劉展,博士,教授,博士生導師,美國春田大學健康、體育和休閑學院體育與健康教育系。 研究方向: 動作技能學習與神經肌肉控制,運動損傷防護和康複,少年兒童運動技能和能力發展。
人體是一個複雜和精密的機器, 共有 206塊骨、640塊肌肉和 360個關節。這些骨頭、肌肉和關節由結締組織有機地組合在一起,形成了一個龐大而高效率的運動結構和功能體系,在神經系統的支配和控制下,讓身體進行運動。然而,在進行身體運動中由于種種原因會出現傷病現象。與運動有關的損傷不可完全避免,而且一旦損傷發生又會對人體的組織和系統帶來傷害和障礙,從而影響到運動損傷者的生活、工作和運動表現。因此,研究運動損傷的發生機制、尋找造成運動損傷的原因、識别運動損傷的風險和預防運動損傷的發生是每個運動損傷防護和康複工作人員的職業追求,也是廣大體育運動工作者和愛好者所關心的問題。筆者試圖通過介紹人體動作模式和運動鍊的理念,并以科研實據和臨床實例來開啟業内人士尋求運動損傷防護和康複有效方法的新思路。
與其它陸地哺乳動物相比,人類的身體運動更具有複雜性、 多樣性和多變性。人體的直立體姿使其運動系統的結構和功能發生了适應性的變化。這些适應性變化體現在人體自身所具有的動作、動作模式和動作特征上。
1.1 人體的動作與分類
動作是指改變肢體或身體位置的行為。這種行為涉及到中樞神經系統、骨骼肌肉、筋膜和關節等的協調活動。人類的動作一般分為有意、 反應和反射3 類。
圖1 人體動作的分類
1.2 人體的基本動作模式和動作特征
動作模式是指人體具有一系列相同的空間、時間、 形狀和方向等成分的解剖動作組合。嚴格來講,動作模式是建立在人體的 3 個運動軸和面的基礎之上, 按照一定的時間、空間和順序所進行的一系列協調組合的動作。而那些讓人體重心進行前後、橫向、 上下移動的簡單而協調的上、下身體動作模式被視為人體基本動作模式。雖然多數學者都認為動作模式是可以量化的,但針對如何劃分和确定人類究竟有多少個基本動作模式的問題,答案卻很不一緻。筆者依據現有的文獻信息和對大量動作的分析結果,把人體基本動作模式歸為以下 10 種。以上 10 種基本動作模式是人們學習和發展基本動作技能的基石,也是完成運動或職業技能表現的根基。這些基本動作模式需要一個人在一生中不斷地去學習、改變和完善才能形成和掌握多種多樣的動作或職業技能。
表1 人體基本動作模式
基本動作模式 |
日常生活例子 |
健身運動例子 |
蹲起 (Squat) |
坐下站立 |
負重下蹲練習 |
弓箭步(Lunge) |
上樓梯 |
弓箭步走練習 |
步态 (Gate) |
行走或跑步 |
節律跑練習 |
體屈 (Bending or Hinge) |
彎腰撿東西 |
腰背提拉練習 |
體轉 (Twisting or Turning) |
轉身拿東西 |
上身斜拉練習 |
推撐 (Pushing) |
推門或撐起身體 |
俯卧撐練習 |
伸舉 (Pressing) |
舉放東西 |
頭上舉練習 |
提拉(Pulling) |
提起包裹 |
壺鈴胸前提拉練習 |
翻滾(Rolling) |
床上翻身 |
胸部轉動練習 |
爬行(Crawling) |
攀爬樓梯或牆壁 |
動物爬行練習 |
2 人體運動鍊的概念、 結構和分類
