不同方式的一次性拉伸对股二头肌长头组织结构的急性影响

2022-03-21李晨戴菊红刘晔

中国运动医学杂志 2022年1期

李晨戴菊红刘晔

1 北京体育大学（北京100084）

2 常州体育医疗科研所（江苏常州213022）

骨骼肌的结构特性会影响其力-速度及力-长度等功能特性[1]。已知力量训练可改变股二头肌长头（the long head of biceps femoris，BFLH）组织结构[2，3]，但柔韧性训练（拉伸）对BFLH 组织结构的影响尚存在争议[4，5]。常用于肌肉松解的静态拉伸要求在目标肌肉有明显牵拉感的身体位置保持一段时间静止，以增强肌肉柔韧性及增大关节灵活性。而动态拉伸中目标肌肉不在静止拉伸位置保持放松，而是维持一定主动张力并在有控制的关节活动中得到牵拉[6]。BFLH内不同局部的结构差异[7]可能导致局部间所受牵拉存在差异[8]。不同类型的拉伸对BFLH 不同局部结构的作用尚不明确。以往运动医学等领域运用肌骨超声的研究中多使用仅能对小范围活体组织进行观测的常规扫描技术，而当所要观测的肌肉组织范围大于常规扫描范围（4～6 cm）时，全景超声扫描技术即为首选的观测方法，且观测结果具有更高的可靠性与精准度[9]。

本研究采集BFLH 肌腹在一次性动态拉伸与一次性静态拉伸前后的全景超声图像，并对其近、中、远侧端的肌束长度等结构参数及其变化规律进行测量与归纳，为解释不同拉伸方式对腘绳肌功能特性的影响提供参考。

1 对象与方法

1.1 受试者

招募近2年内每周有1～2 次力量训练健身习惯且无腘绳肌损伤的男青年10人，年龄23.70 ± 1.16岁，身高177.30 ± 4.55 cm，体重69.30 ± 5.81 kg。

1.2 研究设计

借助全景肌骨超声扫描手段观察同一批受试者在不同时间进行一次性动态拉伸和一次性静态拉伸前后各2分钟的BFLH肌束长度、羽状角度和肌肉厚度等结构参数。为避免不同时间进行的两种拉伸之间产生干扰，受试者被要求在间隔至少72小时的两个测试阶段分别进行优势侧腘绳肌的动态拉伸与静态拉伸（每个测试阶段只进行一种拉伸）。为平衡不同拉伸的进行顺序对试验结果的潜在影响，一半受试在动态拉伸后至少72小时再进行静态拉伸，另一半受试者则在静态拉伸后至少72小时再进行动态拉伸。

1.3 测试过程

首先，由超声科医师通过飞利浦彩色多普勒诊断仪（Affiniti 70，超高频探头e18-4）对每位放松俯卧的受试者进行优势侧BFLH定位，并用龙胆紫外科手术笔沿肌腹走行方向描绘BFLH标记线（图1），该标记线可使针对同一受试者的全景超声图像重复采集位置固定在自身BFLH 的同一纵断面上。受试者被告知在整个试验期间（包括两个测试阶段与72小时以上的间隔时间）避免清洗BFLH标记线。随后，在每一阶段测试中，受试者在TECHNOGYM 跑步机上以9 km/h 的速度慢跑5分钟热身后进行拉伸。

图1 BFLH肌腹标记线

受试者听从间隔1.5 秒的电子节拍连续完成10 次燕式平衡动作[6]（单个动作耗时3 秒，屈髋与伸髋各耗时1.5秒）为一组动态拉伸，共进行5组动态拉伸，组间休息6.0秒。

受试者以支撑腿站立，拉伸腿伸直将小腿近踝关节处置于同髋关节中心（股骨大转子）高度的肋木横杠上方，直背屈髋达到并保持在个人所能忍受不适感最强烈且拉伸动作不变形的身体位置后计时30 秒为完成一组静态拉伸，共进行5 组静态拉伸，组间休息6.0秒。

