軀干等速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中核心肌力學(xué)特征的研究.pdf

1、[研究背景]
　　 軀干擔(dān)負(fù)著機(jī)體的平衡負(fù)重等重要功能，核心肌在維持脊柱穩(wěn)定性方面起著舉足輕重的作用。脊柱的穩(wěn)定系統(tǒng)分為被動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)和神經(jīng)控制系統(tǒng)三個(gè)部分。被動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)包括椎體、椎間關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)囊、韌帶、椎間盤等，維持著脊柱的內(nèi)在平衡;主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)包括所有直接或間接作用于脊柱的肌群，維持著脊柱的外在平衡;神經(jīng)控制系統(tǒng)對(duì)脊柱各結(jié)構(gòu)發(fā)出的信號(hào)作出反應(yīng)，通過(guò)核心肌的協(xié)同收縮來(lái)維持脊柱的穩(wěn)定。這三個(gè)系統(tǒng)的功能相輔相成，為脊柱

2、完成復(fù)雜、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)提供保障，尤其是主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)在維持腰椎生理曲度前凸和脊柱運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定起到了非常重要的作用。軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是日常生活中常見(jiàn)的一種運(yùn)動(dòng)方式，超過(guò)60％的軀干損傷和腰背疼痛與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，因此，研究軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的力學(xué)變化以及核心肌在軀干穩(wěn)定性中的作用有助于綜合評(píng)價(jià)其功能，對(duì)于預(yù)防軀干的運(yùn)動(dòng)損傷和慢性腰背痛的評(píng)估治療，以及為不同階段的科學(xué)化康復(fù)訓(xùn)練提供理論參考都具有非常重要的意義。
　　 核心穩(wěn)定性，指人體在運(yùn)動(dòng)中控

3、制骨盆和軀干部位肌肉的穩(wěn)定，使力量的產(chǎn)生、傳遞和控制達(dá)到最佳化的一種能力。核心肌這一概念的提出最早源于對(duì)核心穩(wěn)定性的研究。依其功能和屬性可分為兩大群。第一群為深層核心肌，也稱為局部穩(wěn)定肌群，包括多裂肌、腹橫肌、膈肌和盆底肌等，它們中有的直接與椎體連接通過(guò)肌肉的收縮直接固定相鄰椎體，有的則是通過(guò)各肌肉的協(xié)同收縮調(diào)節(jié)腹內(nèi)壓來(lái)維持各椎體間的穩(wěn)定，并使腰椎維持在正中區(qū)域，加上神經(jīng)系統(tǒng)精密的運(yùn)動(dòng)控制，故此肌群為維持腰椎穩(wěn)定的第一道防線。第二群為表

4、淺核心肌，又稱為整體穩(wěn)定肌群，包括腹直肌、腹內(nèi)斜肌、腹外斜肌、豎脊肌、腰方肌及臀部肌群等，其收縮時(shí)主要在于控制軀干的運(yùn)動(dòng)方向，并產(chǎn)生較大的動(dòng)作力矩，因此可對(duì)抗施加在軀干上的外來(lái)負(fù)荷，維持整個(gè)脊柱的姿勢(shì)，此為維持脊柱穩(wěn)定的第二道防線。
　　 等速（isokinetic，國(guó)內(nèi)亦譯為等動(dòng)）肌力測(cè)試技術(shù)是目前公認(rèn)的最權(quán)威的評(píng)價(jià)肌肉功能的方法。該技術(shù)是利用專門的限速裝置和附件，使肌肉在全力收縮時(shí)相應(yīng)關(guān)節(jié)產(chǎn)生等速（等角速度）運(yùn)動(dòng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)

