優秀短跑運動員腰臀發力技術與下腰痛發生率相關性研究

吳迪

(蘇州大學體育學院 江蘇蘇州 215031)

下腰痛是指發生在第12 肋和臀橫紋之間的疼痛，將限制或改變運動員的日常生活及訓練計劃［1］。在田徑運動中，腰背損傷在短距離項目中最為常見［2］，甚至在短跑中，腰椎損傷與下肢損傷一樣頻繁［3］，預防它們的發生是一個重要問題。引起腰痛的軀干肌群功能退化包括軀干淺層肌群活動過度和深部肌群收縮功能障礙［4］。如果運動發生在脊柱穩定之前，由于深層肌肉缺乏收縮，運動會集中在活動度最高的下腰椎，導致腰椎間盤突出和小關節紊亂等損傷的發生［5］。脊柱遭受重復的壓縮負荷以及高強度訓練后沒有充足恢復，也會增加運動員下腰痛的可能性。核心肌群發力模式是否與田徑運動員的腰痛有關尚不清楚，因此研究短跑運動員腰臀部肌電和髖部屈伸力量與腰痛的相關性，可能有助于康復和傷害預防。

1 研究對象

選取田徑隊14～17 歲青少年短跑二級及以上運動員15名進行病例篩選，發現下腰痛病史運動員6名，編入下腰痛組（Low back pain Group，LBPG），其余運動員編入對照組（Control Group，CG）。所有運動員及其教練員都對研究目的知情，并積極配合實驗。運動員基本情況如表1所示。

表1 運動員基本資料

青少年運動員界定標準：世界衛生組織（WHO）定義10～19 歲即為青少年。而該研究選取14～17 歲年齡段，原因是運動員身體素質和綜合能力，以及更高年齡段出現更多韌帶損傷和較少骨質損傷。

2 方法

2.1 文獻資料法

在中國知網（CNKI）、萬方數據庫、NCBI PubMed生物醫學信息檢索平臺、Web of Science（SCI）等數據庫中檢索該研究相關領域的文獻資料，并對查閱的文獻資料做適當的分類整理，以明晰相關領域的基礎理論、研究進展等，為該研究提供理論基礎和科學依據。

2.2 實驗研究法

2.2.1 等速肌力測試

選擇ISOMED 2000 型等速訓練系統（江蘇省體育科學研究所提供），對短跑運動員進行髖關節等速向心屈伸肌力測試，具體方法如下。

受試者仰臥位，軀干部固定，選擇等速向心屈伸模式，髖關節測試速度設為300。/s，每組6 個，組間休息5min，連續測試2 組后采集峰值力矩（Peak Torque，PT）、平均功率（Average Power，AP）。

2.2.2 表面肌電測試

該研究共采集4 塊肌肉的表面肌電信號，分別為雙側臀肌和腰方肌，采用意大利產Wave Plus表面肌電測試儀。測試之前先將表面電極安放處的毛發褪去，后用75%的醫用酒精反復擦拭該處皮膚，以防皮膚角質、油脂影響表面肌電信號的采集。擦拭后，將3M銀-氯化銀電極片放置于受試者需測試肌肉的肌腹上，采集連續5個單腿下蹲跳運動過程中腰部及臀部相關肌肉的放電信號。表面電極片要順著肌纖維走向貼放于肌腹隆起處，兩塊電極片中心點相距2cm，用繃帶或肌效貼固定肌電采集設備。選取反映肌纖維募集數量的積分肌電值（IEMG）作為測試指標。

臀肌包括臀大肌、臀中肌、臀小肌3塊臀肌。覆蓋了髂骨后表面、部分骶骨外側、極小部分尾骨和大部分骶結節韌帶，最下可延伸到髂脛束以及股骨上的臀肌粗隆。將電極片置于臀肌最隆起處，兩塊電極片相隔2cm。

腰方肌起于髂腰韌帶腱及髂嵴后上部，向上止于第12 肋下緣及第1～4 腰椎橫突。將電極片置于第12肋和髂嵴后上部連線中點，兩塊電極片相隔2cm。

2.3 數據統計法

所有實驗數據的統計分析均在Excel 2016與SPSS 25.0 中進行，測試結果均采用均值±標準差表示。該研究數據分析方法為t檢驗和單因素方差分析，對實驗前后及各組之間的數據進行顯著性差異檢驗，顯著性差異水平P取0.05，極顯著差異水平P取0.001。

