1、中 国运动医学杂志 2010 年 9 月第 29 卷第 5 期 Chin J Sports Med， Sept 2010， Vol.29， No.5Panjabi 等提出腰椎稳定性（ spine stability）及其三亚系构成模型（ three sub-system modal）以来，腰椎稳定肌功能训练或者核心训练（ core training）日益受到关注，成为康复医学 、运动医学和竞技运动训练等领域防治慢性非特异性腰痛和改善竞技运动能力的重要内容 1-3。瑞士球（ Swiss ball）最初出现于意大利，后被英国理疗师Mary Quiton 和瑞士巴塞尔理疗学校创始人 Susan Kl
2、ein-Vogelbach 博士分别运用于新生儿和成人的辅助康复训练而逐渐发展成为一种众所周知的核心稳定性训练手段 4， 5。基础研究发现，瑞士球的可压缩性使以该球体为支点的各种腰椎稳定性练习具有不稳定支撑界面运动的特点，此时中枢神经系统将下意识地动员和协调各种腰椎稳定肌的活动，达到训练腰椎稳定肌的目的 6， 7。与传统练习相比，瑞士球练习一方面可以减小腰段脊柱负荷，另一方面可以增加腰椎稳定肌的活动 。但也有研究指出，瑞士球练习并不比其它非稳定界面练习如气垫练习等具有更大的优势 8-11。分析以往研究文献发现，造成以上分歧的主要原因在于针对瑞士球练习负荷的定量研究匮胡斌1吴飞1田丹丹1王健21
3、 浙江体育职业技术学院（杭州 311231） 2 浙江大学教育学院24 种瑞士球练习对腰部竖脊肌和多裂肌激活程度的影响摘要 目的：探讨 24 种常见的动静态瑞士球练习对腰部竖脊肌和多裂肌激活程度的影响 。方法： 14 名青年男性受试者分别完成 10 种动态和 14 种静态瑞士球练习，记录腰部竖脊肌和多裂肌 sEMG 信号，计算平均肌电振幅（ AEMG）并进行标准化处理 。按肌肉不同激活程度（ 040%、4080%、80%）将 24 种练习方式分为轻度 、中度和重度激活三类，采用单因素方差分析对不同练习方法对腰部竖脊肌和多裂肌激活程度的影响进行分析，采用 t 检验考察不同支点位置（近端和远端）对
4、仰卧直腿桥式支撑练习时腰部竖脊肌和多裂肌激活水平的影响 。结果：不同瑞士球练习时腰部竖脊肌和多裂肌激活程度有显著性差异（ P 80%） . Results Different Swiss ball exercises have significant different effect on lumbar erector spinae andmultifidus. Based on the activation level of erector spinae， there were 7 exercises could be defined as mild, 10exercises defined
5、 as moderate and 7 exercises defined as serious. For multifidus, there were 6 exercises could bedefined as mild， 7 exercises defined as moderate and 11 exercises defined as serious. The proximal and distantsupporting position had significant difference on the muscle activations of lumbar muscles. Co
6、nclusion DifferentSwiss ball exercises had different activation to the lumbar erector spinae and multifidus during core training， suitableloads and exercise should be chosen when performing lumbar functional exercise.Key words swiss ball exercise， erector spinae; multifidus， surface electromygram， l
7、evel of muscle activation基金项目：中国 -芬兰政府间科技合作项目（ AM1021）通信作者：王健， Email： ； Tel： 0571-88273195525 DOI:10.16038/j.1000-6710.2010.05.020中 国运动医学杂志 2010 年 9 月第 29 卷第 5 期 Chin J Sports Med， Sept 2010， Vol.29， No.5静态101 肩颈球上桥式支撑 以肩在球上和双脚着地为支撑完成躯干桥式支撑 。102 腹部球上膝支撑 以腹部于球上和双膝跪地完成俯卧支撑 。103 腹部球上脚支撑（臂侧平举） 以腹部于球上和脚尖
