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下肢振动训练对功能性踝关节不稳的影响研究

时间:2022-10-29 10:05:07 来源:网友投稿

工作的功率及耐力[13]。本实验中为测试肌肉最大力量及做功情况,角速度选取60°/s。

测试方法为:受试者进行准备热身活动后开始测试。受试者坐姿,背部贴紧座椅背,髋、膝关节角度维持在45°左右屈曲位置,踝关节处于中立位置,并以皮带固定膝关节上方以及脚背。角速度选择60°/s,部位选择Ankle(踝关节)、方式选择Isokinetic(等速)、模式选择Plantar/Dorsi Flexibility(趾屈/背屈)、肌肉收缩形式选择CON/ECC(向心/离心)。让受试者尽全力进行3次最大趾屈背屈测试,每次测试做10个完整动作。取最大值记录数据。每次测试中间间隔60 s。

1.2.4 统计分析法

实验测试的所有数据均通过统计学原理,应用Microsoft Excel 2010软件统计实验数据,测试结果以平均值±标准差(±s)表示。使用SPSS17.0进行统计分析,组间比较采用配对t检验法,组间比较采用单因素方差分析。显著性水平定义为:P<0.05为显著性差异;P<0.01表示差异性极显著。P>0.05 表示无显著性差异。

2 实验结果

实验采用北京体育大学科研中心的Power Plate振动训练仪,以及运动康复系康复大厅的Biodex System 3 型多关节等速测试及康复系统和Biodex动静态平衡训练仪进行训练和测试。

2.1 振动训练对于踝关节总体姿势的控制能力变化的影响

两组受试者在振动训练前后均进行Biodex Balance System动静态平衡测试实验,测定两组的动态平衡能力的变化,详细情况见表2。

由表2可知,训练前振动训练组和常规训练组相比,OSI(整体稳定指数)、APSI(前后稳定指数)、MLSI(左右稳定指数)等三项数值均无显著性差异。

振动训练组12名受试者在进行8周的振动训练之后,以上三项指标数值均有所下降,可见踝关节对于总体姿势的控制能力均明显高于训练前。OSI(整体稳定指数)平均值降低6.45%、APSI(前后稳定指数)平均值降低12.5%、MLSI(左右稳定指数)平均值降低18.18%。

常规训练组的训练前后相比,APSI(前后稳定指数)和MLSI(左右稳定指数)较训练前有提高的趋势,但无显著性意义。但是训练后振动训练组的MLSI(左右稳定指数)和常规训练组相比有显著性差异。说明平衡训练和振动训练合用后效果要明显高于单用平衡训练的常规训练组。

2.2 振动训练对踝关节屈伸肌群相对最大功率变化的影响

功率是指肌肉收缩力与肌肉收缩速度的乘积,反映了肌肉做功的效率。常被作为评定运动员肌肉爆发力的首选指标。由于该指标与体重有着密切的联系,使得个体之间差异较大,所以一般都采用相对最大功率作为运动员肌肉爆发力的标准指标,即将最大功率绝对值和体重的比值作为相对最大功率变化相比较。两组受试者踝关节屈伸肌群相对最大功率变化情况见表3。

由表3可知,训练前的两组踝关节屈伸肌群的相对最大功率无明显差异,具有可比性。经过8周的训练,振动训练组训练后踝关节屈伸肌群相对最大功率均有提高。踝关节跖屈肌群相对最大功率平均值提高10.6%,有显著性差异。背屈肌群相对最大功率平均值提高5.26%,可见踝关节跖屈肌群的相对最大功率提高的更为明显。常规训练组训练前后变化不明显,无显著性差异。说明仅进行平衡训练对踝关节周围肌力恢复的作用不明显。

2.3 振动训练对踝关节屈伸肌群相对峰值力矩变化的影响

峰值力矩是指在整个关节活动中,肌肉收缩产生的最大力矩输出,即力矩曲线上最高一点的力矩值。它反映了在等速状态下肌肉短时间内收缩时所达到的最大值,是目前肌力测试中常用指标。因为峰值力矩与受试者的体重有密切的关系,这使得个体之间的差异比较大,为了进行准确的统计分析,我们这里采用了相对峰值力矩指标,即单位体重的峰值力矩,可以在不同体重受试者之间进行肌力比较。两组受试者踝关节屈伸肌群相对峰值力矩变化情况见表4。

由表4可知,两组受试者相对于训练前的踝关节屈伸肌群相对峰值力矩均提高。其中踝关节跖屈肌群相对峰值力矩平均值提高11.94%,有显著性差异。背屈肌群相对峰值力矩平均值提高5.71%。说明跖屈肌群提高的幅度更大,但无显著性差异。而常规训练组在训练前后踝关节屈伸肌群相对峰值力矩变化不明显。

3 分析与讨论

从实验研究结果可以看到,振动训练能够在一定程度上促进改善踝关节不稳定的情况。结合振动训练的原理和生理机制来分析本实验结果,并可以借助于相关文献资料解释说明。

3.1 振动训练对踝关节静态平衡能力影响的结果分析

通过实验数据结果可见,振动训练组在Biodex动静态平衡测试实验前后的OSI(整体稳定指数)、APSI(前后稳定指数)、MLSI(左右稳定指数)均有所下降,并具有显著性差异(P <0.05)。表明受试者在站立位总体的平衡摆动摆幅和冠状轴、矢状轴的平均摆动摆幅均有所减小。提示踝关节的平衡能力指标增强。同时,参考在Biodex等速肌力测试实验中,踝关节屈伸肌群峰值力矩数值的提高也具有显著性差异,即踝关节总体的稳定性有所增强。对踝关节功能性不稳的受试患者来说功能得到了明显的改善。