保證人體完成多種動作和進行複雜而多變運動的重要結構是運動鍊(Human Movement Chain)。了解運動鍊的概念和機制有助于增強運動訓練或健身的科學性,提升運動者的運動表現,減少和預防常見的與運動有關的損傷,還有助于合理安排運動損傷後的體療和功能恢複訓練的内容和方法。經曆了百餘年的演變, 1955 年 Steindler把運動鍊定義為一個依次排列的關節所組合成的複雜運動單元。近年來, 多數學者認為人體是由許多能夠獨立運動的關節及其連接組織所構成的完整鍊系。每個獨立運動的關節被視為人體鍊的一個鍊接。運動鍊的概念是用來描述人體在運動中身體不同節段和關節是如何連在一起,并通過神經系統的支配, 肌肉的收縮産生動作。
圖2 由關節所組合成的運動單元或節段
2.1 人體運動鍊的結構組成
人體運動鍊是由骨骼、關節、肌肉、筋膜、韌帶、肌腱和神經這七種不同而有機結合的部分所組成的完整鍊系。
圖3 人體運動鍊的結構組成
2.2 人體運動鍊的分類
對運動鍊的分類至今仍有一定的争議。根據著名的捷克斯洛伐克臨床醫學家楊達博士(Dr. Janda)的理論 ,人體有三種負責因身體某個部位發生變化而産生适應性變化的鍊系:關節鍊、肌肉鍊和神經鍊。
圖4 人體運動鍊的重要組成部分和分類
3 人體運動鍊的功能
3.1 運動鍊與奇異的人體自我功能
人體運動鍊的功能主要體現在身體能量和力的傳遞, 是人體實施一些重要自我功能的基石。筆者在總結大量人體運動的研究結果和多年臨床實踐的觀察基礎上提出以下人體自我功能調控的觀點,人體機能作為一個整體生物單位,身體的結構和功能是相互關聯的,并具有奇異而獨特的自我功能(圖5)。人體運動鍊體現其結構的特點而運動鍊的反應則體現其功能特點。運動鍊為人類進行複雜、 多樣和多變的身體運動提供了結構上的保證, 而這些自我功能則可以增強運動鍊反應的效果, 從而使人體運動的效率更高。例如,自我感知的重要組成本體感知在關節鍊的任何一個鍊接向中樞神經系統傳送不正确的感知信息,将會使中樞神經系統發出相應的不正确運動信号,這樣就會導緻該關節周圍的肌肉激活和啟用模式出現錯誤,關節運動也因此出現偏差,從而造成不良的體姿或不理想的運動表現。因此,一個科學的運動損傷預防和康複計劃的實施應該是在最大程度地發揮和提升人體自我功能的基礎上保質保量地完成運動損傷預防訓練和康複實施的預定目标。
圖5 人體的自我功能
3.2 人體運動鍊的反應 -“波浪效應” 人體被視為能量的導管,從腳到頭部和手部,然後再返回進行動能傳遞。換句話說,不僅人們通過自己的手、臂和肩,同時也可通過自己的腳和腿傳送能量和力, 甚至可以通過自己的腰臀部位進行傳遞。楊達博士提出在身體的一個部分受到異常壓力時,身體的其他部位也産生異常的壓力和張力。這就是身體對自身内部環境變化所産生的反應。由于人體運動鍊的每個部分既可以獨立運動又與其它部分直接或間接相連和互動, 因此發生在一個關節的運動可以導緻相鄰的關節也産生運動。在整個運動鍊系中,某個關節原發的運動可以産生向上、向下、向左或向右的身體運動, 即運動鍊反應,這也被視為人體運動鍊的“波浪效應”。運動鍊反應的主要功能在于力和能量的傳遞, 就像波浪一樣向四周蔓延。這種“波浪效應”的結果是身體所産生的力和能量得以有效的傳遞。傳遞方向可以是縱向、橫向、對側方向、 斜向或上下交叉方向的。
圖6 人體運動鍊反應
