男性國防生脊柱形態特征研究

陳必成, 王澤平, 裘琴兒, 陳思蕙, 李拖曉, 孫志宏, 楊蒙蒙

男性國防生脊柱形態特征研究

陳必成, 王澤平, 裘琴兒*, 陳思蕙, 李拖曉, 孫志宏, 楊蒙蒙

（寧波大學 體育學院, 浙江 寧波 315211）

觀察男性國防生與普通男性大學生脊柱形態特征的差異, 為大學生脊柱健康提供數據支持. 通過DIERS formetric III脊柱云紋系統對61名男性國防生和61名普通男性大學生進行脊柱形態測試, 比較直立位脊柱形態的差異. 結果顯示: 男性國防生頸椎前凸頂點與胸椎后凸頂點的水平距離、胸椎后凸頂點與腰椎前凸頂點的水平距離的均值低于普通男性大學生的均值, 且有顯著性差異(<0.05); 男性國防生的胸曲角度、脊柱冠狀面偏移距離、冠狀面偏移距離(均方根)、軀干冠狀面傾斜距離、骨盆傾斜距離的均值低于普通男性大學生, 無顯著性差異(>0.05); 男性國防生的腰曲角度、脊柱矢狀面傾斜角度、脊柱矢狀面傾斜距離、骨盆扭轉、脊柱旋轉角度、椎體旋轉角度的均值高于普通男性大學生, 無顯著性差異(>0.05). 男性國防生的矢狀面胸曲后凸角和腰曲前凸角優于普通男性大學生, 脊柱形態產生變化的原因可能與長期的軍事體能訓練有關.

男性; 國防生; 大學生; 脊柱形態

脊柱形態變化是人類學與運動醫學領域關注的問題. 隨著移動通信設備的普及, 出現了大量的低頭族, 不適當的姿勢影響脊柱兩側的肌肉收縮能力, 易造成頸部、背部的健康疾患. 韓小曼[1]通過問卷調查和脊柱健康測試評估的方式了解到超過一半的大學生感到脊椎不適或疼痛, 大部分學生存在不同程度的脊柱健康問題, 其中脊椎有異常彈響、脊椎生理曲度變直或反弓、脊椎其他損傷或疼痛等問題出現較為頻繁, 脊柱疾病正呈現逐年增多且年輕化的趨勢. 王珍武等[2]通過對93名普通大學生(男62人, 女31人)脊柱前后彎曲狀況進行調查, 發現大學生頸前曲過大的現象比較嚴重, 占樣本總量的40.9%. 目前大學生脊柱問題的臨床癥狀較輕, 脊柱生理曲度雖處于正常范圍內, 但其實是處于代償的狀態[3]. 國防生作為比較特殊的大學生群體, 除完成高校規定的學習任務外, 還要接受軍隊和高校組織的軍事體能訓練, 包括日常訓練和假期集中訓練. 有研究表明脊柱形態與體力活動有關, 適宜的體力活動可以加強脊柱附近肌肉的力量, 進而保持脊柱形態正常, 減少損傷的發生[4].

脊柱的運動是在三維空間內的耦合運動而非特定的平面運動, 因此對其研究需要精確的測量技術和計算方法. Ｘ線是測量脊柱形態的金標準, 但由于存在輻射, 其在一般篩查中的應用往往受到阻礙, 同時測量對象也受到限制. 隨著脊柱生物力學研究的深入, 在脊柱形態的測量方面有了新的進展, 近幾年來, 歐洲使用DIERS formetric III替代X線片測評脊柱形態取得了很好的效果. Yawn等[5]認為DIERS formetric III可以用于長期觀察和監測脊柱形態, 以評估脊柱健康狀況. 有文獻表明, 隨著更強大的計算系統與更復雜的公式的使用, 將脊柱表面形貌與內部三維脊柱相關聯的數學模型的表達準確性已經得到了改善[6-7].

目前國內關于國防生的研究大多集中在國防生培養模式方面, 對國防生脊柱形態的相關研究并不多. 本研究旨在了解男性國防生和普通大學生脊柱形態的實際狀況, 在此基礎上找到能夠方便對大學生脊柱形態進行有效監測的評估手段或方法, 為大學生脊柱健康提供數據支持.

