不同一次性拉伸方式對腘繩肌形態(tài)的急性影響

戴菊紅，李 晨，鮑小亞，劉 曄*

組成腘繩肌群的半膜?。⊿emimembranosus,SM）、半腱?。⊿emitendinosus, ST）與股二頭肌長頭（the Long Head of the Biceps Femoris, BFLH）之間的形態(tài)結構差異[1-2]會造成三者的功能特性差異[3-4]，并與腘繩肌不同部位的損傷概率有關。 柔韌性訓練常被用于腘繩肌放松及損傷后重建， 對腘繩肌組織形態(tài)結構的作用存在爭議[5-7]，傳統(tǒng)的靜態(tài)拉伸與受部分學者推崇的動態(tài)拉伸對腘繩肌形態(tài)的作用有待證實。 前期研究已證實不同一次性拉伸對BFLH 形態(tài)的急性影響[8]，但一次性拉伸是否能改變其余腘繩肌形態(tài)尚不明確， 不同腘繩肌由一次性拉伸造成形態(tài)變化程度是否存在差異有待證明。

以往運用肌骨超聲的體育科學研究多使用只能觀測小范圍在體肌肉的常規(guī)超聲掃描技術[9]，而當所要觀測的在體肌肉組織范圍高于常規(guī)超聲掃描范圍（4～6 cm）時，全景超聲成像技術即為首選方法，且觀測結果具有更高的可靠性與精準度[10-12]。

本研究通過全景超聲模式采集SM、ST 與BFLH一次性動態(tài)拉伸與一次性靜態(tài)拉伸前后的超聲圖像， 測量并分析肌束長度與肌肉厚度等形態(tài)結構參數(shù)的變化， 為解釋不同拉伸方式對不同腘繩肌的功能特性的影響提供理論參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

招募無腘繩肌損傷的健康男青年10 人， 年齡（23.70±1.16） 歲， 身高 （177.30±4.55）cm， 體重（69.30±5.81）kg。 參與者無下肢肌肉疲勞，實驗期間避免進行下肢力量訓練及實驗以外的柔韌性訓練。本研究經(jīng)北京體育大學運動科學實驗倫理委員會審批通過（No.2021117H）。

1.2 研究內(nèi)容

全景肌骨超聲測量參與者進行兩種一次性拉伸前及拉伸后各2 min 內(nèi)的SM、ST 與BFLH 的肌束長度與肌肉厚度。參與者在兩個測試階段分別進行腘繩肌的動態(tài)拉伸與靜態(tài)拉伸。為平衡兩種拉伸的不同進行順序?qū)嶒灲Y果的潛在干擾，一半?yún)⑴c者在動態(tài)拉伸后休息至少72 h 進行靜態(tài)拉伸， 另一半?yún)⑴c者則在靜態(tài)拉伸后休息至少72 h 再進行動態(tài)拉伸。

1.3 研究方法

1.3.1 測試流程

使用飛利浦Affiniti70 超聲檢查儀 （e18-4 線陣探頭） 定位放松俯臥的參與者的優(yōu)勢側SM、ST 與BFLH 體表標記線。 標記線以龍膽紫外科手術筆沿肌肉的肌束走行方向描繪（圖1），可使針對參與者的SM、ST 與BFLH 全景超聲圖像重復掃描路徑對應于各肌肉的同一縱斷面。 整個試驗期間禁止參與者清洗標記線。在每一測試階段的拉伸干預前，參與者慢跑5 min 熱身（TECHNOGYM 跑步機，9 km/h）。參與者以非優(yōu)勢腿站立， 優(yōu)勢腿直膝并將小腿近踝關節(jié)處置于同髖關節(jié)中心（股骨大轉(zhuǎn)子）高度的橫杠上方，直背屈髖至個人所能忍受不適感最強烈、拉伸動作不變形位置并保持30 s 為完成一組靜態(tài)拉伸，組間休息6 s，連續(xù)完成5 組。 參與者聽從間隔1.5 s的電子節(jié)拍，以優(yōu)勢腿直膝支撐并連續(xù)完成10 次燕式平衡動作[13]（屈髖與伸髖均耗時1.5 s）為完成一組動態(tài)拉伸，組間休息6 s，連續(xù)完成5 組。在拉伸前后各2 min[5]內(nèi)使傾斜方向相同的探頭充分接觸皮膚，沿SM、ST 與BFLH 標記線對放松俯臥的參與者進行全景超聲掃描。

