感谢作者
宁波大学阮棉芳
上海体育学院张强
上海体育学院伍勰
滑动阅读作者写在前面的话。
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运动前拉伸的历史可以追溯到古希腊，但对拉伸进行科学研究直到上世纪80-90年代才开始。大量的科学研究表明运动前静态拉伸对随后的运动表现有负面影响，因此实践界也逐渐采用了动态拉伸来替代静态拉伸。但是忽略运动项目的特点，拉伸肌肉的功能，以及运动中某块肌肉拉伤的高发率，完全抛弃静态拉伸的做法也不尽合理。
本研究根据以往的研究结果，提出了股后肌群作为拮抗肌进行拉伸有利于运动表现的假设，并加以证实。同时，股后肌群静态拉伸也没有改变落地动作的运动学与动力学参数，因此我们认为拉伸股后肌群并不会增加ACL受伤的风险。虽有学者提出“运动前该不该进行拉伸”的质疑，我们认为更有科学和应用价值的问题是“运动前该怎样进行拉伸”。尽管国际上对运动前拉伸即刻效果的研究已经非常多，但以下几点还需更深入的研究：1. 针对拮抗肌拉伸的研究；2. 针对双关节肌的拉伸；3. 不同拉伸方式对肌肉形态的影响，比如羽状角，肌纤维长度等。这些形态参数的变化对不仅影响运动表现，更对预防肌肉拉伤产生重要的影响。希望本研究结果能促进训练实践中更合理科学地进行拉伸，也希望更多的运动科学界同仁关注，参与这个领域的研究。
股后肌群静态拉伸对急停跳跃与急停转身运动表现及ACL受伤风险的即刻影响
前言研究如何开始
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尽管弹性拉伸和PNF拉伸也越来越普及，静态拉伸还是最为普遍的拉伸方法。文献中大部分研究都表明静态拉伸可导致随后的运动成绩下降[1-4]（拉伸的短时效应），包括肌肉力量下降，跳跃高度下降，冲刺跑速度下降，因此很多学者建议以爆发力、力量为主的运动项目应该在准备活动中剔除静态拉伸。这也促使实践中越来越多的运动员在准备活动中采用弹性拉伸替代静态拉伸。以往的实验研究一般采用了对主动肌或者是包含主动肌与拮抗肌多块肌肉的拉伸。拉伸主动肌导致主动肌力量下降，相应地蹬伸的力矩就下降而导致运动表现下降。相反，拉伸拮抗肌则可能导致屈的力矩下降，理论上反而可以提升运动表现。Sandberg et al.[5]证实了拮抗肌（屈髋肌和背屈肌）静态拉伸能提升纵跳高度。我们推测拉伸股后肌群也会导致跳跃高度的提升。但是股后肌群是双关节肌，既有屈膝也有伸髋的作用，因此具有动作特异性，股后肌群拉伸对跳跃运动的影响到底如何也有待研究验证。
拮抗肌对于关节稳定性有很重要的作用。股后肌群与股四头肌力量之比是评价ACL受伤风险的重要指标。单一股后肌群拉伸是否会因为降低了股后肌群的力量而导致膝关节稳定性的下降，最终增加了膝关节特别是ACL的受伤风险呢？
因此我们提出了两个研究假设：1）股后肌群静态拉伸后，爆发性动作的运动表现会提升。2）股后肌群静态拉伸后，进行爆发性动作时膝关节的负荷增加而导致ACL受伤风险的上升。本研究的目的是通过VICON系统、Kistler三维测力台、肌电系统，记录分析起跳过程中下肢关节运动学及动力学参数，下肢主要肌肉的肌电，综合评价股后肌群静态拉伸对运动表现及膝关节ACL受伤风险的即刻影响。
研究对象与方法
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受试者
招募12名大学生运动员作为实验受试者
（年龄20.8±0.7岁；身高1.61±0.05m；体重54.25±4.22kg）。要求受试者接受过不少于3年的专项训练，并且无下肢损伤史。正式实验之前，受试者被告知具体实验流程，并签署知情同意书。
实验方案具体操作
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正式实验前一周，受试者熟悉实验流程，以确保每个拉伸和测试动作都能正确地执行。正式实验前两天，所有受试者不参加任何运动训练。所有测试在控温室内进行（平均温度20.1±0.5℃）。
股后肌群静态拉伸的动作要求：
受试者仰卧并将非拉伸腿伸直平放，实验人员帮助受试者将非拉伸腿压向地面，以保证在拉伸过程中膝关节不产生屈曲。
拉伸腿伸直抬起，由实验人员帮助拉伸至垂直位置或超过垂直位置，拉伸极限为受试者告知肌肉产生疼痛或酸麻感觉为止。
在整个拉伸过程中，臀部不能离开地面。重复拉伸4次，每次持续30s，间隔10s[6,7]。先拉伸优势腿，再拉伸非优势腿。测试动作1为单脚急停跳跃，受试者在距离起跳点4米处开始进行全力的助跑，拉伸腿单脚在测力台上着地后全力向上纵跳并最终双脚着地[8-10]。测试动作2 为急停180度转身，受试者在距离起跳点4米处开始进行全力的助跑，拉伸腿单脚在测力台上与助跑方向成90度横切急停，并立即转身往助跑起点跑进。
