任玉慶,史曙生,潘月紅
(1.江蘇理工學(xué)院體育部,江蘇 常州 213001;2.南京師范大學(xué)體科院,江蘇 南京 210023;3.江蘇省常州市解放路小學(xué),江蘇 常州 213003)
運動人體科學(xué)
人體核心肌力的增齡性變化及評價模型構(gòu)建研究
任玉慶1,史曙生2,潘月紅3
(1.江蘇理工學(xué)院體育部,江蘇 常州 213001;2.南京師范大學(xué)體科院,江蘇 南京 210023;3.江蘇省常州市解放路小學(xué),江蘇 常州 213003)
目的:研究核心肌力的增齡性變化特點,探討核心肌力的評價方法,構(gòu)建核心肌力評價模型。方法:以人體生理解剖學(xué)為依據(jù),選取仰臥起坐次數(shù)、背力和側(cè)面身體動力柱橋為評價指標(biāo),采用RSR秩和比數(shù)學(xué)原理建立核心肌力評價模式,運用文獻資料法、專家訪談法、實驗法、數(shù)理統(tǒng)計法對城市城區(qū)1232名各年齡段居民的核心肌力進行評價,并采用離差評價法制訂核心肌力評價標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果:人體核心肌力先增齡遞增,男女性分別在1014歲組至1517歲組、0509歲組至1014歲組增長明顯,均至1825歲組達峰值,在4650歲組之后下降趨勢明顯。結(jié)論:核心肌力的增長敏感期和遞減明顯期為提高或防止核心肌力衰減提供了適宜的運動干預(yù)時機;本研究建立的核心肌力評價模型能比較客觀而量化地反映了人體的核心肌力,為豐富和完善核心肌力的評價體系提供了有價值的參考。關(guān)鍵詞:核心肌力;指標(biāo);增齡性;評價模型
核心肌力作為一種人體肌肉力量的新名詞,是由歐美學(xué)者在上世紀(jì)90年代提出來的一個新概念,核心肌力是從歐美的健身和康復(fù)力量訓(xùn)練研究中產(chǎn)生而來,并逐漸擴展到競技體育領(lǐng)域[1]。核心肌力是按照人體解剖學(xué)分類標(biāo)準(zhǔn)來劃分的人體肌肉力量的一部分,它位于人體核心區(qū)域,指的是核心區(qū)域肌肉所產(chǎn)生的力量,作用主要是控制人體重心、穩(wěn)定核心部位、傳遞上下肢力量[2]。在運動訓(xùn)練和醫(yī)療康復(fù)中受到人們越來越多的關(guān)注,已成為當(dāng)今體育科研的重要課題之一。近幾年來,隨著核心肌力研究的興起,國內(nèi)外研究者多采用肌電測試和腹內(nèi)壓測試等醫(yī)學(xué)儀器檢測人體核心肌力,國內(nèi)較少見關(guān)于人體核心肌力更加全面系統(tǒng)、簡便易行的檢測和評價方法,而對人體核心肌力大樣本的相關(guān)研究幾乎為空白。為此,本研究通過對受試者進行大樣本量、大年齡跨度的核心肌力實證檢測和研究,運用RSR秩和比數(shù)學(xué)原理建立核心肌力評價模式,豐富和完善核心肌力評價體系,探討人體核心肌力的年齡和性別特征,旨在為提高或防止核心肌力衰減提供適宜的干預(yù)時機。
1.1 研究對象 以人體核心肌力的增齡性變化及評價模型的構(gòu)建為研究對象。
1.2 研究方法
1.2.1 文獻資料法 通過中國知網(wǎng)以“核心肌力”“指標(biāo)”“評價模型”等為關(guān)鍵詞進行檢索,共查閱到與本研究有關(guān)的100多篇期刊和書籍文獻,對相關(guān)文獻進行整理、分析和總結(jié),為研究的順利開展提供理論依據(jù)。
1.2.2 專家訪談法 研究過程中,根據(jù)研究需要對江蘇省體育科學(xué)研究所和南京師范大學(xué)運動人體科學(xué)專業(yè)的史曙生、張建國、王竹影等3位教授和陳培友、毛文慧等2位副教授共5位專家進行了訪談咨詢。訪談的目的主要是對研究采用的指標(biāo)、研究方法和評價模型構(gòu)建進行評價,并針對評價進行修改和完善。
1.2.3 實驗法
1.2.3.1 實驗分組 采用隨機分層抽樣法,選取南京市1232名5~60歲的城區(qū)居民為研究對象。所選研究對象均身體健康,沒有脊柱和肌肉疾病,能夠獨立完成測試。實驗分組按照國民體質(zhì)監(jiān)測的樣本分組方式,表1為受試者基本信息情況。
