核心稳定性

摘 要:核心稳定性是在一个完整的动力链中,为保证力量和运动能够最适宜地产生、传递、控制至四肢末端,而具有的控制躯干位置和运动的能力.其实质是保持脊柱中立区域在一定生理范围内以避免临床不稳定.核心稳定性有赖于控制、被动以及主动三个子系统的协同工作.根据所处位置及功能可以将核心区肌肉划分为:局部稳定肌、整体稳定肌和整体运动肌.核心区肌肉在保持、促进核心稳定过程中是作为一个整体的功能单位进行活动的,但肌肉的动员存在一定的层次性.这也为核心稳定性训练提供了科学依据.

关 键 词:核心稳定性,局部稳定肌,整体稳定肌,整体运动肌

中图分类号:G808.14文献标识码:A文章编号:1007-3612(2010)08-0120-05

Corestability

――ParaphraseandFormingMechani

GUOShutao1,WANGWeixing1,YAOXuxia2,QIGuangtao1

(1.BeijingSportUniversity,Beijing100084,China,2.Dept.ofP.E.,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160,China)

Abstract:Corestabilityistheabilitytocontrolthepositionandmotionofthetrunkoverthepelvisandlegtoallowoptimumproduction,tranerandcontrolofforceandmotiontotheterminalsegmentinintegratedkiicchainactivities.Theessenceistoremaintheneutralzonewithincertainphysiologicalthresholdstooidclinicalinstability.Corestabilitysystemconsistsofthreesubsystems:theneuralsubsystem,thepassivesubsystemandtheactivesubsystem.Basedupontheirlocationrelativetothejointtheyattachandtheirfunction,thecoremusclescanbedividedintothreecategories:thelocalstabilizing,globalstabilizingandglobalmobilizingmuscles.Thecoreoperatesasoneintegratedfunctionalunitwhentomaintainandpromotecorestability.Thecoremuscles,however,aresomewhatofalayeredsystemofoperation.Atthesametime,itprovidesascientificbaseforthetrainingofcorestability.

Keywords:corestability,thelocalstabilizingmuscles,theglobalstabilizingmuscles,theglobalmobilizingmuscles

20世纪90年代初,欧美学者将康复领域有关躯干部位肌肉力量的训练方法拓展到竞技体育领域,提出了核心稳定性、核心力量等相关概念[1].并认为,核心稳定性训练不仅在预防、恢复各种腰椎、骨骼-肌肉运动损伤方面有重要意义[2],而且对运动员竞技能力的提高同样具有重要作用[3].近年来,我国学者也在这一领域进行了相关研究和实践[4-5].但是,有关核心稳定性的研究尚处于初级阶段,在应用过程中,难免会出现一些问题以及认识上的偏差[1].鉴于此,我们对核心稳定性的概念、形成机制等问题进行归纳、梳理,对于辩证地理解、应用核心稳定性训练都会产生积极作用.

1核心稳定性释义

核心稳定性的概念最早始于人体脊柱解剖学、生理学理论,主要应用于人体康复领域[1].Panjabi于1985年首次提出了“脊柱稳定性”的概念,并在此基础上提出了“核心稳定性”的概念.他认为,人体的核心稳定是一种“保持脊柱中立区域(neutralzone)在一定生理范围内以避免临床不稳定的能力”[6].

目前为止,尚不存在一个被所有人都认可的关于核心稳定性的定义.这是由于核心稳定性决非意味着骶髂关节、腰脊柱这样一个简单的组合,而是一个包含着骨盆、脊柱、四肢的主要关节、肌肉相互作用的复杂系统.它是肌肉控制、肌纤维募集方式以及节段关节稳定的最终结果.因此,核心稳定性是一个动态的过程.Wisbey-Roth等人[7]就认为核心稳定性是指“脊柱、骨盆的最佳排列和控制,从而为有效的动量传递、力量组合提供基础保证,最终产生准确、安全的动力性活动”.