圖1 三條腘繩肌肌腹走行路徑標記線Figure1 The paths of three hamstrings marked on the skin

1.3.2 超聲圖像測算與重測信度檢驗

超聲圖像測算通過Image pro plus 6.0 進行。 在全景超聲圖像中將BFLH 和SM 的肌腹沿長軸三等分為近側端、中部、遠側端區(qū)域（圖2）。 在每一區(qū)域均觀測兩條位置相近的肌束。 肌束長度為肌束走行方向上的肌束與深、淺腱膜交點之間距，取6 條肌束的長度均值代表該肌肉的肌束長度。 若肌束位于近側端區(qū)域內(nèi)的長度大于自身長度75%則將其判定為近側端肌束[14]，中部與遠側端肌束均以同一標準判定。 用BFLH 與SM 內(nèi)3 個區(qū)域最厚處的深、淺腱膜間距的均值分別代表BFLH 與SM 的肌肉厚度。

圖2 由白色虛線等分為三個區(qū)域的BFLH（2A）與SM（2B）肌腹Figure2 The muscle belly of BFLH (2A) and SM (2B) which were both divided equally into three regions by white dashes

由于采集的ST 圖像中肌束幾乎能夠跨越整個狹長的肌腹直接與游離腱相接，測試使用的飛利浦彩色多普勒診斷儀在進行全景超聲掃描時連續(xù)掃描的長度有限，無法采集到完整涵蓋肌束全長的圖像。 因此在采集ST 全景超聲圖像時，以“V”字形腱劃為界，沿ST 肌腹走行標記線進行兩次掃描 （從近端肌腱結合處至腱劃為近側端，從腱劃至遠端肌腱結合處為遠側端），分別采集ST 肌腹的近側端與遠側端全景超聲圖像（圖3）。 在近側端與遠側端圖像中部各取4 條清晰可見的肌束， 以其長度均值分別作為ST 近側端與遠側端平均肌束長度，以兩區(qū)域的平均肌束長度之和作為ST 的肌束長度。取腱劃近側端肌肉最厚處、腱劃所在區(qū)域肌肉最厚處與腱劃遠側端肌肉最厚處的深、淺腱膜間距的均值代表ST 的肌肉厚度。

圖3 ST 的近側端（3A）與遠側端（3B）肌腹Figure3 The proximal (3A) and distal (3B) region of the muscle belly of ST

正式測試前兩周， 對5 名放松俯臥的參與者進行兩次間隔72 h 以上的腘繩肌全景超聲測量，檢驗兩次測量結果之間的組內(nèi)相關系數(shù) （ICC）。 ICC 在0.80 以上代表高重測信度[5]。 檢驗結果顯示了本研究的測試方案對ST、SM 與BFLH 的肌束長度（ICC=0.873、0.845、0.919） 和肌肉厚度（ICC=0.947、0.959、0.985）的重測信度高。

1.4 統(tǒng)計分析

使用SPSS21.0 進行統(tǒng)計分析。 統(tǒng)計學顯著性的定義為P＜0.05。 各指標經(jīng)檢驗后均滿足正態(tài)分布，表示為均數(shù)±標準差。

