人體運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的生理特性及其對運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的影響研究進(jìn)展

邢聰 吳瑛 項(xiàng)賢林 耿家先 趙小瑜

上海體育學(xué)院體育教育訓(xùn)練學(xué)院（上海 200438）

人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)是進(jìn)行人體運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的基本參數(shù)和重要依據(jù)[1]。前人應(yīng)用各種手段對人體慣性參數(shù)進(jìn)行更為精確的測定，使人體各環(huán)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)分析獲得了重要的參數(shù)依據(jù)。由于人體的運(yùn)動(dòng)并不是單一環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，而是幾個(gè)相鄰環(huán)節(jié)以關(guān)節(jié)為樞紐在骨骼肌的驅(qū)動(dòng)作用下，相互協(xié)調(diào)配合完成的[2]，因此，人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈的概念被提出。人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)翘剿魅梭w運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉的相互作用及功能轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)模式[3]。兩個(gè)相鄰骨環(huán)節(jié)之間的可動(dòng)性連接稱為生物運(yùn)動(dòng)偶。兩個(gè)或兩個(gè)以上生物運(yùn)動(dòng)偶的串聯(lián)式的連接稱為生物運(yùn)動(dòng)鏈，即人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈[4]。運(yùn)動(dòng)是人體運(yùn)動(dòng)鏈的多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，所有動(dòng)作都是通過人體環(huán)節(jié)之間相互作用進(jìn)行的。研究中發(fā)現(xiàn)，人體運(yùn)動(dòng)鏈完成動(dòng)作任務(wù)時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)鏈中某一環(huán)節(jié)由于損傷或疲勞而部分失去運(yùn)動(dòng)能力時(shí)，人體可以通過運(yùn)動(dòng)鏈其他運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的改變來完成預(yù)定的動(dòng)作任務(wù)，人體運(yùn)動(dòng)鏈的這一效應(yīng)被稱為補(bǔ)償策略（compensatory strategies）。這一效應(yīng)是人體運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出的一種特性或規(guī)律。對運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的研究可以豐富人體運(yùn)動(dòng)鏈理論，揭示人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈活動(dòng)的奧秘，為人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)理論的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本研究從此規(guī)律出發(fā)，探究人體運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的生理學(xué)基礎(chǔ)、特性表現(xiàn)及其對運(yùn)動(dòng)的影響，進(jìn)而加深對人體運(yùn)動(dòng)鏈活動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

1 人體運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的概念

研究中發(fā)現(xiàn)，在人體運(yùn)動(dòng)鏈完成動(dòng)作任務(wù)時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)鏈中某一環(huán)節(jié)由于損傷或限制而失去運(yùn)動(dòng)能力時(shí)，人體可以通過運(yùn)動(dòng)鏈其他運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的改變來達(dá)到預(yù)定的動(dòng)作任務(wù)。如在關(guān)于下腰痛病人在不穩(wěn)定椅中身體動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的研究中發(fā)現(xiàn)，下腰痛病人髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍增加而脊柱活動(dòng)范圍角度降低。而下腰痛病人與正常人在不穩(wěn)定椅上重新獲得平衡所需要的時(shí)間沒有差異。也就是說，下腰痛病人腰部脊柱的活動(dòng)受限，但通過髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)補(bǔ)償性地保持了身體的平衡[5]。此外，中風(fēng)病人一側(cè)肢體表現(xiàn)有特定肌肉功能減弱，肌肉張力不正常，姿勢調(diào)整不正常等功能性障礙，而在其以坐位用功能障礙側(cè)的手臂完成指定動(dòng)作任務(wù)時(shí)，雖然表現(xiàn)出完成動(dòng)作時(shí)間長，動(dòng)作卡頓，精確度和協(xié)調(diào)性差的缺陷，但即使是機(jī)能損傷最為嚴(yán)重的中風(fēng)病人也可以完成動(dòng)作任務(wù)，可見中風(fēng)病人肘和肩帶關(guān)節(jié)活動(dòng)受限時(shí)，其可應(yīng)用非常規(guī)的軀干活動(dòng)來完成動(dòng)作[6]。以上例證可以看出，人體運(yùn)動(dòng)鏈中某一環(huán)節(jié)因?yàn)楣δ苁芟薅绊懙秸w動(dòng)作的完成時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)自然地調(diào)整運(yùn)動(dòng)鏈其他環(huán)節(jié)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)，通過其他環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能的補(bǔ)償來達(dá)到完成指定動(dòng)作的目的。這種通過調(diào)整及控制人體運(yùn)動(dòng)鏈中各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)來彌補(bǔ)某一運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能不足的策略即稱為人體運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略。

