女性羽毛球、乒乓球運動員和普通大學生的脊柱形態測量分析

劉淑文，宋雅偉，李 江

女性羽毛球、乒乓球運動員和普通大學生的脊柱形態測量分析

劉淑文1，宋雅偉1，李 江2

1.南京體育學院研究生部，江蘇 南京，210000；2.南京體育學院校辦，江蘇 南京，210000。

研究目的：通過對女性羽毛球、乒乓球運動員和普通大學生脊柱形態的測量，分析羽毛球、乒乓球運動對脊柱形態的影響，為教練員和運動員，及時調整脊柱姿勢提供理論依據。研究方法：利用DIERS三維脊柱及身體姿勢測評系統分別從矢狀面、冠狀面、水平面，對江蘇省運動隊羽毛球、乒乓球女運動員和南京體育學院普通女大學生進行脊柱姿勢測量，將測量結果進行比較分析。研究結果：羽毛球、乒乓球運動會使運動員的骨盆扭轉角度和旋轉角度增大腰曲角度變小，胸曲角度、傾斜角、軀干傾斜角度呈變大趨勢；長期系統的、單一的乒乓球訓練，女性運動員的胸曲角度增加值大于單一的羽毛球運動，而乒乓球運動員的骶骨傾角、椎體旋轉角度減小，軀干傾斜角度、軀干傾斜距離和骨盆扭轉角度增大。研究結論：長期的羽毛球、乒乓球運動對胸曲角度、腰曲角度、傾斜角、骨盆扭轉角度增大；長期的乒乓球運動會使軀干傾斜角度、軀干傾斜距離增加。

脊柱姿勢；運動訓練；羽毛球；乒乓球；普通大學生；測量分析

脊柱是人體的中軸骨，前面觀椎體的寬度自上而下逐漸增寬；后面觀脊柱位于背部正中線上，維持人體姿勢與正常運動能力的基礎[1]，脊柱機能包括脊柱姿勢、脊柱穩定性以及脊柱柔韌性[2,3]，本文就脊柱姿勢即脊柱的形態特征進行研究。

長期的、單一的重復性運動勢必對脊柱的形態產生影響，上下肢優勢側肌肉的頻繁用力、牽拉，兩側肌力不平衡，進一步對脊柱姿勢產生影響。由于青年女性正處于快速生長期，骨骼發育尚未成熟，不穩的腰骶部可致曲度異常并迅速進展，嚴重影響患者的健康發育[4,5,6]。由此，脊柱的健康與人們健康生活有著較大的聯系。本文利用DIERS formetric III 4D設備，對羽毛球、乒乓球女運動員和普通女大學生進行脊柱測量，得出女性運動員與普通女大學生脊柱姿勢的差異，為教練員更加科學的指導運動訓練、調整脊柱的形態、預防運動損傷提供理論依據。

1 樣本與方法

1.1 測試樣本

選取江蘇省運動隊羽毛球女運動員9名、乒乓球女運動員8名和15名南京體育學院普通女大學生進行測試研究。運動員均經過系統規范的訓練，普通大學生均未經過系統的運動訓練，所有受試者的優勢手（常用手）均為右手。

由于Yamada 等[7]研究發現，脊柱側彎患者與正常人相比較，在位置覺以及前庭功能等都有研究意義，先天性的脊柱側彎患者并未發現此異常，而且側彎程度及側彎左右側與對照組相比也有研究意義，所以本文排除有先天性脊柱側彎的受試者。

表1 受試者基本情況（x±s）

1.2 方 法

1.2.1 測試法 使用DIERS三維脊柱及身體姿勢測評系統分別研究對象進行脊柱姿勢的測量，得出胸曲角度等指標的數值。

實驗儀器

關于脊柱測量工具[8,9]在其研究中提到：最早時是由標尺、立竿、毫米刻度尺等組成的測量儀器。隨著科技的進步，當今脊柱測量涌現出一系列的精準方法及儀器，如：莫爾云紋、傳感器、X片、立體CT等。本文采用的DIERS脊柱分析系統，是利用光學三角測量和摩爾紋地形的物理原理，通過光柵板將可見光投射到人體背部，形成平行等距的光譜。進一步進行三維掃描重建，結合內置生物力學模型生成脊柱的3D實時圖像。其過程方便快捷，無放射性，能直觀、全面的反映脊柱的姿勢形態，其測試結果具有較好的信度與效度[10,11]。本文測試指標與X光檢測的脊柱相鄰椎體間的cobb角呈高度相關性[12]。

