肘關(guān)節(jié)屈曲對提攜角變化的影響

楊智卉，宋雅偉，樊曉丹

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肘關(guān)節(jié)屈曲對提攜角變化的影響

楊智卉1，宋雅偉2，樊曉丹3

1.同濟大學(xué)，上海，200082；2.南京體育學(xué)院科研處，江蘇 南京，210014；3.南京體育學(xué)院訓(xùn)練處，江蘇 南京，210014。

目的：通過實驗研究肘關(guān)節(jié)屈曲對提攜角變化的影響，了解提攜角變化規(guī)律及肘關(guān)節(jié)的運動規(guī)律，為運動選材及運動訓(xùn)練提供參考依據(jù)。方法：隨機選取南京體育學(xué)院運動系學(xué)生40名，用xsens-3D motion tracking分別測量每位學(xué)生右臂在肘關(guān)節(jié)屈曲0°、30°、60°、90°、120°時提攜角的大小，并對不同性別的提攜角、旋轉(zhuǎn)角度進行對比分析。結(jié)果：提攜角隨肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而減?。怀怅P(guān)節(jié)屈曲90度，男生的提攜角大于女生的提攜角。肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度與屈曲角度無規(guī)律的變化。結(jié)論：不同性別的學(xué)生提攜角大小不同，在運動訓(xùn)練時，根據(jù)提攜角的大小合理的判斷作用位置，以提高運動成績，亦可以直接運用于運動選材及運動損傷的預(yù)防。

肘關(guān)節(jié)；提攜角；旋轉(zhuǎn)角；運動選材；運動訓(xùn)練

肘關(guān)節(jié)是連接上臂與前臂的解剖區(qū)域，骨的結(jié)構(gòu)由肱骨遠(yuǎn)端和橈骨與尺骨的近端組成。肱骨下端較扁薄，髁上部處于松質(zhì)骨和密質(zhì)骨交界處。前有冠狀窩，后有鷹嘴窩，兩窩之間僅為一層極為薄的骨片，該處又是肱骨圓柱形往下移行為三棱型的應(yīng)力弱點[1]。目前國內(nèi)對肘關(guān)節(jié)的研究主要集中在肘關(guān)節(jié)的損傷及穩(wěn)定性上，對肘關(guān)節(jié)屈曲過程中提攜角的變化在運動訓(xùn)練中的作用及意義的研究很少，其中通過屈曲角度的變化來探討提攜角的變化的文章僅有兩篇，而探討提攜角對運動成績的影響還沒有發(fā)現(xiàn)。本研究是國內(nèi)首次采用xsens-3D motion tracking 對提攜角進行測量，通過探討40名學(xué)生肘屈曲過程中提攜角的變化，為運動選材及運動訓(xùn)練提供參考依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

隨機選取南京體育學(xué)院運動系學(xué)生40名為實驗樣本，其中男生20名，年齡（22.57±2.32）歲，身高（175.7±3.5）cm，臂長（54.79±2.41）cm；女生20名，年齡（21.76±1.95）歲，身高（164.37±2.34）cm，臂長（49.37±2.10）cm。經(jīng)實驗前后兩次體檢所有受試者無創(chuàng)傷，骨折等上肢疾病，身體狀況良好。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 查閱學(xué)校圖書館，南京圖書館及電子閱覽室中與提攜角有關(guān)的書籍、期刊、學(xué)位論文、學(xué)術(shù)論文等，為統(tǒng)計結(jié)果的分析及論文的撰寫提供理論依據(jù)。

1.2.2 坐標(biāo)系確立 以身體的軀干為例，設(shè)地面固定坐標(biāo)系為OXYZ，Z軸垂直于地面，身體軀干坐標(biāo)系OXYZ跟隨軀干運動，在人體正常直立時，與OXYZ平行，且X軸指向人體的前方，Y軸指向人體的左方，Z軸指向人體的上方。

1.2.3 實驗法 實驗前將量角器垂直固定在桌面上，量角器的零刻度線與桌子的邊平行，用xsens-3D motion tracking 對前臂屈曲0°、30°、60°、90°、120°時受試者的提攜角進行測量，測量時上臂平放于桌面，使肱骨內(nèi)外髁連線與量角器的零刻度線垂直，使肱骨內(nèi)外髁連線與桌面平行。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法 對測試數(shù)據(jù)報告的分析、篩選，用SPSS11.5軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和圖表的制作，選用KS檢驗（Kolmogorov-Smirnov test）對各分析數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗，根據(jù)分析數(shù)據(jù)的分布特征選用適宜的統(tǒng)計推斷方法。在同一肘關(guān)節(jié)屈曲角度下，男女提攜角的對比，男女旋轉(zhuǎn)角的對比，采用獨立樣本T檢驗。

