肘关节屈曲对提携角变化的影响

杨智卉，宋雅伟，樊晓丹



肘关节屈曲对提携角变化的影响

杨智卉1，宋雅伟2，樊晓丹3

1.同济大学，上海，200082；2.南京体育学院科研处，江苏 南京，210014；3.南京体育学院训练处，江苏 南京，210014。

目的：通过实验研究肘关节屈曲对提携角变化的影响，了解提携角变化规律及肘关节的运动规律，为运动选材及运动训练提供参考依据。方法：随机选取南京体育学院运动系学生40名，用xsens-3D motion tracking分别测量每位学生右臂在肘关节屈曲0°、30°、60°、90°、120°时提携角的大小，并对不同性别的提携角、旋转角度进行对比分析。结果：提携角随肘关节屈曲角度的增大而减小；除肘关节屈曲90度，男生的提携角大于女生的提携角。肘关节旋转角度与屈曲角度无规律的变化。结论：不同性别的学生提携角大小不同，在运动训练时，根据提携角的大小合理的判断作用位置，以提高运动成绩，亦可以直接运用于运动选材及运动损伤的预防。

肘关节；提携角；旋转角；运动选材；运动训练

肘关节是连接上臂与前臂的解剖区域，骨的结构由肱骨远端和桡骨与尺骨的近端组成。肱骨下端较扁薄，髁上部处于松质骨和密质骨交界处。前有冠状窝，后有鹰嘴窝，两窝之间仅为一层极为薄的骨片，该处又是肱骨圆柱形往下移行为三棱型的应力弱点[1]。目前国内对肘关节的研究主要集中在肘关节的损伤及稳定性上，对肘关节屈曲过程中提携角的变化在运动训练中的作用及意义的研究很少，其中通过屈曲角度的变化来探讨提携角的变化的文章仅有两篇，而探讨提携角对运动成绩的影响还没有发现。本研究是国内首次采用xsens-3D motion tracking 对提携角进行测量，通过探讨40名学生肘屈曲过程中提携角的变化，为运动选材及运动训练提供参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

随机选取南京体育学院运动系学生40名为实验样本，其中男生20名，年龄（22.57±2.32）岁，身高（175.7±3.5）cm，臂长（54.79±2.41）cm；女生20名，年龄（21.76±1.95）岁，身高（164.37±2.34）cm，臂长（49.37±2.10）cm。经实验前后两次体检所有受试者无创伤，骨折等上肢疾病，身体状况良好。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 查阅学校图书馆，南京图书馆及电子阅览室中与提携角有关的书籍、期刊、学位论文、学术论文等，为统计结果的分析及论文的撰写提供理论依据。

1.2.2 坐标系确立 以身体的躯干为例，设地面固定坐标系为OXYZ，Z轴垂直于地面，身体躯干坐标系OXYZ跟随躯干运动，在人体正常直立时，与OXYZ平行，且X轴指向人体的前方，Y轴指向人体的左方，Z轴指向人体的上方。

1.2.3 实验法 实验前将量角器垂直固定在桌面上，量角器的零刻度线与桌子的边平行，用xsens-3D motion tracking 对前臂屈曲0°、30°、60°、90°、120°时受试者的提携角进行测量，测量时上臂平放于桌面，使肱骨内外髁连线与量角器的零刻度线垂直，使肱骨内外髁连线与桌面平行。

1.2.4 数理统计法 对测试数据报告的分析、筛选，用SPSS11.5软件系统进行数据处理和图表的制作，选用KS检验（Kolmogorov-Smirnov test）对各分析数据进行正态性检验，根据分析数据的分布特征选用适宜的统计推断方法。在同一肘关节屈曲角度下，男女提携角的对比，男女旋转角的对比，采用独立样本T检验。

2 结果与分析

对40名受试者不同肘屈曲角度的动作进行两方面的比较分析，（1）不同屈曲角度下受试者提携角的变化；（2）不同屈曲角度下受试者旋转角的变化。

2.1 受试者提携角的分布情况

肘关节屈曲为0°时（表1），男生的提携角平均为（15.50±13.82）°，女生的提携角平均为（14.60±7.13）°。除肘关节屈曲90度，男生的提携角和女生的提携角具有显著差异性（P<0.05），男生的提携角大于女生的提携角。但是有其他学者研究得出，肘关节屈曲为0°时，正常成年男性的提携角小于正常成年女性的提携角。

表1 不同屈肘阶段男女提携角的对比

注：*P<0.05

2.2 受试者旋转角的分布情况

肘关节在屈曲的过程中，受试者的旋转角度随着肘关节的屈曲角度的变化而变化，如表2所示，肘关节屈曲为0°时，男生的旋转角度为(38.75±28.12)°，女生的旋转角度为(18.40±21.34)°，不同屈曲角度男女旋转角均具有显著性差异（P<0.05），男生的旋转角度大于女生的旋转角度。

