網(wǎng)球正手擊球時肩胛骨運動的研究

曹杰

摘要：在完整的動力鏈理論中肩胛骨運動障礙屬于一種不正常的現(xiàn)象，也很少有對其運動的研究。選取8名運動技術(shù)水平較高的運動員，使用攝像機對其正手擊球時肩胛骨的運動進行分析。通過對肩峰部位的標記點記錄肩胛胸關(guān)節(jié)上提下降、前后伸縮和上下回旋動作。網(wǎng)球正手擊球時，肩胛胸廓上回旋、下降、前伸的角度平均變化范圍分別為34.3°～12.8°，14.3°～26°，38.8°～84.2°。網(wǎng)球正手擊球的引拍和揮拍階段，肩胛骨在3個方向的移動范圍變化很??；在隨揮階段，肩胛骨的運動幅度快速增加。網(wǎng)球正手擊球?qū)е录珉喂沁\動障礙，可能是隨揮階段肩胛骨大量前伸和上回旋所導致的。

關(guān)鍵詞：動作分析；網(wǎng)球；肩胛骨運動；正手擊球

中圖分類號：G845文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2015）04-0074-04

1前言

以往研究發(fā)現(xiàn)，67%～100%的運動員肩部損傷與肩胛骨姿勢改變和運動有關(guān)，例如肩袖撕裂、盂肱關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降等[1]。從技術(shù)分析的角度來看，一般采用二維或者三維（2D/3D）的測量技術(shù)對肩胛骨靜止和運動的過程進行分析。在靜止時，健康人的肩胛胸廓關(guān)節(jié)角度上提下降角度在5.3°～ -5.4°之間，下回旋角度在30°左右，前伸在-15°左右[2]。當手臂抬起至與肩胛骨在一個平面時，肩胛骨上提，后縮，并外旋，這種肩胛胸廓關(guān)節(jié)的運動與上臂在矢狀面抬起的實質(zhì)效果基本一致，當手臂內(nèi)外旋時，肩胛骨運動相對較少，除非達到外旋的最大范圍。當手臂外展至最大角度時，肩胛骨上提，后縮，并且上回旋。然而由于技術(shù)的限制，高速度運動時肩胛骨關(guān)節(jié)的運動模式仍未被研究。

最近De Bases等人[3]，運用無損傷的視頻運動學分析方式研究了肩胛骨的運動。很多體育項目需要大量的肩部運動，尤其是網(wǎng)球。

網(wǎng)球正手擊球由三部分構(gòu)成：引拍（需要手持球拍移至身體后），擊球（加速向前揮拍將來球打回對方處），隨揮（使球拍減速揮至體側(cè)）。在整個擊球過程的前兩個階段，手臂通常抬起角度低于90°，在引拍結(jié)束時，上臂與身體額狀面相連約成30°角，擊球時，球拍與球剛接觸時，上臂在額狀面前方約成45°，最終約成90°；在第三個階段，肘部在肩部遠端抬起，上臂內(nèi)旋，當持拍手靠近對側(cè)肩部時整個擊球動作完成。正手擊球需要以很高的速度在水平面進行較大范圍的運動。所以完整地了解正手擊球?qū)珉喂沁\動的影響，可以為肩部潛在損傷的研究提供一個理論基礎(chǔ)。

2研究方法

2.1受試者

選取8名右手正手擊球的男性網(wǎng)球運動員為受試者（年齡：27.0±6.0 a；身高：179.3±5.5 cm；體重：76.5±8.7 kg；每周訓練時間：3.5±2.3 h；網(wǎng)球練習年限：13.4±4.2 a）。所有受試者在測試前6個月中未發(fā)生運動損傷，且都已簽署知情同意書。

2.2實驗過程

實驗開始前受試者熱身15 min，完成兩組正手斜線擊球，每組10次。擊球時受試者采用封閉式擊球姿勢（身體旋轉(zhuǎn)少），并采用自己最適應的速度回擊來球。全部實驗在同一塊室內(nèi)網(wǎng)球場完成。發(fā)球由網(wǎng)球發(fā)球機完成，發(fā)球機安放于對側(cè)場地底線外側(cè)，同時在受試者后方安放雷達測速儀（型號：Stalker Pro， USA），對擊球后的回球速度進行測量。來球的落點在發(fā)球線到底線之間，單打線區(qū)域內(nèi)。同時采用Vicon視覺運動捕捉系統(tǒng)（8個攝像頭），記錄標記點的移動軌跡（采集頻率：500 Hz）。