2 結(jié)果與分析

對40名受試者不同肘屈曲角度的動作進行兩方面的比較分析，（1）不同屈曲角度下受試者提攜角的變化；（2）不同屈曲角度下受試者旋轉(zhuǎn)角的變化。

2.1 受試者提攜角的分布情況

肘關(guān)節(jié)屈曲為0°時（表1），男生的提攜角平均為（15.50±13.82）°，女生的提攜角平均為（14.60±7.13）°。除肘關(guān)節(jié)屈曲90度，男生的提攜角和女生的提攜角具有顯著差異性（P<0.05），男生的提攜角大于女生的提攜角。但是有其他學(xué)者研究得出，肘關(guān)節(jié)屈曲為0°時，正常成年男性的提攜角小于正常成年女性的提攜角。

表1 不同屈肘階段男女提攜角的對比

注：*P<0.05

2.2 受試者旋轉(zhuǎn)角的分布情況

肘關(guān)節(jié)在屈曲的過程中，受試者的旋轉(zhuǎn)角度隨著肘關(guān)節(jié)的屈曲角度的變化而變化，如表2所示，肘關(guān)節(jié)屈曲為0°時，男生的旋轉(zhuǎn)角度為(38.75±28.12)°，女生的旋轉(zhuǎn)角度為(18.40±21.34)°，不同屈曲角度男女旋轉(zhuǎn)角均具有顯著性差異（P<0.05），男生的旋轉(zhuǎn)角度大于女生的旋轉(zhuǎn)角度。

表2 不同屈肘階段男女旋轉(zhuǎn)角的對比

注：*P<0.05

2.3 各肘屈曲角度與提攜角，肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的變化

整個實驗過程受試者的肘屈曲角度按0°、30°、60°、90°、120°的順序依次進行，并且到指定位置時受試者要停留適當(dāng)?shù)臅r間，以便能夠更好的區(qū)分受試者的肘屈曲角度。如圖1所示，藍(lán)色曲線表示肘屈曲角度的變化；紅色曲線表示提攜角的變化，綠色曲線表示肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的變化，所測值為正數(shù)則表示肘關(guān)節(jié)旋前，值為負(fù)數(shù)則表示肘關(guān)節(jié)旋后。圖中可以看出，肘關(guān)節(jié)屈曲角度發(fā)生變化時，提攜角和肘關(guān)節(jié)也發(fā)生相應(yīng)的變化。

圖1 肘屈曲角度與提攜角、旋轉(zhuǎn)角變化圖

2.4 不同肘關(guān)節(jié)屈曲角度提攜角的變化

從肘屈曲角度與提攜角變化圖可以看出，提攜角隨著肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而逐漸減小，肘關(guān)節(jié)提攜角與屈曲角度呈負(fù)相關(guān)。肘關(guān)節(jié)屈曲0～90°時女生的變化率要大于男生的變化率，90～120°時男生的變化率大于女生的變化率。

圖2 肘屈曲角度與提攜角變化

2.5 不同肘關(guān)節(jié)屈曲角度旋轉(zhuǎn)角的變化

在肘屈曲角度變化（圖3）的過程中，肘關(guān)節(jié)屈曲0～30°時男生的旋轉(zhuǎn)角隨著肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而增大，女生的肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度隨著肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而減小。30～90°時女生的旋轉(zhuǎn)角隨著肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而增大，男生的肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度隨著肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大先減小后增大。90～120°時男女生的旋轉(zhuǎn)角隨著肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而逐漸減小，男生的變化率要大于女生的變化率。