每个测试阶段内，在受试者拉伸前后的各2分钟[10]内将超声探头均沿BFLH 肌腹标记线进行全景超声扫描，扫描过程中要求受试者放松俯卧。

1.4 超声图像测算及重测信度检验

使用软件Image pro plus 6.0 进行图像测量（图2），以各局部内两条肌束的长度（肌束走行方向上中间腱膜起点到浅表腱膜止点之间距）均值为该局部平均肌束长度。位于近侧端区域内长度大于自身75%的肌束为近侧端肌束，中部与远侧端肌束也以类似标准界定[11]。以每个局部内两条肌束的羽状角度（肌束和中间腱膜之夹角[1，11，12]）均值为该局部平均羽状角度。以各局部肌肉最厚处深、浅腱膜之间距作为该局部肌肉厚度[4，13]。

图2 BFLH全景超声图像中肌束长度、羽状角度与肌肉厚度的测算（标尺10 mm）

在正式测试前，由同一超声科医师单独对5 名受试者进行两次间隔两周以上的BFLH 全景超声图像测量并检验两次测量结果之间的组内相关系数（intra⁃class correlation coefficient ，ICC）。ICC 值为0.90～0.99、0.80～0.89、0.70～0.79和0.69以下分别表示高、好、中和差的重测信度[10]。检验结果显示优势侧BFLH近、中、远侧端3个局部的肌束长度（ICC=0.92、0.95、0.96）、羽状角度（ICC=0.79、0.85、0.82）与肌肉厚度（ICC=0.86、0.97、0.87）的重测信度良好。

1.5 统计学分析

使用Microsoft Excel 与SPSS 21.0 进行数据处理与统计分析。统计学显著性的定义为一类错误概率不大于0.05。Kolmogorov-Smirnov 检验结果显示所有指标均满足正态分布，以均值± 标准差（±s）表示。

采用重复测量方差分析方法，将拉伸方式（动态拉伸、静态拉伸）与拉伸前后（拉伸前、拉伸后）作为重复测量因素，检验BFLH各局部（近侧端、中部、远侧端）在不同一次性拉伸方式前后的肌束长度、羽状角度和肌肉厚度变化。基于前人尸体解剖研究[7，8]可知，BFLH不同局部间的结构参数基值存在差异，为有效地反映拉伸引起BFLH各局部间结构参数相对变化程度的差异，对拉伸前后存在统计学差异的BFLH 结构参数的变化率，使用方差分析进行不同局部间比较。

2 结果

在动态拉伸前，BFLH肌束长度（P=0.001）、羽状角度（P=0.001）与肌肉厚度（P=0.007）均存在局部间差异（表1），进一步两两比较发现，BFLH肌腹近侧端肌束长度大于中部（P=0.050）与远侧端（P=0.000<0.001），中部肌束长度长于远侧端肌束长度（P=0.041）；BFLH 肌腹中部羽状角度和肌肉厚度均大于近侧端（P=0.017，0.009）与远侧端（P=0.010，0.003），且近侧端与远侧端之间的羽状角度（P=0.834）和肌肉厚度（P=0.694）无明显差异。

表1 动态拉伸前各局部间结构参数比较（±s）

* P<0.05，** P<0.01，与远侧端比较；# P<0.05，与中部比较。

肌束长度（mm）羽状角度（°）肌肉厚度（mm）近侧端126.25 ± 18.47#**14.77 ± 2.27#28.30 ± 2.44#中部106.76 ± 22.47 *19.19 ± 4.52 *31.54 ± 2.02 *远侧端86.38 ± 22.47 14.40 ± 4.45 27.84 ± 3.16