1 研究對象和研究方法

1.1 研究對象

實驗對象為寧波大學三年級的61名男性國防生和61名普通男性大學生, 實驗對象基本情況見表1. 實驗期間實驗對象身體情況良好, 實驗前均已了解脊柱形態測試的方法, 排除符合下列任意一條的實驗對象: (1)Cobb角(頭側端椎上緣垂線與尾側端椎下緣垂線的交角)大于52°的脊柱側彎患者; (2)脊柱部位留有手術疤痕的患者; (3)肥胖患者; (4)大量背毛的患者.

表1 實驗對象基本情況

1.2 測試方法

實驗前向受試者告知實驗內容, 受試者簽署實驗知情同意書. 實驗時保證房間的光線較暗, 避免陽光直接照射到受試者, 受試者摘掉戒指、手表、眼鏡等會發生反光的配飾, 防止測試結果不準確. 同時要求受試者脫掉上衣裸露上背并脫鞋, 僅穿內褲保持直立姿勢.

受試者以正常姿勢站立于儀器前約2m處, 調整攝像頭高度使屏幕中的綠線對準受試者的肩胛骨下角, 受試者保持自然直立姿勢30~60s. 掃描范圍: C7(第七頸椎)到S3(臀裂)的整個背部, 用DIERS formetric III進行三維身體姿勢重建.

1.3 圖像測量方法與脊柱形態測試指標

DIERS formetric Ⅲ設備的測試方法已得到相關實驗的證實與認可, 具有可靠的信度與效度[8-9]. 脊柱形態測試的解剖學位置如圖１所示.

VP: 隆椎; DM: 左右腰窩連線中點; ICT: 頸椎胸椎拐點; KA: 胸椎后凸頂點; ITL: 胸椎腰椎拐點; LA: 腰椎前凸頂點; ILS: 腰椎骶骨拐點; DL: 左髂后上脊; DR: 右髂后上脊.

1.4 數據處理

采集到的數據采用Microsoft Office Excel 2010和spss 22.0統計軟件進行處理和分析. 將采集的數據導入spss中, 參數用平均值±標準差的形式表示. 通過獨立樣本檢驗分析男性國防生和男性大學生脊柱形態的參數差異, 并設定<0.05為具有顯著性差異.

2 結果與分析

2.1 脊柱矢狀面形態參數分析

由表2可知, 男性國防生胸曲角度和普通男性大學生胸曲角度無顯著性差異(>0.05), 但男性國防生胸曲角度有減小的趨勢.

男性國防生腰曲角度、脊柱矢狀面傾斜角度、脊柱矢狀面傾斜距離和普通男性大學生無顯著性差異(>0.05), 但男性國防生的3個參數均有增大的趨勢.

男性國防生頸椎前凸頂點與胸椎后凸頂點的水平距離和胸椎后凸頂點與腰椎前凸頂點的水平距離均小于普通男性大學生且有顯著性差異(< 0.05).

表2 脊柱矢狀面參數

注: *表示<0.05.

2.2 脊柱冠狀面形態參數分析

由表3可知, 男性國防生脊柱冠狀面偏移距離、冠狀面偏移距離(均方根)、軀干冠狀面傾斜距離、骨盆傾斜距離和普通男性大學生無顯著性差異(>0.05), 但男性國防生的4個距離參數均有減小的趨勢.

表3 脊柱冠狀面參數

2.3 脊柱橫截面形態參數分析

由表4可知男性國防生骨盆扭轉、脊柱旋轉角度、椎體旋轉角度和普通男性大學生無顯著性差異(>0.05), 但男性國防生的3個角度參數均有增大的趨勢.

表4 脊柱橫截面參數

3 討論

3.1 脊柱長期適應性特征

根據脊柱生物力學的作用機制, 當脊柱各個部位處于理想狀態時, 人體的骨骼、關節、肌肉和韌帶可以均勻承擔人體自身的重量以及外界的壓力. 此時, 每塊肌肉在進行收縮和舒張時都只需要消耗較少的能量. 但不良的生活習慣或者錯誤的運動模式, 甚至很小的外力傷害都可能使肌肉出現損傷, 使肌肉在行使正常功能時表現出過度松弛或過度緊張, 局部結構有可能出現形變, 脊柱在重力的作用下進而出現骨性結構失穩. 這時就需要人體通過代償來維持脊柱的平衡狀態, 而這種狀態下的平衡是通過一系列相關的骨骼、關節、韌帶、肌肉代償來實現的. 隨著時間的積累, 脊柱附近代償發力的肌肉因為過度伸展變得僵硬, 肌肉張力也隨之下降; 被代償的肌肉將會發生功能性弱化甚至萎縮性退化; 代償異位的骨關節將會發生結構功能退化, 關節活動度降低; 而過度拉長的韌帶則會隨著時間的積累變得薄弱[10].