本文更倾向于W.BenKibler等人[8]对核心稳定性做出的定义:在一个完整的动力链中,为保证力量和运动能够最适宜地产生、传递、控制至四肢末端,而具有的控制躯干位置和运动的能力.这是由于,核心稳定性所表述的就是人体控制子系统(即神经系统)、被动子系统(即:关节节解和脊柱韧带)、主动子系统(即:肌肉系统)相互间复杂的交互作用,从而保证脊柱的中立区域在一定的生理范围之内[6].

2核心稳定性的作用

核心稳定性的主要作用就体现在身体能够有效稳定自身,尤其是稳定脊柱区域的能力.为了有效地发挥自身力量、抵抗外来阻力,一个坚实、稳固的动力基础(即“核心区”)是非常重要的,而躯干的稳定则是其中的本质内容.

不同的资料对核心区(core)的表述不同.比较经典的说法认为,核心区可以被比作是一个由腹直肌等腹部筋膜在前面、脊柱旁以及近臀肌等胸腰筋膜在后面、腹斜肌在两侧、横膈膜作顶、骨盆作底的圆柱形汽缸[8-9](图1).

核心区是连接上、下肢的枢纽,它处于几乎所有体育活动动力链的中心,对核心区力量、平衡、运动的有效控制,将会提供一个稳定的核心区平台,从而保证上、下肢肌肉加速身体的各个环节,并使身体的近侧端和远侧端之间的力得到有效地传递[10].

Ground:地面,Legs:腿部:Hips:臀部,Trunkandback:

躯干和背部,Shoulder:肩部,Elbow:肘部,Wrist:腕部)其实,核心稳定性的作用不仅仅体现在为其他环节的运动提供稳定的支撑.并且,核心区肌群的协同活动还可以直接参与产生力量,并将这些力量有效地传递到肢体末端,从而使得运动环节末梢得到更大的叠加力量和叠加速度(图2).在对网球运动员发球动作所做的生物力学分析中发现:一半以上的球速来自腿部和躯干部位的协同发力.那些下肢和躯干不够强壮或稳定性差的运动员往往在技术方面出现问题,其根源就在于他们不能在恰当的时机合理地利用各个环节形成一个动态的力量传导序列[11].

同时,正是由于核心区在动员和协调原动肌、拮抗肌活动方面的重要作用,不仅为身体运动提供了坚实的基础,而且也为运动损伤的预防、康复提供了有利的支撑.研究表明:核心稳定性对骨骼肌肉系统有着许多重要的作用,尤其是保持下背部的健康和预防膝关节损伤方面,更有其特殊的意义[12].

3核心稳定性的形成机制

3.1脊柱运动的生物力学特征正如前文所说,核心稳定性的本质内容就是保持脊柱中立区域在一定生理范围内.那么,什么是脊柱运动的中立区域中立区域的变化会对核心稳定性产生怎样的影响等对上述问题的回答是我们正确理解核心稳定性的前提.

载荷-偏移曲线是用来描述脊柱物理特性的常用工具.脊柱节段做弯曲、伸展运动的载荷-偏移曲线如图3(A)所示.这是一个非线性的曲线.在低负荷状态下,脊柱易于变形,而随着负荷的增加,脊柱的硬度增大.而且,这种增大并不呈线性.在脊柱正常生理运动范围的边缘部分,硬度增大趋势更加明显.因此,Panjabi提出,可以将脊柱节段运动的全范围(ROM:thetotalrangeofmotion)划分为两个区域:中立区域(NZ:neutralzone)和弹性区域(elasticzone).中立区域是脊柱运动的开始阶段,在这个区域,椎骨间的运动只会招致最小的内部阻力,弹性区域则是除去中立区域外,靠近脊柱节段运动全范围边缘的区域,在这个区域,椎骨间的运动将会招致相当大的内部阻力[16].

