腕部长期大负荷应力刺激对腕骨沟大小的影响

陈丽莹薛金娟刘鸿宇陈雁卉

腕部长期大负荷应力刺激对腕骨沟大小的影响

陈丽莹1CHEN Liying薛金娟2XUE Jinjuan刘鸿宇1LIU Hongyu陈雁卉3CHEN Yanhui

目的观察运动员在腕部长期承受大负荷应力状态下腕骨沟结构的改变。资料与方法选择单掌断砖项目的武术功力运动员8人、普通体育运动者12人，均为男性，右利手。用螺旋CT扫描受试者腕部，对腕骨进行三维重建，然后测量腕骨沟近、远侧端宽度和深度。结果与普通体育运动者相比，功力运动员右手腕骨沟近侧端深度增加（P＜0.05），左手腕骨沟宽度与深度均无显著变化（P＞0.05）。功力运动员左、右手腕骨沟近侧端宽度均大于远侧端（P＜0.01），并且右手近侧端腕骨沟深度明显大于远侧端（P＜0.05）。结论豌豆骨内侧发力击断砖块这一特殊运动可使腕骨排列发生变化，使腕骨沟近侧端体积增大。

腕骨；应力，物理；体层摄影术，螺旋计算机；运动医学

腕骨沟是构成腕管的骨性结构，由8块腕骨呈弧形排列于手掌面正中。腕管是由腕骨沟和屈肌支持带（腕横韧带）共同构成的骨性纤维隧道，从桡骨远端的表面延伸到掌骨的基底部，管内有拇长屈肌腱，指浅、深屈肌腱和正中神经通过。在外伤、炎症、水肿等病理情况下，管内的结构可能受压和损伤，形成腕管综合征。

“单掌断砖”源自传统武术掌功功力项目，2004年列为全国武术功力大赛竞赛项目[1]，功力运动员腕部长期受到大负荷应力刺激是否引起骨骼结构改变而易发腕部伤病尚无定论。本研究运用螺旋CT图像采集与处理技术对该运动员腕骨沟宽度和深度等形态特征进行测量分析，为揭示这种巨大爆发力和剪切力产生的机制及防治腕部运动性伤病提供形态学依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 功力组选择参加2007年第四届全国武术功力大赛（广州）的高水平运动员8人，均来自单掌断砖项目，男性，年龄25～30岁，身高170～180cm，均有5年以上训练经历，右手为发力手。对照组选择经常参加体育运动者12人，性别、年龄和身高等与功力组差异无统计学意义（P＞0.05），同为右利手。

1.2 腕骨CT图像采集 采用GE LightSpeed 64层容积CT采集腕部图像（由广东省人民医院和山西省晋煤集团总医院提供）。受试者取俯卧位，双手置于头部上方，掌心向下。扫描范围：腕部至手指末端；扫描方向：尾头向；采集视野30cm×30cm，管电压120kV，管电流150mA。探测器64mm×0.625mm，螺距0.984∶1；床速98.4mm/s；扫描方式：螺旋扫描。图像重建层厚0.625mm，重建间隔0.2mm；重建算法：标准算法、骨算法和骨加算法[2]；重建方法：横断位、矢状位及冠状位表面遮盖显示重建。

图1 腕骨重建和腕骨沟测量点。A.右手腕骨沟三维图；B.腕骨沟近侧端横切面；C.腕骨沟远侧端横切面（1：手舟骨最高点；2：月骨；3：三角骨；4：豌豆骨最高点；5：大多角骨结节中点；7：头状骨；8：钩骨钩冠部中点；9：钩骨钩基底；a、b：腕骨沟近侧端最小深度及最大深度；c、d：腕骨沟远侧端最小深度及最大深度；1、4间距为腕骨沟近侧端宽度；5、8间距为腕骨沟远侧端宽度）

