唐 橋,張海忠
競技運動中,運動員具備良好的動態平衡,不僅有利于提高運動成績,還能有效減少運動損傷(Plisky et al.,2006)的發生,尤其是綜合性項目運動員,長期參加多個運動項目的訓練,對動態平衡的要求更高。通過對運動員動態平衡的評估,掌握運動員動態平衡的發展水平,進而開展針對性的訓練,對提高運動員整體競技能力、預防運動損傷(Plisky et al.,2006)有著非常重要的價值。Y平衡測試(Y-balance test,YBT)作為評估人體動態平衡的一種有效方法(Coughlan et al.,2012),主要評估單側支撐時對側肢體在不同方向做遠伸動作時身體姿勢的穩定性,綜合了身體在矢狀面、額狀面和水平面3個不同平面的運動能力(Gribble et al.,2003),對肌肉力量(Dong et al.,2015)、關節靈活性(Westrick et al.,2012)、柔韌(Gonell et al.,2015)、神經肌肉控制(Earl et al.,2001;Fullam et al.,2014)、核心穩定性(Westrick et al.,2012)、本體感覺(Earl et al.,2001)等都有較高要求。在Y平衡測試中,綜合得分<94%或兩側肢體觸碰距離差>4 cm時,運動員潛在的損傷風險將明顯增加(Elena et al.,2015;Gonell et al.,2015;Plisky et al.,2006;Smith et al.,2015)。
力量作為影響平衡的重要因素,在康復醫學、運動生理等領域均高度重視兩者之間關系的研究,膝關節是控制人體平衡的重要關節,尤其是在維持和調節人體動態平衡時發揮著重要作用。當前,有關力量與平衡之間關系的研究主要集中于損傷患者和普通人,主要關注點為平衡與下肢支撐腿各關節等速肌力之間的關系,對肢體在不同側支撐時動態平衡的表現與雙側膝關節等速肌力、下肢爆發力之間關系的研究鮮見相關報道。本研究通過對62名綜合性項目運動員進行下肢Y平衡測試、膝關節等速肌力和下肢爆發力測試(蹲跳和下蹲跳),分析下肢Y平衡測試結果及與雙側膝關節等速肌力、下肢爆發力之間的關系,了解綜合性項目運動員的動態平衡能力、不同側支撐時的動態平衡與雙側膝關節屈伸肌肌力、下肢爆發力之間的內在聯系,為損傷預防、制定科學的訓練方案提供理論參考。
本研究選取62名綜合性項目運動員為受測對象(包括鐵人三項、現代五項、軍事五項),其中,男運動員35名、女運動員27名;國際健將13人、健將11人、一級運動員38人。測試前與教練和運動員溝通,使其明確測試目的和要求。所有受測對象均自愿參加本研究,所有運動員優勢側均為右側。測試納入標準:運動員在測試前1個月內無軀干和肢體關節等損傷情況,能正常參加訓練(表1)。
1.2.1 下肢Y平衡測試
受試者著運動裝適度熱身后,在經驗豐富的測試人員指導下,雙手叉腰,單足赤腳全腳掌站立于Y平衡測試(Y-balance test,YBT)儀上并保持身體平衡,對側腿在前側、后內側和后外側3個方向(前X、后內Y、后外Z)分別完成4次遠伸推指示標的練習后進行正式測試,測試指標為左、右腿單足支撐時的對側腿在前側、后內側和后外側3個方向的觸碰距離。
正式測試時,每個方向重復測試3次,使其盡量接觸到最遠距離,記錄每次觸碰的距離,計最遠一次的觸碰距離,精確到0.5 cm。測試前完成受試者下肢長度的測量,取仰臥位,測量髂前上棘到內踝的長度,由具備豐富經驗的測試人員完成。數據的標準化:以肢體長度為基準,計算其接觸到的最遠距離占肢體長度的百分比。綜合值為3個方向的平均值。

表1 本研究綜合性項目運動員基本情況Table 1 Basic Characteristics of Athletes (n=62)