正式试验包含两个部分：
实验一，受试者慢跑6分钟后，不进行任何拉伸，马上进行测试；
实验二，受试者慢跑6分钟后，进行股后肌群的静态拉伸，再进行急停跳跃测试。两次实验受试者均完成3次有效的急停跳跃和三次急停转身，中间间隔1分钟。
两次实验在不连续的两天内进行，实验次序在各个受试者间平衡随机设置，6名受试者第一次进行实验一，第二次进行实验二，另外6名受试者次序相反。
数据采集Vicon/Kistler/Delsys
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由16台高速摄像机组成的三维运动捕捉系统(200 Hz，Vicon Motion Analysis Inc., Oxford, UK)采集了粘贴在受试者身上反光球的三维运动轨迹。反光球分别粘贴在双侧下肢第一、五跖趾关节、第二脚趾、足跟、踝关节内外侧、膝关节内外侧、大转子、骨盆左右髂棘前缘、髂前上棘、髂后棘以及肩峰。由三维测力台（1000Hz，Kistler Instruments AG Corp.，Winterthur, Switzerland）采集起跳过程中的三维地面反作用力。三维测力台数据经模数转换后接入Vicon系统,在系统内部实现同步采集数据。
利用表面肌电采集与分析系统（4000Hz，Delsys）采集运动过程中拉伸腿肌肉肌电信号。采集部位：股二头肌长头（BF）、股直肌(RF)、股内侧肌(VM)和腓肠肌内侧头(GM)。先用酒精棉球进行皮肤清洁，将传感器固定在相应测试肌肉的皮肤表面并用皮肤绷带将其固定住。受试者在热身慢跑后立即进行一次最大纵跳，以此纵跳中肌电信号为基准值对肌电进行标准化处理[11,12]。肌电系统与Vicon系统输出的同步线相连接，数据采集时，vicon 系统通过同步线向肌电系统输出一个脉冲信号并触发肌电信号的采集，从而实现三维捕捉系统、测力台、肌电系统同步采集信号。
数据处理与统计
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原始数据导入Visual3D软件（C-Motion,Inc.,Germantown,MD,USA）进行处理。对测力台信号和反光球轨迹信号进行低通滤波处理，截止频率分别为50Hz 和10Hz，然后计算运动学和动力学数据。
本文中腾起高度作为评价急停跳跃运动表现的指标，是由腾空阶段重心的最高位置减去自然站立时的重心高度。急停转身后离地的水平速度作为评价急停转身的指标。关节反力和关节力矩的计算是结合运动学数据，测力台数据，以及人体环节参数运用逆向动力学（Inverse dynamics）的方法获得[13]。胫骨前向剪切力是作用在胫骨上的膝关节反力在胫骨长轴垂直方向上的分量[14]。关节力矩是指关节周围所有结构对关节转动中心所产生的合力矩，也叫净力矩。关节所做的功是通过计算关节功率曲线下的面积获得，即对时间积分。利用受试者身体质量（BM）对力矩进行标准化，利用受试者体重（BW）对力值进行标准化[15]。
肌电信号处理方法如下：首先对原始肌电信号进行带通滤波（10-300Hz）；对滤波信号进行移动均方根（Moving RMS）计算，时间窗口为11；在动作过程中按阶段积分后取平均值（除以时间）得到平均积分肌电（aEMG）；计算结果除以最大纵跳过程中相应肌肉的RMS峰值前后50ms的平均值，做为标准化后的结果。本研究将整个急停跳跃动作分为三个阶段：预激活阶段（起跳足着地前100ms至着地瞬间）、缓冲阶段（着地瞬间至膝最大屈）和蹬伸阶段（膝最大屈至足离地）[16]。肌电数据对比取所有三个阶段，运动学与动力学分析则只考虑缓冲与蹬伸两个阶段。
数据统计
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所有数据以均值±标准差形式表示。利用SPSS软件（version17.0；SPSS Inc.,Chicago,IL）进行统计分析，统计方法为配对样本t检验，显著水平α设为0.05。急停跳跃中的跳跃高度和急停转身中的离地水平速度是检验第一个假设的主要因变量。助跑速度，着地时间，膝关节运动学动力学，地面反作用力是补充的因变量，为拉伸对运动表现的影响提供更具体的信息。最大地面水平反作用力时刻（PPF）的膝角，伸膝力矩，膝外翻角，膝内翻力矩，以及胫骨前向剪切力峰值是检验ACL受伤风险假设的主要因变量。标准化后的RF，VM，BF，GM的肌电以及主动肌-拮抗肌激活水平之比的共同收缩比是衡量拉伸对肌肉激活水平的自变量。
结果
