上肢上舉前擺類動作中肩關(guān)節(jié)損傷的生物力學(xué)分析

吳國梁

（柳州師范高等?？茖W(xué)校 體健系，廣西 柳州 545004）

運動損傷是體育運動過程中不可回避的一個問題，其中肩關(guān)節(jié)損傷是最常見的運動損傷之一，也是以上肢運動為主的運動中損傷率最多的損傷類型。在運動實踐中，上舉前擺（投擲揮擊）類技術(shù)動作非常多，如排球扣球及上手大力發(fā)球、投擲標(biāo)槍、網(wǎng)球發(fā)球、羽毛球劈殺、棒球擲球等，均屬此類。根據(jù)運動技術(shù)與訓(xùn)練的關(guān)系肩關(guān)節(jié)損傷可分為運動技術(shù)傷和非運動技術(shù)傷兩種類型，其中運動技術(shù)傷與運動項目、技戰(zhàn)術(shù)動作密切相關(guān)，多為局部組織過勞性的慢性損傷，主要是由運動員自身的運動習(xí)慣、技術(shù)缺陷所引發(fā)，具有重復(fù)性和普遍性；非運動技術(shù)傷多為運動中意外傷[1]。本文主要討論上肢上舉前擺時造成肩關(guān)節(jié)運動技術(shù)傷的力學(xué)因素，為運動損傷的預(yù)防、運動技術(shù)的改進(jìn)和運動水平的提高提供理論參考。

1 肩關(guān)節(jié)的解剖學(xué)特征

肩關(guān)節(jié)也叫盂肱關(guān)節(jié)，由肱骨頭與肩胛骨關(guān)節(jié)盂構(gòu)成，是個典型的多軸球窩關(guān)節(jié)。肱骨頭近似球狀，肩胛骨關(guān)節(jié)盂淺而小，雖然關(guān)節(jié)盂周緣有纖維軟骨構(gòu)成的盂唇來加深關(guān)節(jié)窩，仍僅能容納關(guān)節(jié)頭的1/4~1/3[2]。因此這種關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)特征決定了肩關(guān)節(jié)運動幅度較大，但同時關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性也較差，所以在運動中為了保證肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性，周圍的肌肉必須保持一定的緊張度。

肩關(guān)節(jié)囊薄而弛，其肩胛骨端附于關(guān)節(jié)盂緣，肱骨端附于肱骨解剖頸。關(guān)節(jié)囊的滑膜層可膨出形成滑液鞘或滑膜囊，以利于肌腱的活動。關(guān)節(jié)囊的上壁有喙肱韌帶，從喙突腰部至肱骨大結(jié)節(jié)前面，與岡上肌腱交織在一起并融入關(guān)節(jié)囊的纖維層，和后壁的一些肌腱共同增加關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性[2]。肩關(guān)節(jié)外側(cè)有兩層肌肉，外側(cè)層為三角肌，內(nèi)側(cè)層為岡上肌、岡下肌、肩胛下肌及小圓肌。其肌肉和腱性部分在肱骨頭的前、上、后方形成袖套樣組織，附著于肱骨大結(jié)節(jié)和肱骨頸的邊緣，稱為肩袖。肩袖可使肱骨頭與肩胛盂緊密接觸，與三角肌拮抗作用保持肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。岡上肌、肩胛下肌的肌腱伸出在喙肩弓的下方與肱骨頭之間[3]。當(dāng)三角肌緊張時，就會使喙肩弓與肱骨頭之間的空隙變小，使肩袖受到夾擠。

2 肩關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特征

肩關(guān)節(jié)在三個自由度內(nèi)運動，即屈伸、收展和旋內(nèi)、旋外，以及三個方向同時參與的環(huán)轉(zhuǎn)運動。在運動實踐中，肩關(guān)節(jié)單純在一個自由度內(nèi)運動是極為少見的，多是兩個或三個自由度共同參與的運動形式。上肢上舉前擺時，肩關(guān)節(jié)由上舉（前屈）旋內(nèi)開始完成前擺（后伸）旋外，并有一定程度的外展。如網(wǎng)球的發(fā)球、擲標(biāo)槍。通常臂外展超過40°~60°，繼續(xù)抬高至180°時，必須伴隨胸鎖與肩鎖關(guān)節(jié)運動肱骨外旋及肩胛骨的上旋轉(zhuǎn)運動[2,P52]。

