馬拉松運(yùn)動(dòng)對(duì)跑者脊柱形態(tài)的影響

辛東嶺，劉淑文

馬拉松運(yùn)動(dòng)對(duì)跑者脊柱形態(tài)的影響

辛東嶺，劉淑文

南京體育學(xué)院研究生部，江蘇 南京，210014。

研究目的：本文通過對(duì)業(yè)余馬拉松跑者賽前賽后脊柱形態(tài)的對(duì)比，分析馬拉松對(duì)脊柱形態(tài)特征的影響。研究方法：選取江蘇省長期跑馬拉松的跑者18名，其中女性8名，男性10名，通過動(dòng)態(tài)脊柱測(cè)量儀對(duì)受試者進(jìn)行半程馬拉松前后ATI、脊柱后凸、前屈、后伸、水平旋轉(zhuǎn)、身體平衡度的測(cè)量，分析對(duì)比測(cè)試前后對(duì)脊柱形態(tài)特征的影響。研究結(jié)果：馬拉松運(yùn)動(dòng)會(huì)使胸椎后伸角度降低，胸椎的水平旋轉(zhuǎn)角度增加（女性比男性增加更明顯），腰椎的水平旋轉(zhuǎn)角度增加（男性比女性增加更明顯）；研究結(jié)論：（1）馬拉松運(yùn)動(dòng)會(huì)使胸椎的后伸的角度下降，胸椎段的直立能力降低；馬拉松運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)特點(diǎn)使胸椎、腰椎的水平旋轉(zhuǎn)能力得到增加；（2）在馬拉松運(yùn)動(dòng)中，男性主要用腰椎段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，女性旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)主要用胸椎段。

馬拉松；脊柱形態(tài)；性別差異

脊柱上承顱骨下連骨盆，是人體的力學(xué)橋梁，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且運(yùn)動(dòng)高度耦合，在參與日常生活絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還維持身體平衡[1]，承載著“立柱”的力學(xué)負(fù)荷，站立時(shí)椎間盤受壓縮可變薄，因此脊柱長度可因姿勢(shì)不同而略有差異[2]。

馬拉松運(yùn)動(dòng)是一種長時(shí)間、單一的重復(fù)性運(yùn)動(dòng)，在跑步的過程中，全身肌肉頻繁的收縮、牽拉，造成肌肉疲勞，且人體對(duì)側(cè)肌肉分布的不均勻特點(diǎn)，極易造成脊柱兩側(cè)肌力不平衡，進(jìn)而對(duì)脊柱產(chǎn)生影響。本文通過對(duì)業(yè)余馬拉松跑者，跑步前后脊柱形態(tài)的測(cè)量，得出長跑對(duì)脊柱形態(tài)的影響，為馬拉松跑者以及教練員提供更加科學(xué)的指導(dǎo)訓(xùn)練、及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)計(jì)劃提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象與研究方法

1.1 研究對(duì)象

本研究選取南京市業(yè)余長期跑馬拉松跑者18名，其中女性8名，男性10名。其均無先天性脊柱問題和后天嚴(yán)重脊柱損傷。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，受試者的基本信息不存在顯著差異。

表1 跑者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法 采用Spine Scan電子脊柱測(cè)量儀對(duì)跑者進(jìn)行半程馬拉松前后的脊柱形態(tài)測(cè)量，得出ATI、脊柱后突等參數(shù)的結(jié)果，比較前后差異。

（1）實(shí)驗(yàn)步驟

①實(shí)驗(yàn)儀器

近年來，許多脊柱側(cè)凸測(cè)量工具涌入市場(chǎng)[3]，其準(zhǔn)確性有待于考證。本文采用以色列Spine Scan電子脊柱測(cè)量儀，見圖1、圖2，該儀器多用于人體解剖實(shí)驗(yàn)室、骨科和體檢中心等機(jī)構(gòu)。其采用三維電子重力角度感應(yīng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)軀干傾斜角（ATI）測(cè)量，脊柱矢狀面角度測(cè)量和身體活動(dòng)度（ROM）的測(cè)量。Spine Scan具有便攜、無輻射、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)、高敏感性、無需專業(yè)知識(shí)、無需赤裸身體[4]。

