不同干預方式對斜方肌在運動中激活模式的影響

張思淵，張培珍，周興龍

1.北京體育大學運動醫學與康復學院，北京市 100084；2.山西大同大學，山西大同市 037009；3.北京體育大學運動人體科學學院，北京市100084

肌肉的激活模式對身體姿勢的維持有很大影響，與生物力學因素、運動控制和運動表現也高度相關[1-3]。

隨著現代生活方式的改變，很多人在操作手機、電腦時，不自覺地使身體長期維持固定姿勢，相關的肌肉長期處于低負荷持續收縮狀態，導致韌帶等纖維組織基質中水分減少，黏彈性降低，纖維間的潤滑作用降低。纖維間距縮短、接觸期延長，可能導致纖維間發生粘連。肌組織的慢性炎癥會產生新生纖維，這些新生纖維排列紊亂，與原有纖維形成粘連，進一步限制纖維間的滑動。久而久之，這種惡性循環將引起肌肉輕微攣縮，引起肌緊張甚至上交叉綜合征[4-6]。偏離健康姿勢表明存在神經肌肉失衡，可能與肌肉骨骼的紊亂有關[7-9]。

上交叉綜合征可能是潛在感覺運動功能障礙的征兆，這會導致肌肉激活，運動模式和姿勢調整不平衡[10-11]。隨著癥狀加重，還會導致肩關節功能紊亂，影響運動表現[12-14]。

具體到斜方肌，會出現上斜方肌(upper trapezius muscle,UT)緊張，中斜方肌(middle trapezius muscle,MT)、下斜方肌(lower trapezius muscle,LT)薄弱的改變[6]：UT 提前激活，激活程度增加；MT、LT 激活時間延遲，激活程度下降；UT/MT、UT/LT比值增加。

肌肉激活時間的改變與肩關節動力學有重要聯系，對肩關節恢復正常也有積極意義[15-17]。有研究認為[18]，肩胛骨周圍肌肉的穩定是上肢前屈運動中保證肩袖充分發揮功能的重要基礎，肩胸關節周圍發揮穩定的肌肉優先激活，有利于維持肩胛骨的穩定，使盂肱關節的運動更加順暢。因此無論是力量訓練，還是損傷康復，都要綜合考慮肌肉激活程度和激活時間。

很多研究探究了斜方肌的鍛煉方法。目前比較公認的恢復肩關節運動模式的方法是Cools等[19]提出的4個動作：俯臥肩關節后伸、側臥肩關節外旋、側臥肩關節前屈、俯臥肩關節外展90°后水平外展。但研究發現，這些動作存在某些局限性，未能改變UT/LT、UT/MT 的比值，肌肉的激活時序也沒有得到改善[20-21]。

我們認為，改善UT 緊張、LT 薄弱的問題，有可能改善康復訓練的有效性，在訓練前進行LT 激活非常有必要。

本研究借鑒其他肌肉激活的方法，在正式訓練動作前，先采用靜力牽拉放松UT，等長收縮強化LT，以期糾正激活模式，從而提升訓練效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年9月至10月互聯網社交媒體招募受試者。

正常組納入標準：①肩關節在運動中不會出現不穩的現象；②肩關節沒有疼痛，也沒有特殊癥狀。

觀察組納入標準[16,22-24]：①自覺肩關節存在不適；②肩頸部出現僵硬、疼痛，視覺模擬評分(Visual Analogue Score,VAS)2～3 分；③過去1 年中肩頸部疼痛＞30 d，且最近7 d內有疼痛產生；④肩胛下角或肩胛內側緣翹起(Kibler 分型I～III 型)；⑤UT 出現僵硬、疼痛或者有明顯的壓痛點，VAS 2～3 分；⑥LT 出現疼痛或者有明顯的壓痛點，VAS 2～3分。

排除標準：①近5 年內曾有頸肩部外傷史；②頸肩部有明顯損傷，嚴重影響頸肩功能；③正在接受臨床相關疾病治療；④肩袖損傷，有明顯的疼痛弧、外展受限；⑤患有其他代謝性疾病；⑥明確診斷為頸部腫瘤、頸椎病、類風濕和風濕及骨質疏松等；⑦測試過程中出現不適或劇烈疼痛，不能完成試驗或中途退出。

