武术功力运动对腕骨形态结构影响的定量CT研究

宋晓霞 ，陈雁卉 ，刘鸿宇，张 杰，李中华

（1.中北大学生理学实验室，山西 太原 030051；2.山西晋城煤业集团总医院，山西 晋城 048006）

武术功力是指通过武术功法的训练使身体某一部分或在某一个方面的运动能力或承受能力所达到的程度，即基本的练功或锻炼方法，称之为“功法”，通过武术功法练习所获得的运动能力和专门技能所达到的程度，称之为“功力”。武术功法分为柔功、内功、硬功、轻功和感知功五类，通过这些功法的训练所获得的功力有掌功功力、腿功功力、腰功功力、臂功功力等各种单一功力，以及套路演练技能和与人格斗技能等功力[1]。这些功力都可以通过某一种运动形式来展示出这方面的能力。单掌断砖是训练掌功功力的一种训练方法，2004年被列为全国武术功力大赛的规定竞赛项目，成为展示掌功功力的一种运动形式。

本文运用计算机断层扫描成像技术（CT）定量研究单掌断砖运动员掌根部（腕部）各腕骨的形态结构，目的为分析功力运动员的腕部骨骼抗击打能力的解剖学基础，为运动员训练和选材提供科学的理论基础，对现代体育竞技项目如拳击、排球、体操等的训练具有借鉴意义，同时将对武术基本功法训练的推广起到促进作用。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选择20～30岁成年男性，分为两组，功力组是参加2007年全国武术功力大赛单掌断砖项目的优秀运动员8人，对照组为健康志愿者6人，均右手发力。

1.2 图像扫描

采用GE美国通用电气公司Light Speed 64排螺旋CT机（广东省人民医院、山西晋城晋煤集团总医院）。扫描范围为两手腕掌部；扫描视野：30cm×30cm；管电压120kV、管电流250mA；探测器：64×0.625；螺距：0.984∶1；床速度：9.84；扫描层厚0.6mm；扫描间距0.3mm。

1.3 数据采集与测量

获得两组人群的腕部原始数据，用Analyze AW 4.3_0.5中3D重建工具进行图像后处理，通过阈值分割、三维重建、再手动分割，分割出各个腕骨，空洞填充之后，获得各腕骨体积及平均CT值、标准差。

CT医学图像是用组织对X线的吸收系数来说明其密度高低的程度，在实际工作中，将吸收系数换算成CT值（HU），用CT值来反映人体对X光的吸收程度，说明密度的大小。骨密度（Bone mineral density，BMD）指骨单位面积所含的骨矿物量，它是反映人体骨骼代谢状况的一项重要指标。本研究是用CT值反映BMD，CT值与骨组织表观密度近似线性关系，能够较精确反映骨骼的骨量信息[2]。

1.4 统计学处理

计算功力组和正常对照组各腕骨的体积、相对体积（各腕骨体积/八块腕骨的总体积）、CT值的平均数和标准差，用独立样本t检验计算两组间差异的显著性，P<0.05为差异有显著性。所有统计计算方法均使用SPSS 11.5软件包完成。

2 结果

测量结果见表1，2和图1，2。

2.1 功力运动员左、右手腕骨体积与对照组比较

功力运动员左、右手各腕骨体积除小多角骨大于对照组（P<0.05）外，其它腕骨与对照组的差异无显著性（P>0.05）（表1）。两组各腕骨的相对体积无统计学差异（P>0.05）。功力运动员左、右手间各腕骨体积和相对体积无统计学差异（P>0.05）。

2.2 功力运动员左、右手腕骨平均CT值与对照组比较

功力运动员右手头状骨和钩骨平均CT值大于对照组，左手头状骨平均CT值大于对照组（P<0.05）（表2）。功力运动员左、右手间平均CT值无统计学差异（P>0.05）。

表1 两组腕骨体积（cm3）的测量结果（±s）

表1 两组腕骨体积（cm3）的测量结果（±s）

注：1：P<0.05表示两组数据具有显著性差异。

手舟骨月骨三角骨豌豆骨大多角骨小多角骨头状骨钩骨功力组 对照组 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 两组腕骨CT值的测量结果（±s）

表2 两组腕骨CT值的测量结果（±s）

注：1：P<0.05表示两组数据具有显著性差异。

手舟骨月骨三角骨豌豆骨大多角骨小多角骨头状骨钩骨功力组 对照组 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 讨论