1.2.3.2 實驗時間與地點 實驗時間為2017年3月至6月。實驗地區(qū)為南京市瑯琊路小學(xué)、寧海中學(xué)(初中)、南京師范大學(xué)隨園校區(qū)田徑場、南京市上海路金長城律師事務(wù)所、南京市南秀村等地。
1.2.3.3 實驗儀器及設(shè)備 身高體重測量儀(HLZ-10)、背力計(BCS-400)、仰臥起坐測試儀(TZCS-1)、墊子(50cm*120cm*6cm)、秒表(PS-1000)等;為了使得受試者更具總體樣本代表性,本研究還準(zhǔn)備了筆、記錄本、毛巾、牙刷等獎品用于減少實驗對象的選擇性偏倚。
1.2.3.4 實驗步驟 實驗前了解受試者的職業(yè)、年齡、運動習(xí)慣和脊柱、肌肉疾病等情況,并選擇符合本實驗要求的研究對象。在研究中,為了使得研究對象更具總體代表性,避免出現(xiàn)較大的選擇性偏倚,本研究通過對受試者發(fā)放獎品的形式來減少此類偏倚。
表1 受試者基本信息統(tǒng)計
受試者在實驗前3天內(nèi)未參加大運動量的體力活動,實驗前48h內(nèi)避免飲酒和服藥。實驗測試順序按照側(cè)面身體動力柱橋(以下簡稱側(cè)橋)測試、仰臥起坐次數(shù)測試和背力測試來進行,每種測試之間休息5min。
參照國民體質(zhì)監(jiān)測的方法進行仰臥起坐、背力測試[3],側(cè)橋測試測試的是身體側(cè)臥時前臂彎屈支撐,臀部抬起,使腳踝、臀部、肩膀成一直線所持續(xù)的時間,每位測試對象左右各測一次(中間休息3 min),取平均值[4]。
1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法 運用秩和比評價法(RSR法)和離差評價法評價受試者的核心力量,并制訂評價標(biāo)準(zhǔn);采用獨立樣本t檢驗分析不同群體各項指標(biāo)的差異;所有數(shù)據(jù)運用SPSS21.0統(tǒng)計軟件進行處理,結(jié)果以的形式表示,顯著性水平為P<0.05,非常顯著性水平為P<0.01。
2.1 核心肌力的綜合評價方法 仰臥起坐次數(shù)、背力和側(cè)橋測試的結(jié)果只能反映核心區(qū)域部分肌肉群的肌肉力量,缺乏對核心區(qū)域肌肉力量的綜合評價。本研究采用秩和比評價法(簡稱RSR)實現(xiàn)對核心肌力的綜合評價。該方法以實驗資料數(shù)據(jù)作為計算基礎(chǔ),較為客觀可信,它的算法是將原始數(shù)據(jù)排序,得出秩次,從而對數(shù)據(jù)進行處理,計算簡單易行,其結(jié)果不僅是行或列秩序平均值的表現(xiàn),而且客觀地反映了不同計量單位的多指標(biāo)綜合評價水平[5]。RSR法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為秩次,簡便易行的數(shù)據(jù)處理方法,尤其適用于指標(biāo)權(quán)重較為均衡的大樣本量多指標(biāo)的綜合評價。本研究以核心肌肉的生理解剖學(xué)為依據(jù),所選取的仰臥起坐次數(shù)、背力和側(cè)橋3個指標(biāo)均代表核心肌力的不同肌肉力量并無顯著的權(quán)重之分,而且測試樣本較大,故本研究采用RSR法對各指標(biāo)進行數(shù)據(jù)處理。其計算公式為RSR=∑R/(m*n),其中∑R代表某評價對象指標(biāo)的秩和值,m為評價指標(biāo)的數(shù)目,n為研究對象的數(shù)目[6]。RSR值越大,表示核心肌力越大。
為了使得RSR值具有實際意義,確定各組別測試值在總測試樣本中的位置,本研究建立了核心力量的綜合評價標(biāo)準(zhǔn)。此綜合評價值為正態(tài)分布,所以采用離差評價法建立核心肌肉力量的評價標(biāo)準(zhǔn)。首先把核心肌力綜合評價分為5個等級,根據(jù)正態(tài)分布特征和統(tǒng)計學(xué)離差評價法劃分評價等級標(biāo)準(zhǔn),把5個等級受試者比例分別劃分為8%、12%、60%、10%、10%,依次標(biāo)記為上、中上、中、中下和下級,然后根據(jù)各累積頻率值、平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差計算出各累積頻率對應(yīng)的各等級界限值[7]。所得核心肌力等級評價標(biāo)準(zhǔn)表見表2。
