下背痛高爾夫球手揮桿時(shí)核心肌群及生物力學(xué)變化研究進(jìn)展

李令嶺 趙鵬 李洪彪

1國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）

2云南省海埂運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中心（昆明 650228）

隨著高爾夫運(yùn)動(dòng)普及性和參與性的提高，其相關(guān)性運(yùn)動(dòng)損傷也日漸增加。高爾夫球手間不同的身體素質(zhì)、心理狀態(tài)、社交能力和技術(shù)水平也影響著運(yùn)動(dòng)損傷的類型[1]。目前，高爾夫運(yùn)動(dòng)損傷以過(guò)度使用性損傷為主，下背區(qū)損傷最常見(jiàn)，發(fā)生率高達(dá)34.5%，且右側(cè)損傷較常見(jiàn)（右利手球員）[2]。下背部損傷不僅影響球員的訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，也潛在影響了高爾夫球員身體特征的變化[3]。本文對(duì)高爾夫球手患有下背痛后揮桿時(shí)核心肌和生物力學(xué)的變化研究做一綜述，為開(kāi)展相關(guān)研究提供參考。

1 高爾夫相關(guān)性下背痛的特點(diǎn)

下背痛（low back pain）作為高爾夫運(yùn)動(dòng)中最常見(jiàn)的損傷，損傷平均持續(xù)時(shí)間為2～4周[4]，對(duì)高爾夫產(chǎn)業(yè)、衛(wèi)生健康系統(tǒng)和社會(huì)勞動(dòng)力均有很大影響。下背痛的球員大多有腰部損傷病史，疼痛癥狀與程度非常影響他們的揮桿表現(xiàn)。

常見(jiàn)的高爾夫球手下背痛有很多類型，包括機(jī)械性疼痛（急性和慢性肌肉扭傷，肌痙攣等）、椎間盤(pán)源性疼痛、脊椎源性疼痛、小關(guān)節(jié)源性疼痛等。機(jī)械性下背痛是高爾夫球員就診時(shí)最常見(jiàn)的疼痛原因，其特征為局部疼痛、肌肉緊張或痙攣、逐漸加重[5]。在年長(zhǎng)球員中，髖關(guān)節(jié)炎癥可使左髖關(guān)節(jié)在揮桿過(guò)程中內(nèi)旋活動(dòng)度不足而轉(zhuǎn)移給腰椎更多機(jī)械性壓力[2]。在年輕球員中，生長(zhǎng)突增中伴隨重復(fù)應(yīng)力性腰椎過(guò)伸極易引起腰椎峽部滑脫[6]；小關(guān)節(jié)疼痛類似于腰椎峽部裂。在揮桿過(guò)程中，過(guò)度壓縮或旋轉(zhuǎn)型壓力及腰椎過(guò)伸可以加重疼痛，通常無(wú)放射痛，但是當(dāng)小關(guān)節(jié)有骨刺時(shí)也會(huì)有根性癥狀[5]。骶髂關(guān)節(jié)紊亂也常導(dǎo)致年輕球員發(fā)生下背痛，且發(fā)生率高達(dá)40%，癥狀與腰部扭傷類似，可局限于臀部或大腿后側(cè)，骶髂關(guān)節(jié)處有壓痛[7]。另一種球員常見(jiàn)的下背痛病因?yàn)檠甸g盤(pán)突出，L5～S1最常受累，MRI、神經(jīng)傳導(dǎo)性研究和肌電圖可協(xié)助診斷[5]。球員中的慢性下背痛多因腰肌筋膜綜合征引起，可觸診到局部疼痛扳機(jī)點(diǎn)[8]。另外，壓縮性椎體骨折可見(jiàn)于絕經(jīng)后的女球員中[9]，4～6肋骨應(yīng)力性骨折也可導(dǎo)致下背痛[10]。

