核心穩定性力量訓練廣泛應用于醫學、運動訓練學及體質與健康等多個領域,并最早應用于醫學康復領域,早在20世紀上半葉核心力量訓練已被廣泛應用到康復保健中,取得了相當好的效果[1-5].直到20世紀90年代初,多個國家嘗試將其應用于運動健身與競技體育等領域。近年來,由于其良好的訓練效果日益受到了體育科研工作者廣泛關注,發展運動員的核心穩定力量已逐漸成為了體育界研究的熱點。隨著國內外專家學者對核心力量訓練理論與實踐的深入研究,核心力量訓練作為傳統力量訓練的有益補充和發展已逐漸被國內外專家學者及教練員所接受。雖然核心穩定性及核心力量訓練最早應用于醫學康復領域,但相對于在運動訓練學領域的積極進展,其在保健學方面的研究,尤其在預防運動損傷中的理論研究在國內還鮮有報道。在綜合前人“核心”的論述及其衍生概念的基礎上,本文主要從解剖學角度比較不同學者對“核心”的不同表述,進一步探討人體“核心”定位,闡述人體核心區解剖學結構,解析“核心穩定性”的內涵,剖析核心穩定性力量訓練與運動能力、核心穩定性與預防運動損傷的關系,探究核心穩定性在體育保健中的重要作用。
1 人體“核心”概述
1.1 人體“核心”的界定及其依據
目前,對核心穩定和核心力量的認識仍然存在爭議,其爭論的焦點主要集中在對“核心”的定位上。不同的學者由于其研究的學科領域或立足點等不同,因而對“核心”的定位也稍有差別。依據其所指區域的大小不同,可把人體“核心”歸納為下面有代表性的三類觀點:第一類觀點(早期的觀點)認為人體的“核心”就大多是指脊柱[6-7];第二類觀點認為,包括連接人體上肢與下肢之間的所有結構,即將整個軀干視為人體的核心區域[8];第三類觀點認為,人體核心最主要的區域是由腰、骨盆、髖關節三部分圍構而成的復合體[9-14].綜上所述可知,不論是哪一種“核心”觀點,都是把軀干的整體或部分視為人體的“核心”.
《現代漢語大詞典》對“核心”的解釋為“中心、主要部分”.那么軀干是否是指人體的“中心、主要部分”呢?從位置上講,傳統解剖學通常把人體區分為頭頸、軀干和四肢三部分,其中軀干處于上連頭頸和上肢,下接下肢的中間部位;從功能上說,軀干不僅在運動中對運動員保持身體的基本姿勢、完成基本動作和專項技術動作起著穩定和支持作用,而且也是運動員身體發力的主要環節,對上下肢體的協同用力起著承上啟下的樞紐作用;不僅如此,人體正常體位姿勢下的“重心”在此區域??梢?,無論從位置中心的角度,從功能重要性的角度,還是從“重心”的角度,軀干被視為人體的“核心”都當之無愧。
然而,軀干上部和下部在維持軀體穩定性作用的大小有別,軀干上部即胸廓作為一個整體運動,對維持和調節身體的穩定性作用有限。恰恰相反,軀干下部在運動中對維持和調節維持身體穩定中起決定性的作用;而且,該區域更接近人體的中心和重心。所以,更恰當地說,只有軀干下部才應該是人體的確切“核心”.
綜合前人的研究及上述分析,本文建議“核心”指,由腰腹、骨盆及髖關節三部分構成的人體的中間部位,包括該區域所有的骨骼、骨連接、骨骼肌及相關的神經、血管、韌帶等組織器官的復合體。該“核心”觀點業已被廣泛認同和接受,本文以下所述之“核心”就是指此區域。有學者考慮到“核心”中不同部位作用的差別,甚至更進一步只將“腰椎”視為人體核心部位,或是軀體核心的關鍵部位。我們不妨稱“腰椎”為人體“核心的核心”.
