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提升核心稳定能力,增强身体稳定性

【摘要】:图2-1核心稳定模型图2.3.1.3力量型兴奋模式运动链上的肌肉兴奋是根据任务目标、专项特点以及预设模式而产生。

2.3.1 核心稳定力量的生理学基础

2.3.1.1 “三亚系模型”理论

人体生理学表明,同一块肌肉的运动方式,因运动项目不同而有所差异,但肌肉都是根据预设模式来完成某一个动作的,因此可以通过反复练习来改善动作质量。研究表明,年轻时参加过体育锻炼的老年人维持身体平衡的能力较强[156]。从人体结构上来说,身体的核心稳定性主要决定于人体耳内的前庭器官,它与耳蜗共同构成内耳,是协调人体平衡的器官。肌肉运动方式分为两种:长度依赖方式,即由γ神经传入纤维调控,肌肉受到交互抑制从而稳定一个关节;力量依赖方式,在高尔基腱器调节下,肌肉(多为跨多关节的大肌肉)可以带动几个关节一起活动,产生力量[157]。从生理学反射机制来看,维持稳定性是神经系统通过接受来自前庭、视觉中枢和集中在肌肉、肌腱、韧带、关节囊、皮肤中的本体感受器传来的信号,然后通过激活和控制维持肢体稳定性的肌肉来调节人体平衡的。核心稳定性是核心肌群对腰椎-骨盆-髋部联合体(LPH)结构活动的控制能力。在脊柱稳定(核心稳定性系统)的生理机制的研究中,Panjabi1980)提出了“三亚系模型”理论:核心稳定性是由被动亚系(passive subsystem)、主动亚系(active subsystem)以及神经控制亚系(control subsystem)三部分构成,这三个亚系相互依赖,共同维持脊柱的稳定,保持脊柱的静态与动态平衡[80]。

脊柱(Spine)是由若干个独立的脊椎骨以及连接它们的椎间盘、关节和韧带等组成[55158]。核心区肌肉中小肌肉跨过单个关节产生力,以“长度的变化”为肌肉兴奋模式;大肌肉发挥主动肌的作用,跨过脊柱的多个关节产生力,以“力量的变化”为兴奋模式[157]。两种肌肉兴奋模式相互协调保证脊柱这种多环节结构的稳定。两种肌肉兴奋模式的相互结合,形成一个稳定的“脊柱自然中立位置”,当脊柱处于“自然中立位置”时,韧带受到的张力最低[55158]。

骨盆(Pelvic)是一个完整的闭合骨环,借腰骶关节与脊柱相连,两侧髋臼与股骨头构成髋关节与下肢相连[80],具有将躯干力量传达到下肢,将下肢的动能上传到脊柱的重要作用。骨盆是核心稳定的基础,也遵循神经肌肉反射机制,除了盆带肌维持骨盆稳定性以外,核心区的腰肌、腹肌等协同作用才能使脊柱和骨盆整合为一个整体,因此在核心训练中应注意切不可以割裂骨盆和脊柱间的关系。

2.3.1.2 动作控制

动作控制是指与人执行技能性动作有关的一系列神经学、生理学和行为学机制,它的主要研究对象是动作的产生、执行和控制的过程,以及影响这些过程的各种变量[159]。动作控制主要决定动作的速度、动作的幅度、产生动作的力量以及动作的轨迹[159]。

在体育运动中常见问题为神经肌肉运动组织的控制问题。核心训练可以充分调动神经肌肉控制系统,通过不稳定支撑练习,提高核心肌群力量,改善神经肌肉控制效率,顺利完成对各种运动的控制。通过加强核心肌群力量,躯干能够得到更稳固的支持,四肢的应力也能够随之减小,肢体就能够游刃有余地进行更加协调的技术动作。

同时,人体核心区域主动稳定来源于多块肌肉的协同工作,这是一个复杂而精细的神经支配过程。对于错综复杂的竞技体育运动而言,核心区的稳定并不是运动的目的,而是为不同肢体的运动创造支点,为不同部位力量的传递建立通道。Hodges等(1997)运用肌电图对人体做全身运动时的上、下肢肌以及核心肌肉进行了测试,结果表明,核心肌肉肌电的发生要早于上、下肢肌肉[160]。因此,核心肌群的提前动员使核心部位预先做好准备,为四肢的发力建立支点[161]。同时,还必须认识到,核心稳定是一种动态稳定,稳定与不稳定都一直处于频繁变换和交替之中。因此,核心部位的力量不仅表现为单块肌肉收缩力的大小,更体现为神经肌肉系统对多块肌肉的支配和控制能力。图21是神经对核心稳定反射性调节示意图,神经系统主要通过两种方式对核心稳定状态进行干预与调节,一种是通过运动前期的预兴奋反射性提高参与肌肉的力量,为姿态调整和承受外部负荷做好热身;另一种是在运动过程中通过肌梭和腱梭反馈式调整不同肌肉的力量,解决核心部位稳定性动态变化的问题[161]。

21 核心稳定模型图

2.3.1.3 力量型兴奋模式

运动链上的肌肉兴奋是根据任务目标、专项特点以及预设模式而产生。肌肉兴奋模式分为两种类型:①“长度型”:通过伽玛传导输入(gamma afferent input)产生的肌肉交互抑制,提高关节周围肌肉的紧张度,提高单关节稳定性;②“力量型”:通过高尔基肌腱感受器,使多个肌群协同兴奋,以移动多个关节并产生动力[157]。