表2 核心肌力綜合評價等級
2.2 男性核心肌力的增齡性變化 如表3所示:男性核心肌力(RSR值)在10~14歲組(中等)至15~17歲組(上等)增長明顯,18~25歲組達到最大值(上等),且后3個大齡組組別的核心肌力低于其它年齡組,說明中老年男性的核心肌力有增齡遞減的趨勢。其中,18~25歲組、56~60歲組與41~45歲組的仰臥起坐次數(shù)均存在非常顯著性差異(P<0.01);51~55歲組與41~45歲組的仰臥起坐次數(shù)、背力、側(cè)橋存在顯著性差異(P<0.05)。56~60歲組背力較51~55歲組有明顯提高(P<0.05)。
表3 不同組別男性核心肌力各指標(biāo)變化及評價等級
2.3 女性核心肌力的增齡性變化 如表4所示:女性核心肌力(RSR值)在5~9歲組至10~14歲組、15~17歲組(中等)至18~25歲組(中上等)增長明顯,18~25歲組達到最大值(中上等),且后2個大齡組組別的核心肌力明顯低于其它年齡組,說明中老年女性的核心肌力增齡遞減趨勢明顯。其中,36~40歲組與31~35歲組的仰臥起坐次數(shù)、51~55歲組與15~17歲組的側(cè)橋均存在非常顯著性的差異(P<0.01)。
2.4 核心肌力增齡性變化的性別差異比較 如圖1所示:核心肌力先增齡遞增,至18~25歲組達峰值(男0.97;女0.85),后呈逐漸減小趨勢。其中,男女受試者核心肌力在46~50歲組之后增齡遞減趨勢明顯。女性核心肌力在41~45歲組出現(xiàn)反彈,男女受試者核心肌力均在56~60歲組較前一年齡組略有提高。
圖1 不同性別核心肌力增齡性變化
3.1 核心肌力測試指標(biāo)生理解剖學(xué)依據(jù) 核心肌力是指人體核心區(qū)域的肌肉力量,核心區(qū)域是由腰椎、骨盆和髖關(guān)節(jié)所組成的一個區(qū)域,它的形狀如同一個圓柱形的“汽缸”,具體是指膈肌以下、盆底肌以上的區(qū)域,也包括附著在其周圍的神經(jīng)、肌肉、肌腱、韌帶和骨骼系統(tǒng)。核心區(qū)域位于人體的中間,是上下肢之間的紐帶,是肢體運動時力量的重要來源,在人體軀體力量的傳遞過程中起著承上啟下的作用,其穩(wěn)定性影響著身體運動的完整性[8]。核心肌力與運動訓(xùn)練中的軀干力量和腰腹力量不同,其本身不僅包涵了軀干和腰腹力量特點,而且更加注重強調(diào)核心區(qū)域自身的穩(wěn)定性、核心區(qū)域與上下肢運動的結(jié)合以及運動損傷的預(yù)防等功能[9]。
圖2 主要核心肌肉示意[9]
目前對于核心區(qū)域肌肉的構(gòu)成還有一定的爭議,但33(對)+1(塊)的肌肉構(gòu)成結(jié)論更具權(quán)威性。Megan 認為,核心肌群由腹橫肌、腹斜肌、腹直肌、豎脊肌、背肌和下背肌組成,而且髖關(guān)節(jié)周圍肌肉中的股后肌群、旋髖肌、臀肌也屬于人體的核心肌群[10];Fredericson等人則認為位于腹部和脊柱附近的大肌肉為核心肌肉,直肌、腹外斜肌、腹內(nèi)斜肌、腹橫肌和豎脊肌等是最主要的核心肌肉[11];黎涌明等人運用生理解剖學(xué)理論和方法,對附著在腰椎、骨盆、髖關(guān)節(jié)上的肌肉進行了認真檢索,發(fā)現(xiàn)核心部位的肌肉有33(對)+1(塊),并將其分為盆帶肌肌群(8對)、大腿肌肌群(11對)、背肌肌群(9對)、腹肌肌群(5對)和膈肌(1塊)5個部分;其中,有7(對)+1(塊)肌肉的起止點均位于核心部位,這些肌肉主要起固定作用,其余肌肉大多只有起點位于核心部位,它們的收縮既可以穩(wěn)固核心區(qū)域,又可以參與其他部位(主要是下肢)的運動[9](表5)。
表4 不同組別女性核心肌力各指標(biāo)變化及評價等級