2 人體運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的生理學(xué)及生物力學(xué)基礎(chǔ)

2.1 人體肌肉骨骼系統(tǒng)功能的富余

人體運(yùn)動(dòng)鏈功能補(bǔ)償策略的關(guān)鍵是骨骼肌肉系統(tǒng)活動(dòng)功能過剩[6]。相對完成某一動(dòng)作所必需的關(guān)節(jié)活動(dòng)，肌肉骨骼系統(tǒng)具有大量富余的能力來組合個(gè)體的關(guān)節(jié)活動(dòng)，這種潛在的能力被稱作肌肉骨骼系統(tǒng)的過剩，也有研究稱為肌肉骨骼系統(tǒng)功能富余[7]。

骨骼肌可以收縮和舒張，并具有伸展性和彈性等物理特性。骨骼肌的上述特點(diǎn)使人體各環(huán)節(jié)在完成既定的運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)并不需要肌肉全部的活動(dòng)能力參與。人體某關(guān)節(jié)在任意一個(gè)方向上產(chǎn)生角速度時(shí)都需要兩塊以上的肌肉協(xié)同活動(dòng)，即主動(dòng)肌與對抗肌，在兩肌群的力量協(xié)同作用下產(chǎn)生所需要的關(guān)節(jié)力矩。主動(dòng)肌肌力與對抗肌肌力的協(xié)同有多種組合方式，如主動(dòng)肌肌力F1與被動(dòng)肌肌力F2，兩力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力臂分別為d1、d2，則關(guān)節(jié)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為M=F1·d1-F2·d2。從以上公式可以看出，由于主動(dòng)肌與被動(dòng)肌肌力F1、F2的值可以有無限多個(gè)，因此關(guān)節(jié)在此方向上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的值也可以是無限多個(gè)，則人體環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的動(dòng)作模式也是多種多樣的[8]。如人體在完成某一動(dòng)作任務(wù)時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)可募集不同的肌肉力量方式，而最終獲得相同的關(guān)節(jié)力矩，完成同一個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)作任務(wù)。人體運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)肌肉在活動(dòng)中可以有多種肌肉激活模式，而在平常的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)常常選擇最佳的肌肉激活模式[9，10]。而在中樞系統(tǒng)控制下完成動(dòng)作時(shí)，會(huì)選擇最佳關(guān)節(jié)力矩以及最佳肌肉激活模式，而不一定是最大關(guān)節(jié)力矩以及最大肌肉激活模式。這一神經(jīng)控制的主要原因是使肌肉骨骼系統(tǒng)獲得最小的活動(dòng)壓力[11]，使運(yùn)動(dòng)動(dòng)作節(jié)省化。肌肉關(guān)節(jié)力矩?zé)o限多個(gè)值以及肌肉激活模式的多樣性，這些都反映了人體骨骼肌肉系統(tǒng)在環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)中具有大量潛在的能力來組合人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

2.2 人體運(yùn)動(dòng)鏈各關(guān)節(jié)自由度的富余

一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈要想完成任意一個(gè)動(dòng)作任務(wù)，使身體環(huán)節(jié)到達(dá)想要的位置并對準(zhǔn)預(yù)定的方向，需要運(yùn)動(dòng)鏈的環(huán)節(jié)中包含至少6個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)自由度[8]。據(jù)研究，整個(gè)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，共包含244個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)自由度[12]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈完成各種動(dòng)作所需要的6個(gè)自由度。因此，單從人體自由度數(shù)量上講，人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在完成指定動(dòng)作任務(wù)時(shí)，關(guān)節(jié)自由度并沒有被完全應(yīng)用，存在運(yùn)動(dòng)鏈各關(guān)節(jié)自由度的富余。顯然，中樞神經(jīng)系統(tǒng)選擇了有限的運(yùn)動(dòng)鏈關(guān)節(jié)自由度來完成指定動(dòng)作任務(wù)。