楊達博士用協同肌的有機配合來試圖說明運動鍊的效應。人體有兩個重要的協同合作肌肉系統:屈肌和伸肌。當身體的屈和伸兩個肌肉系統在運動的特定鍊同步激活時,每條鍊是由一系列協同動作組合成協調的運動模式。這些運動模式為人類更複雜的動作奠定了運動程序的基礎, 并使人體借助運動鍊完成合理而協調的動作。上半部身體(頸和上肢)屈 -伸肌肉的共同激活模式可用于捏,抓和伸拿。下半部身體(腰部和下肢)運動模式可用于卷曲、爬行和走。人體的屈和伸兩個肌肉系統的合理平衡表現在正常的步态和姿勢上。上身和下身之間屈肌和伸肌系統的有機結合有助于産生互動性身體移動。具體來說, 身體的對側上部以及下部肌肉的同步激活使身體手臂和腿展現出協調互動的動作特征。在行走的擺腿階段,左下肢進行屈肌活動(髋部彎曲), 同時右上肢進行伸展動作模式(肩關節前屈)。而當右下肢進行站立支撐時(髋關節伸展,屈收運動模式),而左上肢進行肩部的伸展運動模式。這個動作模式在步态中屈肌和伸肌系統相互同步激活時表現的十分清楚。因此,理解運動鍊結構和運動鍊條之間的鍊鎖反應可以幫助運動損傷防護師或康複師本人快速識别和預測功能性病變。鍊鎖反應的概念強調的是,在臨床上要尋找疼痛的根源而非疼痛的地方, 在實際教學和訓練中要從現象中找出原因。
圖7人體運動鍊的正常功能
3.3 人體運動鍊反應特點
人體運動鍊的鍊接部分是以關節為主的。關節的結構不同所産生和傳遞的鍊式反應也不同。正是因為如此, 人體運動鍊反應使身體産生不同而又協調的運動。這充分體現在人體進行複雜、多變、 對稱性和不對稱性動作交替方面。本作者在經過多年的神經肌肉控制和動作技能發展的教學和實踐以及大量的動作分析後認為,如果運動鍊體系的鍊接結構相同,所産生的運動鍊反應是等同運動效應。如果鍊接的結構不同,則運動鍊系所産生的運動鍊反應是不等同運動效應。從人體的各關節結構來看,沒有任何兩個上下相鄰的關節結構是相同的。但身體對側的關節結構和功能則是相同的。這就為人體的對稱和非對稱運動奠定了基礎。可見,鍊接結構的特點也就決定了其功能特點。因此,人體運動鍊的鍊接結構不同所産生的鍊接反應也會不同。
根據人體運動鍊體系的結構組成特點,運動鍊傳遞力和能量,産生不同等的局部動作,但整體上又産生協同的身體運動。正是因為這種鍊式結構的特點, 人體可以進行對稱性、非對稱性以及可同時進行多種不同動作模式的運動。所以,要解決身體關節和肌肉功能障礙問題,需要從運動鍊接部分的結構和功能方面查尋,找出造成身體障礙的根源并實施治療和康複,而非簡單的處理功能障礙部位的症狀。功能動作篩查系統 (FMS)是由庫克和伯頓等學者在 2010年研發的一種功能動作評估系統。其目的就是通過對 7個動作的篩查和評估, 試圖找出運動者在動作模式上是否存在靈活和穩定性上的失衡(圖 8)。在一定程度上, 這個評估工具可用來診斷和識别一個人的動作代償和功能障礙。通過篩選一些動作模式來确認一個人的功能局限性和身體的不對稱性。這個篩查系統正是基于人體運動鍊的理念,通過找出動作代償和身體失衡現象來找出人體功能動作障礙。
圖8 功能動作篩查動作
4 運動鍊理念在運動損傷防護和康複中應用實例
人體神經、 肌肉和關節 3 個鍊系産生障礙的結果就是人體内或身體運動時所出現的功能失調性動作模式。這 3 個鍊系的障礙會導緻神經肌肉的代償和适應性變化,例如肌肉失衡和體姿改變等,從而産生一系列相應的動作模式和身體功能的障礙,導緻炎症和疼痛。