3.2 脊柱矢狀面參數特征分析

脊柱是軀干的中軸, 參與并構成了胸腔、腹腔和盆腔后壁的一部分. 因此脊柱具有支持體重、保護脊髓和內臟器官、傳遞壓力、緩沖震動以及為肌肉提供附著和運動等功能. 脊柱4個生理彎曲的功能意義在于: 頸曲支持頭的抬起; 腰曲使身體重心垂線后移, 以維持身體前后平衡, 保持穩固的直立姿勢; 而胸曲和骶曲在一定程度上擴大了胸腔和盆腔的容積. 因此脊柱生理曲度的變化影響著脊柱的穩定性, 脊柱生理曲度的異常會導致一系列脊柱相關的疾病[11].

普通男性大學生的胸曲后凸角略大于男性國防生可能是長期不良的坐姿造成的. 長期不良的坐姿會使胸段以上的前縱韌帶彈性逐漸降低, 而在相同節段上的棘上韌帶、棘間韌帶、后縱韌帶、橫突間的韌帶等可因長期緩慢的牽拉作用而相對地變長, 從而導致胸曲緩慢變大[12].

普通男性大學生相比男性國防生腰曲后凸角有減小的趨勢. 普通男性大學生腰曲變直可能與軀干肌力下降有關. 張德輝等[13]的研究顯示, 軀干伸肌(腰背肌)肌力下降的情況下, 腰椎曲度比正常組減小, 腰椎生理曲度變直. 鄭兆儉等[14]認為腰椎生理曲度減小可能導致腰椎的穩定性被打破, 腰椎間隙的“前寬后窄”狀態發生顯著變化, 甚至會出現“前窄后寬”, 后方纖維環以及后縱韌帶受髓核后移的壓力逐漸增大, 腰椎彈性降低, 活動度減小. 當人們進行運動時, 為了代償腰椎彈性的降低, 腰椎周圍的肌肉、韌帶、骨骼等組織會承受更大的負荷, 以保持其原有的活動與功能.

男性國防生相比普通男性大學生脊柱矢狀面傾斜角度和矢狀面傾斜距離有增大的趨勢. 男性國防生由于長時間訓練軍姿, 可能影響了平時自然直立的姿勢. 前傾的軀干改變了男性國防生脊柱的正常生理狀態, 使被牽拉的脊柱附近肌肉持續緊張, 可能發生肌肉疲勞和疼痛, 長此以往, 肌肉對脊柱正常生理曲度的保護能力下降使得男性國防生將承擔更高的損傷風險[15].

普通男性大學生相比男性國防生脊柱矢狀面頸椎前凸頂點與胸椎后凸頂點的水平距離有顯著性差異, 且有增大的趨勢. 頸椎生理彎曲是人類進化過程中適應人體直立行走逐漸形成的. 不良的生活習慣尤其是身體弓背頸前伸, 久而久之可能影響正常的頸椎生理曲度. 頭顱過度向前伸出, 增加頸部伸肌拉力, 長期的不良姿勢使得頸部肌肉和韌帶受損, 容易造成頸椎失穩和頸椎曲度變直甚至是反張[16].

男性國防生相比普通男性大學生脊柱矢狀面胸椎后凸頂點與腰椎前凸頂點的水平距離有顯著性差異, 且有減小的趨勢. 男性國防生可能由于長時間訓練軍姿導致身體姿態前傾, 髖關節處于持續屈曲狀態, 髖關節伸肌需要更多力量來維持身體穩定性, 肌肉持續緊張可能帶來疲勞和疼痛[17].

3.3 脊柱冠狀面參數特征分析

男性國防生相比普通男性大學生脊柱冠狀面偏移距離、冠狀面偏移距離(均方根)、軀干冠狀面傾斜距離均有減小的趨勢, 原因可能是長期的軍事體能訓練使得男性國防生脊柱附近的肌肉纖維變粗大, 以使脊柱能夠在冠狀面上維持正常的生理曲度. 這與董方濤[4]的研究結果相一致, 董方濤認為長期體育鍛煉使脊柱的機械應力增強, 同時長期鍛煉使脊柱附近的肌肉纖維變粗大, 使脊柱能夠保持合理的曲度.

