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引言
强有力的伸髋肌群对于运动表现、日常生活、预防损伤都至关重要(9,18,19)。常用的复合型伸髋练习有深蹲、硬拉、臀推。此外,为了优化特定肌肉的激活效果,或为了在周期化的抗阻训练计划中对同一练习进行不同的变化,采用多种练习手段也是常见的(1-3)。例如,可以通过相对于旋转轴(如髋关节)的水平轴去移动负重位置(如前蹲、后蹲)来实现。这将改变运动的生物力学要求,改变活动关节周围的扭矩生成,从而可能影响相关肌肉的激活。根据这一观点,Yavuz等人的一项研究(21)观察到,前蹲与后蹲相比,下蹲时股四头肌激活程度更高、腘绳肌激活程度更低,尽管在其他两项研究中没有观察到这种模式(8,11)。
可以预期,负荷水平位置的改变也会影响硬拉动作的肌肉激活程度。然而,一项运动学分析显示深蹲和硬拉有着截然不同的运动模式(12),因此,从深蹲变式(前蹲与后蹲)的比较中得出的结论不一定适用于硬拉。六角杠铃硬拉是杠铃硬拉的一种变式练习,练习时人们会站进一个六角形的杠铃中。这使得人们处于一个更为直立的姿势,髋关节更接近负重的运动轨迹线,从而减少了髋关节的阻力力矩。因此,Swinton等人(20)的报告指出,与杠铃硬拉相比,六角杠铃硬拉的腰椎力矩峰值更低,以及Camara等人(4)的研究显示,杠铃硬拉在更大程度上激活了股二头肌和竖脊肌。但是,这些研究都没有评估主要伸髋肌臀大肌的激活情况。
最近,杠铃臀推已经成为一种训练臀肌的流行练习。与深蹲和硬拉这样的站立杠铃练习不同,在臀推中伸髋肌群的张力在接近锁定位置时达到最大(5)。因此可以预料,与硬拉相比,臀推中的臀大肌的激活程度会更加高,尤其是在臀推的最后阶段。在唯一一项比较臀推和站立伸髋练习的研究中,Contreras等人(6)指出,与深蹲相比,臀推时的臀肌和股二头肌更为活跃。
本研究的目的是比较臀大肌、股二头肌和竖脊肌在一次最大重复(1RM)臀推、杠铃硬拉、六角杠铃硬拉中的肌肉活动水平。
方法
实验法
采用受试者内部的交叉设计,采用1RM负荷,比较臀推、杠铃硬拉、六角杠铃硬拉三种练习中臀大肌、股二头肌、竖脊肌的激活水平(图1)。为了确保电极位置一致,所有的肌电图(EMG)数据都在同一次训练中。测试顺序是随机和平衡的。在实验前进行两次训练课熟悉/力量测试;第一次用于练习动作技术,而第二次进行1RM测试。
图1
被试者
13名健康男性(年龄21.9±1.6岁,体重81.4±7.2公斤,身高180±5.0公分),有4.5±1.9年的力量训练经验。符合资格的参加者必须年满18岁,并熟悉相关练习。他们不能存在引起减少最大努力程度的损伤、疾病或疼痛。参与者同意在每次训练前72小时内停止摄入酒精和避免腿部的抗阻训练。在被纳入研究前,参与者被口头和书面告知有关程序,并获得书面同意。这项研究符合最新修订的《赫尔辛基宣言》。该研究按照Sogn和Fjordane大学学院审查委员会的伦理指南进行,并在研究开始前获得了所有适当的法律许可。
小编注:《赫尔辛基宣言》全称《世界医学协会赫尔辛基宣言》,该宣言制定了涉及人体对象医学研究的道德原则, 是一份包括以人作为受试对象的生物医学研究的伦理原则和限制条件,也是关于人体试验的第二个国际文件,比《纽伦堡法典》更加全面、具体和完善。——来自《百度百科》
程序
第一次熟悉测试被用来优化和标准化每个人的技术。相关的测量(例如握距和站距)会被记录下来,并在随后的测试中使用。在第二次测试用于确定三个练习的1RM。两次测试在非连续日进行。
