体能资讯|一种新型肩袖康复装置对肩部力量和功能的影响

文摘   2024-08-30 17:02   上海  

伤病预防



一种新型肩袖康复装置对肩部力量和功能的影响

Effects of a Novel Rotator Cuff Rehabilitation Device on Shoulder Strength and Function



原文:"The Journal of Strength and Conditioning Research" – V35 – I12




▌ 概要


Savitzky, JA, Abrams, LR, Galluzzo, NA, Ostrow, SP, Protosow, TJ, Liu, SA, Handrakis, JP, 以及Friel, K. 一种新型肩袖康复装置对肩部力量和功能的影响。体能训练研究期刊(J Strength Cond Res) 35(12): 3355–3363, 2021—盂肱关节是一个多轴球窝关节,肩袖(RC)肌群稳定性和结缔组织可以平衡其固有的不稳定性。运动已被证明可以减轻由于过度使用、创伤或不良姿势引起的肩袖(RC)退行性病变所引起的疼痛和残疾。这项研究比较了ShoulderSphere(SS)和TheraBand(TB)的训练效果,前者是一种利用离心力阻力的创新装置,后者是一种利用弹性阻力的传统装置。35名健康成年男女(24.2+/-2.4岁)随机分为3组:SS组、TB组和对照组。在每周两次、为期6周的干预阶段前后评估5项指标:力量(肩屈[Fx]、肩伸[Ext]、肩外旋[ER]和肩内旋[IR])、本体感觉(6个体位)、肩后部耐力(ShEnd)、稳定性(上肢Y-平衡试验[YBal](上外侧[YBalSup]、内侧[YBalMed]和下外侧[YBalInf])和爆发力(坐姿投掷[ShtPt])。采用3(组:SS、TB和对照组)×2(时间:训练前、训练后)对数据进行分析。分析表明,时间对所有力量训练的运动产生主要影响(p<0.01): 下外侧Y平衡测试(YBalInf) (p<0.0001), 坐姿投掷(ShtPt) (p<0.05)和肩后部耐力(ShEnd) (p<0.0001),但第3组时间没有交互作用。对本体感觉无主要影响或交互影响。在SS组和TB组内,肩伸(Ext)、肩内旋(IR)、下外侧Y平衡(YBalInf)和肩后部耐力(ShEnd)均显著升高。只有SS组的肩外旋(ER)、肩屈(Fx)和坐姿投掷(ShtPt)显著增加。ShoulderSphere训练显示出与TB训练相当的调节效果,并可能在肩屈(Fx)和肩外旋(ER)以及爆发力方面提供额外的力量增益。ShoulderSphere训练应该被认为是肩袖(RC)调节可行的选择方案。



▌ 关键

肩关节复合体, 肩关节, 阻力训练, 运动疗法, 力量强化训练



▌ 简介


盂肱关节(GH)是一个多轴球窝关节,是以稳定性的牺牲来增加活动能力 (7)。肩部固有的不稳定性是由于肩关节窝与肱骨头的解剖关系而导致的 (41)。肩部的功能稳定是通过无收缩的静态稳定结构(关节囊和韧带)和可收缩的动态稳定结构(肩部肌肉组织)的整合来实现的 (3)。


肩关节的4个动态稳定结构统称为肩袖(RC) (7)。肩袖(RC)通过将凸起的肱骨头压入肩胛骨凹陷的盂窝并使其居中同心来维持肩关节的稳定性,在肩关节复合体的生物力学控制和健康的肩部功能中发挥着重要作用(44)。肩袖(RC)受伤将导致正常生物力学的改变,而不是对该弱点或不稳定的补偿,这将减少肩部的力耦合,从而降低运动效率并最终导致疼痛 (34)。


肩袖伤病是美国50岁以上人群中最常见的非创伤性上肢(UE)活动障碍原因 (32)。此外,从事过头运动的运动员的肩袖(RC)特别容易受到损伤,因为在参与这些活动期间,肩关节复合体所承受的重复速度很高,而且离心负荷过重(46)。


之前发表的研究报告表明,加强锻炼可能是有效预防和治疗肩袖(RC)伤病的一种方法 (2,9,17,23)。无论哪种适应症,都有许多现有的方法和锻炼方案来优化肩袖(RC)力量和功能。一些比较传统的强化方法包括使用沙包(cuff weights)、弹力带(Thera Band[TB])、等速机和药球等阻力练习,而最近的方法包括振荡装置,如BodyBlade、FlexBar和Body Oscillation Integrates Neuromuscular Gain(B.O.I.N.G.)(4,28,38,42)。关于使用振荡装置进行肩部运动的治疗效果的研究结果好坏参半。因此,我们打算探索一种新型的振荡装置-- ShoulderSphere(SS),它与传统的肩部康复方案相比,对运动表现结果有其独特影响。


过去的调研已经研究了BodyBlade和FlexBar(振荡装置)对肩部复合体力量和肌肉激活的影响肌电图(EMG)表明,使用这些振荡装置(BodyBlade和FlexBar)进行锻炼可以使得肩部肌肉(冈下肌和三角肌)、肩胛骨肌肉(前锯肌、上斜方肌和肩胛提肌),以及附属肌肉组织(竖脊肌、背阔肌和胸大肌)达到高度激活 (4,18,28,33,35)。


图 1. ShoulderSphere (SS) 装置正面以及背面的图片 (A7;电子商务国际)


