本文對人體肌群的組合結構和功能分工進行了重新的分析和理解,對人體的協調動作模式進行了探索和總結。把人體的協調動作模式總結為三次可控發力模式。運用三次可控發力模式分析人體肌群的結構和功能,可以形成動態解釋,這與原有的靜態解釋是不同的。在三次可控發力模式的分析框架下,可以理解人體肌群的協調機制。
基本結論:本文分析了頭頸之外的人體三部分、九個環節,包括上肢的大臂、小臂、手,軀干的髖部、胸部、肩部,下肢的大腿、小腿、腳,這九個環節是人體運動的主要發力部分。本文以這九個環節為基礎,把三次可控發力模式分為三個層次:細節、局部、整體。細節是指三個環節:手、肩部、腳,局部是指三個部分:上肢、軀干、下肢,整體是指三部分、九個環節組成的整體。
第一是細節層次,包括手、肩部、腳等三個環節,這三個環節都能夠獨立完成三次可控發力。手的動作一般稱為手法,腳的動作一般稱為腳法,肩部的動作可以稱為身法,本文把手法、身法、腳法都總結為三次可控發力模式。
第二是局部層次,包括上肢、軀干、下肢等三個部分,上肢、軀干、下肢都能夠形成三次可控發力。上肢的三次可控發力是由手引領大臂和小臂共同完成的;軀干的三次可控發力是由肩部引領髖部和胸部共同完成的;下肢的三次可控發力是由腳引領大腿和小腿共同完成的。
第三是整體層次,如果上肢、軀干、下肢的三次可控發力在先后次序和同步次序上協調一致,能夠形成人體整體的三次可控發力。因此,人體的協調動作模式總結為三次可控發力模式。
1 環節肌群的結構組合和功能分工
本文按照肌肉形態把人體肌群劃分為三類肌群,大肌群、小肌群、短肌群。它們具有不同的功能,本文把它們的功能分別定義為:動力、控制、緊固。相應地,按照功能分工,人體肌群可以劃分為三種功能肌群:動力肌群、控制肌群、緊固肌群。
各個環節的肌群可以分為三組肌群。第一組大肌群是動力肌群,它們具有動力功能,負責為環節的運動提供動力。第二組小肌群是控制肌群,它們具有控制功能,負責精確控制環節運動方向,控制的含義是指通過微調形成精確定位。第三組短肌群是緊固肌群,它們具有緊固功能,負責保持關節的緊密連接,緊固的含義是指保持緊密連接,緊固一詞源于工業領域的緊固件。
以大臂環節為例,大臂環節的肌群可以劃分為三組功能肌群。第一組是大肌群,包括胸大肌、背闊肌、三角肌,它們是大臂環節的動力肌群。第二組是小肌群,包括喙肱肌、大圓肌、小圓肌,它們是大臂環節的控制肌群。第三組是短肌群,包括肩胛下肌、岡上肌、岡下肌,它們是大臂環節的緊固肌群。這樣分組之后可以看到,大臂環節的九個肌肉可以劃分為三組功能肌群,每組功能肌群都是由形態相近的肌肉組成的,肌肉的形態是和它們的功能相稱的。
肌群功能分工與重心問題的解決。人體運動需要解決重心問題,三種功能肌群能夠合作解決人體運動中的重心問題,它們的合作方式可以概括為:形成重心、控制重心、發力通過重心。緊固肌群負責形成重心,控制肌群負責控制重心,動力肌群負責發力通過重心。
緊固肌群在緊固關節的瞬間能夠形成一個重心,這個重心不是單個環節的重心,而是多個環節的總重心,可以簡稱為:多環節重心。
在緊固肌群形成多環節重心的基礎上,控制肌群能夠對這個重心的空間位置進行微調和精確定位,即控制這個重心。
在控制肌群對這個重心進行了定位之后,這個定位能夠為動力肌群的發力確定方向,動力肌群以此為方向進行發力,就能夠讓動力肌群的發力方向通過這個重心。
環節運動分為兩類,一類是杠桿運動,包括屈、伸、收、展等四種運動,杠桿運動具有杠桿軸;另一類是旋轉運動,包括內旋、外旋等兩種運動,旋轉運動具有旋轉軸。本文所說的發力方向通過重心,是指杠桿運動的杠桿軸通過重心,以及旋轉運動的旋轉軸通過重心。也就是說,把杠桿運動和旋轉運動等兩類運動的重心問題簡化為一句話:發力方向通過重心。
可以這樣表述動力肌群和控制肌群的合作關系:動力肌群按照控制肌群所確定的方向進行發力。這個表述是本文的核心思想,本文把動力肌群和控制肌群的這種合作模式稱為方向可控的發力,簡稱可控發力。
2 可控發力
可控發力是指大肌群和小肌群的合作模式。大肌群和小肌群能夠合作完成方向可控的發力,這種方向可控的發力模式可以簡稱為可控發力。在可控發力模式中,大肌群提供動力,負責發力;小肌群提供控制力,負責控制方向。
控制的含義是指微調和精確定位。小肌群對于關節的作用,是對關節角度進行微調和精確定位,可以稱為控制關節。小肌群控制關節的力學作用是控制相關的重心,這個重心一般是多環節重心。多環節重心是由多個環節組成的某個身體局部的總重心,例如上肢重心是一個多環節重心,它是大臂、小臂、手的總重心。小肌群通過控制多環節重心、對其進行精確定位,能夠為大肌群的發力確定方向,因此小肌群的功能可以表述為:通過控制重心、進而控制環節運動方向。可以進一步概括為:小肌群的功能是控制方向。探索小肌群的功能是本文研究的起因,研究結論是小肌群具有控制功能。