此外，關(guān)節(jié)肌肉收縮所產(chǎn)生的力矩可能與幾個(gè)關(guān)節(jié)自由度相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，人的上肢和下肢的關(guān)節(jié)肌肉收縮所產(chǎn)生的關(guān)節(jié)力矩平均與4個(gè)關(guān)節(jié)自由度相關(guān)[12]。因此，單一關(guān)節(jié)肌肉收縮所產(chǎn)生的關(guān)節(jié)力矩，并非使環(huán)節(jié)在我們所希望的關(guān)節(jié)自由度內(nèi)運(yùn)動(dòng)。此關(guān)節(jié)肌收縮會(huì)產(chǎn)生多余的關(guān)節(jié)力矩，這些關(guān)節(jié)力矩所產(chǎn)生的非期望關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，需要其他肌肉補(bǔ)償性地產(chǎn)生一些力矩來平衡，使環(huán)節(jié)在我們需要的自由度內(nèi)運(yùn)動(dòng)。從上述研究可以看出，人體運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)鏈?zhǔn)窃诙鄠€(gè)肌肉參與下，可在多個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。肌肉及環(huán)節(jié)自由度的富余，使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)中樞獲得多種完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)的路徑，而運(yùn)動(dòng)神經(jīng)中樞常常選擇最省力、最經(jīng)濟(jì)的路徑。

2.3 補(bǔ)償策略是人體運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)性的體現(xiàn)

完成預(yù)定的目標(biāo)動(dòng)作是人體運(yùn)動(dòng)鏈的功能使命。動(dòng)作任務(wù)的完成需要運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)相互配合，密切協(xié)作，單一人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)無法完成目標(biāo)動(dòng)作。人體運(yùn)動(dòng)鏈在完成目標(biāo)動(dòng)作時(shí)，需要運(yùn)動(dòng)鏈所包含的各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)完成各自的子目標(biāo)動(dòng)作，正是這些運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)子目標(biāo)動(dòng)作的疊加才完成了人體運(yùn)動(dòng)鏈的最終目標(biāo)動(dòng)作。以下肢為例，髖、膝、踝3個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度分別為3、2、2個(gè)，可視為球窩關(guān)節(jié)，但在人體運(yùn)動(dòng)中3個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)是互相聯(lián)系，互相協(xié)調(diào)的，最終達(dá)成下肢目標(biāo)動(dòng)作[13]。

補(bǔ)償策略正是在運(yùn)動(dòng)鏈中某一運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)無法完成自身子目標(biāo)動(dòng)作，或完成自身子目標(biāo)動(dòng)作不夠時(shí)，尋求其他運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)在運(yùn)動(dòng)學(xué)自由度中的補(bǔ)償。這說明補(bǔ)償策略需要多個(gè)人體運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)參與，且各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的最終動(dòng)作目標(biāo)一致才能發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)，軀干進(jìn)行最大屈曲時(shí)會(huì)補(bǔ)償性地減小腿部韌帶的延展性，此時(shí)脊柱臨近胸段表現(xiàn)出相對更高的活動(dòng)范圍，這一補(bǔ)償效應(yīng)可在不同姿勢中影響矢狀脊柱的彎曲度[14]。這一研究表明，為增大脊柱胸腰段的運(yùn)動(dòng)要素（軀干自由度），會(huì)補(bǔ)償性地減小髖關(guān)節(jié)周圍及腿部的運(yùn)動(dòng)要素（髖關(guān)節(jié)自由度）。這體現(xiàn)了補(bǔ)償策略依賴于人體運(yùn)動(dòng)鏈的功能系統(tǒng)性。

需要指出的是，雖然人體運(yùn)動(dòng)鏈通過其他環(huán)節(jié)富余自由度，補(bǔ)償了運(yùn)動(dòng)功能損失的環(huán)節(jié)自由度，但原有的人體運(yùn)動(dòng)鏈動(dòng)作結(jié)構(gòu)必然發(fā)生改變。

