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网球运动员身体形态的非对称性适应及损伤监控研究进展

2017-09-29吕海龙张春合向祖兵

体育科学 2017年9期
关键词:躯干对称性肌群

吕海龙,张春合,向祖兵

LV Hai-long1,2,ZHANG Chun-he3,XIANG Zu-bing4

网球运动员身体形态的非对称性适应及损伤监控研究进展

吕海龙1,2,张春合3,向祖兵4

LV Hai-long1,2,ZHANG Chun-he3,XIANG Zu-bing4

网球运动员身体形态的非对称性适应是专项机械负荷导致的身体形态、成分非对称性的程度与模式。其中,上肢肌肉是以优势臂三角肌、肱三头肌、上臂屈肌等力量为主导,结合前臂屈肌、小肌群与之形成的三连体收缩模式协同克服专项机械负荷而导致肌肉形态6%~21%的非对称性适应过程;上肢骨骼是以青春期训练的骨膜扩张机制所形成的骨微观结构为主,导致骨形态11%~25%的非对称性扩大,从而增强11%~66%骨力量的非对称性成骨效应;躯干主要以核心肌群集中于腰椎中、下端的典型非对称性肥大所体现出的横向单侧、双向独立、弥补、叠加等多种负荷效应,协同克服专项机械负荷,从而导致8%~35%的非对称性适应过程。此外,网球运动员身体非对称性发展过程中引发的肩、腹、髋等部位关节形态异常、肌组织机能退变、力量失衡等不同程度,提示着损伤风险,建议通过适当减少负荷量、改变负荷方式、发展对称的肌群力量以及优先形成科学、合理的专项技术等训练学手段来阻断、减慢非对称性进程以预防损伤或进行康复。

网球运动员;身体非对称性;损伤

身体非对称性指任何背离人体左右两侧平衡、协调、对称的现象和因素总和[22]。人体形态看似对称,但细致的研究揭示,人体内在器官、骨骼、肌肉组织以及外在形态均存在诸多方面的非对称性,其程度具个体差异[9]。据估计,96%的个体存在以优势侧肢体为动作习惯而引起的身体非对称性适应[3]。然而,竞技运动员为了适应专门性机械负荷要求,身体两侧肌肉、骨骼形态、成分呈现出更加明显的非对称性,尤其以单侧性机械负荷为主的击剑、排球、棒球、手球、足球以及持拍球类等运动项目。有研究认为,运动员身体非对称性适应,一方面反映了训练、比赛过程中以获得最大运动效率为目标,身体肌肉、骨骼为克服机械负荷的要求,在力学与生物学表现出来的主要运动特征[1]。Sans-Moysi J. (2011)指出,这种特征即运动员身体非对称性的负荷程度与模式[54,55],而从此视角明确其特征、发展规律,可为科学安排儿童、青少年乃至成年阶段的身体素质、专项技术能力训练提供重要参考;另一方面,运动员身体形态、成分的非对称性适应同时,也揭示了运动训练的不良消极影响:年度训练周期内上肢静态性功耗呈不对称性状态,负荷关节过度使用、承受压力日益增大,非主导侧肢体机能退化对身体处于敏感期的青少年运动员骨骼、肌肉组织的生长、发育极为不利等,都提示着损伤风险[22,33]。有研究认为,应将这种非对称性程度降到最低以避免损伤[23]。这与现代科学训练的要求一致——在不断提高竞技水平的同时,既要确保不能因训练不足而错过全面身体素质发展的敏感期,又不能因过度训练而造成损伤或过早耗尽运动寿命和发展潜能。因此,通过评估、监控非对称性适应与运动损伤的关系,对于预防损伤、促进康复具有重要的现实意义和理论价值。

