第二章 人体骨骼肌的运动功能基础
运动是一个复杂的过程,为了更有效的使身体活动,人体肌肉越是接近躯干的肌肉就越大,越是接近末端的肌肉就越小。运动过程中,人体会根据固定条件按照一定“程序”调用不同的肌肉,如杠铃卧推推起时,会自然地先使用胸大肌,然后用三角肌、肱三头肌等。这些程序是通过大脑编排并经过不断重复固定下来的,如学习骑自行车的过程。越是与日常生活密切的运动,程序越不容易消失,如立、坐、走、跑等。同时,越是基本动作,一旦形成错误定型,改起来也越困难。为了更好的完成各种复杂的技术动作,同时也为了尽可能避免错误动作引发的肌肉损伤,我们需要对作为人体骨骼肌的运动功能基础进行深入的认识。
一、运动人体的肌群
骨骼肌是人体运动的动力来源,深入了解其牵拉人体运动的原理,对认识人体的机械运动规律,提高人体运动的效率和表现,改进、完善运动技术和训练方法,增强体质和预防损伤,都具有十分重要的意义。
图2.1 人体主要肌肉的位置(北体大运动解剖学教研室供图)
人体全身有数百块肌肉参与躯体的随意运动,而每块肌肉在运动中发挥着不同的功能。沿着三个基本轴其对关节转动的不同作用分为:
屈肌—牵拉环节沿着额状轴绕关节向前转动(膝关节以下相反);
伸肌—牵拉环节沿着额状轴绕关节向后转动(膝关节以下相反);
外展肌—牵拉环节沿着矢状轴绕关节向外侧转动(远离正中矢状面);
内收肌—牵拉环节沿着矢状轴绕关节向内侧转动(远离正中矢状面);
旋内肌—牵拉环节沿着垂直轴绕关节向前内侧转动;
旋外肌—牵拉环节沿着垂直轴绕关节向后外侧转动。
从自身特性上看,骨骼肌只能主动收缩发力,具有缩短的趋势而不能像被压缩的弹簧那样主动使附着点分离。从肌肉起止点上看,只有肌肉跨过某个关节,才会牵拉某个关节产生运动,具体产生何种功能,取决于肌肉合力轴跨过关节时与关节中心点的方位关系。从最终产生的运动方式看,肌肉收缩发力时会以同样大小的力作用于其附着的骨上,至于最终导致哪块骨运动,不取决于该肌肉,而取决于其固定条件。具体引起关节运动的肌群如下:
(一)运动躯干的肌群
1.运动脊柱的肌群
1.1 使脊柱屈的肌群
腰段脊柱:腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、髂腰肌等。
颈段脊柱:胸锁乳突肌等。
采用仰卧起坐、悬垂举腿、仰卧两头起等练习,可以发展脊柱屈肌群的力量;体操“下桥”动作可发展其伸展性。
1.2 使脊柱伸的肌群
腰段脊柱:竖脊肌、斜方肌、臀大肌等。
颈段脊柱:胸锁乳突肌、斜方肌等。
采用负重体屈伸、背向抛铅球、俯卧臂腿上振等练习可发展脊柱伸肌群的力量;体前屈、仰卧举腿可发展其伸展性。
1.3 使脊柱侧屈的肌群
腰段脊柱:同侧的腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌、腰方肌、斜方肌、横突棘肌、髂腰肌等。
颈段脊柱:同侧的胸锁乳突肌、夹肌、斜方肌、横突棘肌、肩胛提肌等。
采用侧卧抬上体和直立负重体侧屈等练习课发展脊柱侧屈肌群的力量;坐位或站立的体侧屈、侧屈振腰等练习课发展其伸展性。
1.4 使脊柱回旋的肌群
腰段脊柱:同侧的腹内斜肌、斜方肌,对侧的腹外斜肌等。
颈段脊柱:同侧的肩胛提肌、夹肌、斜方肌,对侧的胸锁乳突肌等。