1.2.2 測量步驟 （1）一般身體測量：測量指標包括身高、體重。（2）詢問既往史：以排除非運動訓練對脊柱姿勢造成的影響。（3）脊柱測量：使用DIERS三維脊柱及身體姿勢測評系統分別從矢狀面、冠狀面、水平面對受試者進行測量。

在測量過程中，受試者雙腳并攏，身體直立，雙手自然放于身體兩側，將尾骨及以上的皮膚裸露，背對測試者，如圖1。

圖1 靜態模式的脊柱測量

1.2.3 數理統計法 運用SPSS 23.0統計分析軟件進行分析，所測參數均使用x±s表示，用單因素方差分析來檢測羽毛球、乒乓球運動員與普通大學生脊柱姿勢的差異，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 冠狀面測試結果

胸椎、腰椎以及骨盆的運動構成了軀干的主要活動。本文在冠狀面上，通過研究各角度包括胸曲角度、腰曲角度、骶骨傾角、傾斜角，反映脊柱的冠狀面特征，國外有研究[13]得出：脊柱姿勢人體腰背部的健康有著密切聯系。

表2 冠狀面脊柱姿勢相關參數（單位：度）

注：*為P＜0.05，普通大學生與羽毛球、乒乓球運動員比較；#為P＜0.05，與羽毛球運動員與乒乓球運動員比較。

表2統計顯示，胸曲角度方面，羽毛球運動員與乒乓球運動員有差異（P<0.01），羽毛球、乒乓球運動員與普通大學生有差異（P<0.05），差異有統計學意義。腰曲角度方面，羽毛球運動員與乒乓球運動員、普通大學生有統計學差異（P<0.05），此結果與宋雅偉等[14]研究長期應力對脊柱姿勢的影響結果一致。骶骨傾角方面，3組對象之間的差異無統計學意義。傾斜角方面，羽毛球運動員與乒乓球運動員有差異（P<0.05），羽毛球、乒乓球運動員與普通大學生有差異（P<0.05），差異有統計學意義。這些結果表明長期的羽毛球、乒乓球訓練對胸曲角度、腰曲角度、傾斜角有顯著影響，對骶骨傾角的影響不大，其中對羽毛球運動員的胸曲角度的影響不顯著，對腰曲角度影響顯著。

2.2 矢狀面測試結果

以往對脊柱矢狀面的生物力學研究多側重于鄰近節段應力負荷、運動前后的變化，矢狀位參數不正常，脊柱前柱承受的機械應力就會增加，易引發鄰近節段退變[15]。

表3 矢狀面脊柱姿勢相關參數

注：“＋”表示軀干前傾，“-”表示軀干后傾；@為P＜0.05，乒乓球運動員與普通大學生比較。

表3結果表明，在脊柱偏移上，3組對象之間的差異無統計學意義。在軀干傾斜角度上，乒乓球與普通大學生差異有統計學意義（P<0.05）。在軀干傾斜距離方面，乒乓球運動員與普通大學生差異有統計學意義（P<0.05）。即長期的乒乓球運動訓練對軀干傾斜角度、軀干傾斜距離有顯著的影響，對脊柱偏移距離影響不大。

2.3 水平面測試結果

表4 水平面脊柱姿勢相關參數（單位：度）

注：“＋”代表向右，“-”代表向左；*為P＜0.05，普通大學生與羽毛球、乒乓球運動員比較。

表4顯示，骨盆旋轉角度上上，3組對象之間的差異無統計學意義。骨盆扭轉角度上，羽毛球、乒乓球運動員與普通大學生有差異（P<0.05），差異有統計學意義。椎體旋轉角度上，羽毛球運動員、乒乓球運動員與普通大學生有差異（P<0.05），差異有統計學意義。表明長期的羽毛球、乒乓球運動對骨盆旋轉角度沒有顯著影響，對骨盆扭轉角度、椎體旋轉角度有影響，尤其是乒乓球運動會使椎體向右旋轉。

3 討 論

脊柱生物力學主要是研究脊柱與載荷之間相互作用的力學反應關系。近年來，伴隨著對脊柱疾病發生、發展機制的不斷深入研究，充分的了解脊柱姿勢特征，是脊柱疾病治療不可或缺的一部分。

