肩部振荡杆的功能和应用综述

杨 洲，臧广悦

肩部振荡杆的功能和应用综述

杨 洲，臧广悦

沈阳体育学院运动人体科学学院，辽宁 沈阳，110102。

肩部振荡杆是一种手持功能训练器械。随着近年来身体功能训练渐渐被重视，康复中人体结构功能的整体观不断被强调，肩部振荡杆这一新兴训练器械也逐渐进入大众视野为众多学者所研究。本文通过系统地梳理分析肩部振荡杆训练所具有的功能锻炼作用和部分作用机制，将其归纳为提高肌肉募集程度刺激深层肌肉、锻炼核心稳定促进运动链的整合、强化本体感觉提升运动控制三个方面，并列述了其在运动训练和康复领域的具体应用。未来的研究前景在于结合计算机仿真和运动学动力学分析进行研究，以及制定在某些运动项目和疾病康复中的使用指南。

肩部振荡杆；桨叶振荡棒；飞力仕棒；功能训练；康复

振荡是在很小的范围内迅速改变运动方向的运动。可以采用合适的振幅、强度、频率和使用方法以设计一系列的振荡训练以促进肌肉激活和动作协调。肩部振荡杆是一种能产生正反方向振荡惯性的器械，其主要结构由两头带弹性的杆身和位于杆中间的握柄组成，带有5Hz左右的固定自然振荡频率，目前较常见的肩部振荡杆为：桨叶振荡棒Bodyblade（1991）和飞力仕棒Flexi-bar（2008）。肩部振荡杆采用器械的惯性进行振荡训练，在杆的中央把手部位进行加速或用力增加杆两端的摆动幅度则能感受到它产生的澎湃动力，而它前后摆动所产生的阻力则需要人体各部位的肌群参与来中和其对人体姿势稳定的干扰。训练能有效的从手将振动刺激传递到身体的各部位，能进行力量训练、动作的矫正训练以及身体协调性训练。在不同手腕推法和手臂摆放的姿态下，它可以准确针对人体的某些特定肌群进行锻炼，因此，它常被作为运动训练和物理治疗中的特别器械来使用[1]。为了明确肩部振荡杆的作用效果和机制，使其更为科学有效地运用于训练当中，为正确的训练方式提供理论依据，本文就肩部振荡杆的功能作用效果和其在运动训练及康复中的应用相关研究进行综述。图1为肩部振荡杆及其训练方式示意图。

图1 肩部振荡杆及其训练方式示意图

1 肩部振荡杆的作用效果

1.1 提高肌肉募集程度刺激深层肌肉

振荡训练有激活肌梭的功能[2]，使训练中肌肉能更多地被募集。研究者们对比了肩部振荡杆和传统阻力训练的肌肉激活和肌肉锻炼效果。Parry[3]实验对比发现使用Bodyblade Pro训练时在肩屈曲和外展动作中肩背部的肌肉激活程度显著高于哑铃。Lister[4]则比较了肩屈曲和外展动作中的Bodyblade振荡训练与弹力带等传统阻力训练，其结果表示Bodyblade能产生更多的肩胛骨肌肉活动，即能够更为有效地募集肩胛骨稳定肌。在肩部振荡杆对躯干肌肉的作用研究中，Moreside[5]报道了肩屈曲90°的垂直持杆左右方向大幅度振荡训练能使腹内斜肌产生较高的激活水平，52%的最大自主等长收缩MVIC（maxium voluntary isometric contraction）。除了对上肢及躯干肌肉的作用外，Mileva[6]的实验则证实了在单腿站立的姿势下的振荡刺激也能有效激活并锻炼腿部肌肉。同时也有实验证实通过肩部振荡杆训练能增长肩关节稳定肌群、多裂肌和腹横肌等深层肌群的肌肉厚度[7][8]。另外，Jung[9]研究了肩部振荡杆训练后的及时效应，研究中受试者在训练后即刻进行上肢Y平衡测试（Y-Bbalance test），结果显示在三个测试方向上的成绩均有显著提高，这可能是由于训练后肩背部和躯干深层肌肉激活增加，提高了肩部和躯干稳定性所致。