采用三因素方差分析，檢驗不同腘繩?。⊿M、ST與BFLH）在不同拉伸方式（動態(tài)拉伸、靜態(tài)拉伸）拉伸前后的肌束長度與肌肉厚度的變化。由于前人[15-17]研究證明SM、ST 與BFLH 的結構參數(shù)基值存在差異， 為更準確地反映不同腘繩肌間形態(tài)參數(shù)變化程度的差異， 對于拉伸前后存在統(tǒng)計差異的腘繩肌形態(tài)結構參數(shù)， 使用雙因素方差分析比較其變化率在不同腘繩肌及不同拉伸方式之間的差異，采用Bonferroni 法進行檢驗。

2 研究結果

2.1 不同腘繩肌間的形態(tài)差異

三因素方差分析結果顯示， 動態(tài)拉伸及靜態(tài)拉伸前不同腘繩肌之間均存在肌束長度（P＜0.001）與肌肉厚度（P＜0.001）的差異（表1）。 兩兩比較結果顯示： 動態(tài)拉伸及靜態(tài)拉伸前BFLH （P＜0.001）與SM 的肌束 （P＜0.001） 均短于ST，BFLH 肌束長于SM（P＜0.001）；動態(tài)拉伸前，BFLH 和ST 的肌肉厚度均小于SM （BFLH 與SM：P=0.003；ST 與SM：P＜0.001），ST 肌肉厚度小于BFLH （P＜0.001）；靜態(tài)拉伸前，BFLH 與ST 的肌肉厚度均小于SM（BFLH 與SM：P=0.001；ST 與SM：P＜0.001），ST 肌肉厚度小于BFLH（P＜0.001）。

表1 不同腘繩肌間的結構參數(shù)比較（±SD）Table1 Comparison of morphological parameters among three hamstrings(±SD)

表1 不同腘繩肌間的結構參數(shù)比較（±SD）Table1 Comparison of morphological parameters among three hamstrings(±SD)

注：** 表示與BFLH 比較差異具有極顯著性，P＜0.01；## 表示與SM 比較差異具有極顯著性，P＜0.01。

動態(tài)拉伸靜態(tài)拉伸BFLHSMSTBFLHSMST肌束長度/cm拉伸前10.44±1.649.04±0.97**27.13±3.34**##10.81±1.618.93±1.10**27.89±3.92**##拉伸后11.77±1.889.70±1.22**28.44±3.29**##11.29±1.749.67±1.39**28.52±3.91**##肌肉厚度/cm拉伸前2.90±0.293.27±0.29**2.65±0.24**##2.88±0.293.20±0.30**2.61±0.25**##拉伸后2.90±0.303.28±0.34**2.70±0.27**##2.86±0.353.19±0.32**2.60±0.27**##

在拉伸前， 各腘繩肌的肌束長度均無拉伸方式間差異（P 分別為0.484、0.761、0.523），各腘繩肌肌肉厚度均無拉伸方式間差異（P 分別為0.836、0.480、0.605）， 表明各腘繩肌的肌束長度與肌肉厚度在兩種拉伸前的基線水平一致。

動態(tài)拉伸及靜態(tài)拉伸后不同腘繩肌之間均存在肌束長度（P＜0.001）與肌肉厚度（P＜0.001）的差異（表1）。 兩兩比較結果顯示：動態(tài)拉伸及靜態(tài)拉伸后BFLH 與SM 的肌束均短于ST（P＜0.001），BFLH 肌束長于SM （P＜0.001）； 動態(tài)拉伸及靜態(tài)拉伸后，BFLH 與ST 的肌肉厚度均小于SM （P＜0.001），ST肌肉厚度小于BFLH（P＜0.001）。

2.2 拉伸造成的腘繩肌急性形態(tài)變化

在動態(tài)拉伸前后，BFLH（P＜0.001）、SM（P＜0.001）與ST（P ＜0.001）的肌束長度均增大，但BFLH（P=0.953）、SM（P=0.802）與ST（P=0.056）的肌肉厚度并無變化（表2）。 在靜態(tài)拉伸前后，BFLH（P=0.005）、SM（P＜0.001）與ST（P=0.044）的肌束長度均增大，但BFLH（P=0.463）、SM（P=0.749）與ST（P=0.603）的肌肉厚度無變化（表2）。