圖3 肘屈曲角度與旋轉(zhuǎn)角變化

3 討 論

3.1 肘關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性

肘關(guān)節(jié)包括3個關(guān)節(jié)，即肱尺關(guān)節(jié)、肱橈關(guān)節(jié)和橈尺近側(cè)關(guān)節(jié)，正?；顒臃秶鸀?°（伸）～140°（屈）和75°（旋前）～80°（旋后）。正常關(guān)節(jié)依靠關(guān)節(jié)面的完整匹配、關(guān)節(jié)囊的潤滑和韌帶加固的協(xié)同作用、以及肌肉系統(tǒng)的動力來保持其穩(wěn)定性[1]。正常肘關(guān)節(jié)的穩(wěn)定因素主要包括肱骨遠(yuǎn)端、橈骨小頭、尺骨鷹嘴和冠狀突以及肘關(guān)節(jié)的韌帶結(jié)構(gòu)[2]。肱骨小頭與橈骨頭凹相關(guān)節(jié)，肱骨滑車與尺骨滑車切跡相關(guān)節(jié)，而尺骨冠突外側(cè)的橈切跡與橈骨的環(huán)狀關(guān)節(jié)面相連結(jié)，在肘部軟組織協(xié)助下發(fā)揮著重要的穩(wěn)定作用[3]。肱骨滑車與尺骨滑車切跡的運動，在肘關(guān)節(jié)的屈伸活動范圍內(nèi)具有很好的順應(yīng)性，但在屈曲小于20°和大于120°時肘關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性最好，橈骨頭僅提供約30%的外翻穩(wěn)定性[4]。綜上可以看出肱骨與尺骨相對位置關(guān)系在維持肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定中占重要地位。

3.2 提攜角與肘關(guān)節(jié)屈曲角度的關(guān)系

提攜角是人類在長期的進化過程中逐漸形成的，主要是由于肱骨遠(yuǎn)端及尺骨近端的幾何形態(tài)決定的，肱骨下端兩側(cè)的隆起為內(nèi)外髁，均為非關(guān)節(jié)部分，前者較大，居于較下之平面且突出，后者與肱骨小頭之間無明顯界限[5]，由于肱骨小頭的橫軸與肱骨干不相垂直，而向內(nèi)側(cè)傾斜，且由于肱骨滑車外旋角造成肱骨滑車尺側(cè)低于橈側(cè)5～6 mm，使其橫軸與水平線形成4～8°夾角[6]。肘完全伸展時外翻位置通常指的是提攜角，提攜角定義成尺骨和肱骨解剖軸夾角，伸展時在前后面上測量，或者簡單認(rèn)為是完全伸展時尺骨相對于肱骨方向。提攜角與肘關(guān)節(jié)屈曲角度的關(guān)系隨著對肘關(guān)節(jié)解剖和生物力學(xué)認(rèn)識的不斷深入，提攜角的定義也發(fā)生了變化[7，8]。Atkillso采用Atkinsan和Elftman設(shè)計的測量儀測得男性提攜角為14.4°，女性提攜角為16.2°，-并提出提攜角在不同性別、年齡、種族之間有一定差別。Morrey在解剖尸體上測量發(fā)現(xiàn)，肘關(guān)節(jié)從伸直到屈曲位時，提攜角逐漸變小，由外偏角轉(zhuǎn)為內(nèi)偏角，完全屈曲時內(nèi)偏可達3～60°，提攜角的變化與肘關(guān)節(jié)屈曲角度成負(fù)相關(guān)[9，10]。作者測量結(jié)果表明正常成人提攜角隨肘關(guān)節(jié)屈曲角度的增大而變小，這與Morrey所測結(jié)果一致?；顒訛橹髦w的提攜角明顯大于對側(cè)。在肘關(guān)節(jié)屈曲過程中，女性提攜角的變化大于男性，可能與生長發(fā)育過程中機體內(nèi)激素水平差異有關(guān)。

3.3 前臂旋轉(zhuǎn)角度與肘關(guān)節(jié)屈曲角度的關(guān)系

提攜角的作用長久以來一直被認(rèn)為是便于提物，因為它使被提物離開身體一定距離。肘屈曲時，前臂無論處于旋前、中立或旋后位，均可以觀察到前臂的軸向旋轉(zhuǎn)活動。肘關(guān)節(jié)由伸直到屈曲，前臂約有10°左右的軸向旋轉(zhuǎn)變化在日常提物中，人們很少使肘關(guān)節(jié)處于提攜角最大的位置（肱骨中立位，前臂完全旋后），通常是肱骨內(nèi)旋45°、前臂旋前45°，而使上肢處于手掌面向大腿的位置，這種位置明顯減小了外翻的角度。從力學(xué)角度來看，肘關(guān)節(jié)伸直提物可看作是一種物體懸掛，提攜角的存在使肩關(guān)節(jié)到物體的水平力臂增加，使肩胛骨帶處于力學(xué)上的弱勢，這種外展很快會造成肩關(guān)節(jié)肌肉的疲勞。因此，通常人們提物時，常將上身傾斜向提物的一側(cè)，以減小水平力臂，減輕疲勞[11]。