例如,喙肱肌、大圓肌、小圓肌等三個肌肉共同組成小肌群組合,它們是大臂的控制肌群。它們的作用是控制肩關節,能夠對肩關節角度進行微調和精確定位,其作用是控制肩關節以下的所有環節的總重心,即大臂、小臂、手的總重心,也就是上肢重心。這組控制肌群能夠對上肢重心的空間位置進行微調和精確定位,它們對上肢重心進行了定位之后,這個定位可以為肩部的發力確定方向,因此大臂控制肌群的功能是控制肩部的發力方向,與肩部的動力肌群合作完成肩部的可控發力。
肩部的可控發力模式是由大臂的控制肌群和肩部的動力肌群合作完成的。大臂的控制肌群包括喙肱肌、大圓肌、小圓肌,肩部的動力肌群是前鋸肌,二者合作完成肩部的可控發力。喙肱肌、大圓肌、小圓肌能夠控制上肢重心,并以此為前鋸肌的發力確定方向,前鋸肌按照喙肱肌、大圓肌、小圓肌所確定的方向進行發力,能夠使肩部的發力方向通過上肢重心,這樣就形成了肩部的可控發力。在后面的詳細分析中可以看到,肩部的協調動作模式是三次可控發力模式,喙肱肌、大圓肌、小圓肌的控制過程是其中的一部分,屬于第三次控制。
其它環節的可控發力也是相同的模式,可以概括地說,一個環節的小肌群能夠控制上一個環節的運動方向,并與上一個環節的大肌群共同合作,完成上一個環節的可控發力。
緊固肌群能夠形成重心。小肌群所控制的多環節重心是由緊固肌群形成的。仍以肩部的可控發力為例,喙肱肌、大圓肌、小圓肌所控制的多環節重心是上肢重心。上肢重心是大臂、小臂、手的總重心,它的形成是由這些環節的肌群共同合作完成的,其中具有關鍵作用的是小臂的緊固肌群,這組肌群包括肱肌、肱三頭肌內側頭、肱三頭肌外側頭,它們能夠緊固肘關節,這是形成上肢重心的關鍵一環,再加上其它相關環節的配合,就可以在肘關節的緊固瞬間形成上肢重心。因此完整的可控發力模式是由緊固肌群、控制肌群、動力肌群等三組肌群合作完成的,它們的合作方式可以概括為:形成重心、控制重心、發力通過重心。但是考慮到緊固肌群的實際工作機制非常復雜,形成一個多環節重心需要多個環節的共同參與,因此本文對可控發力模式進行了簡化分析,把可控發力簡化為大肌群和小肌群的合作模式,即一個環節的小肌群能夠與上一個環節的大肌群合作完成上一個環節的可控發力。
可控發力模式在現代機械中很常見,汽車、輪船的運行模式都屬于可控發力模式。汽車的方向盤和油門的配合,輪船的舵和螺旋槳的配合,都可以理解為方向可控的發力。大肌群與小肌群的配合模式,也類似油門和方向盤的配合模式,一個負責發力,一個負責控制方向,二者共同合作,完成方向可控的發力。另外,緊固肌群的作用類似于螺絲釘、鉚釘等等緊固件的作用,負責把各個部分連接為一個整體。通過這樣的比喻,可以形象地理解人體肌群的可控發力模式。
依靠可控發力模式能夠實現動作的準度。如同汽車、輪船依靠可控發力模式能夠準確行駛一樣,人體也依靠可控發力模式完成準確的動作。本文是以動作準度為研究線索,分析和理解肌群協調機制,從而形成了可控發力的觀點,人體依靠可控發力模式實現動作準度。
3 三次可控發力模式
人體協調動作模式是三次可控發力模式。人體動作是由多個環節共同合作完成的,各個環節的發力有先后次序和同步次序,本文把人體的協調動作模式總結為三次可控發力模式。
三次可控發力模式包括三次控制過程和三次發力過程。每次控制過程由一組控制肌群完成,每次發力過程由一組動力肌群完成,因此三次可控發力是由六組肌群合作完成的,包括三組控制肌群和三組動力肌群。這六組肌群的功能可以具體劃分為:第一次控制、第一次發力、第二次控制、第二次發力、第三次控制、第三次發力。三次可控發力模式能夠形成動作循環,可以實現循環往復的動作。
控制過程是指通過微調形成精確定位。微調是一個有工作時段的工作過程,而定位是一個沒有工作時段的瞬間,定位是微調的瞬間結果。每次控制的作用是依靠這個瞬間定位為本次發力確定方向。即第一次控制為第一次發力確定方向,第二次控制為第二次發力確定方向,第三次控制為第三次發力確定方向。
每次控制的微調過程是與前一次發力同步進行的。因為每次控制需要在本次發力之前確定好方向,所以每次控制的微調過程是與前一次發力同步進行的。第一次控制與相反方向的第三次發力同步,第二次控制與第一次發力同步同方向,第三次控制與第二次發力同步同方向。具體來說,第一次控制與第三次發力同步進行,但方向相反,其作用是對第三次發力進行反方向制動,工作結束后形成的瞬間定位能夠為第一次發力確定方向。隨后進行第一次發力和第二次控制,二者同步進行、方向相同,并且形成合力,工作結束后形成的瞬間定位能夠為第二次發力確定方向。隨后進行第二次發力和第三次控制,二者同步進行、方向相同,并且形成合力,工作結束后形成的瞬間定位能夠為第三次發力確定方向。隨后進行第三次發力,在進行第三次發力的同時也進行相反方向的第一次控制。
四個力點。總結上述分析可以看到,動作過程中存在四個力點。第一次發力和第二次控制是同步同方向的,二者形成合力,可以合并為一個力點。第二次發力和第三次控制是同步同方向的,二者也形成合力,也可以合并為一個力點。而第一次控制和第三次發力雖然在時間上是同步的,但在方向上卻是相反的,并且二者的方向一般也不在一條直線上,因此二者不能合并,要分別作為獨立的力點,第一次控制的力點和第三次發力的力點。這樣,在三次可控發力模式中存在四個力點,第一個力點是第一次控制的力點,第二個力點是第一次發力和第二次控制的合力點,第三個力點是第二次發力和第三次控制的合力點,第四個力點是第三次發力的力點。