采用负重转体、下斜仰卧起坐转体等练习可发展回旋脊柱肌群的力量,坐位或站立的转体牵拉练习可发展其伸展性。
人类的直立行走更多的要求人类保存脊柱伸的状态,因此有着相对更为发达的竖脊肌,而腹部肌肉较弱。加之日常生活中腹部肌肉较少用到,因此在缺乏锻炼的情况下,腹部脂肪堆积和重力影响,容易形成大腹便便的情况而影响体型健美。要想改善这一现象,整体锻炼后补充腹部肌肉练习不可缺少,仰卧起坐和悬垂举腿练习相配合是一个不错的办法。
2.参与呼吸运动的肌群
2.1 参与吸气肌群
固有吸气肌:膈肌、肋间外肌等。
辅助吸气肌:胸大肌、胸小肌、胸锁乳突肌等。
2.2 参与呼气肌群
固有呼气肌:肋间内肌、胸横肌等。
辅助呼气肌:腹直肌、腰方肌、髂肋肌等。
(二)运动上肢的肌群
1.运动肩带的肌群
1.1 使肩胛骨上提的肌群
斜方肌上部、菱形肌、肩胛提肌、胸锁乳突肌等。
采用负重侧上举、提拉杠铃耸肩、肩上推举等辅助练习可发展该肌群的力量;沉肩上拉练习可发展其伸展性。
1.2 使肩胛骨下降的肌群
斜方肌下部、胸小肌、前锯肌下部纤维、胸大肌、背阔肌等。
采用滑轮下拉、下斜卧推、引体向上等练习课发展该肌群的力量,悬垂、举上臂侧振练习可发展其伸展性。
1.3 使肩胛骨前伸的肌群
前锯肌、胸大肌、胸小肌等。
采用平板卧推、仰卧飞鸟、蝴蝶机夹胸、俯卧撑等练习可发展肩胛骨前伸肌群的力量,扩胸、单手握肋木向对侧转体等练习可发展其伸展性。
1.4 使肩胛骨后缩的肌群
斜方肌、菱形肌、肩胛提肌、背阔肌等。
采用负重扩胸、俯立飞鸟、持牵引皮筋扩胸等练习可发展肩胛骨后缩肌群的力量,含胸抱肩、单手握肋木同侧转体等练习可发展其伸展性。
1.5 使肩胛骨上回旋的肌群
斜方肌上部和下部纤维、前锯肌下部纤维等。
采用负重侧上举、肩上推举等练习可发展肩胛骨上回旋肌群的力量;体前、体后抱肩内收上臂等练习可发展其伸展性。
1.6 使肩胛骨下回旋的肌群
菱形肌、胸小肌、肩胛提肌等。
采用滑轮下拉、爬绳、引体向上等练习可发展肩胛骨下回旋肌群的力量,悬垂吊肩等练习可发展其伸展性。
很多青少年有着随意站立时保持肩部向前上方探出——“探肩”的坏毛病,这主要是因为斜方肌上下部肌肉纤维力量不平衡造成的。长期的肩部承压,如背重书包、挑水、扛重物等,给予肩部向下的压力,人体肌肉中使肩胛骨上提的肌肉被动发力与这些压力对抗,长此以往,以斜方肌上部纤维为主的这部分肌肉相对发达,而在非承重随意站立时表现出肩部上耸的现象。如果同时此人又有长期看电视或电脑的习惯而造成头部前探,形成探肩的姿势不良现象就不足为奇了。
与此同时,以斜方肌下部纤维为代表的使肩胛骨下降的力量日常生活中用的较少,不足以与上提肩胛骨的力量维持平衡则从另外一个角度解释了上面的现象。另外,双杠臂屈伸动作很多青少年撑不起来,这除了跟此人肱三头肌力量不足有关外,使肩胛骨下降的肌肉力量过弱也是一个重要原因。
2.运动肩关节的肌群
2.1 使肩关节屈的肌群
胸大肌、三角肌前部肌纤维、肱二头肌长头、喙肱肌等。
采用卧推、负重前平举、俯卧撑等辅助练习可发展屈肩肌群的力量;向后拉肩等练习可发展其伸展性。
2.2 使肩关节伸的肌群
三角肌后部纤维、肱三头肌长头、背阔肌、冈下肌、小圆肌、大圆肌等。
采用卧拉、俯立划船、负重扩胸等练习可发展该肌群的力量;含胸抱肩、向前压肩等练习可发展其肌群伸展性。
