全身振动训练对男性大学生动态平衡能力的影响*

王宇笛 贺子宁 刘汉林 罗模锐 刘家凤

全身振动训练对男性大学生动态平衡能力的影响*

王宇笛 贺子宁 刘汉林 罗模锐 刘家凤

（成都文理学院 体育与医护学院，四川 成都 610401）

目的：通过比较全身振动训练（WBVT）前后普通男性大学生动态平衡能力的变化，探究WBVT对受试者平衡能力的影响，从而为提高大学生平衡能力、减少运动损伤的发生提供参考。方法：在成都文理学院随机抽取60名无心血管系统疾病且实验前6个月无运动损伤史的非体育类专业的男性大学生。随机分为实验组和对照组，每组各30人。对照组不进行训练，实验组受试者进行为期4周，每周三次，每次30分钟的WBVT，该训练在康复治疗师的指导下进行。实验前后分别采集60名大学生重心轨迹长度、重心轨迹外周面积、单位面积轨迹长度3个指标。使用SPSS 24.0统计软件对康复训练前后获得的相关数据使用独立样本T检验进行分析处理。结果：对照组各项指标无明显变化（＞0.05），TLP较训练前增大（＜0.05），而TLG和PAG较训练后减少（＜0.05）。结论：全身振动训练有利于提高男性大学生的动态平衡能力，可以作为改善平衡能力、增强体质健康的一种训练方法。

全身振动训练；平衡；大学生

全身振动训练（whole body vibration training，WBVT）是一种新型有效的训练方法，它是放置于地面上的专门振动台（可供双脚或单脚站立、双手支撑或坐姿）产生振动[1]，利用机械振动和外在抗阻负荷刺激机体以引起肌肉振荡及中枢神经系统适应而改善神经肌肉功能的训练方法[2]。它可以增加主动肌的激活程度,并提高阈值运动单位的生物学活性，引起参与运动单位肌群以高频率放电，从而达到神经肌肉系统兴奋性提高的训练效果[3-4]。全身振动训练在不同人群的运动康复中应用较广，其主要应用在一些慢性病的康复中，如骨质疏松[5]、膝骨关节炎[6]、脑瘫儿童[7]等。

在竞技体育活动中，运动者为了顺利完成各类不一样的动作技术，有时必需保持或变更特定的身体姿势，以确保活动时的身体平衡，因而发展良好的平衡能力对每个人来说都是非常重要的。平衡能力是保持身体姿势的本领，尤其是在较小的撑持面上控制身体重心的能力，也就是当身体重心垂线偏离稳定的支撑面时，人体能当即通过反射性或自主的活动促使重心垂线回归稳定的支撑面的能力。人体的平衡可以分为动态平衡能力和静态平衡能力，前者根据坐位平衡分级又可以将动态平衡分为II级的自动态平衡和III级的他动态平衡[8]。动态平衡能力是指在人体重心通过运动系统在非静态过程中控制和调整姿势的能力，它需要依靠中枢神经和感觉器的信息输入作为前提，从而完成全过程[9]。尤其在站立位，下肢将接触地面的系统向中枢神经系统提供，其触觉敏感度对保持姿势的稳定性有很大的影响[10]。人体保持姿势的稳定性是一种复杂的机制，涉及到视觉、前庭觉和躯体感觉系统的输入以及相互作用来协调整个身体的关节和肌肉群从而保持平衡[11]。平衡这一指标被广泛运用于评估和治疗评价体系中，是一个重要的指征。但从多地区发布的当地国民体质监测报告的数据来看，成年男性的闭眼单脚站立时间在下降，这表明成年男性的平衡能力处于减弱趋势。大学生作为成年阶段的初期，需要提升对体质的重视。本文针对男性大学生动态平衡能力的训练效果进行分析和探讨，为体质检测和健康研究提供参考。

1 研究方法

1.1 实验法

1.1.1 研究对象

表1 受试者基本情况

在成都文理学院随机抽取60名无心血管系统疾病且实验前6个月无运动损伤史的非体育类专业的男性大学生，分为实验组和对照组，每组各30人。在实验正式开始前，实验人员告知每一位受试者关于本实验的操作流程和注意事项，并签订《受试者知情同意书》。所有受试者基本情况如表1所示，其年龄、身高、体重均无统计学差异。