關(guān)于高爾夫相關(guān)性下背痛的原因十分復(fù)雜，目前很少有研究區(qū)別分析高爾夫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的下背痛和高爾夫球員主訴的下背痛。然而，研究已提出的病因有過(guò)度使用[11]、熱身不足[12]、腰椎活動(dòng)度受限[13]、髖關(guān)節(jié)屈曲內(nèi)旋受限[14]、膝關(guān)節(jié)伸展受限[15]、軀干肌力不足[16]、揮桿技術(shù)不當(dāng)[12]等。職業(yè)球員多是因?yàn)楸荣惗^(guò)度訓(xùn)練導(dǎo)致，而業(yè)余球員更多是因?yàn)閾]桿技術(shù)不當(dāng)或熱身不足導(dǎo)致[17]。

2 下背痛的高爾夫球手揮桿的核心肌群及生物力學(xué)變化分析

高爾夫球揮桿是一種非常復(fù)雜的非對(duì)稱身體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，揮桿運(yùn)動(dòng)學(xué)及生物力學(xué)的分析包括動(dòng)作成分分析、相關(guān)肌肉分析和部位受力程度分析。高爾夫球揮桿方式有兩種，一種是20世紀(jì)早期較流行的經(jīng)典揮桿（Classic Swing）和60世紀(jì)Jack Nicklaus提出的現(xiàn)代揮桿（Modern Swing），這兩種方法的最大的區(qū)別在于向后揮桿時(shí)現(xiàn)代揮桿比經(jīng)典揮桿有更大的肩部和髖部的相對(duì)旋轉(zhuǎn)活動(dòng)度，向后揮桿時(shí)的“X”因素和跟進(jìn)期末的反“C”形是現(xiàn)代揮桿的特點(diǎn)[18]，這種方式能夠使擊球距離更遠(yuǎn)且在球落地后很快停止以保證準(zhǔn)確性[11]。因此，現(xiàn)代揮桿方式目前比較流行，其運(yùn)動(dòng)學(xué)及生物力學(xué)特點(diǎn)也是造成職業(yè)球員過(guò)度使用性下背痛的一個(gè)重要原因[18]。球員患下背痛后身體特征往往會(huì)發(fā)生消極的適應(yīng)性變化，核心肌和生物力學(xué)的變化是其中最重要的兩個(gè)方面，這種變化也會(huì)導(dǎo)致?lián)]桿表現(xiàn)不良。

2.1 核心肌群變化

所有運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生均起自于核心肌群，而后傳遞給肢體，訓(xùn)練這些肌群可以通過(guò)提高力量、耐力、速度、靈活性和準(zhǔn)確性來(lái)提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。要產(chǎn)生更高質(zhì)量的揮桿表現(xiàn)，球員身體動(dòng)作和力量的整合需要核心肌群的穩(wěn)定控制與收縮[19]。高爾夫球員進(jìn)行揮桿時(shí)核心肌涉及了腹?。ǜ箖?nèi)外斜肌、腹直肌、腹橫機(jī)）、軀干?。ㄘQ脊肌、橫突棘?。┘巴渭。ㄍ未蠹。?。已有研究得出球員患下背痛后會(huì)顯示出不同的神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)策略[20]，核心肌肉的肌電活動(dòng)經(jīng)常用于提示高爾夫球手的腰椎穩(wěn)定性，目前最常研究的肌肉電活動(dòng)為腹斜肌、豎脊肌、腹直肌、臀大肌、大收肌、股二頭肌、半膜肌、股外側(cè)肌。

