馬繼政， 王增剛， 胡 斐， 趙 彥， 葉 強， 黃強年， 徐盛嘉

(1. 中國人民解放軍陸軍工程大學 軍事運動科學研究中心， 南京 211101； 2. 南京體育學院運動健康科學系， 南京 210014)

運動本身的自然特征和所處的環(huán)境影響人體姿態(tài)上的適應[1]。可通過日常專項訓練，在不同形式的運動中學習新的運動技術，從而獲得姿態(tài)上的特定適應[2]。日常訓練可提高專項運動技能(運動特定的姿態(tài)、環(huán)境)[3]。姿態(tài)穩(wěn)定性或平衡能力是指人體擺動幅度的變化程度[1,3]。人體平衡能力的調(diào)節(jié)涉及到短或長神經(jīng)環(huán)路次序的變化：本體感覺、視覺-前庭感覺。不同運動刺激特定的感覺-運動鏈(體覺、前庭、視覺)，在既定的運動條件下，可產(chǎn)生一個優(yōu)先姿態(tài)控制上的調(diào)節(jié)策略[1]。例如，登山運動在更大程度上發(fā)展和依賴本體感覺，而公路自行車運動在更大程度上發(fā)展和依賴視覺[4]。研究認為，靜力性/動力性平衡能力是一些運動項目運動能力的限制因素之一[5]。平衡能力的變化幅度不但影響運動能力，也可能增加損傷的風險[6]。因此，運動后平衡能力迅速恢復到安靜值被認為是人體運動的一種重要的能力[6]。

人體的左右兩側一般分為優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側，人體通常利用優(yōu)勢側完成各種日常的活動或具體的任務，非優(yōu)勢側形成穩(wěn)定支撐[7]。鑒于平衡能力恢復的重要性，對非優(yōu)勢側施加額外應激可能會增加軀體擺動幅度，給機體帶來更大的不利影響。我們前期研究表明，短距離下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側負重往返跑后，人體平衡能力變化相似，表現(xiàn)出對稱性變化[8]，這種對稱性變化很可能是運動遷移形成的基礎[9]。但尚不清楚運動量對對稱性變化產(chǎn)生的影響。因此，本研究評定在強度相同、運動量不同的條件下，下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側負重往返跑對平衡能力產(chǎn)生的影響，為學員日常負重訓練提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象

研究對象為10名陸軍工程大學健康男性學員，平均年齡(20.80±2.04)歲，身高(173.99 ± 2.87) cm，體重(68.53±3.21) kg；體重指數(shù)(22.73±1.49)kg/m2，平均訓練年限1年。經(jīng)詢問受試者病史、查體、心電圖及超聲心動圖等檢查，均未發(fā)現(xiàn)有器質(zhì)性心臟病，無吸煙史和酗酒史，有規(guī)律參加常規(guī)的體能訓練(每周鍛煉不少于4次)，排除超重或偏瘦的學員，排除標準為：體質(zhì)指數(shù)<18.5 kg/m2及 >24.0 kg/m2。

1.2 測試方案

研究采用隨機交互設計，受試人員分4組，分別使用優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側單手提油桶(重量為22 kg)進行20 m×5往返跑(總距離200 m)和20 m×10往返跑(總距離400 m)，共4次完成，分別在運動后即刻和休息20 min后進行平衡能力測試。每次測試時間間隔不少于2 d，以確保受試人員充分恢復，測試期間禁止劇烈運動。

1.2.1 下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側評定 采用10 m連跳法，選取每側肢體完成動作的最短時間作為評定標準，進行優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側的評定，平均時間分別為(2.53±0.16) s，(2.29±0.23) s。

1.2.2 心率監(jiān)測 利用Polar team2團隊心率儀(博能公司，F(xiàn)inland)記錄整個運動的RR間期。通過polar team軟件導出數(shù)據(jù)，并利用Firstbeat SPORTS 系統(tǒng)(version 4.4.0.2, Firstbeat Technologies Ltd., Jyv?skyl?, Finland)進行內(nèi)部負荷數(shù)據(jù)分析。

