优秀短跑运动员腰臀发力技术与下腰痛发生率相关性研究

吴迪

(苏州大学体育学院 江苏苏州 215031)

下腰痛是指发生在第12 肋和臀横纹之间的疼痛，将限制或改变运动员的日常生活及训练计划［1］。在田径运动中，腰背损伤在短距离项目中最为常见［2］，甚至在短跑中，腰椎损伤与下肢损伤一样频繁［3］，预防它们的发生是一个重要问题。引起腰痛的躯干肌群功能退化包括躯干浅层肌群活动过度和深部肌群收缩功能障碍［4］。如果运动发生在脊柱稳定之前，由于深层肌肉缺乏收缩，运动会集中在活动度最高的下腰椎，导致腰椎间盘突出和小关节紊乱等损伤的发生［5］。脊柱遭受重复的压缩负荷以及高强度训练后没有充足恢复，也会增加运动员下腰痛的可能性。核心肌群发力模式是否与田径运动员的腰痛有关尚不清楚，因此研究短跑运动员腰臀部肌电和髋部屈伸力量与腰痛的相关性，可能有助于康复和伤害预防。

选取田径队14～17 岁青少年短跑二级及以上运动员15名进行病例筛选，发现下腰痛病史运动员6名，编入下腰痛组（Low back pain Group，LBPG），其余运动员编入对照组（Control Group，CG）。所有运动员及其教练员都对研究目的知情，并积极配合实验。运动员基本情况如表1所示。

表1 运动员基本资料

青少年运动员界定标准：世界卫生组织（WHO）定义10～19 岁即为青少年。而该研究选取14～17 岁年龄段，原因是运动员身体素质和综合能力，以及更高年龄段出现更多韧带损伤和较少骨质损伤。

2.1 文献资料法

在中国知网（CNKI）、万方数据库、NCBI PubMed生物医学信息检索平台、Web of Science（SCI）等数据库中检索该研究相关领域的文献资料，并对查阅的文献资料做适当的分类整理，以明晰相关领域的基础理论、研究进展等，为该研究提供理论基础和科学依据。

2.2 实验研究法

2.2.1 等速肌力测试

选择ISOMED 2000 型等速训练系统（江苏省体育科学研究所提供），对短跑运动员进行髋关节等速向心屈伸肌力测试，具体方法如下。

受试者仰卧位，躯干部固定，选择等速向心屈伸模式，髋关节测试速度设为300。/s，每组6 个，组间休息5min，连续测试2 组后采集峰值力矩（Peak Torque，PT）、平均功率（Average Power，AP）。

2.2.2 表面肌电测试

该研究共采集4 块肌肉的表面肌电信号，分别为双侧臀肌和腰方肌，采用意大利产Wave Plus表面肌电测试仪。测试之前先将表面电极安放处的毛发褪去，后用75%的医用酒精反复擦拭该处皮肤，以防皮肤角质、油脂影响表面肌电信号的采集。擦拭后，将3M银-氯化银电极片放置于受试者需测试肌肉的肌腹上，采集连续5个单腿下蹲跳运动过程中腰部及臀部相关肌肉的放电信号。表面电极片要顺着肌纤维走向贴放于肌腹隆起处，两块电极片中心点相距2cm，用绷带或肌效贴固定肌电采集设备。选取反映肌纤维募集数量的积分肌电值（IEMG）作为测试指标。

臀肌包括臀大肌、臀中肌、臀小肌3块臀肌。覆盖了髂骨后表面、部分骶骨外侧、极小部分尾骨和大部分骶结节韧带，最下可延伸到髂胫束以及股骨上的臀肌粗隆。将电极片置于臀肌最隆起处，两块电极片相隔2cm。

腰方肌起于髂腰韧带腱及髂嵴后上部，向上止于第12 肋下缘及第1～4 腰椎横突。将电极片置于第12肋和髂嵴后上部连线中点，两块电极片相隔2cm。

2.3 数据统计法

所有实验数据的统计分析均在Excel 2016与SPSS 25.0 中进行，测试结果均采用均值±标准差表示。该研究数据分析方法为t检验和单因素方差分析，对实验前后及各组之间的数据进行显著性差异检验，显著性差异水平P取0.05，极显著差异水平P取0.001。