3 結果

3.1 髖關節峰值力矩和平均功率測試的結果

從表2 可知，下腰痛組運動員伸髖時左右側EPT、EAP 的t檢驗結果為P<0.001，表明雙側下肢具有極顯著性差異。而對照組無明顯差異。

表2 髖關節峰值力矩和平均功率的測試結果

3.2 腰臀發力時表面肌電測試的結果

如表3 所示，下腰痛組在連續完成5 個下蹲跳時，腰部積分肌電IEMG值t檢驗結果為P<0.001，極顯著高于對照組腰部IEMG。

4 討論

髖關節是由股骨頭和髖臼構成的頗為典型的球窩關節，因此髖關節可以繞多軸運動。而在短跑運動中，人體需要沿矢狀軸不斷向前推進，形成一個個冠狀面，在此過程中，髖關節主要進行了屈伸運動，屈髖以向前方擺動下肢，并實現騰空。充分屈髖是增大步幅的基礎，短跑運動是較中長跑而言，最強調較大屈髖角度的徑賽項目。而伸髖卻包括了前腿迅速落地的動作，以減少多余時耗并提高步頻，還包括后腿盡力蹬地的動作，以獲得前進的直接動力并增大步幅。因此，該研究對短跑運動員髖關節的屈伸峰值力矩以及平均功率進行測試，通過等速肌力測試系統進行了角速度300?/s的向心屈髖伸髖測試，研究結果如表3所示，下腰痛組的雙側髖關節峰值力矩和平均功率均具有明顯差異，尤其是伸髖時，左右側EPT、EAP相比，P<0.001，表明雙下肢伸髖的峰值力矩和平均功率具有極顯著差異，優勢側下肢伸髖峰值力矩和平均功率明顯大于劣勢側。而在對照組中雙下肢峰值力矩和平均功率的差異均不明顯，表明未患有下腰痛的短跑運動員雙側下肢肌肉較為均衡，或是均衡的雙下肢肌肉避免了對照組受下腰痛侵擾。

上述的等速肌力測試僅能反映髖關節雙側差異，而不可以將腰部和臀部分別發力的順序和產生力的大小整合為一個技術，因此表面肌電的應用顯得尤為重要。短跑運動作為在水平方向的爆發力運動項目以及與爆發力密切相關的速度項目，單側力量訓練較雙側更能快速提高其運動成績。通過單腿支撐力量訓練和單腿多級跳的訓練，能夠有效發展下肢肌肉的彈性力量，從而達到減少單腿支撐時間、提高步頻，進而提高短跑運動員運動成績的作用。而下蹲跳有一個先離心下蹲，后向心跳起的過程，即下肢肌肉先拉長后縮短，在被動牽拉的刺激下，肌肉產生了牽張反射，反射性地引起了下肢肌肉向反方向收縮，從而促進了伸髖運動。其生理學機制是下蹲過程中受到牽拉刺激的下肢肌肉，其彈性儲備勢能得到提高，并反射性地引起了肌肉收縮，改善了拮抗肌的活動，從而使肌肉的收縮力量和收縮速度得到了提高［6］。綜上所述，較雙腿而言，單腿下蹲跳具有更好的提高運動員跳躍能力和水平移動能力，從而提高運動成績的作用［6］，因此在該研究中采用單腿下蹲跳對短跑運動員進行測試。如表3 所示，下腰痛組和對照組髖部和腰部肌肉的積分肌電都可看出雙側差異，但下腰痛組雙側差異較對照組更明顯。同側下肢，下腰痛組臀肌放電總量較對照組優勢側差異較小，劣勢側兩組差異相對較大。而下腰痛組腰方肌積分肌電值明顯成倍高于對照組，P<0.001，表明雙側腰方肌放電總量均具有極顯著性差異。下腰痛組腰方肌和臀肌積分肌電的差值較對照組成倍數增加。

表3 腰臀部發力時表面肌電的測試結果

該研究中發現，在300?/s 的等速肌力測試中，下腰痛組無論是向心伸髖的峰值力矩還是平均功率，左右側t檢驗結果均為P<0.001，表明優勢側較劣勢側具有極顯著差異，而對照組卻無明顯差異。在下蹲跳的表面肌電測試中，下腰痛組的左右臀肌放電總量與對照組相比有明顯差異。

