上肢肌肉疲勞對散打運動員動態平衡能力影響的探索性研究

徐 菁,曾錦樹,陳 浩,王國宇,馬國東,徐 飛

（1.杭州師范大學 體育與健康學院,浙江 杭州311121；2.吉林體育學院 運動人體科學學院,吉林 長春130022）

武術散打項目已正式加入世界錦標賽、亞運會和全運會。作為中華民族傳統體育的代表項目之一,武術散打采用徒手相搏、相角的運動形式,突出"遠踢、近打、貼身摔"的技法,具備實戰技擊性、防身健體等應用特征。在自由搏擊規則的驅動下,站立格斗比賽已開始從單一項目向多項綜合轉變[1]。但從世界范圍而言,散打項目的推廣與認可度與自由搏擊尚有差距,除項目競賽內容、技法、戰術不同外,散打項目的科學化訓練與研究相對滯后,也是制約其推廣與發展的重要原因。

散打的規則與屬性決定了其無氧供能為主、有氧供能為輔的項目供能特征[2]。而無氧供能造成的乳酸堆積和肌肉疲勞是神經肌肉控制能力下降的重要機制[3]。目前,已發現下肢肌肉 疲 勞 會 導 致 跆 拳 道[4-5]、足 球[6]、籃 球[7]等 項 目 運 動 員 的 動 態平衡能力下降,導致損傷風險增加。但目前相關研究的重點集中于下肢疲勞對運動員平衡能力的影響,而散打、拳擊等項目運動員的上肢肌肉疲勞（尤其是拳法應用）對動態平衡能力的影響尚不明確。從實戰角度而言,散打的拳法既可以用于主動進攻,也可用于防守反擊,還可用于調動和迷惑對方,轉移對方注意力,為拳法、腿法和摔法的主動進攻創造有利條件[8]?；诖?本研究通過考察上肢肌肉疲勞對散打運動員動態平衡能力的影響,為同類項目運動員的科學化訓練提供參考。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

8名男性散打運動員（國家一級運動員3人、國家二級運動員5人）參與本研究?；厩闆r：年齡21.3±1.8yr,身高164.5±6.38cm,體重65.1±7.6kg,訓練年限8±2年。運動員無神經肌肉和心血管疾病,無肢體和軀干損傷,無上肢運動能力受限和平衡失調等功能障礙癥狀。每位運動員至少進行2次預測試,熟悉流程、測試內容及注意事項,休息5～7天后正式測試。正式測試前簽署知情同意書。

1.2 研究設計

采用Wassinger等[9]和Flueck等[10]設計的運動員上肢疲勞測試方案（arm crank ergometry test）,通過運動結束即刻血乳酸（Blood Lactate,BLa）變化來評價上肢疲勞。具體方案：運動員首先通過上肢30s Wingate測試[10]測得最大輸出功率,然后分別計算每位運動員50%、60%、70%、80%和90%最大輸出功率作為遞增測試的運動負荷[9]。運動員在手搖式功率車上熱身5min、休息5min后開始測試。初始負荷為50%最大功率,每級負荷持續2min,各級遞增負荷分別對應60%、70%、80%、90%最大功率。要求運動員進入最后一級負荷（90%最大功率）后全力搖車直至力竭,每名運動員的測試時間不低于9min（90%最大功率測試至少堅持1min）。根據血乳酸值結合YBT結果評價運動員動態平衡能力[9-10]。運動后即刻在30s內完成BLa指尖血取樣,保存待測。隨后進行YBT三個方向的測試,YBT測試在4min內完成。

1.3 測試指標

上肢疲勞測試：運動員遞增負荷至力竭后,運動結束后即刻用YSI 1500 Sports Analyzer血乳酸分析儀（美國）測試血乳酸濃度評價上肢疲勞[11]。采用酶電極法原理,取5μL血乳酸樣品,注入含有緩沖液的樣品室,血乳酸樣品與探頭生物膜（酶膜）的乳酸氧化酶產生氧化反應,生成過氧化氫的電子流強度與乳酸濃度成正比[12]。血乳酸測試均由同一名實驗員完成,儀器每測試5個樣品,用標準品校準,嚴格按照說明書操作。

