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浅析马拉松运动对跑者脊柱形态的影响

2020-06-06 975 上传者：管理员

摘要：研究目的：本文通过对业余马拉松跑者赛前赛后脊柱形态的对比，分析马拉松对脊柱形态特征的影响。研究方法：选取江苏省长期跑马拉松的跑者18名，其中女性8名，男性10名，通过动态脊柱测量仪对受试者进行半程马拉松前后ATI、脊柱后凸、前屈、后伸、水平旋转、身体平衡度的测量，分析对比测试前后对脊柱形态特征的影响。研究结果：马拉松运动会使胸椎后伸角度降低，胸椎的水平旋转角度增加（女性比男性增加更明显），腰椎的水平旋转角度增加（男性比女性增加更明显）；研究结论：（1）马拉松运动会使胸椎的后伸的角度下降，胸椎段的直立能力降低；马拉松运动的重复性旋转摆动特点使胸椎、腰椎的水平旋转能力得到增加；（2）在马拉松运动中，男性主要用腰椎段进行旋转摆动，女性旋转摆动主要用胸椎段。

关键词：
体育运动
性别差异
脊柱形态
马拉松
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脊柱上承颅骨下连骨盆，是人体的力学桥梁，其结构复杂且运动高度耦合，在参与日常生活绝大多数运动的同时还维持身体平衡[1]，承载着“立柱”的力学负荷，站立时椎间盘受压缩可变薄，因此脊柱长度可因姿势不同而略有差异[2]。

马拉松运动是一种长时间、单一的重复性运动，在跑步的过程中，全身肌肉频繁的收缩、牵拉，造成肌肉疲劳，且人体对侧肌肉分布的不均匀特点，极易造成脊柱两侧肌力不平衡，进而对脊柱产生影响。本文通过对业余马拉松跑者，跑步前后脊柱形态的测量，得出长跑对脊柱形态的影响，为马拉松跑者以及教练员提供更加科学的指导训练、及时调整运动计划提供理论依据。

1、研究对象与研究方法

1.1研究对象

本研究选取南京市业余长期跑马拉松跑者18名，其中女性8名，男性10名。其均无先天性脊柱问题和后天严重脊柱损伤。经统计学检验，受试者的基本信息不存在显著差异。

表1跑者基本信息

1.2研究方法

1.2.1实验法

采用SpineScan电子脊柱测量仪对跑者进行半程马拉松前后的脊柱形态测量，得出ATI、脊柱后突等参数的结果，比较前后差异。

(1）实验步骤

(1)实验仪器

近年来，许多脊柱侧凸测量工具涌入市场[3]，其准确性有待于考证。本文采用以色列SpineScan电子脊柱测量仪，见图1、图2，该仪器多用于人体解剖实验室、骨科和体检中心等机构。其采用三维电子重力角度感应技术，可实现躯干倾斜角（ATI）测量，脊柱矢状面角度测量和身体活动度（ROM）的测量。SpineScan具有便携、无辐射、实时的特点、高敏感性、无需专业知识、无需赤裸身体[4]。

图1电子脊柱测量仪

图2电子脊柱测量主机

(2)测量方法：ATI（躯干倾斜角）测量：双脚与肩同宽，体前屈至肩与髋骨水平，腿保持伸直；脊柱后凸：保持自然站立状态；前屈后伸：前屈后伸至最大限度，忌借助外力；水平旋转：中立位分别向左、右旋转，注意骨盆保持中立位，不可移动；平衡度：身体自然站立。

1.2.2数理统计法

运用SPSS23.0统计分析软件进行分析，所测参数均使用x±s表示，用独立样本T检验来比较马拉松前后脊柱形态的差异，P<0.05为差异有显著意义，P<0.01为差异有非常显著意义。