5、處理，實(shí)時(shí)記錄運(yùn)動(dòng)中力矩的變化，得到力矩曲線及多項(xiàng)反映肌肉功能的參數(shù)，如力矩、峰力矩角度、功率、做功、力矩比等，作為評(píng)定肌肉運(yùn)動(dòng)功能指標(biāo)，用于核心肌肌力和軀干穩(wěn)定性的評(píng)定。等速技術(shù)的應(yīng)用為核心肌功能的評(píng)估提供了一個(gè)全新的技術(shù)手段。肌電信號(hào)(EMG)是產(chǎn)生肌力的電信號(hào)根源，是肌肉中許多運(yùn)動(dòng)單位在空間和時(shí)間上的疊加，包含了基本的肌電活動(dòng)信息，反映了神經(jīng)肌肉的功能狀態(tài)，有著廣泛的應(yīng)用。表面肌電(surface EMG)則是從人體皮膚表面通過(guò)電

6、極記錄下來(lái)的神經(jīng)肌肉活動(dòng)時(shí)發(fā)放的生物電信號(hào)，由于該方法在評(píng)價(jià)肌肉功能狀態(tài)方面具有無(wú)創(chuàng)性、特異性、靈敏性等特點(diǎn)，可以在受試者的實(shí)際運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行遙測(cè)，有著廣泛的應(yīng)用前景，因而越來(lái)越受到關(guān)注;sEMG直接提供靶肌肉的電學(xué)信息，根據(jù)信號(hào)活動(dòng)的變化在很大程度上能夠定量反映肌肉收縮過(guò)程中的肌力變化、協(xié)調(diào)性、肌肉激活模式、局部疲勞程度等肌肉活動(dòng)的變化規(guī)律。因此，表面肌電信號(hào)分析技術(shù)是近年來(lái)日漸完善的評(píng)估核心肌功能的方法之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已開(kāi)始將

7、等速技術(shù)和sEMG技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，以更加全面的了解關(guān)于肌肉收縮的神經(jīng)肌肉特征。
　　 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將等速技術(shù)和表面肌電技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于多種領(lǐng)域，更加全面的了解關(guān)于肌肉收縮中的神經(jīng)肌肉特征。雖然有等速運(yùn)動(dòng)模式下肌肉收縮過(guò)程中相關(guān)參數(shù)變化特征的報(bào)道，但目前仍主要集中于對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷后肌力改變及其康復(fù)訓(xùn)練方面的研究，關(guān)于軀干屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)等速肌力的研究已見(jiàn)少量報(bào)道，但是軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中核心肌的等速肌力與表面肌電變化的同步研究國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道。

8、因此，本研究旨在通過(guò)使用等速技術(shù)結(jié)合表面肌電技術(shù)評(píng)定核心肌的功能狀態(tài)，研究比較不同速度運(yùn)動(dòng)下肌肉全力最大收縮過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的差異以及不同運(yùn)動(dòng)速度下肌肉的做功效率，比較軀干在相同關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)不同速度負(fù)荷對(duì)左、右旋轉(zhuǎn)肌力與肌電參數(shù)水平的影響;了解軀干不同運(yùn)動(dòng)速度下的神經(jīng)肌肉特征，探索相關(guān)肌肉在不同運(yùn)動(dòng)速度下的做功效率，為進(jìn)行有效的肌肉康復(fù)訓(xùn)練提供理論參考。
　　 [目的]
　　 1、探討軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中等長(zhǎng)與等速測(cè)試結(jié)果

9、的相關(guān)性;
　　 2、研究比較不同運(yùn)動(dòng)速度下肌肉收縮過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的差異以及肌肉的做功效率;
　　 3、研究軀干在相同關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)不同速度負(fù)荷對(duì)左、右旋轉(zhuǎn)肌力與肌電參數(shù)水平的影響，進(jìn)一步探討軀干不同運(yùn)動(dòng)速度下的神經(jīng)肌肉特征;
　　 4、為等速技術(shù)和表面肌電技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和臨床依據(jù)。
　　 [資料與方法]
　　 1、研究對(duì)象:本課題的研究對(duì)象系研究期間隨機(jī)抽取的健康人群。
　　