共報名58例，經過體檢、問卷調查和篩查后，納入40 例，其中正常組20 例，觀察組20 例，在簽署知情同意書后進行試驗。兩組間年齡、體質量、身高、體質量指數均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般情況比較

本研究已獲北京體育大學運動科學實驗倫理委員會批準(No.2016007)。

1.2 方法

1.2.1 測試前準備

測試前，測試人員會向受試者說明注意事項并講解動作要領，受試者準備20 min，直到完全掌握相關動作。

1.2.2 最大隨意收縮(maximum voluntary contraction,MVC)測試

采用Trigno Wireless EMG System 無線肌電設備(美國DELSYE 公司)進行檢測。肌電放置位置：UT，在頸部和肩的區域，約乳突到肩胛岡根距離一半的長度；MT，肩胛岡根到T3棘突之間；LT，朝向T10棘突上45°度至肩胛角內側下角度兩個手指寬度區域內。在固定好肌電電極之后，采集受試者在靜息狀態下肌電活動，每次采集5 s，共3 次，以該肌電水平作為基礎值。然后測量每個肌束的MVC值，每塊肌肉重復3次，每次測量時保持等長收縮5 s，每塊肌肉測試結束后休息3 min。全部測試結束后，休息5 min[17]。

1.2.3 干預方法

正常組和觀察組均實施4種干預，順序隨機。

①無干預。

②UT 靜力牽拉。受試者坐位，背挺直，屈膝、屈髖90°，頭前屈。測試人員站在受試者身后，一手放在受試者頭部、一手放在肩峰處，牽拉UT，使受試者有被牽伸的緊張感。每次牽拉30 s，放松10 s，共3次。

③LT等長收縮。體位同上。測試人員將手指放在受試者肩胛骨內角的位置，沿著與受試者身體中線呈45°的方向外上推肩胛骨；受試者同時等長收縮LT 維持肩胛骨的位置。每次收縮15 s，放松10 s，共3次。

④組合干預。先進行UT 靜力牽拉30 s，然后立即進行LT等長收縮15 s，放松10 s，共2次。

1.2.4 肌電測試

選擇3 個斜方肌常見的訓練動作：直臂側上舉、坐姿劃船和反向飛鳥[25-26]。彈力帶負荷12 RM。受試者完整完成每個動作各3 次，在關節的最大活動范圍處保持5 s，記錄肌電信號。不同動作間休息3 min，至受試者恢復至起始水平。

1.3 評價指標

比較不同動作中，三束斜方肌在不同干預方式下的激活程度、激活比例和激活時間。

1.3.1 激活程度

觀察組使用不適一側的數據，正常組使用優勢側數據；如果觀察組兩側都受累，則使用優勢側數據。采用DELSYE EMG Works Signal Analysis 軟件計算肌電RMS。

因為肌電信號的個體差異性大，為了進行不同個體、不同肌肉之間的比較，采用最大自主收縮肌電百分比(MVE%)表示激活程度。

RMSMVC：最大自主收縮時的RMS。RMSACT：動作中實際測得的RMS。

1.3.2 激活比例

激活比例是指UT 與LT、UT 與MT 激活程度之比，即UT/LT、UT/MT。

1.3.3 激活時間

激活時間的判定需要結合視頻錄像。當肌電值≥靜息狀態肌電值+10%MVC 肌電值，則認為該肌肉激活[30-32]。根據視頻資料觀察激活時間。

1.4 統計學分析

采用SPSS 22.0 統計軟件進行統計分析。計量資料符合正態分布，以()表示，采用單因素方差分析進行比較。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 激活程度

正常組中，三束斜方肌激活程度在直臂側上舉和反向飛鳥動作中無顯著性差異(P＞0.05)；在坐姿劃船動作中，UT 的激活程度低于LT 和MT(P＜0.05)。正常組進行LT 等長收縮，三個動作中LT 的激活程度均增加(P＜0.05)；進行組合干預，坐姿劃船動作中LT和MT的激活程度增加(P＜0.05)。

與正常組無干預時比較，觀察組在無干預時，在直臂側上舉動作中UT 的激活程度增加(P＜0.05)，MT、LT 的激活程度下降(P＜0.05)；在反向飛鳥和坐姿劃船動作中LT的激活程度下降(P＜0.05)。

觀察組進行LT 等長收縮，反向飛鳥動作中LT 的激活程度增加(P＜0.05)；進行UT 靜力牽拉和組合干預后，直臂側上舉動作中UT 的激活程度降低(P＜0.05)。見表2～表4。