受试者纳入标准：（1）本实验开始前6个月无运动损伤史且自愿参加本实验；（2）身体质量指数在18.5-23.9区间内；（3）无心血管疾病；（4）无神经系统疾病；（5）实验开始前24小时未进行剧烈运动。

受试者剔除标准：（1）依从性差且不遵从实验要求者；（2）下肢有手术史；（3）存在皮肤破损等其他皮肤病。

1.1.2 实验器材与测试指标

（1）实验器材：身高测量仪、体重秤、振动训练仪、Pro-kin平衡康复训练仪。

（2）测试指标：重心轨迹长度（TLG，Trajectory Length of COG）、重心轨迹外周面积（PAG，Peripheral Area of the COG trajectory）、单位面积轨迹长度（TLP，Trajectory Length of Per unit area）。

1.1.3 实验方案

在正式进行实验前，首先对所有受试者进行身高和体重测定。实验者对身高测量仪和体重秤进行检查，重点核对仪器刻度、表盘、电源等设施设备是否正常。待确认无误后，告知受试者脱去外套，穿着运动服，光脚站立在身高测量仪和体重秤上。实验者点击“开始测试”按钮，受试者保持两眼平视正前方、双臂自然下垂、挺胸收腹的动作，待仪器数值稳定后由实验人员记录。随后，嘱受试者进行训练前的平衡能力测试。受试者站在平衡康复训练仪上，双脚按指定轨迹位置站立。站立时需保持身体重心轨迹控制在稳定极限范围内并尽可能不使轨迹偏离，轨迹可通过注视平衡仪的电脑屏幕进行位置调整，待系统测试模块开始后根据系统提示完成平衡测试，由实验人员记录相应数据。上述工作完成后，实验组受试者开始为期4周、每周3次的全身振动训练，受试者在振动训练仪上分别以站立位、深蹲位和弓步进行各10min的振动训练。4周后，再次测量所有受试者的平衡能力指标。平衡能力测试总共测量3次，计算数据的平均值作为结果进行分析。

1.2 数理统计法

对WBVT实验前后获得的所有数据以.txl按格式输出后保存，并在Excel 2016进行数据整理与分组、在SPSS24.0统计软件中用独立样本t检验进行分析处理，所有测试指标的计数资料用平均值±标准差表示，以＜0.05为差异显著，＜0.01 为差异非常显著。

2 研究结果

2.1 重心轨迹长度（TLG）变化

WBVT前后，实验组与对照组TLG记录数据如表2所示。TLG反映在整个测量周期内人体重心移动的总距离，也表示人体的晃动程度[12]。对照组的数值在训练前后无统计学差别，实验组TLG由练习前的45.37±14.23cm降低到4周后的26.52±5.40cm。实验组的数据变化具有统计学差异（＜0.01），而在训练前实验组与对照组没有统计学意义，4周后实验组与对照组比有明显差异（＜0.05），这表明WBVT能明显的减少人体的晃动程度。

注：与训练前比较：**表示＜0.01，与组间比较：表示＜0.05

2.2 重心轨迹外周面积（PAG）变化

WBVT前后，两个组的PAG如表3所示。PAG是重心移动轨迹包围成的所有多边形表面积的总和，它直观反映了人体晃动的重心走过的区域范围，反映了人体晃动的程度，表示平衡障碍的程度[12]。对照组4周先后无统计学差别，实验组PAG由训练前的8.13±2.21㎝²减小到4周后的5.34±1.72㎝²。数据的变化在训练前后具有统计学差异（＜0.01），组间数据在训练前无统计学差异，4周后实验组与对照组比有明显差异（＜0.05），这表明WBVT能极大地提高重心的稳定性。

表3 实验组与对照组训练前后PAG变化（单位：㎝²）

注：与训练前比较：**表示＜0.01，与组间比较：表示＜0.05

2.3 单位面积轨迹长度（TLP）变化

WBVT前后，两组的单位TLP如表4所示，TLP是总长度除以外周面积的值，反映姿势的细微调节及脊髓对姿势固有反射性调节[12]。对照组在4周训练前后无统计学差别，实验组由练习前的5.60±0.34㎝增加到4周后的7.56±1.12㎝。实验组训练前后数据的变化具有统计学差异（＜0.05），两组在练习前均无统计学差异。4周后实验组与对照组比有明显差别（＜0.05），这表明WBVT能改善姿势的细微性调节。