綜上所述，下腰痛組雙下肢臀部伸肌肌群肌力不平衡。目前關于這一結果有兩種猜測，一個是運動員過度依賴使用腰部肌群發力，且已形成動作范式，但腰肌與臀肌相比，體積小，形態細長，易疲勞，易損傷，因此運動員在腰肌疲勞后開始無意識使用臀肌進行代償，而短跑運動是充滿對角線發力的運動，前腿屈髖前擺時，同側腰肌發力，使得軀干側屈加旋轉，同時對側臀肌發力，使得后腿伸髖蹬地，獲得前進動力。人體是一個極為復雜的系統，不存在完全的平衡。由表3 可見，下腰痛組腰方肌積分肌電也存在雙側差異，因此推測這也是下腰痛組雙下肢臀肌發力失衡的原因。另一個猜測是下腰痛組的臀肌首先出現雙側失衡，腰肌也因此不能平衡發力，出現某側過度發力的現象，并導致該側下腰痛的發生。但由于該文樣本數較少，且沒有研究下腰痛的單側性問題與臀肌雙側失衡的關系，在此不作過多討論。

但根據已有實驗結果可以得出，雙下肢臀部伸肌失衡和下腰痛存在必然聯系，下腰痛組在等速肌力測試和下蹲跳表面肌電測試中均表現出明顯的雙側差異，優勢側肌力明顯優于劣勢側，這與需要平衡發力的短跑運動嚴重不符，病因和癥狀形成惡性循環，下腰痛組的青少年短跑運動員未來堪憂，需要有關學者和教練進一步幫助其改進腰臀發力技術，并進行相關肌群的力量訓練。

前文已論述過單腿下蹲跳與以爆發力決定勝負的速度項目短跑運動密切相關［6］，因此在該研究中的連續5 個單腿下蹲跳的表面肌電測試，對于短跑運動員腰臀發力技術具有一定意義上的相關性。如表3 所示，下腰痛組在完成連續5個下蹲跳的測試中，腰部肌肉的積分肌電值與對照組相比，P<0.001，表明下腰痛組的腰方肌放電總量較對照組具有極顯著性差異，即下腰痛組在下蹲跳的測試中較對照組使用了過多的腰部肌肉發力，而對照組在單腿下蹲跳的動作中雖然腰肌發力占比也較多，但腰部和臀部肌肉發力情況并無顯著差異。

5 結論

5.1 下腰痛組更容易使用腰部肌肉發力

研究表明，下蹲跳過程中肌肉收縮產生的積分肌電值與肌力存在高度相關性，而下腰痛組的青少年短跑運動員相對于對照組，以臀肌為主的伸髖肌群肌力較弱，因此腰肌雖會存在疼痛卻依舊以錯誤的動作模式動員盡可能多的腰肌纖維去完成下蹲跳，也進一步削弱了臀肌的發力。這表明下腰痛的短跑運動員需多加強臀部的肌力訓練和腰方肌的放松，同時通過神經肌肉訓練糾正腰肌發力錯誤的運動模式，令腰臀肌都能各司其職，深層穩定肌中的腰方肌僅用于維持脊柱和保持骨盆穩定，而臀肌作為單腿下蹲跳和短跑運動員真正所需的運動肌群，才是提供前進動力的關鍵。下腰痛的短跑運動員也需逐步進階到非穩定狀態下的核心控制訓練，提高完成專項動作時的核心穩定性。同時，也要注重訓練或比賽前后的熱身和放松，腰臀肌的激活、拉伸和扳機點的解除。

5.2 下腰痛組存在明顯的雙下肢伸肌肌肉失衡現象

在該研究中，患有下腰痛的青少年短跑運動員較正常對照組而言，優勢側伸髖峰力矩和平均力矩明顯大于非優勢側，提示偏側性肌肉失衡可能是下腰痛產生的原因或負面結果。因此，對于短跑這種均衡發力的雙側性運動，更需揚長避短，避免木桶效應，以及弱鏈導致的錯誤動作模式和肌肉代償。下腰痛組的青少年還需更加注重非優勢側的肌力訓練和協調性練習，并進行弱側的專項動作練習，訓練前的熱身也要更加重視非優勢側的激活和訓練后的放松。