不同干预方式对斜方肌在运动中激活模式的影响

张思渊，张培珍，周兴龙

1.北京体育大学运动医学与康复学院，北京市 100084；2.山西大同大学，山西大同市 037009；3.北京体育大学运动人体科学学院，北京市100084

肌肉的激活模式对身体姿势的维持有很大影响，与生物力学因素、运动控制和运动表现也高度相关[1-3]。

随着现代生活方式的改变，很多人在操作手机、电脑时，不自觉地使身体长期维持固定姿势，相关的肌肉长期处于低负荷持续收缩状态，导致韧带等纤维组织基质中水分减少，黏弹性降低，纤维间的润滑作用降低。纤维间距缩短、接触期延长，可能导致纤维间发生粘连。肌组织的慢性炎症会产生新生纤维，这些新生纤维排列紊乱，与原有纤维形成粘连，进一步限制纤维间的滑动。久而久之，这种恶性循环将引起肌肉轻微挛缩，引起肌紧张甚至上交叉综合征[4-6]。偏离健康姿势表明存在神经肌肉失衡，可能与肌肉骨骼的紊乱有关[7-9]。

上交叉综合征可能是潜在感觉运动功能障碍的征兆，这会导致肌肉激活，运动模式和姿势调整不平衡[10-11]。随着症状加重，还会导致肩关节功能紊乱，影响运动表现[12-14]。

具体到斜方肌，会出现上斜方肌(upper trapezius muscle,UT)紧张，中斜方肌(middle trapezius muscle,MT)、下斜方肌(lower trapezius muscle,LT)薄弱的改变[6]：UT 提前激活，激活程度增加；MT、LT 激活时间延迟，激活程度下降；UT/MT、UT/LT比值增加。

肌肉激活时间的改变与肩关节动力学有重要联系，对肩关节恢复正常也有积极意义[15-17]。有研究认为[18]，肩胛骨周围肌肉的稳定是上肢前屈运动中保证肩袖充分发挥功能的重要基础，肩胸关节周围发挥稳定的肌肉优先激活，有利于维持肩胛骨的稳定，使盂肱关节的运动更加顺畅。因此无论是力量训练，还是损伤康复，都要综合考虑肌肉激活程度和激活时间。

很多研究探究了斜方肌的锻炼方法。目前比较公认的恢复肩关节运动模式的方法是Cools等[19]提出的4个动作：俯卧肩关节后伸、侧卧肩关节外旋、侧卧肩关节前屈、俯卧肩关节外展90°后水平外展。但研究发现，这些动作存在某些局限性，未能改变UT/LT、UT/MT 的比值，肌肉的激活时序也没有得到改善[20-21]。

我们认为，改善UT 紧张、LT 薄弱的问题，有可能改善康复训练的有效性，在训练前进行LT 激活非常有必要。

本研究借鉴其他肌肉激活的方法，在正式训练动作前，先采用静力牵拉放松UT，等长收缩强化LT，以期纠正激活模式，从而提升训练效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017年9月至10月互联网社交媒体招募受试者。

正常组纳入标准：①肩关节在运动中不会出现不稳的现象；②肩关节没有疼痛，也没有特殊症状。

观察组纳入标准[16,22-24]：①自觉肩关节存在不适；②肩颈部出现僵硬、疼痛，视觉模拟评分(Visual Analogue Score,VAS)2～3 分；③过去1 年中肩颈部疼痛＞30 d，且最近7 d内有疼痛产生；④肩胛下角或肩胛内侧缘翘起(Kibler 分型I～III 型)；⑤UT 出现僵硬、疼痛或者有明显的压痛点，VAS 2～3 分；⑥LT 出现疼痛或者有明显的压痛点，VAS 2～3分。

排除标准：①近5 年内曾有颈肩部外伤史；②颈肩部有明显损伤，严重影响颈肩功能；③正在接受临床相关疾病治疗；④肩袖损伤，有明显的疼痛弧、外展受限；⑤患有其他代谢性疾病；⑥明确诊断为颈部肿瘤、颈椎病、类风湿和风湿及骨质疏松等；⑦测试过程中出现不适或剧烈疼痛，不能完成试验或中途退出。