在第二次熟悉和实验测试中进行了相同的热身;在跑步机或自行车上锻炼5分钟后,通过特定的杠铃硬拉进行渐进式热身:30%1RM重复12次,50%1RM重复10次,70%1RM重复8次,90%1RM重复2次。自我报告的1RM用于计算第二次熟悉测试的热身负荷,而第二次熟悉测试中获得的1RM结果用于确定实验测试的负荷。每次试举间隔三至五分钟。
在实验测试中,使用第二次熟悉测试中获得的1RM。必要时,负荷增加或减少2.5kg或5kg直到达到1RM(1-3次尝试)。进行一套由4-6次最大负荷的重复练习组成的熟悉训练,以适应一个新的练习的动作模式。当无法使用正确的技术完成一次试举时,(如下所述),测试终止。硬拉时允许使用硬拉带。
所有的测试都是使用奥林匹克杠铃(杠铃硬拉和臀推)、六角杠和重量板在一个举重台上进行(Eleiko,Halmstad,Sweden)。在三种练习中,脚的宽度和旋转角度都是一样的。为了匹配六角形硬拉(见图1),在杠铃硬拉中使用72公分的握距。在硬拉变式中,将重量从平台上拉起。参与者被要求在举起杠铃的同时保持背部中立、笔直,并同时伸髋伸膝(以避免使用直腿硬拉技术)。当髋关节完全伸展时(躯干和大腿之间角度约180度),则完成拉起。两种不同硬拉的主要区别在于负荷相对于旋转轴(即髋关节)的位置。杠铃硬拉时,杠铃是在参与者的前面拉起的(图1),而六角形硬拉时,参与者站在杠铃的“内部”,手臂在腿的两侧,姿势更加直立(图1)。因此,杠铃硬拉的大部分时间里,从髋关节到杠铃重量的杠杆臂更长。在臀推中,参与者始于坐姿,上背部倾斜靠于长凳(高度49公分)。杠铃置于稍高于髋关节稍高于骨盆的位置,向上推到髋关节完全伸展,同时保持中立,背部挺直。髋关节完全伸展后膝盖的角度在高位的角度大约是90度。没有指示参与者以一种控制的方式降低重量,使他们从伸展的姿势直接放下重量。
肌电图
在放置凝胶涂层(Dri-Stick circular sEMG Electrodes AE-131,NeuroDyne Medical,USA)之前,皮肤已进行剃毛、擦皮,并用酒精清洗。根据Seniam(13)的建议,将电极(接触直径为11毫米,中心距为2厘米)置于优势腿的臀大肌、股二头肌、竖脊肌的底层肌肉纤维的推测方向。对于臀大肌,电极放置位置在骶骨和大转子的中间。对于股二头肌,电极置于坐骨结节和胫骨外侧上髁的中间。最后,竖脊肌的电极置于棘突外侧3厘米的腰椎L1处。
为了尽量减少来自环境的噪音,使用位于靠近采样点的前置放大器来放大和过滤原始的EMG信号。该前置放大器共模抑制比为100db,高切割频率为600hz,低切割频率为8hz。EMG信号通过硬件电路网络转换为均方根信号(频率响应为0-600hz,平均常数100ms,总误差±5%)。最后,采用16位A/D转换器以100hz的RMS转换信号进行采样。使用商业软件(MuscleLab V8.13,Ergotest Technology AS,Langesund,Norway)分析储存的肌电图数据。平均肌电振幅的均方根(RMS)计算了在拉起上升过程中得到的数值。此外,动作过程被分为上、下两阶段(垂直位移分为两阶段)。一个附在杠铃上的线性编码器可以识别动作的开始和结束、不同阶段和动作时间(Langesund Norway,Ergotest技术的采样频率为100hz)。线性编码器与肌电图记录系统同步(MuscleLab 4020e,Ergotest Technology AS,Langesund,Norway)。在记录动态肌电图数据后,测量三块肌肉的两次最大主动等长收缩(MVCs)。对于臀大肌,参与者采取俯卧姿势,双腿伸直,优势腿执行手动阻抗伸髋肌MVC。对于股二头肌,参与者仍然采取俯卧姿势,以大约45度的膝关节角度进行膝屈肌MVC。对于竖脊肌,采用Biering-Sorenson姿势进行背伸肌抗阻MVC(22)。指示参与者尽快获得最大力量并保持至少3秒(16,17)。3秒内平均EMG振幅最高的MVC用于标准化动态EMG数据。