由于现代竞技网球赛事的职业化、商业化程度较高以及业余网球在全球范围内的广泛普及,国外运动医学、运动训练学对网球运动员身体非对称性适应的研究开展程度较高。2000年以前,研究主要运用双能X线吸收测定法对网球运动员上肢骨骼、肌肉骨矿物含量、骨密度、肌组织含量等形态、成分指标的非对称性发展程度进行研究[4,11,25,26,34,35,42]。2000年以后,由于医疗检测手段的进步以及运动训练学发展的需要,研究开始采用外围定量计算机断层扫描法、核磁共振成像法等检测手段对网球运动员四肢、躯干不同部位主要功能性肌群的非对称性程度、模式进行更为全面、系统的分析,其指标涉及到骨骼、肌肉的微观形态、结构甚至细胞、激素层面[16,24,30,43,53,57]等相关研究正不断深入。然而,国内尽管部分单侧性运动项目的竞技水平较高(如乒乓球、羽毛球、排球等),但相关科学研究却明显滞后。因此,本研究以“Tennis、Asymmetry、Athlete、Muscle、Bone、Injury”等为关键词对PubMed、Ebsco-Sport、Ebsco-Medline、Web of Science、Google Scholar等数据库进行搜索共得出226篇(1979-2016年)相关文献。从中对国外精英网球运动员上肢、躯干身体肌肉、骨骼形态、成分的非对称性程度、模式进行分析、归纳,总结其特征及损伤监控的研究进展,以期为网球科学化训练提供一定的文献参考,同时,引起对国内优势单侧性项目运动员身体非对称性适应的关注。

1 网球运动员上肢肌肉的非对称性适应

1.1 上肢肌肉的非对称性程度

现代竞技网球竞赛以上肢优势臂(持拍臂)为主导的发球和正手击球动作,占所有专项技术动作75%以上[33],因而运动员上肢肌肉活动的非对称性是网球最为明显的运动生理学特征之一,其非对称性百分比的计算方式是:(优势臂-非优势臂)÷ 非优势臂×100%[16]。从表1首先可以看出,职业网球运动员上肢肌肉非对称性程度在12%~18%之间,与普通成人0~5%的非对称性相比,有着非常显著的差异。青少年运动员相比职业运动员有着更大的非对称性区间:6%~21%,并且在Ireland,A.et al和Rogowski等的研究中发现,由于青少年前臂对球、拍撞击的快速冲击性负荷较上臂更为敏感,因而使前臂肌肉非对称性大于上臂[30,44];而其他研究则较为一致的显示,成年职业运动员上臂非对称性大于前臂,反映了网球运动员上肢肌肉非对称性的变化特征[16,51,57]。其次,在同一测量指标和测量方法下,运动员竞技级别越高,上肢肌肉非对称性越大,由于职业运动员有着明显更大的训练量,所以,相比国家和地区级别的运动员有着更高程度的非对称性[16,51,57];而从性别上来看,男子网球运动员较女子相比,也有着更高的非对称性[16,44]。另外,职业网球运动员上肢肌肉的非对称性明显高于相同竞技级别的乒乓球(14%,P<0.05)[62]、羽毛球(6%,P<0.05)[38]、手球(10%,P<0.05)[59]、排球(4%,P<0.05)[10]、高尔夫(9%,P<0.05)[15]等单侧性运动项目,说明竞技网球的上肢机械负荷程度相比这些项目要求更高。

1.2 上肢肌肉的非对称性模式

上肢肌肉的非对称性模式由上肢肌群动力链在击球过程中所形成的肌群间稳定的协作关系而体现。首先,肌电图分析显示,网球发球、正手击球过程中优势臂肩带至上臂、前臂的主动肌连续性激活顺序为前三角肌(肩水平屈肌)、尺侧腕屈肌(腕屈肌)、肱三头肌外侧头肌(肘伸肌)、旋前圆肌(前旋肌),其中各功能性肌群的序列性活动模式为拮抗肌---主动肌---拮抗肌的“三连体收缩程序”,如网球发球、高压球动作中的三连体收缩程序为:肱二头肌---肱三头肌---肱二头肌、尺侧腕伸肌---尺侧腕屈肌---尺侧腕伸肌[27]。然后,通过核磁共振成像法检测发现,这种上肢肌群动力链——三连体收缩程序共同在长期训练、比赛的击球过程中形成了肌群各自的力量贡献率及相互协作关系、功能性作用,从而构成了各肌群在上肢中相对固定的比重和稳定的比例关系[57](图1)。Holzbaur (2007)和Sanchi’s-Moysi J(2010)两项研究显示了非常一致的优势臂肌群比例关系(表2),并且得出上臂、前臂在优势侧的体积比为64% /34%,与Elliott,B(2006)得出的发球动作上臂、前臂力量贡献比65%/35%几乎一致[20,28],从而证实了此非对称性模式的存在(表2、图1)。其中,上臂肌群因占上肢肌群总体积的66%,而居于上肢专项力量的主导地位;前臂肌群虽只占上肢肌群总体积的34%,但由于其肌群数量、结构、功能的复杂、多样性(图1注释),使其对动作控制的灵敏、协调、精确、迅速等特殊功能性优于上臂,从而居于上肢专项技术精细化的主导地位。