3.1 髋关节峰值力矩和平均功率测试的结果

从表2 可知，下腰痛组运动员伸髋时左右侧EPT、EAP 的t检验结果为P<0.001，表明双侧下肢具有极显著性差异。而对照组无明显差异。

表2 髋关节峰值力矩和平均功率的测试结果

3.2 腰臀发力时表面肌电测试的结果

如表3 所示，下腰痛组在连续完成5 个下蹲跳时，腰部积分肌电IEMG值t检验结果为P<0.001，极显著高于对照组腰部IEMG。

髋关节是由股骨头和髋臼构成的颇为典型的球窝关节，因此髋关节可以绕多轴运动。而在短跑运动中，人体需要沿矢状轴不断向前推进，形成一个个冠状面，在此过程中，髋关节主要进行了屈伸运动，屈髋以向前方摆动下肢，并实现腾空。充分屈髋是增大步幅的基础，短跑运动是较中长跑而言，最强调较大屈髋角度的径赛项目。而伸髋却包括了前腿迅速落地的动作，以减少多余时耗并提高步频，还包括后腿尽力蹬地的动作，以获得前进的直接动力并增大步幅。因此，该研究对短跑运动员髋关节的屈伸峰值力矩以及平均功率进行测试，通过等速肌力测试系统进行了角速度300˚/s的向心屈髋伸髋测试，研究结果如表3所示，下腰痛组的双侧髋关节峰值力矩和平均功率均具有明显差异，尤其是伸髋时，左右侧EPT、EAP相比，P<0.001，表明双下肢伸髋的峰值力矩和平均功率具有极显著差异，优势侧下肢伸髋峰值力矩和平均功率明显大于劣势侧。而在对照组中双下肢峰值力矩和平均功率的差异均不明显，表明未患有下腰痛的短跑运动员双侧下肢肌肉较为均衡，或是均衡的双下肢肌肉避免了对照组受下腰痛侵扰。

上述的等速肌力测试仅能反映髋关节双侧差异，而不可以将腰部和臀部分别发力的顺序和产生力的大小整合为一个技术，因此表面肌电的应用显得尤为重要。短跑运动作为在水平方向的爆发力运动项目以及与爆发力密切相关的速度项目，单侧力量训练较双侧更能快速提高其运动成绩。通过单腿支撑力量训练和单腿多级跳的训练，能够有效发展下肢肌肉的弹性力量，从而达到减少单腿支撑时间、提高步频，进而提高短跑运动员运动成绩的作用。而下蹲跳有一个先离心下蹲，后向心跳起的过程，即下肢肌肉先拉长后缩短，在被动牵拉的刺激下，肌肉产生了牵张反射，反射性地引起了下肢肌肉向反方向收缩，从而促进了伸髋运动。其生理学机制是下蹲过程中受到牵拉刺激的下肢肌肉，其弹性储备势能得到提高，并反射性地引起了肌肉收缩，改善了拮抗肌的活动，从而使肌肉的收缩力量和收缩速度得到了提高［6］。综上所述，较双腿而言，单腿下蹲跳具有更好的提高运动员跳跃能力和水平移动能力，从而提高运动成绩的作用［6］，因此在该研究中采用单腿下蹲跳对短跑运动员进行测试。如表3 所示，下腰痛组和对照组髋部和腰部肌肉的积分肌电都可看出双侧差异，但下腰痛组双侧差异较对照组更明显。同侧下肢，下腰痛组臀肌放电总量较对照组优势侧差异较小，劣势侧两组差异相对较大。而下腰痛组腰方肌积分肌电值明显成倍高于对照组，P<0.001，表明双侧腰方肌放电总量均具有极显著性差异。下腰痛组腰方肌和臀肌积分肌电的差值较对照组成倍数增加。

表3 腰臀部发力时表面肌电的测试结果

该研究中发现，在300˚/s 的等速肌力测试中，下腰痛组无论是向心伸髋的峰值力矩还是平均功率，左右侧t检验结果均为P<0.001，表明优势侧较劣势侧具有极显著差异，而对照组却无明显差异。在下蹲跳的表面肌电测试中，下腰痛组的左右臀肌放电总量与对照组相比有明显差异。