早期開(kāi)始利用表面肌電研究高爾夫球員肌肉活動(dòng)的是1993年P(guān)ink等分析了正常業(yè)余球手揮桿時(shí)軀干肌的活動(dòng)[21]。1996年，Watkin等[22]利用表面肌電分析球員腹肌，發(fā)現(xiàn)腹肌是揮桿加速期提供力量的最主要肌肉，且軀干肌肉活動(dòng)形式在有或無(wú)下背部損傷的球員中存在差異。2001年，Horton等[23]應(yīng)用表面肌電對(duì)有或無(wú)下背部損傷的球員進(jìn)行研究，分析得出主側(cè)（左側(cè)）腹外斜肌肌肉活動(dòng)在整個(gè)揮桿過(guò)程中持續(xù)增加，有下背痛的球員在向后揮桿初期腹外斜肌募集較延遲，肌肉疲勞測(cè)試無(wú)顯著差異，但揮桿后有下背痛的球員疼痛明顯加重。同年，Suter等[15]對(duì)25名下背痛球員與16名健康球員進(jìn)行研究，結(jié)果顯示有下背痛的球員后背伸肌耐力實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯低于健康球員，且伸肌耐力實(shí)驗(yàn)差的下背痛球員股四頭肌被過(guò)度抑制。2005年，Park[24]在對(duì)球員核心肌群進(jìn)行表面肌電分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)有下背痛的球員分別在揮桿準(zhǔn)備期右側(cè)的豎脊肌，跟進(jìn)期的左側(cè)臀大肌、腹直肌和腹外斜肌，跟進(jìn)期早期的右側(cè)豎脊肌、臀大肌，跟進(jìn)期晚期的左側(cè)豎脊肌和右側(cè)臀大肌以及加速期的右側(cè)豎脊肌、臀大肌和腹外斜肌的肌電活動(dòng)與無(wú)癥狀的球員均有明顯不同的肌電信號(hào)。2008年，Cole和Grimshaw[25]對(duì)有下背痛的球員和健康球員的豎脊肌和腹外斜肌進(jìn)行表面肌電分析發(fā)現(xiàn)，與健康球員相比，有下背痛的球員在向后揮桿開(kāi)始時(shí)提前募集啟動(dòng)兩側(cè)豎脊肌，以此得出患有下背痛的球員揮桿時(shí)更多利用豎脊肌而不是深部的腹橫機(jī)或多裂肌來(lái)維持中軸穩(wěn)定。兩學(xué)者同年的的另一實(shí)驗(yàn)[26]，將高差點(diǎn)與低差點(diǎn)的下背痛球員進(jìn)行豎脊肌和腹肌肌電分析，發(fā)現(xiàn)低差點(diǎn)的球員豎脊肌活動(dòng)比高差點(diǎn)球員低，而腹肌活動(dòng)要高于高差點(diǎn)球員和無(wú)癥狀球員，說(shuō)明除豎脊肌外，低差點(diǎn)球員腹肌活動(dòng)的減少或許是導(dǎo)致下背痛的一種原因。2015年，Silva等[20]研究得出有下背痛的球員和健康球員在向后揮桿期肌電圖（EMG）顯示腹外斜肌的募集區(qū)別最大，而在跟進(jìn)期無(wú)明顯區(qū)別。另外，除表面肌電精準(zhǔn)分析揮桿過(guò)程的肌群活動(dòng)外，軀干肌力耐力還可以通過(guò)特殊實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。2005年，Ev?ans等[16]利用單橋耐力實(shí)驗(yàn)對(duì)有下背痛的球員進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，右側(cè)耐力實(shí)驗(yàn)較正常減少12.5 s。2006年，Lind?say和Horton[27]對(duì)球員利用雙側(cè)旋轉(zhuǎn)肌力與耐力實(shí)驗(yàn)得出，下背痛的球員軀干肌力和耐力均下降。2013年，Evans和Oldreive[28]利用壓力性生物反饋系統(tǒng)對(duì)20名男性下背痛球員進(jìn)行腹橫肌收縮干預(yù)，發(fā)現(xiàn)所有球員疼痛癥狀明顯減輕。還有些個(gè)案研究已顯示核心肌群的肌力和耐力訓(xùn)練可以有效緩解球員的下背痛癥狀。