肩部振荡杆训练时不同训练动作和关节角度所产生的肌肉激活效应并不相同，因此，众多研究关注了不同训练动作中的肌肉激活程度和激活模式，并总结出了一些特定的规律。Escamilla[10]的研究中对使用Bodyblade的7个不同站立位下训练动作中肩关节周围肌肉的肌电活动水平进行对比，发现在肩关节外展90°和肩关节屈曲90°的水平持杆上下振荡训练中肩关节周围肌肉活动水平显著高于其他动作，这与Moresidede[5]得到的结果相符，即水平持杆上下方向的振荡侧重于肩部和上背部肌肉的激活，垂直持杆左右方向的振荡则重于躯干和腰腹肌肉的激活。Zuriaga[11]认为这样的躯干激活模式与持杆方向相对肌纤维的走向有关，即水平持杆产生的失状力矩使垂直纵向的肌纤维收缩以克服阻力，而垂直持杆产生的躯干扭转力矩使横向的肌纤维收缩。在持杆手与身体的距离方面，Khalaf[12]的计算机软件仿真模拟研究中显示，水平持杆上下方向振荡训练时，持杆手位置距身体越远，最长肌、髂肋肌和腹横肌的活动水平越高，即手越远离身体力矩越大，训练强度也越大。也有研究表明同类型的训练动作中双手动作和单手动作的肌肉激活程度无显著差别[10]，而大幅度振荡比小幅度振荡有更高的肌肉激活程度[5]。此外，研究者们也探讨了某些关键肌肉的选择性强化方法。对于前锯肌，Da Yeon Choi[13]测试了Flexi-bar训练中肩胛骨稳定肌的激活程度，发现前锯肌在不同训练姿势中的活动性有很大差别，而斜方肌上部和斜方肌中部则没有显著差异，提示对前锯肌的选择性强化需要注重动作的选择，最佳的动作是肩关节屈曲90°的水平持杆上下方向振荡。对于多裂肌，Anders[14]的实验结果则提示垂直平面的振荡训练能得到更高的多裂肌活动水平，且只有在垂直平面的运动时多裂肌才表现出在振荡周期中的时相性。对于臀大肌，Oliver[15]的实验尝试了更为复杂的训练体位和动作，包括同侧和对侧腿的单腿站立下肩外旋、外展和屈曲位动作，俯卧瑞士球上和模拟投掷的动态动作等，在同侧腿单腿站立下做肩外展或外旋运动的同时振荡，臀大肌的激活能够超过40%MVIC。

也有学者研究了肩部振荡杆训练中的性别差异，Escamilla[10]得出了相同训练中女性肌肉激活水平普遍高于男性的结论，原因很可能是女性的体型和力量相对于男性小，所以在使用同样的器械时需要更多的调动肌肉活动，为此作者建议在进行肩部康复训练时，女性不应过早地使用肩部振荡杆进行训练，以免负荷过大。Anders[14]的实验结果中，男性的多裂肌肌电幅值显著高于女性，而女性的腹外斜肌肌电幅值显著高于男性，且只有男性的肌电幅值随振荡频率可调的Propriomed肩部振荡杆的频率设定变化而变化，作者分析这些性别差异应为不同性别之间不同的躯干肌肉组织协调模式所导致。表1为肩部振荡杆不同训练动作的肌肉激活水平。

表1 肩部振荡杆不同训练动作的肌肉激活水平

（续上表）

（续上表）

注：Jung-Hee Kim[20]文献中肌肉激活水平5.7/5.5 MVIC%为左5.7 MVIC%，右5.5 MVIC%。

1.2 锻炼核心稳定促进运动链的整合

肩部振荡杆训练使用简单的动作来增加快速不稳定的力量，能够使常规训练方法中不易被激活的深层肌肉、小肌群得到激活，它使整个身体肌肉产生联动反应，通过肌肉的相互合作完成控制，而不是孤立的个别肌肉做功[16]。训练能有效地将振荡刺激从手部传递到身体的各个部位，在这个过程中不仅需要抵抗快速力量，还需要身体从开始、停止和改变方向的过程中产生精确的调节平衡的运动，促使各肌群能共同执行运动，更好的控制动作精准度，改善肌肉链的相互协作能力。

运动链原则把人体看作是一系列紧密连接的链接和部位，身体某一部分的移动将影响其近端或远端部分。相关研究表明，人体核心区域近端肌肉收缩产生的力能够通过“运动链”向肢体远端传递，导致力量累积并产生最大动力，从而保证肢体远端动作精确性和稳定性，有效的远端运动涉及近端核心肌肉的激活模式[17]。人体近端脊柱的稳定需要许多躯干肌肉的共同激活以协调配合，各稳定肌的活动程度根据任务和需求而持续变化，快速募集和去募集[18]。使用肩部振荡杆训练时，要求上肢主动运动的同时还要有核心肌肉的激活以稳定躯干，保持躯干的最小晃动幅度，挑战躯干肌群在上肢运动时的协调能力、快速募集和去募集能力、力量和耐力。将人体动视为一个“运动链”，避免单一训练或过分地强调某一环节的力量训练，突出了力量训练的整体性[19]。

