优秀短距离场地自行车运动员动态平衡能力分析

邹荣琪 李国平 段立公

国家体育总局运动医学研究所（北京 100061）

场地自行车运动员在呈42°倾斜角的圆形场地内进行比赛，要求其必须具备较强的平衡能力。该项目每年都有一定数量的运动员因摔车导致退出比赛或提前结束运动生涯。良好的姿势调节有助于提高运动员的竞技能力和减少摔伤事故的发生。目前，对场地自行车运动员的研究多集中在生物力学［1］和脑电变化［2］方面，而对于其平衡能力方面的研究尚不多见。虽然我国短距离场地自行车项目取得了重大进步，但与世界水平相比尚存在一定差距。长期锻炼能够提高人体的平衡能力，且与前庭功能密切相关［3］。本研究通过测试不同水平运动员的动态平衡能力，分析其特点，为提高运动员竞技能力提供理论参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

25名男性分为3组：对照组为10名首都体育学院二年级大学生，会骑自行车但平时运动较少；8名二级（二级组）和7名健将级（健将组）短距离场地自行车运动员分别来自天津自行车队、北京自行车队和八一自行车队。其基本情况见表1。

表1 实验对象基本情况（）

表1 实验对象基本情况（）

*P<0.05：与对照组比较；☆P<0.05：与二级组比较。

分组 n 身高（cm）体重（kg）年龄（yrs）训练年限（yrs）对照组 10 178.5±4.9 74.0±8.8 20.6±0.8 －二级组 8 179.6±2.1 71.4±6.4 19.8±1.0 4.5±1.7健将组 7 177.7±3.0 75.0±4.4 25.4±2.6*☆ 9.9±1.8☆

1.2 研究方法

1.2.1 测试仪器

BIODEX动态平衡测试系统（美国），Noraxon无线表面肌电（sEMG）测试系统（美国）。

1.2.2 测试内容

1.2.2.1 动态平衡测试

（1）睁眼、闭眼动态平衡测试程序设置难度系数从7开始到7结束。

（2）方法：要求受试者脱鞋站立于动态平衡仪上，两足跟并拢，脚尖分开成 30°，左足跟坐标（D，9），右足跟坐标（D，12），双手自然下垂于两腿侧。睁眼时，双眼注视动态平衡测试仪上的屏幕，使屏幕上的黑点尽量位于十字坐标轴的中心，测试30秒，然后再闭眼测试30秒。

（3）测试指标：综合动摇指数（OS），前后方向动摇指数（A/P），左右方向动摇指数（M/L），单位：度（°）。

1.2.2.2 右下肢腓肠肌和胫前肌肌电测试

（1）测试闭眼状态下动态平衡测试程序设置难度系数从7开始到7结束时，右下肢腓肠肌和胫前肌肌电变化。

（2）方法：采用表面电极双极导联法，直径为1.5cm的表面记录电极分别置于受试对象右下肢胫前肌和腓肠肌，导出肌电信号的时间常数0.01s、滤波宽度500Hz/高频阻断1000Hz。导出的肌电信号经生物电放大器（美国，BioAmpML132）增幅后输入A/D转换器（美国，MacLab/8sA/Dinstrument）进行信号转换，再将转换后的信号输入计算机，计算sEMG变化，测试时间30秒。

（3）测试指标为反映表面肌电信号振幅变化特征的时阈分析指标iEMG（m V·s）和反映表面肌电信号功率谱变化特征的频阈分析指标MF（Hz）。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 动态平衡能力

由表2可知，睁眼状态下，三组OS、A/P之间均有显著性差异（P<0.05或P<0.01），两运动员组M/L均小于对照组（P<0.01或P<0.05），但两组运动员之间无著性差异（P>0.05）。闭眼状态下，OS、M/L三组之间比较均有显著性差异（P<0.05或P<0.01），两运动员组A/P均小于对照组（P<0.01或P<0.05），两运动员组之间无显著性差异（P>0.05）。

表2 各组动态平衡能力比较

2.2 表面肌电

由表3可知，两运动员组胫前肌iEMG和MF均小于对照组（P<0.01或P<0.05），且健将组小于二级组（P<0.01）；两运动员组腓肠肌iEMG均小于对照组（P<0.01），且两运动员组之间有非常显著性差异（P<0.01）。

表3 各组胫前肌和腓肠肌iEMG、MF比较

经相关分析，睁眼 OS（2.23±0.96）与胫前肌 iEMG（1231.98±306.80）呈显著正相关（r=0.71，P<0.05）。

3 讨论

前庭器官具有一定的阈值，其稳定性可以在运动训练过程中得到改善［4］。当前庭器官受到刺激时，前庭器官稳定性较好者反应较弱，即前庭器官耐受刺激的限度较大。经常参加体育锻炼者前庭器官的稳定性比一般人好。运动改善前庭器官功能主要受三种因素影响：（1）训练时间：前庭器官锻炼得越早越好，一次锻炼后能够立即降低前庭系统阈值［5］。但长时间练习能提高前庭系统的感觉阈值［6］。根据前庭器官的刺激机制，如果停止锻炼，锻炼的效果将会消失［7］。（2）训练强度：前庭器官具有一定的阈值，只有适宜的训练强度才能刺激前庭器官，改善前庭器官的功能［8，9］。（3）训练方式：前庭器官主要由半规管、椭圆囊和球囊构成，其解剖结构决定了不同的锻炼方式对前庭器官会产生不同的作用效果［10-12］。