肱盂關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊比較松弛，肱盂關(guān)節(jié)在各個方向上都有較寬松的活動范圍。據(jù)測量，在完全不受力的情況下，肱骨相對于關(guān)節(jié)盂可以平均被動向前平移為 8mm，向后平移為9mm，向下約為11mm。但在正常肱盂關(guān)節(jié)活動情況下，肱骨頭與關(guān)節(jié)盂轉(zhuǎn)動中心的距離始終保持在幾毫米之間，只有在被動受力的情況下，松弛距離增大[4]，這種穩(wěn)定性是由肱盂關(guān)節(jié)的靜態(tài)約束和動態(tài)約束實現(xiàn)的。靜態(tài)約束主要指關(guān)節(jié)囊和周圍韌帶對關(guān)節(jié)的約束作用，動態(tài)約束主要指周圍肌肉對關(guān)節(jié)的約束作用。由于肱盂關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊比較松弛，所以靜態(tài)約束在維持肱盂關(guān)節(jié)穩(wěn)定性方面的作用不大，特別是在運動當(dāng)中，肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性主要是由肩關(guān)節(jié)周圍的肌肉來實現(xiàn)的。這就要求肩關(guān)節(jié)在運動時，周圍的肌肉必須保持一定的緊張度，來保證肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性。而這種緊張度也加大了肱骨頭對肩胛盂的壓力，在進(jìn)行高強(qiáng)度的運動時，如網(wǎng)球發(fā)球大臂加速揮擺時，這種壓力是相當(dāng)大的。如果此時由于技術(shù)原因關(guān)節(jié)兩側(cè)的肌肉收縮不均衡，肱骨頭被迫發(fā)生平移，就將這種壓力轉(zhuǎn)移到了關(guān)節(jié)盂唇上，關(guān)節(jié)運動使關(guān)節(jié)盂唇處于被擠壓摩擦狀態(tài)。倘若關(guān)節(jié)盂唇被反復(fù)擠壓摩擦，損傷必然發(fā)生。另外肱骨頭的向上平移還會造成對肩袖的擠夾，造成肩袖的損傷。

從理論上來看，肩關(guān)節(jié)的損傷多是由肱骨頭與肩胛盂之間發(fā)生平移導(dǎo)致的，為防止肩關(guān)節(jié)在上舉位前揮時的損傷，要盡量保持肩關(guān)節(jié)周圍肌肉收縮的平衡，以保證肱骨頭盡可能的不與肩胛盂發(fā)生相對平移。據(jù)測量，肩胛骨主軸并非處于人體額狀面之內(nèi)，而是大約偏前30°~50°，肩胛骨關(guān)節(jié)盂平面與肩胛骨主軸之間存在7°左右的前傾角，因此關(guān)節(jié)盂相對于人體上的額頭面也前傾約30°~40°；肱骨頭的橫軸與肩胛骨關(guān)節(jié)盂平面的正軸線之間也存在 30°~40°左右的前偏角，即在解剖位置時（肩部各肌肉均處于充分放松狀態(tài)時），肱骨頭橫軸與額狀面之間保持約60°~80°的夾角[4,P635~650]（如圖1）。這意味著，上肢在與人體額狀面成60°~80°夾角的平面內(nèi)做屈伸運動時，肩關(guān)節(jié)兩側(cè)的肌肉緊張度最為平衡，且還可以獲得兩側(cè)肌力的最大合成；若偏離此平面，則肩關(guān)節(jié)兩側(cè)的肌肉緊張度不再平衡，則失衡程度隨著偏離角的增大而增大，兩側(cè)肌力的合力也會大大減小，其中一部分會為保持肱骨頭與肩胛盂的相對位置而抵消，且形成對肩袖肌的擠壓力。由此可見，通過肩關(guān)節(jié)中心且與額狀面成約60°~80°夾角的平面是上肢快速揮動的最適運動平面（約為腋窩正對方向），大臂在此平面內(nèi)運動時，可以獲得最佳運動效果，同時還可以有效地預(yù)防運動損傷的產(chǎn)生。當(dāng)大臂的運動偏離此平面時，就會影響運動效果，還可能造成運動損傷，偏離越大，受傷的可能性就越大。

圖1 人體額狀面、肩胛骨、肩胛骨關(guān)節(jié)盂平面及肱骨間的相對位置[4,p635-638]