1.2.2 膝關節等速肌力測試
受試者著運動裝,充分熱身后,由經驗豐富的測試人員指導,在Biodex多關節等速肌力測試系統上進行適應性練習,直至受試者感覺動作自然流暢,再進行正式測試。受試者坐在測試椅上,軀干和大腿固定,膝關節的運動軸心與測試系統動力臂的旋轉軸心一致,動力臂末端的阻力墊固定在受試側小腿前下1/3處。設置膝關節活動范圍為0°~100°并測量受試者下肢肢體重量,用于對測試獲得的力量數據的校正,以剔除肢體運動時的重力作用。測試左、右膝關節屈、伸角速度為60°/s時的等速肌力指標(膝關節60 °/s等速肌力測試能更好地反映其屈伸肌的力量水平)。每組重復測試5次,取平均值,屈與伸運動方式之間的測試時間間隔60 s以上,左、右側測試時間間隔10 min以上。先測屈肌后測伸肌,先測優勢側后測弱勢側。
1.2.3 下肢爆發力測試
下肢爆發力測試采用Kistler Quattro Jump測力臺進行測試,采用蹲跳(squat jump,SJ)和下蹲跳(countermovement jump,CMJ)兩種測試方法。蹲跳,要求受試者身體正直、雙手叉腰,由半蹲姿勢起跳(膝關節90°),不能做反向預備動作。下蹲跳,要求受試者直體站立、雙手叉腰,完成下蹲后垂直跳起(下蹲時,膝關節屈曲幅度必須達到90°),在跳起過程中,盡量保持軀干處于垂直姿勢,以減小軀干動作對測試結果的影響。蹲跳和下蹲跳高度反映了伸膝肌群的最大做功能力。測試前進行相應的準備活動,確保腿部肌肉得到充分激活;試跳3次,休息2 min后進行正式測試。正式測試時,先蹲跳后下蹲跳,分別完成3次,取最好成績進行數據分析。
1.2.4 數理統計
對受試者的年齡、身高、體重、BMI和訓練年限及測試指標結果以均值和標準差(M±SD)進行描述性統計,采用SPSS 19.0軟件(Pearson)積差相關性分析法分析Y平衡測試與下肢力量之間的關系。變量為Y平衡測試各方向距離與下肢爆發力(蹲跳和下蹲跳的高度)和膝關節等速屈、伸肌肌力。相關系數R在0~0.30為低相關,0.31~0.49為中度相關,0.5~0.69為高度相關,0.7~0.89為非常高度相關,0.9~1為近似線性相關(Lockie et al.,2015)。以P<0.05為具有顯著性差異,P<0.01為具有非常顯著性差異。
使用YBT評估下肢動態平衡能力時,通常將測試結果的原始值與標準值綜合起來進行考慮,對肢體兩側實際觸碰距離的對稱性(差異>4 cm)和綜合得分(<94%)情況均十分關注。由表2可知,下肢Y平衡測試的前側、后內側、后外側以及綜合距離的原始值和標準化值在兩側肢體之間均無顯著性差異。從3個不同測試方向的實際觸碰距離來看,后內側所觸碰的距離最遠(約111 cm),后外側觸碰的距離次之(約108 cm),前側觸碰距離最短(約67 cm);后內側和后外側之間的觸碰距離差異較小,而前側與這兩個方向均有較大的距離差。從3個不同方向的標準值來看,后內側和后外側觸碰的距離均超過下肢肢體長度的20%,而前側觸碰距離約占下肢肢體長度的74%,而綜合得分的均數在105%以上,略超過下肢肢體長。

表2 綜合性項目運動員下肢Y平衡測試結果Table 2 Lower Extremity Y-balance Test Results n=62
下肢Y平衡測試3個方向不對稱(觸碰距離差大于4 cm)的共計46人次,其中,前側有16人次,占34.78%;后內側和后外側各有15人次,占32.61%。提示,在運動員肢體兩側不對稱現象中,各方向不對稱的分布較為均衡。進一步對存在不對稱的運動員進行分析發現,共40人存在兩側肢體不對稱現象,約占總人數的64.52%,其中,34人為某一方向不對稱,約占85%,同時兩個方向不對稱的有6人,約占15%,未出現3個方向都不對稱的情況。在綜合得分方面,低于94%的左側為3名運動員、右側為2名運動員,僅占4.84%和3.23%,其中,右側綜合得分低于94%的兩名運動員同時左側綜合得分也低于94%,且均有肢體某一方向觸碰距離的左右差異超過4 cm。
