基于神经肌肉功能训练理论与方法的新型训练器械的研发与应用

刘 宇，李海鹏，刘翠鲜，田石榴，井兰香，孙明运

基于神经肌肉功能训练理论与方法的新型训练器械的研发与应用

刘 宇1，李海鹏1，刘翠鲜1，田石榴1，井兰香2，孙明运3

无论是优异的运动成绩，还是良好的锻炼效果，都离不开科学的训练方法与训练器械。鉴于当前传统的训练方法无法完全满足神经肌肉系统的多样性适应要求，针对性地开展了基于神经肌肉功能训练理论与方法的新型训练器械的研发。首先，本着避免运动损伤的同时达到最大肌力与爆发力双重提升的目的，将超等长训练与重量训练相结合，研发了负重超等长训练方法与器械。其次，为了提高核心力量与肌肉协调能力，在充分利用人体对不稳定性的控制基础上，研发了惯性哑铃和惯性杠铃。这些新训练方法与器械的引入，对于提升运动训练过程中神经肌肉力量及功能的训练效果产生积极的作用。

神经肌肉功能；负重超等长训练系统；惯性哑铃；惯性杠铃

通过科学训练提高运动员乃至运动健身者的神经肌肉系统功能，已成为当前竞技体育与全民健身关注的热门课题之一。力量素质不仅是身体素质的重要组成部分，更是运动技能得以展现的基础保障。根据肌肉力量的一般表现形式，肌肉力量可以划分为最大力量、爆发力和肌耐力[16]。长久以来，负重训练(Weight Training，WT)以个人体重或者器械进行的渐进式动作作为肌肉力量训练的主要手段，被认为是增加最大力量的有效方法。然而，Bloomfield等人[9]以优秀水球运动员为研究对象，观察肌肉力量与投掷速度的关系时指出，传统的阻力训练显著增加了最大力量，投掷速度却没有产生变化，因而对爆发力的增加有限。Rutherford等人[23]的研究结果也指出，在为期12周的下肢阻力训练后，增加了蹲举重量，却并未增加Wingate无氧功率测试中所测得的峰值功率。因此，传统的阻力训练单纯依赖向心、离心收缩的训练方式，产生神经适应和肌肉适应机制，可有效增加最大力量，但却不能十分显著地增加肌肉的爆发力，因而，无法满足实际比赛的需要[14,15,26]。

在多年的运动训练实践中，教练员们创造了多种多样发展肌肉力量的方法以作用于某块肌肉或某些肌群，进而通过增加肌肉生理横截面积和改善肌肉内协调能力来增加肌肉力量。这些传统方法在常规训练中虽然取得了一定的成效，但也存在着局限性。鉴于神经肌肉系统的活化水平对于肌肉力量的提升具有重要的作用，那么，要想产生新的突破性运动适应，就需要在实际训练中不断增加训练方式、训练强度及训练量的可调节性[8]。然而，遗憾的是，传统的训练方法无法有效的满足上述需要。因此，本文在前人已有研究的基础上提出了神经肌肉功能训练方法，从体育工程的视角研发出新型训练器械，以期在丰富运动训练理论的同时提供科学的训练方法与器械。

1 总体理论背景及研发思路

神经性适应在力量训练过程中发挥着重要作用。神经系统通过改变激活运动单位的数量或者改变激活运动单位的程度来调节肌肉力量的大小，肌力增加决定于运动单位的活化或募集的多少和被激活运动单位的发放频率的高低，或者是两者共同作用的结果。实际上，神经肌肉系统在肌肉力量调节过程中存在着兴奋与抑制这两个神经控制回路(图1)。在运动训练过程中，高级中枢可以通过α-运动神经元(Motor Neurcn,MN)自主支配或刺激肌肉产生一定的肌肉力量以克服负荷，当肌肉负荷受到干扰的时候能够引起肌肉长度的改变，进而导致牵张反射，使得梭内肌兴奋并刺激肌梭而产生一个具有正向强化循环特征的兴奋神经控制回路，增大肌肉收缩力量；当肌肉收缩的力量过大时，就会引起高尔基腱器发生腱反射，从而抑制α-运动神经元兴奋，并阻碍肌肉收缩，产生一个具有负向调节循环特征的抑制神经控制回路，减弱肌肉收缩力量。如何利用神经肌肉系统的这种即可保证最大的力量输出，又有自我保护的功能，成为本团队设计训练器材时思考的重点。