表2 斜方肌各束在直臂側上舉動作中的激活程度比較(%)

表3 斜方肌各束在坐姿劃船動作中的激活程度比較(%)

表4 斜方肌各束在反向飛鳥動作中的激活程度比較(%)

2.2 激活比例

正常組進行LT 等長收縮后，直臂側上舉和反向飛鳥動作中UT/LT 減小(P＜0.05)，反向飛鳥動作時UT/LT 小于UT 靜力牽拉后(P＜0.05)；進行UT 靜力牽拉后，反向飛鳥動作中UT/MT減小(P＜0.05)。

觀察組在無干預時，與正常組比較，UT/LT 和UT/MT升高(P＜0.05)。

觀察組進行LT 等長收縮、UT 靜力牽拉和組合干預后，直臂側上舉動作中UT/MT 降低(P＜0.05)；LT等長收縮后直臂側上舉動作中UT/LT 降低(P＜0.05)；LT等長收縮和組合干預后，反向飛鳥動作中UT/LT降低(P＜0.05)；且LT 等長收縮后反向飛鳥動作時UT/LT低于UT靜力牽拉后(P＜0.05)。見表5～表7。

表5 斜方肌各束在直臂側上舉動作中的激活比例比較(%)

表6 斜方肌各束在坐姿劃船動作中的激活比值比較(%)

表7 斜方肌各束在反向飛鳥動作中的激活比值比較(%)

2.3 激活時間

三束斜方肌的激活時間各具特點。在無干預時，正常組直臂側上舉動作時，三束斜方肌的激活時間無顯著性差異(P＞0.05)；坐姿劃船與反向飛鳥動作時，LT 和MT 激活在前，UT 激活在后(P＜0.05)，但LT 與MT并無明顯差異。

直臂側上舉動作中，在無干預時，觀察組三束斜方肌激活的時間次序是UT、MT、LT，與正常組比較無顯著性差異(P＞0.05)。坐姿劃船動作中，在無干預時，觀察組三束斜方肌激活時間次序是UT、LT、MT，MT激活晚于UT(P＜0.05)；與正常組相比，UT激活提前，MT激活延后(P＜0.05)。反向飛鳥動作中，在無干預時，觀察組三束斜方肌激活的時間次序是MT、UT、LT；與正常組比較，LT 激活時間延后(P＜0.05)。

與無干預時相比，觀察組UT 靜力牽拉和組合方式干預后，坐姿劃船動作中UT 激活時間延后(P＜0.05)；LT 等長收縮干預后，坐姿劃船動作時MT 激活提前(P＜0.05)，直臂側上舉動作時LT 激活提前(P＜0.05)，反向飛鳥動作時MT 和LT 均提前激活(P＜0.05)。見表8～表10。

表8 斜方肌各束在直臂側上舉動作中的激活時間比較(ms)

表9 斜方肌各束在坐姿劃船動作中的激活時間比較(ms)

表10 斜方肌各束在反向飛鳥動作中的激活時間比較(ms)

3 討論

正常人在進行不同的動作時，三束斜方肌的激活模式不同。激活程度在直臂側上舉、坐姿劃船、反向飛鳥中分別為：UT ＞LT ＞MT、LT ＞MT ＞UT、MT ＞LT ＞UT；激活時間在三個動作中分別為：MT ＜UT ＜LT、MT ＜LT ＜UT、LT ＜MT ＜UT。盡管不同動作中三束肌纖維的激活程度不同，但都處于25%～50%之間，達到發展肌肉力量的條件，對刺激肩肱關節與肩胛骨周圍的肌肉、改善神經肌肉控制能力有比較好的作用[33-35]。與正常人相比，肩關節不適者UT 激活程度增加，激活時間提前；MT 和LT 激活時間延后，激活程度下降；UT/LT 和UT/MT 也增高。這種錯誤的激活模式會使肩胛骨上移，更靠近身體中線，肩峰下間隙減小，關節活動范圍減小，影響肱骨頭與關節窩的協同運動，引發疼痛、甚至發生肩峰撞擊綜合征等損傷[36-37]。