表2 腘繩肌在拉伸前后的結構參數(shù)比較（±SD）Table2 Comparison of morphological parameters of hamstrings before and after stretching(±SD)

表2 腘繩肌在拉伸前后的結構參數(shù)比較（±SD）Table2 Comparison of morphological parameters of hamstrings before and after stretching(±SD)

注：** 表示與動態(tài)拉伸前比較差異具有顯著性，P＜0.01；# 表示與動態(tài)拉伸前比較差異具有顯著性，P＜0.05；## 表示與靜態(tài)拉伸前比較差異具有極顯著性，P＜0.01。

動態(tài)拉伸靜態(tài)拉伸拉伸前拉伸后拉伸前拉伸后肌束長度/cmBFLH10.44±1.6411.77±1.88**10.81±1.6111.29±1.74##SM9.04±0.979.70±1.22**8.93±1.109.67±1.39##ST27.13±3.3428.44±3.29**27.89±3.9228.52±3.91#肌肉厚度/cmBFLH2.90±0.292.90±0.302.88±0.292.86±0.35 SM3.27±0.293.28±0.343.20±0.303.19±0.32 ST2.65±0.242.70±0.272.61±0.252.60±0.27

2.3 不同拉伸對腘繩肌形態(tài)影響的對比

由于腘繩肌肌肉厚度在拉伸前后不存在統(tǒng)計差異， 僅對腘繩肌肌束延長率進行了不同腘繩肌及不同拉伸方式之間的比較（表3）。 在動態(tài)拉伸及靜態(tài)拉伸作用下， 不同腘繩肌之間均存在肌束延長率的差異（P＜0.001）。兩兩比較結果顯示，動態(tài)拉伸作用下，BFLH 和ST 的肌束延長率均與SM 無差異（BFLH 與SM：P=0.056；ST 與SM：P=0.852），BFLH的肌束延長率大于ST （P＜0.001）； 靜態(tài)拉伸作用下，SM 和ST 的肌束延長率均與BFLH 無差異（BFLH 與SM：P=0.304；ST 與SM：P=0.836），而SM的肌束延長率大于ST（P=0.018）。此外，相比靜態(tài)拉伸，動態(tài)拉伸作用下BFLH 肌束延長率更高（P＜0.001），而SM 與ST 肌束延長率不存在拉伸方式間的差異（SM：P=0.604；ST：P=0.582）。

表3 不同拉伸方式作用下的腘繩肌肌束延長率（±SD）Table3 The elongation rate of fascicle length of hamstrings with the effect of different one-time stretching methods(±SD)

表3 不同拉伸方式作用下的腘繩肌肌束延長率（±SD）Table3 The elongation rate of fascicle length of hamstrings with the effect of different one-time stretching methods(±SD)

注：** 表示與BFLH 比較差異具有極顯著性，P＜0.01；# 表示與SM 比較差異具有顯著性，P＜0.05。

BFLHSMST動態(tài)拉伸/%12.97±8.177.25±6.655.06±4.85**靜態(tài)拉伸/%4.37±4.598.28±9.412.41±4.68#

3 分析與討論

3.1 不同腘繩肌間的形態(tài)差異

本研究參考Bennett 等[14]與薛黔等[15]研究所報道的方法對SM、ST 與BFLH 的全景超聲圖像進行局部劃分與測算，發(fā)現(xiàn)SM、ST 與BFLH 間存在形態(tài)差異，且三者間形態(tài)差異在拉伸后依然存在。其中肌束長度大小依次為ST＞BFLH＞SM，肌肉厚度大小依次為SM＞BFLH＞ST。 這些發(fā)現(xiàn)與前人[1,15]的尸體解剖研究結果相符。 然而，在ST 的全景超聲圖像中未能發(fā)現(xiàn)明顯存在的羽狀角度 （肌束與腱膜間的夾角），ST 的形態(tài)類似長梭狀肌， 而非如同SM 與BFLH 的羽狀肌。 因此本研究僅涉及三條腘繩肌的肌束長度與羽狀角度， 不對羽狀角度進行分析。 此外，與前人[15]發(fā)現(xiàn)一致，本研究觀察到ST 的肌腹由中部開口向遠端的不規(guī)則“V”字形腱劃分為兩個串聯(lián)的肌腹，ST 與單個肌腹的SM 和BFLH 構造迥異， 這或許是挖掘不同腘繩肌生理功能差異來源的重要切入點。

