关[6]。近期研究表明，与运动损伤有关的神经肌肉控制方面的危险因素可以通过整合性神经肌肉训练(Integrative Neuromuscular Training，INT)进行修正和改进，从而降低运动员的损伤发生率[7]。鉴于此，青少年尽早进行神经肌肉训练以提高体育活动的参与效果是很有必要的。

1 整合性神经肌肉训练的生理机制

Myer和Faigenbaum等人(2011)[3,5]首次对整合性神经肌肉训练(INT)进行定义：整合性神经肌肉训练(INT)是一种在重视人体基本功能动作的基础上结合特定的力量、平衡、速度、灵敏和超等长等练习的训练计划，以达到提高运动表现和预防运动损伤的目的。

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[8]，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，其基本功能的就是“感知-行动”[9]。如图1虚线箭头所示：传入通路将包括位于肌肉、肌腱和皮肤中的机械性本体感受器和视觉、前庭器官感受器的接受信息传递到3级运动控制水平(脊髓、脑干和大脑皮层)和关联区域(小脑和基底神经节)。运动神经元的激活可能发生在对外周感觉输入(反射)或下行运动指令的直接反应中，而两者都可以被小脑等关联区域(图1中空心箭头所示)调节。每级运动控制水平发出的神经冲动都在脊髓灰质前角发生整合，通过α和γ运动神经元到达效应器官(图1实线所示)。发生在脊髓水平的运动反应是基于关节异常压力下情况下的关节稳定性反射；脑干运动控制水平接受来自机械性感受器、视觉和前庭感受器的信息用于保持身体姿势的平衡稳定[10]；感觉信号进入大脑皮层后才能清楚地感知到各种感觉发生的位置，主要负责更复杂和更离散的随意运动。此外，小脑和基底神经节虽然不能独立引起动作活动，但两者对精细动作或粗大动作的协调控制至关重要[11]。

图1 感觉-运动整合过程[12]

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。如前所述，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[13]，当机械性本体感受器受损时产生的反馈也相应地减少，使运动员更容易发生二次损伤或反复损伤。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。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。整合性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，增加神经肌肉的控制以提高激烈运动中关节的稳定性，降低损伤发生的风险，如图2所示。

图2 训练、感觉运动系统与运动损伤预防之间的关系[8,10]

2 运动损伤的神经肌肉危险因素分析

鉴于神经肌肉训练对青少年的重要性和必要性，认识和分析与运动损伤有关的神经肌肉方面的危险因素以合理制定训练计划和选择训练手段对于教练员和其他体育工作者来说是非常有价值的。目前研究表明，发生运动损伤的神经肌肉危险因素主要包括：①肌肉疲劳[14]，②肌肉激活能力改变[15]，③力量失衡[16]，④肢体间神经肌肉发展失衡[17]，⑤姿势控制障碍，⑥本体感觉改变[18]，⑦前馈控制[19]。

2.1 肌肉疲劳

肌肉疲劳是指任何运动导致肌肉产生力或功率的能力下降[20]。研究发现，最大运动至肌肉疲劳后会引起神经肌肉控制策略发生改变，关节的位置觉、肌肉力觉较疲劳前均降低，使肢体对动作精细调节能力的下降而发生损伤[21]。随着关节周围肌群保护能力的下降，更多的外部载荷会直接作用于骨和韧带上，引发运动损伤[22](例如，前交叉韧带损伤[23]、踝关节扭伤等)。鉴于此，青少年生长发育早期进行一定强度的神经肌肉训练，特别是在疲劳状态下安全有效地安排神经肌肉训练是必要的。

2.2 肌肉激活能力改变

2.2.1 腓骨长肌和胫前肌激活时间延长。当踝关节发生扭伤之后一部分韧带和关节囊组织虽然得到一定程度上的修复，但位于其中的本体感受器以及传入神经末梢的修复却不容易完成。如果肌梭感受器发生损伤引起其敏感性下降，或传入通路受损，都会导致关节周围的肌肉受到刺激后激活时间延长[24]。与健康人群和健侧肢体相比，机械性踝关节不稳(MAI)与功能性踝关节不稳(FAI)的患者患侧均存在腓骨长肌与胫前肌激活时间延长的功能缺陷。因此，减少或消除肌肉激活方面的异常，充分发挥相关肌肉主动收缩的作用，改善神经肌肉功能的缺陷，对于降低踝关节发生损伤或反复损伤的风险是有效果的。