8、着地完成俯卧支撑，双臂侧平举 。104 仰卧双脚球上支撑 以双脚并拢于球上和颈肩着地完成仰卧支撑 。105 俯卧双脚球上支撑 以脚背于球上和直臂体侧下支撑完成俯卧桥式支撑 。106 前臂球上脚支撑 以前臂和上臂屈曲 90 度于球上和脚尖着地完成俯卧支撑 。107 单侧腿球上支撑 以单腿球上 、另一腿上举与地面垂直和肩颈着地完成仰卧支撑 。108 腹部球上脚支撑（臂前平举） 以球位于腹部和脚尖着地成俯卧支撑，双臂前平举 。109 肩颈球上脚桌上支撑 以肩颈球上和脚跟桌上完成仰卧支撑 。110 双脚球上肩颈桌上支撑 以肩颈桌上和双脚球上完成仰卧支撑 。111 腹部球上双臂支撑 以腹部球上和双臂体前
9、侧着地完成俯卧支撑 。112 胸腰球上侧卧支撑 以胸腰部球上和双腿并拢完成侧卧支撑 。113 肩颈桌上脚球上屈膝支撑 以屈膝双脚球上和肩颈桌上完成桥式支撑 。114 单腿屈膝球上桥式支撑 以单腿屈膝 90 度，脚置于球上 、另一腿上举与地面垂直和肩颈桌上完成支撑 。动态1 仰卧双脚球上支撑抬臀 双脚球上支撑，双臂体侧，腰背贴地；腰臀缓慢抬起至腿 、腰 、背成反弓；腰臀缓慢下降 。2 双脚球上支撑抬臀屈膝 双臂体侧，腰背贴地起，双脚球上支撑；腰臀缓慢抬起使腿 、腰 、背成直线，屈膝，双脚在球上滚动，至膝盖完全屈，然后缓慢伸膝，双脚在球上滚动，至膝盖完全伸，腰臀缓慢下降 。3 仰卧双膝球上支撑屈髋
10、 双脚并拢，膝关节位于球上，腿 、腰 、背成直线；双臂直臂体侧下俯卧支撑，缓慢屈髋使球从膝盖向脚尖方向在胫骨上滚动，直至完全屈髋，然后缓慢伸髋，球从脚尖向膝盖滚动 。4 肩颈球上桥式支撑抬髋 双臂侧平举，腿 、腰 、背成直线，膝关节成 90 度，肩颈球上支撑，保持双脚位置不动，缓慢抬起臀部至不能继续上抬 。5 腰腹球上膝支撑背伸 球位于腹部，双臂体侧下支撑，颈 、背 、腰成直线；双膝着地成跪撑起，双臂从下支撑缓慢进行背伸运动上举至不能继续背伸 。6 俯卧球上对侧手脚上举 腰腹球上，双臂体侧下支撑，背 、腰 、腿成直线，脚尖支撑，左臂 、右腿同时向上缓慢上举至不能上举，缓慢放下左臂 、右腿恢复到
11、开始动作，然后开始右臂 、左腿上举动作 。7 肩颈球上桥式支撑单臂体转 肩颈球上，双臂侧平举，双膝屈曲 90成桥式支撑，左臂经体前向右臂运动，带动身体在球上转动至左 、右臂并拢，掌心相向，左臂经体前带动身体在球上转动恢复到开始动作，然后进行右臂转动 。8 动态桥式 屈髋，屈膝，脚于球上仰卧，双手放于体侧，然后伸膝使球向远离身体一侧滚动，带动髋关节缓慢上抬至膝盖成 90 度，腿 、腰 、背成直线 。9 直立背滚球 身体直立，双脚与肩同宽，稍向前开始，瑞士球位于腰背部，然后缓慢下蹲使球在背部滚动，下蹲至使球位于肩膀高度 。10 桥式肩滚球 以肩背于球上和膝关节屈曲 90 度完成桥式支撑，双臂侧平举
12、，背 、腰 、腿成直线，使肩背在球上进行横向滚动 。乏，导致制定运动处方时选择肌肉训练和定量负荷缺乏依据 。本研究采用 sEMG 信号分析技术，对常用的 24 种瑞士球练习时腰部竖脊肌（ lumbar erector spinae， LE）和多裂肌（ lumbar multifidus， LM）的激活程度进行定量观察，采用标准化方法对其进行强度分级与排序，同时探讨改变支点位置对静态练习激活作用的影响，为选择腰部核心稳定肌训练方法提供科学依据 。1 对象与方法1.1 研究对象健康青年男性志愿者 14 名，年龄 22.44.2 岁，身高172.05.1 厘米，体重 65.76.1 公斤，腰部最大背
13、伸肌力（ maximal lumbar extension strength， MSLE） 126.1 14.4kg。受试者身体健康状况良好，无肌肉疲劳和急慢性腰痛，实验研究开始前熟悉实验过程及要求，签署志愿者协议 。1.2 瑞士球练习本研究选取的瑞士球练习均来自以往文献报道和目前的临床实践，共计 24 种，其中静态练习 14 种，动态练习 10 种，练习名称和要点详见表 1。表 1 24 种瑞士球练习方法状态和编号练习名称 动作要点526 中 国运动医学杂志 2010 年 9 月第 29 卷第 5 期 Chin J Sports Med， Sept 2010， Vol.29， No.5此外，
14、选取仰卧直腿桥式支撑，考察支点位置变化对腰部竖脊肌和多裂肌激活水平的影响 。本研究选择的支点分为远端和近端两种，前者支撑点位于双脚脚跟，后者位于双腿膝关节腘窝（图 1） 。1.3 sEMG 信号采集与处理采用双电极法（ Ag-AgCl 电极，间距 2cm，电极位置参考芬兰 MEGA 电子有限公司制造的 ME6000 系统）采集 sEMG 信号，其中，根据电极放置标准位置将探测电极置于双侧腰部 T12-L1 竖脊肌和腰部 L5-S1 多裂肌位点，探测电极中心距 3cm，参照电极至于 15cm 远处腹侧 。采用 ME6000（ Mega， Finland）表面肌电信号采集系统采集信号，采样频率为