手的四個手指可以簡明代表這四個力點。四個手指是小指、環指、中指、示指。小指代表第一次控制,環指代表第一次發力,中指代表第二次發力,示指主要代表第三次發力。另外,拇指的功能在后面分析,拇指負責三次控制,能夠主導手的協調動作。
三次可控發力的工作流程。上述四個力點的依次發力,就形成了三次可控發力的工作流程,一共有四個步驟。
第一步是第一次控制,在初始動作中是啟動之前的預備姿態,在循環動作中是與第三次發力在時間上同步、在方向上相反的。第一次控制能夠對第三次發力進行反方向制動,并為反方向的第一次發力確定方向。例如,小指負責第一次控制,對示指的發力進行反方向制動,并為相反方向的環指的發力確定方向,另外,小指與腕部的尺側組肌群同步工作,共同完成第一次控制,腕部肌群分為兩組,負責兩次控制,其中的尺側組負責第一次控制。
第二步,進行第一次發力,同時伴隨第二次控制,即第一次發力和第二次控制是同步同方向的,二者形成合力。例如,環指負責第一次發力,另外,腕部的橈側組肌群負責第二次控制,環指的第一次發力與腕部橈側組的第二次控制是同步的,環指與橈側組的組合形成了第一次發力和第二次控制的合力。
第三步,進行第二次發力,同時伴隨第三次控制,即第二次發力和第三次控制是同步同方向的,二者形成合力。例如,中指負責第二次發力,另外,拇指和示指負責第三次控制,拇指指尖的拇長伸肌和示指指尖的示指伸肌共同負責第三次控制,中指的發力與拇指和示指的第三次控制同步工作,形成合力,中指與拇指和示指的組合形成了第二次發力和第三次控制的合力,這個合力在揮拍擊球動作中具有關鍵作用,能夠形成拍面控制。
第四步,進行第三次發力,同時伴隨相反方向的第一次控制。例如,示指負責第三次發力,在揮拍擊球動作中,示指發力的起始點是理想的擊球點,示指的發力過程形成觸球之后的隨揮過程。示指的發力同時伴隨著相反方向的第一次控制,也就是相反方向的小指和腕部尺側組的發力,它們起到制動作用,使擊球之后的隨揮過程逐漸減速。在速度減至為零的瞬間,環指開始進行相反方向的第一次發力,即開始進行還原動作,由此形成循環往復的動作。以上四個步驟形成了三次可控發力的工作流程。
連貫動作。三次可控發力的四個步驟是依次銜接進行的,相鄰的兩個步驟之間有時間間隔,時間間隔的長短決定了動作是否連貫。人體對動作連貫的感知能力可以參考動畫片和電影的幀數,動畫片是每秒12幀,每幀約0.08 s,電影是每秒24幀,每幀約0.04秒。因此,如果各個發力步驟之間的時間間隔在0.08~0.04 s之間,能夠呈現為連貫動作。
兩個循環:第一循環和第二循環。三次可控發力能夠形成循環往復的動作,其中又可以細分為兩個循環,可分別稱為第一循環和第二循環。第一循環由前三個力點組成,第二循環由后三個力點組成。在這兩個循環中,三個力點始終都是依次同方向進行發力的,并且首尾銜接,形成循環。另外,第一循環還包含相反方向的第三次發力,第二循環還包含相反方向的第一次控制,兩個循環是交錯進行的。
第一循環包括三次控制和前兩次發力,第一次控制、第一次發力和第二次控制的合力、第二次發力和第三次控制的合力等三個力點組成了第一循環。可以把第一循環簡明表達為:第一次控制、第一次發力、第二次發力組成的循環,或者表達為:第一次控制、第二次控制、第三次控制組成的循環。例如,小指、環指、中指等三個手指組成了第一循環,這三個手指是依次順序發力的,首先是小指發力、其次是環指發力、第三是中指發力,它們分別代表了第一次控制、第一次發力、第二次發力,在中指發力結束之后立即銜接相反方向的小指發力,由此組成動作循環,這個循環屬于第一循環。
第二循環包括三次發力和后兩次控制,第一次發力和第二次控制的合力、第二次發力和第三次控制的合力、第三次發力等三個力點組成了第二循環。可以把第二循環簡明表達為:第二次控制、第三次控制、第三次發力組成的循環,或者表達為:第一次發力、第二次發力、第三次發力組成的循環。例如,環指、中指、示指等三個手指組成了第二循環,這三個手指是依次順序發力的,首先是環指發力、其次是中指發力、第三是示指發力,它們分別代表了第一次發力、第二次發力、第三次發力,在示指發力結束之后立即銜接相反方向的環指發力,由此組成動作循環,這個循環屬于第二循環。
第一循環和第二循環是交錯進行的。兩個循環交錯進行,其特點是,第一次控制和第三次發力總是在時間上同步、在方向上相反的。例如,小指、環指、中指組成的第一循環與環指、中指、示指組成的第二循環是交錯進行的,其中,小指的發力與示指的發力總是在時間上同步、在方向上相反的。這是因為,在三次可控發力過程中,小指與示指的發力都銜接中指的發力,但示指是相同方向的銜接,而小指是相反方向的銜接,所以,小指和示指的發力總是在時間上同步、在方向上相反。