4.1 依次性扭曲的動作模式和矯正
依次性扭曲動作模式指的是運動鍊的完整性因運動鍊的關節、 肌肉和神經 3 個鍊系之一出現障礙而得到損害, 從而使運動鍊的功能效率降低并出現神經肌肉的代償、體姿改變和身體疼痛等現象。例如,當一個人的左腳出現足弓塌陷或有比右腳更嚴重的扁平足時,也稱下肢不對稱或對側不平衡,該患者的體姿鍊就會發生變化突出表現在左側的踝、膝關節内旋,造成左側骨盆下降。為了維持身體的相對平衡,患者的脊柱向左側彎曲, 右肩部下沉(見圖9)。該患者有膝關節和腰部疼痛症狀。同樣,一個左腿受傷的人,為了保護左腿的受傷部位,傷者的右腿就會承擔更多的支撐體重的任務,出現右腿比左腿短的現象,也會自然地改變和調整體姿,造成骨盆向右傾斜,左肩下沉, 随之患者的右邊臀腰部出現疼痛。這些都是典型的依次性扭曲的動作模式症狀。因此,關節鍊中體姿鍊的變化又會影響到肌肉和神經鍊的功能,從而導緻整個運動鍊在結構和功能上産生相應的變化, 也就是出現明顯的代償性動作和關節疼痛,并且影響該患者的身體運動功能。針對依次性扭曲的動作模式所帶來的症狀,運動康複人員需要找出薄弱或功能出現障礙的關節或鍊接(踝關節),對産生薄弱鍊的原因進行分析(扁平足或損傷),然後對薄弱或功能出現障礙的關節鍊接部分進行相應的肌肉力量、神經肌肉控制等矯正訓練。由此可見,在運動鍊系裡的任何一個鍊接薄弱都會影響到整個運動鍊系和運動系統的功能和效率。使用運動鍊的理念來找出造成身體功能障礙和疼痛的根源是運動康複人員幫助患者解決問題的關鍵。
圖9 薄弱的鍊對整個運動鍊系和人體運動功能的影響
4.2 體姿改變的模式和矯正 體姿改變的模式是指由于體姿偏離正常的位置而造成可預見的肌肉失衡動作模式和現象。體姿改變模式也是功能失調性動作模式的一種,除了會造成不良體姿以外,體姿改變模式還會導緻身體出現慢性疼痛綜合症。其中,一個典型由不良體姿所造成的慢性疼痛和功能障礙的例子就是頸肩疼痛症狀。一個久坐少動、長久伏案工作或經常低頭看東西的人, 人體正常姿鍊的發生變化并會出現适應性神經肌肉活動代償,使得頸肩部一些肌肉過度使用而産生僵硬, 其他一些肌肉卻因為使用不夠而産生過度松軟, 随之出現相應的頸肩部位結構上的變化和功能上的障礙,其結果是就頸肩疼痛。同樣的道理, 如果一個健身者過于注重胸大肌和肩部上端的肌肉練習,也會造成肌肉失衡和頸肩疼痛症狀。楊達博士把這種因體姿鍊發生變化所引起的頸肩疼痛症狀稱為上交叉綜合症(圖10)。
圖10 坐姿和上交叉綜合症
患有上交叉綜合症的人往往會出現頭部前移,頸部後凸增加和肩部橢圓的體姿特點。另外,患者還會有頸、肩和頭部疼痛,關節炎,肌肉痙攣、韌帶變形、 神經纖維拉長、椎間盤結構和功能衰減等的病理特征。患有上交叉綜合症的人往往有胸肌和斜方肌上端緊而僵硬,但頸部深層的屈肌例如頸長肌和斜方肌的下端以及菱形肌卻比較松軟,形成了一個僵硬和松軟的交叉現象。與上交叉綜合症相對應的是下交叉綜合症(圖 11)。患有該症狀的人往往會出現骨盆前傾、 腰椎前凸增加、側腰位移 、側推旋轉和膝關節過伸等體姿特征。并且伴有腰背疼痛、 臀部疼痛、膝關節疼痛或踝關節疼痛等病理症狀。下交叉綜合症患者的屈髋肌肉(髂腰肌)和腰背肌比較僵硬, 而腹肌和臀部肌肉(臀大肌)卻比較松軟, 造成骨盆的正常姿勢發生改變。下交叉綜合症常常發生在過多進行擡腿奔跑或彎腰屈膝,而缺乏使用臀部和大腿後群肌肉運動員或健身者身上。