究其原因,振动训练仪器在振动训练的时候,有一定的振动频率(30 Hz)、振动幅度(5 mm左右)、振动加速度(20 m/s2左右)。这些构成了一个较弱的不稳定平面,在振动训练的同时,人体通过本体感受控制整体平衡,经过8周训练,平衡能力得到了加强,也提高了踝关节对总体姿势的控制能力。

3.2 振动训练对踝关节跖屈和背屈肌力影响的结果分析

振动训练对于踝关节跖屈肌群的爆发力或者最大肌力提高方面,有显著性差异,但背屈肌群的差异性不显著。虽然,从背屈肌群平均值看出测试数据前后有变化,但是没有表现出统计学意义。

本实验中8周的全身振动训练为作用于整个下肢,对大肌群刺激效果比对小肌群强。针对该实验的实验设计来说,由于跖屈肌群从形态、肌力、肌张力等各方面都强于背屈肌群,在进行振动训练时,小腿部位小腿三头肌和腓骨长短肌的效果要强于胫骨前肌。使得本实验中跖屈肌部分指标变化较大,而背屈肌群指标虽有变化,但无显著性差异。跖屈肌群和背屈肌群做功能力和爆发力测试结果显著差异性不同,也可能和相应肌群肌肉体积大小、测试时维持站位姿势的情况有关。

3.3 振动训练对踝关节总体姿势的控制能力、踝关节屈伸肌力平衡程度综合分析

振动训练中,振动产生的刺激通过关节感受器(肌梭、腱器官、关节机械性感受装置等)传递到神经中枢,经分析综合后反馈给运动神经,引起肌肉活动。中枢神经系统调节的多突触非闭合传导途径能加强邻近肌肉(主要是协同肌)Ia运动神经元的兴奋,并且加强了突触后强化,因此协同肌运动单位募集的数量也相应增多,加强了主动肌和协同肌的协调性和同步性,也提高了中枢神经系统的协调性。Fox等发现振动刺激能同时激活腱器,它的兴奋能加强伸肌的活性,在主动肌和协同肌快速而有力地收缩的同时,腱器的兴奋使对抗肌及时地放松,提高了肌肉收缩的效率。

同时,振动训练在生理作用机制上与增强式训练法的牵张缩短循环(Stretch-Shortening Cycle,SSC)类似。通过弹性与牵张反射的影响以达到刺激神经肌肉系统的效果,使肌肉产生较大的爆发力[14]。

振动训练还会产生加速度。由牛顿第二定律:N=G+ma可以得知,在实际的运动过程中由于加速度引起的“超重”和“失重”,使负荷量在整个活动范围内时刻发生变化,在“超重”阶段运动员所承受的负荷量要远远大于实际承受的负荷量。由于振动产生加速度作用,在振动过程中存在一个动作方向的连续变化,即使不负重,也可通过台面快速和强烈的振动导致加速度变化。这一快速而强烈的振动引起了肌腱—肌肉的牵张反射,从而使肌肉在长度和张力方面发生改变。这些肌肉的收缩和舒张几乎完全是下意识的,通过反射弧并导致快速的神经肌肉运动学习,进而导致肌肉力量的快速发展。神经系统也要不断进行自身的调节以适应运动的需要,从而增加了神经系统的反应能力和灵活性。长时间接受类似刺激对提高机体的快速反应和应变能力具有良好的作用效果(神经—肌肉系统在实际的运动过程中募集更多的运动单位参加活动,以适应运动的需要)[15]。由于振动刺激产生加速度,从而对人体造成更大的刺激,根据力量增长的超负荷原则,使得肌肉的形态结构机能得到改变,肌肉的最大力量得到更有效的发展[16]。

需要注意的是本实验中还有一些影响实验结果的系统性误差和随机性因素,在做肌力测试时,受试者为了达到测试动作与要求,无意识地产生了腰部扭转和伸膝等代偿性动作,也可能影响到测试的结果,应该通过严格监督和姿势矫正来避免类似动作。希望后续相关实验测试人员加以注意。

4 结语

(1) 在常规平衡训练中加用振动训练,通过增强踝关节跖屈和背屈肌群的力量增加了踝关节的稳定性。振动训练对功能性踝关节不稳定的康复有积极的作用。

(2) 振动训练和平衡训练联合应用能够有效增强踝关节总体姿势的控制能力。OSI(整体稳定指数)、APSI(前后稳定指数)、MLSI(左右稳定指数)等三项数值均有显著性差异。

(3) 振动训练使踝关节屈伸肌群相对最大功率均提高,肌肉爆发力有所增强。其中对踝关节跖屈肌群相对最大功率提高幅度大于背屈肌群相对最大功率的提高幅度。振动训练使踝关节跖屈和背屈肌群相对峰值力矩均有提高,其中跖屈肌群的提高效果更显著。

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