然而,这些研究并没有显示振荡装置比传统的肩部强化方法更有效(42)。ShoulderSphere (SS)与以前的振荡装置不同,因为它需要用户对抗离心力,而不是以前振荡装置的线性力。因为许多功能活动都是在非线性运动中进行,由此我们假设与传统的肩袖(RC)的强化方法Thera Band (TB)相比,ShoulderSphere (SS)的独特阻力可能将提供额外的好处。


振荡装置需要主动肌和拮抗肌之间有节奏的交替收缩,以实现所需的运动(38)。相比之下,弹力带和沙包(cuff weights)等方法只能在一次运动中为主动肌提供阻力;还需要进行相反方向的运动来训练拮抗肌(28)。尽管这些方法可以在整个活动范围(ROM)内提供阻力,但它们的线性模式并不能模拟上肢(UE)功能期间使用的典型运动,因此,对于将力量增益延续到功能活动中可能并不理想(21)。此外,使用Thera Band (TB)来直接增加运动范围的阻力可能也不是理想的应用,因为Thera Band (TB)最大的阻力是在范围的末端,而在此处肩袖(RC)的力量最弱(26)。由于肩袖(RC)固有的“旋转”肩关节的能力,所以,理论上可以认为旋转练习可能是肩袖(RC)力量增强和康复的更理想的方法。在整个运动过程中,ShoulderSphere (SS)能够为关节提供多平面阻力,从而增强多个肌肉群的募集。


肩部锻炼已被证明对关节本身的本体感觉有影响(28)。本体感觉对于盂肱关节(GH)的最佳神经肌肉控制和稳定性至关重要(27),它被定义为身体和四肢的位置感、运动感和力的感觉(5)。振荡装置可能比传统的力量增强装置提供更多的本体感觉反馈,因为它们需要增加对肩胛骨稳定肌的募集,增加主动肌与拮抗肌之间交替收缩的协调性以及节奏模式来正确操作这些装置(38)。


ShoulderSphere(SS, A7; eBusiness International,深圳,中国) 是一种新颖的、获得专利的、振荡式的运动装置,旨在利用主动的肌肉收缩以旋转的方式优化肩袖(RC)的力量强化训练(40)(图1)。我们的研究旨在比较使用ShoulderSphere (SS)和TheraBand(TB;Hygenic公司,俄亥俄州阿克伦)锻炼的效果,后者是传统上在肩部康复中使用的设备,对多种肩部康复结果具有影响。我们的假设是,在通常用于评估肩部运动表现的典型指标上,即肩部力量、本体感觉、爆发力、肩部稳定性和耐力方面,使用ShoulderSphere (SS)锻炼的结果至少与使用TheraBand (TB)锻炼的结果相当。



▌ 方法


解决问题的实验方法


一个多组的前测-后测研究设计用来确定使用ShoulderSphere (SS)或TheraBand (TB)与对照组(无运动干预)相比的运动效果。训练效果通过肩部表现结果测量来评估,特别是肩部力量、本体感觉、耐力、稳定性和爆发力。所有测得的因变量都是最优肩袖(RC)功能的重要组成部分。在6周的干预期前1周和干预期后1周对所有3组(SS、TB和对照组)的测量结果进行评估。


训练干预包括6项运动,来源于常用的肩部康复运动方案-Thrower’s 10方案(45)


受试者


年龄在18至29岁之间的11名男性和24名女性自愿参加这项研究。受试者为纽约理工学院(NYIT)本科生和研究生课程的学生、教职员工或访客的样本。本研究得到了纽约理工学院生物医学和健康科学研究机构审查委员会(BHS-IRB)的批准,所有受试者在自愿参加研究之前签署了委员会批准的书面知情同意书,表明他们了解研究的目的、方法、益处和风险。


如果受试者在PAR-Q问卷表格中表现出良好的整体健康状况,能够用英语交流,根据美国骨科学会(AAOS)报告的规范值,肩部活动度在正常范围内,通过手动肌肉测试评估肩部力量至少为4/5,并且没有肩部病理,即以下临床测试结果为阴性: Neer撞击试验检查肩袖(RC)撞击,O 'Brien试验检查关节唇撕裂,Drop Arm试验检查肩袖(RC)肌肉组织的完整性,Jobe半脱位/移位试验检查不稳定性,则被纳入研究。如果受试者参加过任何NCAA大学运动队,对乳胶过敏,有任何肩部手术史,在过去6个月内肩部受伤,任何心血管疾病,正在服用任何心脏或血压药物,或有任何影响肌肉表现的神经系统疾病,可能会损害肩部功能的受试者,则被排除在研究之外。

使用计算机生成的随机化工具(简单交互统计分析)将受试者随机分配到3组中的一组,SS组或TB组(为运动组)或对照组(为无运动组)。三组在特征上无差异(表1)。


研究过程


在6周干预期的前1周和干预期的后1周对各组所有受试者进行评估。以下为5项评估内容:


力量 力量测量使用手持式测力计(HHD) (型号:Chatillon Model #K-DMG-500;AMETEK M&CT分部,Largo, FL)。Stark等人(41)对手持式测力计(HHD)和黄金标准--等速测力法的比较进行了系统回顾,以评估临床环境中的肌肉力量。他们得出结论,手持式测力计(HHD)是测量肌肉力量变化的可靠和有效的工具。受试者在4种运动中进行测试: 在肩关节中立,肘关节完全伸展下,站姿肩关节屈曲(FX)和肩关节伸展(Ext);在肩关节中立位,肘关节90°弯曲下,坐姿肩关节外旋(ER)和肩关节内旋(IR)。固定手持式测力计(HHD),以便在拉动阶段之前,使拉拔线与地面平行,钢线绷紧,且没有张力。受试者进行2次练习试验(5秒次最大等长力),然后对每个测试动作进行3次连续试验(5秒最大等长力)。受试者在每次试验之间休息20秒,每次测试动作之间休息2分钟。对于肩关节屈曲和肩关节伸展,受试者被指示双脚分开与肩同宽,采用交错的站立姿势(脚在前面,与被测试的手臂相对)。对于肩关节屈曲,受试者站在远离测试者的地方,并被指示拉向前屈方向。对于肩关节伸展,受试者面对测试者,并被指示拉向肩关节伸展的方向。对于肩关节外旋和内旋,受试者坐在椅子上,躯干直立,双脚着地,与肩同宽,手肘和躯干之间有毛巾卷。对于肩关节外旋,受试者被指示将手臂远离身体旋转做肩关节外旋。对于肩关节内旋,受试者被指示将手臂向身体方向旋转做肩关节内旋。记录每个动作的3次试验的平均值。


本体感觉 本体感觉是用一个iPhone应用Clinometer (Breitling Peter;Plaincode Software Solutions, Gunzenhausen,德国)来进行测试的。受试者被蒙住眼睛,测试他们再现几个目标关节角度的能力:坐姿时肩关节屈曲和外展50°和90°,仰卧时肩关节外旋和内旋45°。对于肩关节屈曲和外展,使用尼龙搭扣带将iPhone固定在受试者上肢外侧,iPhone的中部与外侧上髁对齐。肩关节外旋和内旋时,使用尼龙搭扣带将iPhone固定在受试者前臂尺侧,iPhone中部与鹰口对齐(11)。为了让受试者熟悉测试姿势,每次测试都以被动试验开始,研究人员将受试者的手臂置于目标角度1-2°范围内,取下支架,并指示受试者保持该姿势10秒。然后,受试者按照指示进行3次试验,他们先主动地将上肢移动到先前定位的角度,并保持该位置2秒。将所有3次试验的目标角度与主动再现角度的计算差取平均值并记录(11)。


爆发力 爆发力是通过坐姿单臂投掷(ShtPt)距离来进行测量的(39)。受试者坐在固定的椅子上,下肢伸展,置于前方的另一把椅子上。非投掷手臂横跨受试者的胸部,斜绑在身体上,身体固定于椅子上,这样受试者在投掷过程中就不能依靠躯干旋转。受试者用2.72公斤重的药球做投掷动作。每个实验对象分别以最大重量的25%、50%、75%和100%进行4次热身。休息2分钟后,受试者进行3次最大重量试验。测试距离为从椅子前部到球落地点,记录并计算3次试验的平均值(39)。


稳定性 上肢Y-平衡测试(UQYBT)(功能运动系统,Y-平衡测试,2010)用以衡量肩部的稳定性。根据上肢Y-平衡测试的既定方案(15),受试者在Y-平衡装置上保持单臂平板姿势,并按照指示在测试方向上尽可能远地移动无负重上肢到“触达盒”。被测试的“站立”肢是被试者的优势肢体。检测以下三个方向:内侧(YBalMed)、下外侧(YBalInf)和上外侧(YBalSup)。受试者在每次动作中都要保持与盒子的接触,以免“扔”到触达盒。一个完整的试验包括在所有三个方向上尽可能地推远触达盒。受试者完成1次练习试验,随后进行3次正式试验,每次试验之间休息60秒。受试者需要完成3个完整的试验,并得到每个方向的平均偏移得分(15)。


肩部耐力 根据Moore等人制定的肩后部耐力测试(PSET)方案(30),受试者俯卧在一个基座上,同时拿着一个哑铃,哑铃的重量(通过校准秤测量)约为其体重的2%。受试者的上肢离开基座并垂直于地面,受试者被要求水平外展他们的上肢与绳子的平齐,绳子被设置为肩水平外展90°。受试者被要求以每次重复2秒的速度尽可能多地举起和放下哑铃,这与设置为每分钟30次的智能手机节拍器应用程序同步(Smart metronome 5.1.1;苹果公司,Tomohiro Ihara,日本)。最大肩耐力(ShEnd)的定义是在受试者无法在结束位置保持姿势1秒、无法完成动作或无法抬起上肢之前所进行的重复次数(30)。


运动干预 完成基本的评估后,受试者每周需要进行两次肩部运动,持续6周,使用SS或TB(运动组),或者除了他们典型的日常体育活动外不进行任何运动(对照组)。运动组根据Throwers 10方案进行6项站姿练习:(a)肩关节外展0°时肩关节外旋,(b)肩关节外展0°时肩关节内旋,(c)肩关节外展90°时肩关节外旋,(d)肩关节外展90°时肩关节内旋,(e)上肢D2伸展,(f)上肢D2屈曲(图2和图3)(45)。所有的训练计划均在指导下进行


训练组状态:


ShoulderSphere(SS)由于SS为主动肌和拮抗肌肌提供同步的、有节奏的交替收缩模式训练(38),因此将以下运动结合起来:肩关节外展0°时的外旋和内旋,肩关节外展90°时的外旋和内旋,以及D2伸展和屈曲。这样,6个动作练习就组合成了3个练习 。