1.2 人體“核心”在運動中的重要作用
盡管不同的學者對“核心”的定位各不相同,對“核心穩定性”及“核心力量”表述也各有差別,但學者們就“核心穩定性的提高、核心力量的增強能夠提高人體的運動能力[15-19]”卻達成了基本的共識?!昂诵摹痹谶\動中的作用有以下幾點:
首先,產生力量,決定著人體整體的穩定程度。核心力量訓練通過對核心區脊柱、骨盆、髖關節周圍的肌肉、結締組織進行負荷刺激,激活、募集機體深層的穩定肌,增大肌肉力量,促進肌肉間協調配合,從而增強核心區域的穩定性。
其次,傳遞力量,核心區是上下肢的動量傳遞的樞紐和橋梁。力量是通過核心區傳遞到肢體的末端?!昂诵摹蔽挥谶\動鏈的中心,它可以將來自地面的力量有效傳遞至上肢,以達到對上肢或所持器械的最大加速或減速的作用,也可以將上肢動量傳遞給下肢,調整下肢肌群對地面的作用力度。若核心部位沒有足夠的穩定能力,力量在上下肢的傳遞過程中被減小或分散,最終影響運動完成的質量。
再次,控制力量,提高不同肌肉之間的協調用力?!昂诵摹辈粌H可以為四肢的運動建立起穩定的支撐,而且可促進肌肉間協調配合,動員全身不同環節的力量有序地參與運動,從而使運動中的力量水平和控制達到最佳化。
總之,人體核心通過產生力量、傳遞力量和控制力量發揮在運動中的重要作用。提高核心穩定性及核心力量,可以提高運動效率和運動完成的質量,最終提高人體的運動能力。
2 人體“核心”的衍生概念
基于人體“核心”在運動中的巨大作用,人們在對其研究的過程中又提出核心穩定性、核心穩定性的構成和核心力量等衍生概念。
2.1 核心穩定性
如果要給“核心穩定性”一個準確的定義,必須綜合考慮“核心”的定位(如前面所述),有代表性的“核心穩定性”的論述,“穩定性”的含義等三方面的因素。有代表性的“核心穩定性”的論述:著名學者Panjabi[20-21]于1992年發表的闡述脊柱穩定性機制的經典文獻是核心穩定性概念的基石。Hodges是較早進行系統研究“核心穩定性”的學者之一,他于1996[22]、1997[23]、1998[24]三次發表相關論文,并于2004[25]年首次提出“核心穩定性”.Hodges認為“腰盆骨穩定性”是“在實現某種身體功能的背景下,控制靜態姿勢的一種動態過程,但這種控制的動態過程允許軀干在可控范圍內運動”.并描述了腰盆骨穩定性的三種相互依存的層次水平:全身平衡性控制、腰骨盆方向性控制和椎體間控制。當軀干為了移動身體重心而重新定位時,全身平衡性控制是非常重要的。Hodges特別指出,如果不能做到全身平衡性控制,便也無法保持腰盆骨方向性控制和椎體間控制。
Bliss 和 Teeple[26]于2005年定義脊椎的動態穩定為:當進行某種動作時,利用肌肉的強度與耐力來控制脊椎保持平衡位置,防止改變平衡時的脊椎姿態的能力。Willson 等[10]于2005 年定義核心穩定性為:腰盆骨-髖部復合體能夠對抗外界干擾而維持平衡的能力,且沒有造成椎體的擠壓和變形。Ben Kib1er 等[14]于2006年定義核心穩定性為:是指在動力鏈活動中,控制骨盆和腿部以上控制軀干部位的肌肉穩定狀態,使力量的產生、傳遞和控制達到最佳化的一種能力。李立和Andy Walhelm[8]于2011建議核心穩定性的定義為:為了維持核心的解剖學完整性,能夠對抗外界的機械干擾,并能支撐核心乃至整個人體的功能性的能力。
“穩定性”本身的含義:《現代漢語大詞典》中“穩定”有“穩固安定,沒有變化”和“使穩定”兩層含義?!胺€固安定,沒有變化”即維持原狀態;“使穩定”即失衡后通過一系列的調控重新恢復原狀態?!靶浴贝艘鉃樾再|、性能,某事物區別于他事物的根本屬性。那么,“穩定性”就是維持原狀態,或通過一系列的調控重新恢復原狀態的性質和能力。