19世纪Wolff[3]第一次提出：长期的力学刺激在一定程度上会造成骨的内部结构和形态的适应性改变，从而改变应力骨的物理功能。单掌断砖运动是以一只手掌的掌根（腕部）内侧击断横置于支架上的砖块，通过正确的练习，反复给打击部位递增负荷和强度，使其逐渐对外力刺激产生适应，改善运动员击打部位的肌肉、骨骼、韧带、关节的形态与机能，提高其对外力的承受能力。本研究采用64层螺旋CT扫描，能准确、直观的显示各腕骨的解剖形态结构，运用三维重建技术定量检测各腕骨大小、BMD的适应性改变。

3.1 单掌断砖运动对腕骨体积的影响

腕骨共8块，均为不规则骨，腕骨间关节呈多轴运动，周围韧带交织附着，形成腕部独特的结构和功能[4]。资料显示，近侧列腕骨中手舟骨最大，依次是月骨、三角骨、豌豆骨，远侧列中头状骨最大，依次为钩骨、大多角骨、小多角骨，这种体积特点与其的生物学功能和人类学进化有关[5-6]。本研究结果表明，单掌断砖的冲击负荷没有改变腕骨体积的内在比例，说明这种局部应力并不能改变腕骨整体的功能分布。同时，功力运动员远侧列4块腕骨间关节间距离非常小，这样的适应性改变有利于腕部的稳定性。

研究还发现，功力组左、右手小多角骨体积虽大于对照组，然而功力运动员与普通人群各腕骨的相对体积差异没有显著性，同时功力运动员的左、右手也没有统计学差异。说明单掌断砖运动所形成的应力，并没有导致腕骨体积改变。腕骨体积与个体年龄、身高、性别、遗传等因素有关，手腕部应力大小、方式可能还不足以引起体积改变。国外学者对男女各腕骨体积进行比较，显示男性大于女性。但是，当用相对体积做比较时，排除性别差异后，男性与女性各腕骨的体积构成比则没有差异[7-8]。

3.2 单掌断砖运动对腕骨体积、BMD的影响

大量研究证明，被施加负荷的骨骼部位比未施加负荷的骨骼部位表现出更大的骨矿含量值。例如，Duchera等[9]研究显示，长期网球运动在优势臂桡骨远端骨矿含量增加显著；拳击运动员由于长期打击训练，桡骨和尺骨BMD及骨矿含量明显大于普通人[10]。武术功力运动项目“指鼎较力”比赛某冠军获得者经医院检查，手指无任何损伤，仅BMD比普通人大[11]。

本研究结果显示，功力组右手头状骨、钩骨及左手头状骨BMD均大于对照组。资料显示，在中立位时，头状骨与近侧列腕骨的接触面积超过一半以上，且有48%的轴向应力是由头状骨向近侧列腕骨传递[12]。因此，头状骨是远侧列腕骨中体积最大的一块骨，且BMD也相对较大，说明头状骨在手的各种运动、应力传递中起重要作用。本研究中，功力组头状骨BMD大于对照组，可能是由于单掌断砖运动员进行训练时，手部运动及应力较一般人多。而功力运动员右手钩骨BMD较普通人高，除以上原因外，可能是因为单掌断砖运动主要以掌根内侧击打砖块，掌根内侧中心位置是钩骨钩部的体表位置[13]，应力主要通过钩骨钩部向周围传递。右腕钩骨的BMD较普通人群高，功力运动员左、右手各腕骨骨密度比较无显著差异，是由于功力训练一般要求对称性，单掌断砖运动员在训练时往往左右手交替进行所致。

本文研究了武术功力单掌断砖运动对腕骨形态结构的影响，结果说明仅头状骨、钩骨的BMD有所改变，可能是由于长期击打的反作用力造成了BMD的增加，这对提高武术功力运动员腕部抗击打能力发挥一定作用。然而，能够承受击断4～5块砖的力，这种超常规的运动能力除需要技巧外，还有多方面的因素共同参与，如发达肌肉的缓冲、强劲的肌腱力量、骨骼强度或硬度、关节部位的特殊构造等。因此，仅仅BMD、骨体积的改变并不能很好的说明机体在特殊运动中所承受的力量大小，更复杂的力学机理尚待进一步研究。

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