2.4 神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性對運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的調(diào)控

骨骼肌肉系統(tǒng)功能富余以及各關(guān)節(jié)自由度的富余，使人體運(yùn)動(dòng)鏈可以有多種肌肉活動(dòng)模式來完成目標(biāo)動(dòng)作，促進(jìn)人體運(yùn)動(dòng)鏈對不同運(yùn)動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)。但在一般運(yùn)動(dòng)中，人體運(yùn)動(dòng)鏈只表現(xiàn)出有限的幾個(gè)肌肉活動(dòng)模式來完成技術(shù)動(dòng)作，且不同的人在進(jìn)行相同技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)時(shí)幾乎運(yùn)用相同的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及肌肉激活模式[15，16]。在上肢鞭打動(dòng)作技術(shù)原理的生物力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，棒球投擲、排球扣球、羽毛球扣殺和標(biāo)槍投擲技術(shù)上肢各環(huán)節(jié)在空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)序、運(yùn)動(dòng)速度、動(dòng)量矩特征和運(yùn)動(dòng)力學(xué)原因基本相同，上肢關(guān)節(jié)活動(dòng)順序依次為：肩-肘-肩-腕[17]。這說明中樞神經(jīng)系統(tǒng)充分利用運(yùn)動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)的富余功能特點(diǎn)，在眾多可完成目標(biāo)動(dòng)作的策略中選擇最恰當(dāng)?shù)能壽E以及關(guān)節(jié)間的協(xié)調(diào)來完成動(dòng)作目的[18-20]。也就是說中樞神經(jīng)系統(tǒng)總是選擇最佳的肌肉激活模式來優(yōu)化運(yùn)動(dòng)鏈的目標(biāo)動(dòng)作。即使是在運(yùn)動(dòng)鏈中的某一環(huán)節(jié)損失運(yùn)動(dòng)功能后，神經(jīng)系統(tǒng)也會(huì)選擇在這種情況下的最佳動(dòng)作結(jié)構(gòu)來完成動(dòng)作任務(wù)。這是神經(jīng)系統(tǒng)可塑性（neural plasticity）[21]的功能表現(xiàn)。

補(bǔ)償策略正是在神經(jīng)系統(tǒng)這一控制特性的調(diào)控下，來完成功能補(bǔ)償效應(yīng)的。由于運(yùn)動(dòng)鏈中各環(huán)節(jié)的自由度并不由神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行功能單位類型區(qū)分，所以在某一環(huán)節(jié)功能自由度受限的情況下，中樞神經(jīng)系統(tǒng)保持開發(fā)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)冗余功能的能力，用新的環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)要素來替換損失的環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)要素，完成功能目標(biāo)。

3 人體運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略對運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的影響