3.1 軀干傾斜角度、脊柱的偏移、軀干傾斜距離、所有椎體的旋轉角度

傾斜角是從第一胸椎到第一骶骨的連線，與垂直線的夾角，可以直觀的反映脊柱的姿勢狀態，骨盆前傾是為了保持自身的直立站姿[16]，健康的受試者站立時軀干前傾。女運動員的傾斜角屬于正常范圍，普通女大學生軀干后傾，脊柱傾斜角會出現異常。軀干傾斜角度是指第7頸椎-左右髂前上棘中點連線與豎直線在矢狀面的夾角[17]；脊柱偏移是指脊柱出現偏移，本實驗運動員長期使用右手進行運動訓練，脊柱兩側肌力失衡，普通大學生長期不良的坐姿習慣，導致實驗結果運動員的脊柱偏移距離和普通大學生差異不明顯；軀干傾斜距離是指頸7、左右髂前上棘中點在額狀面所形成的水平距離，本研究得出乒乓球和羽毛球運動員的軀干前傾，大學生軀干向后傾。結合運動員的訓練狀況及相關知識得出：在羽毛球訓練過程中，通過對擺臂揮拍、發高球、正反手挑球、內外旋擊球等動作的針對性練習，來提高揮拍能力。在乒乓球運動中，長期接發球、正反手攻球、滑板球等動作的訓練，重復屈伸、牽拉，動作定型改變了原本的脊柱生物力學平衡。脊柱矢狀面形態出現異常會造成脊柱平衡失代償[18]，骨盆傾斜角增大明顯[19]。當脊柱代償機制不能滿足脊柱矢狀面平衡時，骨盆代償機制就會出現，如臀部伸肌牽拉骨盆等，同時髖關節過伸，引起下肢代償，如膝關節屈曲，呈現屈髖屈膝等異常姿勢[20]；椎體旋轉角度是指所有椎體旋轉角度的算術平方根，正常值為2-5°，乒乓球運動員的椎體旋轉幅度顯著向左，這可能是由于在發力時，兩側腰背部肌肉力不均，對椎體進行牽拉引起椎體旋轉角度改變。

3.2 胸曲角度

胸椎的生理彎曲以第2胸椎的上緣與第11胸椎的下緣線的夾角63°為宜，由于胸骨和肋骨的存在，胸椎曲度受限，正常女性的胸曲角度為45°—55°[21]。

羽毛球女運動員和普通女大學生的胸曲角度數均低于正常范圍，乒乓球女運動員的胸曲角度屬于正常范圍。一方面，在羽毛球運動中，正、反手發球，均要求運動員上體伸直。魏勇等研究結果中表明，6場國際級女子單打比賽中，總共擊球1040次[22]。擊球過程中，反復做屈伸、側屈、旋轉的動作，椎間盤被反復擠壓，彈性變差；同時當脊柱運動時，與胸椎相關聯的肌肉，如斜方肌、背闊肌等開始收縮，長期的訓練使肌肉收縮力逐漸下降，對應的拮抗肌力量也下降，胸曲角度變小，胸段力線彎曲；另一方面，乒乓球運動的準備姿勢要求，上體稍前傾。脊椎活動以椎體的旋轉為主，所以胸曲角度變化不大；普通大學生胸曲角度變小，可能與長期伏案讀書，脊柱長期前屈有關。

3.3 腰曲角度

腰曲角度代表第12胸椎到第1骶椎的生理曲度，女子正常范圍40°—45°[23]，腰曲改變使得腰椎失穩、腰部疼痛[24]近年來，脊柱-骨盆矢狀面形態在腰椎方面發生發展中的作用已被廣泛認知，但在青少年中的研究較少。

在羽毛球和乒乓球擊球過程中，腰椎成承受大部分的載荷，經過反復的擠壓，椎間盤變小，椎體變大，椎間隙變小。為了維持腰椎的穩定，背闊肌、豎脊肌、下后鋸肌以及腹肌發揮了重要的作用，如腹肌形成的腹壓可以降低豎脊肌收縮而產生的作用與腰椎的負荷。正常直立狀態下，力線位于腰椎前，當運動時，腰背部肌肉收縮產生拮抗力，繼而肌肉勞損、退變，腰曲角度變小；另一方面軀干損傷主要體現在腰椎部位[25]，青年女性在生長發育期，腰骶關節其獨特的解剖形態特征[26]，即骨盆寬，入口橫徑寬大，下口的矢狀徑、橫徑寬大，使得腰部肌肉力量為男性的2/3，負重時骶骨活動度大，對腰椎影響更劇烈[27,28]，所以腰椎要一直保持緊張、穩定的姿勢，如果腰椎不穩定，動作稍有不慎，會導致腰椎損傷，影響運動訓練。