3.4 提攜角在體育運動中的意義

Braune和Kyrklund首先提出了提攜角的概念：當(dāng)肘關(guān)節(jié)完全伸直，前臂處于中立位時，上臂與前臂并不在一條直線上，前臂的遠(yuǎn)側(cè)端偏向外側(cè)，二者之間形成一向外開放的鈍角，這個角度約155～177°，其補角約3～25°，稱為提攜角。在進行各種球類、擊劍、跆拳道、散打等運動時，肘關(guān)節(jié)都會參與運動。在體育運動中，由于提攜角的存在就會出現(xiàn)本體感覺預(yù)先判定的著力點與實際的作用位置存在差異，從而導(dǎo)致動作失誤等現(xiàn)象。對提攜角的變化研究可以使運動員了解到自己動作的失誤原因，從而測量出自己提攜角的變化，在運動訓(xùn)練過程中根據(jù)不同的動作去合理的判斷擊點。這對減少動作失誤，提高運動員競技能力具有重要意義。

事實上，當(dāng)上肢貼近軀干同時肘部彎曲的時候，旋后動作只能通過前臂圍繞其在橈尺關(guān)節(jié)上的長軸進行旋轉(zhuǎn)才能實現(xiàn)。因為肩關(guān)節(jié)沒有參與到這個活動中來，所以這被稱作是真正的旋后。只有當(dāng)肘關(guān)節(jié)屈曲90度且緊靠著身體時，才能夠分析旋前旋后動作。而當(dāng)肘關(guān)節(jié)是伸直時，前臂和上臂共軸，由于肩關(guān)節(jié)也存在軸向旋轉(zhuǎn)，前臂的軸向旋轉(zhuǎn)會與上臂的軸向旋轉(zhuǎn)相混合。

在體育運動中，肘關(guān)節(jié)損傷也較為常見，特別是鏈球運動員，由于在訓(xùn)練中肘關(guān)節(jié)的屈曲角度不合理，持標(biāo)槍時肘關(guān)節(jié)屈曲角度大于90°導(dǎo)致阻力臂變長標(biāo)槍遠(yuǎn)離投影點，從而造成運動損傷。體操運動員肘關(guān)節(jié)脫臼及其它損傷并不罕見，體操運動員肘關(guān)節(jié)骨骺損傷發(fā)病率與提攜角大小密切有關(guān)，提攜角越大，肘部組合應(yīng)力值越大，導(dǎo)致骨骺損傷的可能性也越大，提攜角可作為體操運動員選材的一項指標(biāo)，對提攜角的研究可以合理的改進運動員的訓(xùn)練方法，這對預(yù)防運動員肘關(guān)節(jié)損傷及運動選材也有重要的意義[12]。

4 結(jié) 論

肘屈曲過程中肘關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度、提攜角變化是同時進行的，動態(tài)監(jiān)測提攜角對研究肘內(nèi)翻發(fā)生具有一定的臨床意義，提攜角的存在為安裝假肢時提供參考依據(jù)，也可為運動員選材、運動損傷預(yù)防提供理論依據(jù)；不同運動項目對提攜角存在的生物力學(xué)意義還需要進一步的完善解釋與探討。

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Effect of the Carrying Angle of the Elbow Flexion

YANG Zhihui1, SONG Yawei2, FAN Xiaodan3

1.Tongji University, Shanghai, 200082, China.2.Department of Science Research , Nanjing Institute ofPhysical Education, Nanjing Jiangsu, 210014, China; 3.Department of Training, Nanjing Institute of Physical Education, Nanjing Jiangsu, 210014, China.

Objective: through the discussion of elbow flexion on the carrying angle changes, understand the carrying angle change rule and elbow motion law, sports training and sports injury prevention to provide a scientific basis. Methods: a randomly selected Nanjing Sport Institute student40 students, xsens-3D motion tracking were measured in each student the right arm at the elbow joint flexion0°, 30°, 60°, 90°, 120°carrying angle size, and gender on the carrying angle, rotating angle carries on the contrast analysis. Results: the carrying angle with elbow flexion angle increases; boys carrying angle than girls carrying angle，except 90°. Elbow joint angle of rotation and flexion angle without the rule changes. Conclusion: different gender students carrying angle of different sizes, in sports training, according to the carrying angle size reasonable judgment role position, to improve athletic performance, but also can be directly applied to the selection of athletes and sports injury prevention.

Elbow joint; The carrying angle; Angle of rotation; Sports material selections; Exercise training

1007―6891（2018）02―0022―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2018.02.06

G804.22

A

2017-07-03

2017-11-15