15、1000Hz，共模抑制比 CMRR 为 110dB，噪声水平小于 3.5，带通滤波 20500Hz， AD 转换（ 12bit）存入计算机 。分别于每个静态和动态练习期间采集并记录双侧腰部竖脊肌和多裂肌 sEMG 信号，采用 Megawin2.0 软件计算平均肌电值（ AEMG），数据分析窗口参数为：采样点1024，交叠度为 50%。然后以躯干最大背伸测试时腰部竖脊肌和多裂肌最大振幅（ AEMGMVC）为依据，对各练习获得的 AEMG 信号进行标准化处理，作为肌肉激活程度，以减少被试之间的个体差异 。标准化 AEMG 值 =AEMG 实测值 /AEMGMVC100%。通过研究反映肌肉募集情况的
16、频域指标发现， II 型纤维在 4080%MVC 过程中被逐渐募集 。在 40%MVC以下以 I 型纤维活动为主， 4080%MVC 范围 I 型和 II型纤维共同参与活动， 80%MVC 以上则以 II 型纤维活动为主 12， 13。采用等级归类法，按肌肉激活程度不同（ 040%、4080%、80%），将 24 种练习方式分为轻度 、中度和重度激活三类 。1.4 最大背伸肌力测试采用背力计检测最大背伸肌力 。受试者双脚分开与肩同宽，双手正握拉杆，拉杆位置统一调整至个人膝关节水平 。测试时，受试者双腿和双臂伸直，缓慢用力上拉拉杆，每次拉起的开始 2s 左右达到最高值，维持 3s 左右 。整个过
17、程中主试始终大声激励被试完成测试 。每位受试者完成 3 次测试，每次测试之间休息 5min。取最大值作为最大背伸肌力检测结果，同时采集双侧腰部竖脊肌和多裂肌 sEMG 信号 。1.5 实验步骤被试到达实验室后，由主试按照电极图谱标定电极位置并佩戴电极 。进行必要的热身后测量背肌最大肌力（ maximal voluntary contraction， MVC）， MVC 测 试 完 成后进行各项瑞士球练习 。瑞士球练习开始前要求被试观察练习图片或动态视频，建立正确的动作概念，加深被试对动作的理解 。静态练习持续 10 秒钟 、或动态练习连续完成 5 次为 1 组，每个动作完成 3 组，组间休息
18、5min，挑选最标准的一次进行分析 。1.6 统计学分析采用单因素方差分析比较不同姿势练习对多裂肌和竖脊肌 sEMG 振幅的影响 。采用 t 检验考察不同支点位置对腰部竖脊肌和多裂肌激活水平的影响 。统计分析采用 SPSS11.5 软件 。2 结果2.1 不同动静态瑞士球练习时腰部竖脊肌和多裂肌激活程度的比较单因素方差分析结果显示，不同练习方法对腰部竖脊肌和多裂肌激活程度存在显著差异 （腰部竖脊肌F8.423， P0.000；腰部多裂肌 F6.156， P0.000） 。其中，静态练习中的单腿屈膝球上桥式支撑（编号 114）和动态练习中的腰腹球上膝支撑背伸（编号 5）对腰部竖脊肌激活作用最大；
19、静态练习中的腹部球上双臂支撑（编号 111）和动态练习的腰腹球上膝支撑背伸（编号 5）对腰部多裂肌的激活程度最高 。分类结果显示，竖脊肌重度激活 7 项，动作编号分别为 114、5、4、111、101、108、113；中度激活 10 项，动作编号分别为 109、110、1、104、2、8、107、7、6、10；轻度激活 7项，动作编号分别为 9、102、3、103、112、105、106。分布详见图 2。多裂肌重度激活 11 项，动作编号分别为 5、4、2、111、109、110、114、1、101、108、113； 中 度 激 活 7 项 ： 8、107、104、6、7、10、112； 轻
20、度 激 活 6 项 ： 9、102、3、103、105、106。分布详见图 3。图 1 不同支点仰卧直腿桥式支撑动作示意图图 2 24 种练习腰部竖脊肌激活程度排序和强度分级80% 4080% 80% 4080% 80%）分为轻度 、中度和重度激活三类，分别用于不同目的的腰部肌肉功能训练；远端支撑时，竖脊肌和多裂肌激活水平显著高于近端支撑时 。核心力量训练作为力量训练的一种方式，除受到训练频率 、强度 、持续时间和肌肉收缩类型的影响外，还应遵循自己特殊的训练规律 。从难度上看，应由稳定到非稳定 、由静态到动态 、由徒手到负重，体现先内后外 、先小后大，先稳定后运动的训练原则 。从宏观上看，核心
21、力量训练的特点并不在训练的高负荷和快速度，而在于练习动作的规范性 。在反复多次的对肌肉紧张度的控制以及对多块肌肉不同紧张度的调节中，逐渐提高神经对肌肉的准确支配能力 3。4 总结本研究所选的 24 种瑞士球练习对腰部竖脊肌 、多裂肌激活程度具有不同的影响，其中以静态的单腿屈膝球上桥式支撑和动态的腰腹球上膝支撑背伸对腰部竖脊肌的激活度最高，而静态的腹部球上双臂支撑和动态的腰腹球上膝支撑背伸对腰部多裂肌的激活程度最高 。24 种常见瑞士球练习按肌肉不同激活程度 （ 040%、4080%、80%）分为轻度 、中度和重度激活三类，分别用于不同目的的腰部肌肉功能训练 。远端支撑时竖脊肌和多裂肌的激活水平
22、显著高于近端支撑时 。5 参考文献 1 Panjabi MM, Abumi K, Duranceau J, et al. Spinal stabil-ity and intersegmental muscle forces. A biomechanicalmodel. Spine,1989,14(2)： 194-200. 2 Panjabi MM. The stabilizing system of the spine. Part i.Function, dysfunction, adaptation, and en hancement. JSpinal Disord, 1992a,5(4)：