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与运动表现相关的运动学动力学参数见表1。急停跳跃的高度在拉伸后增加了5.1%，伸膝峰值速度也相应地提升了。而急停转身的离地水平速度没有变化。其他参数未见明显的差异。
髋膝关节力矩曲线见图3。
与ACL受伤风险相关的参数见表2。在PPF时刻，任意膝髋关节参数在拉伸和非拉伸情况下均未见显著差异。在急停跳跃中，前向与侧向胫骨剪切力峰值均未见显著差异；在急停转身中，前向胫骨剪切力未见显著变化，但侧向剪切力在拉伸后显著变小，PPF时刻也显著拖后。
股二头肌的平均积分肌电在预激活与缓冲阶段均在拉伸后显著减小。其他肌肉的平均积分肌电在拉伸后均未见变化。相应地，拉伸后，股后肌群与股四头肌的共同收缩比在预激活与缓冲阶段均显著下降（图4）。
讨论
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虽然很多研究检验了拉伸对多种动作运动表现的影响，但拉伸对关节运动学动力学的影响还未见报道。本研究首次基于急停跳跃和急停转身中关节运动学动力学参数检验拉伸对运动表现和受伤风险的即刻影响。急停跳跃与急停转身均是ACL高风险动作，代表典型的垂直与横向动作。研究结果部分支持有关运动表现的假设，但否定了有关受伤风险的假设。
拉伸后跳跃高度的增加主要归因于增大的伸膝角速度，这与有增大趋势的伸膝力矩也是一致的。这也支持了Chappell[14]等提出的假设：减小的股后/股四力量之比将导致伸膝力矩增大.我们虽然没有直接测量肌肉的力量，但是我们检测到了股后股四共同收缩比的下降。有研究[17]表明对于典型的SSC（拉长-收缩周期）动作，股四头肌在预激活阶段提升的激活水平会提升牵张反射的强度，即使蹬伸阶段的肌电水平不变，运动表现也会提升。降低的共同收缩比在动作技能获得过程中也会出现，初学者往往出现不必要的共同收缩，而随着动作技能的掌握，共同收缩比会下降，动作效率会提高。静态拉伸拮抗肌是否可以提升动作学习的效率有待今后的研究检验。拉伸后进行急停转身，虽然相似的肌电变化也出现了，但运动表现没有变化，可能的原因是急停转身动作中股四头肌的贡献相对较小，而其他未拉伸的肌肉对这个动作贡献较大。
减小的股后股四共同收缩比虽然可能对运动表现有利，但有可能增加ACL的负荷。Weinhandl等[18]通过一个疲劳方案降低了股后相对于股四的力量，结果发现在侧切动作中，ACL的负荷显著增大。虽然拉伸和疲劳都会导致股后肌群力量的下降，但两者首先在力量下降的幅度上就有所区别。疲劳方案导致股后肌群力量下降8%，而拉伸导致的力量下降可能只有3.9%[19]。除了肌肉力量下降，疲劳还可能影响动作的协调，增加肌肉反应时，降低本体感觉，最终可能会影响控制身体姿态的能力，加大关节的不正常动作。本研究结果显示静态拉伸并不会影响高强度落地动作中的动作控制和关节运动，因此并未增加ACL受伤的风险。本文的结果与Wild等[20]人的结果也不一致。他们发现股后肌群力量小的少年女运动员在落地中的外翻膝角和ACL负荷都比股后肌群力量大的同龄女运动员大。另有研究表明股后肌群刚度小的运动员有更大的ACL受伤风险[21]。
与本研究即刻效果不同的是，长期较弱的股后肌群力量或者较小的刚度可能促发了落地动作的改变，而拉伸所导致的短时力量下降并未改变落地动作。
拉伸后在高强度动态动作中肌肉激活水平下降，这与以往的很多研究结果一致。可能的机制是：1. 高尔基腱体产生的抑制作用使α运动神经元的兴奋度下降；2.肌梭敏感度的下降；3.关节感受器产生的对α运动神经元抑制作用。但是也有部分研究显示拉伸后肌肉的肌电水平没有显著变化。
这可能是因为1.拉伸时间不足；2.受试者的柔韧性以及痛觉的阈值个体差异较大。3，我们将着地阶段分为缓冲和蹬伸阶段，而有些其他研究将整个着地作为一个阶段进行统计比较。
本研究局限性主要包括以下几点：1. 用肌电水平来推断肌肉力量；2. 用关节运动学动力学指标间接衡量ACL负荷，而不是直接地测量或计算；3. 拉伸的强度靠受试者主观感受，缺乏客观的指标；4. 相对较小的样本量。
综上所述，股后肌群拉伸并没有导致随后高强度动作运动表现的下降，反而使急停跳跃高度得到了提升。拉伸虽然导致了股二股四头肌共同收缩比下降，但并没有导致关键的膝关节运动学动力学指标发生变化，胫骨前向剪切力也没有变化，因此我们认为静态拉伸股后肌群没有增加ACL的受伤风险，推荐运动员在针对爆发性运动的热身活动中采用股后肌群的静态拉伸。
参考文献（略）
下篇继续探索科学循证之路
武体体能中心新媒体
责任编辑：Orange
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