核心肌肉中的每個肌群在軀干運動和身體平衡中都起著重要作用。腹部肌群中的腹內(nèi)斜肌、腹直肌、腹橫肌,盆帶肌群中的髂肌和大腿肌群中的縫匠肌、闊筋膜張肌等肌肉在軀體的前屈運動中起到主要的輔助作用[9,12],如仰臥起坐等項目。在下肢遠固定的背伸運動中,核心肌肉中的下后鋸肌、臀大肌、臀中肌、臀小肌、豎脊肌、背闊肌等肌肉是主要發(fā)力源肌肉[15],所以這些肌肉的力量可通過背力測試來間接測定。腹肌肌群、背肌肌群和大腿肌群中的一些肌肉對于維持身體平衡、增大軀體側(cè)屈的抗阻力有非常重要的作用。腹肌肌群中的腹內(nèi)斜肌、腹橫肌、腹外斜肌、腰方肌以及背部肌群的背闊肌在避免軀體側(cè)屈和大腿肌群中的半腱肌和半膜肌等肌肉對于維持身體平衡有重要作用[13-14],這些肌肉的力量可以通過身體側(cè)位肌力測試來檢測和反映。
目前由于核心區(qū)域的肌肉構(gòu)成還存有一定爭議,關(guān)于人體核心肌力的精準(zhǔn)可靠的監(jiān)測和評價更是存在不足。本研究以核心肌肉的生理解剖學(xué)為依據(jù),所選取的仰臥起坐、背力和側(cè)橋3個指標(biāo)能否有效反映人體核心肌力,還需要進一步研究論證。
3.2 核心肌力的增齡性變化及性別差異
3.2.1 核心肌力的增長特征及性別差異 核心肌力是人體肌肉力量的重要組成部分,它不僅對穩(wěn)定軀體重心有重要作用,而且對上下肢的運動和用力起到承上啟下的樞紐作用,是軀體整體發(fā)力的主要環(huán)節(jié)。強有力的核心肌肉群對穩(wěn)定身體姿勢、控制和完成運動技能和專項技術(shù)動作有重要作用[16]。由上述核心肌力的生理解剖學(xué)論述可知,本研究中采用的1min仰臥起坐次數(shù)、背力值和側(cè)橋時間3個指標(biāo)均直接或間接地反映了核心肌力大小。
本研究中核心肌力呈現(xiàn)增齡遞增趨勢,男性增長明顯期(10~14歲至15~17歲組)略晚于女性(05~09歲至10~14歲組),且均在18~25歲組達到峰值(男0.97;女0.85)。有關(guān)研究資料也發(fā)現(xiàn),兒童、少年肌肉橫向發(fā)育女子11~12歲加快,男子13~14歲加快,到16~17歲已接近成人[17];男孩在13歲之前,女孩11歲之前,機體各系統(tǒng)器官發(fā)育比較均衡,而男孩在13~17歲、女孩在11~15歲生長發(fā)育進入第二高峰期,身體骨骼、肌肉、身高增長勢態(tài)加快[18]。另有研究表明,人體在20~25歲左右時便會達到最大肌肉力量,在此之后人體的肌肉力量和重量將會逐年遞減[17];在性別差異方面,本研究發(fā)現(xiàn),兒童青少年男生的核心肌力及3個子指標(biāo)均大于同年齡組女性,表明男生的機體力量要大于同齡女生。已有研究表明,從11歲起至青春期結(jié)束,男生肌肉力量增加稍快,而女生增長緩慢[19];兒童少年男生握力在10~17歲大于同齡組女生[20]。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因,可能與兒童青少年男生的肌肉橫斷面積、中樞神經(jīng)控制能力、肌肉初長度等因素強于同齡女生有關(guān)。
運動可以有效提高人體核心肌力。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),13~15歲的力量素質(zhì)訓(xùn)練以動力性練習(xí)為主,靜力性練習(xí)為輔,可使少年兒童跨欄運動員的軀干力量得到更有效地提高[21];彭云釗等人對高校武術(shù)運動員進行了5周的核心力量訓(xùn)練運動干預(yù),發(fā)現(xiàn)干預(yù)前后受試者的仰臥兩頭起成績明顯提高,且存在顯著差異[22];趙敬國等人通過《大眾健美操鍛煉標(biāo)準(zhǔn)》二級和五級規(guī)定動作對女大學(xué)生進行了8周的運動干預(yù),發(fā)現(xiàn)二級鍛煉組和五級鍛煉組受試者仰臥起坐成績較無運動對照組均有顯著提高,運動節(jié)奏更快的五級鍛煉組仰臥起坐成績優(yōu)于二級鍛煉組[23];向鳳蘭等人通過研究發(fā)現(xiàn),采用腰腹部大小肌肉群并重練習(xí)方法的舉重運動員較傳統(tǒng)的只注重大肌肉群練習(xí)的運動員成績提高更明顯、傷病更少[24]。綜上所述,在核心肌肉增長的明顯期,有一定運動強度的大小肌肉群并重的動態(tài)練習(xí)方法可更為有效地提高人體核心肌力。肌肉力量的大小與肌肉長度、肌肉體積、神經(jīng)系統(tǒng)控制能力、收縮速度、肌纖維類型、激素等多種因素都有關(guān)系,針對人群的核心肌力增長特征和性別差異,抓住人體肌肉力量增長的敏感期,進行多項身體素質(zhì)的有效綜合運動干預(yù),可以更加有效地提高或改善人體的核心肌力和體質(zhì)狀況。