2.3 使肩关节外展的肌群
三角肌、冈上肌。
采用负重侧平举、杠铃直立划船、肩上推举等练习可发展该肌群的力量;直臂做向前内、后内侧转肩等练习可发展其伸展性。
2.4 使肩关节内收的肌群
肩胛下肌、胸大肌、背阔肌、冈下肌、小圆肌、大圆肌、喙肱肌。
采用滑轮颈后下拉、爬绳、宽握距离、引体向上等练习可发展该肌群的力量;悬垂吊肩等可发展其伸展性。
2.5 使肩关节旋内的肌群
三角肌前部、胸大肌、背阔肌、肩胛下肌、大圆肌。
采用上臂旋内拉弹力带等练习可发展该肌群的力量;肩旋外挺胸等练习可发展其伸展性。
2.6 使肩关节旋外的肌群
三角肌后部、冈下肌、小圆肌。
采用上臂旋外拉弹力带等练习可发展该肌群的力量;含胸抱肩等练习可发展其伸展性。
2.7 使肩关节水平屈的肌群
三角肌、胸大肌、肱二头肌和喙肱肌。
采用宽握卧推、俯卧撑(宽撑)等练习可发生该肌群的力量;扩胸运动、飞鸟后展等练习可发展其伸展性。
2.8 使肩关节水平伸的肌群
三角肌、冈上肌、肱三头肌长头、背阔肌、冈下肌、小圆肌和大圆肌。
采用“架肩”向后拉皮筋或弹力带、扩胸运动等练习可发展该肌群力量;含胸抱肩等练习可发展其伸展性。
整体上看,肩关节周围屈肌力量大于伸肌,内收力量大于外展,旋内力量大于旋外。
屈伸肌肉力量不平衡,多数表现为胸大肌力量过强,可表现为两侧上臂被牵引向前的“含胸”姿势,并加剧前文所述的“探肩”。解决方案当然是加强背阔肌的锻炼,可有效改善不良的姿势,且发达的背阔肌对背部“倒三角”健美体型的塑造具有重要意义(不但可以加宽背部,而且有助于束腰)。划船、蝶泳均可有效锻炼背阔肌。
胸大肌、背阔肌带动肩关节内收的力量远强于三角肌带动的外展,因此人类可以做出如吊环十字支撑等高难动作。三角肌也是维持体型的重要肌肉,对肩部健美有着重要意义,不仅可以增加肩宽,对倒三角健美体型的形成也有助益。锻炼起来也方便,如持哑铃两臂侧平举等。
扳手腕容易误认为主要是与肘关节周围肌肉力量有关,其实更多是依靠肩关节旋内肌肉的力量,如胸大肌、背阔肌,肘关节周围肌肉更多是一种维持固定的功能。
3.运动肘关节的肌群
3.1 使肘关节屈的肌群
肱肌、肱二头肌、肱桡肌、旋前圆肌。
采用负重弯举、引体向上等辅助练习可发展该群肌肉的力量;后压臂等练习可发展其伸展性。
3.2 使肘关节伸的肌群
肱三头肌、肘肌。
采用杠铃颈后弯举、俯立臂屈伸等辅助练习可发展该肌群的力量;屈肘臂上举等练习可发展其伸展性。
3.3 使肘关节旋内的肌群
旋前圆肌、旋前方肌、肱桡肌。
采用前臂旋内拉弹力带辅助练习可发展该肌群的力量;向后拉肩加前臂旋外练习可发展其伸展性。
3.4 使肘关节旋外的肌群
旋后肌、肱二头肌、肱桡肌。
前臂旋外拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;向后拉肩加前臂旋内练习可发展其伸展性。
肘关节屈伸方面人们更关注肱二头肌的锻炼,需要指出的是肱三头肌的锻炼同样重要,拳击、武术爱好者尤其如此。持哑铃颈后臂屈伸、俯卧撑等均可起到很好的效果。