3.4 骶骨傾角

骶骨傾角是指骶骨的體表輪廓線與鉛垂線的夾角，骶骨和骨盆活動幾乎是同步的，骶骨傾斜角受到體位的影響，所以骶骨傾角可以代表骨盆的空間移動位置[29]，同時決定骶骨在矢狀位方向的部位[30]。劉勇等研究指出，骶骨傾斜角與腰椎前凸角呈線性正相關，在機體保持站立姿勢時，矢狀位上軀干可均勻作用于骨盆，能夠通過股骨頭傳導重力到雙下肢[31]。降低腰椎前凸角。避免代償脊柱向前滑動產生骨盆傾斜角，骨盆傾斜角降低，骶骨傾斜角相應增大，改善脊柱矢狀面指標，維持其穩定性[32]。

普通大學生的骶骨傾角大于乒乓球運動員、小于羽毛球運動員。一方面可能是因為維持骨盆活動的肌肉有臀肌、髂腰肌、梨狀肌等，在運動中各肌相互協調，將重力傳達至下肢，維持身體的穩定；另一方面，乒乓球運動要求足跟稍提起，前掌著地，重心前移，骨盆前傾，骶骨傾角變小；在羽毛球對打過程中，脊椎伸展，骨盆后傾，骶骨傾角變大。

3.5 骨盆的旋轉角度、骨盆的扭轉角度

骨盆旋轉是指骨盆繞人體基本軸的三維旋轉。普通大學生和羽毛球、乒乓球運動員的骨盆旋轉角度差異不大，軀干向右旋轉，這與運動員和大學生使用優勢手有關；骨盆扭轉角度是指在髖骨繞著恥骨聯合的水平線往相反方向旋轉時出現的角度，運動員的扭轉角度比普通大學生大，可能是因為在羽毛球、乒乓球運動中，由于動作技術特征，多表現為水平面上的扭轉，且為重復性動作，同側腰部用力最充分，使得腰部肌肉、韌帶功能大于對側，骨盆位置發生變化，右側高于左側。

總之，與羽毛球、乒乓球運動員相比，普通女大學生的脊柱姿勢相對較差，此結論與李聰聰等人的研究結果相似[33]，大量研究[34,35]得出體育鍛煉對脊柱的作用和影響顯著，但是在運動中需注意運動強度和運動方式，避免運動帶來脊柱方面的疾病。

4 結 論

長期的運動訓練改變了脊柱的生物力學平衡，與普通女大學生相比都造成不同程度的脊柱側彎、軀干前傾。

（1）在水平面上，無論是長期的乒乓球或羽毛球運動訓練，都會使骨盆扭轉角度增大；

（2）在冠狀面上，長期的運動訓練，使得乒乓球運動員、羽毛球運動員的胸曲角度變大；

（3）在矢狀面上，與羽毛球運動相比，乒乓球運動對軀干傾斜角度、軀干傾斜距離影響更明顯。

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Spinal Morphometric Analysis of Female Badminton and Table Tennis Playes and College Students

LIU Shuwen1, SONG Yawei1, LI Jiang2

1. Craduate Department of Nanjing Sport Institute, Nanjing Jiangsu, 210000, China;2. Nanjing Sports Institute, Nanjing Jiangsu, 210000, China.

Research objective: through the measurement of female badminton, table tennis players and ordinary college students, the influence of badminton and table tennis on the spine shape was analyzed, so as to provide theoretical basis for coaches and athletes to adjust the spine posture in time. Methods: using the DIERS three-dimensional spine and body posture measurement system, female athletes of badminton and table tennis teams in jiangsu province and female college students of nanjing university of physical education were measured in sagittal plane, coronal plane and horizontal plane respectively, and the measured results were compared and analyzed. Results: badminton and table tennis games make the pelvic torsion Angle and rotation Angle increase and waist curve Angle decrease, while chest curve Angle, inclination Angle and trunk tilt Angle increase. After long-term systematic and single table tennis training, the increase value of thoracic curve Angle of female athletes is greater than that of badminton, while the sacral inclination Angle and vertebral rotation Angle of table tennis players decrease, and the trunk tilt Angle, trunk tilt distance and pelvic torsion Angle increase. Conclusion: long-term badminton and table tennis increase the Angle of chest curve, waist curve, inclination Angle and pelvic torsion Angle; Long-term table tennis games will increase the trunk tilt Angle, trunk tilt distance.

Spine morphology; Sports training; Badminton; Table tennis

G804.5

A

1007―6891（2020）04―0024―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2020.04.06

2019-08-08

2019-09-14

1.國家體育總局科教司科技服務項目（2018HT014）；2.江蘇省高校自然科學研究重大項目（16KJA310004）。