由表3可知,左腿支撐時,前側與支撐腿伸肌和屈肌、觸碰腿的伸肌和屈肌肌力及蹲跳和下蹲跳高度呈中度正相關(r=0.43,r=0.31,r=0.41,r=0.38,r=0.41,r=0.43;P<0.05或P<0.01);后內側與支撐腿伸肌和屈肌、觸碰腿伸肌和屈肌肌力以及蹲跳高度均呈高度正相關(r=0.55,r=0.53,r=0.60,r=0.62,r=0.50;P<0.01),與下蹲跳高度呈中度正相關(r=0.48;P<0.01);后外側與支撐腿伸肌和屈肌、觸碰腿伸肌肌力以及蹲跳和下蹲跳高度均呈高度正相關(r=0.50,r=0.51,r=0.54,r=0.55,r=0.51;P<0.01),與觸碰腿屈肌肌力呈中度正相關(r=0.49;P<0.01);綜合得分與支撐腿伸肌和屈肌、觸碰腿伸肌和屈肌肌力及蹲跳和下蹲跳高度均呈高度正相關(r=0.58,r=0.52,r=0.60,r=0.58,r=0.56,r=0.55;P<0.01)。

表3 綜合性項目運動員Y平衡測試與膝關節等速肌力、下肢爆發力的相關關系Table 3 The Relationship between Y-balance Test and Knee Joint Isokinetic Force and Lower Extremity Explosive Force n=62
右腿支撐時,前側與支撐腿伸肌和屈肌肌力呈低度正相關(r=0.27,r=0.28;P<0.05),與觸碰腿伸肌、蹲跳和下蹲跳高度呈中度正相關(r=0.33,r=0.33,r=0.32;P<0.01);后內側與支撐腿伸肌和屈肌、觸碰腿伸肌和屈肌肌力及蹲跳和下蹲跳高度均呈高度正相關(r=0.62,r=0.61,r=0.62,r=0.60,r=0.56,r=0.54;P<0.01);后外側與蹲跳和下蹲跳高度均呈中度正相關(r=0.48,r=0.48;P<0.01),與支撐腿伸肌和屈肌肌力、觸碰腿伸肌和屈肌肌力均呈高度正相關(r=0.54,r=0.59,r=0.50,r=0.58;P<0.01);綜合得分與支撐腿伸肌和屈肌、觸碰腿伸肌和屈肌肌力及蹲跳和下蹲跳的高度均呈高度正相關(r=0.56,r=0.58,r=0.57,r=0.55,r=0.53,r=0.52;P<0.01)。
YBT是在Gary發明的星形偏移平衡測試(star excursion balance test,SEBT)基礎上發展、修訂而來(Coughlan et al.,2012)。最初,SEBT作為一種康復訓練工具(Gray,1995),包含8個不同的測試方向。隨著人們對長期踝關節不穩(Hertel et al.,2006,2008)、踝關節扭傷(Gribble et al.,2012)、前交叉韌帶損傷(Garrison et al.,2015)等人群下肢動態平衡功能診斷研究的深入,以及競技體育發展對動態平衡簡易測試方法的現實需要,逐漸將SEBT由8個方向簡化為前側、后內側和后外側3個方向,加上上肢測試,便構成完整的Y平衡測試系統(YBT)。而在SEBT與其他平衡測試方法的相關性分析中發現其相關性較高(段子才 等,2014),表明SEBT可對人體的動態平衡能力進行定量評估。YBT和SEBT在評估人體動態平衡時均具有高的可信度,但YBT呈現的可信度更高(Plisky et al.,2009;Shaffer et al.,2013),且兩者之間姿勢控制模式的策略存在一定差異(Coughlan et al.,2012),YBT評估人體動態平衡的敏感度相對更高,在損傷預防方面有著重要意義(Plisky et al.,2009)。因此,本研究以下肢YBT作為動態平衡測試的方法,對62名綜合性項目運動員的動態平衡能力進行評估。