下肢動態平衡能力測試：運動員取站姿舒適位進行Y平衡測試（Y balance test,YBT）,踢球腿判定為優勢腿,支撐腿為非優勢腿[7,13]。先測試運動員優勢腿的長度（仰臥位髂前上棘到同側內踝中心的距離）,用于對YBT結果進行標準化處理[6-7]。由2名經驗豐富的測試人員負責測試,1人負責評價運動員測試有效性,1人負責測量結果：若運動員測試中支撐腳移動、測試腿觸地或不能回復到初始位并保持站姿平衡,雙手離開髂前上棘均判定為測試無效,休息后重測取有效值[6]。YBT測試時雙手叉腰、單腿支撐,依次測試優勢腿前方（anterior,A）、后內側方（postero-medial,PM）和后外側方（postero-lateral,PL）所能達到的最大距離[7,14]。YBT三個方向各測試2次（共6次測試）,取最好成績納入統計分析,每位運動員的YBT測試均在4min內完成。根據測得數據計算YBT綜合得分（YBT composite score,YBT-CS）以評價運動員動態平衡能力,YBT-CS計算公式：YBT-CS=（A+PM+PL）/3倍腿長（3×leg length）[7]。雖然YBT已被證明在評價不同人群動態平衡能力方面有可接受的信度[15-17],但尚未見其應用于散打運動員的有關研究,所以本研究通過計算2次獨立測試結果的組內相關系數（Intraclass Correlation Coefficient,ICC）以評價重測信度（test-retest reliability）。

1.4 統計分析

結果以均值±標準差（mean±SD）表示。因變量為運動員YBT各方向（A、PM和PL）的距離、YBT綜合得分（YBT-CS）和血乳酸指標。采用Kolmogorov-Smirnov test（K-S test）檢驗數據正態分布,因變量前測、后測均值的比較采用配對樣本t檢驗（pair t-test）,統計顯著性差異臨界值設置為α=0.05（p＜0.05）。據因變量的前測、后測值計算標準化均值差的效應值（Effect size,ES）,ES=（前測均值-后測均值）/組內均值,ES大、中、小效應的臨界值分別對應0.80、0.50、0.20[18]。

2 研究結果

2.1 散打運動員動態平衡能力的重測信度評價

兩次YBT結果的組內相關系數（ICC）見表1。結果顯示,YBT的前方（A）、后內側方（PM）、后外側方（PL）和綜合評分（YBT-CS）重復測試結果的組內相關系數均高于0.90（ICC=0.91～0.93）,說明YBT測試結果具備很好的穩定性和可靠性。

表1 動態平衡能力的重測信度檢驗

2.2 運動員上肢遞增負荷后血乳酸的變化

運動員安靜時（前測）和上肢遞增負荷測試后（后測）的血乳酸濃度分別為1.95±0.29mmol/L和7.98±0.98mmol/L,酸后測值顯著高于前測值（t=12.66,p＜0.001）,見圖1。

圖1 運動員上肢遞增負荷后血乳酸的變化

2.3 運動員上肢遞增負荷后動態平衡能力的變化

運動員安靜時YBT測試前方（A）、后內側（PM）和后外側方（PL）的距離和綜合得分（YBT-CS）見表2。上肢遞增負荷測試后,YBT三個方向的伸展距離與YBT-CS都出現降低,YBT-PM和YBT-PL伸展距離分別比前測值低0.02m,并無顯著差異（p＞0.05,ES分為0.21和0.23）。但YBT-A伸展距離分別比前測值低0.05m,有顯著差異且具有中高度效應水平（p<0.05,ES=0.63）。YBT-CS比前測值低,雖然無顯著差異,但ES達到中等效應水平（p>0.05,ES=0.43）。

3 討論

散打運動員作為典型的同場競技格斗類項目,對體能和技術有很高要求,需要據對手情況靈活運用拳法、摔法和腿法等技術[19]。從技法角度來說,散打運動員的上肢相較于下肢與軀干的使用頻率更高。因為散打拳法在實戰中具有速度快和靈活多變的特點,能以最快速度和最短距離擊中對手,但因為肌肉力量相對較小,所以更易于疲勞[8]。本研究通過上肢疲勞模型發現,散打運動員血乳酸濃度從安靜時1.95±0.29mmol/L上升到運動后即刻的7.98±0.98mmol/L（p<0.001）,說明運動后即刻上肢肌肉的局部疲勞程度達到相對峰值。有研究證實,籃球運動員采用格斗繩測試上肢疲勞后的BLa達到13.6mmol/L[20],自由泳運動員200m比賽后即刻BLa為11.12mmol/L[21]。因為實戰中的運動強度比實驗室測試強度更高[22],推測散打運動員實戰中上肢肌肉疲勞程度和血乳酸值很可能高于本測試結果。