共报名58例，经过体检、问卷调查和筛查后，纳入40 例，其中正常组20 例，观察组20 例，在签署知情同意书后进行试验。两组间年龄、体质量、身高、体质量指数均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般情况比较

本研究已获北京体育大学运动科学实验伦理委员会批准(No.2016007)。

1.2 方法

1.2.1 测试前准备

测试前，测试人员会向受试者说明注意事项并讲解动作要领，受试者准备20 min，直到完全掌握相关动作。

1.2.2 最大随意收缩(maximum voluntary contraction,MVC)测试

采用Trigno Wireless EMG System 无线肌电设备(美国DELSYE 公司)进行检测。肌电放置位置：UT，在颈部和肩的区域，约乳突到肩胛冈根距离一半的长度；MT，肩胛冈根到T3棘突之间；LT，朝向T10棘突上45°度至肩胛角内侧下角度两个手指宽度区域内。在固定好肌电电极之后，采集受试者在静息状态下肌电活动，每次采集5 s，共3 次，以该肌电水平作为基础值。然后测量每个肌束的MVC值，每块肌肉重复3次，每次测量时保持等长收缩5 s，每块肌肉测试结束后休息3 min。全部测试结束后，休息5 min[17]。

1.2.3 干预方法

正常组和观察组均实施4种干预，顺序随机。

①无干预。

②UT 静力牵拉。受试者坐位，背挺直，屈膝、屈髋90°，头前屈。测试人员站在受试者身后，一手放在受试者头部、一手放在肩峰处，牵拉UT，使受试者有被牵伸的紧张感。每次牵拉30 s，放松10 s，共3次。

③LT等长收缩。体位同上。测试人员将手指放在受试者肩胛骨内角的位置，沿着与受试者身体中线呈45°的方向外上推肩胛骨；受试者同时等长收缩LT 维持肩胛骨的位置。每次收缩15 s，放松10 s，共3次。

④组合干预。先进行UT 静力牵拉30 s，然后立即进行LT等长收缩15 s，放松10 s，共2次。

1.2.4 肌电测试

选择3 个斜方肌常见的训练动作：直臂侧上举、坐姿划船和反向飞鸟[25-26]。弹力带负荷12 RM。受试者完整完成每个动作各3 次，在关节的最大活动范围处保持5 s，记录肌电信号。不同动作间休息3 min，至受试者恢复至起始水平。

1.3 评价指标

比较不同动作中，三束斜方肌在不同干预方式下的激活程度、激活比例和激活时间。

1.3.1 激活程度

观察组使用不适一侧的数据，正常组使用优势侧数据；如果观察组两侧都受累，则使用优势侧数据。采用DELSYE EMG Works Signal Analysis 软件计算肌电RMS。

因为肌电信号的个体差异性大，为了进行不同个体、不同肌肉之间的比较，采用最大自主收缩肌电百分比(MVE%)表示激活程度。

RMSMVC：最大自主收缩时的RMS。RMSACT：动作中实际测得的RMS。

1.3.2 激活比例

激活比例是指UT 与LT、UT 与MT 激活程度之比，即UT/LT、UT/MT。

1.3.3 激活时间

激活时间的判定需要结合视频录像。当肌电值≥静息状态肌电值+10%MVC 肌电值，则认为该肌肉激活[30-32]。根据视频资料观察激活时间。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0 统计软件进行统计分析。计量资料符合正态分布，以()表示，采用单因素方差分析进行比较。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 激活程度

正常组中，三束斜方肌激活程度在直臂侧上举和反向飞鸟动作中无显著性差异(P＞0.05)；在坐姿划船动作中，UT 的激活程度低于LT 和MT(P＜0.05)。正常组进行LT 等长收缩，三个动作中LT 的激活程度均增加(P＜0.05)；进行组合干预，坐姿划船动作中LT和MT的激活程度增加(P＜0.05)。

与正常组无干预时比较，观察组在无干预时，在直臂侧上举动作中UT 的激活程度增加(P＜0.05)，MT、LT 的激活程度下降(P＜0.05)；在反向飞鸟和坐姿划船动作中LT的激活程度下降(P＜0.05)。

观察组进行LT 等长收缩，反向飞鸟动作中LT 的激活程度增加(P＜0.05)；进行UT 静力牵拉和组合干预后，直臂侧上举动作中UT 的激活程度降低(P＜0.05)。见表2～表4。