2.3數(shù)據(jù)處理

反光球直接粘貼于皮膚上，通過記錄反光球的位置對骨性標志的移動進行跟蹤記錄（圖1）。其中兩個反光球用于記錄肩胛骨的靜態(tài)數(shù)據(jù)（圖1）。根據(jù)國際通用的規(guī)則建立受試者靜立時胸骨和肩胛骨的空間坐標系（SCS）。受試者由靜態(tài)姿勢轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)姿勢時通過胸骨的反光球（第7頸椎、第8胸椎、頸靜脈切記、胸骨劍突）和肩胛骨的反光球（肩鎖關(guān)節(jié)、肩峰角、肩胛骨脊）計算受試者的數(shù)據(jù)。通過肩胛骨胸骨和肩胛骨的靜態(tài)坐標以及由靜至動的轉(zhuǎn)化計算受試者胸骨以及肩胛骨的動態(tài)模型。最終將動態(tài)模型分解為YT、Xf、Zs 3個部分，YT為胸骨上部旋轉(zhuǎn)軸；Xf為旋轉(zhuǎn)軸；Zs為肩胛骨內(nèi)外側(cè)軸；YT軸，前伸用+表示，后縮用-表示；Xf軸，下回旋用+表示，上回旋用-表示；Zs軸，上提用+表示，下降用-表示（圖1）。

為靜態(tài)記錄點）以及三維坐標

受試者成功完成正手擊球動作后（來球落入指定范圍），選取擊球速度最快的3組實驗并對其運動的變化、擊球的精準度等進行統(tǒng)計。找出正手擊球在統(tǒng)計學中有差異的部分，對肩胛胸廓關(guān)節(jié)進行評價。各關(guān)節(jié)角度在擊球過程中可以分為4個部分：運動開始階段、引拍階段、擊球階段、隨揮階段。另外，通過正手擊球時引拍、揮拍和隨揮計算肩胛胸廓關(guān)節(jié)運動角度的最小值和最大值以及肩胛胸廓關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)。

采用多重相關(guān)系數(shù)（CMC）對不同擊球之間的波形進行對比，從而對肩胛胸廓關(guān)節(jié)的變化進行評估。多重相關(guān)系數(shù)范圍從0到1，0代表無相關(guān)性，1代表極具相關(guān)性。所有數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差的形式表示。采用重復性方差分析（Repeated measures ANOVA）對正手擊球的各項指標進行統(tǒng)計學分析。當結(jié)果顯示具有差異性，各項指標配對檢驗（post-hoc with Bonferronis corrections）。所有統(tǒng)計學分析使用SPSS11.0軟件進行分析，P<0.05具有顯著性差異。

3結(jié)果

受試者平均擊球速度為28.8±4.3 m/s。如表1和圖2所示，肩胛胸廓關(guān)節(jié)在引拍開始階段，肩胛骨上回旋、下降，前伸不明顯。引拍動作的后半部分，肩胛骨下降角度變化不大，上回旋（P<0.05）、前伸（P<0.05）角度明顯減小。在揮拍擊球階段，肩胛骨進行上回旋，下降角度繼續(xù)減小，同時前伸角度 （P<0.05）明顯增加。最終，在隨揮階段，肩胛骨上回旋（P<0.05）、下降（P<0.05）、前伸角度（P<0.05）均明顯增加。

研究發(fā)現(xiàn)，受試者3次正手擊球動作具有較高的可重復性，肩胛胸廓關(guān)節(jié)上回旋下回旋的重復相關(guān)系數(shù)為0.90±0.07，上提下降的重復相關(guān)系數(shù)為0.88±0.04，前伸后縮的重復相關(guān)系數(shù)為0.97±0.01。

4討論

本研究目的是為了研究網(wǎng)球正手擊球肩胛胸廓關(guān)節(jié)的運動學特點。研究發(fā)現(xiàn)，在引拍階段和揮拍階段，肩胛胸廓關(guān)節(jié)上回旋和下降角度較小，同時適度前伸。在隨揮階段，關(guān)節(jié)上回旋下降角度較大，且伴有較大程度的前伸。

本研究發(fā)現(xiàn)，受試者在進行正手擊球時，肩胛胸廓關(guān)節(jié)上回旋活動范圍平均為-34.3°到-12.8°，然而前人對于低速上手投球的研究發(fā)現(xiàn)上臂上抬（多維）的活動范圍為-50°到-10°之間[4]，所以網(wǎng)球正手擊球過程中肩胛骨上回旋角度較小是因為此類擊球上臂上抬空間有限。