綜合考慮前人有代表性的“核心穩定性”的論述,“穩定性”的本義,再結合“核心”的定位,本研究建議“核心穩定性”的定義為:由腰腹、骨盆及髖關節三部分構成的人體的中間部位,在維持原穩定狀態,或通過一系列地調控恢復原穩定狀態或達到新穩定狀態的性質和能力。包括結構穩定性(維持核心的解剖學完整性),功能穩定性(對抗外界干擾,維持、調控穩定性的能力)。簡言之,核心穩定性就是指人體核心部位穩定的能力及程度?!昂诵姆€定性”應該是一個動態的、不斷發展的概念。沒有最準確、只有更精確的“核心穩定性”的定義。
2.2 人體“核心”的解剖學結構(核心穩定性的構成)
人體“核心”的解剖學結構決定了其核心穩定性,且其不同成分對于核心穩定性的貢獻有別?!昂诵摹钡慕馄蕦W結構包括該區域的所有的骨骼、骨連接、骨骼肌及相關的神經、血管、韌帶等組織器官。依據功能和作用可以將其劃分為主動成分、被動成分和神經控制成分三部分。
核心被動系統:“核心區骨骼”,正常成年人的“核心區骨骼”包括腰椎5塊、骶椎1塊、髖骨2塊;“核心區骨連接”包括腰椎之間(腰椎間盤、腰椎間關節),腰骶之間、骶髂之間的連接以及髖關節。骨骼、骨連接及相關的血管、韌帶等組織,這些成分在骨骼肌的牽引下運動,屬于“核心區”的被動系統。
核心被動系統主要作用是限制椎體運動的范圍和椎體之間的力量傳遞,構成核心穩定性的基礎作用,雖然被動成分的作用很小,但是被動系統結構損傷可以造成關節的功能喪失和不穩定。
核心主動系統:“核心區骨骼肌群”,簡稱“核心肌群”,包括其前部的腹肌群,后部的腰椎脊柱肌群、頂部的膈肌,底部為盆帶肌群。核心肌群具有主動收縮并產生力量的能力,屬于“核心區”的主動成分。在核心穩定性中扮演主要的角色,核心穩定性的大小主要取決于核心肌肉群的力量。雖然核心肌肉群對于核心穩定性具有至關重要的作用,但它們不能單獨產生功能,需要神經控制成分的參與。
核心控制系統:分布于核心區域的所有神經組織,以及其上位的中樞神經通稱為神經控制成分。它們通過收集、整合大量來自內外感受器的信息,并分析穩定的特定需求,然后以精確的方式刺激肌肉來維持核心的穩定性。
小結:在構成核心穩定性中被動系統具有基礎作用,主動系統起主要作用,核心控制系統發揮調控功能。
2.3 核心力量
核心力量是指附著在人體核心部位的肌肉和韌帶在神經支配下收縮所產生的力量。核心力量是一種與上肢、下肢力量并列的,以人體解剖部位為分類標準的力量能力。核心力量是一種以穩定人體核心部位、控制重心運動、傳遞上下肢力量為主的力量,而且在人體運動中它還能夠主動發力,是人體運動的一個重要發力源。
2.4 核心穩定性與核心力量相互關系
核心穩定性與核心力量雖然是兩個不同的概念,但兩者又互為因果,互為條件,密不可分。
核心穩定性與核心力量兩者互為基礎和前提。首先,核心穩定性是核心力量的基礎、前提條件。核心肌肉群力量的發揮是以骨盆和軀干的穩定為條件的,核心部位只有具備堅固穩定能力,才能為附著在它們上面的核心肌群力量的作用提供支點。其次,核心力量也是核心穩定性的基礎和前提。
核心穩定性歸根到底是由“核心”的解剖學結構及其功能所決定的。核心肌群在神經系統的調控下收縮產生的力量即核心力量,核心穩定性的高低主要取決于核心力量的大小。
核心穩定性與核心力量兩者互為必然的結果。一方面,人體核心力量的提高必然產生核心穩定性增強的結果;另一方面,核心穩定性的提高,人體在非穩態下的平衡能力、控制能力增強,協調大小肌群的力量輸出,從而核心力量得以提高。
小結:核心穩定性與核心力量互為因果,互為條件,相伴共存,密不可分。也正因為此,有研究者常常將核心穩定性訓練與核心力量訓練合稱為“核心穩定性力量訓練”[15,27].