表1 网球运动员上肢肌肉形态、成分非对称性程度Table 1 Asymmetric Degree on Tennis Players’ Upper Limbs Muscles Morphology and Composition

其次,网球发球、正手击球的高机械负荷要求导致优势臂局部肌群的典型非对称性肥大也体现了上肢肌肉的非对称性模式。从表3的生物力学指标可看出,发球是网球专项动作中力量最大、生物力学要求最高的击球动作。男子职业赛事对200 km以上发球时速的高要求使肩肱部主动发力产生的内旋扭矩峰值常达70 N·m以上(日常身体活动中肩的内旋扭矩为5~10 Nm)[21],其中来自于肩带、上臂肌群的力量贡献(肩内旋/平屈、屈伸肘)占65%[58]。因而导致优势侧肩部近端三角肌、肱三头肌外侧头、上臂屈肌群的典型非对称性肥大(表2),并呈现由近至远逐渐减小的非对称性模式(15%、12%、11%,P<0.05)。正手击球与发球相比,虽然优势臂各部位的扭矩输出、角速度以及击球前的力量峰值相对较低,但因其需要同时传递来自肩肱内旋的主动内部负荷以及对抗球、拍撞击的快速冲击性外部负荷,所以,对前臂中、远端肌群的内旋、握拍力量要求使前臂肌群(旋前臂、屈腕)的力量贡献率占35%,从而也导致前臂浅屈肌15%的典型非对称性肥大。此外,网球击球中主要上臂力量贡献肌群在优势臂与非优势臂中的相互比例呈十分相似的线性关系,说明网球正、反手击球时,上肢两侧神经-肌肉活动的募集模式一样,而各种来自内、外部的专项机械负荷,只是按相应比例增加了优势臂肌群的肥大程度[57]。

图1 职业男子网球运动员 (男) 优势臂各肌群所占比重百分比Figure 1. The Proportion of Muscle Group in Professional Tennis Players’(Male) Dominant Arm

综上,网球发球、正手击球过程中的上肢肌肉非对称性模式是:为获得最大肩、肱等动力量和前臂内旋、屈腕力量为目的,以三连体收缩程序为肌群动力链,以三角肌、肱三头肌外侧头、上臂屈肌、前臂浅屈肌为主要力量贡献肌群,结合其它小肌群协同克服内部主动机械负荷和外部冲击性负荷所形成的优势臂各肌群典型非对称性肥大的适应过程。

表2 网球运动员上肢肌群在双臂中的体积和所占百分比Table 2 Volume,Percentage of Upper Limb Muscles in Tennis Players’ Arms

表3 职业男子网球运动员 (男) 优势臂专项动作生物力学特征及力量贡献Table 3 The Biomechanical Characteristic and Strength Contribution of Professional Tennis Players’(Male) Dominant Arm

3 网球运动员上肢骨骼的非对称性适应

3.1 上肢骨骼的非对称性程度

网球击球过程中,运动员疾跑加、减速以及腰椎、股骨颈部位扭转等无氧运动形式,会产生5~10倍于自身体重的内部负荷,外加球、拍撞击的快速冲击性负荷作用于骨骼,激活持拍手臂、脊柱或下肢等部位的成骨效应,从而导致骨骼成分、形态不同程度的非对称性适应[31]。成年网球运动员上肢骨矿物含量的整体非对称性范围为9%~27%,远高于同龄普通人0~5%的非对称性[4,24,25,34,36];也高于同竞技级别的排球(骨矿物含量、骨密度非对称性分别为:9%、7%),乒乓球(骨密度非对称性:10%)等单侧性项目运动员上肢骨的非对称性程度[10]。职业网球运动员上肢骨骨矿物含量、骨密度的非对称性高达32%和15%,再次说明竞技网球较这些项目而言,对上肢机械负荷的要求程度更高[16,18,25,34,36,49,57]。