2、结果与分析

2.1跑前、跑后参数的比较

表2跑前、跑后相关参数

由表2数据分析得出，跑前、跑后胸椎后伸p=0.002,p<0.05，胸椎水平旋转p=0.000,P<0.001，腰椎水平旋转p=0.011,p<0.05，差异有统计学意义。其他参数虽无统计学差异，但跑前脊柱的ATI、身体平衡值（头）较跑后有所增加，脊柱后凸较跑后变化不大，其余参数数值均有所降低。

2.2不同性别跑前、跑后的比较

表3不同性别跑前、跑后的脊柱相关参数

在表3中，男性跑前、跑后的胸椎后伸p=0.029,p<0.05，胸椎水平旋转p=0.029,p<0.05，腰椎水平旋转p=0.006,p<0.01，差异有统计学意义，且腰椎水平旋转有显著差异。女性跑前的胸椎后伸p=0.040,p<0.05，较跑后有差异，胸椎水平旋转p=0.003,p<0.01，较跑后有显著差异。

3、讨论

脊柱是一个非常复杂的结构，其活动通常是多种平面运动的复合运动，其运动在相邻椎骨间是有限的，但累加到整个脊柱便可发生较大范围的运动。脊柱的运动是由不同的肌肉群驱动，同时又被椎间关节、韧带等拮抗的复杂运动驱动，活动范围主要取决于椎间盘的厚度与力学性能、韧带的位置以及椎间关节的方向、形状等方面。由于不同节段椎体连接方式的不同，运动形式也不尽相同。

3.1脊柱后凸、ATI

脊柱后凸角度是指脊柱矢状面夹角，正常人胸椎生理性后凸为20°～40°，脊柱后凸在我国青少年人群中发病率为0.5%～3.0%，多发生于女性[5]。成年脊柱后凸的病因：先天性/继发性、外伤或其他原因，最常见的原因是骨质疏松，骨质疏松使得机体结构发生改变及退变，如椎体内松质骨骨量流失、骨小梁变薄等，脊柱受力不均，导致骨小梁细微结构骨折，其打破人体原有的生理力学平衡，逐渐出现了脊柱的后凸畸形[6]。本文中无论是跑步前后，还是不同性别之间，脊柱后凸角度均处于正常范围之中，说明马拉松运动不会造成脊柱畸形，脊柱后凸角度虽处于正常范围，但是较跑前略有增加，说明马拉松运动会使脊柱后凸角度增加。这可能是由于在跑步过程中，维持人体直立的竖脊肌疲劳，人体重心改变，脊柱承重载荷集中在前柱，在已有研究中脊柱后突和马拉松运动频次并无相关性，因此，马拉松后的脊柱后突略微增加的现象只是暂时的一种疲劳表现，积极恢复后便会消失。

ATI（躯干倾斜角度）是指躯干前屈位时与水平面的夹角，见图3。当ATI>7°时，应拍摄X光片以确定脊柱侧弯。临床上使用ATI作为评价脊柱侧弯的一个非操作可获得的替代指标[7]。本测试结果显示，跑后躯干倾斜角度大于跑前躯干倾斜角度，说明马拉松运动会使躯干倾斜角度增加，原因可能是在跑步过程中，肌肉发力不均匀，躯干其他肌肉作出代偿反映，导致脊柱两侧肌力不平衡加重，躯干倾斜更加明显。

图3ATI（躯干倾斜角）的测量

3.2脊柱活动度

正常人脊柱有一定的活动度，但各部位活动度有所不同，其中颈、腰段活动度较大，胸椎与肋骨相连，椎间盘较薄，椎间关节的关节面呈冠状面，棘突呈瓦状面，这些均限制了胸椎的活动，因而其活动度极小[8]。一般情况下颈段可前屈、后伸各35°～45°，旋转60°～80°，腰段在臀部固定的条件下可前屈75°～90°，后伸20°～30°，左右侧弯各30°～35°，旋转30°～35°。Denis[9]创立了脊柱三柱理论学说，在正常的生理载荷下，腰椎的前柱和后柱分别承受载荷30%、20%，前柱和中柱共同负荷为70%，而后柱与中柱共同负荷为60%，脊柱稳定依赖于三柱结构的正常和平衡。腰椎活动度大，承载压力更大[10]。