为更直观的表述上述概念,图3(A)可以形象地采用图3(B)(一个球在碗中运动)来说明.正如图3(B)所示,一个球在碗的底部(中立区域)可以很容易地进行运动.而在接近碗边沿的曲率较大的区域(弹性区域),则需要很大的力量,才能推动球的运动.

弯曲:Extension:伸展,NZ:中立区域,ROM:脊柱节段运动全范围)相对于脊柱节段运动全范围而言,中立区域的增加则意味着脊柱“松弛”量的增加,以及对脊柱稳定系统要求的增加[6].研究表明,相对于脊柱节段运动全范围增加而言,中立区域的增加能更有效地显示脊柱节段的不稳定[6].

3.2脊柱稳定性根据Nachemson(1985年)对下背痛内在机制研究[14],人们普遍认同[15],Panjabi(1992年)提出的脊柱不稳定模型是对脊柱稳定机制的解释[16].该模型认为,脊柱稳定主要依赖于彼此联系的三大子系统的协同工作:控制子系统、被动子系统以及主动子系统.

被动子系统主要由椎骨体结构、锥骨关节结构以及其他诸如韧带、关节囊、椎间盘等组成的连接结构所组成.在脊柱运动的弹性区域,被动子系统发挥着重要的稳定性功能[14],而在脊柱运动的中立区域,被动子系统结构则成了力量转换器,以及感知脊柱位置变化并给控制子系统提供反馈信息的感受器[17].被动子系统的损伤(如:椎间盘的恶化或脊柱后韧带的破坏)会引起中立区域的扩大,从而导致对主动子系统以及控制子系统要求的增加,以避免脊柱节段不稳定的加剧[6].

主动子系统主要由能产生力量,维持脊柱节段稳定的肌肉-肌腱单位组成.主动子系统和控制子系统主要负责中立区域脊柱的稳定性,此时,针对脊柱运动的被动阻力是最小的.

控制子系统主要涉及神经系统.神经系统接受来自被动和主动子系统的各种传入信息,通过综合分析,发出指令引起主动和被动子系统做出适当的应激反应,维持脊柱乃至核心区的稳定[8].控制子系统的功能紊乱会导致脊柱结构处于受伤的危险境地.而且,检测如神经系统的正常功能在伤后不能得到恢复的话,脊柱旧伤复发的可能性将大大增加.

对于脊柱稳定系统而言,上述三个子系统是相互依存的.一方的稳定功能下降,另外的子系统将会予以补偿.从而,整体上表现为,限制脊柱运动节断过分偏移,并保持运动中立区域和弹性区域的适当比例[6].

3.3核心稳定性的形成机制尽管核心稳定性绝不仅仅是脊柱稳定性,但脊柱稳定性模型同样适用于核心稳定性.然而,核心区是一个包含着骨盆、脊柱以及四肢主要关节、肌肉的,复杂的,相互作用的联合体.因此,无论是“被动子系统”所包含的关节、韧带,还是“主动子系统”所包含的肌肉,在种类、数量上都与后者有着本质的区别.这也导致了“控制子系统”在协调、动员、控制等方面的复杂程度都要远远高于脊柱稳定所涉及的问题.当然,从各子系统的定位,子系统间的关系而言,两者是相似的.

相对于被动子系统,主动子系统是我们研究的重点.这不仅在于主动子系统在维系核心稳定性中的重要作用,更在于主动子系统的可塑性以及其他两个子系统尤其是控制子系统的功能变化都是通过主动子系统得以体现的[10,14].

3.3.1肌肉(主动子系统)在核心稳定性中的稳定功能单纯就关节局部而言,其稳定性主要涉及三方面的内容:韧带稳定、骨稳定以及肌肉稳定.由于关节结构的差异,其稳定所依赖的条件是有所侧重的(图4)[19].

