后足不稳定装置对男性足球运动员保加利亚分腿蹲下肢肌肉激活的影响：一项表面肌电研究

《Scientific Reports》：Effects of rear-foot instability devices on lower-limb muscle activation during the Bulgarian split squat in male football players

本研究针对传统抗阻训练在模拟足球运动多方向需求方面的不足，探讨了后足不稳定训练对保加利亚分腿蹲(BSS)中下肢肌肉激活的急性影响。研究人员通过随机交叉设计，比较了稳定平台、BOSU球、瑞士球和TRX悬吊四种条件下23名男性足球运动员在BSS上升和下降阶段的表面肌电(sEMG)活动。结果显示，瑞士球在下降阶段能显著提高股四头肌(RF、VL、VM)激活水平(p<0.05)，而TRX在上升阶段对半腱肌(ST)激活更有效。该研究为不稳定训练在力量训练和康复方案中的选择性应用提供了实证依据。

　　

在足球运动中，运动员需要频繁进行加速、变向和跳跃等单侧负荷动作，这对下肢力量和控制能力提出了极高要求。传统的力量训练多以双侧动作为主，如深蹲，虽然能提升基础力量，但往往难以完全模拟比赛中的复杂场景。保加利亚分腿蹲(Bulgarian Split Squat, BSS)作为一种单侧抗阻训练，因其能更好地模拟运动专项需求、改善肢体间不对称性以及提高动态稳定性而受到广泛关注。然而，即便是BSS这类本身已具有一定不稳定性的练习，其训练效果是否还能通过增加不稳定性来进一步优化，仍是一个待解的问题。以往的研究多关注于前脚（支撑脚）的不稳定训练，而对后脚不稳定如何影响神经肌肉反应则探索较少。后脚在BSS中对于维持姿势稳定和调节负荷分布至关重要，因此，探究后足不稳定装置对BSS训练中肌肉激活模式的影响，对于设计更精准、高效的训练方案具有重要意义。

为了回答这一问题，由Hüseyin Topcu、Ali Kamil Güngor、Yahya Yildirim、Ufuk Sekir、David G. Behm和Monira I. Aldhahi组成的研究团队在《Scientific Reports》上发表了一项研究，系统探讨了三种不同的后足不稳定装置（BOSU球、瑞士球和TRX悬吊训练器）对男性足球运动员进行BSS时，下肢主要肌肉在动作上升（向心）和下降（离心）阶段激活水平的影响。

研究人员采用随机重复测量交叉设计，招募了23名训练有素的男性足球运动员作为受试者。在实验过程中，使用表面肌电(surface electromyography, sEMG)技术记录了受试者优势侧腿的股二头肌(Biceps Femoris, BF)、半腱肌(Semitendinosus, ST)、股直肌(Rectus Femoris, RF)、股外侧肌(Vastus Lateralis, VL)、股内侧肌(Vastus Medialis, VM)和臀大肌(Gluteus Maximus, GM)在四种后足支撑条件（稳定平台、BOSU球、瑞士球、TRX）下进行身体自重BSS时的肌电活动。所有sEMG信号均经过处理，并标准化为最大自主等长收缩(Maximal Voluntary Isometric Contraction, MVIC)的百分比(%MVIC)进行分析。动作节奏通过节拍器控制，确保下降和上升阶段各为2秒。

主要结果

肌肉激活的相位差异

研究结果清晰地表明，在BSS动作中，上升（向心）阶段的肌肉激活水平普遍高于下降（离心）阶段。具体来说，BF、VL、VM和GM在所有支撑表面上，上升阶段的激活均显著高于下降阶段(p<0.001)。ST肌肉在所有不稳定表面上，以及RF肌肉在稳定表面和TRX条件下，也表现出上升阶段激活更强的趋势。这一发现与肌肉在不同收缩形式下的生理特性一致，即离心收缩通常能以较低的肌肉激活水平产生更大的力，而向心收缩则需要更高的神经驱动来对抗负荷并完成动作。

不同不稳定表面的影响

研究的关键发现在于，不同的后足不稳定装置对肌肉的激活具有选择性影响，且这种影响与动作相位相关。

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  瑞士球(Swiss Ball)的优势：在动作的下降阶段，瑞士球表现出对股四头肌群的显著激活作用。与稳定平台相比，在瑞士球上进行BSS的下降阶段，RF、VL和VM的激活水平显著更高（例如，RF：瑞士球 vs. 稳定平台, p=0.002；VL：瑞士球 vs. 稳定平台, p=0.017；VM：瑞士球 vs. 稳定平台, p=0.024）。这表明瑞士球提供的多方向不稳定性在离心控制阶段对膝关节伸肌群提出了更高的稳定需求。
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  TRX悬吊的特点：在动作的上升阶段，TRX条件引发了ST肌肉的显著激活，其激活水平高于瑞士球条件(p=0.034)。这可能与TRX系统要求更严格的前后矢状面平衡控制有关，而ST肌肉在此方面扮演重要角色。
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  BOSU球的效果：BOSU球在下降阶段也显示出比瑞士球更高的ST激活(p=0.004)，并且在所有条件中，BOSU球上的GM激活水平高于稳定平台(p<0.05)，提示其对臀肌激活有一定促进作用。
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  臀大肌的交互作用：对于GM，研究发现存在显著的“表面×相位”交互作用(p=0.041)，意味着不同表面条件下，上升和下降阶段GM的激活模式差异程度不同。

讨论与结论

该研究的发现部分支持了其初始假设，即不稳定表面通常会诱发更高的肌肉激活，且上升阶段激活高于下降阶段。然而，更重要的是，它揭示了这种影响并非一概而论，而是高度依赖于所使用的特定不稳定设备、目标肌肉以及动作的相位。

研究结果与先前一些报道不稳定会降低主动肌激活的文献存在差异。这种差异可能源于研究方法的关键不同：本研究将不稳定性施加于后脚而非前脚，并且仅使用身体自重而非外部负荷。后足不稳定在无额外负重的情况下，可能更侧重于挑战姿势控制和本体感觉，而非过度负荷主要发力肌群，从而在特定阶段观察到更高的肌肉激活。

此外，研究观察到在整个BSS动作中，股四头肌群（RF、VL、VM）的激活幅度 consistently 高于腘绳肌群（BF、ST），GM处于中间水平。这凸显了在保持躯干直立的BSS变式中，该练习主要是一个以股四头肌为主导的动作，对臀肌和腘绳肌的募集相对有限，除非引入躯干前倾以增加髋关节屈曲。

这项研究的意义在于为教练员、体能训练师和康复治疗师提供了实证依据。通过选择不同的后足不稳定装置，可以有针对性地强化BSS训练中对特定肌肉群（如股四头肌、半腱肌或臀大肌）的激活，特别是在离心或向心阶段。例如，对于希望提高膝关节在不稳定条件下离心控制能力的运动员，使用瑞士球进行BSS可能更为有效；而侧重于腘绳肌向心收缩的训练，则可考虑TRX系统。这种精准的干预策略在力量发展、损伤预防和康复训练的早期阶段（存在负荷限制时）具有重要的应用价值。

当然，本研究也存在一些局限性，如样本仅限于男性足球运动员，未使用外部负荷，且未评估长期训练效果。未来的研究可以拓展到不同人群、加载条件以及长期适应性等方面。尽管如此，该项研究无疑深化了我们对不稳定训练神经肌肉效应的理解，为优化运动表现和康复方案提供了新的视角和工具。