表2 不同屈肘阶段男女旋转角的对比

注：*P<0.05

2.3 各肘屈曲角度与提携角，肘关节旋转角度的变化

整个实验过程受试者的肘屈曲角度按0°、30°、60°、90°、120°的顺序依次进行，并且到指定位置时受试者要停留适当的时间，以便能够更好的区分受试者的肘屈曲角度。如图1所示，蓝色曲线表示肘屈曲角度的变化；红色曲线表示提携角的变化，绿色曲线表示肘关节旋转角度的变化，所测值为正数则表示肘关节旋前，值为负数则表示肘关节旋后。图中可以看出，肘关节屈曲角度发生变化时，提携角和肘关节也发生相应的变化。

图1 肘屈曲角度与提携角、旋转角变化图

2.4 不同肘关节屈曲角度提携角的变化

从肘屈曲角度与提携角变化图可以看出，提携角随着肘关节屈曲角度的增大而逐渐减小，肘关节提携角与屈曲角度呈负相关。肘关节屈曲0～90°时女生的变化率要大于男生的变化率，90～120°时男生的变化率大于女生的变化率。

图2 肘屈曲角度与提携角变化

2.5 不同肘关节屈曲角度旋转角的变化

在肘屈曲角度变化（图3）的过程中，肘关节屈曲0～30°时男生的旋转角随着肘关节屈曲角度的增大而增大，女生的肘关节旋转角度随着肘关节屈曲角度的增大而减小。30～90°时女生的旋转角随着肘关节屈曲角度的增大而增大，男生的肘关节旋转角度随着肘关节屈曲角度的增大先减小后增大。90～120°时男女生的旋转角随着肘关节屈曲角度的增大而逐渐减小，男生的变化率要大于女生的变化率。

图3 肘屈曲角度与旋转角变化

3 讨 论

3.1 肘关节的稳定性

肘关节包括3个关节，即肱尺关节、肱桡关节和桡尺近侧关节，正常活动范围为0°（伸）～140°（屈）和75°（旋前）～80°（旋后）。正常关节依靠关节面的完整匹配、关节囊的润滑和韧带加固的协同作用、以及肌肉系统的动力来保持其稳定性[1]。正常肘关节的稳定因素主要包括肱骨远端、桡骨小头、尺骨鹰嘴和冠状突以及肘关节的韧带结构[2]。肱骨小头与桡骨头凹相关节，肱骨滑车与尺骨滑车切迹相关节，而尺骨冠突外侧的桡切迹与桡骨的环状关节面相连结，在肘部软组织协助下发挥着重要的稳定作用[3]。肱骨滑车与尺骨滑车切迹的运动，在肘关节的屈伸活动范围内具有很好的顺应性，但在屈曲小于20°和大于120°时肘关节的稳定性最好，桡骨头仅提供约30%的外翻稳定性[4]。综上可以看出肱骨与尺骨相对位置关系在维持肘关节稳定中占重要地位。

3.2 提携角与肘关节屈曲角度的关系

提携角是人类在长期的进化过程中逐渐形成的，主要是由于肱骨远端及尺骨近端的几何形态决定的，肱骨下端两侧的隆起为内外髁，均为非关节部分，前者较大，居于较下之平面且突出，后者与肱骨小头之间无明显界限[5]，由于肱骨小头的横轴与肱骨干不相垂直，而向内侧倾斜，且由于肱骨滑车外旋角造成肱骨滑车尺侧低于桡侧5～6 mm，使其横轴与水平线形成4～8°夹角[6]。肘完全伸展时外翻位置通常指的是提携角，提携角定义成尺骨和肱骨解剖轴夹角，伸展时在前后面上测量，或者简单认为是完全伸展时尺骨相对于肱骨方向。提携角与肘关节屈曲角度的关系随着对肘关节解剖和生物力学认识的不断深入，提携角的定义也发生了变化[7，8]。Atkillso采用Atkinsan和Elftman设计的测量仪测得男性提携角为14.4°，女性提携角为16.2°，-并提出提携角在不同性别、年龄、种族之间有一定差别。Morrey在解剖尸体上测量发现，肘关节从伸直到屈曲位时，提携角逐渐变小，由外偏角转为内偏角，完全屈曲时内偏可达3～60°，提携角的变化与肘关节屈曲角度成负相关[9，10]。作者测量结果表明正常成人提携角随肘关节屈曲角度的增大而变小，这与Morrey所测结果一致。活动为主肢体的提携角明显大于对侧。在肘关节屈曲过程中，女性提携角的变化大于男性，可能与生长发育过程中机体内激素水平差异有关。

