腘绳肌拉伤的医学生物力学风险与防范策略探讨

腘绳肌拉伤，即日常所称“ 大腿肌肉拉伤” ，是运动训练和竞赛中的最常见损伤之一，特别是在短跑、足球、橄榄球等需要快速加速和变向的运动项目中更为普遍，在专业运动中占所有损伤的 17\~24%[1-3]。腘绳肌损伤的预防和康复策略目前侧重于偏心力量素质的发展和训练[4]。而偏心训练可增强腘绳肌承受最大速度跑步时遇到的应力。尽管使用北欧腘绳肌离心收缩锻炼等偏心训练干预措施有助于降低腘绳肌受伤率。然而，腘绳肌损伤率的增加可能是多因素的[5,6]。有证据表明，离心力量训练可能无法完全避免所有人跑步时可能出现损伤。因此，探索医学生物力学风险并形成针对性策略对保护腘绳肌至关重要。

在损伤原因的生物力学模型中，肌肉损伤被认为是施加的机械应力超过组织承受应力的结果。因此，影响组织应力的内部、外部因素之间的复杂相互作用是发生的原因。冲刺加速和最大速度跑对腘绳肌应力强度要求较大。在加速过程中，腘绳肌群产生较大的髋部伸肌扭矩。站立期间的峰值肌肉力量范围为体重的3 \~ 4.2 倍，而腿部摆动期间的峰值肌肉力量为体重的 8 倍[7]。不可否认，腘绳肌在跑步加速中发挥着至关重要的作用。本文探讨了腘绳肌损伤的生物力学和预防策略。

1. 腘绳肌损伤的生物力学

1.1 肌肉损伤的生物力学模型

在生物力学模型中，肌肉损伤通常被视为施加的机械应力超过组织承受应力的结果。这一模型强调了肌肉组织在承受外力作用时的力学特性，以及这些特性与损伤风险之间的关系。当肌肉组织所承受的应力超过其生理极限时，就会发生损伤。

1.2 腘绳肌在短跑和冲刺中的应力分析

在短跑和冲刺等高强度运动中，腘绳肌发挥着至关重要的作用。在高速度到最大速度的短跑中，腿部摆动和早期站立阶段是最易出现损伤时间。在腿部摆动阶段，髋部的快速屈曲和伸展会产生小腿的大角加速度，从而在摆动后期到过渡期间驱动膝盖伸展。在末端摆动时，峰值肌肉力量达到体重的10 倍，半膜肌的范围为 23.9～46.0N/kg ，股二头肌长头的范围为 13.2\~26.4 N/kg ，短头的范围为 10.4N/kg ，半腱肌的范围高达 5.9N/kg, 。所有腘绳肌的肌腱长度增加约 10% ，并且峰值肌肉活动、拉长速度和腘绳肌所做的负功都发生在腿部末期摆动期间[8,9]。

虽然在摆动期间腘绳肌必须抵抗小腿的运动驱动扭矩，但在站立期间它们又必须抵抗垂直地面反作用力产生的关节扭矩。脚掌接触地面后，垂直地面反作用力的突然上升会产生外部髋屈肌和膝伸肌力矩，该力矩必须通过腘绳肌的作用来抵消。无法抵消外部关节力矩可能会导致髋部进一步弯曲，膝盖进一步伸展，这可能随后增加施加在腘绳肌上的主动应变，从而导致腘绳肌组织损伤。

最大速度冲刺跑对生物力学的高要求，使腘绳肌处于其生理能力的上限。随着个人和团队运动需求的不断增加、跑步速度提高和冲刺跑频率的增加，腘绳肌受伤风险也会增加。更快的跑步速度使腘绳肌承受更高的肌肉力量、兴奋水平和组织应变，特别是在股二头肌长头处组织疲劳和损伤的可能性急剧增加[10]。