前庭信号的输入与调节姿势平衡的肌电振幅密切相关［13］。Horstmann 等［14］通过记录胫前肌或腓肠肌 sEMG，发现sEMG变化是前庭脊髓反射快速调节的结果。当前庭器官受到刺激时，发出冲动经前庭脊髓束传到下肢肌肉纠正身体平衡［15］。前庭感觉丧失时，身体摆动幅度增大［16，17］。改变支撑面状态能够增加前庭器官的反应程度［18，19］。站在活动支撑面上 sEMG 反应增加 1.5 倍［20］。本研究中，两运动员组平衡能力、胫前肌肌电指标均显著优于对照组，说明长期短距离场地自行车训练有利于改善运动员平衡能力和前庭功能，且平衡能力和前庭功能密切相关。

自行车比赛场地直道距离较短、少，弯道较多。运动员平时在场地上训练时，训练强度大，骑行速度快，且为非匀速运动。当自行车从直道进入弯道时速度增加，而自行车从弯道进入直道时速度减小，250米场地上的速度波动比333.3米场地更大。这一近似旋转运动的加减速度能够刺激前庭器官的半规管、椭圆囊和球囊。另外，自行车运动员场地训练一般在16岁左右，这个时期前庭器官正处于发育期，对场地训练具有敏感性。

进一步研究发现，健将组的前庭功能优于二级组。通常运动员全程性多年训练过程可划分为四个阶段：（1）基础训练阶段，以发展基本运动能力和基本运动素质为主，时间为3～5年；（2）专项提高阶段，主要进行专项运动素质和专项技、战术训练，时间为4～6年；（3）最佳竞技阶段，时间为4年左右；（4）竞技保持阶段，这个阶段主要要求运动员要有稳定的心理素质和熟练的技、战术，时间为2～5年。由于二级运动员平均年龄都在19岁左右，训练年限约4年，处在基础训练结束、专项训练开始阶段，运动员只是进行了基本运动能力和基本运动素质训练，而健将级运动员平均年龄在25岁左右，训练年限接近10年，处于最佳竞技状态，经历了专项运动素质和专项技、战术训练。因此，引起两运动员组前庭功能差异的原因可能是由于训练年限和训练内容造成的。

本研究结果表明优秀短距离场地自行车运动员动态平衡能力优于二级运动员。

［1］张百鸣，沈金康，朱柏强.场地自行车运动员在不同场地的骑行功率、阻力、速度和场地条件关系的探讨，体育科学，2005，25（1）：53-55.

［2］邹荣琪，段立公，李广周，等.优秀短距离场地自行车运动员脑电变化的分析.中国运动医学杂志，2009，28（1）：79-81.

［3］张蕲.人体平衡功能评定的研究进展.国外医学物理医学与康复学分册，2002，22：14-18.

［4］Enticott J，O'leary S，Briggs R.Effects of vestibulo-ocular reflex exercises on vestibular compensation after vestibular schwannoma surgery.Otol Neuro tol，2005，26（2）：265-269.

［5］Lacour M，Borel L.Vestibular control of posture and gait.Arch Ital Biol，1993，131（2-3）：81-104.

［6］Lepers R，Bigard X，Diard J，et al.Posture control after prolonged exercise.Eur J Appl Physiol，1997，76（1）：55-61.

［7］Gauchard G，Vancon G，Gentine A，et al.Physical activity after retirement enhances vestibulo-ocular reflex in elderly mans.Neurosci Lett，2004，360（1-2）：17-20.

［8］Gauchard G，Jeandel C，Perrin P，et al.Physical and sporting activeties improve vestibular afferent usage and balance in elderly human subjects.Gerontology，2001，47（5）：263-270.

［9］Derave W，Tombeux N，Cottyn J，et al.Treadmill exercise negatively affects visual contribution to static postural stability.Int J Sports Med，2002，23（1）：44-49.

［10］Wang L，Pei J，Tong B，et al.Physiological evaluation of vestibular training load.Space Med Eng（Beijing），2000，13（4）：249-254.

［11］Pozzo T，Berthoz A，Lefort L，et al.Head stabilization during various locom tor tasks in humans.Exp Brain Res，1990，82（1）：97-106.

［12］Lord S，Rogers M，How land A，et al.Lateral stability，sensori-motor function and falls in older people.J Am Geriatr，1999，47（9）：1077-1081.

［13］Lee GM，Blouin JS，Inglis JT.Short-duration galvanic vestibular stimulation evokes prolonged balance responses.J Appl Physiol，2008，105：1210-1217.

［14］Horstmann G，Dietz V.The contribution of vestibular input to the stabilization of human posture：a new experimental approach.Neurosci Lett，1988，95（1-3）：179-184.

［15］Carpenter M，A llum J，Honegger F.Directional sensitivity of stretch and balance corrections for normal subjects in the roll and pitch planes.Exp Brain Res，1999，129（1）：93-113.

［16］Horak F，Nashner L，Diener H.Postural strategies associated w ith somatosensory and vestibular loss.Exp Brain Res，1990，82（1）：167-177.

［17］Allum J，Honegger F，Acuna H.Differential control of leg and trunk muscle activity by vestibulo-spinal and proprioceptive signals during human balance corrections.Acta Otolaryngo，1995，115（2）：124-129.

［18］Horak F，Hlavacka F.Vestibular stimulation affects medium latency postural muscle response.Exp Brain Res，2002，144（1）：95-102.

［19］Inglis J，Shupert C，Hlavacka F，et al.The effect of galvanic vestibular stimulation on human postural responses during support surface translations.J Neurophysiol，1995，73（2）：896-901.

［20］Horak F，Hlavacka F.Somatosensory loss increases vestibule-spinal sensitivity.J Neurophysiol，2001，86（2）：575-585.