圖1 電子脊柱測(cè)量儀

圖2 電子脊柱測(cè)量主機(jī)

②測(cè)量方法：ATI（軀干傾斜角）測(cè)量：雙腳與肩同寬，體前屈至肩與髖骨水平，腿保持伸直；脊柱后凸：保持自然站立狀態(tài)；前屈后伸：前屈后伸至最大限度，忌借助外力；水平旋轉(zhuǎn)：中立位分別向左、右旋轉(zhuǎn)，注意骨盆保持中立位，不可移動(dòng)；平衡度：身體自然站立。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 運(yùn)用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析，所測(cè)參數(shù)均使用x±s表示，用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)來比較馬拉松前后脊柱形態(tài)的差異，P＜0.05為差異有顯著意義，P＜0.01為差異有非常顯著意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 跑前、跑后參數(shù)的比較

表2 跑前、跑后相關(guān)參數(shù)

注：*為P＜0.05；**為P＜0.01；***為P＜0.001，以下相同。

由表2數(shù)據(jù)分析得出，跑前、跑后胸椎后伸p=0.002，p＜0.05，胸椎水平旋轉(zhuǎn)p=0.000，P＜0.001，腰椎水平旋轉(zhuǎn)p=0.011，p＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其他參數(shù)雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但跑前脊柱的ATI、身體平衡值（頭）較跑后有所增加，脊柱后凸較跑后變化不大，其余參數(shù)數(shù)值均有所降低。

2.2 不同性別跑前、跑后的比較

表3 不同性別跑前、跑后的脊柱相關(guān)參數(shù)

注：“＋”代表向右，“－”代表向左。

在表3中，男性跑前、跑后的胸椎后伸p=0.029，p＜0.05，胸椎水平旋轉(zhuǎn)p=0.029，p＜0.05，腰椎水平旋轉(zhuǎn)p=0.006，p＜0.01，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且腰椎水平旋轉(zhuǎn)有顯著差異。女性跑前的胸椎后伸p=0.040，p＜0.05，較跑后有差異，胸椎水平旋轉(zhuǎn)p=0.003，p＜0.01，較跑后有顯著差異。

3 討 論

脊柱是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其活動(dòng)通常是多種平面運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)在相鄰椎骨間是有限的，但累加到整個(gè)脊柱便可發(fā)生較大范圍的運(yùn)動(dòng)。脊柱的運(yùn)動(dòng)是由不同的肌肉群驅(qū)動(dòng)，同時(shí)又被椎間關(guān)節(jié)、韌帶等拮抗的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，活動(dòng)范圍主要取決于椎間盤的厚度與力學(xué)性能、韌帶的位置以及椎間關(guān)節(jié)的方向、形狀等方面。由于不同節(jié)段椎體連接方式的不同，運(yùn)動(dòng)形式也不盡相同。

3.1 脊柱后凸、ATI

脊柱后凸角度是指脊柱矢狀面夾角，正常人胸椎生理性后凸為20°～40°，脊柱后凸在我國青少年人群中發(fā)病率為 0.5%～3.0%，多發(fā)生于女性[5]。成年脊柱后凸的病因：先天性/繼發(fā)性、外傷或其他原因，最常見的原因是骨質(zhì)疏松，骨質(zhì)疏松使得機(jī)體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變及退變，如椎體內(nèi)松質(zhì)骨骨量流失、骨小梁變薄等，脊柱受力不均，導(dǎo)致骨小梁細(xì)微結(jié)構(gòu)骨折，其打破人體原有的生理力學(xué)平衡，逐漸出現(xiàn)了脊柱的后凸畸形[6]。本文中無論是跑步前后，還是不同性別之間，脊柱后凸角度均處于正常范圍之中，說明馬拉松運(yùn)動(dòng)不會(huì)造成脊柱畸形，脊柱后凸角度雖處于正常范圍，但是較跑前略有增加，說明馬拉松運(yùn)動(dòng)會(huì)使脊柱后凸角度增加。這可能是由于在跑步過程中，維持人體直立的豎脊肌疲勞，人體重心改變，脊柱承重載荷集中在前柱，在已有研究中脊柱后突和馬拉松運(yùn)動(dòng)頻次并無相關(guān)性，因此，馬拉松后的脊柱后突略微增加的現(xiàn)象只是暫時(shí)的一種疲勞表現(xiàn)，積極恢復(fù)后便會(huì)消失。