在实际人体运动过程中，肌肉的功能作用比解剖学定义的更为广泛，一块单关节肌肉可以对它没有跨过的关节产生作用，例如，比目鱼肌在下肢伸缩时除了具有伸踝作用之外，还具有伸膝和伸髋的作用。而一块双关节肌肉可以在关节处产生与解剖学定义相反的作用，例如，腘绳肌在起跳时在膝关节产生屈膝力矩，但它的作用却可以是伸膝，即在膝关节产生伸膝角加速度，这种现象又被称作“肌肉功能依动作而定原理”[5,27]。因此，力量与体能训练中所选取的训练动作应尽可能与比赛中使用的实际动作相一致，训练方法或训练器械必须能够激发双关节肌的潜能。传统的训练方法无法良好地满足神经肌肉系统的多样性适应要求。为了解决最大力量与爆发力训练方法及其实现，肌肉协调与核心力量的训练等科学问题，本团队开展了神经肌肉系统功能训练方法的研究与新型训练器械的研发。

2 负重超等长训练系统的研发与应用

2.1 研发背景

1968年，前苏联田径教练员Yuri Verkhoshnski在冲击式训练法中提出的一种增强肌肉爆发力的训练方法——Plyometrics Training(PT)，更能适应动态运动表现[25]。自此以后，相关学科确立了Plyometrics Training的理论基础与训练原则。

1984年，“Plyometrics Exercise”一词被引用到国内的运动生理学界，并被译为“超等长练习”。国外对Plyometrics 这个术语也有争议，有使用Plyometrics的，也有认为应该称为Ballistic Exercise[11]的，Plyometrics Training 就是 Stretch Shortening Exercise Ballistic Training[20]。本研究中将Ballistics、Plyometrics训练都称为“超等长训练”。Kritpet[18]认为，超等长训练Plyometrics的工作形式是预先牵拉肌肉，使肌肉快速伸展(离心收缩)后，肌纤维被拉长，立即做强而有力的快速收缩(向心收缩)的一种训练形态，使最终的向心收缩阶段能产生更强而有力的收缩的一种爆发力训练方式。其生物学基础在于：预先牵拉肌肉，肌梭感知肌肉的长度变化，使运动神经元产生兴奋，使梭外肌产生反射性收缩动作，获得肌肉的牵张-缩短-循环(Stretch-Shortening-Cycle，简称SSC)和牵张反射特性的利益，牵张反射使运动单位活化的数目增加及激活的频率增加[13]，并充分利用了肌肉被拉长后的弹性能[24]，从而增加了肌肉的收缩力量和收缩速度，肌肉能在短时间里产生更大的力量[17,19]。高尔基腱器的作用是降低肌肉张力，以保护肌肉因过度快速伸展以避免运动损伤[12]。预先牵拉肌肉的同时提高了高尔基腱器的阈值，从而提高了肌肉所能承受的负荷，当力量的耐受性提高时，将可产生更强的收缩和伸展[10]。

原地垂直纵跳(Counter Movement Jump,CMJ)和跳深(Drop Jump)等是下肢超等长训练的常用方法，可以增强下肢运动速度和肌肉爆发力。单纯的阻力训练虽对增加最大肌肉力量效果显著，但因训练过程中肌肉收缩速度较慢，因而提高肌肉爆发力的效果不理想。要想在最短时间内发出最大力量，需要着重考虑两个因素：力量和发力速度(maximum Rate of Force Development，mRFD)。传统的力量训练注重以提高最大力量这一因素来实现爆发力的提高，往往忽略了发力速度的训练，使得力量训练对于爆发力的提高存在一定的局限性。力量训练仅适用于那些力量不足的运动员，而当运动员力量素质较好时，力量训练对于爆发力的改善作用就微乎其微了。事实上，剧烈运动时所需的动作时间往往低于300 ms，在如此短暂的时间内，最大力量根本来不及完全发挥(图2)。因此，与高负荷力量训练相比，低负荷力量训练经由改善发力速度而提升爆发力的优势得以凸显[15]。鉴于此，运动训练实践中迫切需要发展一种既能提高肌肉最大力量，又能同时提高发力速度的训练方法。