即使影响腘绳肌所的机械应力因素细微变化也可能足以导致腘绳肌损伤的发生。因此，为了降低腘绳肌风险，预防大腿肌肉拉伤考虑既能增强腘绳肌的应力又的方法。

2. 影响腘绳肌应力的运动学参数

了解影响腘绳肌的运动学参数对预防,我们需要关注影响腘绳肌应力的各种运动学参数。这些参数包括腰部-骨盆控制、躯干侧向屈曲和旋转、骨盆前倾、腰椎伸展和躯干前倾等。

2.1 腰-骨盆控制

腰-骨盆控制是指在动态活动期间控制腰椎和骨盆姿势的能力，被广泛认为在腘绳肌和其他运动损伤中发挥作用。基于股二头肌长头，骶结节韧带和骨盆之间的解剖学联系，提出改变腰椎-骨盆控制以引起躯干和骨盆的无效力转移，增加腘绳肌上的应力。当腰椎骨盆控制不足时，可能会导致躯干和骨盆之间的力传递效率降低，进而增加腘绳肌的负荷。

腘绳肌近端连接坐骨结节，腰椎骨盆控制和腘绳肌拉伤之间的机械联系是合乎逻辑的。由于骨盆充当躯干和下肢之间的功能杠杆，肌肉力量可以在多个节段上产生角加速度，从而影响对侧肢体肌肉的张力。因此，跑步过程中四肢之间的协调性改变以及神经肌肉控制的波动可能会引起不同的腘绳肌拉伤，从而导致微损伤和组织疲劳，或过度的腘绳肌拉伤导致急性损伤。

实验研究提供的证据支持腰椎骨盆控制改变与腘绳肌拉伤之间的关联。在两项前瞻性研究中，在持续腘绳肌拉伤的个体中观察到躯干和骨盆肌肉活动的改变[11]。此外，存在腘绳肌拉伤病史的个体臀大肌和竖脊肌活动可能存在延迟。因此，从临床角度来看，在损伤康复和预防计划中应考虑影响腰椎骨盆控制。

2.2 躯干侧向屈曲和旋转

控制躯干侧向屈曲和旋转的缺陷是与腰椎骨盆控制相关的运动学特征，也会导致腘绳肌拉伤。解剖学研究表明，躯干过度旋转或侧屈会改变躯干肌肉组织的长度-张力关系，降低稳定骨盆的能力。这会对四肢之间和骨盆之间的力传递产生负面影响，可能导致腘绳肌拉伤风险增加[12]。

2.3 骨盆前倾

骨盆前倾被广泛认为是腘绳肌拉伤的运动学因素[13,14]。从功能解剖学的角度来看，骨盆前倾导致坐骨结节向后上方旋转，延长腘绳肌并增加组织应变。由于腘绳肌的近端力臂随着髋部屈曲而增加，腘绳肌更容易受到节段旋转引起的组织长度变化的影响。因此，在摆动过程中和/或髋部弯曲时的早期站立过程中不受控制或增加的骨盆前倾可能会增加近端腘绳肌拉伤，从而增加腘绳肌拉伤的风险。在包括冲刺跑在内的动态活动中，不受控制或增加的骨盆前倾可能会进一步加剧腘绳肌的负荷。

2.4 腰部伸展

腰椎伸展与腘绳肌拉伤之间的关系尚存在争议。过度腰部伸展对于腘绳肌拉伤发生具有一定意义。腰椎处的轻微撞击或神经根刺激可能会导致运动神经元功能改变，从而可能增加对腘绳肌拉伤的易感性。有研究报告腰椎“ 功能障碍” 、神经紧张和腘绳肌拉伤之间存在关联，但人们普遍认为，在无症状个体中经常发现“ 异常” 磁共振成像特征。因此，目前尚无法完全证实腰椎病理学与腘绳肌拉伤之间的因果关系。因此，腰椎运动学和腘绳肌拉伤之间的联系目前仅在理论研究阶段。