本研究中，肩關節不適者在運動前采用UT 靜力牽拉后，運動中UT 的激活模式改善。良好的柔韌性可以增加動作幅度和動作準確性，可以使肌肉保持良好的彈性，預防肌肉僵硬和肌肉疲勞，從而減少運動損傷的發生。恢復肌肉最佳的激活模式是肌肉協調發力的關鍵[38-39]。靜力牽拉是康復訓練中的常用手段之一，在運動前進行適當的牽拉有助于提高運動表現，因為牽拉可以預防肌肉僵硬，減少肌肉過勞運動的風險，使肌肉恢復到正常長度并且增加關節活動度[40-41]；涉及力學因素，如組織間黏彈性、塑性的改變，肌纖維排列順序的改變；也涉及神經的因素，如神經肌肉的放松、感覺傳導等因素。此外，牽拉出現效果的機制還包括黏彈性應力松弛[42-43]、結締組織的塑形變形[44-45]、肌小節數目增加[46-47]、心理因素等[48-49]。

本研究中，LT 等長收縮干預之后，LT 激活模式改善，在正常人中有助于LT 有效發揮穩定肩胛骨的功能；在肩關節不適者中，則促使異常模式轉向正常模式。肌肉等長收縮時，快速增加的肌張力是最有效的本體感覺刺激。可以增強神經肌肉反應，促進肌肉功能恢復；等長收縮能合理糾正部分肌束或肌纖維的相對位移，恢復肌肉內在的張力平衡[50-51]。等長收縮同樣也是康復訓練中的常用手段之一，通過刺激主動肌的收縮，抑制拮抗肌的激活，達到增加關節活動度與穩定性、發展肌肉力量的作用。等長收縮主要作用于肌梭；肌梭密度可以反映該肌肉的感覺反饋能力，決定了肌肉生理功能上的差別[52]。肌梭在斜方肌中多是散在存在，少數聚集成肌梭聯合體；在肌梭聯合體中，一條運動纖維支配多個肌梭，受其影響的感受器可動員更多的運動單位；肌梭聯合體還能夠形成復雜傳入沖動。肌梭與肌梭聯合體的密度在三束斜方肌中有一定的差別，UT 和MT 中的肌梭密度顯著低于LT[53]，因此LT 有較強的感覺反饋能力，在肩胛骨的穩定與運動方面有重要作用，有利于更加敏感地監測運動中的細微變化[54]。這個特征也解釋了本研究中LT等長收縮較UT 靜力牽拉效果更好，由于肌梭多分布于LT，因而對LT的干預能更有效地改善運動表現。

而肩胛骨周圍肌肉的穩定是上肢前屈運動中保證肩袖充分發揮功能的重要基礎。肩胸關節周圍肌肉優先激活，有利于維持肩胛骨的穩定，使得盂肱關節的運動更加順暢[37]。在運動前進行適當的激活，可以進一步增強后續的訓練效果。同時，不同肌束在不同的動作過程中發揮的作用不同，顯示出不同的激活模式。康復訓練時需要結合實際情況選擇動作。本研究的訓練動作和干預方式針對LT 薄弱、UT 緊張的特點。如果鍛煉者的癥狀與本研究不同，如UT 損傷、力量不足，應選擇聳肩等增強UT 力量的練習方法[55]。另外康復訓練時需要注意訓練強度，本研究中采用的是中等強度(12 RM)。如果鍛煉的目的是肩關節恢復，應該采用低強度或中等強度，避免采用大強度引發疲勞，影響恢復效果[19,56]。正常情況下，三束斜方肌纖維的激活時間與程度在不同的動作中有所不同。在運動開始前采用UT 靜力牽拉、LT 等長收縮可以改善肩關節不適者的斜方肌在運動中的激活模式。通過干預，不適者的激活模式可以趨近于正常人，因而對運動中出現的肩關節不適癥狀，應盡早開始干預。

本研究采用無線肌電的測試方法。相比于有線電極，無線設備更加方便易用，不干擾動作的進行，有著更廣泛的應用場景[57]。在本研究中，受試者需要完成全范圍的關節活動，體位姿勢轉換頻繁，無線肌電減少了對動作的束縛，減少整理調整時間，有利于各項動作的準確完成。

很多研究會測試在不同關節角度下、不同動作中肌電的變化，來探討關節的運動規律；本研究主要探討斜方肌通過不同干預方式后，其激活模式在后續運動過程中的改善情況，肌電信號可以較好地反映出激活模式的變化情況。建議在今后的研究中，結合肌電圖與關節角度進一步分析不同干預方式對運動表現的影響。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。