ATI（軀干傾斜角度）是指軀干前屈位時(shí)與水平面的夾角，見圖3。當(dāng)ATI＞7°時(shí)，應(yīng)拍攝X光片以確定脊柱側(cè)彎。臨床上使用 ATI 作為評(píng)價(jià)脊柱側(cè)彎的一個(gè)非操作可獲得的替代指標(biāo)[7]。本測(cè)試結(jié)果顯示，跑后軀干傾斜角度大于跑前軀干傾斜角度，說明馬拉松運(yùn)動(dòng)會(huì)使軀干傾斜角度增加，原因可能是在跑步過程中，肌肉發(fā)力不均勻，軀干其他肌肉作出代償反映，導(dǎo)致脊柱兩側(cè)肌力不平衡加重，軀干傾斜更加明顯。

圖3 ATI（軀干傾斜角）的測(cè)量

3.2 脊柱活動(dòng)度

正常人脊柱有一定的活動(dòng)度，但各部位活動(dòng)度有所不同，其中頸、腰段活動(dòng)度較大，胸椎與肋骨相連，椎間盤較薄，椎間關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面呈冠狀面，棘突呈瓦狀面，這些均限制了胸椎的活動(dòng)，因而其活動(dòng)度極小[8]。一般情況下頸段可前屈、后伸各35°～45°，旋轉(zhuǎn)60°～80°，腰段在臀部固定的條件下可前屈75°～90°，后伸20°～30°，左右側(cè)彎各30°～35°，旋轉(zhuǎn)30°～35°。Denis[9]創(chuàng)立了脊柱三柱理論學(xué)說，在正常的生理載荷下，腰椎的前柱和后柱分別承受載荷30%、20%，前柱和中柱共同負(fù)荷為70%，而后柱與中柱共同負(fù)荷為60%，脊柱穩(wěn)定依賴于三柱結(jié)構(gòu)的正常和平衡。腰椎活動(dòng)度大，承載壓力更大[10]。

在馬拉松運(yùn)動(dòng)后，脊柱力學(xué)發(fā)生改變，椎間盤高度降低，此時(shí)應(yīng)力便會(huì)集中在關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的下緣，尤其是在后伸位，下關(guān)節(jié)突與下位椎板的關(guān)節(jié)外抵觸就會(huì)發(fā)生[11]，并且椎間韌帶與纖維環(huán)的纖維松弛，因此抵抗彎曲的能力下降[12,13,14]。運(yùn)動(dòng)后腰椎的前屈幅度增加約5%[13]，當(dāng)所有的椎間韌帶變得更加松弛時(shí)，彎曲角度便會(huì)更大，因此椎間盤高度的丟失以及椎弓的靠近使得脊柱后伸更加困難，胸、腰椎后伸角度降低。

水平旋轉(zhuǎn)是指在矢狀面屈曲和后伸中，旋轉(zhuǎn)中心圍繞髓核運(yùn)動(dòng)，椎體同時(shí)相互旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)，前屈運(yùn)動(dòng)可以使椎間盤圍繞靠近髓核的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)[15]。在馬拉松運(yùn)動(dòng)中，椎間的壓力升高[16]，錐形的關(guān)節(jié)面使其屈曲位時(shí)活動(dòng)度更大，以至于當(dāng)腰椎屈曲并腿向前方伸直時(shí)，胸、腰椎的旋轉(zhuǎn)幅度增加[17]。椎體和椎間盤有一層很薄的皮質(zhì)骨，其上有對(duì)小孔存在，它們可以幫助代謝物質(zhì)從骨骼抵達(dá)椎間盤中央[18,19]。根據(jù)數(shù)據(jù)的對(duì)比，男性在跑步過程中旋轉(zhuǎn)部位多發(fā)于腰椎段，而女性多發(fā)于胸椎段，反映出男性跑步時(shí)身體旋轉(zhuǎn)多用于腰部，而女性多用胸椎段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這有可能是身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)模式不同導(dǎo)致的。