此外,肱二头肌既可以屈肘又可以屈肩,因此在同时屈肘屈肩条件下展示效果较好。同时,肱二头肌屈肘的同时也可使肘关节旋外,因此展示时配合肘关节旋外效果最佳。其旋外这一功能也解释了引体向上时候,“正握”(抓单杠时掌心朝向自己)一般牵拉次数多于“反握”的原因,“反握”牵拉时候肘关节有提前旋内,拉起过程中会因为肱二头肌发力而诱使其旋外造成肌肉力量损耗,而“正握”就不存在这种情况。
4.运动桡腕关节的肌群
4.1 使桡腕关节屈的肌群
桡侧腕屈肌、掌长肌、尺侧腕屈肌、指浅屈肌和指深屈肌。
采用屈腕缠重锤或屈腕弯举哑铃等辅助练习可发展该肌群的力量;手掌伸位下压等练习可发展其伸展性。
4.2 使桡腕关节伸的肌群
桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、指伸肌、食指伸肌。
采用伸腕重锤或伸腕弯举哑铃等辅助练习可发展该肌群的力量;手背屈位下压等练习可发展其伸展性。
4.3 使桡腕关节外展的肌群
桡侧腕屈肌、桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、食指伸肌等。
采用负重腕外展等辅助练习可发展该肌群的力量;内向压腕等练习可发展其伸展性。
4.4 使桡腕关节内收的肌群
尺侧腕屈肌、尺侧腕伸肌。
采用负重腕内收等辅助练习可发展该肌群的力量;向外压腕等练习可发展其伸展性。
对于桡腕关节而言,屈肌力量显然大于伸肌,这主要跟抓握持物动作较常使用有关。关节周围肌肉多为“多关节肌”,特定条件下容易形成主动不足或被动不足的现象,为尽量避免竞技或锻炼中两种不足的影响,需有意识加强这部分肌肉的柔韧性。
(三)运动下肢的肌群
1.运动髋关节的肌群
1.1 使髋关节屈的肌群
髂腰肌、腹直肌、缝匠肌、阔筋膜张肌、耻骨肌等。
采用悬垂举腿、仰卧举腿、负重高抬腿等练习可发展该肌群的力量;后压腿、弓箭步压腿、跪撑后倒等练习可发展其伸展性。
1.2 使髋关节伸的肌群
臀大肌、股二头肌、半腱肌、半膜肌、大收肌等。
采用负重后摆腿、俯卧背腿、后蹬跑等练习可发展该肌群的力量;正压腿、仰卧屈髋等练习可发展其伸展性。
1.3 使髋关节外展的肌群
臀中肌、臀小肌、阔肌膜张肌、臀大肌上部、梨状肌等。
采用负重侧摆腿、侧卧举腿等负重练习可发展该肌群的力量;体侧屈、侧卧前压腿、侧卧后压腿等练习可发展其伸展性。
1.4 使髋关节内收的肌群
大收肌、长收肌、短收肌、臀大肌下部、股薄肌、耻骨肌等。
采用抗阻力夹腿、抗阻力内摆腿等辅助练习可发展内收肌的力量;侧压腿、横劈叉等练习可发展其伸展性。
1.5 使髋关节旋外的肌群
髂腰肌、臀大肌、梨状肌、臀中肌后部、臀小肌后部、缝匠肌等。
采用大腿旋外拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;侧卧前压腿等练习可发展其伸展性。
1.6 使髋关节旋内的肌群
臀中肌前部、臀小肌前部、阔筋膜张肌等。
采用大腿旋内拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;侧卧后压腿等练习可发展其伸展性。
整体而言,髋关节周围肌肉力量,伸肌大于屈肌,内收肌肉力量大于外展,旋外肌肉力量大于旋内。
屈髋关节肌肉力量最强的髂腰肌和伸髋关节肌肉力量最强的臀大肌都可以使关节旋外,这可以从随意站立时脚尖的不自主旋外体现出来。同时也表明需要关注旋内肌肉力量的锻炼,否则容易造成跑步时候的“外八字步”现象。