表5 核心區(qū)域的肌肉及其起止點一覽[12—14]
3.2.2 核心肌力的衰減特征及性別差異 隨著年齡的增長,中老年人各項組織器官的機能會發(fā)生不同程度的衰退,肌肉也會出現(xiàn)退行性變化,從而導(dǎo)致肌肉力量出現(xiàn)衰減。本研究中核心肌力作為人體肌肉構(gòu)成的一部分,在46~50歲組之后增齡遞減趨勢較為明顯,這與有關(guān)研究相符。衰老所致的人體力量減少從50歲開始,以每10年12%~14%的速度下降,而肌肉質(zhì)量的減少速度約為每10年6%[25];老年人骨骼肌總量減少,肌力下降,神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)能力也下降,大約從50歲開始,男性的肌力以每年12%~15%的速度遞減,隨著年齡的增加,肌力下降速度逐漸加快,一直持續(xù)到80歲[26];人類從30~80歲肌肉力量下降30~40%[27]。
本研究中女性核心肌力在41~45歲組出現(xiàn)反彈,這一非常態(tài)變化的研究結(jié)果可能與該年齡段受試者的身體素質(zhì)、測試的環(huán)境及受試者的測試心理等因素有關(guān)。而男女受試者核心肌力均在56~60歲組較前一年齡組略有提高,特別是男性背力提高明顯,出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能與大齡組受試者有更好的運動鍛煉習(xí)慣、力量練習(xí)增多有關(guān)。運動訓(xùn)練可以促進人體蛋白質(zhì)的合成、保持肌肉體積及力量、降低肌肉衰老的速度。力量性練習(xí)可使肌肉內(nèi)的結(jié)締組織明顯增厚,抗阻力增強,提升神經(jīng)系統(tǒng)對各種刺激的綜合協(xié)調(diào)能力,提高本體感受器機能,增強肌肉力量[28]。研究表明:練習(xí)太極拳的老年人比不練太極拳的老年人肌力衰老要延緩10~20年[29];老年人進行有效的力量訓(xùn)練后可導(dǎo)致肌肉肥大、質(zhì)量增加,出現(xiàn)Ⅱb型肌纖維比Ⅱa型或Ⅰ型肥大程度高,力量訓(xùn)練還可以改變骨骼肌肌球蛋白重鏈(MHC)的組成和基因表達,增加骨骼肌力量,促進活化運動單位數(shù)量的增多,增加起始脈沖頻率,從而延緩骨骼肌因衰老產(chǎn)生的機能下降[30]。上述研究表明,運動可以有效防止老年人核心肌力的衰減。
4.1 結(jié)論 核心肌力的增長敏感期和遞減明顯期為提高核心肌力或防止核心肌力衰減提供了適宜的運動干預(yù)時機;本研究建立的核心肌力評價模型能比較客觀且量化地反映人體的核心肌力,為豐富和完善核心肌力的評價體系提供了有價值的參考。
4.2 建議 加強對核心肌力增長或衰減明顯期的適時運動干預(yù),注重青少年和老年人核心肌力的提高和改善。本實驗采用非隨機抽樣,且樣本量較小,實驗結(jié)果還難以準(zhǔn)確反映我國居民的實際情況,本課題研究方案還有待進一步完善。
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A Study of Age-related Changes and Evaluation of Human Core Strength
REN Yu-qing1, SHI Shu-sheng2, PAN Yue-hong3