1.3 腕骨沟测量方法 在AW 4.3工作站进行图像后处理，经旋转、平移和切割后，做三维测量（图1A）。参考文献[3,4]选定以下测量参数：①腕骨沟近侧端宽度：在腕骨沟近侧端选择2个最高隆突点——1（手舟骨结节）和4（豌豆骨），两点连线距离作为腕骨沟近侧端宽度。②腕骨沟近侧端深度：在上述连线方向进行切割，形成二维图像，即近侧端横切面图（图1B）。此时可见各腕骨成弧形排列，形成一个凹向上的二维图像。在腕骨沟内近侧端选择一个最高点2（月骨）和最低点3（三角骨），分别作一垂直线a/b，表示腕骨沟近侧端最小深度和最大深度。③腕骨沟远侧端宽度：在腕骨沟远侧端选择2个最高隆突点——5（大多角骨结节）和8（钩骨钩冠部中点），两点连线距离作为腕骨沟远侧端宽度。④腕骨沟远侧端深度：在上述连线方向进行切割，形成二维图像，即远侧端横切面图（图1C）。在腕骨沟内远侧端选择最高点7（头状骨）和最低点9（钩骨钩基底），分别作一垂直线c/d，表示腕骨沟远侧端最小深度与最大深度。以最小深度与最大深度的算术平均值作为腕骨沟深度[5]。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料组间比较采用t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 功力运动员与普通体育运动者腕骨沟形态的差异功力组右手腕骨沟近侧端深度为（10.62±0.98）mm，对照组为（8.99±1.42）mm，差异有统计学意义（P＜0.05）；与对照组右手相比，功力组右手腕骨沟近侧端宽度、远侧端宽度和远侧端深度差异均无统计学意义（P＞0.05）；与对照组左手相比，功力组左手腕骨沟近侧端宽度、近侧端深度、远侧端宽度和远侧端深度差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1、图2。

2.2 腕部长期大负荷应力刺激对功力运动员腕骨沟的影响 功力组自身发力手（右手）与非发力手（左手）相比，腕骨沟各形态学参数均无显著差异。功力组右手腕骨沟近侧端宽度大于远侧端（P＜0.01），右手腕骨沟近侧端深度也大于远侧端（P＜0.05），同时，左手腕骨沟近侧端宽度明显大于远侧端（P＜0.01）；但左手近侧端深度与远侧端相比差异无统计学意义（P＞0.05）。见表 1、图 2。

表1 武术功力运动对腕骨沟各项指标的影响（mm）

图2 功力运动员和普通体育运动者右手腕骨沟横切面。A、B分别示普通体育运动者腕骨沟近侧端及远侧端横切面；C、D分别示功力运动员功力组腕骨沟近侧端及远侧端横切面，可见功力运动员近侧端腕骨沟深度增加

3 讨论

某些体育运动要求腕部在保持一定灵活性的基础上，还需具有一定力量和稳定性，以完成动作的支撑稳固性、运动方向、速度与幅度等。根据Wolff骨力学原理，长期从事某种运动训练，即承受不同应力刺激，可使骨的大小、形态结构等产生适应性而进行重建[6]。

本研究选择的功力项目“单掌断砖”属于传统武术中的“硬功”，主要技术要领是用手掌的掌根内侧击断横置于支架上的砖块[7]，如此大负荷应力直接作用于腕内侧部，以豌豆骨为中心向其他腕骨传递，长期经受这种应力刺激是否会对腕骨沟结构及内容物产生影响未见报道。为了确保腕骨沟测量的准确性，本研究对有关骨性标志做了筛选。国内对腕管断面解剖及其内容物测量一般选择豌豆骨和钩骨为骨性标志，依次选取腕部3个层面，即豌豆骨断面（近端腕管)、钩骨断面（远端腕管）及豌豆骨、钩骨间断面（中间腕管）[8]。

国外对腕管大小、形状和构造等解剖学研究一般选择豌豆骨、手舟骨、钩骨和大多角骨为骨性标志，近侧腕管边界为豌豆骨的最高点和手舟骨结节，远侧腕管边界为钩骨的钩和大多角骨结节[5,9]。腕骨沟是构成腕管的骨性结构，其测量方法及骨性标志的选择可与腕管一致。由于腕骨沟中部位于豌豆骨和钩骨之间的断面，在CT图像上的位置难以准确把握，所以本研究选用2个断面——近端腕骨沟和远端腕骨沟，骨性标志分别为豌豆骨-手舟骨结节和钩骨钩冠部中点-大多角骨结节。

本研究结果显示，功力运动员发力手（右手）腕骨沟近侧端深度显著增加，而非发力手（左手）近侧端深度与对照组相比无显著变化，提示豌豆骨长期承受大负荷应力可使其他腕骨排列发生细小改变，致使功力运动员腕骨沟近端横断面面积增加，以适应大负荷应力刺激。本课题组前期研究显示功力运动员腕骨骨密度增加[10]，均说明该项运动可产生某些特征性骨学变化。调查显示腕管综合征患者腕管横断面积明显小于正常人[11]，而功力运动员腕骨沟加深，近端断面面积增加是否预示该运动不会诱发腕管综合征的发生呢？据运动员回忆，训练过程中均未出现过腕管综合征的表现，同时，现场观察到功力运动员手部肌肉韧带粗壮、皮肤粗厚，这些均有利于缓冲大负荷应力，减轻疼痛感，说明长期对豌豆骨等腕骨施加大负荷应力，可使腕骨沟加深而对其内容物产生适应性保护作用。

