下背痛高尔夫球手挥杆时核心肌群及生物力学变化研究进展

李令岭 赵鹏 李洪彪

1国家体育总局体育科学研究所（北京 100061）

2云南省海埂运动训练中心（昆明 650228）

随着高尔夫运动普及性和参与性的提高，其相关性运动损伤也日渐增加。高尔夫球手间不同的身体素质、心理状态、社交能力和技术水平也影响着运动损伤的类型[1]。目前，高尔夫运动损伤以过度使用性损伤为主，下背区损伤最常见，发生率高达34.5%，且右侧损伤较常见（右利手球员）[2]。下背部损伤不仅影响球员的训练和运动表现，也潜在影响了高尔夫球员身体特征的变化[3]。本文对高尔夫球手患有下背痛后挥杆时核心肌和生物力学的变化研究做一综述，为开展相关研究提供参考。

1 高尔夫相关性下背痛的特点

下背痛（low back pain）作为高尔夫运动中最常见的损伤，损伤平均持续时间为2～4周[4]，对高尔夫产业、卫生健康系统和社会劳动力均有很大影响。下背痛的球员大多有腰部损伤病史，疼痛症状与程度非常影响他们的挥杆表现。

常见的高尔夫球手下背痛有很多类型，包括机械性疼痛（急性和慢性肌肉扭伤，肌痉挛等）、椎间盘源性疼痛、脊椎源性疼痛、小关节源性疼痛等。机械性下背痛是高尔夫球员就诊时最常见的疼痛原因，其特征为局部疼痛、肌肉紧张或痉挛、逐渐加重[5]。在年长球员中，髋关节炎症可使左髋关节在挥杆过程中内旋活动度不足而转移给腰椎更多机械性压力[2]。在年轻球员中，生长突增中伴随重复应力性腰椎过伸极易引起腰椎峡部滑脱[6]；小关节疼痛类似于腰椎峡部裂。在挥杆过程中，过度压缩或旋转型压力及腰椎过伸可以加重疼痛，通常无放射痛，但是当小关节有骨刺时也会有根性症状[5]。骶髂关节紊乱也常导致年轻球员发生下背痛，且发生率高达40%，症状与腰部扭伤类似，可局限于臀部或大腿后侧，骶髂关节处有压痛[7]。另一种球员常见的下背痛病因为腰椎间盘突出，L5～S1最常受累，MRI、神经传导性研究和肌电图可协助诊断[5]。球员中的慢性下背痛多因腰肌筋膜综合征引起，可触诊到局部疼痛扳机点[8]。另外，压缩性椎体骨折可见于绝经后的女球员中[9]，4～6肋骨应力性骨折也可导致下背痛[10]。

关于高尔夫相关性下背痛的原因十分复杂，目前很少有研究区别分析高尔夫运动导致的下背痛和高尔夫球员主诉的下背痛。然而，研究已提出的病因有过度使用[11]、热身不足[12]、腰椎活动度受限[13]、髋关节屈曲内旋受限[14]、膝关节伸展受限[15]、躯干肌力不足[16]、挥杆技术不当[12]等。职业球员多是因为比赛而过度训练导致，而业余球员更多是因为挥杆技术不当或热身不足导致[17]。

2 下背痛的高尔夫球手挥杆的核心肌群及生物力学变化分析

高尔夫球挥杆是一种非常复杂的非对称身体运动过程，挥杆运动学及生物力学的分析包括动作成分分析、相关肌肉分析和部位受力程度分析。高尔夫球挥杆方式有两种，一种是20世纪早期较流行的经典挥杆（Classic Swing）和60世纪Jack Nicklaus提出的现代挥杆（Modern Swing），这两种方法的最大的区别在于向后挥杆时现代挥杆比经典挥杆有更大的肩部和髋部的相对旋转活动度，向后挥杆时的“X”因素和跟进期末的反“C”形是现代挥杆的特点[18]，这种方式能够使击球距离更远且在球落地后很快停止以保证准确性[11]。因此，现代挥杆方式目前比较流行，其运动学及生物力学特点也是造成职业球员过度使用性下背痛的一个重要原因[18]。球员患下背痛后身体特征往往会发生消极的适应性变化，核心肌和生物力学的变化是其中最重要的两个方面，这种变化也会导致挥杆表现不良。