统计分析
使用混合效应线性回归模型来比较各肌肉(臀大肌、股二头肌、竖脊肌)在各运动(硬拉、六角形硬拉、臀推)之间整体性和阶段性的激活水平。规范化的肌电图是模型中的因变量,而练习和运动阶段(上下)以及它们之间的交互项被视为固定效应。我们还包括了对参与者身份的随机拦截(允许从不同水平开始)。拉起时间、受试者身高和多年训练经验被视为潜在的混杂因素,并使用正向方法将其添加到模型中。如果变量在回归系数中引起>10%的变化,则被认为是混杂因素。P值(双尾)<0.05被认为具有统计学意义,而采用95%的置信区间来评估估计值的精度。所有模型的回归残差均进行了正态分布(分位数-分位数图和柱状图)的目测检验。统计分析软件包括Windows系统(StataCorp LP,USA)的STATA/IC13.1。
结果
所有的回归残差在分位数-分位数图中呈现正态分布,但在柱状图中有一些随机效应残差呈现非正态分布。因此,所有分析都使用未转换变量和对数转换变量执行。由于结果没有差异,因此对未转换的变量进行了最后的分析。动作时间被认为是一个混杂因素,并在分析中进行了调整。
在整个上升过程中,臀推的臀大肌激活程度比六角形硬拉高16%(P=0.025,图2左)。此外,杠铃硬拉的股二头肌激活程度比六角形硬拉高28%(P<0.001),杠铃硬拉的股二头肌激活程度比臀推高20%(P=0.005)(图2中)。竖脊肌激活程度无显著性差异(p=0.375-0.750,图2右)。
图2
在臀推的向上阶段,臀大肌的激活程度比六角形硬拉高26%(P=0.015,图3左)。在杠铃硬拉的向下阶段,股二头肌激活程度比臀推高48%(P<0.001),六角形硬拉的臀大肌激活程度比臀推高26%(P=0.049)。此外,与六角形硬拉相比,杠铃硬拉在向上运动中的股二头肌激活程度比六角形硬拉高出39%(P=0.001),臀推的股二头肌激活程度比六角形硬拉高34%(P=0.002)(图3中)。竖脊肌激活程度无显著性差异(p=0.312-0.859,图3右)。
图3
臀推(176.6±32.4kg)的1RM高于杠铃硬拉(150.6±24.2kg,p=0.001)和六角杠(153.5±22.4 kg, p<0.001)。这些练习的动作时间相似:杠铃硬拉:2.28±0.91秒,六角形硬拉:1.98±0.59秒,臀推:2.02±0.55秒。
讨论
这项研究的主要结果是关于整个动作的:1)与六角形硬拉相比,臀推对臀大肌的激活程度更大;2)与六角形硬拉和臀推相比,硬拉对股二头肌的激活程度更大;3)这三种练习对于竖脊肌的激活程度相似。
总的来说,臀推比六角形硬拉更能激发臀大肌的肌电活动,尤其是在动作的上半阶段。同样地,Contreras等人(6)在报告中指出臀推比背蹲更能刺激臀大肌的激活,尽管背蹲与硬拉是不同的练习,但是背蹲与六角形硬拉对于臀大肌的激活十分相似。出现这些结果可能是因为与六角形硬拉、背蹲相比,臀推在动作范围的最后阶段伸髋肌张力更高。但是,我们没有发现臀推和杠铃硬拉之间的臀大肌激活程度有显著差异,两者在整体动作和动作上半部分的平均肌电图分别有8%和13%的差异,臀推时的臀大肌肌电信号更强烈。
根据生物力学分析,杠铃硬拉比六角形硬拉对臀部的刺激更大,因为杠铃硬拉是从腿的前面拉起杠铃,此时背部充当了较长的杠杆(20)。但是,我们发现这两种硬拉变式有着类似的臀大肌激活水平。这一发现与之前两项关于前蹲和背蹲的研究(8,21)一致,那两项研究与我们这次对杠铃硬拉和六角形硬拉的比较研究相似,因为两者都会改变负荷相对于髋关节的水平位置。尽管如此,杠铃硬拉还是比六角形硬拉和臀推更能激活作为伸髋肌的股二头肌。