3.2 一次性拉伸造成的腘繩肌形態(tài)變化

本研究證實一次性靜態(tài)拉伸與一次性動態(tài)拉伸均可使腘繩肌的肌束長度增大， 但不會改變腘繩肌的肌肉厚度。 靜態(tài)拉伸可增大腘繩肌柔韌性[18-19]，但能否改變腘繩肌肌結構， 相關研究所得出的結論并不統(tǒng)一[6-7]。 對比這些研究可發(fā)現(xiàn)，拉伸強度過低、組間間歇時間過長會使得骨骼肌在經(jīng)受一次性及長期靜態(tài)拉伸后不發(fā)生結構變化， 而拉伸強度過大則易使參與者產(chǎn)生運動損傷。因此，本研究的一次性拉伸干預動作均由參與者主動完成“個人能夠達到的、可忍受疼痛感的最大拉伸幅度”，并設置了5 組拉伸動作與較短的間歇時間， 結果證明嚴格的一次性靜態(tài)拉伸可使所有腘繩肌的肌束長度明顯延長。 在動態(tài)拉伸中， 有控制的關節(jié)活動使目標肌肉在不完全放松且保持主動張力的狀態(tài)下受到牽拉[10]。 因此動態(tài)拉伸中目標肌肉在進行以部分體重為阻力的離心-向心工作，而離心運動可以增大腘繩肌柔韌性[19]與骨骼肌的肌束長度[20]，則解釋了本研究中一次性動態(tài)拉伸引起腘繩肌肌束長度明顯延長的現(xiàn)象。 Lima等[6]與Freitas 等[7]的研究結果均顯示拉伸無法對BFLH 的肌肉厚度產(chǎn)生影響， 本研究進一步證實了拉伸不能使包括BFLH 在內(nèi)的三條雙關節(jié)腘繩肌發(fā)生肌肉厚度的改變。

拉伸后腘繩肌肌束 （由多條肌纖維并列組合而成）延長歸因于肌纖維內(nèi)肌節(jié)長度的增加。當肌節(jié)長度越接近自身最適初長度時， 肌節(jié)內(nèi)橫橋結合數(shù)目越多，肌肉收縮力越強。力量訓練引起的腘繩肌肌力提升往往伴隨著腘繩肌的結構變化[21-28]，而拉伸引起的腘繩肌內(nèi)部結構變化與功能變化間也存在關聯(lián)[29]。本研究發(fā)現(xiàn)不同拉伸方式造成的BFLH 肌束延長程度不一， 這提示在單次運動訓練之初的熱身階段選擇不同類型拉伸方式， 可能對后續(xù)訓練過程中的BFLH 的收縮力產(chǎn)生不同程度的影響。 Barbosa 等[30]發(fā)現(xiàn)靜態(tài)拉伸會引起腘繩肌離心力量及下肢爆發(fā)力水平的下降， 而動態(tài)拉伸卻不會影響腘繩肌離心力量及下肢爆發(fā)力， 這表明過多的靜態(tài)拉伸會降低腘繩肌的力量， 不利于人體在拉伸后完成需要腘繩肌參與的抗阻動作， 但動態(tài)拉伸卻不會有這樣的不利影響。 往后研究可基于本研究的發(fā)現(xiàn)進一步探究一次性拉伸引起的腘繩肌肌束長度的變化與肌節(jié)最適初長度間的關系， 更有力地解釋拉伸對腘繩肌運動功能的影響。