SS训练组(n =12)的受试者用4英寸球体(含2盎司球)开始为期6周的3组60秒的3个复合动作练习。受试者在每组练习之间有45-60秒的休息时间,每个训练动作之间有2分钟的休息时间。如果受试者在完成3组运动后,在OMNI-RES量表(8)上将感知强度评为<6/10 (0 =毫不费力到10 =最大努力),则通过增加20秒的间隔来增加运动强度,直到每组运动达到120秒的最大值。一旦受试者能够成功地连续完成三组120秒的训练,并在OMNI- RES量表上显示的分数<6/10,受试者就可以进阶到更大的内含6英寸球体,球体内包含一个7盎司的球。在使用SS时,适当的运动表现是指在空心球体内连续旋转重量球而不会失去动量或球“掉落”在球体内的能力。允许受试者将球“落下”一次,然后重新获得持续的球动量,从而获得晋级资格。

Theraband(TB)  TB训练组(n = 11)的受试者在测试前被分配了适当的弹力带(TB)起始阻力(颜色标记)。弹力带(TB)长度根据受试者的上肢长度单独标准化,即测量从腋下到第三指尖端的距离。根据Theraband学会的指导方针,所有受试者最初都被提供蓝色弹力带(TB),并在训练课前完成10次每个练习动作的重复(22)。在使用蓝色弹力带(TB)完成特定练习后,受试者被要求在0-10 OMNI- RES量表上对他们的完成程度进行评分。如果受试者报告的值为<6/10,则蓝色弹力带(TB)保留为该特定运动的基线颜色。如果对于任何特定的运动,受试者报导的数值在6-10范围内,则弹力带(TB)的阻力/颜色降低为绿色,然后受试者将其用作基线颜色。使用OMNI-RES量表观察适当的形式和主观强度,确定弹力带(TB)的适当颜色/阻力后,受试者将开始为期6周的运动干预。


在训练期间,TB训练组的受试者使用其基线弹力带(TB)颜色进行3组每组10次重复的练习,并将弹力带拉长至其长度的100%。每一次重复都需要在节拍器的调节下,在向心和离心阶段各进行3秒钟的训练。受试者每组之间有45-60秒的休息时间,每个练习动作之间有2分钟的休息时间。如前所述,基于对正确形式的观察和对强度的主观报告,每次运动的阻力都在增加。采用两步法增加练习难度:(A)将重复次数从10次增加到20次;(b)推进到更强的颜色/阻力。一旦受试者可以100% 弹力带(TB)长度进行3组10次重复,在OMNI-RES量表上的报告值<6/10,则增加运动难度为完成3组20次重复 (22)。当3组20次重复的评定难度<6/10时,增加弹力带的颜色/阻力,受试者用新的颜色的弹力带重复3组10次。


对照组 对照组(n =12)的受试者被要求继续他们日常的体育活动计划,在6周的时间内不增加任何新的体育锻炼或运动。



▌ 统计分析


采用3(组:SS、TB和对照)×2(时间:干预前/后)的广义估计方程(GEE)来确定时间的显著主要影响和组×时间的交互影响。如果确定了显著的主要影响或交互影响,则使用t检验进行分析。将alpha水平为0.05设定为所有比较的显著性阈值。采用SPSS Version 24进行统计分析。我们的样本量计算是基于先前对弹力带和振荡装置对肩袖(RC)力量的研究,该研究报告的效应量为f=0.3(42)。Sugimoto等人需要总共30名受试者检测f=0.3的效应量,在alpha =0.05时统计能力为80%(42)。考虑到潜在的受试者流失或数据缺失的情况,我们决定招募35名受试者。


 * SS = ShoulderSphere; TB = TheraBand; BMI =体重指数; ANOVA = 方差分析.

†各组内平均性别比例 (男性/女性), 年龄 (岁), 身高(米), 体重 (千克), BMI (千克/平方米); 应用卡方检验分析性别比例,应用单因素方差分析年龄、身高、体重以及BMI. 显著性阈值设为p<0.05



图2. TheraBand下的D2伸展训练的起始位置以及结束位置的图片



▌ 结果


GEE分析结果表明,时间对所有力量训练运动都有显著的影响(p<0.01): Y平衡测试下外侧(YBalInf) (p<0.0001),坐姿投掷(ShtPt) (p<0.05)和肩部耐力(ShldEnd) (p<0.0001)。然而,在这些测试中,没有发现组×时间的显著交互影响。没有发现本体感觉的主要影响或交互影响(表2)。


使用配对t检验对具有显著影响的测量进行组内分析,结果如下:


力量 (Dyno)

SS组和TB组在(a) 肩伸(Ext)(分别为p<0.01和p<0.05)和(b)肩内旋(IR) (p<0.05)方面均表现出显著变化(表2)。对于肩外旋(ER)和肩屈(Fx)的力量,只有SS组表现出显著增加(分别为p<0.0001和p<0.05)(表2).

爆发力-坐姿投掷 (ShtPt)

只有SS组的坐姿投掷(ShtPt)有显著的组内变化(p<0.01)(表2)。

稳定性-上半身Y平衡测试(Upper Quarter Y-Balance Test)


SS组和TB组在上半身Y平衡测试的下外侧(YBalInf)运动方面均有显著的组内改善(p= 0<0.01)。上外侧(YBalSup)和内侧(YBalMed)的运动上没有显著的效应(表2)。


图 3. TheraBand下的D2屈曲训练的起始位置以及结束位置的图片.


