足跟垫高（Heel Elevation）对杠铃背蹲（Barbell Back Squat）过程中姿势稳定性（Postural Stability）的影响：一项探索性研究

《Applied Sciences》：The Impact of Heel Elevation on Postural Stability During the Barbell Back Squat: An Exploratory Study

　　

摘要：足跟垫高（Heel Elevation）常用于杠铃背蹲（Barbell Back Squat）中以辅助踝关节背屈（Ankle Dorsiflexion）并促进躯干更直立的体位，但其对姿势稳定性（Postural Stability）的影响仍知之甚少，特别是当足跟垫高是采用楔形垫（Wedges）而非专用举重鞋实现时。本探索性研究旨在分析使用楔形垫进行足跟垫高对杠铃背蹲过程中姿势稳定性及地面反作用力（Ground Reaction Force, GRF）的影响。八名健康年轻男性（22.1 ± 1.7岁；77.6 ± 7.5 kg；1.80 ± 0.05 m），均具备至少1年抗阻训练经验，参与本研究。经过熟悉化及1RM（One-Repetition Maximum，一次重复最大重量）负荷测定课后，受试者在无楔形垫及使用3 cm足跟楔形垫两种条件下，各完成4组、每组6次的70% 1RM杠铃背蹲。采用无线双测力台系统记录生物力学数据。结果显示，两种条件下平均及峰值垂直地面反作用力（Vertical GRF）均无显著差异；相反，使用楔形垫增加了内侧-外侧方向（Mediolateral）的压力中心（Center of Pressure, CoP）位移（+8.8%）及速度（+7.4%），其中内侧-外侧CoP位移在未校正分析中显示显著差异。上述结果表明，3 cm足跟楔形垫不能增强发力输出，且可能与深蹲执行过程中轻微的姿势稳定性受损相关。

论文解读：《The Impact of Heel Elevation on Postural Stability During the Barbell Back Squat: An Exploratory Study》发表于《Applied Sciences》

一、研究背景与目的

杠铃背蹲（Barbell Back Squat）是力量训练、运动表现提升及功能性康复中最常分析的多关节动作之一。其技术执行受杠位、站距、躯干倾角及踝关节背屈（Ankle Dorsiflexion）等因素影响，进而改变髋、膝、踝关节的负荷分布与力学需求。足跟垫高（Heel Elevation，通常通过举重鞋或楔形垫/Wedges实现）可促进踝关节背屈、增大胫骨前倾角度并使躯干更直立，从而减少腰椎机械负荷、增加膝关节伸肌需求，已被证实可改变深蹲运动学、关节内负荷、肌电活动及地面反作用力（Ground Reaction Force, GRF）。然而，现有研究表明这些生物力学改变未必伴随力量、功率或动作速度等功能性/表现变量的提升。更重要的是，足跟垫高对杠铃背蹲过程中姿势稳定性（Postural Stability），特别是使用楔形垫而非专用鞋时的研究极为匮乏，关于楔形垫对GRF及压力中心（Center of Pressure, CoP）位移影响的研究存在明显空白。因此，研究人员开展此项探索性研究，旨在分析3 cm足跟楔形垫对杠铃背蹲过程中姿势稳定性指标（CoP位移与速度）及垂直GRF的影响，验证"楔形垫会改变CoP衍生姿势稳定性变量——尤以内侧-外侧（Mediolateral）方向为主——但不影响GRF变量"的假设。

二、主要关键技术方法

研究人员招募8名有至少1年抗阻训练经验的健康年轻男性（年龄22.1±1.7岁，体重77.6±7.5 kg，身高1.80±0.05 m），排除肌骨损伤者。采用重复测量设计，分两次课间隔一周：第1次课熟悉深蹲技术及楔形垫使用，测定70% 1RM（One-Repetition Maximum）负荷（通过力竭11–14次反推），统一站距与蹲深（股骨与胫骨呈90°膝角，以大腿后侧触绳标准化）；第2次课随机顺序在"无楔形垫"与"3 cm木质楔形垫（12×15 cm，倾角14°，仅足跟着于垫上，前脚掌接触测力台平面）"两种条件下各完成2组×6次70% 1RM深蹲，穿袜赤足以消除鞋具干扰，组间休息6 min。使用Hawkin Dynamics无线双测力台中单台记录全程垂直GRF及前后（Anteroposterior）、内侧-外侧（Mediolateral）、总CoP位移（CoP Sway）与CoP速度（CoP Velocity），采样频率达1000 Hz。数据分析取各条件下两组均值，采用Wilcoxon符号秩检验比较组间差异，计算r值效应量（Cohen标准），并用Holm–Bonferroni法校正多重比较，p<0.05为显著性阈值。