图4不同关节稳定所倚重条件比例

(引自HelmutHoffmannEdenReha)

脊柱稳定是核心稳定的最重要内容.从图4可以看出,脊柱的稳定更大程度上有赖于主动子系统的协同作用.这是由于仅仅依赖于被动子系统的话,脊柱的稳定能力是非常有限的,所能承受临界负荷约为90N(保持脊柱不发生弯曲变形的条件下),而通过相关肌群的协同收缩,在体测量,脊柱可以承受大约1500N的正常负荷[20].这种载荷能力的大幅度提升正是由于主动子系统(相关肌群)协同工作,使脊柱产生“积极”稳定的结果[21].这就类似于通过拉紧帐篷的牵绳,可以减轻对帐篷中心支柱的负载,从而增强其抗风能力(图5)[22].

类似于通过拉紧帐篷的牵绳,可以减轻对帐篷支柱的负载,

从而增强帐篷的抗风能力

(依据V.Akuthota,S.FNadler[22]绘制)

(注解:中心支柱等于脊骨,牵绳等于腹部肌肉,帐篷等于胸背筋膜)3.3.2核心区肌肉功能划分在我们考虑动力学稳定性时,将肌肉进行功能分类是非常必要的.根据不同的功能,Rood最早将核心区肌肉划分为两大类:稳定肌和运动肌[23].在此基础上,Janda和Sahrmann将单关节稳定肌和双关节运动肌作了进一步划分[24].通常,稳定肌具有单关节/单节段、深层、等长收缩控制运动以及静态性控制能力等特点,而运动肌则具有双关节/多关节、表层、向心收缩产生加速运动以及产生功率的特点.与此同时,Bergmark[25]根据负荷转移经过腰椎时的控制功能,将肌肉划分为:局部肌和整体肌.局部肌的作用体现在保持脊柱的机械硬度从而控制节间运动,而整体肌则配合腹内压负责胸廓和骨盆间负荷的传递.从本质上讲,整体肌同样存在稳定与运动功能之别.此后,Comerford和Mottram[26]将上述两个概念体系有机融合,提出了新的肌肉功能划分体系,将核心区肌肉分为:局部稳定肌、整体稳定肌、整体运动肌三类(表1).表1三类核心肌肉的功能和特点

分类肌肉举例功能和特点

局部稳定肌深部、小肌肉:腹横肌、腰部深层节段多裂肌、腰大肌(后束)、回旋肌、棘肌、横膈膜、盆底肌、等

*通过肌肉硬度增加控制节段运动

*控制关节中立位置,保持节段稳定

*肌肉动员与身体活动方向无关

*在身体活动过程中持续地进行收缩

*本体感觉传入信号主要反映关节位置、运动的幅度和速度

整体稳定肌较大的、单关节肌肉:腹内斜肌(前束)、腹外斜肌、棘肌、臀中肌、臀大肌等

*产生力量控制运动幅度

*通过离心收缩控制动作幅度

*非持续性肌肉收缩

*肌肉动员与身体活动方向有关

整体运动肌大的、双(多)关节肌肉:胸大肌、胸锁乳突肌、背阔肌、竖脊肌、股后肌群、腹直肌、髂肋肌、股四头肌、内收肌、髋部曲肌、梨状肌等

*产生转矩引起大的动作幅度

*通过向心收缩和加速,产生功率和速度

*载荷或高速运动时,肌肉募集活动加强

*非持续性肌肉收缩

*肌肉动员与身体活动方向有关

(依据Comerford和Mottram[26])

局部稳定肌主要作用在于关节支撑和稳定,这些肌肉非常靠近关节,不能使关节产生任何明显的移动.这些肌肉有变得抑制、力量减弱的趋向,从而导致肌肉募集延迟、关节不稳定以及协同优势(协同优势SynergisticDominance:就是协同肌(如:股后肌群)的动员变得过分积极从而弥补了较弱的原动肌(如:臀大肌)的活动)[9,27].