2.2.2 主动肌和对抗肌共激活作用减弱或失衡。膝关节屈曲时，腘绳肌和股四头肌分别作为前交叉韧带的主动肌和对抗肌协同激活[6]，共同维持膝关节的稳定性，抑制胫骨过多的前移和动态膝关节外翻，减小前交叉韧带的压力以降低膝关节发生损伤的风险[25]。在其它损伤案例中也证实了主动肌和对抗肌共激活的重要性，治疗下腰痛(Low Back Pain)患者的过程中，强调和重视腹部和背部肌群共激活作用(例如腹横肌和多裂肌)比单纯的训练和恢复腰背部肌群的功能更为有效[26]。

2.2.3 核心稳定性差和核心肌群激活不足。核心区普遍被认为是“腰椎-骨盆-髋关节”形成的整体[27]，核心区作为四肢所有活动的“发力源”，其稳定性的控制除了对骨骼肌肉系统有重要作用外，对预防运动损伤方面也有特殊的意义[28]。研究发现：下肢未受伤的运动员中髋关节外展、外旋的力量显著高于受伤的运动员[29]，且与男性运动员相比，女性运动员落地时躯干部分活动范围较大，臀部肌肉活动减少，股四头肌活动增加[30]。此外，与健康女性相比，患有髌骨关节疼痛的患者在跑步中核心肌群激活延迟且时间较短[31]。因此，核心区神经肌肉控制的缺陷可能是女性运动员下肢损伤风险较大的重要因素之一。

2.3 力量失衡

肌肉力量是维持关节稳定性的基础[32]，当肌肉力量不足或发展不均衡时，会影响神经肌肉控制策略，这可能是发生运动损伤的前兆[33]。研究证实，腘绳肌与股四头肌的比值低于60%的运动员前交叉韧带(ACL)损伤的风险较大[34]。同样的，其它关节的稳定性(例如：髋、踝等)及周围肌群力量的均衡发展也不容忽视。

2.4 肢体间神经肌肉发展失衡

如上所述，肌肉力量发展的不均衡会引起神经肌肉的失衡，而神经肌肉发展的不对称、不平衡可以预测运动员发生损伤的风险[35]。虽然在健康运动员中下肢发展的不对称属于正常现象，但超过一定的范围就有可能增加损伤风险，研究表明：双腿之间力量和爆发力发展的差异超过15%的运动员损伤风险较高[36]。青少年群体单腿纵跳测试中，肢体之间发展的差异小于15%被认为是安全的[29]。与男性运动员相比，女性运动员下肢力量、爆发力、协调性、关节姿势稳定性控制存在较为明显的不对称[37]，尤其在青春期表现更为明显。因此，要及早对运动员进行神经肌肉发展不对称的监测并采取相应的训练策略，以降低损伤发生的可能。

2.5 姿势控制障碍

研究发现，姿势控制测试中表现不佳的运动员比其他运动员发生下肢损伤的风险高很多[38]。例如：星形偏移平衡测试(Star Excurison Balance Tests，SEBT)中双脚在内、内后和外后方向上的成绩好的运动员下肢损伤发生的可能性比成绩差的运动员低2.5倍[16]。影响姿势控制能力的因素主要包括神经传导速度、肌肉力量和关节的活动范围等[39]，因此将力量和平衡稳定的训练相结合融入到青少年的体能训练中对于提高运动员神经系统的调控能力以及与肌肉力量、抗干扰、动作灵敏之间的协调配合能力是必要的。

2.6 本体感觉改变

本体感受被定义为身体对被动和主动运动的感觉，主要是对身体的空间位置和用力大小的判断[40]。本体感觉功能的提高关系着运动员动作技能的形成和巩固，虽然视觉和前庭感觉的传入信息很重要，但位于肌肉、肌腱和皮肤中的机械性本体感受器对神经肌肉控制的影响最大也是最容易通过训练进行提高和改进的。研究证实：本体感觉训练能够提高运动员的神经肌肉控制能力，预防运动损伤的发生[60]。基于青少年时期发展正确的动作技术和预防运动损伤的重要性，本体感觉训练是必不可少的，以为运动员动作表现的提高建立良好的基础。

2.7 前馈控制

前馈是人体在运动中适应外界突然变化或没有任何预期变化的动作控制原理[41]。前馈控制属于一种离线控制方式，指在外界环境发生变化或干扰产生之前根据先前经验对变化或干扰进行事先的调整[42]，具有适应性意义(例如:条件反射活动)。研究表明：在运动中，缺乏事先对变化或危险的预判会增加膝关节损伤的风险(例如：膝关节内外翻力矩增加、动作预备阶段肌肉激活延迟等)[31]，这也是女运动员膝关节损伤发生率高于男运动员的主要原因之一[43]。青少年时期神经系统具有较高的可塑性，通过进行一些无预期的任务来提高前馈控制有利于青少年动作技能的学习、环境适应能力的提高和运动损伤的预防。

