第3章 讨论

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　　【题目】太极拳对脊柱康复的生物力学机制研究（←点击返回查看其余5篇临床医学硕士论文）
　　【第一章】太极拳运动的生物力学研究现状
　　【2.1】太极拳运动者脊柱情况研究方法
　　【2.2】太极拳对脊柱及周围肌肉动力学参数影响分析
　　【第三章】脊柱锻炼中太极拳的作用讨论
　　【第四章-参考文献】太极拳对脊柱生物力学的作用研究结论与参考文献

　　3.1、太极拳运动中脊柱周围肌肉的受力特征及临床意义

　　人体在完成某种运动过程中，由肌肉的肌力所分解的各方向分力是维持肢体运动和保持肢体稳定状态的主要力学因素。从生物力学角度分析，肌肉激活度与肌肉收缩力之间的往往呈现线性变化趋势，即肌肉激活度一定程度上可以反应对应肌群的肌力。肌肉激活度升高代表在该动作下肌肉发生较为强烈的收缩，形成较高的肌力。

　　从图2-10、图2-11的肌肉激活度的变化趋势，可看出在不同动素单元内，受试者完成对应太极拳动作时，绝大多数肌肉激活度呈现升高变化，如:L-EMA.R-QMA, L-QMA.R-SSMA, R-TMMA, L-TMMA.TMA等，其中肌肉激活度数值最高的为EMA，升高幅度较大的为MMA, QMA。竖脊肌(Erector Spinae)是脊柱后方的长肌，下起骸骨背面，上达枕骨后方，填于棘突与肋角之间的沟内。竖脊肌一侧收缩时可使脊柱向同侧屈曲;双侧收缩时则可使头部和脊柱伸展。研究表明，竖脊肌是人体直立和运动的重要发力肌肉，具有维持脊柱稳定性的作用。在人体运动时，竖脊肌可通过收缩牵拉相应节段脊椎，以防止人体失衡跌倒。太极拳运动中，竖脊肌肌肉激活度整体升高并呈现波动变化，表明在整个运动过程中肢体利用该肌肉不断调整并维持脊柱的稳定性，实现运动平衡。长期的太极拳运动可促使竖脊肌肌力增加，肌肉强度升高，这是太极拳具有提升平衡能力的重要机制。

　　多裂肌在腰能段位于椎骨背侧椎板棘突槽沟内，背面浅层被腰背筋膜覆盖，它主要的功能是参与脊柱背伸运动，维持脊柱腰段前凸的存在，是脊柱动力性稳定的重要因素。刘邦忠等〔}]通过试验证明慢性腰痛患者的多裂肌在脊柱突然失衡时其收缩延迟，收缩力下降，导致腰椎不稳，产生腰痛。Ng等[37]同样认为多裂肌的收缩力下降可造成腰椎的稳定性降低。而在太极拳运动过程中，多裂肌肌肉激活度始终保持升高状态，表明太极拳运动与静止站立相比可有效促进可多裂肌收缩，长期锻炼可提高多裂肌的收缩力，维持腰椎稳定，预防慢性腰痛及腰椎不稳等退行性疾病。

　　半棘肌位于斜方肌深面，枕下肌群浅面。起于C4-C6关节突和C7-T10横突，止于枕骨垂直项线间和C2^}T4棘突，肌肉方向与脊柱平行。该肌肉具有对抗重力作用，维持头部定位，保持头颈部姿势的作用。腹横肌起于腰椎横突和肋弓内侧面，与隔的附着部相接。该肌群收缩时，可增加腹内压以协助排便、分娩、呕吐和咳嗽，同时还具有协助脊柱前屈、侧屈和旋转的作用。腰方肌上缘附着于第12肋内半侧，下缘附着于骼后上棘最高点。该肌肉单侧收缩时可制动脊柱向对侧弯曲，双侧收缩时则可延展腰椎并固定骨盆，具有协助脊柱活动及保持稳定的作用。而大多数的脊柱退行性疾病与这些脊柱周围肌肉的肌力下降、肌纤维强度减弱有很大关系。这种病变往往是由于肢体长期保持同一姿势或缺乏锻炼，形成肌肉慢性损伤所致。因此，本研究的肌肉激活度结果证实，太极拳运动可以通过不同动作强化半棘肌、腹横肌、腰方肌等一系列肌群的肌肉激活度，从而对脊柱周围肌肉起到针对性、协同性的锻炼作用，提高对应肌肉的肌力与强度，实现提升脊柱稳定，增强平衡控制力，减少脊柱受伤几率，治疗并预防脊柱退变性疾病的作用。

　　在图2-12、图2-13中我们发现在太极拳运动过程中腰大肌的肌肉激活度无明显升高趋势，甚至与直立相比R-PMA在多数动素单元内有所降低，这表明太极拳运动一定程度上可对腰大肌起到舒缓作用。腰大肌纤维束起于所有腰椎横突的前侧以及L1至L4腰椎椎间盘前内侧方，终于股骨小转子，在抗重力运动时起到维持姿势、稳定躯干平衡的关键作。Andersson等认为腰大肌在维持躯体姿势的同时也会增加在对应椎间盘的负荷。因此对腰大肌的锻炼要除增加肌肉力量外还需注重改善肌肉状态。太极拳运动通过其动作的生物力学特征可实现对腰大肌肌收缩的适度放松，改善其柔韧性，对预防长期高负荷引起的腰大肌劳损、慢性腰肌痛等具有一定效果。同时，太极拳运动过程中几乎所有脊柱周围肌群的肌肉激活度变化均呈现一定波动趋势，表明太极拳在肌肉锻炼过程中具有一定“舒张交替”的特征，即肌肉收缩与放松相结合，这一定程度上起到预防脊柱运动损伤的保护作用，也证实太极拳是一项适合老年人或具有骨骼肌肉系统疾病患者的康复锻炼运动。