正常情況下, 人體冠狀面上頭、頸、胸、腰、骨盆的中垂線應該在同一條直線上, 影像學上將C7椎體中心鉛垂線與骶骨中垂線之間的距離作為判斷脊柱冠狀面偏移的指標, 距離越大表示脊柱偏移越嚴重. 普通男性大學生脊柱冠狀面偏移距離相對較大, 李嫻都[18]認為脊柱冠狀面偏移較大的患者, 脊柱部分節段會向凸側平移, 可能導致冠狀面脊柱上下的相對位移, 增加了脊柱附近肌群負荷, 而人體為了保持姿勢平衡, 通過姿勢代償來調整脊柱維持在最為經濟的形態上, 代償過程中脊柱可能重新回到相對平衡的位置, 也有可能出現向側彎凹側過度偏移等情況.

3.4 脊柱橫截面參數特征分析

男性國防生相比普通男性大學生骨盆扭轉角度、脊柱旋轉角度、椎體旋轉角度均有增大的趨勢. 男性國防生相比普通男性大學生骨盆扭轉角度在正常值內. 侯剛等[19]認為正常椎體旋轉在3°以內, 上胸椎向左旋轉, 中下胸椎向右旋轉. 正常椎體以這種方式進行旋轉的原因是多方面的, 主要因素包括優勢手、心臟的位置和大血管的位置等[20].

4 結論

通過對比男性國防生和普通男性大學生的脊柱形態參數, 發現男性國防生的脊柱形態和普通男性大學生相比有一定的差異, 男性國防生的矢狀面胸曲后凸角和腰曲前凸角優于普通男性大學生, 這可能是長期的軍事體能訓練使男性國防生的脊柱形態慢慢發生了適應性改變.

在以后的研究中可以增加國防生軍事體能訓練的相關內容, 以便更全面地探究軍事體能訓練對人體脊柱形態的影響.

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Spinal morphological characteristics of male paramilitary students

Chen Bicheng, Wang Zeping, Qiu Qin’er*, Chen Sihui, Li Tuoxiao, Sun Zhihong, Yang Mengmeng

( Faculty of Physical Education, Ningbo University, Ningbo 315211, China )

The difference of spinal morphological characteristics is observed between male paramilitary students and ordinary male college students so as to provide data support for college students’ spinal health status in quo. Methods involved in this study are as follows: the spinal morphology of 61 male national defense students and 61 ordinary male college students are tested by DIERS formetric III spinal graster stereography system, and the differences of spinal morphology in upright position are compared. Results show that:There exists significant difference indicating that the average values of Fleche cervicale VP (VPDM) and Fleche lombaire (VPDM) of male national defense students are lower than those of ordinary male college students (<0.05). There is no significant difference in the average values of lateral deviation (rms), trunk imbalance, pelvic obliquity DL-DR, kyphotic angle and coronal imbalance. VP-DM of male national defense students are lower than those of ordinary male college students (>0.05). The average values of lordotic angle, sagittal imbalance VP-DM, sagittal imbalance VP-DM, pelvic torsion DL-DR, surface rotation and vertebral rotation of male national defense students are higher than those of ordinary male college students. Conclusion may be reached that: Although the spinal morphological parameters of male national defense students and ordinary male college students are significantly different only in the sagittal plane, on the whole, the spinal morphology of male national defense students is better than that of ordinary male college students, and it may be developed from the outcome of the long-term physical military training which results in a slower change in the spinal morphology.

male; national defense students; college students; spinal morphology

G804.21

A

1001-5132（2021）01-0116-05

2020?07?03.

寧波大學學報（理工版）網址: http://journallg.nbu.edu.cn/

寧波市啟呈體育文化發展有限公司委托研究項目（HS2019000006）.

陳必成（1997－）, 男, 浙江寧波人, 在讀碩士研究生, 主要研究方向: 健康體適能. E-mail: 350077390@qq.com

裘琴兒（1968－）, 女, 浙江寧波人, 教授, 主要研究方向: 健康體適能. E-mail: qiuqiner@nbu.edu.cn

（責任編輯 韓 超）