概括地說,兩個循環與四個力點的關系是:前三個力點組成第一循環,后三個力點組成第二循環,兩個循環交錯進行,形成循環往復的動作。
鞭打動作。因為三次可控發力過程包含兩個循環,其中的第一次控制和第三次發力總是方向相反的,所以在力度和幅度較大的動作中,動作的外觀就呈現為鞭打式的動作,一般稱為鞭打動作。鞭打動作在體育運動中很常見,例如揮拍擊球動作就屬于鞭打動作。在動作協調和熟練的情況下,能夠完成鞭打動作。反過來說,如果能夠嫻熟地使用鞭打動作,則說明已經形成和掌握了協調動作模式。
4 上肢肌群分析
上肢包括大臂、小臂、手等三個環節。在揮拍擊球動作中,上肢完成擺臂動作,包括三個環節動作,擺動大臂、擺動小臂、轉腕擊球,它們分別是肩關節、肘關節、腕關節的加速運動。這三個環節動作組成上肢的三次可控發力。
擺動大臂是上肢的第一次可控發力,擺動小臂是上肢的第二次可控發力,手的動作稱為手法,手法是三次可控發力模式。手的第一次發力由環指完成,與大臂的發力同步;手的第二次發力由中指完成,與小臂的發力同步;手的第三次發力由示指完成,形成手的發力。這樣,手能夠引領大臂和小臂,共同完成上肢的三次可控發力。
4.1大臂肌群 大臂環節的肌群分為三組功能肌群。
第一組大肌群是動力肌群,包括胸大肌、背闊肌、三角肌,負責第一次發力。第二組小肌群是控制肌群,包括喙肱肌、大圓肌、小圓肌,負責第三次控制。第三組短肌群是緊固肌群,包括肩胛下肌、岡上肌、岡下肌,負責緊固肩關節。
肩袖的分析。肩胛下肌、岡上肌、岡下肌、小圓肌,這四個肌肉組成的肌群一般統稱為\"肩袖\"。本文認為,肩袖不是相同功能的一組肌群。肩胛下肌、岡上肌、岡下肌,形態相近,組成一組短肌群,是大臂的緊固肌群。而喙肱肌則與大圓肌、小圓肌的形態相近,它們組成一組小肌群,是大臂的控制肌群。
大臂的可控發力模式。大臂的動力肌群和小臂的控制肌群合作完成大臂的可控發力。小臂的控制肌群包括肱橈肌、旋前圓肌、旋后肌,這組肌群能夠控制肘關節,從而控制肘關節以下各環節的總重心,它們對這個重心的定位能夠為大臂的發力確定方向,大臂的動力肌群按照小臂的控制肌群所確定的方向進行發力,讓大臂的發力方向通過肘關節以下各環節的總重心,就形成了大臂的可控發力。大臂的可控發力屬于第一次可控發力,肱橈肌、旋前圓肌、旋后肌負責第一次控制,胸大肌、背闊肌、三角肌負責第一次發力。
大臂的控制肌群包括喙肱肌、大圓肌、小圓肌,負責第三次控制。它們與肩部的動力肌群合作完成肩部的可控發力,在肩部的三次可控發力模式中,喙肱肌、大圓肌、小圓肌負責第三次控制。
4.2小臂肌群 小臂環節的肌群分為三組功能肌群。
第一組大肌群是動力肌群,包括肱二頭肌的長頭和短頭、肱三頭肌長頭,負責第二次發力。第二組小肌群是控制肌群,包括肱橈肌、旋前圓肌、旋后肌,負責第一次控制。第三組短肌群是緊固肌群,包括肱肌、肱三頭肌內側頭和外側頭,負責緊固肘關節。另外,小臂肌群中還有肘肌,具有輔助肘關節的緊固和控制功能。
肱三頭肌的分析。肱三頭肌由三個肌肉組成,肱三頭肌長頭、內側頭、外側頭。本文認為,肱三頭肌的三個肌肉不是相同功能的。肱三頭肌長頭具有動力功能,與肱二頭肌的長頭和短頭共同組成小臂的動力肌群。
小臂的可控發力模式。小臂的動力肌群和腕部的橈側組肌群合作完成小臂的可控發力。腕部的橈側組肌群,橈側腕屈肌、橈側腕短伸肌、橈側腕長伸肌,負責第二次控制,這組肌群能夠控制腕關節,進而控制腕關節以下的各環節總重心,以此為小臂的發力確定方向,小臂的動力肌群按此方向進行發力,能夠讓小臂的發力方向通過腕關節以下各環節總重心,從而形成小臂的可控發力。小臂的可控發力屬于第二次可控發力,腕部的橈側組肌群負責第二次控制,肱二頭肌長頭和短頭、肱三頭肌長頭負責第二次發力。
小臂的控制肌群包括肱橈肌、旋前圓肌、旋后肌,負責第一次控制,它們與大臂的動力肌群合作完成大臂的可控發力。
4.3手的肌群 手的動作模式一般稱為手法,本文把手法解釋為三次可控發力模式,下面用三次可控發力模式分析手的肌群結構和功能。
手的肌群可分為手腕、手掌、五指等三個部分的肌群。大致來說,這三部分肌群分別承擔控制、緊固、動力的功能分工。腕部肌群承擔控制功能,手掌肌群承擔緊固功能,五指肌群承擔動力功能。另外,在手的整體動作中,五個手指也有分工,小指負責第一次控制,環指負責第一次發力,中指負責第二次發力,示指負責第三次發力,拇指參與全部三次控制,拇指的前兩次控制與腕部肌群合作,第三次控制由拇指和示指共同合作完成。
手的三次可控發力主要由腕部和五個手指合作完成。腕部的兩組肌群負責兩次控制,尺側組肌群負責第一次控制,橈側組肌群負責第二次控制。五指的分工如下。小指與腕部尺側組同步工作,合作完成第一次控制。環指與腕部橈側組同步工作,環指負責第一次發力,橈側組負責第二次控制,二者形成合力,這個合力與大臂的發力同步。中指負責第二次發力,并與拇指和示指的第三次控制同步工作,二者形成合力,這個合力與小臂的發力同步,在擊球動作中,這個合力形成了觸球之前瞬間的拍面控制。示指完成第三次發力,在擊球動作中,示指的發力起點是理想的擊球點,示指的發力過程形成觸球之后的隨揮過程。在示指發力時,還同時進行相反方向的第一次控制。在示指發力結束時,開始相反方向的第一次發力,即開始進行還原動作,這樣就形成了循環往復的動作。拇指參與全部的三次控制,手法是由拇指主導和控制的。