10、 樣本來(lái)源:2011年3月～2012年12月來(lái)南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科見(jiàn)習(xí)、實(shí)習(xí)的部分學(xué)生，來(lái)門診就診或住院患者的家屬及部分本院的工作人員。
　　 入組標(biāo)準(zhǔn):①年齡20～50歲，男性;②體重50-80kg;③無(wú)脊柱、下肢手術(shù)及外傷病史;④無(wú)等速肌力測(cè)試的禁忌癥（如嚴(yán)重的高血壓、心臟疾病、外周血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等）。
　　 排除標(biāo)準(zhǔn):①既往有慢性下腰痛，尤其是有腰椎間盤突出癥的患者，無(wú)論是否發(fā)作期:②測(cè)試中出現(xiàn)腰

11、背部不適或下肢放射性疼痛者，或在測(cè)試后2天內(nèi)出現(xiàn)上述癥狀者。
　　 共入組36例受試者，記錄其一般資料:年齡、性別、身高、體重、職業(yè)、BMI等。
　　 2、實(shí)驗(yàn)方法:
　　 2.1環(huán)境:
　　 所有受試者的測(cè)試均在南方醫(yī)院康復(fù)科運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定室進(jìn)行，室溫22～26℃。受試者被要求坐在IsoMed2000等速腰背旋轉(zhuǎn)附件的座椅上，固定骨盆、下肢和雙肩，雙足水平置于踏板上，雙手置于手柄上;腰背旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸心即腰背

12、旋轉(zhuǎn)附件的旋轉(zhuǎn)軸沿正中矢狀面，與人脊柱的長(zhǎng)軸平行，位于脊柱正后方5cm處左右。測(cè)試前，讓受試者熟悉等長(zhǎng)收縮和等速向心收縮的運(yùn)動(dòng)方式，充分了解測(cè)試過(guò)程和要求，并進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試肌群5次次大收縮的熱身運(yùn)動(dòng)。
　　 2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備:
　　 采用IsoMed2000等速肌力測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)及腰背旋轉(zhuǎn)測(cè)試附件(D&RFerstlGmbH，德國(guó))、ME6000-T8表面肌電儀(Mega，芬蘭)以及同步耦合系統(tǒng)（Isolation Unit，

13、ME4ISO，Mega Electronics LTD，Kuopio，芬蘭）。一次性使用Ag/AgCl心電監(jiān)護(hù)電極片;惠普筆記本電腦顯示所收集到的圖像。
　　 2.3記錄方法:
　　 皮膚準(zhǔn)備:仔細(xì)處理肌肉表面，剃去皮膚表面體毛、砂紙打磨、75％酒精擦拭等處理;
　　 電極放置:表面電極所貼位置為所測(cè)肌肉（背闊肌、腹外斜肌、腹內(nèi)斜肌）肌腹部分的最隆起處;
　　 測(cè)試:測(cè)試模式為等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)、等速運(yùn)動(dòng)，軀干旋轉(zhuǎn)

14、運(yùn)動(dòng)模式為左旋/右旋，肌肉收縮模式均為向心/向心收縮，等長(zhǎng)收縮最大力量持續(xù)收縮5s;角速度及相應(yīng)肌肉收縮次數(shù)分別為30°/s×5次、60°/s×10次、120°/s×15次;測(cè)試結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)記錄。
　　 2.4記錄指標(biāo)及數(shù)據(jù)處理:
　　 峰力矩（N*m）、達(dá)到峰力矩的時(shí)間(ms)、達(dá)到峰力矩時(shí)的關(guān)節(jié)角度(°)、峰力矩/體重百分比、做功(J)、功率(W)等;表面肌電的原始信號(hào)采用MegaWin2.4軟件進(jìn)一步分析得到所對(duì)