表2 斜方肌各束在直臂侧上举动作中的激活程度比较(%)

表3 斜方肌各束在坐姿划船动作中的激活程度比较(%)

表4 斜方肌各束在反向飞鸟动作中的激活程度比较(%)

2.2 激活比例

正常组进行LT 等长收缩后，直臂侧上举和反向飞鸟动作中UT/LT 减小(P＜0.05)，反向飞鸟动作时UT/LT 小于UT 静力牵拉后(P＜0.05)；进行UT 静力牵拉后，反向飞鸟动作中UT/MT减小(P＜0.05)。

观察组在无干预时，与正常组比较，UT/LT 和UT/MT升高(P＜0.05)。

观察组进行LT 等长收缩、UT 静力牵拉和组合干预后，直臂侧上举动作中UT/MT 降低(P＜0.05)；LT等长收缩后直臂侧上举动作中UT/LT 降低(P＜0.05)；LT等长收缩和组合干预后，反向飞鸟动作中UT/LT降低(P＜0.05)；且LT 等长收缩后反向飞鸟动作时UT/LT低于UT静力牵拉后(P＜0.05)。见表5～表7。

表5 斜方肌各束在直臂侧上举动作中的激活比例比较(%)

表6 斜方肌各束在坐姿划船动作中的激活比值比较(%)

表7 斜方肌各束在反向飞鸟动作中的激活比值比较(%)

2.3 激活时间

三束斜方肌的激活时间各具特点。在无干预时，正常组直臂侧上举动作时，三束斜方肌的激活时间无显著性差异(P＞0.05)；坐姿划船与反向飞鸟动作时，LT 和MT 激活在前，UT 激活在后(P＜0.05)，但LT 与MT并无明显差异。

直臂侧上举动作中，在无干预时，观察组三束斜方肌激活的时间次序是UT、MT、LT，与正常组比较无显著性差异(P＞0.05)。坐姿划船动作中，在无干预时，观察组三束斜方肌激活时间次序是UT、LT、MT，MT激活晚于UT(P＜0.05)；与正常组相比，UT激活提前，MT激活延后(P＜0.05)。反向飞鸟动作中，在无干预时，观察组三束斜方肌激活的时间次序是MT、UT、LT；与正常组比较，LT 激活时间延后(P＜0.05)。

与无干预时相比，观察组UT 静力牵拉和组合方式干预后，坐姿划船动作中UT 激活时间延后(P＜0.05)；LT 等长收缩干预后，坐姿划船动作时MT 激活提前(P＜0.05)，直臂侧上举动作时LT 激活提前(P＜0.05)，反向飞鸟动作时MT 和LT 均提前激活(P＜0.05)。见表8～表10。

表8 斜方肌各束在直臂侧上举动作中的激活时间比较(ms)

表9 斜方肌各束在坐姿划船动作中的激活时间比较(ms)

表10 斜方肌各束在反向飞鸟动作中的激活时间比较(ms)

3 讨论

正常人在进行不同的动作时，三束斜方肌的激活模式不同。激活程度在直臂侧上举、坐姿划船、反向飞鸟中分别为：UT ＞LT ＞MT、LT ＞MT ＞UT、MT ＞LT ＞UT；激活时间在三个动作中分别为：MT ＜UT ＜LT、MT ＜LT ＜UT、LT ＜MT ＜UT。尽管不同动作中三束肌纤维的激活程度不同，但都处于25%～50%之间，达到发展肌肉力量的条件，对刺激肩肱关节与肩胛骨周围的肌肉、改善神经肌肉控制能力有比较好的作用[33-35]。与正常人相比，肩关节不适者UT 激活程度增加，激活时间提前；MT 和LT 激活时间延后，激活程度下降；UT/LT 和UT/MT 也增高。这种错误的激活模式会使肩胛骨上移，更靠近身体中线，肩峰下间隙减小，关节活动范围减小，影响肱骨头与关节窝的协同运动，引发疼痛、甚至发生肩峰撞击综合征等损伤[36-37]。