Moresidede[5]的研究中探讨了Bodyblade训练对于稳定脊柱的作用效果，相对于其他躯干稳定训练方式（桥式、卷腹、瑞士球上俯卧撑、狗鸟式），在垂直持杆振荡训练时有较高的腹内斜肌和腹外斜肌激活水平和中等的背阔肌、竖脊肌激活水平，同时较高的稳定指数和最小特征值反应了肩部振荡杆训练能提高瞬时脊柱稳定性。实验中协调能力差的个体表现为左右两侧腹肌肌电幅值差异大，以及在振荡强度加大时不能主动增加相应的躯干激活水平以维持脊柱稳定。Moresidede的实验在一定程度上证实了肩部振荡杆对于锻炼脊柱稳定的有效性，同时提供了一些有参考价值的细节特征。而Jung-Hee Kim[20]则在进行桥式、狗鸟式和卷腹这些躯干稳定性训练的同时加入手部的Flexi-bar训练动作，肌电测试结果显示加入Flexi-bar的复合训练能产生更高的肌肉活动水平，说明在徒手核心训练中加入肩部振荡杆能提高训练强度，可将其作为挑战更高难度和训练进阶的工具。

1.3 强化本体感觉提升运动控制

本体感觉（proprioception）是指人体对自身肢体关节的空间位置、姿势、运动状态和运动方向的特殊感觉形式，表现为关节的运动觉、位置觉和振动觉。Davies[21]报道了主动肌和拮抗肌交互募集的共激活协调运动模式能提高关节的位置觉和中枢外周控制能力。

在运用肩部振荡杆进行训练时产生的正反向振荡惯性使主动肌和拮抗肌节律性地交替收缩，要求训练者有一定的肌肉力量、协调性、本体感觉反馈和准确执行动作的神经肌肉控制能力。训练在激活肌梭的同时增加了本体感觉的传入，并通过神经肌肉控制和动作学习能力的提高来增强训练者的本体感觉能力。Schulte1[22]测试了振荡训练器械对于提高大学生棒球和垒球运动员肩关节本体感觉的效果，经过4周的训练，仪器测试结果显示受试者肩关节的关节位置重置能力得到了提高，反应了肩部振荡杆对本体感觉能力的有效促进作用。

2 肩部振荡杆的应用

2.1 运动训练领域的应用

振荡杆应用在运动训练中的主要作用是强化保持关节稳定的肌群，通过肌肉力量耐力的提高，运动控制能力的增强，促进肌肉间的平衡发展和协调工作来达到提升专项运动能力的目的。可根据项目的特点来选择使用，并设计合理的训练方案进行训练。Eun-Kyung Kim[23]发现不同肩关节屈曲角度下的Flexi-bar训练后功能性前伸试验（Functional Reach Test）和上肢Y平衡测试成绩有所差别，说明肩关节的功能性和稳定性有其特定的关节角度，提示进行功能训练时应按照功能需求来设置训练动作，才能使训练效果最大化。

在使用肩部振荡杆提高专项运动员的运动表现方面，肖才坤[23][25]对射箭运动员进行了为期8周的肩部振荡杆训练，显著提高了射箭运动员的固势-撒放时间、黄心命中率、肩关节等速肌力和肩胛骨稳定肌的积分肌电值i EMG。Rose[26]使用Bodyblade Pro对中学棒球运动员进行力量和功能训练，结果显示其能维持运动员在赛季期的肩部力量。王典[16]将Flexi-bar应用于啦啦操的训练中，提高了啦啦操动作的完成质量。Um[27]给青少年足球运动员进行8周的Flexi-bar训练后改善了不对称的体态和重心控制。

同时Zivkovic[28][29]的实验表明肩部振荡杆训练并不能有效地提高上肢和下肢的爆发力。Sugimoto[30]也指出不带有内外旋动作的肩部振荡杆训练并不能强化肩关节内外旋力量。