肩部耐力 (ShEnd)

SS组和TB组显示肩部耐力的变化显著(p<0.05)(表2).


本体感觉

由于本体感觉没有发现显著影响或交互影响,因此没有进行事后分析(表2)。



▌ 讨论


我们的研究结果支持了我们的假设,即在年轻健康的成年人中,使用SS锻炼将产生至少与TB锻炼相当的结果,因为两组在肩部力量(Ext和IR),稳定性(YBalInf)和肩部耐力方面都有所改善。只有SS组在肩屈(Fx)和肩伸(ER)的力量和爆发力方面有所提高。然而,由于没有显著的相互作用影响,我们不能肯定地说,用SS锻炼优于用TB锻炼。两种方法都没有改善本体感觉。需要进一步的研究来证实,在肩关节病变人群以及不同年龄组的健康人群中,与TB和其他装置相比,SS可能有额外的益处。


肩部运动的机制相当复杂。强壮的肩袖(RC)肌肉和稳定的盂肱关节(GH)提供最佳的肩部功能。随着稳定性的增加,肩胛骨和上肢的功能性力量和爆发力也随之增加,而随着力量的增加,稳定性也会随之增加(28)。Wuelker等人(47)证明,在所有盂肱关节(GH)位置上,肩袖(RC)力量降低50%,会导致肱骨头对外部负荷的反应而前移增加近50%。


加强肩部的主动运动和动态稳定运动的肌肉是很重要的,因为这个固有不稳定的关节在很大程度上依赖于动态稳定运动肌肉的稳定性(12)。SS组和TB组均表现出肩伸(Ext)和肩内旋(IR)力量的显著增加。然而,只有SS组显示出组内肩外旋(ER)和肩屈(Fx)力量的显著增加(表2)。


目前还不清楚另一种振荡装置BodyBlade在增强肩袖(RC)肌肉方面的效果如何。Sugimoto和Blanpied(42)在8周的干预期后比较了使用BodyBlade或TB的受试者与对照组肩内旋(IR)和肩外旋(ER)的力量,并没有发现BodyBlade组的力量有显著增加。相反,我们的研究表明,与使用TB进行相同的锻炼相比,使用SS锻炼在肩伸(Ext)和肩内旋(IR)方面产生了相似的力量增加。


Buteau等人(6)进行的一项案例研究表明,在一名18岁男性急性肩关节脱位患者进行6周BodyBlade训练后,肩内旋(IR)力量有所增加。作者指出,这项研究的局限性在于,在为期6周的训练期间,运动方案没有标准化。这种运动方案的变化可能影响了他们的结果。Lake等人进行了一项研究,让棒球运动员在为期10周的锻炼计划中使用BodyBlade进行训练。他们的研究结果发现没有肩内旋(IR)和肩外旋(ER)力量的显著改善,但确实发现投掷速度的改善(24)。在Lister等人进行的一项研究中(28),使用肌电图分析来比较使用BodyBlade、沙包(cuff weights)或TB时上斜方肌、下斜方肌和前锯肌的肌肉活动情况。当使用BodyBlade时,它们展示出更大的肌电活动和肩胛骨肌肉的协同激活状态。


我们推测,SS与之前研究过的运动器械(如BodyBlade、Flex Bar和B.O.I.N.G)具有相似的振荡特性,它们使得肩部肌肉组织的主动肌/拮抗肌之间快速、有节奏的交替收缩(4,12,28,33,35,38,42)。当受试者能够持续产生离心力以保持重量球在球体内不断旋转时,SS最有可能实现这些收缩。由于快速收缩并且近乎恒定,适当的肌肉募集可以使用在OMNI-RES量表上感知到的肩袖(RC)主观用力强度增加。这种报导的用力强度以及肩胛骨和核心肌肉的募集可能提供了必要的刺激,导致了只有在SS组的组内有肩外旋(ER)和肩屈(Fx)力量的改善(表2)。


根据Langer等人的研究(25),肩外旋(ER)肌肉的正常力量,结合肩外展和前抬力量,对于进行无障碍的日常生活活动(ADL)很重要。


肩关节屈肌和肘关节伸肌的肌肉力量和爆发力,以及肩胛骨的稳定性,是完成坐姿投掷(ShtPt)所必需的(19)。只有SS组表现出显著的坐姿投掷(ShtPt)运动表现提高(表2)。


我们认为,在SS振荡期内,盂肱关节(GH)和肩胛骨上肌肉需要更多的稳定性,这为改善坐姿投掷(ShtPt)动作提供了所需的稳定性和力量。坐姿投掷(ShtPt)动作使用的肌肉群与日常生活活动(ADL)类似,比如把自己从椅子上推起,把重物举过头顶,推开门等等。肩部的肌肉爆发力也是过头投掷动作的重要组成部分,对于诸如投掷棒球等动作是必要的(44)。


SS组和TB组均仅在Y平衡测试下外侧(YBalInf)方向的稳定性上表现出显著的改善(表2)。我们推测,受试者在Y平衡测试下外侧(YBalInf)的整个运动范围(ROM)内,主要使用肩袖后部的离心控制来稳定上肢(UE),因为在最大限度的伸手过程中,支持上肢(UE)的肌肉组织被拉长了。在此期间,肩袖(RC)和周围的肩胛骨以及核心肌肉在肩部的动态稳定中起着重要作用。强大的腹部核心力量减少了投掷活动中施加在肩膀和肘部的力量,降低了受伤的风险(1)。上肢Y平衡测试(UQYBT)挑战核心肌肉组织的静态和动态平衡(16)。稳定的核心和强壮的肩关节复合体可以改善盂肱关节(GH)的稳定性,这有助于受试者实现最远的潜在到达距离(16)。