綜合性項目運動員動態平衡能力的評估結果顯示,前側與后內和后外側觸碰的距離差異很大,而后方后內側與后外側之間的觸碰距離差異較小,基本保持在同一水平,與Gupta等(2016)研究中各方向觸碰距離的趨勢基本一致。由于下肢YBT測試各方向的觸碰距離與身高、下肢長均具有顯著正相關(Plisky et al.,2009)。因此,在臨床應用和具體的科學研究中,通常以各方向實際觸碰距離與肢體長度的百分比為標準進行分析,以便對不同人群的動態平衡能力進行比較。為此,將本研究中綜合性項目運動員各方向的標準值與已有文獻中的測試數據進行分析發現,本研究中綜合性項目運動員在后內(123%)、后外(120%)和綜合得分(105%)方面均高于前述文獻中的普通人(Alnahdi et al.,2015;Engquist et al.,2015;Motte et al.,2015;Pandey,2016)和運動員(Bhat et al.,2013;Engquist et al.,2015;Gorman et al.,2012;Pandey,2016);而前側方向(74%)僅低于曲棍球(85%)和足球運動員(87%)( Bhat et al.,2013),與其他人群無明顯差異。提示,綜合性項目運動員下肢動態平衡能力較好,主要表現在后內和后外方向。由于本研究的運動員來自現代五項、軍事五項、鐵人三項3個不同的綜合性運動項目(包含3~5個運動單項),各綜合項目都包含有長距離跑和游泳;在長距離跑中,運動員為了獲得更好的運動成績,提高每個跑步動作的效益,較為注重提高步幅,而步幅的提高需要下肢單側支撐時對側肢體積極的遠伸,在動作形式上與下肢YBT測試較為接近,可能是本研究中運動員在后內和后外方向的表現異常突出的原因之一;游泳通常采用自由泳,對人體核心肌群的穩定性要求較高;而其他各組成項目中,如鐵人三項的自行車、現代五項的馬術和擊劍、軍事五項的障礙跑,都對人體的動態平衡有著較高要求。Gorman等(2012)研究指出,長期參加多項目的訓練相對于只參加某單項的訓練更有助于增強下肢的動態平衡功能,可能是本研究中綜合性項目運動員動態平衡能力較好的主要原因。本研究運動員前側的觸碰距離相較于曲棍球和足球運動員有較大差距,可能與足球和曲棍球運動員在專項訓練、比賽中,需要直腿前伸進行停球、主動控球以及頻繁變向、緊急制動等動作有關。
有關下肢Y平衡測試與非接觸性損傷風險之間的關系,Plisky等(2006)對高中籃球運動員進行研究后發現,綜合得分低于94%時,損傷風險增加6.5倍,兩側觸碰的距離差>4 cm時,損傷風險將增加2.5倍。而Smith等(2015)對全美13支高校運動隊運動員進行研究后發現,兩側觸碰的距離差>4 cm時,非接觸性損傷與之密切相關,尤其在前側方向。Butler等(2013)對高校足球運動員進行研究后指出,綜合得分低于89.6%,損傷風險將增加3.5倍。上述研究表明,應用YBT進行損傷風險評估,需要從動態平衡的綜合得分和兩側對稱性進行綜合考慮。本研究中,運動員下肢兩側動態平衡能力普遍存在非對稱現象,但沒有出現3個方向都不對稱的運動員。從兩側觸碰距離差>4 cm的分布情況來看,前側占34.78%,后內側和后外側各自約占32.61%,略低于前側。結合項目來看,軍事五項運動員的不對稱集中于前側,而現代五項和鐵人三項集中于后內和后外側。表明,綜合性項目運動員動態平衡的非對稱性較為普遍,是運動損傷誘發的高危因素,在訓練中應對這類情況高度重視,結合各項目特點,加強運動員弱側肢訓練,以避免在訓練中發生非接觸性損傷。從綜合得分來看,本研究運動員綜合分在94%以下僅3人,其中,有2人兩側的綜合分均低于94%,1人為單側低于94%,提示,采用Y平衡測試的綜合得分對綜合性項目運動員進行損傷風險預測仍值得進一步研究。
