武術(shù)功力運(yùn)動(dòng)對(duì)腕骨形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的定量CT研究

宋曉霞 ，陳雁卉 ，劉鴻宇，張 杰，李中華

（1.中北大學(xué)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051；2.山西晉城煤業(yè)集團(tuán)總醫(yī)院，山西 晉城 048006）

武術(shù)功力是指通過武術(shù)功法的訓(xùn)練使身體某一部分或在某一個(gè)方面的運(yùn)動(dòng)能力或承受能力所達(dá)到的程度，即基本的練功或鍛煉方法，稱之為“功法”，通過武術(shù)功法練習(xí)所獲得的運(yùn)動(dòng)能力和專門技能所達(dá)到的程度，稱之為“功力”。武術(shù)功法分為柔功、內(nèi)功、硬功、輕功和感知功五類，通過這些功法的訓(xùn)練所獲得的功力有掌功功力、腿功功力、腰功功力、臂功功力等各種單一功力，以及套路演練技能和與人格斗技能等功力[1]。這些功力都可以通過某一種運(yùn)動(dòng)形式來展示出這方面的能力。單掌斷磚是訓(xùn)練掌功功力的一種訓(xùn)練方法，2004年被列為全國(guó)武術(shù)功力大賽的規(guī)定競(jìng)賽項(xiàng)目，成為展示掌功功力的一種運(yùn)動(dòng)形式。

本文運(yùn)用計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)（CT）定量研究單掌斷磚運(yùn)動(dòng)員掌根部（腕部）各腕骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)，目的為分析功力運(yùn)動(dòng)員的腕部骨骼抗擊打能力的解剖學(xué)基礎(chǔ)，為運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和選材提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)代體育競(jìng)技項(xiàng)目如拳擊、排球、體操等的訓(xùn)練具有借鑒意義，同時(shí)將對(duì)武術(shù)基本功法訓(xùn)練的推廣起到促進(jìn)作用。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇20～30歲成年男性，分為兩組，功力組是參加2007年全國(guó)武術(shù)功力大賽單掌斷磚項(xiàng)目的優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員8人，對(duì)照組為健康志愿者6人，均右手發(fā)力。

1.2 圖像掃描

采用GE美國(guó)通用電氣公司Light Speed 64排螺旋CT機(jī)（廣東省人民醫(yī)院、山西晉城晉煤集團(tuán)總醫(yī)院）。掃描范圍為兩手腕掌部；掃描視野：30cm×30cm；管電壓120kV、管電流250mA；探測(cè)器：64×0.625；螺距：0.984∶1；床速度：9.84；掃描層厚0.6mm；掃描間距0.3mm。

1.3 數(shù)據(jù)采集與測(cè)量

獲得兩組人群的腕部原始數(shù)據(jù)，用Analyze AW 4.3_0.5中3D重建工具進(jìn)行圖像后處理，通過閾值分割、三維重建、再手動(dòng)分割，分割出各個(gè)腕骨，空洞填充之后，獲得各腕骨體積及平均CT值、標(biāo)準(zhǔn)差。

CT醫(yī)學(xué)圖像是用組織對(duì)X線的吸收系數(shù)來說明其密度高低的程度，在實(shí)際工作中，將吸收系數(shù)換算成CT值（HU），用CT值來反映人體對(duì)X光的吸收程度，說明密度的大小。骨密度（Bone mineral density，BMD）指骨單位面積所含的骨礦物量，它是反映人體骨骼代謝狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本研究是用CT值反映BMD，CT值與骨組織表觀密度近似線性關(guān)系，能夠較精確反映骨骼的骨量信息[2]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

計(jì)算功力組和正常對(duì)照組各腕骨的體積、相對(duì)體積（各腕骨體積/八塊腕骨的總體積）、CT值的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)計(jì)算兩組間差異的顯著性，P<0.05為差異有顯著性。所有統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法均使用SPSS 11.5軟件包完成。