2.1 核心肌群变化

所有运动的产生均起自于核心肌群，而后传递给肢体，训练这些肌群可以通过提高力量、耐力、速度、灵活性和准确性来提高运动表现。要产生更高质量的挥杆表现，球员身体动作和力量的整合需要核心肌群的稳定控制与收缩[19]。高尔夫球员进行挥杆时核心肌涉及了腹肌（腹内外斜肌、腹直肌、腹横机）、躯干肌（竖脊肌、横突棘肌）及臀肌（臀大肌）。已有研究得出球员患下背痛后会显示出不同的神经肌肉协调策略[20]，核心肌肉的肌电活动经常用于提示高尔夫球手的腰椎稳定性，目前最常研究的肌肉电活动为腹斜肌、竖脊肌、腹直肌、臀大肌、大收肌、股二头肌、半膜肌、股外侧肌。

早期开始利用表面肌电研究高尔夫球员肌肉活动的是1993年Pink等分析了正常业余球手挥杆时躯干肌的活动[21]。1996年，Watkin等[22]利用表面肌电分析球员腹肌，发现腹肌是挥杆加速期提供力量的最主要肌肉，且躯干肌肉活动形式在有或无下背部损伤的球员中存在差异。2001年，Horton等[23]应用表面肌电对有或无下背部损伤的球员进行研究，分析得出主侧（左侧）腹外斜肌肌肉活动在整个挥杆过程中持续增加，有下背痛的球员在向后挥杆初期腹外斜肌募集较延迟，肌肉疲劳测试无显著差异，但挥杆后有下背痛的球员疼痛明显加重。同年，Suter等[15]对25名下背痛球员与16名健康球员进行研究，结果显示有下背痛的球员后背伸肌耐力实验结果明显低于健康球员，且伸肌耐力实验差的下背痛球员股四头肌被过度抑制。2005年，Park[24]在对球员核心肌群进行表面肌电分析时，发现有下背痛的球员分别在挥杆准备期右侧的竖脊肌，跟进期的左侧臀大肌、腹直肌和腹外斜肌，跟进期早期的右侧竖脊肌、臀大肌，跟进期晚期的左侧竖脊肌和右侧臀大肌以及加速期的右侧竖脊肌、臀大肌和腹外斜肌的肌电活动与无症状的球员均有明显不同的肌电信号。2008年，Cole和Grimshaw[25]对有下背痛的球员和健康球员的竖脊肌和腹外斜肌进行表面肌电分析发现，与健康球员相比，有下背痛的球员在向后挥杆开始时提前募集启动两侧竖脊肌，以此得出患有下背痛的球员挥杆时更多利用竖脊肌而不是深部的腹横机或多裂肌来维持中轴稳定。两学者同年的的另一实验[26]，将高差点与低差点的下背痛球员进行竖脊肌和腹肌肌电分析，发现低差点的球员竖脊肌活动比高差点球员低，而腹肌活动要高于高差点球员和无症状球员，说明除竖脊肌外，低差点球员腹肌活动的减少或许是导致下背痛的一种原因。2015年，Silva等[20]研究得出有下背痛的球员和健康球员在向后挥杆期肌电图（EMG）显示腹外斜肌的募集区别最大，而在跟进期无明显区别。另外，除表面肌电精准分析挥杆过程的肌群活动外，躯干肌力耐力还可以通过特殊实验进行测试。2005年，Ev⁃ans等[16]利用单桥耐力实验对有下背痛的球员进行测试发现，右侧耐力实验较正常减少12.5 s。2006年，Lind⁃say和Horton[27]对球员利用双侧旋转肌力与耐力实验得出，下背痛的球员躯干肌力和耐力均下降。2013年，Evans和Oldreive[28]利用压力性生物反馈系统对20名男性下背痛球员进行腹横肌收缩干预，发现所有球员疼痛症状明显减轻。还有些个案研究已显示核心肌群的肌力和耐力训练可以有效缓解球员的下背痛症状。

由于高尔夫运动是非对称性运动（方向重复性旋转运动），因此出现适度两侧核心肌群的不对称是正常的[29]。但以上肌电研究显示患有下背痛后某些肌肉的这种不对称性增加，这样对下背痛的进展和运动表现均产生不利影响，因此在其康复计划中需根据具体情况进行适当的纠正性训练。目前通过肌电图对高尔夫球手患下背痛后的核心肌群变化研究结果较为一致，但肌肉肌电成分的分析大多以表面肌电活动分析为主，缺乏一定的精准性，而针极肌电图有一定创伤，导致球员配合性与依从性也会降低，从而影响研究结果，需要对实验研究与设计进一步优化来精准分析球员中核心肌群与下背痛的关系。