本研究發(fā)現(xiàn)肩胛胸廓關(guān)節(jié)前伸的平均角度變化范圍為38.8°到84.2°，明顯比Ludewig[5]的研究結(jié)果30°到50°大，但與Meyer等人[6]研究的結(jié)果相似。因為肩關(guān)節(jié)水平內(nèi)收40°時，肩胛胸廓關(guān)節(jié)上回旋角度變化范圍在50°到70°之間，所以雖然本研究沒有對正手擊球隨揮階段肩關(guān)節(jié)的內(nèi)收角度進行研究，但通過Meyer的研究結(jié)果可以作為解釋本研究肩胛胸廓關(guān)節(jié)前伸的角度變化范圍較大的一個依據(jù)。本研究發(fā)現(xiàn)，肩胛胸廓關(guān)節(jié)下降角度平均為-26°到-14°，前人研究中有關(guān)該角度的變化結(jié)果差異比較大[5]，有的發(fā)現(xiàn)變化范圍在-10°到+15°之間，有的發(fā)現(xiàn)變化范圍在+10°到+40°之間。我們猜測角度差異可能是因為技術(shù)動作、運動速度、運動幅度、測量方法以及靜態(tài)定標時確定肩胛骨的空間坐標系的方法不同所導致。因此，肩胛胸廓關(guān)節(jié)前伸后縮和上提下降對網(wǎng)球正手擊球產(chǎn)生較大影響。

前人研究發(fā)現(xiàn)是高水平網(wǎng)球運動員的肩胛骨在位置和旋轉(zhuǎn)功能上已經(jīng)顯示出運動適應性：譬如安靜時肩胛骨上回旋、下降和前伸范圍增加[7]。關(guān)節(jié)上回旋增加是為了適應肩關(guān)節(jié)外展大于60°時的擊球動作，這樣可以減小肩峰下組織結(jié)構(gòu)對關(guān)節(jié)活動的限制，能使肱骨頭和關(guān)節(jié)盂的活動更流暢，但是增加肩胛胸廓關(guān)節(jié)的前伸和下降幅度，減小了肩峰下空間，加大了對肩關(guān)節(jié)的擠壓。以上理論同樣適用于網(wǎng)球的正手擊球。本研究發(fā)現(xiàn)，在引拍和擊球階段，肩胛胸廓關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度受限，與肱骨外展低于90°有一定關(guān)系。而在隨揮階段，肩胛胸廓關(guān)節(jié)能完成大量前伸和上回旋動作，主要是因為肱骨是在水平外展內(nèi)收位。在完成前伸動作時岡上肌、岡下肌、小圓肌以及三角肌后束會阻礙肱骨頭向前運動，此時前鋸肌壓迫肩胛骨向胸廓運動時，斜方肌和菱形肌會使肩胛胸廓關(guān)節(jié)后縮，下回旋，對抗肌肉的疲勞和變?nèi)鯐斐申P(guān)節(jié)囊后部腫脹。隨揮階段肩關(guān)節(jié)水平內(nèi)收會對肩鎖關(guān)節(jié)產(chǎn)生壓力，反復的正手擊球會造成該關(guān)節(jié)損傷。而且前人研究發(fā)現(xiàn)反復的網(wǎng)球正手擊球會使肩胛骨的安靜姿勢產(chǎn)生影響，如肩胛骨異狀肩或傾斜。肩胛骨姿勢的改變或肩胛骨某些功能的缺失，最終會對動力鏈的輸出效果不利。

對正常肩胛骨在運動過程中所表現(xiàn)出來的高度運動可以作為了解不同運動適應性的基礎(chǔ)。本研究給予教練和隊醫(yī)一個從三維角度觀察高水平運動員正手擊球時，肩胛關(guān)節(jié)運動特點的新視野。另外，本研究提供的信息可能會對隊醫(yī)在診斷網(wǎng)球運動員肩部活動機制時有所幫助。

5結(jié)論

本研究主要揭示了網(wǎng)球正手擊球時肩胛骨的運動學特點。研究發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)球引拍和擊球階段肩胛胸廓關(guān)節(jié)受到較大的限制；在隨揮階段，肩胛胸廓關(guān)節(jié)大量前伸和上回旋，易造成關(guān)節(jié)囊后部腫脹和肩鎖關(guān)節(jié)壓力過大。

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