2.5 跨步

跨步是跑步等动态活动中常见的步态特征之一。跨步的特点是脚在重心前面接触地面[15]。从运动学角度来看，这可能表现为接触时髋部屈曲增加、膝盖伸展、胫骨和足部倾斜角度较高，在摆动阶段

大腿和腿部缺乏“ 回缩” [16]。

跨步可能通过多种机制影响腘绳肌拉伤和拉伤[17]。跨步过大或过小都可能对腘绳肌造成不利影响。首先，跨步过大已被证明会影响峰值制动力和制动脉冲。在冲刺跑中，这可能会导致早期肌肉疲劳，降低组织应变的内部阻力，并增加疲劳相关组织脆性。其次，跨步过大会增加站立期间的外部髋部屈肌力矩，高髋部屈曲角度也会增加腘绳肌长度。在其他条件相同的情况下，两者的结合最终将使腘绳肌在伸长位置时承受较高的肌肉力量，从而增加施加到腘绳肌的压力。而跨步过小则可能限制肌肉力量的发挥和增加关节负荷。因此，在跑步过程中保持适当的跨步长度对于预防腘绳肌拉伤具有重要意义。

2.6 影响腘绳肌拉伤的其他因素

运动员的个体特征如年龄、性别、体重、身高以及肌肉类型等都可能对腘绳肌拉伤风险产生影响。训练环境也是影响腘绳肌拉伤风险的重要因素之一。训练场地的硬度、湿度以及温度等都可能对运动员的身体负荷和肌肉应力产生影响。例如，在过硬的场地上进行训练可能会增加关节负荷和肌肉拉伤的风险；而在过软的场地上进行训练则可能限制肌肉力量的发挥和增加疲劳感。因此，在选择训练场地时，需要综合考虑运动员的需求和场地条件的影响。

合适的运动装备对于预防腘绳肌拉伤同样具有重要意义。例如，选择合适的跑鞋可以提供足够的支撑和缓冲作用，减少地面反作用力对腘绳肌的冲击；而佩戴合适的护具则可以提供额外的保护和支持作用，降低受伤风险。因此，在选择运动装备时，需要根据运动员的需求和实际情况进行选择和调整。

3.腘绳肌拉伤预防及训练实践策略

由于拉伤是肌肉损伤的主要机制，并且一些运动学参数似乎直接影响腘绳肌拉伤，因此通过控制影响腘绳肌拉伤的风险因素具有意义。训练中通过，北欧腘绳肌离心收缩、体前屈蹲、仰卧顶髋屈膝等练习激活腘绳肌可以定程度上保护腘绳肌。针对腘绳肌训练量度与训练强度的配合，也是可以预防腘绳肌拉伤的有效方式。大于 10 周的腘绳肌离心张力训练是预防损伤的有效方法[18,19]。

影响腘绳肌损伤因素多样，然而目前的实证研究中，没有任何单一的生物力学参数被确定为腘绳肌拉伤的独立驱动因素。相反，经常观察到多个生物力学参数组合，相互协调导致腘绳肌拉伤。而短时间的即刻训练并不能完全避免腘绳肌拉伤，因此在腘绳肌训练频率、训练强度、训练时间的控制上仍需要进一步研究和探索。

4.总结展望

综上所示，本文探讨了短跑、冲刺跑训练和实际中的生物力学变化及其与腘绳肌损伤之间的理论机制联系，希望让相关运动训练者、运动爱好者了解可能影响腘绳肌损伤的因素，为进一步理论研究提供基础和帮助。

针对腘绳肌拉伤的风险因素，我们可以采取一系列预防和训练策略来降低损伤风险。这些策略包括增强肌肉力量、提高柔韧性、优化跑步姿势以及合理安排训练计划等。除了上述生物力学因素外，腘绳肌拉伤的发生还可能受到其他多种因素的影响，如运动员的个体特征、训练环境、装备条件等。因此，在制定综合防范策略时，需要综合考虑这些因素的作用和影响。

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