3 整合性神经肌肉训练策略及要点

3.1 整合性神经肌肉训练策略

充分认识和了解以上危险因素是进行损伤预防训练的前提条件，在此基础上整合针对性的练习以促进生理适应，提高神经肌肉控制能力和身体协调能力，这也是损伤预防训练应循序的基本步骤[6]。表1呈现了针对青少年神经肌肉危险因素的整合性神经肌肉训练策略[44]，其有效性已得到众多研究的证实[4-6,7-9]。

3.2 整合性神经肌肉训练要点

青少年的整合性神经肌肉训练计划(INT)主要包括6个基本成部分：动态稳定性(以下肢和核心为主)、协调、力量、超等长、速度灵敏性和抗疲劳训练(图3)。表2呈现了各组成部分的训练要点[18]：强调在发展和提高多种基本动作技能的基础上储备不同的动作技能模式，以丰富青少年在复杂动作反应中的选择，为专项动作技能的学习提供安全和有趣的环境。

图3 青少年整合性神经肌肉训练(INT)组成部分[18]

表1 青少年损伤的危险因素及相应的神经肌肉训练策略[62]

表2 整合性神经肌肉训练的组成部分及训练要点[62]

3.2.1 动态稳定性训练。动态稳定性训练通过改善神经肌肉控制，提高关节的动态稳定性从而降低运动损伤风险[45]。神经肌肉募集模式在关节稳定性中起到重要作用，这依赖感觉运动系统的协调来控制自身重心和身体各关节[46]。在动态稳定性训练中，主要以下肢和核心的动态稳定性训练为重点。在设计训练计划时，以改善运动中的前馈机制为目标进行方案设计，加入多种渐进式的训练内容，训练内容结合非预期条件和动作。同样在下肢动态稳定性训练中，强调对躯干-髋关节-膝关节-踝关节整体正确的屈曲指导和反馈也是很重要的，主要依据表3的原则进行训练计划设计。

表3 动态稳定性训练计划设计原则

据以上原则开展训练的同时在青少年时期还应强调正确的动作姿势和静态平衡的练习，在运动员表现出正确的静态平衡行为之后，对其进行复杂的动态平衡以及动态稳定性训练。对于处于训练前期的运动员在进行训练时多关注静态平衡能力的提升(例如：在稳定的平面上的单腿平衡练习)，同时也可以进行简单动态平衡练习(例如：在波速球上的简单站立练习和稳定表面的“软着陆”练习)。随着运动员的成长与进步，适当提高训练难度(例如：波速球上的单腿跳跃练习)，进阶地提高难度可以在此基础上给予一定的干扰。

在开始核心稳定性训练前，使用适当的筛查工具识别潜在的损伤和核心功能缺陷是有必要的。如果存在潜在损伤，在进行训练前寻求专业的医疗检查，防止损伤加重。对于训练前期的运动员进行核心动态稳定性训练时，优先考虑静态面上的基本姿势稳定和肌肉激活练习，主要训练运动员肌肉耐力和动作控制能力，同时可以激活躯干和臀部的深层肌肉。进阶练习主要针对肌肉耐力和反应性练习，不同的平板支撑(前、侧、反向)和桥式练习，不稳定的平面对运动员来说也是进一步的挑战，这可以激活更多的核心肌群、提升平衡能力。此外据运动员的具体情况，适当增加旋转、加速、减速的动作。

3.2.2 协调训练。协调能力的定义有多种：完成复杂运动技能的能力、调整运动动作的能力、控制身体和四肢在环境中运动的能力等[47]。在青少年早期训练阶段进行协调能力的培养，效果是最好的，他们在这个阶段具有更大的神经可塑性，鼓励进入专业技能训练之前的青少年参与各种体育项目(例如：各种球类、体操)，提高神经对各种技能的适应能力。

INT的目的不是单独培养任何能力，而是进行一个综合、全面的训练来发展训练对象的基本运动能力和特定运动技能所需的协调能力。基于此，结合多样性原则和递进性原则系统地设计训练内容，优先发展基本动作技能再进行组合，提高协调能力。协调性训练可以整合各种训练，进行视觉、听觉上的多重刺激(例如：绳梯的多方向练习)、不同动作间的组合、同时使用多种器材、时空的变化、反应训练、非对称动作训练等都是协调训练的方法，在进行无预期反应练习的时候注意强调动作的正确性。此外，训练期的热身阶段是协调训练的最佳时间，此时中枢神经系统不会疲劳，能够更好地改进动作模式。