其次,人体骨量增长峰值期的骨膜扩张机制使青少年网球运动员上肢优势臂增多的骨矿物含量(非对称性明显大于成年运动员)在骨微观几何空间发生了重新分布:皮质骨、外骨膜面积和皮质层厚度分别发生了8%~44%、6%~16%、7%~38%的非对称性增大。同时,骨髓腔面积的收缩使青春早期肱骨干的非对称性达3%~5%,而青春晚期可降低为-1.9%~2%[17,30,47]。这种骨膜扩张机制带来上肢骨外在形态、围度的扩大,使青少年运动员上肢骨的横截面积产生15%~25%的非对称性增大,而成年运动员的非对称性程度为11%~21%[24,30,36](图2、图3)。然而,开始于青春晚期以后的训练者,因错过人体生长骨量峰值敏感期,使骨成分的增加主要用于改变负荷部位的皮质骨和松质骨密度,而不再引起骨微观结构和外在形态的改变[24]。因此,精英网球运动员上肢肱骨(中端)、桡骨(远端)横截面的非对称性程度分别高于青春晚期及成年参与网球训练者5%~9%和4%~10%[48]。

图2 网球运动员青春期优势臂肱骨微观结构变化[17]Figure2. Microstructure Changes of Adolescence Tennis Players’Dominant Arm

图3 网球运动员肱骨中端优势侧 (A) 与非优势侧 (B) 横截面[17]Figure 3. Tennis Players’ Humerus Shaft cross Section of Dominant Side (A) and Non-dominat Side (B)

2.2 上肢骨骼的非对称性模式

网球运动员青春早期的训练使上肢骨皮质区扩张带来肱骨中、远端骨横截面13%~25%的非对称性增大,形成了骨成分远离于轴心分布的理想骨微观几何结构和扩大的外在形态(图2、图3)。这种骨结构改变带来的形态扩张增强了优势臂抗扭曲的骨力量指数,使青少年和成年运动员肱骨极惯性矩的非对称性程度分别达11%~66%和19%~37%,而同龄普通人仅为6%~11%,且成年运动员优势臂肱骨极惯性矩绝对值高于同龄普通人9%-23%[4,24,30,36,47]。其中,肱骨远端距关节连接点较近,承受机械负荷大于中端,因而极惯性矩的非对称性程度大于肱骨中端3%~6%[24,47]。相比之下,桡骨中端的非对称性模式与肱骨类似但程度较低,其外部形态15%~20%非对称性扩张带来19%~43%的极惯性矩非对称性[4,30]。此外,由于前臂与上臂在击球时承受机械负荷的位置和生理条件的差异,使其骨密度主要用于扩张远端松质骨面积和增加松质骨密度,导致桡骨远端外部形态11%~28%的非对称性增大[4,24,30]。从而,使桡骨抗应压力指数的非对称性程度达13%~23%[24,36]。而开始于青春晚期及以后的训练者,其骨成分的增加不再引起骨微观结构和外在形态的改变,所以肱骨中端、桡骨远端极惯性矩、抗应压力指数的非对称性程度低于精英网球运动员5%~18%[48]。因此,网球运动员上肢骨骼的非对称性模式即:为获得理想的骨形态、结构和抗负荷性能,青春早期训练的骨膜扩张机制使骨成分在肱、桡骨中、远端形成了不同类型和程度的几何分布,所形成的内在骨微观结构和扩大的骨外在形态分别导致骨骼抗扭曲力和抗应压力得以明显增强的非对称性成骨效应。

3 网球运动员躯干肌肉形态的非对称性适应

3.1 躯干肌肉的非对称性程度

网球运动员躯干肌肉的非对称性主要源自发球、正手击球动作由优势侧往非优势侧频繁、重复的单侧性转体方式所导致,其非对称性百分比的计算方式为:(非优势侧-优势侧)÷优势侧×100%[56]。表4显示,腹直肌体积的非对称性肥大程度在躯干肌群中居首,青春早期的网球运动员就已达17%,职业运动员高达35%,总体肥大程度高于普通对照组58%[54]。说明发球动作对腹直肌的机械负荷程度超过正手击球对上肢、躯干肌群的负荷要求。腹外斜肌、腹横肌非对称性达18%,总体肥大程度高出普通组58%,而普通对照组和足球运动员均未见显著非对称性[56]。腰方肌非对称性肥大的发展,表现为青少年运动员15%的非对称性[53],而成年职业运动员未呈明显的非对称性肥大,但整体肥大程度高于普通对照组25%(普通成年对照组依然为15%的明显非对称性)[56]。髂腰肌和臀肌的非对称性分别为13%、8%,且总体肥大程度高于普通对照组36%和20%[55]。