表4 实验组与对照组训练前后TLP变化（单位：cm）

注：与训练前比较：*表示＜0.05，与组间比较：表示＜0.05

3 讨论与分析

本研究结果显示，在进行为期4周的WBVT后，实验组TLP增加（＜0.05），PAG明显减小（＜0.01）且TLG也明显减小（＜0.01）。已有研究指出双腿站立下的重心轨迹长度、重心轨迹外周面积、单位面积轨迹长都是测量人体动态平衡力的重要指标[13]。作为评价动态平衡本领的指标，受试者的TLP越大，TLG和PAG越小，表明受试者的动态平衡本领就越好。本实验中。实验组与对照组在训练前无统计学差异，4周后有明显差异，这与Yuta TAKANASHI[14]等研究结果一致。因此本研究受试者在进行WBVT后，动态平衡能力显著提高，所以该训练能明显提高男性大学生动态平衡能力。

对于平衡能力较好的各类人群，他们发生损伤的风险更低。身体平衡能力发生改变可能和复杂运动技能发展、成熟和衰退有关[15]。动态平衡是平衡感觉传入中枢神经系统，经过中枢整合，动作电位产生使得调节肌骨系统纠正人体重心的偏移来保持平衡[16]。人体在保持平衡的过程中，需要由人体自身的前庭感觉、视觉、本体感觉、大脑和小脑等多种感觉器官的共同参与。当平衡发生变化时，人体将先后以踝调节机制、髋调节机制和跨步调节机制来应对不同的平衡调整，使运动模式控制协同发挥，来让重心重新回到原来的范围，或者建立新的平衡[17]。因此运动系统在维持人体平衡中起着重要作用，其中包括协同运动和自实行协同运动模式。国内外研究证明，动态平衡能力的评定包括睁眼动态平衡测试，动态平衡仪以及YBT测试[18,19]。要维持稳定的姿势，不但要有正常的平衡感觉，而且一定要有稳定的躯干肌和四肢肌的肌力和张力。而WBVT通过一定频率的振动促进了肌梭和腱梭的感受性提高，从而改善了平衡的控制能力。国内外有研究表明，中国传统养生功法可以提升各个年龄段人群的平衡能力，例如24式太极拳[20]、跳绳[21]、足球[22]等，并且上述研究均表明动态平衡能力与运动协调性呈正相关，因此人体的动态平衡是保持身体活动的一个基本身体素质。

尽管大学生人群的体质较其他年龄段人群更稳定，但容易在运动中产生损伤从而影响平衡能力。例如常见的全民运动项目之一篮球，其运动损伤多发生于单腿落地或者强力撞击等过程中，此过程动作的精准控制则主要依靠人体的动态平衡能力。WBVT通过频率的振动使关节和肌肉内的感受器受到刺激后产生收缩舒张的交替性运动，从而提升神经肌肉控制能力，达到训练和提升的效果[23]。下肢肌肉力量的增强可以帮助人体平衡的维持，影响肌肉力量的因素有运动单位的募集程度，当肌肉在WBVT过程中受到频率冲动的信息时，会激活运动单位，从而使肌肉力量得到提高。相比于球类运动，WBVT安全性和操作性更优，适合各类人群的使用。此外，有研究表明人在坐姿下的WBVT也可以产生对平衡提高的效果[24]，这为行动不便或下肢损伤人群提供了参考。除了适用于训练，损伤康复也常用到该方法，Jeong[25]等研究表明WBVT对慢性踝关节不稳的运动员有康复的作用，改善了踝关节周围的肌肉功能，提高了损伤疼痛的阈值[26]，这些研究进一步扩大了WBVT应用范围。