负重超等长训练(Plyometric Weight Training,PWT)具有坚实的理论背景，它融合了传统的阻力训练可有效增进力量及超等长训练可有效增进动作速度的双重优点，可作为一种综合提高力量与爆发力的训练方法[1,3,7]。

图 2 力量和发力速度在力-时间曲线上的差异示意图

综上所述，爆发力是现代竞技运动的关键性要素。研究发现，传统的重量训练是提高最大力量的有效方法，但不是提高肌肉收缩速度和爆发力的最佳选择。超等长训练是目前提高动作速度、增加爆发力的常用训练方法，但对最大力量的发展不足。负重超等长训练作为一种新的爆发力训练手段，从理论基础上认为，既能增加最大力量，同时，又能增加爆发力，能产生良好的力量适应，但负重超等长训练最佳负荷的控制和神经肌肉系统的适应机制需要深入研究。

2.2 研发思路

本团队利用负重超等长训练的理论与实践，融合了传统阻力训练增加最大肌力和超等长训练增加爆发力及动作速度的优势，成功解决了阻力训练和超等长训练的实际应用，将训练的动作主体规定为连续负重蹲跳(即CMJ)。训练时，肩扛适宜重量的杠铃，仪器上方装载的安全减速装置将连续CMJ动作快速下落过程中杠铃的重量产生的冲击力减少70%。训练过程强调在适当负重条件下，整个向心收缩期的动作过程必须快速且无减速制动期，并在向心末期蹬离地面。

该系统是一种带电脑控制的具有减速装置的负重超等长训练系统，负重超等长训练器的仪器具有一般阻力训练器的特点，能增加阻力负荷，同时，下落时也能减速制动，通过加装电脑控制的安全减速装置，可以减少杠铃下落时的冲击力。在杠铃上安装位移传感器，计算杠铃的位移、速度、加速度-时间曲线以及受试者施予杠铃的力量以及爆发力的输出，并监控训练强度和训练量等指标[4]。

负重超等长训练系统由训练器、制动器、位移传感器以及数据采集系统、数据分析系统5个模块组成(图3)。

图 3 本研究智能化负重超等长训练系统示意图

训练器：训练器是在现有的训练器上加高、加宽，以保证训练器的安全性。

制动器：本仪器的重量装置是杠铃,在训练系统上加装电脑控制的安全减速装置磁粉制动器，可以减少杠铃下落时的冲击力；根据运动训练的需要，即运动员的体重和负荷重量自动调节磁粉制动器的输入电流，从而改变磁粉制动器的输出扭矩；齿轮传动装置一端固定在齿轮传动装置上，另一端固定于杠铃上，继而达到调节杠铃拉绳张力的目的。数据采集系统包括：位移传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机等。应用软件开发环境包括支撑平台(操作系统)和软件开发系统两部分[4]。

从功能上主要分为：1)数据的实时采集与显示；2)历史训练数据的诊断分析。本系统提供开放的同步信号传输平台，可以配合肌电图(EMG)、肌动图(MMG)、心电图(ECG)、电子关节角度计(Goniometer)等进行多种运动生物信号的同步采集与测量。完成训练过程中的动态力量、位移等信号采集、转换与分析，由位移-时间曲线求微分得出速度-时间曲线，再次微分得到加速度-时间曲线。已知质量和加速度即可求出运动员作用于杠铃的力量-时间曲线。由于功率=力×速度[Power=F(t)·V(t)]，因此，该系统既可测量与计算出杠铃的位移、速度、加速度以及运动员作用于杠铃的力与爆发力。历史训练数据的诊断分析结果将以曲线形式显示在屏幕上。数据分析软件从模块上分为系统校零、信息录入、测试和数据浏览4部分。