后肱骨髁的附着肌肉对肱骨头施加后下作用力,从而抵抗肱骨的上移和前移并产生对盂肱关节(GH)压迫(36)。我们认为,通过激活支撑上肢的肩袖肌群后部,在上肢Y平衡测试(UQYBT)的整个下外侧运动中实现上肢的稳定性。当把手伸到受试者的支撑基础以外的位置时,需要不同的肌肉收缩、整体力量和运动范围(16)。Uhl等人进行的一项研究(43)报道,单臂平板支撑体位产生了显著的肩部肌电活动,继发于为了保持上躯干与地面平行,支撑侧肩部控制并且防止了对侧的过度下降 (43)。这种负重体位似乎优先激活冈下肌和后三角肌(43)。


在我们的研究中,如前所述,SS组优先加强了这些执行外旋的肌肉。在TB组中,肩伸(Ext)和肩内旋(IR)力量的提高以及肩部耐力(ShldEnd)的增加似乎足以改善Y平衡测试下外侧(YBalInf)的稳定性。然而,Y平衡测试下外侧(YBalInf)的最小可检测变化(MDC)为6.1厘米(16)。虽然SS组和TB组的变化均有统计学意义,但只有SS组超过了最小可检测变化阈值8.8 cm,这表明SS在促进肩关节稳定性方面可能更有优势。


当TB组受试者进行锻炼时,他们被限制在单向运动上,这种运动主要集中在为该运动提供动力的特定肌肉上。而SS组是同时作用于肩部、肩胛骨和核心肌群。考虑到SS组在4个平面上的力量和肩部耐力(ShEnd)都有所提高,我们推测更大的样本量和更长的干预时间可能会出现显著的组间差异。


由于肩关节的肌肉要承受持续不断的张力,因此在进行SS练习时需要有足够的耐力来保持正确的姿势。相比之下,在TB练习中,肩部肌肉在运动结束时受到更大的张力,而在运动开始时则较少。尽管存在这些差异,我们推测肩部肌肉的持续激活导致两组运动中肩部耐力都有显着改善(表2)。肩后部耐力测试(PSET)重复4次的前后差异被认为是肩部耐力的最小可检测变化(30)。两组均超过了肩后部耐力测试(PSET)的最小可检测变化阈值。


Novel Rotator Cuff Rehabilitation Device (2021) 35:12

Lister等人(28)证明,在使用BodyBlade进行肩部屈曲和外展运动时,肌电图激活比使用弹力带(TB)或沙包(cuff weights)时更高。他们推测,这是因为“移动BodyBlade的重量,施加必要的力量以产生振荡,并对振荡过程中的惯性变化作出反应,而弹力带(TB)或沙包(cuff weights)只是要求肌肉对外部阻力作出反应,”这些都导致了肌电图活动的差异(28)。我们推测,与TB相比,振荡SS所需的较大但持续的努力可能更有利于诱导耐力增益。因此,我们推测,更多的样本量和更长的干预期间可能会显示出显著的组间差异。


以往的研究着眼于各种形式的肩关节本体感觉(5,11,27)。缺乏验证标准化测试设置、再现角度、必要测试数量和角度偏差计算等必需证据(5)。我们采用Edwards等人的方案,使用现成的iPhone应用程序Clinometer (Breitling Peter;应用于移动设备,2017年),但没有发现对本体感觉的显著影响或交互影响(11)。


近端关节比远端关节具有更低的感觉阈值(5)。Lin等人(27)发现,闭链运动比开链运动更能改善关节位置感。值得注意的是,TB组和SS组都使用了开链练习。其次,我们招募的所有受试者均无肩伤。虽然我们没有发现本体感觉有显著改善的证据,但之前的研究发现,在肩部病变的受试者中,力量训练可以改善本体感觉(10,31)。因此,如果研究对象有肩部病理史,结果可能会有所不同.

                             

由于我们的样本量相对较小,而且是年轻健康的人群,因此这些结果不能外推到患有肩袖伤病的个体、老年人、久坐的成年人、运动员等。此外,尽管各组之间的性别分布没有显著差异(根据卡方分析),但各组之间的男女比例(SS: 7/5, TB: 9/2,对照组:8/4)可能导致上肢力量训练的性别差异反应(29)。我们的运动干预期相对较短(6周),可能限制了发生肌肉形态变化的可能性(14)。我们认识到我们的测试是以等长运动方式进行的,我们评估了动态功能变量。然而,Salter(37)发现,在等张和等长训练方法下,等张和等长测量的力量改善没有显著差异。因此,在我们的研究中,无论采用何种训练方法,用手持式测力计(HHD)进行的等长测试都被证明是改善肌肉力量的一个可比标准。最后,尽管所有受试者都被建议除了SS或TB练习外,不要从事任何新的体育活动,但没有要求确认活动日志。


▌ 实际应用


与广泛接受的TB相比,SS是一种更有优势的、可行的替代肩部康复方法,并可能在肩部力量和功能力量方面提供额外的好处。我们研究了没有肩部问题的年轻健康成年人,而不是有肩部病理的成年人。因此,训练师、教练和物理治疗师应该意识到SS的潜力,它可以作为一种有用的工具,用于预防肩伤,也可以作为一种非受伤人群参加运动前的热身方法。