腕部肌群負責兩次控制。腕部肌群分為兩組,尺側組和橈側組,尺側組負責第一次控制,橈側組負責第二次控制。另外,腕部肌群還有掌長肌,掌長肌具有輔助控制的功能。
尺側組包括尺側腕屈肌、尺側腕伸肌等兩個肌肉,另外,拇指的拇長展肌參與它們的工作,三個肌肉共同負責腕部的第一次控制。小指與這次控制同步,共同完成手的第一次控制。
橈側組包括橈側腕屈肌、橈側腕長伸肌、橈側腕短伸肌等三個肌肉,負責第二次控制,另外,拇指的拇短伸肌參與它們的工作,共同完成第二次控制。環指與這次控制同步,形成第一次發力和第二次控制的合力。
掌部肌群在解剖學上統稱為手內肌。手內肌包含眾多肌肉,拇短展肌、拇短屈肌、拇對掌肌、拇收肌、小指展肌、小指短屈肌、小指對掌肌、骨間掌側肌、骨間背側肌、蚓狀肌。這些肌肉共同組成精密的網狀結構,本文把它們歸類為手的緊固肌群,負責手內眾多骨骼之間的連接。另外,在單個手指的動作中,手內肌可能還有更為細致的分工,不僅承擔緊固功能,還承擔控制功能,例如骨間掌側肌和骨間背側肌能夠同時具有緊固功能和控制功能。
手指肌群可分為兩部分進行分析:①四指肌群;②拇指肌群。
小指、環指、中指、示指等四個手指的肌群基本一致,每個手指的肌群包括三個肌肉,指深屈肌、指淺屈肌、指長伸肌,它們是每個手指的動力肌群,每個手指都能夠單獨發力。另外,小指伸肌是小指獨有的肌肉,能夠強化小指的控制功能。
在手的整體動作中,四個手指有功能分工。小指的發力是為示指的發力起到制動作用,所以本文把小指的功能定義為第一次控制。環指、中指、示指等三個手指的發力都產生動力行程,本文把這三個手指的功能分別定義為第一、二、三次發力。環指負責第一次發力,與腕部的橈側組肌群的第二次控制同步。中指負責第二次發力,與拇指和示指的第三次控制同步。示指負責第三次發力,同時伴隨相反方向的第一次控制。
拇指的肌群分為兩部分。一是拇指指腹的拇長屈肌,它能夠與其余四指合作形成握力。二是拇指指背的三個肌肉,拇長展肌、拇短伸肌、拇長伸肌,這三個肌肉分別參與三次控制,在手法中具有關鍵作用。拇長展肌與腕部的尺側組肌群共同組成一組控制肌群,合作完成腕部的第一次控制。拇短伸肌與腕部的橈側組肌群共同合作完成腕部的第二次控制。拇指的拇長伸肌與示指的示指伸肌共同合作,其功能是第三次控制,這兩個肌肉的止點分別是拇指指尖和示指指尖,可以簡要地說,拇指和示指合作完成第三次控制。因此,拇指能夠參與三次控制,能夠主導和控制手的動作。
手法是形成上肢的三次可控發力模式的關鍵。手的第一次發力(環指的發力)與大臂的發力同步,手的第二次發力(中指的發力)與小臂的發力同步,手的第三次發力(示指的發力)形成手的發力。這樣,手能夠引領大臂和小臂,共同完成上肢的三次可控發力。
5 軀干肌群分析
軀干可以分為髖部、胸部、肩部等三個環節。在揮拍擊球動作中,軀干完成轉體動作,包括三個環節動作,收髖、轉腰、送肩,它們分別是髖關節、脊椎關節、肩鎖關節的加速運動。這三個環節動作組成軀干的三次可控發力。
本文把軀干劃分為三個環節,這三個環節在骨骼上都是組合式的,在肌群上都有自己的環節肌群。從骨骼上劃分,髖部環節包括骨盆和腰椎,胸部環節包括胸廓和腰椎,肩部環節包括肩胛骨和鎖骨。因此,軀干的三個環節都是組合式的環節,而不是單個骨骼的環節。其中,腰椎既參與骨盆的運動,也參與胸廓的運動,所以本文的劃分方法是,腰椎既屬于髖部環節,也屬于胸部環節。另外,肩胛骨和鎖骨也組合成一個環節,本文稱為肩部環節。這三個環節都有各自的環節肌群,每個環節肌群都可以劃分為動力肌群、控制肌群、緊固肌群等三組功能肌群。
髖部的收髖動作是軀干的第一次可控發力。胸部可以完成兩次可控發力,挺胸動作和轉腰動作,挺胸動作是第一次可控發力,主要是脊椎的屈伸運動;轉腰動作是第二次可控發力,主要是胸椎的旋轉運動。肩部的送肩動作本文稱為身法,身法是三次可控發力模式。肩部的第一次發力與髖部的發力和胸部的第一次發力(挺胸動作)同步,肩部的第二次發力與胸部的第二次發力(轉腰動作)同步,肩部的第三次發力形成肩部的發力。這樣,肩部能夠引領髖部和胸部,共同完成軀干的三次可控發力。肩部的三次發力是由前鋸肌的三組肌束依次完成的,前鋸肌的八個肌束分為四組,工作方式類似于手的四指,這四組肌束能夠依次完成第一次控制和第一、二、三次發力。
5.1髖部肌群 髖部環節是指骨盆和腰椎的組合體,髖部環節的肌群分為三組功能肌群。
第一組大肌群是動力肌群,包括內收肌群和臀大肌,負責第一次發力。第二組小肌群是控制肌群,包括恥骨肌、股方肌、部分臀大肌,負責第一次控制。第三組短肌群是緊固肌群,又可細分為兩組肌群,第一組包括臀中肌、臀小肌、閉孔內肌、閉孔外肌,負責緊固髖關節;第二組是髂腰肌,由髂肌和腰大肌組成,負責骨盆和腰椎之間的緊固。另外,髖部還有梨狀肌等若干肌肉,具有輔助緊固的功能。