1.2.3 平衡能力測試 采用測力臺(Kistler，瑞士)進行測試。受試者睜眼，雙眼平視正前方，雙腿站立于測力臺上，雙足與肩同寬或略小于肩寬，雙手自然下垂，通過調(diào)整使身體重心(屏幕上的十字標志)盡量在原點。收集20 s數(shù)據(jù)，去除記錄的前5 s和最后5 s數(shù)據(jù)，排除數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定影響，采樣頻率為1000 Hz。采集數(shù)據(jù)后，利用測力臺系統(tǒng)MARS軟件(Version 2.1.0.00, kistler s2p Ltd., Switzerland)進行分析。安靜值測試在運動方案開始前3 d完成。實驗室溫度為28℃～33℃，相對濕度為28%～32%。

1.3 研究指標

研究指標包括人體平衡能力指標：人體重心的總移動距離[sway path-total(mm), SPT]、前后移動距離[sway path-A-P(mm), SPAP]、左右移動距離[sway path-M-L(mm), SPML]、總移動速度[sway V-total(mm/s), SVT]、前后移動速度[sway V-A-P(mm/s), SVAP]、左右移動速度[sway V-M-L(mm/s), SVML]、總移動面積[sway area-total(mm2),SAT]、前后移動面積時間積分[sway area-A-P(mm*s),SAAP]、左右移動面積時間積分[sway area-M-L(mm*s), SAML]和運動橢圓面積[area of 100% ellipse(mm2), AE]。

此外，還包括心率(heart rate，HR)、運動后的過氧消耗值(excess post-exercise oxygen consumption, EPOC)和運動沖量(training impulse, TRIMP)，可定量反映運動強度和內(nèi)部運動負荷。

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側20 m×5和20 m×10負重往返跑內(nèi)部運動負荷的比較

與安靜狀態(tài)相比，負重運動后HR、EPOC和TRIMP均值均顯著增加(P<0.01)。20 m×5和20 m×10負重往返跑優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側之間的HR無明顯差異(P>0.05)，表明4次運動強度基本一致；20 m×10負重往返跑EPOC和TRIMP均值均顯著大于20 m×5，表明整體上內(nèi)部負荷增加。但20 m×5以及20 m×10負重往返跑優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側之間的HR無明顯差異(P>0.05)，提示優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側內(nèi)部負荷趨于一致(表1)。

2.2 下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側20 m×5和20 m×10負重往返跑對平衡能力的影響

2.2.1 下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側20 m×5運動后即刻和運動后20 min時平衡能力的變化 與安靜值相比，運動后即刻優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側所有平衡能力指標均顯著增加(P<0.01)，但優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側之間無明顯差異(P>0.05)。提示運動后即刻，優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側平衡能力的波動程度相同。運動后20 min，優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側平衡能力均恢復到安靜狀態(tài)(P>0.05)，表明整體上平衡能力的恢復相似(表2)。

2.2.2 下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側20 m×10運動后即刻和運動后20 min平衡能力的變化 20 m×10負重往返跑運動后即刻和運動后20 min，其平衡能力變化趨勢與20 m×5負重往返跑類似，優(yōu)勢側與非優(yōu)勢側之間無明顯差異(P>0.05，表3)。

Tab. 1 Changes of internal load in 20 m×5 and 20 m×10 shuttle runs under load carriage at the dominant and non-dominant ±s, n=10)

**P<0.01vsrest；##P<0.01vs20 m×5 dominant side；△△P<0.01vs20 m×5 non-dominant side

Tab. 2 Changes of balance indices in 20 m×5 shuttle runs under load carriage at the dominant and non-dominant side at once and after 20 min ±s, n=10)

**P<0.01vsrest

Tab. 3 Changes of balance indices in 20 m×10 shuttle runs under load carriage at the dominant and non-dominant side following immediately exercise and 20 min ±s, n=10)

*P<0.05vsrest

2.2.3 下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側20 m×5和20 m×10負重往返跑運動后即刻平衡能力的比較 與20 m×5優(yōu)勢側運動后即刻相比，20 m×10優(yōu)勢側運動后即刻平衡能力指標SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP、SVML、SAT和AE無明顯差異(P>0.05)，但SAAP顯著降低(P<0.05)，SAML顯著增加(P<0.05)。與20 m×5非優(yōu)勢側運動后即刻相比，20 m×10 平衡能力指標SPT、SPML、SVT、SVML、SAT、SAAP和AE 無顯著差異(P>0.05)，但SVAP、SPAP顯著降低(P<0.05)，SAML顯著增加(P<0.05)。整體上表明，運動量增加后，人體前后擺動程度相對降低，左右擺動程度增加(表4)。