2.3 实证研究

2.3.1 负重超等长训练系统对下肢生物力学特征的影响

为了测试负重超等长训练方法的科学性、实践性以及探讨针对所训练的目标肌肉选取的最佳负重标准，田石榴和井兰香等人[1,2,7,8]分别对16名某大学男性篮球运动员进行8周下肢负重超等长训练，采用VICON和三维测力台同步测量采集每个动作的运动学和动力学数据，计算关节角速度及角加速度值，经逆向动力学方法计算下肢净关节力矩(net joint moment,NJM)，并由此推导下肢各关节角冲量及做功。根据弹簧-质量模型计算下肢刚度及下肢各关节刚度。以最大等长肌力MVC作为标准力量，对运动员进行不同重量的负荷加载到杠铃杆，运动员杠负不同的杠铃重量进行垂直跳，完成负重超等长训练过程。记录测力台及肌电数据，分析不同负荷的力学特征和神经生理学特征。然后，进行8周的负重超等长训练，要求篮球运动员在进行每周3次的负重超等长训练，与负重深蹲起进行对比，注意训练前、运动过程中、训练后的监控，比较负重训练和负重超等长训练后垂直跳的高度，爆发力、最大等长力量等肌肉力量表现和肌电图、H-反射及T反射的神经适应特征，探讨负重超等长训练的力量训练效果和神经适应的特征，从而研究训练效果获得的可能机制。

2.3.1.1 不同负重超等长训练动作下肢各关节贡献度

为了比较不同负重超等长训练对下肢肌肉产生的不同效应，首先计算了该训练动作的下肢各关节做功/下肢做功的比值和各关节NJM/下肢支撑力矩的比值，获得了各关节的贡献度，探讨不同目标肌肉负重超等长训练时负重与关节力矩的关系。无负重时膝关节贡献度最大，随着负重增加，膝关节贡献度逐渐减小，髋关节贡献度逐渐增加(图4左)。而各关节力矩对下肢支撑力矩的贡献度与做功贡献度具有一定的一致性，关节肌力矩研究发现，无负重蹲跳时膝关节贡献最大，负重跳时变成髋关节贡献最大，踝关节次之，膝关节最小(图4右)，这一结果说明负重后髋关节作用最明显[1,2]。

图 4 不同负重超等长训练动作下肢各关节贡献度示意图

2.3.1.2 负重超等长训练对下肢各关节肌肉力量、爆发力以及刚度的影响

井兰香等[2,3]围绕负重超等长训练前后下肢髋、膝、踝关节肌肉力量、爆发力以及刚度的变化进行了研究，通过给予16名不间断常规力量训练的男子篮球运动员为期8周、每周3次30%1 RM负荷的负重超等长训练后发现，与训练前相比，8 周负重超等长训练后运动员纵跳高度和最大地面反作用力显著增加(分别由0.45±0.02 m 升至0.53±0.14 m，由2.24±0.63 BW 升至2.73±0.79 BW)；髋、踝关节峰值力矩、峰值功率、做功均显著提高，下肢刚度和髋、踝关节刚度显著提高；训练前、后膝关节峰值力矩、峰值功率和刚度无显著改变(表1)。随即推断8 周负重超等长训练能提高纵跳成绩及下肢肌肉力量。然而，当从各关节动力学角度来看，髋、踝关节动力学和关节刚度训练后明显提高，膝关节无显著变化，说明负重超等长训练主要通过提高髋、踝关节动力学指标和刚度提高整个下肢肌肉力量和爆发力。关节动力学分析结果也提示，负重超等长训练的主要目标肌肉是髋、踝关节肌，而对膝关节肌肉力量的需求程度较小，由此再次印证了髋、踝、膝关节贡献度的差异的客观性。

2.3.2 负重超等长训练系统对神经肌肉适应的影响

田石榴等[8]研究显示，8周的负重超等长训练后，Hmax/Mmax降低，显示负重超等长使α-运动神经元终池兴奋性降低，使反射兴奋性降低(图5)。造成Hmax/Mmax 降低的原因可能与突触前抑制有关。突触前抑制的发生与轴突-轴突型突触的功能有关。抑制性中间神经元对 Ia 传入运动神经末梢的作用，导致Ia/α-运动单位突触内释放的神经传导物质减少，使运动神经元去极化作用下降。来自肌梭、高尔基腱器、关节或皮肤感受器的Ⅲ和Ⅳ感觉神经的神经冲动激活抑制性中间神经元，导致Ia传出神经末梢的突触前抑制或多突触路径的神经元抑制，降低运动神经元终池兴奋性。8周负重超等长训练的T-反射的振幅值显著增加，显示高尔基腱器敏感性的降低，用以补偿运动神经元终池兴奋性的降低，促进周围神经系统的神经适应。