3.2.3 力量训练。在进行力量训练时应首先保证动作控制、正确的呼吸和训练设备的安全教育[48]，并且一直需要特别注意的是姿势控制(核心和下肢的动态稳定性)。训练应以动态神经肌肉热身(例如：协调训练和动态拉伸运动)开始，以适当的整理活动(静态拉伸)结束，训练设计基于青少年运动科学规律、遵循递进原则并且考虑训练对象的个体差异。如前所述，青少年的神经可塑性高，因此在训练中可融入多种动作技能(例如：上半身和下半身、单侧和双侧、推拉力量训练)[49]。在重复练习中，当设定的训练计划能够很好地完成时，可适当增加5%～10%的重量，当然也需考虑训练对象的目标、需求和能力[50]。具体原则如表4所示，当处于训练前期的运动员在低强度的运动中熟练技术后，可适当增加运动速度和负荷[51]。

表4 力量训练计划设计原则

3.2.4 超等长训练。超等长训练已被证实可以增强肌肉力量、提高运动表现、降低青少年运动受伤风险[52]。这种训练方法基于缩短肌肉伸缩周期(SSC)能力的发展，它包括一个肌肉拉伸阶段(离心动作)和一个肌肉缩短阶段(向心动作)[53]。由于肌肉的快速伸缩，SSC依赖于弹性能量和反射性肌肉活动机制，这两者都可以在青少年时期进行训练。有效的SSC需要3个关键因素：在离心拉伸阶段之前及时地预先激活肌肉、短暂而快速的离心拉伸阶段以及离心拉伸和向心缩短动作之间的立即过渡[54]。这些必要元素会导致关节和肌肉的动作进一步受损，且在进行高强度的超等长训练时必要的准备是不可少的。此外，区分高强度和低强度的超等长训练同样重要，高强度运动通常与高冲击负荷和快速SSC有关(如：垂直跳跃和多次跳箱)，同时强调快速SSC和低冲击练习(跳绳)也是必要的。

青少年超等长训练建议重视训练强度(从低强度到高强度练习)、训练量(一组到多组，每组6～10次重复)、频率(每周2次，非连续天数)、速度和运动恢复(60～180s)。同时考虑动作的运动学原理，先从基本动作(例如：弓步、深蹲)开始到低强度的超等长训练(例如：原地跳跃)至中等强度的训练(例如：多次的双侧跳跃、跳箱)和更复杂且具有高冲击负荷的练习(例如：单侧跳跃、深蹲跳)[55]。

3.2.5 速度灵敏性训练。速度和灵敏性训练是青少年神经肌肉训练的重要组成部分，也被认为是在高速状态下协调能力的体现。灵敏性训练应该先从有计划性的训练开始，提高青少年的运动技术，然后再进行无预期计划的训练。训练内容围绕基本动作技能、多方向速度变化和反应性练习开展，且每个练习部分的时间分配应根据青少年所处阶段而有所不同。

对于处于训练前期的青少年来说，首先发展其基本动作技能，其次的关注点才是多方向速度变化练习和反应性练习，对有一定技能和训练年限的青少年而言，进行基本动作技能和多方向速度变化练习的同时，更强调反应性能力的发展[56]。

从提高速度能力的角度出发，第一阶段的训练重点为通过特定的动态训练(例如：A-skips、B-skips)发展青少年正确的跑步技巧，同时提高踝关节和髋关节的灵活性也可以改善跑步方式。当青少年正确掌握跑步技巧后，训练重点相应调整为爆发力、力量和冲刺能力的训练，可进行5～30m的直线短跑训练和其他特定形式的冲刺训练(例如：上坡冲刺、极速冲刺和下坡超速跑)[57]。

3.2.6 抗疲劳训练。神经肌肉疲劳被认为是运动损伤的高风险因素。在许多运动项目中，完成重复高强度动作的能力是良好运动表现的重要因素之一，这依赖于神经肌肉和心肺效率来减少运动疲劳的负面影响[58]。高强度间歇训练(HIIT)涉及重复的短到长时间的高强度运动，期间穿插主动或被动休息，是改善青少年心肺、代谢、神经肌肉最常用且最有效的方法之一[59]。较短时间间隔(例如：15s高强度～30s主动恢复)的经典HIIT、重复冲刺训练(例如：10组30s～恢复30s)和小队比赛(例如：5组3min的小队伍半场比赛)都是可以提高青少年抗疲劳能力的训练手段。