有關Y平衡測試與下肢力量之間的關系,Tapanya等(2016)、Inoue等(2015)均證實,膝關節屈、伸肌肌力與Y平衡前側、后內、后外側的距離均呈正相關;而Lee等(2014)研究發現,膝關節屈肌肌力與Y平衡測試3個方向的距離均呈正相關,但膝關節伸肌肌力與之無相關性。在本研究中,受測運動員姿勢控制能力較好,但普遍存在兩側動態平衡的非對稱現象,對肢體兩側分別支撐時的觸碰距離與支撐腿和觸碰腿膝關節屈、伸肌肌力的關系進行研究的結果顯示,Y平衡前側的距離與膝關節屈、伸肌肌力的相關性相對較低,均為中度正相關和低度正相關(右側支撐時與觸碰腿屈肌不具有相關性),與伸肌的相關系數高于屈肌,僅右側支撐時支撐腿膝關節屈肌高于伸肌。Alim(2016)研究指出,Y平衡測試的前側方向,膝關節穩定肌群中股四頭肌的肌電活動幅度明顯大于股二頭肌。提示,伸膝肌群在前側方向的重要程度要高于屈膝肌群。本研究結果也顯示,伸膝肌群與Y平衡前側方向的距離相關性普遍高于屈膝肌群,兩者的測試結果基本一致。對左、右側支撐時的情況進行對比發現,左側支撐時Y平衡前側距離與支撐腿和觸碰腿膝關節屈、伸肌的相關系數高于右側支撐時相對應指標(支撐腿屈肌除外),伸肌表現得更為明顯。提示,左側支撐時觸碰腿向前運動中,無論是支撐腿還是觸碰腿膝關節屈、伸肌的重要性要高于右側支撐時,尤其是伸膝肌;而右側支撐時觸碰腿向前伸,支撐腿更加依賴于屈膝肌來維持平衡。這可能與平時習慣于左側支撐,提高了左膝肌群的利用率,而右腿經常進行開鏈運動,提高了右膝肌群在開鏈運動中的動用程度,故在左側支撐右腿向前伸時兩側伸膝肌得到更多動用,右側支撐左腿向前伸時可能更多地需要動用右膝屈肌和踝關節的力量來維持身體平衡。
本研究中,Y平衡測試后內和后外方向的距離及綜合得分與膝關節屈、伸肌肌力的相關性相對較高,普遍為高度正相關,僅左側支撐時后外側的距離與觸碰腿屈膝肌力呈中度正相關。表明,膝關節屈、伸肌肌力在單腿支撐時對側肢體向后內、后外方向運動中起著非常重要的作用。左側支撐時后內、后外側距離及綜合得分與觸碰腿膝關節屈、伸肌肌力的相關性略高于支撐腿(后外側方向的屈肌除外),同側肢膝關節屈、伸肌的相關系數相近;右側支撐時后內、后外側距離及綜合得分與支撐腿膝關節屈、伸肌肌力的相關性略高于觸碰腿(綜合得分與兩側伸肌的相關系數除外),同側肢膝關節屈、伸肌的相關系數相近(后外側方向觸碰腿除外)。由此可知,右膝關節(右側無論是支撐腿還是觸碰腿)屈、伸肌肌力與后內、后外的距離及綜合得分的相關系數高于左側相對應的指標(左側支撐時后外方向與屈肌的系數和右側支撐時綜合得分與伸肌的系數除外)。其原因可能是:1)平時習慣采用左腿支撐,右腿經常進行各種開鏈運動,提高了右膝關節肌群在開鏈運動中的動用程度,而左膝關節肌群在閉鏈運動中維持穩定的能力也得到加強;2)在右腿支撐時左腿完成各種后伸動作,右腿需要更多地利用右膝關節維持其姿態穩定,而向后外方向運動時右膝關節維持其姿態穩定對屈膝肌要求更高,以便讓左腿實現后外方的遠伸。提示,Y平衡測試中不同側支撐時姿勢控制模式存在差異(Coughlan et al.,2012),這可能與肌肉力量水平、神經肌肉的募集形式等因素有關(Fung et al.,1995)。