平地步行和爬楼梯/爬山对臀大肌做功的消耗是有明显差异的,这主要和该肌肉的起止点有关,爬楼梯时需要臀大肌协助骨盆后倾,因此我们能明显感到持续爬楼梯后臀大肌的酸痛。
远固定条件下,臀中肌可有效牵拉骨盆侧倾,协助维持正常步行,各种原因造成的臀中肌无力,均可对患者的步姿造成严重影响,形成“鸭步”现象。
2.运动膝关节的肌群
2.1 使膝关节屈的肌群
股二头肌、半腱肌、半膜肌、缝匠肌、股薄肌、腓肠肌等。
采用俯卧抗阻屈小腿、后踢腿跑等辅助练习可发展该肌群的力量;正压腿等练习可发展其伸展性。
2.2 使膝关节伸的肌群
股四头肌。
采用负重蹲起、坐姿蹬腿、腿举等辅助练习可发展该肌群的力量;俯卧反弓展体、后压腿、跪撑后倒等练习可发展其伸展性。
2.3 使膝关节旋内的肌群
缝匠肌、半腱肌、半膜肌、股薄肌、腓肠肌内侧头等。
采用屈膝位小腿旋内拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;屈膝位小腿旋外等练习可发展其伸展性。
2.4 使膝关节旋外的肌群
股二头肌、腓肠肌外侧头等。
采用屈膝位小腿旋外拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;屈膝位小腿旋内的练习可发展其伸展性。
伸膝肌肉力量大于屈膝,且股四头肌在完成伸膝关节功能时其作用几乎是唯一的,正是因为其不可替代,因此髌韧带断裂造成肌肉功能丧失时对人的影响也是无可代偿的,如历史人物孙膑,受膑刑后伸膝功能无法恢复,造成无法站立的功能障碍。
屈膝的肌肉虽多,如股二头肌、半腱肌、半膜肌、腓肠肌等,但其肌肉力量却不强。常见的情况是伸膝肌肉力量过强造成的屈伸力量不平衡,严重失衡则容易引起肌肉拉伤。因此对于这部分肌肉,除了需要有意识的加强肌肉力量外,还需注意配合正压腿等发展柔韧性练习。
3.运动踝关节的肌群
3.1 使踝关节屈的肌群
小腿三头肌、长屈肌、趾长屈肌、胫骨后肌、腓骨长肌、腓骨短肌等。
采用负重提踵、跳绳、脚掌蹬拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;勾脚正压腿等练习可发展其伸展性。
3.2 使踝关节伸的肌群
胫骨前肌、长伸肌、趾长伸肌等。
采用脚掌勾拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;跪坐压足背等练习可发展其伸展性。
3.3 使踝关节外展(外翻)的肌群
腓骨长肌、腓骨短肌、第三腓骨肌等。
采用足外翻勾拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;内翻压足背等练习可发展其伸展性。
3.4 使踝关节内收(内翻)的肌群
长屈肌、趾长屈肌、胫骨前肌、胫骨后肌等。
采用足内翻勾拉弹力带等辅助练习可发展该肌群的力量;外翻压足背等练习可发展其伸展性。
屈踝肌肉力量大于伸踝,小腿三头肌的屈踝功能在完成提踵、跳跃等动作时具有重要意义,但在屈踝关节上,尚有其它肌肉具有类似功能(力量较弱)。因此,跟腱完全断裂造成小腿三头肌功能障碍时,患者无法提踵、跳跃,但尚可屈踝,在步行过程中起到相应的作用,如武侠人物“燕子李三”。