散打項目對運動員的力量、爆發力、速度耐力素質都有高要求,高強度對抗造成的疲勞是導致運動員肌肉收縮能力下降的重要因素[3]。本研究發現,上肢疲勞對運動員動態平衡能力有消極影響（表2）,分析認為,散打運動員專項競技能力需要上下肢協調、軀干核心力量傳遞、肌肉力量去支撐不同關節角度下的發力和穩定,上述能力主要涉及肌肉力量、神經肌肉控制、平衡和協調等多方面[19]。目前已證實,下肢肌肉疲勞會導致跆拳道[4-5]、足球[6]、籃球[7]等 項目運動員的動態平衡能力下降,而且下肢肌肉的靜力性和動力性疲勞對動態平衡能力也有不同程度的負向影響[23-24]。但上肢肌肉的動力性疲勞對散打、拳擊等格斗類項目運動員下肢動態平衡的影響尚不明確。本研究首次考察了上肢肌肉疲勞測試對運動員下肢動態平衡能力的影響,發現散打運動員上肢肌肉疲勞后,YBT前方伸展距離（YBT-A）和綜合評分（YBT-CS）下降,且達到中等效應（ES分別為0.63和0.43）。這是一個很有意思的發現,因為以往研究多采用下肢運動為主的運動員作為研究對象（如籃、足球運動員）,考察下肢疲勞的運動方案對下肢動態平衡能力和損傷風險的影響[6-7,13]。

已有研究發現,局部疲勞和全身疲勞導致肌肉收縮能力和任務執行準確性下降[24],并對靜力性站姿平衡有消極影響[25-26]。經典理論認為,BLa顯著升高是肌肉疲勞的重要表現之一,疲勞導致經肌肉接頭的興奮性衰減,中樞和外周神經肌肉功能出現不同程度的下降[3],表現為肌肉收縮速度和輸出功率下降,這也是某些體能主導類項目運動員競技表現下降的重要生理機制[21-22,24]。本研究中,散打運動員上肢遞增負荷測試后即刻BLa顯著升高,確認了上肢肌肉疲勞（局部疲勞）。已證實,肌肉局部疲勞導致驅動肢體節段移動的原動肌肌力的下降,以及與關節穩定相關的肌肉、肌腱的穩定性下降（剛度下降）,可能是影響平衡能力的主要原因[27]。但平衡能力并非單一能力,是身體通過動態姿勢調整（包括基礎的穩定支撐）來控制慣性對身體的影響[24],平衡能力整合了視覺、肌肉本體感覺和空間位置覺（前庭覺）的影響對身體姿勢進行綜合調控的表現,涉及到生理學前饋、反饋等機制[22,24,28]。雖然普遍用BLa升高來解釋下肢肌肉疲勞導致動態平衡能力下降的生理機制,但目前尚不明確上肢肌肉疲勞影響動態平衡的生理機制。因為影響運動表現的生理機制中,肌肉疲勞導致肌肉輸出功率和神經肌肉興奮性下降被視為外周效應,肌肉激活（muscle activation）的下降被視為中樞效應[3,14,24]。而平衡能力又主要通過中樞神經系統進行調控。所以就本研究目前的證據而言,尚無法明確上肢肌肉疲勞（局部肌肉疲勞）究竟是通過循環血BLa濃度顯著增加或（和）中樞效應的調節途徑而影響運動員的動態平衡能力,這需要將來設計更有針對性的研究加以證實。

表2 散打運動員上肢肌肉疲勞后動態平衡能力的變化

從生物運動鏈和專項技術角度而言,動態平衡能力對很多運動項目的重要性不言而喻[22]。因為大多數運動技術動作不是由單一肌肉或單關節完成,運動實踐中的身體對抗和非平衡條件下的肌肉單邊功率輸出都很常見[22],所以核心肌群向四肢傳輸能量形成動力鏈,并募集更多軀干深層肌肉（群）參與運動[24]。Y平衡測試是動態平衡測試中最為常用的場地測試方法之一,主要通過單腳穩定支撐,另一只腳執行功能性動作以測評動態平衡能力[14]。因其具備良好的信效度與便捷性,已廣泛應用于評價不同人群的動態平衡能力、踝關節不穩,以及損傷風險預測[6-7,14]。本研究的YBT測試與Butler等[29]測試足球運動員下肢動態平衡能力類似,他們重復測試了運動員優勢腿的伸展距離,足球運動員射門時,需要優勢腿（踢球腿）快速預擺、制動、和小腿折疊、加速鞭打發力,同時需要非優勢腿（支撐腿）的穩定支撐。本研究也選取散打運動員YBT的優勢腿進行測試,測試方案越接近專項運動的技術特征,研究結果具有更好的生態效度。以散打腿法為例,支撐腿做穩定支撐,優勢腿折疊、加速鞭打（或側踹）,完成進攻動作的同時還要保留攻防轉換的余地。此時,運動員動態平衡能力不僅涉及到轉體穩定性,還涉及肌肉帶動髖關節屈伸運動的靈活性,從而起到傳遞雙側下肢或上下肢力量,控制身體在空間穩定姿勢的作用[19]。因此,測試散打運動員優勢腿的YBT,符合項目的重要技術特征,能夠反映運動員的動態平衡能力。