表4 职业男子网球运动员躯干核心肌群非对称性程度与模式Table 4 Professional Male Tennis Player Core Torso Muscles Asymmetry Degree and Pattern

3.2 躯干肌肉的非对称性模式

网球运动员躯干肌肉的非对称性模式指:为满足专项机械负荷对某一肌群局部肌纤维束的高力量要求而集中于一定腰椎区间的典型非对称性肌纤维肥大及体现出的负荷效应。为便于清晰区分躯干肌群非对称性肥大的负荷模式,将L1-L2节腰椎间盘设为近端起点(简称S1段),将S1段垂直向下至耻骨联合处设为远端终点 (简称S8),从而将各躯干肌群平均划分为至多纵向排列的8段,每段长约3~4cm。其中,腹直肌、腹横肌、腹外斜肌、髂腰肌分为8段,腰方肌分为3段,臀肌分为4段[54-56]。

腹直肌的非对称性由S1至S8段呈线性增大趋势,尤其肚脐以下S5段起增大的典型非对称性(图4)分别为18%~55%(体积)和24%~78%(横截面积),而S1至S8纵向各段之间的比例关系与普通对照组相比并无差异[54]。另外,腹直肌的非对称性激活只在发球动作中产生,击地面球或侧抛药球等类似于正手击球的动作均未见明显的非对称性激活[7,12,53],说明发球动作募集的躯干力量主要来源于腹直肌非优势侧中下端肌纤维束(职业球员发球的躯干扭矩峰值达885 N·m、力量峰值达2 962 N[2])。这种典型性肌纤维肥大模式体现出发球动作中的高机械负荷只改变横向单侧肌纤维比例关系,而不改变纵向比例关系的“横向单侧负荷效应”(图5)。

腹外斜股、腹横肌由腰椎向耻骨联合处方向的局部肌纤维肥大主要集中于S2至S4段14%~28%的典型性非对称性[56],反映了此处以承载发球负荷为主。同时,超出普通对照组近30%的总体肥大程度,体现出其兼顾发球和正手的“叠加负荷效应”。腰方肌局部S1至S3段的非对称性分别为-5%、5%、7%,并呈现逐渐增大的趋势[56]。结合青少年网球运动员腰方肌为明显非对称与成年职业运动员逐渐趋于对称的发展特征,说明专项机械负荷对其原有的非对称性起到了抵消的“弥补负荷效应”。因为肌电分析显示,儿童、青少年对左腿、蹬地转体的发球动作相比右腿蹬地、转体的正手动作掌握水平明显较低[45],当发球动作水平在青春晚期得到提高以后,优势侧腰方肌则产生更高程度的肥大从而补偿、抵消了青春早期的非对称性。这在青少年与职业球员胸大肌的动态发展比较中也有类似发现[52,56]。

髂腰肌由腰椎向耻骨联合处方向的各段呈逐渐肥大趋势,但S1至S4段的非对称性由31%降至 15%(P<0.05)、S5至S8段非对称性由11%降至7%(P>0.05),呈线性降低趋势,反映其局部上端以承载发球、正手击球等上肢负荷为主(典型非对称性),下端以承载移动、平衡、稳定重心等下肢负荷为主(趋于对称)的“双向独立负荷效应”。臀肌局部的非对称性肥大以S3至S4段最为典型(8%,P<0.05),而足球运动员的S2至S3段非对称性最为显著,说明臀肌中、下端的力量贡献,对于需要更多屈膝状态下移动、蹬地以及放松、伸腿稳定膝关节等下肢专项动作的功能性作用更为重要[55],为“单向独立负荷效应”。胸大肌的功能主要使肱部内收、内旋,与正手击球持拍臂的负荷程度较为接近,由于其主要为肩胛关节动力链贡献力量,所以在发球和地面球击球中均被高度激活[52],其负荷效应与腹外斜肌、腹横肌一致,同属叠加负荷效应。