3.1 補(bǔ)償策略參與人體運(yùn)動(dòng)技能的形成

運(yùn)動(dòng)技能的形成是建立復(fù)雜的、連鎖的、本體感受性的運(yùn)動(dòng)條件反射。運(yùn)動(dòng)技能的形成分為泛化階段、分化階段、鞏固階段、自動(dòng)化階段。在運(yùn)動(dòng)技能形成的泛化階段與分化階段，運(yùn)動(dòng)員常常出現(xiàn)多余動(dòng)作和動(dòng)作不協(xié)調(diào)。這與運(yùn)動(dòng)技能形成過程中運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略的參與有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，在健康個(gè)體中，運(yùn)動(dòng)技能的獲得和熟練可被視為“掌控自由度的過程”。隨著技能的逐漸掌握和熟練，人體運(yùn)動(dòng)鏈所使用的自由度數(shù)量會(huì)逐漸下降，并將自由度逐漸合并成可控的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)[22]。在運(yùn)動(dòng)員剛開始學(xué)習(xí)技術(shù)動(dòng)作時(shí)，由于沒有形成固定的運(yùn)動(dòng)鏈條件反射模式，容易出現(xiàn)多余動(dòng)作。此時(shí)，為達(dá)到完成動(dòng)作的目的，運(yùn)動(dòng)中樞神經(jīng)會(huì)過度激活肌肉骨骼系統(tǒng)以及募集更多的關(guān)節(jié)自由度，這些冗余的肌肉功能及關(guān)節(jié)自由度用以補(bǔ)償動(dòng)作中隨時(shí)可能出現(xiàn)的某環(huán)節(jié)幅度不到位。由于動(dòng)作形成初期環(huán)節(jié)幅度不到位很常見，因此需要大量的關(guān)節(jié)自由度及肌肉冗余功能來補(bǔ)償。在此情況下，人體呈現(xiàn)出的動(dòng)作結(jié)構(gòu)就是不協(xié)調(diào)，動(dòng)作效率不高。隨著運(yùn)動(dòng)技能的熟練，復(fù)雜、連鎖、本體感受性的運(yùn)動(dòng)條件反射被建立，運(yùn)動(dòng)中樞系統(tǒng)會(huì)選擇一條完成動(dòng)作的最佳運(yùn)動(dòng)鏈。此時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)募集的肌肉骨骼系統(tǒng)功能及關(guān)節(jié)自由度數(shù)量下降，且合并成可控的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。環(huán)節(jié)間的相互補(bǔ)償減少，但補(bǔ)償依然存在，只是補(bǔ)償效率更高，所需要的關(guān)節(jié)自由度數(shù)量減小。這一補(bǔ)償效應(yīng)參與的技能形成過程被稱為“最佳合并效果”（optimal synergies）[1]或“協(xié)同結(jié)構(gòu)”（co-ordinative structure）[23]。

3.2 運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)各環(huán)節(jié)間的相互補(bǔ)償效應(yīng)對人體功能性訓(xùn)練的促進(jìn)

功能性訓(xùn)練重視人體運(yùn)動(dòng)的整體性，將動(dòng)作看作人體多環(huán)節(jié)合作完成的運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)。功能訓(xùn)練專家認(rèn)為，唯有銜接肌肉群和運(yùn)動(dòng)模式的多關(guān)節(jié)參與的運(yùn)動(dòng)鏈形式才能體現(xiàn)出功能動(dòng)作練習(xí)[24-26]。功能性訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)各關(guān)節(jié)間力量的協(xié)調(diào)發(fā)揮，打破了傳統(tǒng)僅以單關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)發(fā)揮作用的認(rèn)識(shí)局限。在功能訓(xùn)練中可以利用運(yùn)動(dòng)鏈環(huán)節(jié)間的補(bǔ)償策略，限制某一環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，來補(bǔ)償性加大其他環(huán)節(jié)的承力負(fù)荷，從而達(dá)到提高訓(xùn)練效率的目的。

人體運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)各環(huán)節(jié)間存在相互補(bǔ)償?shù)男?yīng)，使環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)，保證人體不同動(dòng)作的完成。研究發(fā)現(xiàn)軀干進(jìn)行最大屈曲時(shí)會(huì)補(bǔ)償性地減小腿部韌帶的延展性，此時(shí)脊柱臨近胸段表現(xiàn)出相對更高的活動(dòng)范圍，這一補(bǔ)償效應(yīng)可在不同姿勢中影響矢狀脊柱的彎曲度[14]。利用人體腰部肌肉及韌帶組織與髖關(guān)節(jié)肌肉韌帶組織間的這一相互補(bǔ)償效應(yīng)，在進(jìn)行下肢柔韌性練習(xí)時(shí)可增大胸腰椎的屈曲度，起到增加下肢肌肉韌帶柔韌負(fù)荷的目的，提高下肢柔韌訓(xùn)練效率。在完成髖關(guān)節(jié)前屈的動(dòng)作中，要保持腰部及胸部挺直，可以提高下肢股后肌群的柔韌性，進(jìn)而增大髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)幅度。這種人體環(huán)節(jié)間的相互補(bǔ)償效應(yīng)促進(jìn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效率的現(xiàn)象，正是功能動(dòng)作訓(xùn)練研究中十分重視動(dòng)作的合理性并對運(yùn)動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行功能性篩選的原因之一。

3.3 由于人體運(yùn)動(dòng)鏈某一環(huán)節(jié)功能損失而產(chǎn)生的補(bǔ)償策略會(huì)增加補(bǔ)償環(huán)節(jié)損傷的風(fēng)險(xiǎn)