在静态拉伸前，BFLH的肌束长度（P<0.001）、羽状角度（P=0.016）、肌肉厚度（P=0.022）均存在局部间差异（表2）。进一步两两比较发现，BFLH 肌腹近侧端肌束长度大于中部（P=0.010）与远侧端（P<0.001），中部肌束长度与远侧端肌束长度无差异（P=0.055）；BFLH肌腹中部羽状角度大于远侧端（P=0.042），近侧端羽状角度与中部、远侧端羽状角度（P=0.132，0.566）无差异；中部肌肉厚度大于近侧端（P=0.014）与远侧端（P=0.009），且近侧端与远侧端之间的肌肉厚度（P=0.849）无明显差异。

表2 静态拉伸前各局部间结构参数比较（±s）

* P<0.05，** P<0.01，与远侧端比较；# P<0.05，## P<0.01，与中部比较。

肌束长度（mm）羽状角度（°）肌肉厚度（mm）近侧端130.06 ± 21.96 **##13.75 ± 3.76 28.29 ± 3.20#中部102.84 ± 22.23 17.54 ± 3.68 *31.68 ± 3.02 *远侧端83.22 ± 21.31 12.84 ± 3.27 28.29 ± 2.56

在拉伸前，各局部肌束长度不存在拉伸方式间的差异（P=0.679、0.699、0.750），各局部羽状角度不存在拉伸方式间的差异（P=0.474、0.117、0.382），各局部肌肉厚度不存在拉伸方式间的差异（P=0.994、0.904、0.876）。这表明本研究中各结构参数在两种拉伸前的基线水平一致，在不同时间的两种拉伸之间不存在结构参数基线水平的干扰。

在动态拉伸前后，BFLH各局部肌束长度存在差异（P=0.001、0.012、0.001），近侧端羽状角不存在差异（P=0.067），中部、远侧端羽状角度存在差异（P=0.002、0.045），各局部的肌肉厚度不存在差异（P=0.187、0.988、0.416）（表3）。在静态拉伸前后，仅有BFLH 近侧端肌束长度存在差异（P=0.017），中部、远侧端肌束长度不存在差异（P=0.208，0.196），各局部羽状角度（P=0.541、0.123、0.573）与肌肉厚度（P=0.357、0.490、0.780）均无差异（表3）。

表3 BFLH各局部在拉伸前后的结构参数比较（±s）

* P<0.05，** P<0.01，与动态拉伸前比较；# P<0.05，与静态拉伸前比较。

肌束长度（mm）羽状角度（°）肌肉厚度（mm）近侧端中部远侧端近侧端中部远侧端近侧端中部远侧端动态拉伸拉伸前126.25 ± 18.47 106.76 ± 22.47 86.38 ± 22.47 14.77 ± 2.27 19.19 ± 4.52 14.40 ± 4.45 28.30 ± 2.44 31.54 ± 2.02 27.84 ± 3.16拉伸后141.59 ± 27.74 **118.64 ± 22.95 *102.97 ± 23.03 **12.20 ± 2.70 15.73 ± 3.23 **11.86 ± 3.05 *27.43 ± 3.23 31.53 ± 2.95 28.45 ± 3.44静态拉伸拉伸前130.06 ± 21.96 102.84 ± 22.23 83.22 ± 21.31 13.75 ± 3.76 17.54 ± 3.68 12.84 ± 3.27 28.29 ± 3.20 31.68 ± 3.02 28.04 ± 2.43拉伸后139.02 ± 29.89#105.20 ± 22.38 87.08 ± 22.31 13.33 ± 4.01 17.04 ± 4.07 12.18 ± 4.22 27.13 ± 3.28 31.39 ± 3.64 27.56 ± 3.34

在动态拉伸后，BFLH肌束长度（P<0.001）、羽状角度（P=0.013）与肌肉厚度（P=0.022）均存在局部间差异（表4）。进一步两两比较发现，BFLH 肌腹近侧端肌束长度大于中部（P=0.047）与远侧端（P=0.002），中部肌束长度与远侧端肌束长度无差异（P=0.167）；BFLH 肌腹中部羽状角度大于近侧端（P=0.014）与远侧端（P=0.008），近侧端与远侧端间的羽状角度无明显差异（P=0.801）；BFLH肌腹中部肌肉厚度大于近侧端（P=0.008）与远侧端（P=0.041），近侧端与远侧端间的肌肉厚度无明显差异（P=0.484）。