杠铃硬拉在整个动作中对股二头肌的激活程度高于臀推,这是因为杠铃硬拉和臀推在前半段的动作中存在实质性的区别。在杠铃硬拉的开始阶段,从髋关节到负荷的杠杆臂是最长的,这给伸髋肌带来了很大的压力。相反地,在臀推中,动作结束时臀大肌和腘绳肌肌腱的主动肌肉力量比动作开始时要大。另一种可能的解释是肌肉初长度。与臀推相比,杠铃硬拉在动作初始时的膝盖伸展幅度更大,因此增加了肌肉的生力能力(14)。
杠铃硬拉也比六角形硬拉更能激活股二头肌。这一发现与Camara等人(4)的研究结果一致,Camara等人的研究中,抗阻训练男子在次最大负荷下进行杠铃硬拉和六角形硬拉,比较两者的肌肉活动。他们发现杠铃硬拉中的股二头肌活跃程度要高出15%。一个原因可能是杠杆臂的增加,导致髋部周围扭矩的增加(20)。另一种可能是当膝盖接近完全伸展时,股二头肌作为伸髋肌的作用更大(12)。然而,尽管在杠铃硬拉的上、下两阶段股二头肌的激活程度都更高,但是只有在动作的上半段与六角形硬拉的差异具有统计学意义。
对于整个动作,臀推和六角形硬拉对股二头肌激活程度没有差异。然而,对不同阶段的分析得到了相反的结果,即六角形硬拉在动作的下半阶段肌电信号更强,而臀推在动作的上半阶段肌电信号更强。在动作的上半阶段,臀推的肌肉激活程度显著增加,这可能是因为水平负重的最后阶段需要增加髋部扭矩,而在六角形硬拉的上半阶段肌肉活动略有下降。Contreras等人(6)发现,尽管没有完全的可比性,但是在整个臀推的动作阶段,股二头肌的激活程度要高于背蹲。
我们发现竖脊肌在所有练习中都有着相似的高激活水平。这一发现得到了Camara等人(4)的支持,他们发现杠铃硬拉和六角形硬拉对于竖脊肌的激活水平无差异。此外,Gullett等人(11)和Yavuz等人(21)在比较前蹲和背蹲时也没有发现竖脊肌的激活程度存在差异。因此,负荷相对于髋部的水平位置似乎对竖脊肌的肌电振幅影响不大。
本研究有一定的局限性。第一,只招募了接受过抗阻训练的男性,因此,研究结果不一定能推广到其他人群。第二,在所有测试中都用了最大负荷,而次最大负荷可能会涉及的相关肌肉的相对贡献可能有所不同。第三,还没有确定臀推的最佳工作台高度。所用的长凳高度为49公分,这可能对于我们的部分或所有参与者来说都不是最佳选择。第四,由于只招募了13名参与者,可能会出现一些II型误差,限制了研究的统计效力。第五,我们原本还打算添加股四头肌的肌电图记录;但是,在1RM负荷的杠铃硬拉中,有几位参与者无法在不刮擦电极的情况下使用他们的首选技术,因此股四头肌肌电图记录被省略。臀大肌的最大主动等长收缩用直腿伸髋代替俯卧屈腿伸髋,这可能导致肌电激活程度更高(7,8)。然而,这不会改变研究中练习对比的结果。第六,表面肌电图只给出神经肌肉刺激激活的预估,并且始终存在来自周围肌肉串扰的可能(10)。肌电图数据也在动态收缩时收集,动态收缩比等长收缩有更多的潜在误差因素(10)。重要的是,所有的肌电图数据都是在同一次训练中收集的,这大大降低了出错的可能性(15)。
总之,杠铃硬拉在激活股二头肌方面明显优于六角形硬拉和臀推,而臀推对于臀大肌的激活作用更强。在激活竖脊肌方面三者没有差异。
实际应用
在设计抗阻训练项目时,适当的动作选择是很重要的。在最大负荷练习中,臀推是提供臀大肌最大程度激活的练习,特别是在动作的上半阶段,站立练习降低了伸髋肌的张力。杠铃硬拉在激活股二头肌方面的效果明显优于臀推和六角形硬拉。六角形硬拉通常对这些肌肉的激活程度最低。为了达到最佳的伸髋肌力量发展,我们建议同时进行臀推和杠铃硬拉练习。