表 1 以30%MVC负荷进行负重超等长训练前后关节力矩、爆发力及刚度的变化情况一览表Table 1 Comparison of Pre-and Post-PWT on Net Joint Moment,Joint Power and Joint Stiffness during the Load of 30%MVC

图 5 负重组与负重超等长组实验前、后Hmax/Mmax变化情况示意图

在后续的实验研究中，神经适应结果显示，增加不同负荷下的股二头肌的离心力量和股外侧肌的向心力量，增加机体的全身爆发力。经过8周的负重超等长训练后，降低Hmax/Mmax幅度，显示负重超等长训练对肌梭敏感性具有适应性，降低α 运动神经元终池兴奋性，增加突触前抑制的作用。负重超等长训练会使 T-reflex 振幅显著升高，显示负重超等长训练使高尔基腱器的敏感性显著降低，也弥补肌梭敏感性降低的适应性，产生良好的神经适应。

3 惯性杠铃与惯性哑铃的研发与应用

3.1 研发背景

研究认为，核心力量是一种以稳定人体核心部位、控制重心运动、传递上下肢力量为主要目的的力量能力。核心力量的水平直接影响身体远端肢体的运动，它同上下肢力量一样，是人们日常生活、工作以及运动健身时不可缺少的力量能力[22]。传统负重抗阻训练由于过分注重提高大肌群力量，往往忽视了小肌群的协调发展，容易导致运动损伤。因此，加强核心力量训练及评估对于提高运动训练、大众健身的效果、预防运动损伤等具有重要意义。

近年来，运动训练理论不断推陈出新，很多新的方法逐渐应用到力量训练领域，以满足力量发展的全面、均衡和精细化需求，其中，针对核心力量训练的新方法更是层出不穷。例如，应用各种动作徒手肌力训练法，借助器具如平衡软踏、泡沫轴、抗力球、平衡垫、健身球、平衡半球、悬吊训练器械、核心板、普拉提、Bodyblade振动棒、飞力仕、弹力带等加强核心力量的训练法[21]等。这些训练主要强调在不稳定环境下的训练，其理论依据为动态不稳定的支撑环境增加了对中枢神经系统的刺激，提高了中枢神经系统动员肌纤维参与收缩的能力(即中枢激活)，进而增加了力量训练动作的数量和范围，提高了力量训练的难度和复杂性，弥补了传统负重抗阻训练法的力量与平衡、力量与协调、力量与灵敏不足。然而，以上这些训练方法由于在不稳定条件下进行训练外部负荷很难加大，绝对力量提高幅度也并不理想，因此，总是或多或少存在一定的局限性。从理论上讲，如果能够在训练时既可以对人体核心训练创造较大的不稳定环境，又能加大外部负荷，将成为核心力量训练的理想状态。

3.2 研发思路

为了解决上述诸多核心力量训练方法中存在的瓶颈制约，实现肌肉协调与核心力量训练的“双提高”，本研究团队在吸取和借鉴普通哑铃和普通杠铃动作特点的基础之上，充分利用人体对不稳定性的控制，将上肢、下肢以及全身腰背部肌肉整合动员，开发研制了新型训练器材惯性哑铃和惯性杠铃。

惯性哑铃，又称具有可调式惯性阻力负荷特征的哑铃，它与普通哑铃力学机理上的区别是其在举动过程中内有摆轮旋转，产生惯性力。惯性哑铃内部有可旋转的偏心摆，偏心摆旋转产生周期性的惯性力，使使用者手臂和全身产生附加的周期性振动，全身肌肉产生周期性肌紧张，不仅训练了上下肢肌肉的协同，对全身的肌肉力量及协调亦有训练效果(图6左)。其优点在于体积较小，可以开发出不同动作形式，且极具有趣味性和自我竞技性，适宜办公室、居家以及工作间隙使用，随时随地运动。与此类似，惯性杠铃是一种具有可调式惯性阻力负荷的杠铃，内部同样配有可旋转的偏心摆，调节摆锤重量、摆锤到主轴的距离及两个摆锤杆的夹角来调节惯性力的大小(图6右)，当其晃动时可以造成躯干及全身的不稳定，利用人体对这种不稳定性的控制使核心部位力量得到训练。