综上所述，下腰痛组双下肢臀部伸肌肌群肌力不平衡。目前关于这一结果有两种猜测，一个是运动员过度依赖使用腰部肌群发力，且已形成动作范式，但腰肌与臀肌相比，体积小，形态细长，易疲劳，易损伤，因此运动员在腰肌疲劳后开始无意识使用臀肌进行代偿，而短跑运动是充满对角线发力的运动，前腿屈髋前摆时，同侧腰肌发力，使得躯干侧屈加旋转，同时对侧臀肌发力，使得后腿伸髋蹬地，获得前进动力。人体是一个极为复杂的系统，不存在完全的平衡。由表3 可见，下腰痛组腰方肌积分肌电也存在双侧差异，因此推测这也是下腰痛组双下肢臀肌发力失衡的原因。另一个猜测是下腰痛组的臀肌首先出现双侧失衡，腰肌也因此不能平衡发力，出现某侧过度发力的现象，并导致该侧下腰痛的发生。但由于该文样本数较少，且没有研究下腰痛的单侧性问题与臀肌双侧失衡的关系，在此不作过多讨论。

但根据已有实验结果可以得出，双下肢臀部伸肌失衡和下腰痛存在必然联系，下腰痛组在等速肌力测试和下蹲跳表面肌电测试中均表现出明显的双侧差异，优势侧肌力明显优于劣势侧，这与需要平衡发力的短跑运动严重不符，病因和症状形成恶性循环，下腰痛组的青少年短跑运动员未来堪忧，需要有关学者和教练进一步帮助其改进腰臀发力技术，并进行相关肌群的力量训练。

前文已论述过单腿下蹲跳与以爆发力决定胜负的速度项目短跑运动密切相关［6］，因此在该研究中的连续5 个单腿下蹲跳的表面肌电测试，对于短跑运动员腰臀发力技术具有一定意义上的相关性。如表3 所示，下腰痛组在完成连续5个下蹲跳的测试中，腰部肌肉的积分肌电值与对照组相比，P<0.001，表明下腰痛组的腰方肌放电总量较对照组具有极显著性差异，即下腰痛组在下蹲跳的测试中较对照组使用了过多的腰部肌肉发力，而对照组在单腿下蹲跳的动作中虽然腰肌发力占比也较多，但腰部和臀部肌肉发力情况并无显著差异。

5.1 下腰痛组更容易使用腰部肌肉发力

研究表明，下蹲跳过程中肌肉收缩产生的积分肌电值与肌力存在高度相关性，而下腰痛组的青少年短跑运动员相对于对照组，以臀肌为主的伸髋肌群肌力较弱，因此腰肌虽会存在疼痛却依旧以错误的动作模式动员尽可能多的腰肌纤维去完成下蹲跳，也进一步削弱了臀肌的发力。这表明下腰痛的短跑运动员需多加强臀部的肌力训练和腰方肌的放松，同时通过神经肌肉训练纠正腰肌发力错误的运动模式，令腰臀肌都能各司其职，深层稳定肌中的腰方肌仅用于维持脊柱和保持骨盆稳定，而臀肌作为单腿下蹲跳和短跑运动员真正所需的运动肌群，才是提供前进动力的关键。下腰痛的短跑运动员也需逐步进阶到非稳定状态下的核心控制训练，提高完成专项动作时的核心稳定性。同时，也要注重训练或比赛前后的热身和放松，腰臀肌的激活、拉伸和扳机点的解除。

5.2 下腰痛组存在明显的双下肢伸肌肌肉失衡现象

在该研究中，患有下腰痛的青少年短跑运动员较正常对照组而言，优势侧伸髋峰力矩和平均力矩明显大于非优势侧，提示偏侧性肌肉失衡可能是下腰痛产生的原因或负面结果。因此，对于短跑这种均衡发力的双侧性运动，更需扬长避短，避免木桶效应，以及弱链导致的错误动作模式和肌肉代偿。下腰痛组的青少年还需更加注重非优势侧的肌力训练和协调性练习，并进行弱侧的专项动作练习，训练前的热身也要更加重视非优势侧的激活和训练后的放松。

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