SS是一种相对较轻且易于运输的设备。它的电阻可以通过改变振荡的速度或者选择更大或更小的器件来改变。正确使用时,SS发出独特的声音。当用户正确地进行相对短半径的球面运动时,球在球体内运动时持续加速度会产生较高频率的声音。这些短半径运动需要使用者使用肩部的稳定肌肉。更大的半径运动,会增加上肢主动肌的贡献,产生较低频率的声音。不持续的球的加速度可能导致球落在球体中,从而产生自己独特的声音。因此,一个恒定的、更高频率的声音可以向用户提供有价值的听觉反馈,让使用者以正确的方式保持运动。与TB相比,由于在整个运动过程中肩袖肌群的快速、相互交替收缩,完成相同运动方案,因此SS所需的时间更短。此外,对于有乳胶过敏而不能使用TB训练方式的人群,SS是一个可行的替代装置。



致谢

作者对于Min-Kyung Jung, PhD, 生物统计学家,

NYIT  骨科医院,的数据分析的支持表示感谢。

作者没有需要披露的利益冲突。


作者:

Jamie A. Savitzky, Lindsay R. Abrams, Nicole A. Galluzzo, Samantha P. Ostrow, Tracy J. Protosow, Shou-An Liu, John P. Handrakis, and Karen Friel

- 物理治疗科, 卫生专业学院, 纽约理工学院, 旧韦斯特伯里, 纽约; 2VA RR&D 国家脊髓损伤医学研究中心, James J. Peters VA 医学中心, 布朗克斯, 纽约; 以及3物理治疗科, 温盖特大学, 温盖特, 北卡罗来纳州


译者:杜洁琼

- NSCA-CPT


校对:林涛

- NSCA中国地区官方讲师

- CSCS, NSCA-CPT


参考文献:

1.  Aguinaldo AL, Buttermore J, Chambers H. Effects of upper trunk rotation on shoulder joint torque among baseball pitchers of various levels. J Appl Biomech 23: 42–51, 2007.

2.  Ainsworth R, Lewis JS. Exercise therapy for the conservative management of full thickness tears of the rotator cuff: A systematic review. Br J Sports Med 41: 200–210, 2007.

3.  Apreleva M, Hasselman CT, Debski RE, et al. A dynamic analysis of glenohumeral motion after simulated capsulolabral injury. A cadaver model. J Bone Joint Surg Am 80: 474–480, 1998.

4.  Arora S, Button DC, Basset FA, Behm DG. The effect of double versus single oscillating exercise devices on trunk and limb muscle activation. Int J Sports Phys Ther 8: 370–380, 2013.

5.  Balke M, Liem D, Dedy N, et al. The laser-pointer assisted angle re- production test for evaluation of proprioceptive shoulder function in patients with instability. Arch Orthop Trauma Surg 131: 1077–1084, 2011.

6.  Buteau JL, Eriksrud O, Hasson SM. Rehabilitation of a glenohumeral instability utilizing the body blade. Physiother Theor Pract 23: 333–349, 2007.

7.  Carter AB, Kaminski TW, Douex AT, Knight CA, Richards JG. Effects of high volume upper extremity plyometric training on throwing velocity and functional strength ratios of the shoulder rotators in collegiate baseball players. J Strength Cond Res 21: 208–215, 2007.

8.  Colado JC, Garcia-Masso X, Triplett NT, et al. Construct and concurrent validation of a new resistance intensity scale for exercise with Thera-Band elastic bands. J Sports Sci Med 13: 758–766, 2014.

9.  Desmeules F, Cote CH, Fremont P. Therapeutic exercise and orthopaedic manual therapy for impingement syndrome: A systematic review. Clin J Sports Med 13: 176–182, 2003.

10.  Dilek B, Gulbahar S, Gundogdu M, et al. Efficacy of proprioceptive exercises in patients with subacromial. Am J Phys Med Rehabil 95: 169–182, 2005.

11.  Edwards ES, Lin YL, King JH, Karduna AR. Joint position sense- there’s an app for that. J Biomech 49: 3529–2533, 2016.

12.  Escamilla RF, Yamashiro K, Paulos L, Andrews JR. Shoulder muscle ac- tivity and function in common shoulder rehabilitation exercises. Sports Med 39: 663–685, 2009.

13.  Escamilla RF, Yamashiro K, Dunning R, et al. AN electromyographic analysis of the shoulder complex musculature while performing exercises using the Bodyblade® classic and Bodyblade® Pro. Int J Sports Phys Ther 11: 175–189, 2016.

14.  Folland J, Williams A. The adaptations to strength training: Morpho- logical and neurological contributions to increased strength. Sports Med 37: 145–168, 2007.

15.  Functional Movement. Y Balance Test. 2018. Available at: https://www. functionalmovement.com/system/ybt. Accessed February 1, 2019.

16.  Gorman PP, Butler RJ, Plisky PJ, Kiesel KB. Upper quarter Y balance test: Reliability and performance comparison between genders in active adults. J Strength Cond Res 26: 3043–3048, 2012.

17.  Grant HJ, Arthur A, Pichora DR. Evaluation of interventions for ro- tator cuff pathology: A systematic review. J Hand Ther 17: 274–299, 2004.

18.  Hallal CZ, Marques NR, Silva SD, Dieen JV, Goncalves M. Electro- myographic activity of shoulder muscles during exercises performed with oscillatory and non-oscillatory poles. Rev Bras Fisioter 5: 89–94, 2011.