图 6 本研究团队研发的惯性哑铃(左)和惯性杠铃(右)示意图

3.3 实证研究

孙明运[6]通过利用本团队自主研发的惯性杠铃对上海某高校26名大学男生进行了腰腹部核心力量训练，采用3T西门子磁共振仪对腰腹部肌肉的横断面积(CSA，图7)、体积进行了测试，结合压力生物反馈仪(The STABILIZERTM Pressure Bio Feedback)测试腹横肌收缩压力变化特征，以验证惯性杠铃对于核心肌肉的训练效果。将受试者随机分为惯性杠铃训练组和普通杠铃训练组，分别安排1 h/次、3次/周，共计8周的训练后发现，惯性杠铃组与普通杠铃组相比腰腹部肌肉右侧的腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌、多裂肌CSA、体积增量百分比具有非常显著性差异(P<0.01，图8)。

腰腹部肌肉分为腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌和腰部脊柱的肌肉。同样的训练负荷配比、密度或者量，如果是静态情况下，二者作用相同或相近；但当运动起来后，由于器械的结构不同，惯性杠铃摆锤具有一定的旋转半径，惯性力的力臂较大，对腰腹部的干扰力矩较大，随着人体作用力的增加，该惯性力力矩作用更大，致使训练强度更大，对腰腹部肌肉的激活作用更明显。同样的静态负荷能产生较大的动态负荷，同时又具有普通杠铃的简便、易于装卸、体积小的特性，惯性杠铃作为一种新型的训练器械，显然具有自身的优势。

图 7 第四腰椎(L4)MRI肌肉横断面图

不仅如此，虽然惯性杠铃组和普通杠铃组腹横肌收缩压力均较训练前有显著提高，但惯性杠铃组较普通杠铃组提高的幅度更为显著(P=0.04，图9)。由此可见，惯性杠铃与普通杠铃训练相比，惯性杠铃对于腹横肌的横断面积、体积及肌肉活性具有更大的增强作用，验证了惯性杠铃对于核心力量训练具有较好的效果。

图 8 实验组、对照组CSA(左)、体积(右)增量百分比比较图

图 9 惯性杠铃组(实验组)和普通杠铃组(对照组)腹横肌收缩压增量比较示意图

4 新型训练器械的应用与推广价值

现阶段，我国教练员已将超等长训练广泛应用于各个运动项目中，如篮球、足球、柔道等，取得了一定的成绩，但也存在着许多问题，主要表现在：一是，离心收缩和向心收缩的脱节，导致储存的弹性能不能被充分有效地利用；二是，练习手段和要求不符合专项技术的需要；三是，超等长力量的耐力训练被忽视。在发展下肢的爆发力训练方法中，多数教练员采用大负荷的杠铃负重下蹲伴随不同深度的蹲起的练习方法，训练效果主要体现在最大力量的增加上，同时，由于训练手段的不合理和训练辅助器材的缺乏，有相当一部分运动员出现不同程度的膝关节劳损。运动员在负重的情况下进行超等长训练，或者在超等长训练过程中加以负重，如利用负重杠铃进行半蹲跳或者跳深，落地时运动员会受到较大的地面冲击力，加大了训练的难度和危险度，运动员的安全性和训练心理都将受到影响。因此，在训练过程中，负重超等长训练系统既具有一般阻力训练器的特点——增加阻力负荷；又能使运动员负重超等长训练过程中下落过程的地面反作用力的冲击减小，因此，具有减速制动的特点——减轻下落的惯性冲击力。从而帮助运动员起跳时完成动作，增加动作的速度，达到既有效增加了爆发力，又有效增加了最大力量的训练效果。惯性哑铃与传统哑铃相比主要是上肢肌肉参与、腰背部等其他部位活动不明显的特征，在周期性振动运动中有效地训练了肌肉的协调能力，应用潜力巨大。