综合以上躯干肌群非对称性程度和非对称性模式体现出的负荷效应,可得出以下对网球运动员躯干非对称性特征的重要认识:1)躯干肌群的非对称性肥大程度总体大于上肢优势臂,说明其力量的发展潜力优于上肢;2)专项机械负荷对躯干各肌群不存在绝对单一的负荷效应,而是综合负荷效应的结果。但其中的主负荷效应可通过分析各肌群的功能性作用和局部肌纤维束的典型非对称性肥大来确立,从而明确其主要专项功能。如腹直肌是躯干肌群中肌纤维束唯一呈纵向排列的肌群,其功能性作用主要负责躯干在矢状面的屈伸。尽管其屈伸的功能性力量也部分贡献于正、反手地面击球或保持正直的身体姿态,但通过分析其非优势侧局部肌纤维束高达82%的典型非对称性肥大,即可确立其为横向单侧主负荷效应和以发球为主的专项功能;3)肌群的综合负荷效应对不同肌群的非对称性发展起交互增强或抑制的作用。如叠加负荷效应对优势侧胸大肌起到增强、加剧其非对称性发展的作用,而对非优势侧腰方肌则起到抑制、抵消其非对称性发展的作用。

4 网球运动员身体非对称性发展的损伤监控

4.1 身体非对称性发展对损伤风险的提示

竞技网球的机械负荷引起肩、背、腹、髋等部位肌组织和关节连接点承受过高的单侧性离心收缩负荷与损伤发生有着直接关联[32]。因此,对青少年网球运动员身体非对称性发展与肌组织、关节形态结构异常、机能慢性退化、力量失衡引发损伤的风险做出合理的认知和准确判断,是阻断、减慢病理非对称性的首要任务。首先,安静状态下无损伤症状的青少年网球运动员优势侧肩胛骨相比棒球、排球运动员,有着明显向前延展、拉伸的关节形态。而有损伤症状运动员优势侧肩胛骨则呈现出更加明显的向前倾斜、延伸和内旋造成肩下垂的关节形态异常,提示肩胛骨形态的非对称性变化与损伤有关[50]。其次,核磁共振成像检测发现,无损伤症状且肩关节内、外旋力量没有明显差异的青少年网球运动员优势臂肩袖肌腱组织相比非优势臂出现明显的1级肌腱变性,且更多发生于冈下肌肌键(P<0.05),提示,肌腱机能的慢性退化是肩部损伤的早期风险因子[32]。同时,基于Cybex 6000 等动测试仪的测试得出,大样本量(147个)无症状网球运动员盂肱关节外旋/内旋力量的优势臂比值范围在61%~76%之间,非优势臂为77%~120%,且青少年与成年运动员相比,变化并不明显。因此,认为这一比值范围可作为加强盂肱关节弱势肌群力量以达到预防损伤、促进康复的标准参考数据。当运动员肩部外旋/内旋力量比值低于这一范围值时,便预示盂肱关节的稳定性不足,提示有肩部撞击综合症的肩袖损伤风险[19]。此外,由于网球正手击球以胸大肌对肱骨的内旋作用为主,因此,青少年运动员胸大肌的高非对称性肥大也是引发肩关节内、外旋力量失衡,进而引发肩胛运动障碍和增加肩部撞击综合症的损伤风险因子之一[19,46]。

图4 网球运动员腹直肌非对称性模式 (核磁共振成像)[54]Figure 4. Tennis Players’ Rectus Asymmetry Pattern(by MRI)

图5 腹直肌横向单侧负荷效应示意图[7]Figure 5. The Rectus Transverse Unilateral Load Effect

腹部非对称性发展与损伤方面,由于足球运动员腹直肌、腹外斜肌、腹横肌、腰方肌等躯干核心肌群并未呈非对称性肥大,所以,背部下端疼痛的发生率远低于网球运动员[54]。而后者腰方肌以及躯干其他肌群的非对称性肥大引起的力量失衡联合腹直肌的劳损共同加剧了腹、背部下端的疼痛及损伤风险[56]。腹外斜肌、腹横肌体积的平衡可稳定躯干、保护脊椎免于损伤,而躯干部位长期不断增加的慢性压力使运动员腰椎在青春中后期就开始出现无症状的劳损:腰椎关节低端呈现轻到中度肥大、硬化以及滑囊囊肿[41],从而加剧了运动损伤的隐患。另外,髂腰肌、臀肌非对称性肥大带来髋部两侧力量失衡,致使髋关节内旋范围、幅度降低,从而使股骨头/颈与髋臼前唇接触不良,引发髋臼撞击症,导致臀部和腹股沟疼痛。因此,髂腰肌、臀肌非对称性肥大导致髋关节内、外旋转范围的不平衡也提示着损伤风险[55]。

