頭頸前屈和后伸運(yùn)動(dòng)中胸鎖乳突肌作用的肌電圖測定和力學(xué)分析①

梅唯奇，朱紅華，鄭正濤

胸鎖乳突肌是頸部淺層一塊強(qiáng)有力的肌肉，該肌起自胸骨柄前面和鎖骨的胸骨端，二頭匯合后斜向后上方，止于顳骨的乳突。在我國目前的解剖學(xué)教科書中，絕大部分均認(rèn)為該肌的作用之一是兩側(cè)收縮可使頭后仰[1-3]。而梅唯奇等則認(rèn)為，在正常情況下，該肌兩側(cè)同時(shí)收縮使頭前屈，如果固定頸椎間關(guān)節(jié)僅活動(dòng)寰枕關(guān)節(jié)，兩側(cè)同時(shí)收縮使頭后仰[4]。在康復(fù)教材中，也將胸鎖乳突肌作為頭頸前屈的主要肌肉。在實(shí)際生活中，當(dāng)我們做頸前屈運(yùn)動(dòng)時(shí)，觸摸感受到胸鎖乳突肌是緊張的；而做頸后伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，該肌肉是松弛的。在頸部前屈和后伸動(dòng)作中，胸鎖乳突肌的作用究竟如何？本研究通過肌電圖測定和生物力學(xué)分析來進(jìn)行探索。

1 材料和方法

1.1 對(duì)象 受試對(duì)象為珠海市衛(wèi)生學(xué)校康復(fù)治療專業(yè)學(xué)生24名，男女各12名，年齡(16.3±0.4)歲，身高(167.5±2.6)cm，體重(49.5±1.7)kg，身體健康，熟悉頸部各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)方式，能按要求進(jìn)行頸部前屈和后伸運(yùn)動(dòng)，結(jié)果準(zhǔn)確。

1.2 儀器 肌電圖檢查采用Medelec Synergy 5CH型5通道肌電誘發(fā)電位儀(英國牛津牌)，記錄電極采用TECA Elite系列同芯電極(美國產(chǎn)VIASYS牌)，規(guī)格：25 mm×16 G。信號(hào)處理與分析在電子計(jì)算機(jī)上采用Synergy Ver.11分析軟件進(jìn)行分析。力學(xué)測量以直尺在頭顱骨和人體骨骼標(biāo)本和模型上進(jìn)行。

1.3 方法 測試在肌電圖室內(nèi)進(jìn)行，室溫保持在28℃。具體操作按以下方法進(jìn)行。

第1次受試者取仰臥位，雙上肢掌心向上置于體側(cè)，雙肩與床沿平齊，頭頸部伸出床沿外并用支撐物托起保持中立位，充分暴露左側(cè)胸鎖乳突肌并常規(guī)消毒，于左側(cè)胸鎖乳突肌肌肉中部平喉結(jié)水平處進(jìn)針1~1.5 cm。首先囑受試者頸部放松，于肌腹內(nèi)10個(gè)不同進(jìn)針角度及深度的部位停留大于10 s，觀察運(yùn)動(dòng)單位電位募集程度；然后囑受試者頸部抗重力向前屈曲(仰臥抬頭)運(yùn)動(dòng)，觀察運(yùn)動(dòng)單位電位募集程度，并于肌腹內(nèi)6個(gè)不同位置募集到11個(gè)不同類型的運(yùn)動(dòng)單位電位。

第2次受試者取俯臥位，雙上肢掌心向下置于體側(cè)，雙肩與床沿平齊，頭頸部伸出床沿外并用支撐物托起保持中立位，充分暴露左側(cè)胸鎖乳突肌并常規(guī)消毒，于左側(cè)胸鎖乳突肌肌肉中部平喉結(jié)水平處進(jìn)針1~1.5 cm。首先囑受試者頸部放松，于肌腹內(nèi)10個(gè)不同進(jìn)針角度及深度的部位停留大于10 s，觀察運(yùn)動(dòng)單位電位募集程度；然后囑受試者頸部向后抗重力伸展(俯臥抬頭)運(yùn)動(dòng)，觀察運(yùn)動(dòng)單位募集程度。

力學(xué)測量為在人體骨骼模型上分別測量頭部支承軸的位置、寰枕關(guān)節(jié)與顳骨乳突的位置關(guān)系、胸鎖關(guān)節(jié)與頭部支承軸下支點(diǎn)的位置關(guān)系、胸鎖乳突肌斜跨頸椎位置。