5 结语

重量训练可以有效地提高最大力量，但对提高动作速度与爆发力效果有限；超等长训练可以有效地提高动作速度、增加爆发力，但对最大力量的发展不足。本研究所研发的负重超等长训练系统结合两者的优势，对提高最大等长肌肉力量和爆发力具有显著的效果，特别是髋关节和踝关节的力量和爆发力，对膝关节的力量和爆发力提高不明显。此外，负重超等长训练引起肌梭敏感性产生适应，提高了α-神经终池兴奋性与抗疲劳能力，改善了神经肌肉系统的功能。

惯性哑铃与惯性杠铃是一种具有可调式惯性阻力负荷的哑铃或杠铃，内部配有可旋转的偏心摆，调节摆锤重量、摆锤到主轴的距离及两个摆锤杆的夹角可调节惯性力的大小。当举起与转动惯性哑铃或惯性杠铃时，其晃动可以造成躯干及全身的不稳定，利用人体对这种不稳定性的控制使上肢以及躯干核心部位力量得到训练。研究显示，惯性杠铃对于腰腹肌的训练有较好效果，使腰腹肌肌肉形态和力量明显改变，一定程度上提高了核心力量。

诚然，负重超等长训练系统和惯性杠铃也不可避免地存在一些局限性，如负重超等长训练系统的使用需要辅助人员在旁辅助，对最大等长肌肉力量的训练效果没有传统力量训练大；而惯性杠铃在训练方法及训练量方面不易于掌握等。尽管如此，上述提到的新型训练方法及器械对于神经肌肉功能及适应水平的改善还是具有极大的挖掘潜力与应用前景。

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InnovativeInstrumentsDevelopmentBasedontheTheoriesandMethodsofNeuromuscularFunctionalTraining

LIU Yu1,LI Hai-peng1,LIU Cui-xian1,TIAN Shi-liu1,JING Lan-xiang2,SUN Ming-yun3

Abstract：Both scientific training methods and instruments play the key roles in either sports or exercise.Nowadays,traditional training methods cannot completely meet the requirements for diverse development of neuromuscular function.In this study,two innovative training methods and instruments were developed:1) Plyometric Weight Training has been proposed based on plyometric training and weight training to gain the maximum muscle strength and power; 2) dumbbell and barbell having adjustable inertial resistance load characteristic have been developed by means of the disturbance control of human body to improve core strength and coordination of muscles.Experimental results indicated that these training-modes significantly enhanced the training effects of neuromuscular strength and function from scientific point of view.

neuromuscularfunction;plyometricweighttraining;dumbbellhavingadjustableinertialresistanceload;barbellhavingadjustableinertialresistanceload

1000-677X(2014)02-0000-00

2013-12-18；

：2014-01-15

国家自然科学基金资助项目(11372194);国家体育总局体育科技创新与成果转化项目(2013B008)。

刘宇(1959-),男,河北张家口人,教授,博士,博士研究生导师，主要研究方向为运动生物力学、体育工程,E-mail:yuliu@sus.edu.cn;李海鹏(1982-),男,山西临汾人,讲师,博士,主要研究方向为老年人运动健康促进, E-mail:ecnudoctor@126.com;刘翠鲜(1968-),女,江苏淮安人,副教授,在读博士研究生,主要研究方向为动作技术分析与体育工程,E-mail:liucuixian@126.com;田石榴 (1972-),女,湖北鄂州人,副教授,博士,研究方向为神经控制的理论与方法,E-mail:tianshiliu@126.com;井兰香(1972-),女,河北沧州人,副教授,博士,研究方向为运动生物力学,E-mail:jinglanxiang123@163.com;孙明运(1972-),男,陕西蓝田人,讲师,博士,研究方向为运动生物力学,E-mail:smy0072008@21cn.com。

1.上海体育学院 运动健身科技省部共建教育部重点实验室，上海 200438;2.河北沧州医学高等专科学校，河北 沧州 061001;3.安庆师范学院，安徽 安庆 246133 1.Key Laboratory of Exercise and Health Sciences of Ministry of Education,Shanghai University of Sport,Shanghai,200438,China;2.Cangzhou Medical College,Cangzhou 061001,China;3 Anqing Normal University,Anqing 246133,China.

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