Tab. 4 Changes of balance indices between 20 m×5 and 20 m×10 shuttle runs under load carriage at the dominant and non-dominant side following immediately ±s, n=10)

*P<0.05vs20 m×5 dominant side at immediately exercise;#P<0.05vs20 m×5 non-dominant side at immediately exercise

3 討論

長期訓練姿態(tài)平衡能力不但產(chǎn)生局部適應，同時也產(chǎn)生整體適應[7]。人體通常利用下肢優(yōu)勢側完成各種體力活動，對非優(yōu)勢側施加影響可能產(chǎn)生額外的不利影響。但本研究結果顯示，對下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側施加相同的應激，運動后即刻和運動后20 min，機體平衡能力的變化程度相同，但運動量增加時橫向擺動幅度增加，整體上表現(xiàn)出對稱性的變化，提示可能存在交互現(xiàn)象。

下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側運動后平衡能力表現(xiàn)出對稱性變化，這可能和姿態(tài)自我調(diào)節(jié)能力的相互促進有關。在研究力量訓練與運動技能時發(fā)現(xiàn)，長期單側活動提高對側對應肌群的運動能力，這一現(xiàn)象稱為“交互效應”[10]。由于對側肌群未表現(xiàn)出肥大的特征，因此，研究認為適應主要不是發(fā)生在外周[11]，而是主要發(fā)生在脊髓和脊髓中樞神經(jīng)系統(tǒng)[10,12]。脊髓適應體現(xiàn)為單側的自主運動可通過胼胝體激活對側皮層運動區(qū)[13]；脊髓適應基于單側運動可通過激活脊髓運動通路投射到對側區(qū)域[14]。關于平衡能力的調(diào)節(jié)方面，前期研究同樣觀察到這一現(xiàn)象，單側肢體平衡能力受到干擾時，會影響對側肢體的平衡能力[15]。盡管本研究未采用單側的運動方式，但對單側肢體施加額外的應激，因此，本研究結果支持這一現(xiàn)象。就平衡能力而言，這一獨特的交互效用，有助于設計損傷人員的康復訓練計劃[16]。例如，對于一側下肢受損的學員，可利用對側下肢進行鍛煉，從而維持機體的機能狀態(tài)。

另外，關于下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側平衡能力研究方面，目前尚未獲得一致性的研究結果。一些研究認為，一些運動項目優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側的平衡能力無顯著變化[17,18]，但也有一部分研究認為優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側的平衡能力存在差異[19,20]。研究結果出現(xiàn)差異的原因可能和研究對象的運動經(jīng)歷和檢測手段有關。鑒于下肢優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側運動經(jīng)歷具有高度的差異性，因此該問題有待于進一步研究。此外，雙足支撐本身具有不穩(wěn)定性，人體進行各種運動可精確維持平衡能力，這一復雜能力主要形成于人體運動技能的發(fā)育和成熟期[7]，在青春期末，一定時期的特定訓練仍能夠有效提高平衡能力[21]。

重心搖擺的急性應答取決于運動類型、強度、持續(xù)時間以及本體感覺刺激的強度[6, 22,23]。運動后即刻，重心搖擺顯著增加，即平衡能力受到損害[6]，本研究同樣觀察到這一現(xiàn)象；但在運動后20 min，重心搖擺均恢復到安靜值。本研究結果表明，運動負荷量在重心搖擺幅度變化中起到一定的作用。相同強度的運動負荷量增加時，運動后即刻左右擺動程度增加，可能會對后續(xù)的需要高度穩(wěn)定性的活動產(chǎn)生負面影響，例如射擊，但需要進行驗證。目前，在運動后平衡能力受到損害的生理機制研究方面，研究認為對于長時運動來說，疲勞是主要的原因[24]。對于較短距離的運動，過度換氣是其主要的原因[25]。研究還發(fā)現(xiàn)，即使呼吸節(jié)奏相同，肌肉收縮強度不同(本體感覺刺激不同)時，平衡能力變化也存在明顯差異[26]。鑒于本研究采用的運動距離相對較短，但額外增加了運動負荷，本體感覺刺激可能增加，這些因素均可能在一定程度上影響本研究平衡能力的變化幅度。

綜上可見，在相同的運動強度下，運動后即刻平衡能力受到干擾；運動量增加時，左右方向損害程度增加；優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側平衡能力的變化相似，可能存在交互效應。