肥胖大學(xué)生膝關(guān)節(jié)肌力特征及動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系

曾照宏，薛奧傳，王會(huì)會(huì)，冷洪帥，查顯俊，蒙隆敏

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和人們的生活水平不斷提高，以及在新冠疫情的影響下，人們生活方式和生活習(xí)慣發(fā)生了改變，我國(guó)肥胖癥人數(shù)增長(zhǎng)近一倍，且在大學(xué)生中的增長(zhǎng)趨勢(shì)最為嚴(yán)峻[1]。肥胖是引起各種慢性病的重要因素，例如：導(dǎo)致體重增大、下肢負(fù)擔(dān)加重、平衡性和靈活性降低[2]。國(guó)內(nèi)外研究表明，綜合性項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)肌力與動(dòng)態(tài)平衡能力具有正相關(guān)關(guān)系；在肥胖的青壯年中膝關(guān)節(jié)屈肌肌力與動(dòng)態(tài)平衡能力具有正相關(guān)關(guān)系，但膝關(guān)節(jié)伸肌肌力與動(dòng)態(tài)平衡沒有表現(xiàn)出相關(guān)性[3，4]。超重肥胖會(huì)降低中老年人的動(dòng)態(tài)平衡能力[5]。但仍未有文獻(xiàn)闡述肥胖對(duì)大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力的影響及其影響因素，目前，針對(duì)肥胖對(duì)大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力影響的研究較少；同時(shí)，考慮到肥胖大學(xué)生人數(shù)日益增多；且性別、年齡、肥胖、體育鍛煉以及下肢三關(guān)節(jié)肌力，尤其是膝關(guān)節(jié)肌力會(huì)對(duì)平衡能力產(chǎn)生影響[6，7]。本研究以肥胖大學(xué)生為研究對(duì)象，研究肥胖對(duì)大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力的影響，為肥胖大學(xué)生的減脂及預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷提供理論依據(jù)。

平衡，被定義為機(jī)體在支撐面(base of support，BOS)維持身體重心(cen-treofmass，COM)的能力，是維持穩(wěn)定姿勢(shì)的必要條件之一[8]。其中，平衡分為動(dòng)態(tài)平衡、靜態(tài)平衡，人體是運(yùn)動(dòng)的，因而動(dòng)態(tài)平衡被認(rèn)為是影響肌力、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要影響因素。Y-BT(Y-balance test)測(cè)試是由W.G.GARY發(fā)明的星形偏移平衡測(cè)試(star excursion balance test，SEBT)演變而來是動(dòng)態(tài)平衡能力的常用測(cè)試方法，廣泛運(yùn)用于對(duì)機(jī)體動(dòng)態(tài)平衡能力的評(píng)估[9]。本研究運(yùn)用Y型平衡測(cè)試儀對(duì)受試者進(jìn)行測(cè)試，收集受試者左右側(cè)單腿支撐時(shí)前、后內(nèi)、后外三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的伸展能力，可以有效分析人體單腿支撐時(shí)維持身體重心的能力。

等速肌力測(cè)試是評(píng)估膝關(guān)節(jié)肌力特征的金標(biāo)準(zhǔn)，廣泛運(yùn)用于機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估和運(yùn)動(dòng)損傷防護(hù)及康復(fù)等領(lǐng)域[10，11]。運(yùn)用等速肌力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)膝關(guān)節(jié)屈伸肌肌力進(jìn)行分析研究具有安全有效、可重復(fù)性高及測(cè)試結(jié)果反饋直接等優(yōu)點(diǎn)[11]。本研究運(yùn)用等速肌力測(cè)試系統(tǒng)可有效地展示出膝關(guān)節(jié)屈伸肌群(股四頭肌quadriceps，Q、腘繩肌hamstring，H)的肌力狀況；通過等速肌力測(cè)試相關(guān)指標(biāo)分析股四頭肌與腘繩肌膝關(guān)節(jié)屈伸肌力特征及對(duì)稱性。

綜上所述，本研究以在校肥胖大學(xué)生作為研究的對(duì)象，運(yùn)用IsoMed2000等速肌力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試膝關(guān)節(jié)向心(concentric，c)肌力和離心(eccentric，e)肌力；運(yùn)用Y型平衡測(cè)試儀測(cè)試動(dòng)態(tài)平衡，探討肥胖對(duì)大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力的影響及其影響因素，肥胖大學(xué)生膝關(guān)節(jié)屈肌、伸肌的肌力與動(dòng)態(tài)平衡能力的關(guān)系，為肥胖影響大學(xué)生健康及預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