表4 动态拉伸后各局部间结构参数比较（±s）

* P<0.05， ** P<0.01，与远侧端比较；# P<0.05，与中部比较。

肌束长度（mm）羽状角度（°）肌肉厚度（mm）近侧端141.59 ± 27.74 **#12.20 ± 2.70#27.43 ± 3.23#中部118.64 ± 22.95 15.73 ± 3.23 *31.53 ± 2.95 *远侧端102.97 ± 23.03 11.86 ± 3.05 28.45 ± 3.44

在静态拉伸后，BFLH的肌束长度（P<0.001）、羽状角度（P=0.034）、肌肉厚度（P=0.018）存在局部间差异（表5）。进一步两两比较发现，BFLH 肌腹近侧端肌束长度大于中部（P=0.006）与远侧端（P<0.001），中部肌束长度与远侧端肌束长度无差异（P=0.118）；BFLH 肌腹中部羽状角度大于远侧端（P=0.013），近侧端羽状角度与中、远侧端羽状角度无差异（P=0.053、0.536）。BFLH 肌腹中部肌肉厚度大于远侧端（P=0.038），近侧端肌肉厚度与中部、远侧端肌肉厚度无差异（P=0.095、0.656）。

表5 静态拉伸后各局部间结构参数比较（±s）

* P<0.05，** P<0.01，与远侧端比较；## P<0.01，与中部比较。

肌束长度（mm）羽状角度（°）肌肉厚度（mm）近侧端139.02 ± 29.89 **##13.33 ± 4.01 27.13 ± 3.28中部105.20 ± 22.38 17.04 ± 4.07 *31.39 ± 3.64 *远侧端87.08 ± 22.31 12.18 ± 4.22 27.56 ± 3.34

在动态拉伸作用下，BFLH不同局部间的肌束长度变化率（P=0.108）与羽状角度变化率（P=0.961）均不存在统计学差异（表6）。在静态拉伸作用下，BFLH 不同局部间的肌束长度变化率（P=0.512）与羽状角度变化率（P=0.591）均不存在统计学差异（表6）。

表6 BFLH不同局部结构参数变化率比较（%）

3 讨论

本研究参考Bennett 等[11]对BFLH 全景超声图像的局部组织划分方法进行测算，发现拉伸前BFLH 3个局部间存在结构差异，且局部间结构差异在拉伸后依然存在。其中BFLH肌腹近侧端肌束长度最长，中部肌束长度次之，而远侧端肌束长度最短；BFLH 肌腹中部羽状角度和肌肉厚度最大，且近侧端与远侧端间的羽状角度和肌肉厚度相近。这些发现与前人研究结果部分相符。Tosovic 等[7]对20 名成年男性进行了BFLH 常规超声扫描，并对3 具男尸的双侧BFLH 进行解剖，随后对BFLH 按由近侧端到远侧端的顺序在肌肉长度的30%、50%、70%与90%四处进行肌肉结构测算后发现：BFLH近侧端（30%处）的羽状角明显小于其他3个测量部位，而BFLH远侧端（90%处）的肌束比其他测量部位更短；Kellis 等[8]对4 具男尸双侧下肢共8 条BFLH 进行解剖，并以由远侧端向近侧端的顺序对肌肉长度20%、40%、60%与80%处进行肌肉结构测算后发现，BFLH近侧端的肌束长度与羽状角度均大于远侧端。本研究的结果与前人研究存在差异的原因可能是对BFLH 肌腹局部的划分及结构参数测算位置不同。然而包括本研究在内的同类研究都明确证实了，在BFLH内不同局部的结构并不相同，这其中包括远侧端肌束长度明显短于其他局部的肌束长度，且局部间存在羽状角度与肌肉厚度的差别。