3.3 身體平衡度

平衡是指在重力作用中維持平衡的能力[20]。在馬拉松運(yùn)動(dòng)中，良好的平衡能力至關(guān)重要，為了控制平衡，中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過調(diào)控視覺、本體感覺等信息產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)控制來協(xié)調(diào)肌肉的激活模式[21,22]。在跑步的擺動(dòng)期，髖關(guān)節(jié)為主導(dǎo)關(guān)節(jié)，膝、踝為從屬關(guān)節(jié)，所以髖部（腿）、頭部的晃動(dòng)、肩部（手臂）的擺動(dòng)均是保持身體平衡和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在進(jìn)行身體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，保持身體平衡是較為困難的。需要各個(gè)部位的相互配合，首先雙臂要緊貼于身體兩側(cè)，頭部要和脊柱盡量保持在同一條直線上，以達(dá)到最佳的平衡狀態(tài)[23]。正常身體平衡度為0°，在結(jié)果中頭部和肩部偏向右側(cè)，髖部偏向左側(cè)，原因可能是神經(jīng)系統(tǒng)募集慢肌運(yùn)動(dòng)單位，肌電信號(hào)較弱，收縮力量較小，同時(shí)由于優(yōu)勢(shì)腿為右腿，所以在同等距離的情況下，右側(cè)腿肌力大于左側(cè)，肌力的不平衡導(dǎo)致髖部向左傾斜，此時(shí)為了維持身體的穩(wěn)定性，肩部和頭部便會(huì)向右傾斜。

4 結(jié) 論

（1）馬拉松運(yùn)動(dòng)會(huì)使胸椎的后伸的角度下降，胸椎段的直立能力降低；馬拉松運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)特點(diǎn)使胸椎、腰椎的水平旋轉(zhuǎn)能力得到增加。

（2）在馬拉松運(yùn)動(dòng)中，男性主要用腰椎段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，女性旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)主要用胸椎段。

5 結(jié) 語

馬拉松運(yùn)動(dòng)的興起，極大帶動(dòng)了人們的鍛煉熱情，全國各地都在積極開展馬拉松賽事，參與人數(shù)增長迅猛。這項(xiàng)經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)不僅強(qiáng)健了體魄而且磨練了意志，有效的提高了全民的健身素養(yǎng)，但各種運(yùn)動(dòng)損傷也隨之而來，因此我們要理性的面對(duì)“馬拉松熱”，并非所有人都適合該運(yùn)動(dòng)，如運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大，對(duì)身體也是一種傷害，不良的體態(tài)和跑姿在馬拉松過程中則是一種重復(fù)性損傷。因此，在參加馬拉松之前，要做好充足的體能準(zhǔn)備和跑姿調(diào)整，在避免損傷的前提下獲得鍛煉的益處。

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The Effect of Marathon on the Spinal Morphology of Runners

XIN Dongling, LIU Shuwen

Graduate Department of Nanjing Sport Institute, Nanjing Jiangsu, 210014, China.

Research purposes: By comparing the spinal morphology of amateur marathon runners before and after the race, this paper analyzed the influence of marathon on the spinal morphological characteristics. Methods: 18 long-term marathon runners in Jiangsu Province were selected, including 8 females and 10 males. ATI, kyphosis, flexion, extension, horizontal rotation and body balance were measured before and after half-marathon by dynamic spine measuring instrument. The influence of the test on spinal morphology was analyzed and compared. Research results: Marathon exercise can reduce the thoracic spine extension angle, increase the horizontal rotation angle of the thoracic spine（more obvious in women than in men）, and increase the horizontal rotation angle of the lumbar spine（more obvious in men than in women）. Research conclusions: (1) Marathon exercise will reduce the angle of thoracic vertebra extension and the vertical ability of thoracic vertebral segment; the characteristics of repeated rotation and swing of Marathon exercise will increase the horizontal rotation ability of thoracic vertebra and lumbar vertebra; (2) In marathon exercise, men mainly rotate and swing the lumbar vertebral segment, while women rotate and swing the thoracic vertebral segment.

Marathon; Spinal morphology; Gender differences

1007―6891（2020）03―0044―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.03.11

G804.54

A

2019-08-06

2019-09-07