2.2 生物力学变化

下背部在挥杆过程中有较大的活动范围应力，包括了整个挥杆过程的“X因素”（两侧腰椎旋转、腰椎屈伸）和跟进期末的反C姿势[30]，产生的最大应力是体重的8倍[31]。由于运动形式的大幅度和不对称性，加之相邻椎体间2o～3o的旋转就可以致使小关节受损[32]，因此高尔夫球挥杆很容易造成肌肉拉伤、椎间盘突出和椎体小关节炎。球员患有下背痛后会对挥杆过程中参与部位及其应力均有影响。Lindsay和Horton[27]对职业球员进行的一项研究同样发现下背部疼痛球员在击球准备期腰椎过屈，在向后挥杆时过度左侧屈。Vad等[33]对42名男性职业球员进行腰髋部活动度等一系列测试，结果显示有下背痛的球员明显腰椎伸展不足和左髋内旋不足。其后，他们利用简易三轴相位指示器对两组球员进行挥杆过程比较，发现疼痛的球员在击球准备期腰椎过屈，向后挥杆期有更大的腰椎左侧屈，腰椎活动测试时显示躯干旋转活动度较差。Tsai等[34]在2005年研究发现有下背痛的高尔夫球员大腿后群肌肉灵活性较差；2010年他开展的另一项对比研究[35]中发现有下背痛的球员的腰椎伸展灵活性和左髋内收力量比健康球员差。Dillen等[36]对40名有下背痛的球员和健康球员进行髋部旋转活动度测试，发现下背痛球员左髋活动度明显小于右髋；而在无症状球员中两髋活动度无明显差异。而Gulgin[37]对女性职业球员进行关节活动度检查却发现，左髋被动内旋活动度小于右髋，推论出两侧髋部活动度不对称或许是球员下背痛的一个原因。Busschots[38]研究发现有下背痛的球员击球准备期时躯干屈曲角度要大于健康球员的屈曲角度（44o）。2015年，Mcrae[39]利用运动学和生物力学研究有下背痛的球员和健康球员的左髋运动及两足承重的区别，发现有下背痛的球员在击球准备期左脚外旋的角度比健康球员少10°；同样，疼痛球员左髋外旋角度和向目标侧的腰椎旋转也较小；在挥杆加速至击球期，疼痛球员的左髋提前内旋；跟进后期，疼痛球员髋部内旋活动度较健康球员大，但腰椎侧屈活动度较健康球员小；挥杆全程，疼痛球员右脚承重始终较健康球员多。2016年，Sim等[40]利用向量编码技术方法发现正常职业球员在挥杆时下背部的最大扭转力为10.23±1.69 N/kg，有下背痛的职业球员下背部最大扭转力7.93±1.79 N/kg，两者有明显力学差异。但也有一些研究呈阴性结果。Cole和Grimshaw[13]利用3D动作捕捉系统对12名下背痛球员和15名健康球员的旋转躯干侧屈和旋转活动进行分析，发现有下背痛的球员和健康球员的躯干旋转角度及旋转总时间没有明显差异。某些个案报道[41,42]分析了明确诊断为高尔夫相关性下背痛球员的康复治疗过程，发现改善髋关节的活动度可有效治疗其下背痛症状。

像上文提出的躯干肌力量不足可致下背痛，下背痛又可影响躯干肌力量一样，髋关节活动度与球员下背痛也有相互影响的关系[14]。目前，球员患有下背痛后的生物力学研究多集中在腰椎和髋部，少数研究下背痛球员膝足部的改变[43]。有人研究球员左足姿态位置与左膝损伤，发现左足过度外旋更易导致球员膝关节损伤，足膝部作为下肢运动链一部分，发生损伤也会导致腰髋部功能障碍[44]，因此下背部损伤与足膝部功能的关系需要进一步研究。

3 总结

大多数学者通过使用表面肌电图、3D动作捕捉系统、简易动作捕捉和测力台等手段对高尔夫挥杆进行肌肉电活动、运动学及生物力学的分析。高尔夫球员患下背痛后肌电活动的变化可有助于分析疼痛属于痉挛型还是适应型，痉挛型就是疼痛引起痉挛，痉挛又刺激疼痛；适应型就是疼痛减少主动肌肌肉活动，增加了拮抗肌活动而导致疼痛[45]。下背痛后球员肌肉活动变化的分析有助于评估损伤原因并针对原因制定不同的康复预防策略。但目前存在的问题是下背痛往往是非特异性的、多种原因造成的，因此，单纯进行某种研究并不能得到肯定性结论，制定治疗计划时也需因人而异。高尔夫球手患有下背痛后生物力学的变化研究往往可以分析下背痛的进展过程，定量的生物力学分析可使球员及教练有效提高运动表现，更好地预防下背痛的发生。目前，需要更多实验研究来分析高尔夫球员下背痛的原因及疼痛造成的身体特征变化，高尔夫球员、高尔夫从业者、运动损伤防护师及运动物理治疗师均需了解损伤发生和变化过程，及时有效地制定治疗计划并从根源上预防损伤的发生。