(1. Department of Physical Education, Jiangsu University of Technology, Changzhou 213001, Jiangsu China;2. Institute of Sport Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, Jiangsu China; 3. Department of Physical Education, Elementary School at Jiefang Road, Changzhou 213003, Jiangsu China)
Aim: To investigate the core strength in age-related changes, discuss the evaluation methodology and establish evaluation model. Methods: According to human physiology and anatomy, select the number of sit-ups, back force and lateral body dynamic column bridge as the evaluation index, and establish the evaluation model of core strength through RSR rank-sum math theory. By using the literature reviews and expert interviews, experiment and mathematical statistics, this study evaluated the core muscle strength of 1232 residents of different age levels in urban area and establish the assessment standard of core strength by using the method of dispersion evaluation. Results: The core strength of the human body fi rst increased with age.The male and female were signi fi cantly increased in the age group of 10-14 to the age of 15-17, the age group of 05-09 to the age of 10-14, and reached the peak at 18-25, and decreased signi fi cantly in the group of 46-50.Conclusions: The sensitive period of core muscle growth and the decreasing and significant period provide suitable timing for exercise intervention to increase or prevent the attenuation of core strength. The evaluation model of core strength established in this study can objectively and quantitatively re fl ect the core muscle of thehuman body It provides a valuable reference for enriching and improving the evaluation system of core strength.
core strength; indexes; age-related; evaluation model
G804.2
A
1004 - 7662(2017)08- 0081-07
2017-06-01
江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃專項課題(項目編號:TC2013019);江蘇省學(xué)生體質(zhì)健康促進研究中心課題(項目編號:XSTY201507)。
任玉慶,講師,碩士,研究方向:運動人體科學(xué)。