15、應(yīng)的RMS值。
　　 3、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
　　 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（(x)±s）表示。采用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。肌電RMS值比較采用兩重復(fù)測(cè)量因素(3×6)的方差分析，當(dāng)不滿足球形檢驗(yàn)時(shí)采用Geisser-Greenhouseε校正系數(shù)來(lái)校正自由度;附加亞組檢驗(yàn)(Post-hoc)法比較組內(nèi)差異。肌力參數(shù)比較采用單因素方差分析（one-wayANOVA）檢驗(yàn)，若差異有顯著性，任意兩組間比較當(dāng)滿足方差齊

16、性時(shí)用SNK法，不滿足方差齊性要求時(shí)用Tamhane's T2法進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)α定為0.05，置信區(qū)間95％，P＜0.05表示差異有顯著性意義。
　　 [結(jié)果]
　　 1、軀干旋轉(zhuǎn)肌群等長(zhǎng)和等速測(cè)試中的PT值呈顯著正相關(guān)(P＜0.01)，等長(zhǎng)和等速肌力測(cè)試所獲得的PT值建立的回歸方程式為y左=22.330+0.937x和y右=32.752+0.847x，經(jīng)檢驗(yàn)成立并有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);等長(zhǎng)肌力介于30°/s

17、與120°/s之間;中立位等長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)左右旋力矩比接近1∶1，比值隨著運(yùn)動(dòng)速度的增大而減小，在120°/s時(shí)為0.9618。軀干等速向心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同速度間的最大做功差異不明顯;功率隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而有顯著性增大;不同運(yùn)動(dòng)速度下有不同的峰力矩角度，左旋30°/s在-24.81°，左旋60°/s在-31.12°，左旋120°/s在-17.69°;右旋30°/s在24.85°，右旋60°/s在31.88°，右旋30°/s在19.00°。

18、
　　 2、在等速向心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，30°/s時(shí)對(duì)側(cè)腹外斜肌的RMS值最大，RMS值隨著運(yùn)動(dòng)速度的增大而減小，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)速度間差異有顯著性意義(P＜0.01);不同肌肉間差異有顯著性意義(P＜0.01);速度與肌肉間存在交互效應(yīng)，差異有顯著性意義(P＜0.01)。拮抗肌與主動(dòng)肌比值隨著速度的增大而增加，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 [結(jié)論]
　　 1、軀干等速向心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，核心肌肌力隨角速度的增加而減小，等長(zhǎng)

19、測(cè)試與等速測(cè)試具有良好的相關(guān)性，等長(zhǎng)肌力介于30°/s與120°/s之間;中立位等長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)左右旋力矩比接近1∶1，比值隨著運(yùn)動(dòng)速度的增大而減小。軀干等速向心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同速度間的最大做功差異不明顯;功率隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而有顯著性增大;不同運(yùn)動(dòng)速度下有不同的峰力矩角度。
　　 2、肌電結(jié)果表明軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，負(fù)責(zé)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的肌肉主要是對(duì)側(cè)腹外斜肌、同側(cè)背闊肌和腹內(nèi)斜肌，尤以腹外斜肌為主;背闊肌、腹外斜肌、腹內(nèi)斜肌的RMS均

20、隨速度的增大而減少。不同速度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中核心肌存在共激活現(xiàn)象，在快速運(yùn)動(dòng)中更明顯，以此來(lái)對(duì)抗主動(dòng)肌對(duì)軀干的過(guò)度旋轉(zhuǎn)，從而起到維持軀干穩(wěn)定的作用。
　　 3、等速運(yùn)動(dòng)作為提高和改善肌肉力量和性能的抗阻訓(xùn)練方法，在康復(fù)訓(xùn)練早期階段，可選擇快速的等速訓(xùn)練來(lái)提高相關(guān)肌肉的做功效率，在強(qiáng)化肌力階段，可選擇慢速的等速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行等速訓(xùn)練以及階段評(píng)估。
　　 4、將等速肌力與表面肌電技術(shù)聯(lián)合使用，可以更加全面評(píng)價(jià)受試者相關(guān)肌肉的功能，