很多被视为与核心有关的动作体现了“力量型兴奋模式”[51162167]。如腓肠肌最大收缩力来自髋部肌群的启动。研究快速单臂摆动的肌肉兴奋模式时发现,首先兴奋起来的肌肉是摆动臂对侧的腓肠肌和比目鱼肌[147],兴奋传导自下而上通过躯干最后达到手臂[167]。踢球时,脚的最大运动速度更多地取决于髋部屈肌的兴奋程度而不是膝关节的伸肌[147]。Hirashima等(1988)对棒球投球的研究证实,在不同水平的远投中,肌肉兴奋的共同模式是:从投掷臂的对腹外斜肌开始,然后传递到上肢[166]。这种兴奋模式可以提高四肢肌肉兴奋水平,改善四肢的支撑或运动能力。

近端肌群兴奋可以使踝关节周边肌群的活化水平提高26%162]。而且,无论对于肩部是否有损伤的患者,如果斜方肌和菱形肌能足够稳定且能够稳定住肩胛时,肩袖肌群的最大兴奋水平可以提高23%24%162163]。此外,当近端肌群达到最大兴奋度时,远端肌群的活动会更加精确,受控程度更高,这一点比提高远端肌群发力的能力更有意义[166]。最后,核心肌群兴奋能够增强人体中心区域的整体弹性势能,形成了一个坚实的圆柱形的统一弹性体,肌肉收缩能保持整体稳定,从而使其能够在较长力臂上产生旋转位移[164165167]。

2.3.2 核心稳定力量的解剖学基础(www.chuimin.cn)

在解剖结构上,人体的核心部位既包括了LPH联合体部位的骨骼、周围韧带、结缔组织及其肌肉(图22)。Petersen等(2008)认为,核心肌群主要是由深层小肌群组成,包括腹部底部肌群、背部深层小肌肉、盆底肌群和隔膜肌等[168]。

关于核心肌肉的位置和数量问题目前还没有明确定论。虽然Fredrickson等(2005)提出了核心力量涉及位于核心部位的29对肌肉,但是该研究并没有给出29对核心肌的具体位置[150]。此后,黎涌明等(2008)发现附着在LPH部位的肌肉中,有起点或止点的肌肉为33(对)+1(块),其中有7(对)+1(块)肌肉的起止点均在核心部位,从人体解剖学的角度对核心肌群理论进行了进一步丰富与补充[66]。另外,于红妍等(2008)将核心肌群从分布特点上分析,指出核心肌分别从人体的矢状面、额状面和水平面三个维度不同层面将腰椎、髋关节和骨盆进行包裹[152]。

22 主要核心肌肉

Bergmark1989)根据肌肉的主动系统对核心稳定性作用的肌肉系统分为两个部分:核心大肌群(整体部分)和核心小肌群(局部部分)[55](表22)。核心小肌群和核心大肌群还可以进一步分为主、次两类[73169]。

22 根据解剖位置关系将核心肌肉分类

Hodges等(1999)的研究表明,深层核心肌与肢体运动方向无关,而浅层核心肌与准备性的动作以及离心运动方向一致,进一步证明了核心大肌群与小肌群对躯干稳定具有不同的作用[170]。Faries等(2007)对核心大肌群和小肌群做了进一步的定义,认为小肌群的主要职责在于对核心部位的固定,而大肌群除了固定作用外,还有支配核心部位的运动功能[73](表23)。核心小肌群主要包括腹横肌、多裂肌、腹内斜肌、腹外斜肌中部、腰方肌、隔肌和骨盆下底肌肉,它们多附着于脊柱周围,其主要作用是维持脊柱的稳定[171]。最近多项研究表明,腹横肌和多裂肌为主要的脊柱稳定肌[73169]。

23 核心小肌群和核心大肌群特征一览表

注:根据Faries等(2007)[73]的研究改编。

Goff1972)根据不同功能,将核心肌分为稳定肌和原动肌。稳定肌多为单关节肌,位置较深,常通过离心收缩控制身体活动与保持姿势控制;原动肌多为双关节或多关节肌,位置浅表,常通过向心收缩产生力量和加速度运动[172]。图23显示了局部稳定肌和整体原动肌的主要肌群。

23 局部稳定肌和整体原动肌的主要肌群

2.3.3 核心稳定力量的生物力学基础

肌肉的生理学活动可以产生一系列生物力学作用,并产生有效的局部和远端效应。中枢神经系统预设的肌肉兴奋程序导致身体姿势的预调整(APAs),对抗由于踢、投、跑等运动导致的身体晃动,维持身体平衡[109146147165167173175]。来自人体中心运动环节的相互作用力是远端恰当发力的关键,相互作用力调整骨骼和关节的相对位置,从而最大限度地降低关节承受的内部负荷[146]。由于近端肌肉兴奋产生的相互作用力是远端有效发挥功能的保证,因此来自核心的相互作用力甚至能够在远端形成如挥鞭效应一般的最大动力,或者保证远端动作的精准性与稳定性[146]。

另外,人体稳定角的大小决定了人体稳定程度的大小,即人体重心垂直投影线与重心至支撑面边缘相应点连线间的夹角。稳定角越大,人体在此方位上的平衡稳定性能力越大,一旦倾斜角度大于稳定角时,重力就产生倾倒力矩使人体趋于倾倒——此时力臂不断缩短,恢复力矩如果不够强大,或稳定角过小,恢复力矩的重力作用就会不断减小,当重力作用线通过支点时,恢复力矩变为零,人体便失去平衡。反之,如果人体的恢复力矩大于倾倒力矩,即当人体刚开始倾倒时,重力和主力矩会产生使人体恢复到原始平衡位置的力矩,就会使人体回归原来位置上,保持平衡状态。