23、 383-9 discussion 397. 3 Panjabi MM. The stabilizing system of the spine. Part ii.Neutral zone and instability hypothesis. J Spinal Disord,1992b, 5(4)： 390-6 discussion 397. 4 Lehman GJ， Hoda W， Oliver S. Trunk muscle activityduring bridging exercises on and off a Swiss ball.ChiroprOsteopat， 2005，（
24、30）： 13-14. 5 Drake JD， Fischer SL， Brown SH， et al. Do exercise ballsprovide a training dvantage for trunk extensor exercises abiomechanical evaluation? J Manipulative Physiol Ther，2006， 29(5)： 354-62.表 2 不同支点位置对腰部竖脊肌和多裂肌激活水平的影响528 中 国运动医学杂志 2010 年 9 月第 29 卷第 5 期 Chin J Sports Med， Sept 2010， Vol.2
25、9， No.5! 7 Ciliz D， Ciliz A， Elverici E， et al. Evaluation of postoper-ative menisci with MR arthrography and routine conven-tional MRI. Clin Imaging， 2008， 32（ 3）： 212-9. 8 De Smet AA. MR imaging and MR arthrography for di-agnosis of recurrent tears in the postoperative meniscus.Semin Musculoskelet
26、 Radiol， 2005， 9（ 2）： 116-24. 9 Barrett GR， Treacy SH， Ruff CH. Preliminary results ofthe T-Fix endoscopic meniscus technique in an anteriorcruciate ligament reconstruction population. Arthroscopy，1997， 13： 218-223. 10 Albrecht-O lsen P， Kristensen G， Tormala P. Meniscusbuckethandle fixation with an
27、 absorbable Biofix tack：Development of a new technique. Knee Surg SportsTraumatol Arthrosc， 1993， 1： 104-106. 11 Naqui SZ， Thiryayi WA， Hopgood P， et al. A biome-chanical comparison of the Mitek RapidLoc， MitekMeniscal repair system， clearfix screws and vertical PDSand Ti-Cron sutures. Knee， 2006， 1
28、3： 151-57. 12 McDermott ID， Richards SW， Hallam P， et al. A biome-chanical study of four different meniscal repair systems，comparing pull-out strengths and gapping under cyclicloading. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2003， 11： 23-29. 13 Rankin CC， Lintner DM， Noble PC， et al. A biomechani-cal an
29、alysis of meniscal repair techniques. Am J SportsMed， 2002， 30： 492-497. 14 Becker R， Schroder M， Starke C， et al. Biomechanicalinvestigations of different meniscal repair implants incomparison with horizontal sutures on human meniscus.Arthroscopy， 2001， 17： 439-444.（ 2010.01.27 收稿； 2010.04.09 修回） 6