在運(yùn)動(dòng)中，如果人體運(yùn)動(dòng)鏈某環(huán)節(jié)產(chǎn)生功能損失，會(huì)引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的調(diào)節(jié)，通過補(bǔ)償策略保證目標(biāo)動(dòng)作的順利完成。但在完成動(dòng)作過程中，由于運(yùn)動(dòng)鏈某環(huán)節(jié)功能的損傷，改變了原有的動(dòng)作結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特征發(fā)生改變。動(dòng)作結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致了人體環(huán)節(jié)承受外力的變化。

前交叉韌帶重建手術(shù)是治療前交叉韌帶損傷的最有效手段。在對前交叉韌帶重建后運(yùn)動(dòng)員腿部生物力學(xué)測量的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，韌帶重建過的膝關(guān)節(jié)相對于對側(cè)膝關(guān)節(jié)在落地時(shí)會(huì)補(bǔ)償性地表現(xiàn)出明顯的屈曲時(shí)間延長、脛骨向外側(cè)旋轉(zhuǎn)、脛骨內(nèi)側(cè)位移等運(yùn)動(dòng)學(xué)及解剖學(xué)特征[27]。產(chǎn)生這些變化的原因是為補(bǔ)償前交叉韌帶損傷帶來的韌帶力量下降及活動(dòng)能力受限。且這些運(yùn)動(dòng)學(xué)變化特征連同跳躍時(shí)產(chǎn)生的沖擊力一同造成了膝關(guān)節(jié)外傷性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)。此外，肌肉疲勞研究發(fā)現(xiàn)，髖外展肌疲勞后，在所有落地動(dòng)作中，腳與地面接觸開始的一段時(shí)間內(nèi)，為補(bǔ)償髖關(guān)節(jié)外展肌力量下降而使膝關(guān)節(jié)角度更加內(nèi)收；并且在腿部支撐受力階段產(chǎn)生更大的內(nèi)部膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩[28]。盡管通過補(bǔ)償策略使運(yùn)動(dòng)鏈完成了動(dòng)作，但由于補(bǔ)償策略引起的這些人體環(huán)節(jié)生物力學(xué)特征的不正常以及動(dòng)作結(jié)構(gòu)不對稱，與運(yùn)動(dòng)損傷極為相關(guān)[29]。

通過上述例證可以看出，運(yùn)動(dòng)鏈功能損失或疲勞造成的補(bǔ)償效應(yīng)，常會(huì)改變運(yùn)動(dòng)鏈原有的動(dòng)作結(jié)構(gòu)。這些動(dòng)作結(jié)構(gòu)改變會(huì)增加運(yùn)動(dòng)鏈中提供補(bǔ)償環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，增加了這些環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 長期應(yīng)用由于環(huán)節(jié)疲勞或損傷引起的補(bǔ)償效應(yīng)動(dòng)作會(huì)影響人體正常生理結(jié)構(gòu)

當(dāng)運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)環(huán)節(jié)由于損傷或疲勞暫時(shí)失去運(yùn)動(dòng)功能時(shí)，通過環(huán)節(jié)補(bǔ)償策略完成指定動(dòng)作會(huì)使運(yùn)動(dòng)鏈原有的環(huán)節(jié)間運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化。由于原有的運(yùn)動(dòng)鏈動(dòng)作結(jié)構(gòu)是在運(yùn)動(dòng)中樞神經(jīng)控制下不斷優(yōu)化而得到的最佳運(yùn)動(dòng)鏈動(dòng)作結(jié)構(gòu)，因此由于損傷引發(fā)的環(huán)節(jié)補(bǔ)償而形成的動(dòng)作結(jié)構(gòu)相比于原有動(dòng)作結(jié)構(gòu)，必然表現(xiàn)出不協(xié)調(diào)和作用效果差等現(xiàn)象。這也是在人體疲勞及環(huán)節(jié)功能受限時(shí)不宜進(jìn)行技術(shù)訓(xùn)練的原因。