在马拉松运动后，脊柱力学发生改变，椎间盘高度降低，此时应力便会集中在关节突关节的下缘，尤其是在后伸位，下关节突与下位椎板的关节外抵触就会发生[11]，并且椎间韧带与纤维环的纤维松弛，因此抵抗弯曲的能力下降[12,13,14]。运动后腰椎的前屈幅度增加约5%[13]，当所有的椎间韧带变得更加松弛时，弯曲角度便会更大，因此椎间盘高度的丢失以及椎弓的靠近使得脊柱后伸更加困难，胸、腰椎后伸角度降低。

水平旋转是指在矢状面屈曲和后伸中，旋转中心围绕髓核运动，椎体同时相互旋转和滑动，前屈运动可以使椎间盘围绕靠近髓核的旋转中心转动[15]。在马拉松运动中，椎间的压力升高[16]，锥形的关节面使其屈曲位时活动度更大，以至于当腰椎屈曲并腿向前方伸直时，胸、腰椎的旋转幅度增加[17]。椎体和椎间盘有一层很薄的皮质骨，其上有对小孔存在，它们可以帮助代谢物质从骨骼抵达椎间盘中央[18,19]。根据数据的对比，男性在跑步过程中旋转部位多发于腰椎段，而女性多发于胸椎段，反映出男性跑步时身体旋转多用于腰部，而女性多用胸椎段进行旋转，这有可能是身体结构和运动模式不同导致的。

3.3身体平衡度

平衡是指在重力作用中维持平衡的能力[20]。在马拉松运动中，良好的平衡能力至关重要，为了控制平衡，中枢神经系统通过调控视觉、本体感觉等信息产生运动控制来协调肌肉的激活模式[21,22]。在跑步的摆动期，髋关节为主导关节，膝、踝为从属关节，所以髋部（腿）、头部的晃动、肩部（手臂）的摆动均是保持身体平衡和稳定性的关键。在进行身体转动时，保持身体平衡是较为困难的。需要各个部位的相互配合，首先双臂要紧贴于身体两侧，头部要和脊柱尽量保持在同一条直线上，以达到最佳的平衡状态[23]。正常身体平衡度为0°，在结果中头部和肩部偏向右侧，髋部偏向左侧，原因可能是神经系统募集慢肌运动单位，肌电信号较弱，收缩力量较小，同时由于优势腿为右腿，所以在同等距离的情况下，右侧腿肌力大于左侧，肌力的不平衡导致髋部向左倾斜，此时为了维持身体的稳定性，肩部和头部便会向右倾斜。

4、结论

(1）马拉松运动会使胸椎的后伸的角度下降，胸椎段的直立能力降低；马拉松运动的重复性旋转摆动特点使胸椎、腰椎的水平旋转能力得到增加。

(2）在马拉松运动中，男性主要用腰椎段进行旋转摆动，女性旋转摆动主要用胸椎段。

5、结语

马拉松运动的兴起，极大带动了人们的锻炼热情，全国各地都在积极开展马拉松赛事，参与人数增长迅猛。这项经典的运动不仅强健了体魄而且磨练了意志，有效的提高了全民的健身素养，但各种运动损伤也随之而来，因此我们要理性的面对“马拉松热”，并非所有人都适合该运动，如运动强度过大，对身体也是一种伤害，不良的体态和跑姿在马拉松过程中则是一种重复性损伤。因此，在参加马拉松之前，要做好充足的体能准备和跑姿调整，在避免损伤的前提下获得锻炼的益处。

参考文献：

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[3]沈林勇,杭辉冬,赵检,杨长伟,张震.基于姿态传感器的脊柱形态测量技术[J].传感技术学报,2018,31(06):841~846.

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[10]蔚建鲁,王娟,陈伟,等.差异性(不均匀)沉降理论在退变性脊柱后凸畸形中的应用[J].河北医科大学学报,2019(01):48~51.

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