整体稳定肌也涉及关节稳定.但主要是在横向面,通过离心收缩减速低负荷的动量.这些肌肉有变得抑制、力量减弱的趋向,从而导致肌肉募集能力下降以及协同优势[9,27].

整体运动肌主要是那些表层的、附着点是从骨盆到胸廓和/或上、下肢的肌肉.它们参与躯干和四肢的运动并平衡外界施加于身体的负荷.这些肌肉具有变得过度兴奋以及紧/短的趋向,从而导致肌筋膜粘连增加,改变了长度-张力和力偶关系[9,27].

3.3.3核心区肌肉动员程式在日常生活以及训练中,核心区肌肉是作为一个整体的功能单位进行活动的.局部肌、整体肌协同工作参与、控制、协调身体的运动.在理想的状态下,不同类别的肌肉不仅可以有效地发挥自身特定的功能,同时,与其他类别的肌肉活动之间存在着积极的互补作用.这种运行方式是保证最佳地吸收、分配、传递施加于身体上的负荷、力量的基础条件.

但是,从一定意义上,核心区肌肉的动员也具有一定的层次性(图6).局部稳定肌本质上就是通过等长收缩维持脊柱每一个节段的稳定.在四肢、躯干任何明显的动作之前,它们都已经提前动员.在适当的工作条件下,局部稳定肌协助确保运动过程中,使脊柱不必要或不自然的偏移得到有效地控制.事实上,局部稳定肌的活动为核心稳定性提供了一个基本条件.在这样一个坚实基础的条件下,整体稳定肌、整体运动肌的活动才能顺利得以实现[27].

(依据M.JComerford,S.LMottram[27]绘制)

整体稳定肌通过离心收缩减缓各种内部、外部负荷所产生的冲力,协助控制关节的稳定,从而为其它部位的向心收缩提供理想的关节位置.由于四肢是“挂”在核心区的,整体稳定肌对关节运动的有效控制有助于降低、分散施加于局部稳定肌上的负荷,有助于四肢、躯干进行向心运动时保持一个适宜的机械力学位置[27].

整体运动肌主要通过向心性收缩使身体、躯干和/或四肢进行各种形式的运动.但是,当负荷或力量增加时,整体运动肌同样对经过核心区的力量具有积极的吸收、分散、传递作用.正如Mottram和Comerford[28]所说:核心区所有的肌肉都具有稳定功能,在高速运动或是负荷较大的情况下,整体运动肌应该发挥其稳定功能(图7).当然,整体运动肌的主要功能并非稳定核心区,而是在一个稳定的核心区平台上移动躯干和四肢,从而协助分散、传递经过核心区的力量[27].

我们以核心区肌肉的功能、分类为切入点阐述了核心稳定性形成的机制.但是这决不意味着控制子系统、被动子系统在维系核心稳定性中地位的低下.这三者是紧密联系、相互依存、相互协作的.没有神经系统的协调指挥,就没有肌肉的动员、力量的运用.肌纤维募集的方式、肌肉动员的程式、力量发挥的大小等等都是在特定神经传导通路上实现的,具有极强的“专项性”.被动子系统不仅是骨架,是帐篷的中柱,更是脊柱稳定的重要基础条件.同时,它还是力量转换器和提供反馈的感受器.而众多研究侧重于主动子系统,主要是考虑到肌肉系统在核心稳定性中的重要作用以及肌肉活动是其他子系统活动情况得以体现的载体.以及,肌肉系统具有的可训练性、可操作性.正基于此,在核心稳定性的基础上,才提出了核心力量.