在遵義醫(yī)科大學(xué)發(fā)放問卷調(diào)查100份，根據(jù)體脂率(body fat percentage，BF%)分級(jí)[12，13]，男生BF%≧25、女生BF%≧30為肥胖組，男生BF%10～18、女生BF%18～25為對(duì)照組，肥胖組學(xué)生共19名(男8名、女11名)，并選取運(yùn)動(dòng)習(xí)慣相似的對(duì)照組19名(男8名、女11名)，肥胖組和對(duì)照組之間除BF%外其他基本情況無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。兩組均無重大傷病史，運(yùn)動(dòng)能力良好。測(cè)試納入標(biāo)準(zhǔn)：在測(cè)試前無傷病損傷情況，能正常參加訓(xùn)練，受試者基本信息情況見表1。

表1 受試者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 等速肌力測(cè)試

運(yùn)用IsoMed2000等速肌力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)受試者膝關(guān)節(jié)屈伸肌肌力進(jìn)行測(cè)試，所有受試者均以右側(cè)膝關(guān)節(jié)作為測(cè)試側(cè)，由專業(yè)測(cè)試人員進(jìn)行等速肌力測(cè)定，測(cè)試前受試者進(jìn)行5min熱身運(yùn)動(dòng)，專業(yè)測(cè)試人員完成受試者基本信息錄入(包括測(cè)試時(shí)間、姓名、年齡、性別、身高、體重等)儀器常規(guī)校準(zhǔn)以及參數(shù)設(shè)置。實(shí)驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)包括峰力矩peak torque，PT、做功量Work；并計(jì)算相對(duì)峰力矩(PT/BW)、屈伸肌肌力比值：常規(guī)比Hc向心：Qc向心、功能比He離心：Qc向心。

測(cè)試前先向受試者說明測(cè)試的方法，降低受試者緊張情緒。采取開鏈向心、離心(conc-ecc/ecc-conc)收縮模式，受試者坐位，髖關(guān)節(jié)屈曲狀態(tài)，使用繃帶固定測(cè)試側(cè)大腿，避免代償模式運(yùn)動(dòng)，用運(yùn)動(dòng)臂末端的阻力墊繃帶固定在小腿下1/3，固定臂在測(cè)試側(cè)，與受試者大腿矢狀面平行，用激光探頭進(jìn)行定位[14]。以膝關(guān)節(jié)伸展位10°為起始位，測(cè)試范圍為10°-90°，角速度選擇60°/s，角速度60°/s能更好地反映膝關(guān)節(jié)屈伸肌群的力量水平[4，15]，重復(fù)活動(dòng)5次。在測(cè)試的過程中要求并鼓勵(lì)受試者每次盡全力完成膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)。為了降低實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，數(shù)據(jù)的采集，取中間3次運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)值的平均值為測(cè)試結(jié)果。

1.2.2 動(dòng)態(tài)平衡

測(cè)試運(yùn)用Y型平衡測(cè)試儀對(duì)受試者下肢動(dòng)態(tài)平衡能力進(jìn)行測(cè)試，所有受試者均完成三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)(前側(cè)、后內(nèi)側(cè)、后外側(cè))，受試者穿著運(yùn)動(dòng)裝，由專業(yè)測(cè)試人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)定，測(cè)試前受試者進(jìn)行5min熱身運(yùn)動(dòng)，支撐側(cè)腿大腳趾位于儀器Y字中心起點(diǎn)線處，雙手叉腰，伸展腿靠近站立腳的伸肌腱作為測(cè)試的起始所有位置，從右至左按照前側(cè)(anterior，AT)、后內(nèi)側(cè)(posteromedial，PM)、后外側(cè)(posterolateral，PL)3個(gè)特定運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行伸展并由測(cè)試員記錄所到達(dá)的距離，測(cè)試過程中，受試者的手離開腰部以及髖關(guān)節(jié)代償性扭動(dòng)，或者伸展腿不能回到起始姿勢(shì)都作為測(cè)試失敗，需要重新測(cè)試。

數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化：標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)各到達(dá)運(yùn)動(dòng)方向的距離進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以肢體長(zhǎng)度為基準(zhǔn)由3個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的平均值/腿長(zhǎng)×100%得到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試值；綜合值為3個(gè)方向的平均值[8]。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)

2 研究結(jié)果

2.1 膝關(guān)節(jié)等速肌力測(cè)試結(jié)果

由表2可知，肥胖組與對(duì)照組在角速度60°/s膝關(guān)節(jié)屈、伸肌峰力矩的離心和向心收縮上均無顯著差異(P>0.05)；在角速度60°/s膝關(guān)節(jié)屈肌離心峰力矩和向心收縮、伸肌向心收縮的相對(duì)峰力矩上存在顯著差異(P<0.05)。