普通大学生在日常生活中，容易存在因为长期在体态不良或错误姿势状态下而引起的脊柱侧弯、颈椎生理曲度变直、扁平足、膝内翻等症状，这些运动系统疾病会直接带来身体稳定性减弱和动态平衡能力的下降。已有研究表明，WBVT对老年人的姿势稳定性有提升作用[27]，也有学者联合了SEBT等运动康复技术，均表明WBVT对动态平衡能力的正向促进作用[28]。而本实验中所使用的平衡测试系统也是捕捉受试者重心控制目标的追踪轨迹，显示出多种轨迹形状从而体现重心的侧移能力和平衡转移能力。受试者在WBVT后，踝关节、膝关节、髋关节和躯干周围肌群的共同被激活参与维持姿势的稳定性，增强了中枢控制，改善了各个环境下人体感觉系统信息提供与身体的空间位置相关信息的敏感度。

作为人体最常见的运动控制指标，平衡发挥着重要的作用。国外有学者研究平衡能力对下肢主要关节的影响后发现，除了关节本身存在病理疾病、运动学限制以外，本体感觉、神经肌肉控制、力量和姿势稳定控制等功能的减弱更影响着人体平衡能力的强弱[29]。尤其是在踝关节周围肌肉力量薄弱的情况下，发生慢性踝关节不稳的几率将大幅度增加，并且有学者将其定义为一种常见的运动行为障碍[30]，被纳入到体检之中，可见肌肉周围的力量与神经控制对平衡的重要性。本实验结果表明，肌肉在WBVT之后所表现出来的平衡控制得到了提高，这不仅是在对单一方向的控制，而是包括了各个方向的稳定性。当本体感受器在一定频率的振动状态下保持数分钟后得到了激活，使得更多α运动神经元的肌纤维募集能力进一步增强，促进了本体感觉在神经传导通路中的传递效率，这与李静雅等人的研究结果一致[31]。

随着体育强国和健康中国战略的实施，大众人群更加注重自身健康，年轻人尤其大学生群体更喜欢参加各类运动项目，这些项目对人们的动态平衡能力提出了更高的要求。与此同时，对于普通人群参与体育运动则需要精确科学的指导和循序渐进的方案，这要求我们在平时提升对身体基本素质的认识。群众体育不同于专项竞技体育，不能将专项训练笼统地放在普通人身上。因此，WBVT可以作为一项科学性强、应用面广的训练方式帮助更多人参与到运动中，从而改善体质。

4 结论与建议

四周的WBVT能够提高男性大学生的动态平衡能力，使人体对重心的偏移控制更为精准，有利于增强人体关节控制的使用能力，可以作为一种平衡能力的训练方式。因此，在成年男性平衡能力指标处于下降趋势时，高校需要重视并督促学生进行相应的科学训练从而提高体质健康水平。

[1]王兴泽.振动负荷训练研究进展[J].中国运动医学杂志,2012,31(7):648-653.

[2]王雪强,胡浩宇,郑依莉,等.全身振动训练治疗腰痛的研究进展[J].中国康复医学杂志,2018,33(9):1113-1117.

[3]王朴,雒晓甜,张驰,等.全身振动训练对心肺功能影响的研究进展[J].中国康复医学杂志,2017，32(1):117-120.

[4]宋佩成,李玉章.振动训练法研究进展[J].体育科研,2010,31(2):78-82.

[5]Dionyssiotis Y. Skarantavos G, Papagelopoulos P. Modern rehabilitation in osteoporosis，falls，and fractures[J]. Clin med insights arthritis musculoskelet disord，2014,2(7):33-40.

[6]Larissa B，Bert H. Jacobson. Acute effects of whole-body vibration training or walking on hamstring flexibility in older adults[J]. Medicine＆science in sports ＆ exercise,2014,46(5):176.

[7]El-Shamy SM. Effect of whole-body vibration on muscle strength and balance in diplegic cerebral palsy: a randomized controlled trial[J]. Am J Phys Med Rehabil,2014,93(2): 114-121.

[8]顾梦娇,朱诗话,徐勰,等.大学生动静态平衡能力与形态指标的相关性研究[J].中医药临床杂志，2021,33(2):318-322.

[9]袁空军,吴加弘.广场舞和太极拳锻炼对中老年女性动态平衡能力的影响[J].北京体育大学学报，2018,41(3):82-86.

[10]Gutierrez EM, Helber MD, Dealva D, et al. Mild diabetic neuropathy affects ankle motor function. Clin biomech ,2001,16(6):522-528.