4.2 身体非对称性发展程度与损伤发生的关系

网球运动员身体由无症状的非对称性发展到引起疼痛或临床症状的病理非对称性是一个渐进、连续性的过程,且存在一个病理非对称性的阈值,而确立病理非对称性阈值是损伤发现、预防、康复的重要依据。根据超声图像扫描结果,对ATP Top100球员腹直肌病理非对称性程度的分析认为,当腹直肌非对称性肥大程度达29.5%以上,便预示其在离心收缩中有遭受肌肉疼痛的高风险[13]。一项对ATP TOP100球员(样本量为61个,其中14位的排名曾达到过Top10)腹直肌损伤与非对称性关系的研究显示,ATP球员腹直肌扭转拉伤大多发生在优势臂对侧肚脐以下5.8cm处的深层肌丝,该区域与腹直肌局部非对称性肥大程度最高的位置相一致,经修复后可见非规则增大的深层肌外膜[7,40]。虽然健康和有损伤的球员此位置都呈现更大的腹直肌前后径,但有拉伤症状的腹直肌前后径非对称性为55%,而无症状非对称性为25%。另一项对职业女子球员肩部损伤的研究显示,WTA Top100球员中优势侧肩部冈下肌萎缩的发生率为58%,Top100以外则为40%,总体高于排球、棒球等单侧性项目运动员冈上肌萎缩的发生率[61]。

4.3 改善网球运动员身体非对称性发展的训练学方法

目前,基于现有对网球运动员身体形态非对称性发展与引发损伤的关系认知和原因分析所提出改善的训练学方法大致有:1)降低负荷强度、量。在一些快速力量运动项目中发现,需要克服较高自身体重阻力(举重、排球)和克服相对较低体重的肌肉收缩活动相比(游泳、自行车),前者的快速冲击性负荷更容易使骨成分在负荷部位的分布、获得性增加[11]。因此,在网球专项击球练习或发展上肢力量的练习设计中,可适当减少抗阻练习的重量和控制身体重量的增加来达到减少上肢以及躯干不良非对称性的发展;2)改变负荷方式。足球运动员髂腰肌肥大程度与网球运动员相似(高于普通人群30%),不同的是,足球运动员该肌群呈对称性肥大,而网球运动员与普通人群的非对称性分别为13%和-4%[55]。这说明足球中的专项动作可补偿髂腰肌的非对称性肥大以降低由此带来的损伤风险。因此,对改善躯干肌群病理非对称性的启示是:可借鉴足球或其他项目的对称性肌肉活动练习方式以降低网球运动员躯干部位过高的肌肉非对称性;3)发展关节连接点周围平衡、对称的功能性肌群力量。如优势臂上斜方肌、前锯肌力量过度增强导致的功能性力量失衡会加剧肩胛关节的损伤风险,而提高盂肱关节的稳定性、加强肩胛部位的力量平衡应注意优势臂中、下斜方肌的对称性发展[14]。4)优先形成科学、合理的专项技术。研究发现,当网球击球技术水平不足时,会引起肘、腕部更大的负荷变化区间,在球与拍面撞击瞬间时增加近30%的前臂肌肉负荷,导致非对称性进一步增大、加剧相应部位的损伤风险[60]。而优先形成科学、合理的击球技术动作,可大幅度降低关节连接点周围骨骼、肌肉组织的负荷程度,从而降低急性扭伤的发生概率或阻断、减慢病理非对称性的进程。

5 总结与展望

由于身体非对称性的研究排除了基因、营养、内分泌等因素差异,身体两侧的区别主要由专项机械负荷所致。因此,可将网球运动员身体形态非对称性适应体现出的专项特征概括为,网球专项机械负荷导致身体形态、成分非对称性适应的程度与模式。其中,上肢肌肉的非对称性适应是指为获得最大击球速度,优势臂以三角肌、肱三头肌、上臂屈肌为力量主导,以前臂浅屈肌为动作精细化主导,结合深层肌群、小肌群与之相互形成的三连体收缩模式协同克服击球机械负荷而导致肌肉形态6%~21%的非对称性适应过程;上肢骨骼是为获得理想的抗负荷骨性能,在青春早期训练的骨膜扩张机制下骨成分重新分布、形成的骨微观结构带来骨形态11%~25%的增大,从而导致优势臂骨骼抗扭曲、抗应压力性能分别增强11%~66%和13%~23%的非对称性成骨效应;躯干肌肉的非对称性适应是为满足专项机械负荷对躯干某一肌群局部肌纤维束的高力量要求,以腹直肌中、下端的典型非对称性肥大所体现出的单侧负荷效应,结合其它核心肌群的双向独立、弥补、叠加等多种负荷效应,协同克服击球负荷而导致肌肉形态8%~35%的非对称性适应过程。青少年网球运动员肩、腹、髋等部位非对称性发展引起的关节形态异常、肌组织机能退化、力量失衡等不同程度提示着损伤风险,可通过适当减少负荷量、改变负荷方式、发展对称的肌群力量以及优先形成科学、合理的专项技术等来阻断、减慢病理非对称性进程以及预防损伤。