2 結(jié)果

2.1 肌電檢查 受試者仰臥位頸部完全放松時(shí)，示波屏上顯示一條直線，胸鎖乳突肌未出現(xiàn)肌電活動(dòng)。

受試者仰臥位頸部做前屈運(yùn)動(dòng)時(shí)，左側(cè)胸鎖乳突肌運(yùn)動(dòng)單位電位募集類型為混合相。

受試者俯臥位頸部完全放松時(shí)，胸鎖乳突肌未出現(xiàn)肌電活動(dòng)，肌電圖類型為電靜息。

受試者俯臥位頸部后伸時(shí)，受檢胸鎖乳突肌未出現(xiàn)肌電活動(dòng)，肌電圖類型仍為電靜息。

2.2 力學(xué)分析 在固定寰枕關(guān)節(jié)以下頸部其他所有關(guān)節(jié)時(shí)，頭頸部的運(yùn)動(dòng)僅是以寰枕關(guān)節(jié)為中心的杠桿運(yùn)動(dòng)，其支點(diǎn)即寰枕關(guān)節(jié)O′。當(dāng)胸鎖乳突肌收縮時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)從乳突斜向前下的、位于止點(diǎn)后下方的內(nèi)力F′，該力的力臂為其作用線到支點(diǎn)O′的垂直距離d′，其力矩F′·d′>0。

在不固定寰枕關(guān)節(jié)和頸部其他所有關(guān)節(jié)時(shí)，頭頸部的運(yùn)動(dòng)是所有關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)形成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，頭頸部可看作一個(gè)整體，其支點(diǎn)在第7頸椎和第1胸椎間的關(guān)節(jié)，即整體運(yùn)動(dòng)支點(diǎn)O。當(dāng)胸鎖乳突肌收縮時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)從乳突斜向前下的、位于止點(diǎn)前上方的內(nèi)力F，該力的力臂為其作用線到支點(diǎn)O的垂直距離d，其力矩F·d>0。

通過人體骨骼標(biāo)本和模型測量，d′∶d≈1.5∶5。

3 討論

人體局部的運(yùn)動(dòng)，是一種局部肢體在肌肉力的作用下，牽引骨繞關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)的條件是：作用在人體上的合力(包括重力矩與肌肉拉力矩之和)對(duì)某一轉(zhuǎn)軸的力矩的矢量和不為零；力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)取決于力矩的大小和方向[5]。

在固定寰枕關(guān)節(jié)以下所有頸部關(guān)節(jié)的情況下，頭頸部的屈伸運(yùn)動(dòng)可看作是圍繞通過寰枕關(guān)節(jié)的額狀軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)胸鎖乳突肌收縮時(shí)，其收縮力對(duì)該轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一個(gè)位于轉(zhuǎn)軸后下方，并斜向前下的力矩，大小為F′·d′，該力矩的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)是使頭部向后下方轉(zhuǎn)動(dòng)，即后伸。由于頭頸的后伸肌(斜方肌、豎脊肌)強(qiáng)大，平時(shí)頭頸的后伸不需胸鎖乳突肌參與，所以實(shí)際生活中，胸鎖乳突肌只起屈頭頸的作用。

在頸部關(guān)節(jié)不固定的情況下，頭頸部的屈伸運(yùn)動(dòng)可看作是寰枕關(guān)節(jié)到第7頸椎的復(fù)合關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。因胸鎖乳突肌跨過第2頸椎，當(dāng)胸鎖乳突肌收縮時(shí)，第2頸椎以上力矩經(jīng)寰枕關(guān)節(jié)的額狀軸指向后下方、并斜向前下，大小為F′·d′；第2頸椎以下則沿著通過第7頸椎、第1胸椎間關(guān)節(jié)的額狀軸指向前上方、并斜向前下，其大小為F·d。由于d′∶d≈1.5∶5，所以F′·d′∶F·d≈1.5∶5。前者導(dǎo)致后伸，后者導(dǎo)致前屈，二者的合力矩是使頭頸前屈。

本研究24名受試者的肌電圖檢查結(jié)果顯示，仰臥位頸部完全放松、俯臥位頸部完全放松和抗重力后伸運(yùn)動(dòng)時(shí)的胸鎖乳突肌均處于不收縮的完全放松狀態(tài)，表明雙側(cè)胸鎖乳突肌收縮不引起頭頸部后伸運(yùn)動(dòng)；仰臥位頸部抗重力前屈時(shí)胸鎖乳突肌處于中度用力收縮狀態(tài)，表明雙側(cè)胸鎖乳突肌收縮導(dǎo)致頭頸部前屈運(yùn)動(dòng)。該結(jié)果與康復(fù)評(píng)定學(xué)[6-8]中描述的胸鎖乳突肌為頸前屈運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)肌一致。

因此，可以得出結(jié)論：正常情況下，雙側(cè)胸鎖乳突肌收縮可使頭頸前屈；只有在固定寰枕關(guān)節(jié)以下頸椎關(guān)節(jié)情況下，雙側(cè)胸鎖乳突肌收縮才使頭頸后伸。

[1]柏樹令.系統(tǒng)解剖學(xué)學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2004.

[2]吳先國.人體解剖學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2000.

[3]袁尚榮.正常人體解剖學(xué)[M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2005.

[4]梅唯奇,桂勤.正常人體學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2010.

[5]運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)編寫組.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[6]王玉龍.康復(fù)評(píng)定學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2008.

[7]王安民.康復(fù)評(píng)定學(xué)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2008.

[8]惲?xí)云?康復(fù)療法評(píng)定學(xué)[M].北京:華夏出版社,2005.