2.2 康复领域的应用

腰椎不稳定是下背痛的特征之一，影响姿势维持和躯干稳定，从而造成身体的功能性问题。下背痛病人的腰椎不稳问题能通过选择性地锻炼腹横肌、多裂肌、盆底肌、膈肌等得到改善[30][32]，控制脊柱位于中立区域的锻炼形式能够防止再发性的下背痛[33]。肩部振荡杆训练在有效激活深层躯干稳定肌的同时最小化浅层大肌群的收缩，在普通的站立位或坐位就能进行躯干克服干扰的稳定性训练，因此是一个较为理想的躯干稳定性训练工具，甚至可以配合表面肌电作为下背痛患者前馈激活功能障碍的诊断工具。Chung[34]用Flexi-bar对下背痛患者进行了为期6周的干预，改善了患者的疼痛、ODI（Oswestry disability index）、腹横肌的激活能力和厚度，且除腹横肌厚度外的其他指标均优于使用常规稳定训练的对照组，Dong-kyu Lee[35]的实验也得出了相似的结果。有研究显示坐位和站位的肩部振荡杆训练中肌肉的激活模式和活动程度并无显著差别，因此，临床上可以根据患者的耐受程度来选择体位[36]。虽然肩部振荡杆的训练强度可由训练者自主控制，但在康复中选择合理的训练强度和训练量依然是一件不容易的事情。Khalaf[12]研究了水平持杆上下方向振荡时腰椎间盘的受力情况，其中最大的压缩力和前向后的水平剪切力位于L5-S1椎间盘，并随持杆手的位置远离身体而增大。腰椎间盘突出常发生在L4-L5和L5-S1椎间盘，且患者不耐受椎间盘的横向剪切力，因此，此类患者在使用肩部振荡杆训练时可能存在一定的风险。在Moresidede[5]的实验中大幅度垂直持杆振荡时腰椎L4-5的压缩力高达4，328 N，超过了NIOSH（Natioanal Institute for Occupational Safety and Health）的标准，他指出对于不耐受压缩力的腰椎病理患者应谨慎选择训练参数，不适当的训练将造成伤害。

将运动链的理念融入肩关节功能康复中已是运动医学界的共识，运动链的方法要求以近端稳定为基础来进行肢体远端的活动。通常在运动链中靠近身体近端的弱链是造成运动损伤的原因所在，躯干和臀肌肌力弱或限制其运动会改变过头投掷运动员所需要的正常激活模式，产生远端关节功能障碍，且在过头运动中肌肉从近端向远端依次激活，躯干肌肉先于肩胛骨稳定肌，肩胛骨稳定肌先于肩袖肌群，因此，在肩关节的功能康复中应强调以躯干骨盆和肩胛骨的稳定为基础。Oliver[37]认为Bodyblade是一个很好的肩关节康复工具，因为它能激活上肢和下肢肌肉以多条运动链的动作模式来锻炼肩胛骨控制能力和躯干骨盆稳定能力。Jae-Woon Kim[38]将Flexi-bar与悬吊结合起来用于肩袖断裂病人术后康复训练中，与只使用经皮神经电刺激和CPM（continuous passive motion）的对照组相比，疼痛得到更多的改善，过度激活紧张的上斜方肌活动性更多的下降，起稳定肩关节作用的下斜方肌、冈下肌和前锯肌活动性更多的上升，体现出了此训练平衡肩周肌肉和稳定肩关节的作用。Buteau[39]的个案报道中用Bodyblade对盂肱关节不稳患者实施保守治疗，得到了很好的疗效，在50天的干预中，训练逐渐从肩关节保持固定位置到全关节活动范围，从双手过渡到单手再进阶到对角线运动，进阶中加入躯干的运动和支撑面的变化，最后挑战容易脱位的动作。而盂肱关节不稳的保守治疗方法主要为加强各肩关节稳定肌，但在文献报道中20岁以下的患者再次脱位的概率为83-90%，且70%的再次脱位发生在初次损伤的两年以内，可见常规的肩关节肌力训练治疗肩关节脱位有其局限性，作者认为使用肩部振荡杆的康复要比传统方法更为有效。Eun-Kyung Kim[40]使用Bodyblade对头前倾体态患者进行了6周的训练干预，有效增加了患者的颅颈角（CVA，craniovertebral angle），减小了颅旋转角（CRA，cranial rotation angle），随之整个体态的改善也使足底压力趋于平衡。头前倾的颈部姿态会造成上胸椎的代偿，改变肩胛位置，使肩关节功能受损，影响上身力线，重心相应的后移，压力集中于足跟部，足底压力的分布不均还会进一步影响平衡能力，作者认为类似Bodyblade这样能激活全身远端和近端运动链的康复训练对颈肩疾病患者有积极作用。