表2 膝關(guān)節(jié)在角速度60°/s等速肌力結(jié)果

由表3可知，肥胖組與對(duì)照組在角速度60°/s膝關(guān)節(jié)He：Qc、Hc：Qe等比值中肥胖組小于對(duì)照組，差異具有顯著性(P>0.05)。

表3 膝關(guān)節(jié)H：Q比值結(jié)果

2.2 動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試結(jié)果

由表4可知，肥胖組運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榍暗淖髠?cè)和右側(cè)得分與對(duì)照組均存在非常顯著差異(P<0.01)，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)楹髢?nèi)側(cè)的左側(cè)和右側(cè)的得分與對(duì)照組存在顯著性差異(P<0.05)，左右側(cè)的綜合評(píng)分均與對(duì)照組存在顯著性差異(P<0.05)

表4 動(dòng)態(tài)平衡能力結(jié)果

注*：P<0.05，肥胖組與對(duì)照組組間對(duì)比有顯著性差異；**：P<0.01，肥胖組與對(duì)照組組間對(duì)比有顯著性差異(下同)。由表5、6可知肥胖組與對(duì)照組受傷風(fēng)險(xiǎn)率無顯著性差異；在綜合得分方面，肥胖組共有15人<94%，而對(duì)照組共有6人<94%，由表6可知肥胖組與對(duì)照組受傷風(fēng)險(xiǎn)率存在顯著性差異(P<0.05)。

表5 Y-BT不對(duì)稱性的Fisher卡方檢驗(yàn)分析

表6 Y-BT綜合值的Fisher卡方檢驗(yàn)分析

2.3 動(dòng)態(tài)平衡能力與膝關(guān)節(jié)等速肌力相關(guān)性

由圖1可知，在Y-BT左側(cè)支撐時(shí)，前側(cè)得分與屈肌向心PT呈中度正相關(guān)(r=0.46，P<0.05)、后外側(cè)得分與屈肌離心PT、伸肌向心PT呈中度正相關(guān)(r=0.49，r=0.54，P<0.05)、綜合值與Hc：Qe呈中度正相關(guān)(r=0.47，P<0.05)；在Y-BT右側(cè)支撐時(shí)，綜合值與Hc：Qe呈中度正相關(guān)(r=0.48，P<0.05)。

圖1 肥胖組Y-BT不同運(yùn)動(dòng)方向與做功量、H：Q的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 膝關(guān)節(jié)肌力

在等速肌力測(cè)試系統(tǒng)中，通常運(yùn)用峰力矩(PT)、相對(duì)峰力矩(PT/BW)來表示受試者的肌力情況。本研究通過對(duì)肥胖大學(xué)生進(jìn)行膝關(guān)節(jié)肌力測(cè)試發(fā)現(xiàn)肥胖大學(xué)生膝關(guān)節(jié)屈肌離心峰力矩、屈肌向心、離心相對(duì)峰力矩、伸肌向心相對(duì)峰力矩小于對(duì)照組。這可能是由于肥胖大學(xué)生體重大，下肢負(fù)擔(dān)加重、平衡性和靈活性降低的原因之一，說明了膝關(guān)節(jié)肌力、股四頭肌和腘繩肌不對(duì)稱性可能是影響肥胖大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力的指標(biāo)之一。

等速肌力測(cè)試系統(tǒng)中，H：Q是膝關(guān)節(jié)的屈伸肌群峰力矩比值，主要反映關(guān)節(jié)活動(dòng)中主動(dòng)肌與拮抗肌的肌力均衡情況，對(duì)判斷關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有一定價(jià)值[16]。Beato[17]等研究表明常規(guī)比Hconc：Hconc低于0.55或者功能比Hecc：Qconc比低于0.7理論上有勞損風(fēng)險(xiǎn)，在本研究中選取功能比：He：Qc與Hc：Qe，評(píng)價(jià)同時(shí)發(fā)生的活動(dòng)，更具功能性。研究認(rèn)為膝關(guān)節(jié)H/Q值正常波動(dòng)范圍在50%～80%之間，低于或超過該波動(dòng)范圍易于造成膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征改變，降低肌肉工作能力[16]。此外，研究發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)H/Q比值的波動(dòng)還可能與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和干預(yù)方法有關(guān)，如，Sultan[18]等研究表明不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員之間H/Q存在差異，即足球運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)H/Q比值(75%～80%)而籃球運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)H/Q比值為(62%～63%)。本研究通過對(duì)肥胖大學(xué)生進(jìn)行膝關(guān)節(jié)肌力測(cè)試發(fā)現(xiàn)肥胖大學(xué)生膝關(guān)節(jié)He：Qc與Hc：Qe明顯低于對(duì)照組，說明了肥胖在影響大學(xué)生膝關(guān)節(jié)屈、伸肌對(duì)稱性導(dǎo)致肥胖大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力低。此外，本研究?jī)H觀察了受試者在角速度60°/s慢速度下H/Q的特征，在快速度的動(dòng)作下，肥胖大學(xué)生體重高、靈敏性較差，其H/Q的特征是否會(huì)產(chǎn)生差異需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