对网球运动员身体形态非对称性适应及其损伤研究的归纳、总结丰富了运动项目训练理论的研究视野、拓宽了研究渠道,可与其他训练理论相结合为单侧性竞技运动项目甚至其它项目的专项体能、技术训练提供更多的研究视角与途径,从而具有重要的理论启示和指导实践的意义。同时,文中分析的研究样本均为健康、无损伤史、地区级以上的竞技网球运动员(损伤部分除外),可为我国网球运动员训练提供一定程度的参考。进而,我国可在充分借鉴国外相关研究成果的基础上发展乒乓球、羽毛球、排球等优势单侧性竞技项目身体形态非对称性的标准化测量方法和程序。进而,建立青少年运动员身体非对称性发展的数据库,开发便捷、快速的身体非对称性检测手段,全面、系统的监控青少年运动员的身体发展以预防损伤和过度训练。另外,网球运动员身体非对称性及损伤监控的相关研究成果还可供普通大众参考,用于指导普通人群身体肌肉、骨骼形态、成分的对称性发展。未来,关于身体非对称性适应还需要进一步研究的理论与实践问题包括:单侧性项目的专项机械负荷对骨骼——肌肉单元的相互作用;不同项目中的专项技术水平对肌肉、关节的负荷情况及与非对称性发展的关系;运动员身体形态发展过程中病理非对称性阈值的确定和有效减慢、阻断病理非对称性进程的训练学方法。

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The Asymmetric Adpation of Tennis Players’ Body Morphology and Research Progress in Injury Monitoring

The tennis players’ body asymmetry is the degree and pattern of tennis mechanical load.Tennis players’ upper limb muscles asymmetry is that the dominant arm deltoid,triceps,upper arm flexor as the prominent force,combined with the forearm flexor muscle,small muscle groups with the triad mode to overcome special mechanical load caused by muscle morphology 6%~21% of the asymmetric adaptation process. Upper limb skeletal periosteal expansion mechanism of puberty training to form the main bone microstructure,leading to 11%~25% of the asymmetry of bone morphology,so that bone strength increased 11%~66% of the asymmetric osteogenic effect.The main asymmetrical hypertrophy of the trunk muscle group focused on the middle and lower lumbar vertebrae showed a variety of load effects synergistic to overcome the specific mechanical load,resulting in 8-35% of the asymmetric adaptation process;Joint morphological abnormalities,muscle tissue degeneration,strength imbalance occured in the shoulder,abdomen,hip during the process of tennis players’ body asymmetry indicates the different degree of injury risk. Appropriate to decrease the load,change the load mode,develop symmetrical muscle strength and priority to form scientific and reasonable specific techniques and so on can be used to block,slow down the asymmetric process to prevent injury or rehabilitation.

tennis player;body asymmetry;injury

G845

A

1000-677X(2017)09-0087-11

10. 16469/j. css. 201709009

;2016-12-26;

2017-09-09

吕海龙,男, 讲师,硕士,在读博士研究生,研究方向为体育教育与运动训练, E-mail:23263962@qq.com;张春合,男, 副教授,博士, 研究方向为体育教育与运动训练, E-mail:chunhe0675@qq.com;向祖兵,男,讲师, 博士, 研究方向为体育教育与运动训练,E-mail:45118482@qq.com。

1.福建师范大学 体育学院,福州 350117;2.怀化学院体育学院 怀化 418008;3.湖北师范大学 体育学院,黄石 435002;4.重庆大学 体育学院,重庆 400044

1.Fujian Normal University,Fuzhou 350117,China;2.Huaihua University,Huaihua 418008,China;3.Hubei Normal University,Huangshi 435002,China;4.Chongqing University,Chongqing 400044,China.

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