3 核心穩定性力量訓練在體育保健中的應用
3.1 核心穩定性力量訓練對核心解剖學結構及功能的影響
人體結構決定其功能;人體功能反過來影響其結構。經過系統的穩定性力量訓練,人體“核心”的解剖學結構會產生適應性的改變,并伴隨著功能的提高而改善。
穩定性力量訓練對被動系統結構及功能影響。骨結構及功能的影響:經常參加體育訓練,可使骨表面的隆起更為顯著,骨密質增厚,骨小梁配布更符合力學規律。骨形態結構的良好變化,使骨的抗壓、抗彎、抗折斷和抗扭轉等機械性能得到提高。關節形態結構及功能的影響:體育訓練可以使骨關節面的密度增加,骨密質增厚,關節面軟骨增厚。從而能承受較大的擠壓應力。動物實驗還證明體育運動可使關節囊增厚,肌腱和韌帶增粗,膠原含量增加,單位體積內細胞數目增多。從而使關節更加靈活且韌性增強。
穩定性力量訓練對主動系統結構及功能影響:體育訓練可以使肌纖維數量、直徑增大,肌肉體積的增大;肌纖維中線粒體數目增多,體積增大;肌纖維周圍毛細血管增多;肌肉內化學成分的變化,如酶含量活性提高,肌紅蛋白、ATP-CP、肌糖原等儲量增加。這些肌肉的結構及化學成分的變化都能夠增強核心肌群的力量。
穩定性力量訓練對神經控制系統結構及功能影響:神經控制成分收集大量來自內外感受器的信息,并分析穩定的特定需求,然后激活主動成分收縮[21].神經控制成分綜合利用正反饋(預期)和負反饋(反應)機制,以保持和恢復核心穩定[28].當一個人事先知道會有負荷施加在軀干部位時,為了保持核心穩定性,中樞神經系統可以激活軀干肌肉為預知的負荷和運動做好主動準備的能力(正反饋機制);當一個事先沒有預期的負荷或者干擾施加在機體上時,一個應激反應機制立刻被啟動,以保持穩定性(負反饋機制)。從而保持身體的正常姿態,重新獲得穩定性。核心穩定性的正反饋控制是在運動之前或在軀干施加負荷之前的提前準備措施。這種預先準備是由較高級的神經與大腦中樞所激活的,包括:大腦皮質,小腦或/和基底神經節。大腦皮質運動區負責激發和控制復雜的自主運動;小腦負責協調運動的規劃和調整;而基底神經節被認為參與高級的運動控制行為[25].
本體感覺信息輸入是核心穩定的神經控制成分的一個重要方面。本體感受器存在于肌肉、肌腱和關節囊中,具有感受肌肉被牽張、肌肉收縮和關節伸展程度的功能,并將這些感覺信息傳入大腦皮質軀體運動中樞,以調節骨骼肌運動。本體感受器主要包括肌梭和腱梭。肌梭位于骨骼肌內,感受并提供有關肌肉的長度及長度變化的信息。腱梭位于肌肉肌腱移行連接處,感受并提供肌肉的張力信息[29].