中枢性疲劳使得运动中执行复杂任务的能力大幅下降，因此在训练期间引入复杂且具有挑战性的决策任务对提升运动员的抗疲劳能力是有帮助的，通过训练运动员在各种运动情况下做出最佳运动决策的能力，以降低损伤风险。第一阶段进行游戏类的有氧和间歇训练，训练过程中注重动作技能的习得。随着运动员进入后期发展阶段，需要更加重视高强度的小队比赛，提高运动员的有氧能力和专项技能。最后当运动员达到一定的运动水平后，可将小队比赛与经典HIIT训练相结合，提高青少年的心肺、代谢和神经肌肉能力。

4 实践应用中的注意事项

4.1 科学安排训练量

青少年因为生长发育的特点，肌肉骨骼系统不能承受长期的重复性压力。研究发现：青少年群体中30%～50%的运动损伤是由于在运动参与过程中过度使用造成的[60]。因此，训练量和强度的安排应呈现循序渐进的变化。虽然世界卫生组织(WHO)建议青少年每天应进行至少60min的身体活动、每周至少3次的肌肉力量练习，但整合性神经肌肉训练(INT)属于高强度的间歇性活动，因此每周非连续训练2～3次(保证充分的休息和恢复)，且训练时间根据个体水平和训练目标等在30～90min之间内变化的训练安排被认为是合适的[14,17]。

4.2 正确的指导和适当的监督

正确的指导和适当的监督有利于青少年的运动需求、训练目标和个体能力的一致性发展，且能为青少年的训练提供一个安全、有效和愉悦的环境。在缺乏指导和监督的情况下，青少年很可能进行超出自己能力范围的练习或产生错误的危险动作，造成运动损伤[17]。因此，指导和监督对于提高训练质量是必要的，有利于青少年动作学习和掌握的循序渐进性，有利于青少年将注意力指向动作技能的关键部分，促进达到动作技能目标或帮助技能熟练的练习者提高动作表现[61]。综上，训练任务的系统构建、充足的恢复和休息、正确的指导和适当的监督是提高整合性神经肌肉训练(INT)有效性的关键因素。

4.3 考虑性别差异

不同性别对神经肌肉疲劳的反应有所不同[39]，女子运动员因下肢Q角较大[40]、髁间切迹较窄[12]、关节松弛度较大[12,41]等原因使其在落地动作中引发膝关节过多的外翻动作，增大了前交叉韧带(ACL)损伤的风险[35]。在训练高速变向能力时，特别要注意下肢生物力学、膝关节生物力学控制的改变被认为是膝关节损伤(例如：前交叉韧带断裂)的主要危险因素[62]。在疲劳或做决策的过程中韧带改变方向(COD)的负荷会增加[63]，这种影响在女性青少年中更大。此外，女性运动员在跳深动作减速的过程中对股四头肌的依赖程度明显高于男性。因此在对青少年在进行INT训练时，应当充分考虑性别差异，有效降低损伤发生概率。

5 研究展望

整合性神经肌肉训练(INT)在强调提高青少年多种基本动作能力的基础上发展专项动作技能，以丰富和优化特定运动情况下运动策略的选择，提高动作生物力学的合理性，减少损伤发生的风险。其应用效果受到教练员和体育科研人员的重视和认可，但关于青少年整合性神经肌肉训练(INT)的个性化设计还需要进行深入的研究。即针对不同运动需求、不同性别、不同年龄、不同神经肌肉缺陷、不同发育状况的青少年个体，其6个基本组成部分的最佳组合方式、练习顺序、训练手段的选择、负荷的安排和干预时间等问题对教练员和科研人员来说具有一定的挑战性，值得进一步的深入探索。

其次，整合性神经肌肉训练的(INT)的研究应扩大其受试者的范围。前人的研究往往选择青少年运动员作为受试对象，难以全面地验证其应用效果。整合性神经肌肉训练(INT)在不同年龄层次、不同运动水平、不同健康状况人群中的应用也具有较高的研究价值。

最后，关于整合性神经肌肉训练(INT)的干预时间与训练效应保持之间的关系也是教练员和科研人员深入研究的问题。以往研究的干预时间在4～12周之间变化，干预结束后(Post-test)的效果明显，但干预结束后训练效应的保持(Retention Test)却缺乏深入的研究，这影响着运动员的长期发展和整个赛季训练计划的制定。因此，探索使运动员神经肌肉控制效应长期保持的干预时间也是教练员和科研人员思考的问题之一。