2 結(jié)果

測(cè)量結(jié)果見表1，2和圖1，2。

2.1 功力運(yùn)動(dòng)員左、右手腕骨體積與對(duì)照組比較

功力運(yùn)動(dòng)員左、右手各腕骨體積除小多角骨大于對(duì)照組（P<0.05）外，其它腕骨與對(duì)照組的差異無顯著性（P>0.05）（表1）。兩組各腕骨的相對(duì)體積無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。功力運(yùn)動(dòng)員左、右手間各腕骨體積和相對(duì)體積無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。

2.2 功力運(yùn)動(dòng)員左、右手腕骨平均CT值與對(duì)照組比較

功力運(yùn)動(dòng)員右手頭狀骨和鉤骨平均CT值大于對(duì)照組，左手頭狀骨平均CT值大于對(duì)照組（P<0.05）（表2）。功力運(yùn)動(dòng)員左、右手間平均CT值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。

表1 兩組腕骨體積（cm3）的測(cè)量結(jié)果（±s）

表1 兩組腕骨體積（cm3）的測(cè)量結(jié)果（±s）

注：1：P<0.05表示兩組數(shù)據(jù)具有顯著性差異。

手舟骨月骨三角骨豌豆骨大多角骨小多角骨頭狀骨鉤骨功力組 對(duì)照組 t值 P值右 3.69±0.77 2.96±0.63 -1.790 0.105左 3.76±0.56 3.09±0.50 -2.190 0.054右 2.40±0.22 2.14±0.36 -1.455 0.182左 2.48±0.45 2.19±0.35 -1.260 0.238右 1.86±0.37 1.74±0.19 -0.695 0.508左 1.95±0.38 1.76±0.30 -0.962 0.360右 0.95±0.14 0.84±0.14 -1.348 0.207左 0.99±0.09 0.91±0.23 -0.789 0.453右 2.81±0.36 2.77±0.24 -0.260 0.801左 2.76±0.26 2.50±0.25 -1.731 0.114右 2.09±0.36 1.64±0.24 -2.476 0.0361左 2.04±0.29 1.65±0.22 -2.617 0.0271右 4.44±0.52 4.11±0.44 -1.208 0.256左 4.32±0.58 3.91±0.30 -1.539 0.165右 3.67±0.42 3.37±0.33 -1.364 0.204左 3.50±0.44 3.25±0.37 -1.031 0.328

表2 兩組腕骨CT值的測(cè)量結(jié)果（±s）

表2 兩組腕骨CT值的測(cè)量結(jié)果（±s）

注：1：P<0.05表示兩組數(shù)據(jù)具有顯著性差異。

手舟骨月骨三角骨豌豆骨大多角骨小多角骨頭狀骨鉤骨功力組 對(duì)照組 t值 P值右 577.00±31.50 512.00±70.13 2.075 0.077左 545.67±31.16 514.00±40.72 1.513 0.163右 546.00±38.63 544.83±33.67 0.056 0.957左 522.50±19.17 527.67±57.03 0.210 0.838右 536.67±51.67 495.33±44.80 1.480 0.170左 523.50±59.80 470.00±56.01 1.599 0.141右 420.33±58.32 386.50±44.22 1.132 0.286左 400.33±59.01 370.83±46.70 0.960 0.361右 430.33±42.88 441.50±40.52 0.464 0.653左 417.17±33.60 427.50±40.32 0.482 0.640右 492.17±43.04 446.33±61.39 1.497 0.169左 427.17±60.34 429.83±54.64 1.274 0.232右 520.67±57.85 455.83±34.82 2.352 0.0461左 497.17±44.19 442.50±37.17 2.319 0.0441右 530.17±48.28 474.17±37.04 2.254 0.0481左 495.00±44.21 441.38±55.93 1.827 0.098