3 對上肢上舉前擺類動作中運動損傷原因的分析討論

從上肢上舉前擺類動作中發(fā)生運動損傷的時機(jī)來看，主要發(fā)生在轉(zhuǎn)肩（在不同項目中有不同的說法，如網(wǎng)球運動中稱搔背）和最后揮擺階段[5-11]。轉(zhuǎn)肩是在髖關(guān)節(jié)及軀干做屈曲動作之前，在下肢蹬轉(zhuǎn)、軀干旋前成背弓的同時，通過斜方肌和前鋸肌的力偶作用將肩胛骨的關(guān)節(jié)盂轉(zhuǎn)向上方（上回旋），并由三角肌、岡上肌、肱二頭肌、喙肱肌等將肱骨上拉成垂直位，使上臂和前臂之間的角度約成90°，鷹嘴朝向上方、前臂成水平位。轉(zhuǎn)肩的目的是為了使屈曲的肘關(guān)節(jié)處于向上的位置，使身體最大程度地超越器械，充分拉伸使軀干、上肢屈曲的肌肉，為有效完成鞭打動作，即肩帶肘、肘帶手，實現(xiàn)動量的逐級傳遞創(chuàng)造有利條件，以達(dá)到提高器械出手或揮拍速度的目的。轉(zhuǎn)肩是超常范圍的肩關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)和外展動作。肩關(guān)節(jié)外展 90°左右時，肱骨大結(jié)節(jié)已抵觸喙肩韌帶，岡上肌因無肩峰下滑囊的保護(hù)與肩峰抵觸。如果要繼續(xù)外展則要靠肩胛骨的旋轉(zhuǎn)完成，一般外展度不超過160°，此時若進(jìn)一步強(qiáng)力外展則易造成肩袖損傷。但若通過肱骨外旋、前屈、上舉則可以達(dá)到180°，就會避免肩袖損傷[5]。因此在完成轉(zhuǎn)肩動作時上臂要在達(dá)到最大外展之前就積極外旋、前屈，并配合肩胛骨的外旋，以防止肩袖損傷的發(fā)生。

轉(zhuǎn)肩和最后揮擺是個連續(xù)的動作，轉(zhuǎn)肩的效果直接影響最后揮擺動作的完成。轉(zhuǎn)肩不夠，通常表現(xiàn)為最后揮擺時大臂外展過大，即單純的肘關(guān)節(jié)外移，易造成肘位低于肩位。此時，由于肩、肘、腕三關(guān)節(jié)不在同一個矢狀面上，使外移的肘關(guān)節(jié)在器械出手時，承受過大的器械慣性力，以致超出了前臂屈肌群的解剖生理負(fù)擔(dān)。而肌肉的附著點在肱骨內(nèi)上髁，所以容易造成肘關(guān)節(jié)處的肌腱損傷。另外，肘位低于肩位，伴隨器械的出手，上臂有內(nèi)旋動作的出現(xiàn)，若過分的用力或幅度過大，必然造成支配岡上肌活動的肩胛上神經(jīng)在肩胛切跡和岡盂切跡處，受到扭轉(zhuǎn)牽扯的磨損。多次累積必然導(dǎo)致岡上肌肌腱的損傷，從而使起動上臂外展動作的岡上肌失去作用[6]。

轉(zhuǎn)肩不夠，還會造成肩關(guān)節(jié)盂前轉(zhuǎn)不足，即大臂的揮動方向偏離“最佳運動平面”，關(guān)節(jié)兩側(cè)肌肉就會收縮不均衡，為了頡頑對抗這種不平衡和加固關(guān)節(jié)，整個三角肌都處于收縮狀態(tài)，就會相對壓迫喙肩弓，而隨后的前揮動作使“肩袖”在喙肩弓和肱骨頭間受到夾擠、摩擦，肱骨頭則在關(guān)節(jié)盂唇上來回移動，長期如此，必然引發(fā)“肩袖”及盂唇的損傷。

此外，除了以上技術(shù)性因素以外，肩部損傷還可能和準(zhǔn)備活動不足、局部訓(xùn)練負(fù)荷過大、訓(xùn)練水平不夠、舊傷未愈即參加訓(xùn)練及不注意體育衛(wèi)生等因素有關(guān)。這些都是在進(jìn)行運動損傷的預(yù)防時應(yīng)該注意的問題。

4 結(jié)論和建議

綜上所述，上肢上舉前擺動作中造成肩關(guān)節(jié)發(fā)生損傷的原因主要包括兩個方面：

（1）在完成轉(zhuǎn)肩時上臂的屈曲和外旋不積極，強(qiáng)行最大外展，造成對肩袖的擠壓、摩擦，產(chǎn)生損傷。因此完成轉(zhuǎn)肩時，在上臂還沒有最大展時就積極前屈，同時外旋，以防止此類運動損傷的發(fā)生。

（2）轉(zhuǎn)肩不充分，造成肘位低于肩位，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)上肌肌腱的損傷；轉(zhuǎn)肩不充分還會造成大臂的揮動方向偏離“最佳運動平面”，以致形成關(guān)節(jié)盂唇及肩袖的損傷。因此，完成轉(zhuǎn)肩動作一定要充分，盡量做到腋窩正對揮擺方向，為運動技術(shù)的完成創(chuàng)造最佳條件，同時防止運動損傷的發(fā)生。