30、 Callaghan JP， Gunning JL， McGill SM. The relationshipbetween lumbar spine load and muscle activity during ex-tensor exercises. Physical Therapy， 1998， 78（ 1）： 8-18. 7黎涌明，于红军，资薇，等 . 论核心力量极其在竞技体育中的训练 起源 .问题 .发展 . 体育科学， 2008， 28（ 4）：19-29. 8 Vera-Garcia FJ， Grenier SG， McGill SM. Abdominal mus-cle res
31、ponse during curl-ups on both stable and labile sur-faces. Physical Therapy， 2000， 80（ 60）： 564-569. 9 Behm DG， Leonard AM， Young WB， et al. Turnk muscleelectromyographic activity with unstable and unilateral ex-ercise. J Strength Cond Reser， 2005， 19（ 1）： 193-201. 10 Cosio-Lima LM， Reynolds KL， Win
32、ter C， et al. Effectsof physio-ball and conventional floor exercises on earlyphase adaptations in back and abdominal core stabilityand balance in women. J Strength Cond Res， 2003， 17（ 4）： 721-725. 11 Stanton R， Reaburn PR， Humphries B. The effect ofshort-term Swiss ball training on core stability an
33、d run-ning economy. J Strength Cond Res， 2004， 18（ 3）： 522-528. 12 Solomonow M， Baten C， Smit J， et al. Electromyogrampower spectra frequencies associated with motor unit re-cruitment strategies. J Appl Physiol， 1990， 68： 1177-85. 13 CJ De Luca. The use of surface electromyography inbiomechanics. J
34、Appl Biomech， 1997， 13： 135-63. 14刘继领，王玉兵，傅企明 . 瑞士球在增强人体核心力量中的应用 . 中国体育教练员， 2006， 3： 40-41. 15 Taylor J， OSullivan P. Lumbar segmental instability：pathology， diagnosis， and conservative care. In： TwomeyL， Taylor J， editors. Physical therapy of the low back.3rd ed. New York： Churchill Livingstone, 20
35、00. 201-47 chapter 7 . 16 Richardson C， Jull G， Hodges P， et al. Traditionalviews of the function of the muscles of the local stabi-lizing system of the spine.In： Therapeutic exercise forspinal segmental stabilization in low back pain. Sydney：Churchill Livingstone, 1999. 21-40 chapter 3 . 17蔡立羽，王志中，
36、张海虹 . 表面肌电信号的复杂度特征研究 . 航天医学与医学工程， 2000， 13（ 2）： 124-127. 18 Kumar S， Mital A. Electromyography in ergonomics.London： Taylor & Francis， 1996. 259. 19 De Luca CJ. The use of the surface EMG signal forperformance evaluation of back muscles. Muscle Nerve，1993，（ 16）： 210-216.（ 2009.11.26 收稿； 2010.04.09 修回）（上接第 515 页）529