3.3 前臂旋转角度与肘关节屈曲角度的关系

提携角的作用长久以来一直被认为是便于提物，因为它使被提物离开身体一定距离。肘屈曲时，前臂无论处于旋前、中立或旋后位，均可以观察到前臂的轴向旋转活动。肘关节由伸直到屈曲，前臂约有10°左右的轴向旋转变化在日常提物中，人们很少使肘关节处于提携角最大的位置（肱骨中立位，前臂完全旋后），通常是肱骨内旋45°、前臂旋前45°，而使上肢处于手掌面向大腿的位置，这种位置明显减小了外翻的角度。从力学角度来看，肘关节伸直提物可看作是一种物体悬挂，提携角的存在使肩关节到物体的水平力臂增加，使肩胛骨带处于力学上的弱势，这种外展很快会造成肩关节肌肉的疲劳。因此，通常人们提物时，常将上身倾斜向提物的一侧，以减小水平力臂，减轻疲劳[11]。

3.4 提携角在体育运动中的意义

Braune和Kyrklund首先提出了提携角的概念：当肘关节完全伸直，前臂处于中立位时，上臂与前臂并不在一条直线上，前臂的远侧端偏向外侧，二者之间形成一向外开放的钝角，这个角度约155～177°，其补角约3～25°，称为提携角。在进行各种球类、击剑、跆拳道、散打等运动时，肘关节都会参与运动。在体育运动中，由于提携角的存在就会出现本体感觉预先判定的着力点与实际的作用位置存在差异，从而导致动作失误等现象。对提携角的变化研究可以使运动员了解到自己动作的失误原因，从而测量出自己提携角的变化，在运动训练过程中根据不同的动作去合理的判断击点。这对减少动作失误，提高运动员竞技能力具有重要意义。

事实上，当上肢贴近躯干同时肘部弯曲的时候，旋后动作只能通过前臂围绕其在桡尺关节上的长轴进行旋转才能实现。因为肩关节没有参与到这个活动中来，所以这被称作是真正的旋后。只有当肘关节屈曲90度且紧靠着身体时，才能够分析旋前旋后动作。而当肘关节是伸直时，前臂和上臂共轴，由于肩关节也存在轴向旋转，前臂的轴向旋转会与上臂的轴向旋转相混合。

在体育运动中，肘关节损伤也较为常见，特别是链球运动员，由于在训练中肘关节的屈曲角度不合理，持标枪时肘关节屈曲角度大于90°导致阻力臂变长标枪远离投影点，从而造成运动损伤。体操运动员肘关节脱臼及其它损伤并不罕见，体操运动员肘关节骨骺损伤发病率与提携角大小密切有关，提携角越大，肘部组合应力值越大，导致骨骺损伤的可能性也越大，提携角可作为体操运动员选材的一项指标，对提携角的研究可以合理的改进运动员的训练方法，这对预防运动员肘关节损伤及运动选材也有重要的意义[12]。

4 结 论

肘屈曲过程中肘关节的旋转角度、提携角变化是同时进行的，动态监测提携角对研究肘内翻发生具有一定的临床意义，提携角的存在为安装假肢时提供参考依据，也可为运动员选材、运动损伤预防提供理论依据；不同运动项目对提携角存在的生物力学意义还需要进一步的完善解释与探讨。

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Effect of the Carrying Angle of the Elbow Flexion

YANG Zhihui1, SONG Yawei2, FAN Xiaodan3

1.Tongji University, Shanghai, 200082, China.2.Department of Science Research , Nanjing Institute ofPhysical Education, Nanjing Jiangsu, 210014, China; 3.Department of Training, Nanjing Institute of Physical Education, Nanjing Jiangsu, 210014, China.

Objective: through the discussion of elbow flexion on the carrying angle changes, understand the carrying angle change rule and elbow motion law, sports training and sports injury prevention to provide a scientific basis. Methods: a randomly selected Nanjing Sport Institute student40 students, xsens-3D motion tracking were measured in each student the right arm at the elbow joint flexion0°, 30°, 60°, 90°, 120°carrying angle size, and gender on the carrying angle, rotating angle carries on the contrast analysis. Results: the carrying angle with elbow flexion angle increases; boys carrying angle than girls carrying angle，except 90°. Elbow joint angle of rotation and flexion angle without the rule changes. Conclusion: different gender students carrying angle of different sizes, in sports training, according to the carrying angle size reasonable judgment role position, to improve athletic performance, but also can be directly applied to the selection of athletes and sports injury prevention.

Elbow joint; The carrying angle; Angle of rotation; Sports material selections; Exercise training

1007―6891（2018）02―0022―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2018.02.06

G804.22

A

2017-07-03

2017-11-15