本研究中，肩关节不适者在运动前采用UT 静力牵拉后，运动中UT 的激活模式改善。良好的柔韧性可以增加动作幅度和动作准确性，可以使肌肉保持良好的弹性，预防肌肉僵硬和肌肉疲劳，从而减少运动损伤的发生。恢复肌肉最佳的激活模式是肌肉协调发力的关键[38-39]。静力牵拉是康复训练中的常用手段之一，在运动前进行适当的牵拉有助于提高运动表现，因为牵拉可以预防肌肉僵硬，减少肌肉过劳运动的风险，使肌肉恢复到正常长度并且增加关节活动度[40-41]；涉及力学因素，如组织间黏弹性、塑性的改变，肌纤维排列顺序的改变；也涉及神经的因素，如神经肌肉的放松、感觉传导等因素。此外，牵拉出现效果的机制还包括黏弹性应力松弛[42-43]、结缔组织的塑形变形[44-45]、肌小节数目增加[46-47]、心理因素等[48-49]。

本研究中，LT 等长收缩干预之后，LT 激活模式改善，在正常人中有助于LT 有效发挥稳定肩胛骨的功能；在肩关节不适者中，则促使异常模式转向正常模式。肌肉等长收缩时，快速增加的肌张力是最有效的本体感觉刺激。可以增强神经肌肉反应，促进肌肉功能恢复；等长收缩能合理纠正部分肌束或肌纤维的相对位移，恢复肌肉内在的张力平衡[50-51]。等长收缩同样也是康复训练中的常用手段之一，通过刺激主动肌的收缩，抑制拮抗肌的激活，达到增加关节活动度与稳定性、发展肌肉力量的作用。等长收缩主要作用于肌梭；肌梭密度可以反映该肌肉的感觉反馈能力，决定了肌肉生理功能上的差别[52]。肌梭在斜方肌中多是散在存在，少数聚集成肌梭联合体；在肌梭联合体中，一条运动纤维支配多个肌梭，受其影响的感受器可动员更多的运动单位；肌梭联合体还能够形成复杂传入冲动。肌梭与肌梭联合体的密度在三束斜方肌中有一定的差别，UT 和MT 中的肌梭密度显著低于LT[53]，因此LT 有较强的感觉反馈能力，在肩胛骨的稳定与运动方面有重要作用，有利于更加敏感地监测运动中的细微变化[54]。这个特征也解释了本研究中LT等长收缩较UT 静力牵拉效果更好，由于肌梭多分布于LT，因而对LT的干预能更有效地改善运动表现。

而肩胛骨周围肌肉的稳定是上肢前屈运动中保证肩袖充分发挥功能的重要基础。肩胸关节周围肌肉优先激活，有利于维持肩胛骨的稳定，使得盂肱关节的运动更加顺畅[37]。在运动前进行适当的激活，可以进一步增强后续的训练效果。同时，不同肌束在不同的动作过程中发挥的作用不同，显示出不同的激活模式。康复训练时需要结合实际情况选择动作。本研究的训练动作和干预方式针对LT 薄弱、UT 紧张的特点。如果锻炼者的症状与本研究不同，如UT 损伤、力量不足，应选择耸肩等增强UT 力量的练习方法[55]。另外康复训练时需要注意训练强度，本研究中采用的是中等强度(12 RM)。如果锻炼的目的是肩关节恢复，应该采用低强度或中等强度，避免采用大强度引发疲劳，影响恢复效果[19,56]。正常情况下，三束斜方肌纤维的激活时间与程度在不同的动作中有所不同。在运动开始前采用UT 静力牵拉、LT 等长收缩可以改善肩关节不适者的斜方肌在运动中的激活模式。通过干预，不适者的激活模式可以趋近于正常人，因而对运动中出现的肩关节不适症状，应尽早开始干预。

本研究采用无线肌电的测试方法。相比于有线电极，无线设备更加方便易用，不干扰动作的进行，有着更广泛的应用场景[57]。在本研究中，受试者需要完成全范围的关节活动，体位姿势转换频繁，无线肌电减少了对动作的束缚，减少整理调整时间，有利于各项动作的准确完成。

很多研究会测试在不同关节角度下、不同动作中肌电的变化，来探讨关节的运动规律；本研究主要探讨斜方肌通过不同干预方式后，其激活模式在后续运动过程中的改善情况，肌电信号可以较好地反映出激活模式的变化情况。建议在今后的研究中，结合肌电图与关节角度进一步分析不同干预方式对运动表现的影响。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。