Ohkoshi等(1991)研究發現,站立時隨著軀干角度的增加,起屈膝作用的腘繩肌肌電活動加強。在Y平衡測試中,為了保持平衡,身體會前傾或后仰,膝關節屈肌群做離心收縮以對抗身體的運動,增加各方向的距離。本研究中,Y平衡測試前側距離與伸肌的相關系數高于屈肌(左膝屈、伸肌的相關系數差超過了0.1),僅右側支撐時與支撐腿屈肌系數略高于伸肌相關系數;后內、后外側距離及綜合得分與屈、伸肌的相關系數較為接近。提示,綜合性項目運動員的伸膝肌在維持動態平衡時發揮重要作用,尤其在前側方向的作用要強于屈膝肌。伸膝肌力與Y平衡測試各方向距離關系的研究中(Inoue et al.,2015;Laudner et al.,2015;Lee et al.,2015;Tapanya et al.,2016),以中老年和患病人群為受測對象的,研究結果普遍不具有相關性;而以普通成年人或運動員為受測對象的,研究結果普遍具有相關性。中老年和患病人群與普通成年人和運動員相比,肌力相對較弱(Izquierdo et al.,1999),尤其是主動用力的伸肌肌群表現更為明顯,使得屈肌作為姿勢控制的重要肌群在中老年和患病人群中得以更充分的體現,從側面證實屈肌肌力相對較弱時需要募集更多伸膝肌參與身體姿勢的控制。本研究受測運動員左、右膝關節屈肌相對較弱(左、右膝關節屈伸肌肌力比分別僅為0.46、0.48),可能與需要募集更多的伸膝肌參與到身體平衡的控制有關。
有關下肢爆發力與平衡能力的研究中,Izquierdo等(1999)對不同年齡段男性下肢力量與平衡之間的關系進行了研究,發現隨著年齡的增加,爆發力下降速度明顯快于最大力量,下肢爆發力的下降與神經肌肉在姿勢調整中的能力較低有關。提示,良好的姿勢控制能力是影響爆發力水平的一個重要因素。Anis等(2013)將42名青少年分成3組,第1組僅安排爆發力訓練,第2組安排爆發力與平衡相結合的訓練,第3組不安排訓練,結果發現,爆發力與平衡相結合訓練組的爆發力提高幅度更為明顯。提示,平衡訓練有助于爆發力的提高。而Granacher等(2011)研究發現,采用爆發力訓練較傳統的平衡或抗阻訓練更能提高人體平衡穩定遭遇破壞時神經肌肉的快速調節能力。提示,爆發力訓練能很好地發展動態平衡能力(Miszko et al.,2003;Pereira et al.,2012)。上述研究表明,進行平衡訓練有助于爆發力的發展,而在爆發力訓練中,動態平衡能力也得到明顯提高,兩者有著極為重要的關系。在本研究中,將反映下肢爆發力的蹲跳、下蹲跳高度與反映動態平衡能力的Y平衡測試結果進行相關分析發現,Y平衡測試前側、后內、后外的距離以及綜合值與蹲跳、下蹲跳高度均呈中度和高度正相關,與上述研究結果一致,即爆發力與動態平衡之間呈正相關關系。從不同側支撐時的情況來看,Y平衡測試各方向得分高的一側與蹲跳、下蹲跳高度相關系數均略高于得分低的一側,表明,動態平衡好更有助于爆發力的發展。從其相關系數來看,Y平衡測試結果與蹲跳、下蹲跳高度的相關系數均非常接近,而作為反映下肢爆發力的測試方法,蹲跳更能反映其力量水平,下蹲跳對姿勢控制要求更高。訓練實踐中,力量水平是發展爆發力的基礎,而良好的姿勢控制能力有助于使力量素質轉化為爆發力。
綜合性項目運動員的動態平衡能力較好,但普遍存在兩側功能的非對稱現象;屈、伸膝肌力對保持良好的動態平衡有著重要作用,但在不同側支撐時的姿勢控制策略存在一定差異,左側支撐時Y平衡測試前側方向更多地需要伸膝肌參與,而Y平衡測試后內、后外側方向,無論右側支撐還是左側支撐,更需要右膝肌群的參與;良好的動態平衡能力有助于發展爆發力。
綜合性項目運動員兩側動態平衡的非對稱性較為普遍,應加強弱側肢的功能;發展動態平衡應重視膝關節屈、伸肌肌力的訓練,結合不同側支撐時姿勢控制策略差異,有針對性地安排訓練,在訓練中適當安排爆發力練習來改善動態平衡。此外,發展單一項目運動員的動態平衡可適當拓展訓練的項目組合。