4应用

正如前文所说,尽管核心区肌肉是作为一个整体的功能单位进行活动的,但从一定意义上,核心区肌肉的动员也具有一定的层次性.为达到提高竞技能力、预防损伤以及康复的目的,在进行核心稳定性的练习中,我们也必须遵循这一准则.即,在训练过程中,肌肉的动员也需要按照“从里到外”的原则,保证局部稳定肌首先被动员,然后才是整体稳定肌、整体运动肌[29].其原因就在于,稳定肌对核心区提供直接的稳定功能,而运动肌则无法对核心区的稳定提供直接的稳定功能.稳定肌为运动肌的工作提供一个平台.检测如这个平台是不稳定或是“弱”的,那么,运动肌就无法进行有效地工作.因此,核心稳定性训练首先关注的是稳定肌的训练,并遵循以下程序(表2)[29]:

表2核心稳定性训练的递级程序

水平1-稳定水平2-力量水平3-速度

强调重点*核心区负荷低,躯干正直

*躯干/脊柱不发生运动

*保持等长收缩

*核心区负荷较高

*躯干发生运动

*离心、等长收缩

*动作速度/力量高

*躯干发生运动

*产生向心力量/离心减速

(引自V.Akuthota等人[29])

通过那些强调发展肌肉耐力、力量、速度的练习同样可以有效促进核心稳定性的发展.但是,练习动作的选择需要最大限度模仿专项运动技术.竞技比赛和运动训练中,运动员很少是在完全稳定的状态下进行运动的.因此,非衡状态下的自由力量练习就成为核心稳定性练习的重要组成部分[30].传统的自由力量练习(如高翻、硬拉等)通常在稳定的地面或台面上进行,这些动作强调躯干在矢状面的稳定.而在不平稳状态下进行同样的练习则涉及到躯干在冠状面、横断面、矢状面的运动及平衡,这对核心区的稳定性提出了更高的要求.在大多数情况下,运动员是单腿支撑进行运动的.相对于双侧支撑,单侧支撑从事抗阻力练习,核心区肌肉的动员达到更高的水平[31].因此,单边支撑的自由力量练习同样成为力量、速度发展的主要内容.

5总结

核心稳定性是在相互依存、相互作用的控制子系统(神经)、被动子系统(关节、韧带)以及主动子系统(肌肉)共同作用下的动态过程,是肌肉控制、肌纤维募集方式以及节段关节稳定的最终结果,其中心内容是保持脊柱中立区域在一定生理范围内以避免临床不稳定.核心区的稳定不仅为其他环节运动提供了坚实的平台,而且,核心区肌群还可以直接参与产生力量,并将这些力量有效地传递到肢体末端,从而使得运动环节末梢得到更大的叠加力量/速度.控制子系统、被动子系统与主动子系统三者密切联系、相互依存、相互协作共同作用以维系核心区的稳定性.只是由于主动子系统所具有可训练性、可操作性,以及肌肉活动是直观体现其他子系统活动情况的有效载体.我们在研究和应用过程中,才将它作为重点对象.根据所处位置及功能,可以将核心区肌肉划分为:局部稳定肌、整体稳定肌和整体运动肌.核心区肌肉在保持、促进核心稳定过程中是作为一个整体的功能单位进行活动的,但肌肉的动员存在一定的层次性.因此,在核心稳定性训练过程中,我们要依据上述机制进行适当的安排和组织.

[27]M.JComerford,S.LMottram.Functionalstabilityre-training:principlesandstrategieormanagingmechanicaldyunction[J].ManTher,2001,6(1):3-14.

[28]S.LMottram,M.Comerford.Stabilitydyunctionandlowbackpain[J].JournalofOrthopaedicMedicine,1998,20(2):13-18.

[29]V.Akuthota,A.Ferreiro,T.Moore,etal.Corestabilityexerciseprinciples[J].CurrSportsMedRep,2008,7(1):39-44.

[30]M.Yessis.Usingfreeweightorstabilitytraining[J].FitnessManagement,2003,November:26-28.

[31]D.GBehm,A.MLeonard,W.BYoung,etal.Trunkmuscleelectromyographicactivitywithunstableandunilateralexercises[J].JStrengthCondRes,2005,19(1):193-201.