長期的穩定性力量訓練,能提高內外感受器的敏感性,縮短激活骨骼肌時間;正、負反饋調控機制更加準確而迅速;更好地動員和訓練人體深層的小肌肉群,特別是關節周圍的輔助肌、固定肌參與運動,協調大小肌群的力量輸出,提高人體在非穩態下的平衡能力,增強控制重心的能力。
3.2 核心穩定性力量訓練在體育保健中的應用(運動損傷的預防)
研究結果表明,通過核心力量訓練,增加核心穩定性可以明顯地改善和治療人們的背疼。因此核心穩定性訓練被廣泛運用到理療、康復保健中[30-31].腰背部急性損傷及慢性腰肌勞損是兩種高發病率的常見病,據Craig Lie報告,有90%以上的人會經歷腰部疼痛,在這類人群中,有不到 1%的人腰痛和嚴重的疾病有關,例如癌癥;還有不到1%的人和風濕性關節病有關,大概有5%的人和坐骨神經痛有關,其余的和現代生活方式有關,很難確定具體的致病原因[32].但歸根結底都與人體核心部位解剖學結構異常有關。
系統的穩定性力量訓練對人體“核心”的解剖學結構會產生諸多適應性的改變,并伴隨著功能的提高和改善,不僅能夠提高人體的運動能力,而且有助于運動損傷的預防。其主要生理學機制如下:核心力量訓練是一種非平衡性力量訓練,它通過自身神經-肌肉系統積極調整不穩定的身體狀態,達到訓練神經-肌肉系統的平衡和控制能力,強化了本體感受器的感知能力;核心力量訓練涉及整個軀干和骨盆部位的肌肉,特別注重位于深層小肌肉群的訓練,有效地動員軀干部深層肌肉參與收縮,被充分動員起來維持機體平衡;核心力量訓練使下背部和腹部肌肉在非平衡條件下同時做功,使整個核心區域神經-肌肉系統之間高效協調,確保軀干的穩定和能量的高效傳遞;核心力量訓練過程中使用的負荷相對較小,按照肌肉募集原則,小肌肉群肌肉收縮力量得到加強,使部分關節的穩定性得到加強,有效地預防運動損傷[33].通過上述關于核心穩定性力量訓練對核心解剖學結構及功能的影響的分析,以及核心穩定性力量訓練產生效果的生理學機制,理論上不難理解:運動中較差的核心穩定性容易導致不合理的身體姿勢,而使損傷發生的機率增加;核心穩定性力量訓練是有效矯正不平衡姿勢和預防損傷的方法。核心力量的提高和核心區穩定性的增強,可以為上下肢發力建立穩固的支點,并使肢體在運動過程中保持在正常的位置,提高對脊柱的保護作用,減小和緩沖肢體末端和關節的負荷,避免急性損傷與慢性勞損的發生,從而達到保護人體健康的目的。
研究證實,改善軀干部神經肌肉的聯系,加強患者的軀干控制能力,可以有效治療腰部疼痛。這種研究成果繼而被應用到對競技運動員腰背部損傷的預防上,開始進入競技訓練領域[34].
實際上,核心穩定性訓練現在被視為減少運動損傷最有效的方法之一。因此,從體育保健學之預防運動損傷的目的出發,應該把提高“核心穩定性及核心力量”的核心穩定性力量訓練作為體育保健的主要途徑與方法。只是核心穩定性訓練能夠預防運動損傷這方面的研究國內[33-39]、國外[31,40-42]的報道都不多,廣大同仁應加強該領域的研究,特別是核心穩定性訓練預防腰背部急損傷以及慢性腰肌勞損的研究。
4 小結
人體核心通過產生力量、傳遞力量和控制力量等方面提高核心穩定性及核心力量,提高運動效率,影響運動完成的質量,最終提高人體的運動能力。核心穩定性就是指人體核心部位穩定的能力及程度。它應該是一個動態的、不斷發展的概念。核心穩定性與核心力量互為因果,互為條件,相伴共存,密不可分。系統的穩定性力量訓練對人體“核心”的解剖學結構會產生諸多適應性的改變,并伴隨著功能的提高和改善:不僅能夠提高人體的運動能力,而且有助于運動損傷的預防,核心穩定性力量訓練將在體育保健中發揮越來越重要作用。
建議“核心”定義為由腰腹、骨盆及髖關節三部分構成的人體的中間部位,包括該區域所有的骨骼、骨連接、骨骼肌以及相關的神經、血管、韌帶等組織器官的復合體。應更多地開展核心穩定性訓練預防運動損傷方面的研究,尤其是核心穩定性訓練預防腰背部急性損傷及慢性腰肌勞損的更深入研究。
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