由于高爾夫運(yùn)動(dòng)是非對(duì)稱性運(yùn)動(dòng)（方向重復(fù)性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），因此出現(xiàn)適度兩側(cè)核心肌群的不對(duì)稱是正常的[29]。但以上肌電研究顯示患有下背痛后某些肌肉的這種不對(duì)稱性增加，這樣對(duì)下背痛的進(jìn)展和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)均產(chǎn)生不利影響，因此在其康復(fù)計(jì)劃中需根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)募m正性訓(xùn)練。目前通過(guò)肌電圖對(duì)高爾夫球手患下背痛后的核心肌群變化研究結(jié)果較為一致，但肌肉肌電成分的分析大多以表面肌電活動(dòng)分析為主，缺乏一定的精準(zhǔn)性，而針極肌電圖有一定創(chuàng)傷，導(dǎo)致球員配合性與依從性也會(huì)降低，從而影響研究結(jié)果，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)研究與設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化來(lái)精準(zhǔn)分析球員中核心肌群與下背痛的關(guān)系。

2.2 生物力學(xué)變化

下背部在揮桿過(guò)程中有較大的活動(dòng)范圍應(yīng)力，包括了整個(gè)揮桿過(guò)程的“X因素”（兩側(cè)腰椎旋轉(zhuǎn)、腰椎屈伸）和跟進(jìn)期末的反C姿勢(shì)[30]，產(chǎn)生的最大應(yīng)力是體重的8倍[31]。由于運(yùn)動(dòng)形式的大幅度和不對(duì)稱性，加之相鄰椎體間2o～3o的旋轉(zhuǎn)就可以致使小關(guān)節(jié)受損[32]，因此高爾夫球揮桿很容易造成肌肉拉傷、椎間盤(pán)突出和椎體小關(guān)節(jié)炎。球員患有下背痛后會(huì)對(duì)揮桿過(guò)程中參與部位及其應(yīng)力均有影響。Lindsay和Horton[27]對(duì)職業(yè)球員進(jìn)行的一項(xiàng)研究同樣發(fā)現(xiàn)下背部疼痛球員在擊球準(zhǔn)備期腰椎過(guò)屈，在向后揮桿時(shí)過(guò)度左側(cè)屈。Vad等[33]對(duì)42名男性職業(yè)球員進(jìn)行腰髖部活動(dòng)度等一系列測(cè)試，結(jié)果顯示有下背痛的球員明顯腰椎伸展不足和左髖內(nèi)旋不足。其后，他們利用簡(jiǎn)易三軸相位指示器對(duì)兩組球員進(jìn)行揮桿過(guò)程比較，發(fā)現(xiàn)疼痛的球員在擊球準(zhǔn)備期腰椎過(guò)屈，向后揮桿期有更大的腰椎左側(cè)屈，腰椎活動(dòng)測(cè)試時(shí)顯示軀干旋轉(zhuǎn)活動(dòng)度較差。Tsai等[34]在2005年研究發(fā)現(xiàn)有下背痛的高爾夫球員大腿后群肌肉靈活性較差；2010年他開(kāi)展的另一項(xiàng)對(duì)比研究[35]中發(fā)現(xiàn)有下背痛的球員的腰椎伸展靈活性和左髖內(nèi)收力量比健康球員差。Dillen等[36]對(duì)40名有下背痛的球員和健康球員進(jìn)行髖部旋轉(zhuǎn)活動(dòng)度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)下背痛球員左髖活動(dòng)度明顯小于右髖；而在無(wú)癥狀球員中兩髖活動(dòng)度無(wú)明顯差異。而Gulgin[37]對(duì)女性職業(yè)球員進(jìn)行關(guān)節(jié)活動(dòng)度檢查卻發(fā)現(xiàn)，左髖被動(dòng)內(nèi)旋活動(dòng)度小于右髖，推論出兩側(cè)髖部活動(dòng)度不對(duì)稱或許是球員下背痛的一個(gè)原因。Busschots[38]研究發(fā)現(xiàn)有下背痛的球員擊球準(zhǔn)備期時(shí)軀干屈曲角度要大于健康球員的屈曲角度（44o）。2015年，Mcrae[39]利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)研究有下背痛的球員和健康球員的左髖運(yùn)動(dòng)及兩足承重的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)有下背痛的球員在擊球準(zhǔn)備期左腳外旋的角度比健康球員少10°；同樣，疼痛球員左髖外旋角度和向目標(biāo)側(cè)的腰椎旋轉(zhuǎn)也較?。辉趽]桿加速至擊球期，疼痛球員的左髖提前內(nèi)旋；跟進(jìn)后期，疼痛球員髖部?jī)?nèi)旋活動(dòng)度較健康球員大，但腰椎側(cè)屈活動(dòng)度較健康球員小；揮桿全程，疼痛球員右腳承重始終較健康球員多。2016年，Sim等[40]利用向量編碼技術(shù)方法發(fā)現(xiàn)正常職業(yè)球員在揮桿時(shí)下背部的最大扭轉(zhuǎn)力為10.23±1.69 N/kg，有下背痛的職業(yè)球員下背部最大扭轉(zhuǎn)力7.93±1.79 N/kg，兩者有明顯力學(xué)差異。但也有一些研究呈陰性結(jié)果。Cole和Grimshaw[13]利用3D動(dòng)作捕捉系統(tǒng)對(duì)12名下背痛球員和15名健康球員的旋轉(zhuǎn)軀干側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有下背痛的球員和健康球員的軀干旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)總時(shí)間沒(méi)有明顯差異。某些個(gè)案報(bào)道[41,42]分析了明確診斷為高爾夫相關(guān)性下背痛球員的康復(fù)治療過(guò)程，發(fā)現(xiàn)改善髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)度可有效治療其下背痛癥狀。