本研究结果显示一次性动态拉伸可明显延长BFLH 肌束长度并减小BFLH 羽状角度，而一次性静态拉伸仅使BFLH肌束延长，且两种拉伸方式均不会改变BFLH 肌肉厚度。这表明一次性动态拉伸引起的结构变化较一次性静态拉伸更为明显。关于拉伸可否改变骨骼肌结构，前人研究所得出的结论并不统一[4，5，10]。Lima 等[4]与Freitas 等[5]的研究发现，拉伸强度与组间间歇时间是拉伸能否产生骨骼肌结构变化的关键因素。考虑到拉伸强度不宜超出受试者承受能力且组间间歇时间不宜冗长，本研究中的拉伸动作均由受试者主动完成，且强度均为个人能够达到的、可忍受疼痛感的最大拉伸幅度，进行5组拉伸并设置较短的间歇时间，结果显示该拉伸方案可引发BFLH 组织结构变化。腘绳肌内部结构的改变可能引起腘绳肌功能变化[14，15]。本研究中拉伸后BFLH 肌束长度的增加可能与肌节长度的增加有关。骨骼肌肌节的长度约接近于最适初长度，肌节内粗细肌丝间的横桥结合数目越多，其收缩力就越强。当肌束收缩力一定时，羽状角度的减小可以增大肌束收缩力在肌肉长轴上的分力[16]，有利于肌肉产生更大的收缩力。

既往尚未见研究报道一次性动态拉伸引起的BFLH结构变化。动态拉伸时，目标肌肉是在保持一定张力、有控制地进行动态关节活动的状态下得到牵拉[10]，因此动态拉伸的过程中目标肌肉在进行对抗肢体重力的离心-向心工作。离心运动可以增强腘绳肌柔韧性[17]，并使骨骼肌的肌束长度增加且羽状角度降低[2，3]，这能够解释动态拉伸引起BFLH 结构明显变化的现象。相比动态拉伸，静态拉伸即使由受试者本人尽最大努力自主完成，其拉伸过程依然会造成更为剧烈的不适感，这可能使得受试者的实际静态拉伸强度与自身预计强度不符，导致本实验中静态拉伸后BFLH的结构变化程度较弱。对于本研究中所发现的一次性拉伸引起的BFLH 结构参数变化的现象，今后可结合BFLH在不同拉伸前后的生物力学变化或生理学变化做进一步研究。

本研究未发现拉伸后各局部间的肌束长度变化率、羽状角度变化率与肌肉厚度变化率不同，表明拉伸后BFLH肌腹各局部的结构变化程度相近。Bennett等[11]发现在进行强度递增的等长收缩时，BFLH近侧端肌束比远侧端肌束的缩短幅度要高出约40%，但近、远侧端肌束的长度变化率无差异。以上现象似乎与前人基于BFLH 尸体解剖研究的理论假设之间存在冲突。Tosovic[7]与Kellis[8]认为BFLH不同局部之间的结构差异会造成各局部之间的力学特性差异。这可能使肌肉整体拉长时各局部受到不同剧烈程度的牵拉，从而造成各局部组织具有不同程度的结构变化，也与BFLH各局部发生牵拉损伤几率的差异有关。流行病学研究[18]显示，BFLH牵拉损伤多发于近侧端的现象印证了这一假设。然而值得注意的是，Rehorn 等[19]与Fiorentino 等[20]均发现，在基于核磁共振扫描建立的有限元模型中，BFLH 在离心收缩过程中被拉长时，近侧端肌-腱结合处的应变高于远侧端肌-腱结合处的应变。因此仅观察肌组织的结构变化可能无法更全面地反映BFLH 局部组织结构对拉伸的适应性变化规律。今后的同类研究应尝试同时对肌组织和腱组织的结构变化进行观察，并加大样本量，探究BFLH结构变化规律。