之前的研究認(rèn)為，由于功能損傷而引發(fā)的補(bǔ)償策略，最終導(dǎo)致動(dòng)作結(jié)構(gòu)改變，這種沒有觀察到損害效應(yīng)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)該被視為一種適應(yīng)，不用改正[30]。而后來的研究與此觀點(diǎn)相反，認(rèn)為這種由環(huán)節(jié)功能損失而引發(fā)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)改變，如果對其不進(jìn)行修正不僅會(huì)引起動(dòng)作不協(xié)調(diào)以及動(dòng)作效率低下，還會(huì)影響損傷環(huán)節(jié)的功能恢復(fù)[31]。除此之外，長期因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償產(chǎn)生動(dòng)作結(jié)構(gòu)改變，并一直以錯(cuò)誤動(dòng)作進(jìn)行訓(xùn)練會(huì)使運(yùn)動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)受力及活動(dòng)紊亂，如肌肉過度縮短及關(guān)節(jié)位置錯(cuò)亂等現(xiàn)象[6]，嚴(yán)重的會(huì)影響身體正常結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行矯形治療。因此在技術(shù)動(dòng)作訓(xùn)練中，應(yīng)該時(shí)刻注意動(dòng)作技術(shù)的合理化，在功能恢復(fù)性訓(xùn)練中要注意功能動(dòng)作的篩選。

4 小結(jié)

人體動(dòng)作的完成依賴于人體運(yùn)動(dòng)鏈多環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)，對運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的研究正逐漸從僅關(guān)注單環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)向重視人體多環(huán)節(jié)整體參與運(yùn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)變，特別是對人體運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)的研究。補(bǔ)償策略就是人體運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)完成技術(shù)動(dòng)作時(shí)表現(xiàn)出的一種生理特性。骨骼肌肉系統(tǒng)的物理和生理特性使骨骼和肌肉完成指定動(dòng)作時(shí)依然保有功能富余。此外，人體關(guān)節(jié)自由度數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一條運(yùn)動(dòng)鏈完成指定動(dòng)作所需的自由度數(shù)量。骨骼肌肉系統(tǒng)功能以及人體關(guān)節(jié)自由度數(shù)量的富余，使運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)環(huán)節(jié)間可產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)功能互補(bǔ)。補(bǔ)償策略正是依賴于人體運(yùn)動(dòng)鏈多環(huán)節(jié)間的運(yùn)動(dòng)功能互補(bǔ)性，在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控下，補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)功能不足環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，從而使運(yùn)動(dòng)鏈完成目標(biāo)動(dòng)作。

人體運(yùn)動(dòng)鏈的補(bǔ)償策略對于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的影響是一柄雙刃劍。一方面補(bǔ)償策略參與健康個(gè)體運(yùn)動(dòng)技術(shù)的形成。人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作結(jié)構(gòu)逐漸成熟后，各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)功能形成動(dòng)態(tài)互補(bǔ)的效應(yīng)，只是補(bǔ)償幅度更小更精確，此消彼長，形成環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能間的動(dòng)態(tài)平衡。此效應(yīng)保證了技術(shù)動(dòng)作的形成。因此，在功能訓(xùn)練中可以利用運(yùn)動(dòng)鏈環(huán)節(jié)間的補(bǔ)償策略，限制某一環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償性加大其他環(huán)節(jié)的承力負(fù)荷，從而達(dá)到提高訓(xùn)練效率的目的。另一方面如果對運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略不能進(jìn)行有效的調(diào)控，會(huì)對運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生負(fù)面影響。如運(yùn)動(dòng)鏈由于某一環(huán)節(jié)的功能損失而引起的補(bǔ)償策略會(huì)增加參與補(bǔ)償環(huán)節(jié)的損傷風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)動(dòng)損傷的概率。同時(shí)，長期重復(fù)環(huán)節(jié)功能損失而引發(fā)的補(bǔ)償策略會(huì)使人體局部負(fù)荷過重而造成生理結(jié)構(gòu)改變，嚴(yán)重的必須進(jìn)行矯形治療。因此，應(yīng)該有效利用運(yùn)動(dòng)鏈補(bǔ)償策略來為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練服務(wù)，同時(shí)避免補(bǔ)償策略對動(dòng)作結(jié)構(gòu)及人體結(jié)構(gòu)的損害。