內收肌群的分析。內收肌群一般是指四個肌肉組成的肌群,包括長收肌、大收肌、短收肌、股薄肌。本文認為,股薄肌另有其它功能,本文所說的內收肌群只包括三個肌肉,長收肌、大收肌、短收肌,它們組成髖部的動力肌群。
臀大肌的分析。臀大肌可分為三部分,主體部分和兩側部分肌束,這三部分具有不同的功能。第一部分是臀大肌的主體部分,具有動力功能,與內收肌群共同組成髖部的動力肌群,屬于第一次發力。第二部分,部分臀大肌肌束與恥骨肌、股方肌組成髖部的控制肌群,屬于第一次控制。第三部分,部分臀大肌肌束與闊筋膜張肌、髂脛束組成大腿的控制肌群,也屬于第一次控制。
髖部的可控發力模式。髖部的可控發力由髖部的動力肌群和胸部的控制肌群合作完成。胸部的控制肌群是腰方肌,腰方肌能夠控制第十二肋骨,進而控制腰椎以上部分的總重心,這個重心的定位能夠為髖部的發力確定方向;髖部的動力肌群按照腰方肌所確定的方向進行發力,能夠使髖部的發力方向通過腰椎以上部分的總重心,形成髖部的可控發力。髖部的發力是第一次可控發力,腰方肌負責第一次控制,內收肌群和臀大肌負責第一次發力。
髖部的控制肌群,包括恥骨肌、股方肌、部分臀大肌,負責第一次控制。髖部的控制肌群與大腿的動力肌群合作完成大腿的可控發力,屬于下肢的第一次可控發力,因此髖部的控制肌群負責第一次控制。
5.2胸部肌群 胸部環節是指胸廓和腰椎的組合體,胸部環節的肌群分為三組功能肌群。
第一組大肌群是動力肌群,包括豎脊肌和腹直肌,豎脊肌由棘肌、最長肌、髂肋肌等三組肌群組成,棘肌負責緊固脊椎,最長肌負責第一次發力,髂肋肌負責第二次發力。第二組小肌群是控制肌群,腰方肌,左右兩側的腰方肌共同組成控制肌群,負責第一次控制。第三組短肌群是緊固肌群,可細分為三組。第一組是上后鋸肌、下后鋸肌,負責胸廓和脊椎之間的緊固。第二組是腹內斜肌、腹外斜肌、腹橫肌,負責胸廓和骨盆之間的緊固。第三組是眾多的夾肌、背短肌等肌肉,它們和棘肌共同負責脊椎自身的緊固。
豎脊肌的分析。豎脊肌包括棘肌、最長肌、髂肋肌三部分,它們有功能分工。棘肌具有緊固功能,負責緊固脊椎。最長肌負責第一次發力,與腹直肌合作完成軀干的屈伸動作,即挺胸動作。髂肋肌負責第二次發力,左右兩側的髂肋肌能夠合作完成胸廓的轉動,即轉腰動作。從工作時點分析,棘肌首先工作,與第一次控制的工作時點相同,隨后最長肌進行第一次發力,隨后髂肋肌進行第二次發力,因此,棘肌、最長肌、髂肋肌的工作次序是第一次控制、第一次發力、第二次發力,它們組成動作循環,屬于第一循環。概括地說,豎脊肌依靠它的三個組成部分能夠完成第一循環。
胸部的可控發力模式。胸部的可控發力由胸部的動力肌群和肩部的控制肌群合作完成。肩部的控制肌群包括肩胛提肌、胸小肌,它們能夠完成兩次控制,第一次控制和第二次控制,它們能夠控制肩部,進而控制胸鎖關節以上部位的總重心,對這個重心的定位能夠為胸部的發力確定方向。胸部的動力肌群包括豎脊肌和腹直肌,能夠完成兩次發力,第一次發力和第二次發力,胸部動力肌群的兩次發力分別按照肩部控制肌群的兩次控制所確定的方向進行發力,能夠使胸部的發力方向通過胸鎖關節以上部位的總重心,形成胸部的兩次可控發力,第一次可控發力和第二次可控發力,分別形成挺胸動作和轉腰動作。肩胛提肌、胸小肌負責第一次控制和第二次控制,最長肌負責第一次發力,髂肋肌負責第二次發力。
5.3肩部肌群 肩部的動作模式本文稱為身法,本文把身法總結為三次可控發力模式,下面以三次可控發力模式分析肩部的肌群結構和功能分工。肩部的肌群可以分為三組功能肌群。
第一組大肌群是動力肌群,包括前鋸肌和斜方肌,負責第一次控制和第一、二、三次發力。第二組小肌群是控制肌群,包括肩胛提肌、胸小肌,負責第一次控制和第二次控制,肩胛提肌和胸小肌也兼有緊固功能。第三組短肌群是緊固肌群,菱形肌,負責肩胛骨和胸椎之間的緊固。另外肩部還有鎖骨下肌,作用于鎖骨,在肩部動作中起到輔助作用。再有,頭頸肌群中的胸鎖乳突肌,作用于胸鎖關節,在肩部的三次可控發力中也具有重要作用。
前鋸肌的分析。前鋸肌的八個肌束具有功能分工,它們是形成肩部的三次可控發力的關鍵。前鋸肌的八個肌束由外側向內側可以分為四組,最外側的一對肌束為第一組,中間的兩對肌束依次為第二組、第三組、最內側的一對肌束為第四組。這四組肌束相當于手的四指,外側的第一組相當于小指,第二組相當于環指,第三組相當于中指,內側的第四組相當于示指。它們的功能是與四個手指相對應的,第一組的功能是第一次控制,第二組的功能是第一次發力,第三組的功能是第二次發力,第四組的功能是第三次發力。在這樣的認識前提下,可以分析肩部的三次可控發力模式。
斜方肌的分析。斜方肌分為三部分,上部肌束、中部肌束、下部肌束,上部肌束與胸大肌相連,輔助胸大肌的發力;中部肌束與三角肌相連,輔助三角肌的發力;下部肌束與肱二頭肌和肱三頭肌長頭有連接關系,輔助肱二頭肌和肱三頭肌長頭的發力。因此,斜方肌能夠輔助大臂和小臂的發力。在肩部環節斜方肌與前鋸肌具有對抗關系,它們共同組成肩部的動力肌群。