3 討論

19世紀(jì)Wolff[3]第一次提出：長(zhǎng)期的力學(xué)刺激在一定程度上會(huì)造成骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形態(tài)的適應(yīng)性改變，從而改變應(yīng)力骨的物理功能。單掌斷磚運(yùn)動(dòng)是以一只手掌的掌根（腕部）內(nèi)側(cè)擊斷橫置于支架上的磚塊，通過正確的練習(xí)，反復(fù)給打擊部位遞增負(fù)荷和強(qiáng)度，使其逐漸對(duì)外力刺激產(chǎn)生適應(yīng)，改善運(yùn)動(dòng)員擊打部位的肌肉、骨骼、韌帶、關(guān)節(jié)的形態(tài)與機(jī)能，提高其對(duì)外力的承受能力。本研究采用64層螺旋CT掃描，能準(zhǔn)確、直觀的顯示各腕骨的解剖形態(tài)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用三維重建技術(shù)定量檢測(cè)各腕骨大小、BMD的適應(yīng)性改變。

3.1 單掌斷磚運(yùn)動(dòng)對(duì)腕骨體積的影響

腕骨共8塊，均為不規(guī)則骨，腕骨間關(guān)節(jié)呈多軸運(yùn)動(dòng)，周圍韌帶交織附著，形成腕部獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能[4]。資料顯示，近側(cè)列腕骨中手舟骨最大，依次是月骨、三角骨、豌豆骨，遠(yuǎn)側(cè)列中頭狀骨最大，依次為鉤骨、大多角骨、小多角骨，這種體積特點(diǎn)與其的生物學(xué)功能和人類學(xué)進(jìn)化有關(guān)[5-6]。本研究結(jié)果表明，單掌斷磚的沖擊負(fù)荷沒有改變腕骨體積的內(nèi)在比例，說明這種局部應(yīng)力并不能改變腕骨整體的功能分布。同時(shí)，功力運(yùn)動(dòng)員遠(yuǎn)側(cè)列4塊腕骨間關(guān)節(jié)間距離非常小，這樣的適應(yīng)性改變有利于腕部的穩(wěn)定性。

研究還發(fā)現(xiàn)，功力組左、右手小多角骨體積雖大于對(duì)照組，然而功力運(yùn)動(dòng)員與普通人群各腕骨的相對(duì)體積差異沒有顯著性，同時(shí)功力運(yùn)動(dòng)員的左、右手也沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。說明單掌斷磚運(yùn)動(dòng)所形成的應(yīng)力，并沒有導(dǎo)致腕骨體積改變。腕骨體積與個(gè)體年齡、身高、性別、遺傳等因素有關(guān)，手腕部應(yīng)力大小、方式可能還不足以引起體積改變。國(guó)外學(xué)者對(duì)男女各腕骨體積進(jìn)行比較，顯示男性大于女性。但是，當(dāng)用相對(duì)體積做比較時(shí)，排除性別差異后，男性與女性各腕骨的體積構(gòu)成比則沒有差異[7-8]。

3.2 單掌斷磚運(yùn)動(dòng)對(duì)腕骨體積、BMD的影響

大量研究證明，被施加負(fù)荷的骨骼部位比未施加負(fù)荷的骨骼部位表現(xiàn)出更大的骨礦含量值。例如，Duchera等[9]研究顯示，長(zhǎng)期網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)在優(yōu)勢(shì)臂橈骨遠(yuǎn)端骨礦含量增加顯著；拳擊運(yùn)動(dòng)員由于長(zhǎng)期打擊訓(xùn)練，橈骨和尺骨BMD及骨礦含量明顯大于普通人[10]。武術(shù)功力運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目“指鼎較力”比賽某冠軍獲得者經(jīng)醫(yī)院檢查，手指無任何損傷，僅BMD比普通人大[11]。