圖11 下交叉綜合症體姿
上、 下交叉綜合症表明長期不正确的體姿會造成肌肉失衡, 從而使肌肉激活和神經肌肉控制發生改變,還使運動模式或姿勢控制發生變化,造成異常的适應或代償動作,因此産生功能障礙、炎症、疼痛和受傷等後果。針對因肌肉失衡而造成的體姿扭曲模式例如上、下交叉綜合症,運動康複人員需要了解, 引起該部位疼痛的原因在于,體姿鍊的變化導緻了肌肉出現失衡,引發神經肌肉控制紊亂和軟組織出現炎症。解決由體姿變化而出現的頸肩或腰臀疼痛需要采取以矯正體姿和解決肌肉失衡為中心的治療和康複,使用不同的手法或治療方法來緩解和松弛僵硬的肌肉,同時還要通過抗阻練習來增強松軟的肌肉, 這樣才能取得良好的康複效果。
4.3 運動鍊功能力量評定:單腿下蹲測試
單腿下蹲測試被運動損傷防護師和體能教練員經常用于檢測單腿的股四頭肌力量和雙腿肌肉平衡對稱,從而評估膝關節損傷的風險,進行相對應的訓練來預防或減少膝關節在落地或減速急停時的所出現的前十字韌帶撕裂損傷(見圖12)。一個股四頭肌力量薄弱的人,在進行單腿下蹲時會出現下蹲支撐腿膝關節内扣(内旋),骨盆傾斜和上身晃動等動作代償和體姿調整等現象(見圖13), 這都是典型的運動鍊反應的結果。運動損傷防護和康複人員可根據單腿下蹲測試的結果來預判運動者膝關節尤其是前十字韌帶受傷的風險,從而制定出增強股四頭肌和臀中肌力量,并加強腿和腳正确落地支撐的動作強化練習。
圖12 單腿下蹲測試動作
圖13 單腿下蹲動作代償
4.4 運動鍊功能訓練 -懸吊訓練 懸吊訓練的功能在于利用自身體重和閉鎖動力鍊的作用,通過身體肢體兩端或部位(例如腳和手)的穩定支撐來産生有效的整體閉鎖動力鍊運動效應, 以便增大身體中間部位(如肩、胸、腰和膝)等關節有控制的運動和肌肉離心,等長和向心收縮的力度, 從而增強關節的穩定性和身體的平衡能力,尤其是對提高臀和腰部肌肉群的力量耐力和脊柱的穩定能力起着重要的作用(見圖14)。
圖14 懸吊訓練
5 總結
人體運動系統全面而精準的功能基于複雜和完善的自身結構。人體動作模式和運動鍊是運動者實施其自我調控功能,完成各種動作和運動技能, 發揮運動技術水平和風格的重要結構保障。人體動作模式是動作和運動技能學習和發展的基石,也是人體運動鍊系的正常結構和功能的結果。然而現代生活的久坐少動和長時間低頭屈頸的體姿,或者長期進行單一的身體運動或者進行不對稱運動, 使得人體運動鍊的結構和功能發生了适應性變化(例如體姿變态和肌肉失衡),從而導緻神經肌肉控制效率降低, 動作模式發生扭曲并産生代償性和反應性動作, 進而增大了運動中身體損傷的幾率和患慢性軟組織疼痛症狀的風險。正确的理解人體動作模式和運動鍊的概念,通過有效的動作模式與運動鍊功能的篩查以及運動能力的檢測,尋找出合理的預防性和矯正性訓練方法,可以有效地識别和降低運動損傷發生的風險,提升運動損傷的防護和康複的效果。
文獻來源:劉展.人體動作模式和運動鍊的理念在運動損傷防護和康複中的應用.成都體育學院學報.2016,42 (6): 1-11
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