肩胛提肌和胸小肌負責兩次控制,第一次控制和第二次控制。肩胛提肌有四個肌束,分為兩組,外側組和內側組,外側的一對肌束是外側組,內側的一對肌束是內側組。同樣,胸小肌也有四個肌束,分為兩組,外側組和內側組,外側的一對肌束是外側組,內側的一對肌束是內側組。肩胛提肌和胸小肌能夠共同合作完成兩次控制,與腕部肌群類似。肩胛提肌的外側組和胸小肌的外側組共同負責第一次控制,其作用相當于腕部的尺側組。肩胛提肌的內側組和胸小肌的內側組共同負責第二次控制,其作用相當于腕部的橈側組。
肩部三次可控發力模式中的三次控制。肩部的控制肌群,肩胛提肌和胸小肌,負責前兩次控制,它們的外側組負責第一次控制,內側組負責第二次控制,而肩部的第三次控制是由大臂的控制肌群負責的,喙肱肌、大圓肌、小圓肌,負責第三次控制。
前鋸肌的四對肌束分別負責第一次控制、第一次發力、第二次發力、第三次發力。
肩部的三次可控發力模式的工作流程。第一步是第一次控制,肩胛提肌和胸小肌的外側組,前鋸肌的第一組共同合作完成第一次控制。第二步,進行第一次發力和第二次控制,肩胛提肌和胸小肌的內側組負責第二次控制,前鋸肌第二組負責第一次發力,二者形成合力,這個合力與髖部的發力(收髖)和胸部的第一次發力(挺胸)同步。第三步,進行第二次發力和第三次控制,喙肱肌、大圓肌、小圓肌負責第三次控制,前鋸肌第三組負責第二次發力,二者形成合力,這個合力與胸部的第二次發力(轉腰)同步。第四步,進行第三次發力,前鋸肌第四組負責第三次發力,形成肩部的送肩動作。在進行第三次發力的同時,也進行相反方向的第一次控制,第三次發力結束時開始相反方向的第一次發力,開始還原動作,由此形成循環往復的動作。
肩部的動作模式(身法)是形成軀干的三次可控發力模式的關鍵。肩部的第一次發力(第二組肌束的發力)與髖部的發力以及胸部的第一次發力同步,肩部的第二次發力(第三組肌束的發力)與胸部的第二次發力同步,肩部的第三次發力(第四組肌束)形成肩部的發力。這樣,肩部能夠引領髖部和胸部,共同完成軀干的三次可控發力。
6 下肢肌群分析
下肢包括大腿、小腿、腳等三個環節。在揮拍擊球動作中,下肢完成蹬腿動作,包括三個環節動作,伸膝、轉踝、蹬地,它們分別是膝關節、踝關節、腳內關節的加速運動。這三個環節動作組成下肢的三次可控發力。大腿完成第一次可控發力。小腿能夠完成兩次可控發力,第一次發力配合大腿的發力,第二次發力形成轉踝動作。腳的動作模式一般稱為腳法,腳法是三次可控發力模式。腳的第一次發力由第四趾完成,引領大腿的發力;腳的第二次發力由第三趾完成,引領小腿的發力;腳的第三次發力由第二趾完成,形成腳的發力。這樣,腳能夠引領大腿和小腿,共同完成下肢的三次可控發力。
6.1大腿肌群 大腿環節的肌群分為三組功能肌群。
第一組大肌群是動力肌群,包括股直肌、股二頭肌長頭、半膜肌,負責第一次發力。第二組小肌群是控制肌群,包括兩組控制肌群,第一組包括闊筋膜張肌、部分臀大肌、髂脛束,負責第一次控制;第二組包括縫匠肌、股薄肌、半腱肌,負責第二次控制。第三組短肌群是緊固肌群,包括股中肌、股內側肌、股外側肌、負責緊固膝關節。另外,大腿肌群中還有股二頭肌短頭、腘肌,它們作用于膝關節,具有輔助緊固膝關節的作用。
股四頭肌的分析。股四頭肌包括四個肌肉,股直肌、股中肌、股內側肌、股外側肌。本文認為,股直肌與股二頭肌長頭、半膜肌共同組成大腿的動力肌群;股中肌、股內側肌、股外側肌組成大腿的緊固肌群。
大腿的可控發力模式。髖部的控制肌群和大腿的動力肌群合作完成大腿的可控發力。髖部的控制肌群包括恥骨肌、股方肌、部分臀大肌,這組肌群能夠控制髖關節,進而控制髖關節以上部位的總重心,對這個重心的定位能夠為大腿的發力確定方向,大腿的動力肌群按照髖部的控制肌群所確定的方向進行發力,能夠使大腿的發力方向通過髖關節以上部位的總重心,形成大腿的可控發力。大腿的發力是第一次可控發力,恥骨肌、股方肌、部分臀大肌負責第一次控制,股直肌、股二頭肌長頭、半膜肌負責第一次發力。
大腿的控制肌群包括兩組肌群,能夠提供兩次控制,闊筋膜張肌、部分臀大肌、髂脛束,負責第一次控制。縫匠肌、股薄肌、半腱肌,負責第二次控制。它們與小腿的動力肌群合作完成小腿的兩次可控發力。
6.2小腿肌群 小腿的肌群可分為兩組肌群。
第一組大肌群是動力肌群,小腿三頭肌,包括腓腸肌和比目魚肌,腓腸肌負責第一次發力,輔助大腿的發力,比目魚肌負責第二次發力,形成小腿的發力。跟腱是腓腸肌和比目魚肌的共同止點。第二組小肌群是控制肌群,跖肌,輔助控制踝關節,另外踝關節的主要控制肌群是踝部肌群。小腿環節沒有緊固肌群,膝關節的緊固工作由大腿的緊固肌群負責,踝關節的緊固工作由踝部肌群負責。