[11]Frances K.W. Wan, Kit-Lun Yick, Winnie W.M. Yu. Effects of heel height and high-heel experience on foot stability during quiet standing[J].Gait & posture,2019,68(12):252-257.

[12]王玉龙.康复功能评定学[M].北京:人民卫生出版社,2018.

[13]刘阳.人体平衡能力测试方法及平衡能力训练的研究进展[J].沈阳体育学院学报，2007，26（4）：75-77.

[14]Takanashi Yuta, Chinen Yu, Hatakeyama Shigeo. Whole-body vibration training improves the balance ability and leg strength of athletic throwers[J]. The journal of sports medicine and physical fitness,2019,59(7): 1110-1118.

[15]Haddad Jeffrey M, Rietdyk Shirley, Claxton Laura J, et al. Task-dependent postural control throughout the lifespan[J]. Exercise and sport sciences reviews,2013,41(2):123-32.

[16]熊鹏.人体平衡能力测评方法研究及软件设计[D].河北大学,2012.

[17]Amit Gefen, M Megido-Ravid, Y Itzchak, et al. Analysis of muscular fatigue and foot stability during high-heeled gait[J]. Gait & posture,2002,15(1):56-63.

[18]Almeida GPL，Monteiro IO，Marizeiro DF，et al. Y balance test has no correlation with the stability index of the biodex balance system[J].Musculoskelet Sci Pract,2017(27)：1-6.

[19]Butler RJ，Myers HS，Black D，et al. Bilateral differences in the upper quarter function of high school aged baseball and softball players[J].Int J Sports Phys Ther，2014,9(4):518-524.

[20]王晓秋.简化24式太极拳对老年人平衡能力影响的动态研究[D].吉林大学,2011.

[21]徐飞,谢浩,徐玉明.跳绳训练对少年足球运动员动态平衡能力和协调性的影响[J].中国体育科技,2017,53(3):71-77.

[22]杨继然.核心力量训练对于青少年足球运动员平衡能力及其基本技术的影响[D].南京师范大学，2015.

[23]杜欣芮,矫玮.振动训练对老年人功能性体适能的影响[J].运动,2015(23):156.

[24]杨德洪,吴雪萍,闻一鸣,等.坐位低频全身振动训练对老年下肢残疾者肌肉力量及行走能力的影响[J].中华老年多器官疾病杂志,2018,17(5)：339-342.

[25]Jeong Y S, Kim J H. Effects of whole body vibration exercise on lower extremity muscle activity and balance ability in football player with chronic ankle instability [J]. J Kor Phys Ther,2017,29(6):293-298.

[26]Kerschan-Schindl K, Grampp S, Henk C, et al. Whole-body vibration exercise leads to alterations in muscle blood volume[J]. Clin physiol,2001,21(3):377-382.

[27]Rogan S, Taeymans J, Radlinger L, et al. Effects of whole-body vibration on postural control in elderly: an update of a systematic review and meta-analysis[J].Arch Gerontol Geriatr,2017(73):95-112.

[28]Sierra-Guzmán R, Jiménez J F, Ramírez C, et al. Whole-body-vibration training and balance in recreational athletes with chronic ankle instability [J].J Athl Train,2018,53(4):355-363.

[29]Hertel Jay, Corbett Revay O. An updated model of chronic ankle instability[J]. Journal of athletic training, 2019,54(6):572-588.

[30]John J. Fraser, Rachel M. Koldenhoven, Abbis H. Jaffri, et al. Foot impairments contribute to functional limitation in individuals with ankle sprain and chronic ankle instability[J].Knee surgery sports traumatology arthroscopy,2020,28(5):1600-1610.

[31]李静雅,程亮.不同频率全身振动训练对老年女性平衡能力、下肢肌力和位置觉的影响[J].体育学刊,2018,25(2):128-134.

The Effect of Whole-Body Vibration Training on Dynamic Balance Ability of Male College Students

WANG Yudi, etal.

(Chengdu College of Arts and Sciences, Chengdu 610401, Sichuan, China)

成都文理学院2022年校级科研项目（项目编号：WLYB2022050）。

王宇笛（1996—），硕士，助教，研究方向：运动分析与损伤康复。