19.  Harris C, Wattles AP, DeBeliso M, et al. The seated medicine ball throw as a test of upper body power in older adults. J Strength Cond Res 25: 2344–2348, 2011.

20. Houglum P, Bertoti D. Brunnstrom's Clinical Kinesiology. Philadelphia, PA: F.A. Davis, 2012. pp 167–210.

21.  Hughes CJ, Hurd K, Jones A, Sprigle S. Resistance of the Thera-Band tubing during shoulder abduction exercise. J Ortho Sports Phys Thera 29: 413–420, 1999.

22. Hygenic Corp Akron Ohio. Thera-band Academy. Academy resources | thera-band Academy. 2012. Available at: http://www.thera-bandaca- demy.com/. Accessed February 1, 2019.


23.  Kuhn JE. Exercise in the treatment of rotator cuff impingement: A sys- tematic review and a synthesized evidence-based rehabilitation protocol. J Shoulder Elb Surg 18: 138–160, 2009.

24.  Lake DA. The effect of a bodyblade training protocol on shoulder strength and throwing velocity. J Orthop Sports Phys Ther 32: 51–52, 2002.

25. Langer JS, Sueoka SS, Wang AA. The importance of shoulder external rotation in activities of daily living: Improving outcomes in traumatic brachial plexus palsy. J Hand Surg Am 37: 1430–1436, 2012.

26. Lieber RL, Bodine-Fowler SC. Skeletal muscle mechanics: Implications for rehabilitation. Phys Ther 73: 844–856, 1993.

27.  Lin YL, Karduna A. Exercises focusing on rotator cuff and scapular muscles do not improve shoulder joint position sense in healthy subjects. Hum Mov Sci 49: 248–257, 2016.

28. Lister JL, Del Rossi G, Ma F, et al. Scapular stabilizer activity during Bodyblade, cuff weights, and Thera-Band use. J Sport Rehabil 16: 50–67, 2007.

29. Miller AE, MacDougall JD, Tarnopolsky MA, Sale DG. Gender differ- ences in strength and muscle fiber characteristics. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 66: 254–262, 1993.

30. Moore SD, Uhl TL, Kibler WB. Improvements in shoulder endurance following a baseball-specific strengthening program in high school base- ball players. Sports Health 5: 233–238, 2013.

31.  Naughton J, Adams R, Maher C. Upper-body wobble board training effects on the post-dislocation shoulder. Phys Ther Sport 6: 31–37, 2005.

32. Oliva F, Osti L, Padulo J, Maffulli N. Epidemiology of the rotator cuff tears: A new incidence related to thyroid disease. Muscles Ligaments Tendons J 4: 309–314, 2014.

33. Oliver GD, Sola M, Dougherty C, Huddleston S. Quantitative examina- tion of upper and lower extremity muscle activation during common shoulder rehab exercises using the Bodyblade. J Strength Cond Res 27: 2509–2517, 2013.

34. Paine RM, Voight M. The role of the scapula. J Orthop Sports Phys Ther 18: 386–391, 1993.

35. Parry JS, Straub R, Cipriani DJ. Shoulder- and back-muscle activation during shoulder abduction and flexion using a Bodyblade Pro versus dumbbells. J Sport Rehabil 21: 266–272, 2012.

36. Poppen NK, Walker PS. Forces at the glenohumeral joint in abduction.

Clin Orthop Relat Res 135: 165–170, 1978.

37.  Salter N. The effect on muscle strength of maximum isometric and isotonic contractions at different repetition rates. J Physiol 130: 109–113, 1955.

38. Schulte RA, Warner C. Put to the test oscillatory devices accelerate pro- prioception training. Biomechanics 8: 85–90, 2001.

39. Seated Shot-Put. Shirley ryan AbilityLab—formerly RIC, 2015. Available at:  https://www.sralab.org/rehabilitation-measures/seated-shot-put. Accessed February 1, 2019.

40. ShoulderSphere for Rotator Cuff Repair Treatment and Training. 2018. Available at: http://www.shouldersphere.com/. Accessed February 1, 2019.

41.  Stark T. Hand-held dynamometer correlation with the gold standard isokinetic dyamometry: A systematic review. PMR 3: 472–479, 2011.

42. Sugimoto D, Blanpied P. Flexible foil exercise and shoulder internal and external rotation strength. J Athl Train 41: 280–285, 2006.

43. Uhl TL, Carver TJ, Mattacola CG, Mair SD, Nitz AJ. Shoulder muscu- lature  activation  during  upper  extremity  weight-bearing   exercise. J Orthop Sport Phys Ther 33: 109–117, 2003.

44. Wilk KE, Arrigo CA, Andrews JR. Current concepts: The stabilizing structures of the glenohumeral joint. J Orthop Sports Phys Ther 25: 364–379, 1997.

45. Wilk KE, Yenchak AJ, Arrigo CA, Andrews JR. The advanced throwers ten exercise program: A new exercise series for enhanced dynamic shoulder control in the overhead throwing athlete. Phys Sportsmed 39: 90–97, 2011.

46. Williams GR, Kelley M. Management of rotator cuff and impingement injuries in the athlete. J Athl Train 35: 300–315, 2000.

47.  Wuelker N, Korell M, Thren K. Dynamic glenohumeral joint stability.

J Shoulder Elbow Surg 7: 43–52, 1998.




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