小腿的可控發力模式。小腿能夠完成兩次可控發力,第一次發力的作用是配合大腿的發力,配合伸膝動作,第二次發力的作用是形成小腿的發力,形成轉踝或提踵動作。小腿的兩次可控發力由大腿的兩組控制肌群與小腿的動力肌群合作完成。小腿的第一次可控發力由腓腸肌和大腿的第一組控制肌群合作完成,這組控制肌群包括闊筋膜張肌、部分臀大肌、髂脛束,它們控制膝關節,為腓腸肌的發力確定方向,腓腸肌與股二頭肌長頭、半膜肌合作,共同完成大腿的發力。小腿發力的重點是小腿的第二次可控發力,由小腿的比目魚肌和大腿的第二組控制肌群合作完成,大腿的第二組控制肌群包括縫匠肌、股薄肌、半腱肌,它們能夠控制膝關節,進而控制膝關節以上部位的總重心,為比目魚肌的發力確定方向,比目魚肌按照這組控制肌群所確定的方向進行發力,能夠使比目魚肌的發力方向通過膝關節以上部位的總重心,形成小腿的第二次可控發力,形成轉踝動作或提踵動作。小腿的發力過程可以總結為,闊筋膜張肌、部分臀大肌、髂脛束負責第一次控制,腓腸肌負責第一次發力;縫匠肌、股薄肌、半腱肌負責第二次控制,比目魚肌負責第二次發力。
小腿的控制肌群是單個肌肉,跖肌,負責第三次控制,配合腳的第三次發力(腳的第二趾的發力),在踢腿動作中有助于控制出腳方向。
另外,蹬腿和踢腿是兩種不同的動作,本文分析的是蹬腿動作。以小腿為例,在蹬腿動作中,小腿的動作是轉踝動作或提踵動作,是指踝關節的加速運動,由小腿三頭肌負責發力;而在踢腿動作中,小腿的動作是擺動小腿,是指膝關節的加速運動,由股四頭肌負責發力。
6.3腳的肌群 腳的動作模式一般稱為腳法,本文把腳法解釋為三次可控發力模式。腳法和手法大體一致,但細節有區別。下面用三次可控發力模式分析腳的肌群結構和功能。
腳可分為腳踝、腳掌、腳趾三個部分,腳的肌群也可相應分為踝部肌群、腳掌肌群、腳趾肌群。各部分肌群的大致分工是,踝部肌群負責前兩次控制,腳掌肌群負責緊固,腳趾肌群負責發力。在腳的整體動作中,五個腳趾的分工情況是,第五趾負責第一次控制,第四趾負責第一次發力,第三趾負責第二次發力,第四趾負責第三次發力,腳拇指負責第三次控制。
腳的三次可控發力主要由踝部和五個腳趾合作完成。踝部負責兩次控制,第一次控制和第二次控制,踝部與腕部的功能相似。五個腳趾與五個手指也相似,具體分工如下。第五趾負責第一次控制,與踝部的第一次控制同步(腓骨短肌、第三腓骨肌),合作完成腳的第一次控制。第四趾負責第一次發力,與踝部的第二次控制同步(脛骨前肌、腓骨長肌、脛骨后肌),并形成合力。第三趾負責第二次發力,與腳拇趾和第二腳趾的第三次控制同步,并形成合力。第二趾負責第三次發力。在第二趾發力時,同時進行相反方向的第一次控制。在第二趾發力結束時,開始相反方向的第一次發力,開始還原動作,從而形成循環往復的動作。腳拇指負責第三次控制,脛骨后肌分布在第二趾的肌束與腳拇指共同完成第三次控制。脛骨后肌有三個肌束分布在腳的第四、三、二趾,這三個肌束依次參與第一、二、三次控制。以上是腳的三次可控發力模式的概述。
踝部肌群。踝部肌群可分為兩組,分別負責第一次控制和第二次控制。第一組包括腓骨短肌、第三腓骨肌,它們負責第一次控制,與腳的第五趾同步工作。第二組包括脛骨前肌、腓骨長肌、脛骨后肌,它們負責第二次控制,與腳的第四趾同步工作。除了兩次控制,踝部肌群也承擔著緊固踝關節的功能。另外,脛骨后肌的肌束分布廣泛,其中有三個肌束分布于第四、三、二趾,這三個肌束分別參與第一、二、三次控制。
腳掌肌群。腳掌肌群的正式名稱是足肌。足肌包括足背肌和足底肌,是指肌肉的起止點都在踝關節以下的肌肉。足背肌包括:拇短伸肌、趾短伸肌。足底肌包括:拇展肌、拇短屈肌、拇收肌、小趾展肌、小趾短屈肌、趾短屈肌、足底方肌、蚓狀肌、骨間足底肌、骨間背側肌。足肌共同編織成一個網狀結構,能夠保持眾多腳骨之間的緊密連接。在三次可控發力模式中,可以把足肌統一歸類為腳的緊固肌群。但在單個腳趾的動作中,足肌應該有更為細致的分工,例如,短伸肌和短屈肌可能具有動力功能,骨間足底肌、骨間背側肌可能具有控制功能,等等,從而使單個腳趾的動作也能夠形成可控發力模式。
腳趾肌群。五個腳趾的肌群中,第五、四、三、二趾的肌群結構基本一致,包括趾長伸肌、趾長屈肌,腳拇指的肌群包括拇長伸肌和拇長屈肌。腳趾肌群是每個腳趾的動力肌群。在三次可控發力模式中,五個腳趾有功能分工,第五腳趾負責第一次控制,第四、三、二趾依次負責第一、二、三次發力,這與手的四指的分工模式是一樣的。腳拇指負責第三次控制。
腳法是形成下肢的三次可控發力模式的關鍵。腳的第一次發力(第四趾的發力)與大腿伸膝動作的發力同步,腳的第二次發力(第三趾的發力)與小腿轉踝動作的發力同步,腳的第三次發力(第二趾的發力)形成腳的發力。這樣,腳能夠引領大腿和小腿,共同完成下肢的三次可控發力[1-5]。
7 總結
本文研究從探索小肌群的功能開始,逐漸形成了可控發力的觀點,進而把人體的協調動作模式總結為三次可控發力模式。在三次可控發力模式的分析框架下,對人體肌群的結構和功能形成了新的認識,對人體肌群的協調機制做出了動態解釋。
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編輯/金昊天