3.2 動(dòng)態(tài)平衡能力

Y型平衡測(cè)試常用于對(duì)動(dòng)態(tài)平衡能力的評(píng)估，在以往研究中，常運(yùn)用伸展腿前側(cè)、后內(nèi)、后外的運(yùn)動(dòng)距離及綜合得分來代表動(dòng)態(tài)平衡能力。在Y型平衡測(cè)試中，在矢狀面、冠狀面、水平面三個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)方向反映機(jī)體動(dòng)態(tài)平衡能力，判斷單側(cè)支撐時(shí)身體姿勢(shì)的穩(wěn)定性。唐橋[4]等研究表明了在Y平衡測(cè)試中，Y-BT的綜合得分<94%或左右側(cè)肢體同運(yùn)動(dòng)方向觸碰距離差>4cm時(shí)，理論上損傷風(fēng)險(xiǎn)將明顯增加。在關(guān)于Y-BT得分對(duì)損傷風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估上，Plisky[19]等研究也表明了綜合得分低于94%時(shí)，損傷風(fēng)險(xiǎn)增加6.5倍，兩側(cè)觸碰的距離差>4cm時(shí)，損傷風(fēng)險(xiǎn)將增加2.5倍[4]。本研究通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)肥胖大學(xué)生運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榍暗淖髠?cè)和右側(cè)得分與對(duì)照組均存在非常顯著差異，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)楹髢?nèi)側(cè)的左側(cè)和右側(cè)的得分與對(duì)照組存在顯著性差異，左右側(cè)的綜合評(píng)分均與對(duì)照組存在顯著性差異，表明了肥胖大學(xué)生動(dòng)態(tài)平衡能力低于對(duì)照組，肥胖會(huì)影響大學(xué)生的動(dòng)態(tài)平衡能力。但肥胖大學(xué)生在左右不對(duì)稱方面，肥胖組中共有15人，而在對(duì)照組中共有12人，肥胖組與對(duì)照組并無顯著性差異，而在綜合得分方面肥胖組可能存在一定的勞損風(fēng)險(xiǎn)，表明肥胖組和對(duì)照組普遍存在不對(duì)稱現(xiàn)象，但其對(duì)肥胖大學(xué)生風(fēng)險(xiǎn)損傷預(yù)測(cè)仍需進(jìn)一步研究。

3.3 動(dòng)態(tài)平衡能力與膝關(guān)節(jié)肌力的相關(guān)性

在有關(guān)動(dòng)態(tài)平衡能力與膝關(guān)節(jié)等速肌力的研究當(dāng)中，Tapanya[3]等研究證實(shí)，膝關(guān)節(jié)屈、伸肌肌力與Y平衡前側(cè)、后內(nèi)、后外側(cè)的距離均呈正相關(guān)。唐橋[4]等研究也表明了Y平衡測(cè)試后內(nèi)得分和后外得分及綜合得分與膝關(guān)節(jié)肌力的相關(guān)性較高。本研究發(fā)現(xiàn)肥胖大學(xué)生在Y-BT左側(cè)支撐時(shí)，前側(cè)得分與屈肌向心PT呈中度正相關(guān)、后外側(cè)得分與屈肌離心PT、伸肌向心PT呈中度正相關(guān)、綜合值與Hc：Qe呈中度正相關(guān)；在Y-BT右側(cè)支撐時(shí)，綜合值與Hc：Qe呈中度正相關(guān)(r=0.48，P<0.05)而Lee[20]等研究發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)屈肌肌力與Y-BT測(cè)試3個(gè)方向的距離均呈正相關(guān)，但膝關(guān)節(jié)伸肌肌力與之無相關(guān)性。這一現(xiàn)象在本研究并未得出結(jié)論，這可能是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、研究對(duì)象、年齡及生活習(xí)慣導(dǎo)致的，這一結(jié)論需要未來研究進(jìn)一步佐證。

4 結(jié)論

肥胖會(huì)造成大學(xué)生的動(dòng)態(tài)平衡能力，導(dǎo)致雙側(cè)下肢動(dòng)態(tài)平衡能力不對(duì)稱，產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因可能是肥胖大學(xué)生膝關(guān)節(jié)屈、伸肌相對(duì)峰力矩低以及主動(dòng)肌與拮抗肌不對(duì)稱性。