本研究證實了一次性動態(tài)拉伸作用下的BFLH肌束延長率高于一次性靜態(tài)拉伸。此現(xiàn)象與Kellis[31]所提出的 “動態(tài)拉伸可能比靜態(tài)拉伸更有助于恢復BFLH 順應性”猜想一致。 本研究參與者主觀反饋顯示，相比動態(tài)拉伸，盡個人最大努力自主完成的靜態(tài)拉伸過程會造成更劇烈、持續(xù)的不適感。 這可能使得參與者的實際靜態(tài)拉伸強度與自身預計強度不符，導致靜態(tài)拉伸后BFLH 的肌束延長率相比動態(tài)拉伸低。

3.3 拉伸后不同腘繩肌形態(tài)變化的對比

本研究發(fā)現(xiàn)SM、ST 與BFLH 在拉伸后的肌束延長率不同， 一次性動態(tài)拉伸使ST 的肌束延長率低于BFLH，一次性靜態(tài)拉伸使ST 的肌束延長率低于SM， 這應當與三條腘繩肌在拉伸時所受牽拉程度不同有關。然而相比BFLH 與SM，ST 在兩種拉伸后的肌束延長率均為最低的現(xiàn)象似乎與前人研究結果存在沖突。 Arnold 等[32]使用核磁共振設備進行測量后發(fā)現(xiàn)， 在三條雙關節(jié)腘繩肌中，ST 在髖膝關節(jié)處的力臂均為最長，BFLH 在髖關節(jié)處的力臂長度大于SM， 而在膝關節(jié)處的力臂長度是三條肌肉中最短的，而SM 在膝關節(jié)處的力臂長于BFLH，但在髖關節(jié)處力臂最短。 ST 的關節(jié)力臂最大[33]，在髖膝關節(jié)的伸展過程中也延長更大[34]，ST 理應受到更劇烈的牽拉從而產(chǎn)生明顯的肌束延長效果。ST 在拉伸后肌束延長率最低的現(xiàn)象可能與ST 具有三條肌肉中最長最細的遠段游離腱有關[35]，形態(tài)細長的肌腱往往具有較強的順應性[36]，能在拉伸時承擔很大比例的應變，從而減輕肌束受到的牽拉。 Dolman 等[37]將短跑沖刺過程中的運動學特征與不同關節(jié)角度下的腘繩肌尸體解剖計算結果相結合， 通過計算局部組織位移從而推算并比較了三條腘繩肌在運動中的受力，結果顯示在腘繩肌離心收縮時，BFLH 需要對抗的阻力比其他腘繩肌更大。 Pollard 等[20]的研究證明， 阻力水平更大的離心力量訓練可使腘繩肌肌束在訓練后的延長程度更大。 這也可部分解釋本研究中一次性動態(tài)拉伸使BFLH 的肌束延長率高于ST的現(xiàn)象。 本研究中未發(fā)現(xiàn)拉伸會使SM 與BFLH 之間存在肌束延長率的差異， 這一現(xiàn)象需要結合二者在髖膝關節(jié)處的力臂與拉伸動作中的拉伸力作進一步分析才能得到解釋。 SM、ST 與BFLH 在拉伸作用下肌束延長程度不同， 這表明同樣的拉伸動作對三條腘繩肌柔韌性的改善作用存在差異。

4 結論

相比一次性靜態(tài)拉伸， 一次性動態(tài)拉伸可更明顯地改變BFLH 結構。 ST 與SM 的結構均可被兩種拉伸方式改變， 但二者結構變化程度均無拉伸方式間的差別。三條腘繩肌之間存在結構差異，且在拉伸作用下發(fā)生了不同程度的結構變化。

不同一次性拉伸對多個腘繩肌形態(tài)結構存在急性影響的發(fā)現(xiàn)， 可為單次運動訓練中選擇腘繩肌拉伸類型提供理論參考， 并為進一步探索多種拉伸方式對腘繩肌內(nèi)部組織功能特性的影響提供部分研究依據(jù)。