本研究結(jié)果顯示，功力組右手頭狀骨、鉤骨及左手頭狀骨BMD均大于對(duì)照組。資料顯示，在中立位時(shí)，頭狀骨與近側(cè)列腕骨的接觸面積超過一半以上，且有48%的軸向應(yīng)力是由頭狀骨向近側(cè)列腕骨傳遞[12]。因此，頭狀骨是遠(yuǎn)側(cè)列腕骨中體積最大的一塊骨，且BMD也相對(duì)較大，說明頭狀骨在手的各種運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力傳遞中起重要作用。本研究中，功力組頭狀骨BMD大于對(duì)照組，可能是由于單掌斷磚運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，手部運(yùn)動(dòng)及應(yīng)力較一般人多。而功力運(yùn)動(dòng)員右手鉤骨BMD較普通人高，除以上原因外，可能是因?yàn)閱握茢啻u運(yùn)動(dòng)主要以掌根內(nèi)側(cè)擊打磚塊，掌根內(nèi)側(cè)中心位置是鉤骨鉤部的體表位置[13]，應(yīng)力主要通過鉤骨鉤部向周圍傳遞。右腕鉤骨的BMD較普通人群高，功力運(yùn)動(dòng)員左、右手各腕骨骨密度比較無顯著差異，是由于功力訓(xùn)練一般要求對(duì)稱性，單掌斷磚運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練時(shí)往往左右手交替進(jìn)行所致。

本文研究了武術(shù)功力單掌斷磚運(yùn)動(dòng)對(duì)腕骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果說明僅頭狀骨、鉤骨的BMD有所改變，可能是由于長(zhǎng)期擊打的反作用力造成了BMD的增加，這對(duì)提高武術(shù)功力運(yùn)動(dòng)員腕部抗擊打能力發(fā)揮一定作用。然而，能夠承受擊斷4～5塊磚的力，這種超常規(guī)的運(yùn)動(dòng)能力除需要技巧外，還有多方面的因素共同參與，如發(fā)達(dá)肌肉的緩沖、強(qiáng)勁的肌腱力量、骨骼強(qiáng)度或硬度、關(guān)節(jié)部位的特殊構(gòu)造等。因此，僅僅BMD、骨體積的改變并不能很好的說明機(jī)體在特殊運(yùn)動(dòng)中所承受的力量大小，更復(fù)雜的力學(xué)機(jī)理尚待進(jìn)一步研究。

[1]康戈武，李成銀，洪浩.武術(shù)功力運(yùn)動(dòng)教程—競(jìng)技功法[M].北京：北京體育大學(xué)出版社，2006.11-20.

[2]彭亮，王洪凱，劉加成，等.一種用CT值評(píng)估大鼠股骨骨量的方法[J]. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2008，25（2）：231-234.

[3]Wolff J.Das Gesetz der Transformation der Knochen[M].Berlin:Hirschwald F,1892.10-13.

[4]Sivananthana S,Sharpb L,Loh YC.Management of wrist instability[J].Current Orthopedics,2007,21:207-214.

[5]Le Minor JM,Rapp E.Relative weights of the human carpal bones:biological and functional interests[J].Annals of anatomy,2001,183(6):537-543.

[6]Sievinen H,Heinonen A,Kannus P.Adaptation of bone to altered data from the patella of a young woman[J].Bone,1996,19(1):55-59.

[7]Douglas CM,Joseph JC,Theodore GT,et al.A digital database of wrist bone anatomy and carpal kinematics[J].Journal of Biomechanics,2007,40(11):2537-2542.

[8]Crisco JJ,Coburn JC,Douglas CM,et al.Carpal bone size and scaling in men versus in women[J].The Journal of Hand Surgery,2005,30(1):35-42.

[9]Duchera G,Courteixa D,Mêmeb S,et al.Bone geometry in response to long-term tennis playing and its relationship with muscle volume:a quantitative magnetic resonance imaging study in tennis players[J].Bone,2005,37(4):457-466.

[10]徐玉明，周新.拳擊運(yùn)動(dòng)員的骨礦成分與形態(tài)指標(biāo)的研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28（11）：1514-1515.

[11]洪浩，王俊峰.全國(guó)武術(shù)功力大賽項(xiàng)目設(shè)置探析[J].搏擊·武術(shù)科學(xué)，2008，5（11）：1-3.

[12]熊革，王澍寰.腕關(guān)節(jié)檢查圖解[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2005.27-38.

[13]Srinivas RR,Compson J.Examination of the wrist-surface anatomy of the carpal bones[J].Current Orthopaedics,2005,19:171-179.