Plisky等人[13]建立了肌肉功能下降與YBT伸展距離之間的量化關系,他們發現籃球運動員優勢腿YBT在任一方向伸展距離差值超過4cm或前方伸展距離下降超過4.4cm時,表示下肢肌肉功能下降并預示損傷風險增加。本研究發現,上肢肌肉疲勞后,YBT結果呈現出特定的方向性差異（表2）：僅前方伸展距離（YBT-A）下降了5cm（p<0.05,ES=0.63）,這印證了Plisky等人[13]的研究結果。此外,另兩項基于下肢疲勞測試對動態平衡能力影響的研究[23,29]也發現相似結果：Gribble等人[23]研究了髖、膝、踝關節疲勞對動態平衡能力的影響,Butler等人[29]對高中足球運動員的研究,都發現疲勞后YBT三個測試方向中,僅有前方伸展距離（YBT-A）,而不是后內側方（YBT-PM）、后外側方（YBT-PL）伸展距離顯著下降。我們分析認為,這可能與測試方向有關,當運動員的腿盡力往前方伸展時,上肢和軀干的后傾會導致重心后移,該姿勢在運動和功能性測試中較為少見,所以更容易因失去平衡導致摔倒。而腿往后方伸展時（后內側方、后外側方）,重心前移的情況很常見。散打出拳時也符合上述情況,出拳力量主要來源于后腳蹬地（重心前移）,轉髖帶動轉肩送臂出拳,擊中對方的瞬間制動；出拳時肩關節一般不超過前腿踝關節的垂直線,以免失去重心而被對手反擊[8]。雖然YBT后內側方（YBT-PM）、后外側方（YBT-PL）的伸展距離降低了2cm,無統計學意義（p>0.05,ES=0.21～0.23）。動態平衡能力的綜合得分（YBT-CS）降低,無統計學意義但有現實意義（p=02.41,ES=0.43）,說明散打運動員上肢肌肉動力性疲勞后,下肢整體的動態平衡能力降低,這對同類項目訓練的實踐與理論有一定的參考價值。

本研究測試方向的順序為前方、后內側方和后外側方,雖然每個方向的測試時間不完全相同,但YBT整套測試均在4min內完成、測試方向的順序相同且均測2次取最佳成績,所以測試順序和測試時間對YBT結果影響不大。因本研究只納入了男運動員,故無法確認結果一定適用于散打或同類項目的女性運動員,需在將來的研究中進一步研究確認。雖然Gribble等人[23]發現,臀部肌肉疲勞對伸展距離的影響無顯著性別差異,但YBT-PL和YBT-PM方向伸展距離的下降幅度存在顯著性別差異（男性下降幅度顯著高于女性）。此外,本研究為確認運動員上肢肌肉疲勞,選取常用的運動后即刻作為BLa采血時間點[20-21],雖然BLa結果證實了肌肉疲勞,但可能并非BLa的峰值水平。而且,作為一項探索性研究,本研究未能確認運動后不同恢復時間BLa下降的程度,所以無法精確評價不同上肢肌肉疲勞程度與動態平衡能力變化的關系。

綜上,散打因其項目特殊性和技擊動作的復雜性,運動員在保持身體平衡的同時完成進攻、防守和攻防轉換。散打運動員的肌肉疲勞程度與動態平衡能力對肌肉工作效率和技術穩定性有重要影響。本研究結果提示,上肢肌肉要求較高項目（如散打、拳擊、皮劃艇等）的運動員進行訓練時,應注意上肢疲勞對動態平衡能力的負面影響。如果下肢受傷的運動員進行上肢肌肉力竭性訓練,也有可能導致動態平衡能力下降和損傷風險增加。通過對運動員上肢、肩帶和脊柱穩定性進行針對性抗疲勞訓練,對保持或提高運動員下肢和整體的動態平衡能力很可能有積極作用,也可能有利于降低下肢損傷風險。此外,如果用YBT評價運動員動態平衡能力,應考慮到上肢肌肉疲勞或損傷的影響。

4 結論

散打運動員上肢肌肉疲勞后,YBT前方伸展距離和總體的平衡能力顯著降低。YBT在男子散打運動員中有較高的重測信度。說明針對散打運動員上肢進行性抗疲勞訓練,對保持或提高下肢和整體的動態平衡能力有積極作用。