　　3.2、太极拳运动中脊柱关节的受力特征及临床意义

　　在分析某种运动时，关节力矩和关节应力是反应关节骨性结构所受负荷的主要指标。而对于脊柱来说，关节间结构主要由上椎体下缘、椎间盘、下椎体上缘及周围韧带和肌肉构成。脊柱的关节力矩可反映脊柱在运动过程中受周围肌群的综合力学作用。图2-15至图2-20表明太极拳运动过程中，脊柱在三个方向上关节力矩的变化趋势基本保持一致，不同关节间差异不明显。同时脊柱的前后弯曲力矩及左右弯曲力矩的升高明显，最高可增长约36倍。而左右旋转力矩则相对平稳，增长幅度较低。这表明在在这个太极拳运动过程中脊柱在周围肌群的综合作用下，主要承受前后和左右弯曲的力学作用。同时前后弯曲力矩的数值明显与其它两项相比较大，这证明肢体在整个运动过程中脊柱周围肌肉主要对完成肢体前后动作及维持前后平衡起力学作用。

　　脊柱关节的应力反映脊柱在不同平面及方向上发生弯曲或旋转的受力情况。从图2-22至图2-28可见，太极拳运动过程中人体垂直方向的脊柱关节应力绝对值较大，呈现波动，但与直立相比在多个动素中均升高。由于受试者的重力是恒定的，因此太极拳可通过其特殊动作不断调整脊柱的关节应力，并分担肢体负荷。而在左右及前后方向上的关节应力压力负荷的绝对值虽然较小，但存在一定波动。这种脊柱在前后和垂直方向的内力变化可一定程度反映侧向力对附着韧带的锻炼作用。同时脊柱关节角度的变化无明显规律，因此我们推测关节角度更多的与动作类型及方向有关，与骨骼及肌肉的受力情况关联性较。

　　我们知道，游泳和“小燕飞”动作具有锻炼腰背肌，缓解腰部、颈肩部等部位劳损等保健作用，适用于腰肌劳损、腰肌筋膜炎、腰椎间盘突出症、腰椎峡部裂、轻度腰椎滑脱、腰椎术后等的康复锻炼。而“小燕飞”动作的生物力学特征恰是在维持脊柱稳定的基础上使脊柱承受更多的前后方向负荷，以实现锻炼及舒展作用，这与太极拳动作中脊柱关节的生物力学特性极为相似。同时，太极拳还具备运动强度低、刚柔并济等特点，能使患者更好的完成并坚持康复锻炼。因此，太极拳适合作为一种康复保健运动于患有脊柱疾病(特别是腰椎疾病)的患者间推广。

　　3.3、太极拳运动中特殊动作的生物力学特征及临床意义

　　综合肌肉激活度、脊柱关节力矩、关节应力、关节角度等数据，从每个动素单元的角度分析可发现:受试者在动素10、动素17、动素19等动素单元中脊柱周围肌肉激活度、脊柱关节力矩、关节应力均有所增强。而这些动素对应的分别为太极拳招式中的“右蹬脚”、“金鸡独立”、“朝天蹬”等。这说明太极拳运动中以“单脚站立”为基础的招式是其锻炼脊柱骨骼及肌肉系统的主要动作。而该类招式在一套完整的太极拳动作中一般不超过5%，表明现有的太极拳运动的高强度招式的动作频率处于相对合理范围内，即在达到最佳锻炼效果的同时规避因锻炼过度所引起的脊柱及周围肌肉损伤。

　　通过不同动素间的对比我们发现，受试者完成动素10即太极拳招式—“右蹬脚”时(图3-1)脊柱周围肌肉激活度、脊柱关节前后弯曲力矩、左右旋转力矩、关节上下应力、前后应力均达到整套太集群运动的峰值，各项数值的升高倍数均为整套动作中的最高值。这表明该动素对应的“右蹬脚”与其他动作相比，其对脊柱关节的负荷较重，对脊柱周围肌肉强度要求较高。如果不规范或过度完成该动作时，会对脊柱的骨骼和肌肉造成一定潜在的致损风险。因此，在太极拳规范与推广过程中，具有严重腰肌劳损或腰椎退行性病变的人群应视情况完成该类动作，以免造成运动损伤。

图3-1 右蹬脚

　　3.4、局限性

　　本研究通过肌肉激活度、关节力矩、关节应力、关节角度四个层面分析了太极拳运动过程中脊柱的生物力学特征，研究结果详细、全面。然而研究仍旧只局限于对脊柱本身生物力学特征的探讨，缺乏对脊柱与其它部位(如膝关节、踩关节、足底)等生物力学特征间关联性的分析。研究的太极拳类型也局限于陈氏太极拳，缺少对不同太极拳动作的对比研究。同时，数据采集仅由一名受试者提供，缺乏群体数据支持。希望日后可以继续补充研究，实现对太极拳运动完整、全面、精准的生物力学分析，指导太极拳的推广应用。

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