与普通体育运动者相比，功力运动员右手腕骨沟宽度无明显变化，而深度增加，推测发力手腕骨沟体积增大，提示呈弓形排列的腕骨空间体积增大对于缓解大负荷冲击力具有重要意义。但前期研究结果显示功力运动员腕骨体积无明显增加[10]，本研究中腕骨沟体积增大是否与腕骨间隙改变有关，尚需进一步测量证实。

本研究还发现，功力运动员右手和左手腕骨沟近侧端宽度均大于远侧端，推测功力运动员腕骨沟的近侧端面积大于远侧端。国外研究显示正常人腕管近侧端的横断面面积大于远侧端[11,12]，大多角骨与钩骨钩之间的腕管横断面最为狭窄[13]。国内研究表明，在近、中、远3个腕管中，远端腕管的横断面面积最小[14]，均与本研究结果一致。

手部运动训练对左右手腕骨、腕骨沟、腕管等形态结构影响的报道较少。不同运动方式对不同部位骨骼冲击力大小不同，一侧肢体运动是否引起骨骼形态结构的不对称性改变曾引起研究者的关注。Calbet等[15]发现排球运动员运动负荷相对多的手臂骨密度显著高于另一侧手臂，而左右腿骨密度无显著差别，表明运动对特定受刺激部位的骨骼产生局部影响。本研究发现，功力运动员右手（发力手）和左手（非发力手）近/远侧端腕骨沟宽度与深度均无显著差异，表明非发力手腕骨沟形态与发力手产生相似的改变。可能由于一侧运动促进了另一侧骨发育和重建，因为虽以发力手运动为主，但非发力手也不同程度地参与了一定强度的运动，如力量训练时往往左右手交替进行。本课题组前期研究发现功力运动员发力手和非发力手腕骨角也无差异[16]，与本研究结果一致。

本文对长期承受大负荷应力刺激下腕骨沟形态结构的变化做了初步研究，表明以豌豆骨内侧发力击断砖块这一特殊运动可使腕骨排列发生变化，而使腕骨沟近侧端体积增加。笔者认为，腕部爆发力的形成除与骨量、骨强度、肌力量及发力技巧等因素有关外，还与腕骨空间排列改变所产生的一系列适应性变化有关。这种生理上的适应逐步提高了腕部爆发力及其对砖块反作用力的承受能力。

总之，研究功力运动员的腕骨特征，不仅有助于了解腕部爆发力产生的机制，而且可为人类学以及腕部运动损伤后的治疗康复提供形态学依据。

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Effects of Chronic and Heavy Stress on the Size of Carpal Groove

PurposeTo study the specific structure change of carpal groove undergoing the long-term heavy stress by using spiral CT.Materials and MethodsEight male athletes of wushu power were selected whose skills were striking off bricks with medial wrist of their hands. Twelve sports enthusiasts were enrolled as controls. The wrists of all subjects were scanned by spiral CT and carpal bones were reconstructed by three-dimensional technique. The width and depth of the carpal groove between proximal and distal end were measured.ResultsCompared with the control group, the depth of the proximal carpal groove of right hand (dominant hand)signi fi cantly increased in the wushu power group (P＜0.05), while no difference in the width and depth in the left carpal groove between two groups (P＞0.05). The width of the proximal carpal groove was larger than that of distal end of the right hand in the wushu power (P＜0.01). Furthermore, the proximal depth of the left hand was deeper than that of the distal end (P＜0.05).ConclusionThe special exercise like brickstricken off may change arrange of carpal bones and enlarge the cubic volume in the proximal carpal groove.

Carpal bones; Stress, mechanical; Tomography, spiral computed;Sports medicine

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.12.005

1. 中北大学运动医学研究所 山西太原030051

2. 第四军医大学唐都医院CT室 陕西西安710038

3. 山西晋城煤业集团总医院CT室 山西晋城 048006

刘鸿宇

Institute of Sport and Exercise Medicine,North University of China, Taiyuan 030051,China

Address Correspondence to：LIU HongyuE-mail： lhyxian@nuc.edu.cn

国家体育总局武术研究院课题项目（WSH2006C4）。

中国图书资料分类法分类号R445.3

2012-05-30

2012-11-03

中国医学影像学杂志2012年 第20卷 第12期：897-900

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(12)： 897-900

（责任编辑 张春辉）