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说呼吸必须先了解呼吸机制,呼吸机制中起到最及其重要的作用的是心肺系统,将氧气送到组织,并将组织中的二氧化碳排出体外。
前两个过程由于人体从体外摄取气体运送到肺部和血液,故称为外呼吸。一旦气体进入血液,就会被运输到组织内。当血液到达组织后,呼吸的第四个步骤就即将发生,这是在血液和组织之间进行气体交换,称为内呼吸。这样,外呼吸和内呼吸相互连接,构成循环体系。
吸气运动是主动的过程,主要有膈肌和肋间外肌的收缩引起的,膈肌和肋间外肌的收缩,增大胸廓的大小和容积,同时肺内压降低,使气体流入。
呼气运动是被动的过程,是呼吸肌和膈肌的放松,肺组织的弹性回缩,使胸廓变小,回到正常状态,同时肺内压升高,使气体流出。
知道了呼吸是由“呼”和“吸”组成的,那么我们再来看看“呼”和“吸”是如何实现的呢?
要讲呼吸肌群,不得已提的就是呼吸泵肌肉,呼吸泵肌肉是环绕肺脏排列的一个复合体。吸气肌主要的工作肌群是膈肌,膈肌向下运动,提高腹内压力,也辅助腹部肌肉稳定脊椎。
使腹壁呈现肌肉外形的肌肉是主要的呼气肌,比如让人流口水的六块腹肌中的腹直肌,还有腹横肌、腹内斜肌和腹外斜肌,具体见下图。
参与呼气(也称为吐气)的肌群,实际上就是我们常说的核心肌群的主要部分。这些肌群在收缩时形成一个坚硬的圆柱体(收腹),使腹腔间隔变硬并增强腹内压力,促进脊椎和骨盆的僵硬和稳定。它们具有增强腹内压的能力,且该能力受到骨盆底肌与膈肌收缩状态的影响,这两种结构可被视作由腹肌形成的坚硬圆柱子的底座和盖子。柱体壁(收腹肌)收缩导致腹内压增长,如果盖子(膈肌)位移,这种压力便会消解。反之,如果盖子朝下方运动进入圆柱体,压力可能就会增大。
正因为如此,膈肌对调节腹内压有着深刻而重要的影响,对核心稳定和姿势控制来说也非常重要。
在吸气肌疲劳的时候,人们采取的姿势控制策略并不像非疲劳那样高效。研究表明,呼吸肌发挥重要的平衡作用。最近的一项研究也证明,如果吸气肌在躯干等长伸展测验以前变得疲劳,背部肌肉疲劳的速度则更快。这就从另一方面代表着如果抑制吸气肌促进躯干伸展,那么对背部肌肉组织的要求就是更高。这也进一步说明了呼吸肌参与姿势控制和核心稳定的关键作用。
了解了呼吸的机制以及呼吸肌群的运作机理,现在我们再来了解一下跑步中的呼吸。
跑步是一种动态稳定的过程,核心肌肉在跑步过程中除了要确保身体直立,还要确保骶髂关节和脊柱功能正常,避免脊柱损伤。
骶髂关节使低位脊椎(指骶骨)与骨盆(骨盆带)的融合部分相连,是一种天然的减震器,在每一次足部落地产生冲击时,是脊椎避免骨盆的撞击。这些关节同时提供定位信息,帮助躯干与双腿相互协作。因此,骶髂关节一定要能产生运动与收缩活动,这即是骨盆发挥核心稳定的基础。
骨盆的核心稳定结构增强了骶髂关节稳定性,促进该关节收缩在安全的范围内活动。因此核心肌群的稳定能保护脊椎与骶髂关节不受损伤。
说到这里,跑友们想一想,你在一场越野比赛之后,有没有经历过肋骨与腹部酸痛?
是的,肯定很多人有过。因为比赛时候核心肌肉直接发挥了身体姿势控制的作用,出现酸痛是由于在不平地面跑步,核心稳定系统在遇到姿势障碍而进行调节所致。而呼吸肌也是核心稳定肌群系统的重要部分,大多数跑友不知道膈肌是重要的核心肌群,肋骨轮廓肌肉也对姿势不稳定做出代偿性调整。
在跑步过程中,当足部落地不稳并导致身体重心偏移时,呼吸肌群发挥“拉回”躯干和抑制偏转的效果。跑步期间,使呼吸和跑步节奏同步是实现高效、舒适呼吸的关键,这能够缓解呼吸肌稳定作用与呼吸作用之间的竞争。如果,呼吸与跑步节奏不能同步进行,由于内脏随着跑步节律而上下跳动,膈肌的呼吸运动就受到腹内器官(肝脏、胃、肠等)运动的影响。在膈肌向下运动时,如果内脏朝上侧运动,则膈肌的运动受阻,活动负担增加并可能阻碍血液流动。但这种“内脏跳动”一样能成为运动优势,通过使呼吸与步伐频率一致,跑者能确保腹内内脏器官在朝下运动时辅助膈肌的运动。
在跑步过程中会产生极为普遍的刺痛(即胸部区域局部集中的不适),有一项针对参与不同运动的近千人研究之后发现,有65%的跑者在运动的早期12个月内经历过程刺痛,比如常见的岔气,虽然目前关于岔气的起因还没有达成明确的共识,但有一种理论认为是膈肌缺血(缺乏代谢活动所需要的血流)或是膈肌痉挛(抽筋)。
除了肋骨轮廓四周的疼痛外,跑者的锁骨和下颈部也也许会出现不适(跑友们,除了岔气,想想你们是否发生过类似的“痛”),并且有时候从锁骨向下延伸至肱二头肌,这都与辅助呼吸的肋骨轮廓周围肌肉和颈部肌群(吸气肋间肌、胸锁乳突肌、斜角肌)不能承受之重有关。
提高跑步效率同样需要维持核心稳定性并使肩部的抗旋转动作最小化,特别是初跑者,他们在开始跑时,由于核心稳定不够,跑步过程中易出现躯干和髋部扭转。当下半身与上半身发生很大的旋转时,跑友们的肩膀也随着步伐做左右的摆动,这时就浪费了向前的推动力,运动效率减弱,因而跑动的经济性就下降。
所以,在跑步过程中,呼吸肌不仅要发挥呼吸的功能,也在多种系统中承担角色:包括维持身体姿势控制、保护脊椎不受损伤,以及在跑中蹬伸阶段优化传递力量,此外,呼吸肌力量不足,也增大岔气的风险。
所以,通过针对性的呼吸肌群力量训练,不仅能针对性强化呼吸的能力和效率,更是可以强化核心稳定性以及骨盆稳定功能,显著提升跑步效率。下篇文章,我们将教会大家怎么样做呼吸肌的训练,请关注Bigger跑步学院,第一时间获得科学跑步专业相关知识。
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