三、研究结果

3. Results（结果）

经统计分析，平均垂直地面反作用力（Mean GRF）与峰值垂直地面反作用力（Peak GRF）在有无楔形垫条件下均无显著差异。内侧-外侧CoP位移（Mediolateral CoP Sway）与速度（Mediolateral CoP Velocity）在使用楔形垫时分别升高8.8%与7.4%；未校正Wilcoxon检验显示内侧-外侧CoP位移在楔形垫条件下显著大于无垫条件（p<0.05），但经Holm–Bonferroni多重比较校正后所有变量均未达显著性。效应量分析提示内侧-外侧CoP位移与速度及总CoP位移与速度在楔形垫条件下略有升高，均为小效应量（small effect size），其余变量效应量可忽略。研究人员由此得出结论：3 cm楔形垫不影响深蹲过程中的垂直GRF输出，但可能伴轻微的内侧-外侧方向姿势控制改变。

四、讨论与结论翻译

讨论部分总结：

研究人员指出，本研究首次专门探讨楔形垫足跟垫高对深蹲平衡相关变量的影响。与"足跟垫高通过促进直立躯干改善平衡"的初始假设不同，仅观察到轻微的内侧-外侧CoP不稳定性——楔形垫使CoP内侧-外侧位移与速度小幅增加，提示该条件下额状面稳定性控制效率略降。这与Duan等人综述观点一致：>3 cm足跟垫高易使压力中心前移、有效支撑基底减小、腓肠肌–胫骨后肌等踝周微调稳定肌贡献降低、股四头肌与臀肌激活增加而踝精细稳定肌作用减弱，从而损害内侧-外侧稳定性；而1.5–2.5 cm较低垫高（通常为举重鞋）有报道可改善平衡。本研究使用3 cm楔形垫仍出现轻微内侧-外侧稳定性下降，机制未直接测定但趋势吻合。尽管7.4%–8.8%增幅较小，内侧-外侧姿势控制在深蹲平衡维持中具重要意义，既往研究证实内侧-外侧CoP行为异常关联跌倒风险及腰背痛、踝不稳人群姿势控制受损，故该变化具潜在生物力学相关性，但受样本量小及差异幅度 modest所限需谨慎解读。GRF无差异归因于外加载荷与动作节奏标准化消除了执行差异，与Pierce及Brice等人结果一致——足跟垫高虽可改变下肢及脊柱动力学或某些条件下肌电活动，但非提升深蹲表现（力量/功率/速度）的有效策略。局限包括样本小且仅限年轻训练男性、楔形垫高度3 cm（依新近证据偏低垫更适稳定性研究）、熟悉化仅单次（可能影响测力重复性）、仅分析CoP位移与速度而未纳入CoP面积或频谱、蹲深与负荷沿用无垫条件设定。未来需更大样本、更低楔形高度、充分熟悉化及独立条件标准化。

结论部分（翻译）：

本探索性研究表明，杠铃背蹲时使用3 cm足跟楔形垫对地面反作用力（GRF）变量无实质性影响，但可能与姿势稳定性——主要是内侧-外侧方向——的微小改变相关。具体而言，使用楔形垫时内侧-外侧压力中心（CoP）位移及速度增大，可能反映深蹲执行过程中稳定性控制策略稍弱。鉴于样本量小及探索性质，应谨慎解释上述发现。未来研究应包含更大更具多样性的样本、更低楔形高度及更长熟悉化程序，以更好表征足跟垫高对深蹲生物力学及姿势稳定性的影响。

实践应用（补充自原文Practical Applications）：

从实践角度，杠铃背蹲中使用3 cm足跟楔形垫似不改善地面反作用力输出，且可能轻微损害内侧-外侧姿势稳定性。虽然足跟楔形垫可帮助踝关节背屈受限者完成规范下蹲深度，但应慎重选择垫高高度以避免干扰平衡控制；在训练或测试中使用时，尤其当姿势稳定性关乎表现或安全时，建议安排充分的熟悉适应期。