像上文提出的軀干肌力量不足可致下背痛，下背痛又可影響軀干肌力量一樣，髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度與球員下背痛也有相互影響的關(guān)系[14]。目前，球員患有下背痛后的生物力學(xué)研究多集中在腰椎和髖部，少數(shù)研究下背痛球員膝足部的改變[43]。有人研究球員左足姿態(tài)位置與左膝損傷，發(fā)現(xiàn)左足過(guò)度外旋更易導(dǎo)致球員膝關(guān)節(jié)損傷，足膝部作為下肢運(yùn)動(dòng)鏈一部分，發(fā)生損傷也會(huì)導(dǎo)致腰髖部功能障礙[44]，因此下背部損傷與足膝部功能的關(guān)系需要進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)

大多數(shù)學(xué)者通過(guò)使用表面肌電圖、3D動(dòng)作捕捉系統(tǒng)、簡(jiǎn)易動(dòng)作捕捉和測(cè)力臺(tái)等手段對(duì)高爾夫揮桿進(jìn)行肌肉電活動(dòng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及生物力學(xué)的分析。高爾夫球員患下背痛后肌電活動(dòng)的變化可有助于分析疼痛屬于痙攣型還是適應(yīng)型，痙攣型就是疼痛引起痙攣，痙攣又刺激疼痛；適應(yīng)型就是疼痛減少主動(dòng)肌肌肉活動(dòng)，增加了拮抗肌活動(dòng)而導(dǎo)致疼痛[45]。下背痛后球員肌肉活動(dòng)變化的分析有助于評(píng)估損傷原因并針對(duì)原因制定不同的康復(fù)預(yù)防策略。但目前存在的問(wèn)題是下背痛往往是非特異性的、多種原因造成的，因此，單純進(jìn)行某種研究并不能得到肯定性結(jié)論，制定治療計(jì)劃時(shí)也需因人而異。高爾夫球手患有下背痛后生物力學(xué)的變化研究往往可以分析下背痛的進(jìn)展過(guò)程，定量的生物力學(xué)分析可使球員及教練有效提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，更好地預(yù)防下背痛的發(fā)生。目前，需要更多實(shí)驗(yàn)研究來(lái)分析高爾夫球員下背痛的原因及疼痛造成的身體特征變化，高爾夫球員、高爾夫從業(yè)者、運(yùn)動(dòng)損傷防護(hù)師及運(yùn)動(dòng)物理治療師均需了解損傷發(fā)生和變化過(guò)程，及時(shí)有效地制定治療計(jì)劃并從根源上預(yù)防損傷的發(fā)生。