关于肩部振荡杆训练改善平衡功能的研究中，Dong-kyu Lee[41]用Flexi-bar对脑卒中患者进行训练，有效改善了患者的平衡和步态，其作用效果可能为本体感觉、核心稳定和协调控制能力提高的综合作用。刘学栋[42]对普通大学生进行为期8周的Flexi-bar训练，显著提高了受试者的动、静态平衡控制能力。而Ruzene[43]对老年女性骨质疏松患者的平衡训练中，采用振荡杆和无振荡的杆均能显著提高平衡能力且无组间显著差异，提示在平衡训练中姿势的选择是更重要的因素，而有无振荡影响较小。可见肩部振荡杆在平衡训练中可以作为一个增加干扰的工具，但其在提高平衡能力上可能并没有特别的优势。

3 研究总结与展望

肩部振荡杆的主要效用在目前的研究中已基本明晰，采用这一新兴训练器械所具有的强化肩部、躯干稳定肌群增强本体感觉协调控制的综合作用，将其运用于训练中以达到提高身体功能的目的，能够服务于运动员和患者。但就目前的研究现状来看，仍有值得商榷和不足之处：（1）现有研究中测试肩部振荡杆训练时的肌肉活动多采用表面肌电方法，虽然这是一种简单易行的量化研究方法，但它在测试深层肌肉活动时很容易受到表层肌肉的干扰造成结果的不准确，而肩部振荡杆训练所涉及到的关键肌肉又多为深层肌肉；（2）多数文献中并未深入探讨肩部振荡杆训练表现出的作用效果背后的机制或是对其提出猜想和假设，使得读者对此器械及其训练机理的了解不够深入；（3）较多的研究关注于单个训练动作而非整体训练计划，而要想在实践中真正使用好肩部振荡杆，除训练动作外还需要注重训练的整体安排和训练的针对性。本文针对现有研究的不足之处，对未来肩部振荡杆作用与应用的研究提出以下几点讨论性建议。

3.1 与计算机相结合

与表面肌电相比，Khalaf[12]所采用的计算机数值模拟仿真方法更具先进性。在有优质的模型和算法的情况下，计算机往往能够得到接近真实的结果，在得到更多数据的同时节省了人力物力成本。计算机模拟也可作为对人体实验结果的验证，从而使研究更具信服力。随着仿真技术的不断发展，这将是一个重要的研究方向。

3.2 与运动学和动力学相结合

采用其他生物力学手段或一些创新方法能够帮助我们更全面深入地了解肩部振荡杆训练的作用机制，例如将运动学或动力学测试与肌电信号同步采集，则更能反映训练的本质特征，可对出现的现象进行深度剖析，形成完整的科学训练理论以指导实践。

3.3 制定关于某些运动项目和疾病的使用指南

由于各运动项目的专项特性和不同疾病的病理特征，在肩部振荡杆的实际应用中我们不能一概而论。为做到根据训练中的要求产生针对性的体适能适应反应即SAID原则（Specific Adaptation to Imposed Demand），需要制定出符合运动项目规律和疾病康复原则的指南性手册，以便保障从业者的训练和治疗水平及患者安全。Buteau[39]的文章中就详尽报道了其对肩关节脱位康复的治疗流程和相关细节，指南的制定需要更多类似的临床和训练实践报道。

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Review of the Function and Application of Shoulder Oscillating Rod

YANG Zhou, ZANG Guangyue

School of Kinesiology, Shenyang Sport University, Shenyang Liaoning, 110102, China.

Shoulder oscillating rod is a kind of hand - held functional training equipment. As functional training gains more and more attention along with the emphasis of regional interdependence in rehabilitation, shoulder oscillating rod, a new training instrument, has gradually entered the public view and been studied by many scholars. This review systematically analyzes the function of shoulder oscillating rod and illustrates its application in sports training and rehabilitation. Function of shoulder oscillating rod was summarized into three aspects: increase muscle recruitment and activate deep muscles, enhance core stability to promote the integration of the kinematic chain, improve proprioception ascending motion control. Future research prospects lie in the combination of computer simulation or kinematics and dynamics analysis, as well as the development of guidelines for the use of shoulder oscillating rod in certain sports and disease rehabilitation.

Shoulder oscillating rod; Bodyblade; Flexi-bar; Functional training; Rehabilitation

G808.12

A

1007―6891（2020）01―0041―07

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.01.09

2019-06-24

2019-08-22