從膝關節生物力學特徵分析24式簡化太極拳的教學

摘至 從膝關節生物力學特徵分析24式簡化太極拳的教學

24式簡化太極拳作為一種很好的健身手段受到廣大習練者得青睞，且在廣大高校體育教學中逐漸得到了推崇和普及。由於習練中對膝關節的要求很高，如果教學中不注意太極拳的技法和體育鍛煉的原則和教學原則，很可能照成膝關節的損傷，產生不同程度的疼痛，導致膝骨性關節炎。所以本文通過查閱文獻資料，從膝關節的生物力學特徵的角度論證了可能造成膝關節損傷的原因，為24式簡化太極拳的教學提供參考。
太極拳教學 膝關節 生物力學特徵
本人從事太極拳教學多年，時有同事和學生說起在練習24式簡化太極拳的過程中，膝關節會有不同程度的疼痛。於是我出於專業的好奇，查閱了一些文獻資料，結果是支援太極拳具有良好健身作用的文獻不勝其數。然而從事籃球專業訓練的運動員會多發籃球膝，原因主要是膝關節在籃球運動中常處於不穩定的半蹲位，且膝關節在不斷的蹬伸過程關節軟骨不斷研磨，這樣容易造成關節的損傷，如果不及時休息恢復，很容易造成慢性損傷，導致骨關節炎。是不是太極拳的練習過程中若不注意太極拳的技法和要求，或者因為其他的原因等導致膝關節不同程度的損傷？
一、由關節的壓縮特性來談24式簡化太極拳的教學
關節軟骨是一種複合生物材料，由固體相膠原纖維、蛋白多糖和液體相水及電解質等組成。通過光學顯微鏡的觀察認為，關節軟骨具有淺表層、移行層、放射層、鈣化層四層結構。關節軟骨的生物力學特性是與其內部結構密切相關。膠原纖維在關節軟骨中，呈網狀結構，能夠限制大分子物質的自由擴散，而小分子物質則不受限制，可自由通過，因此，蛋白多糖在其中並不能自由擴散，而水分子則可以自由移動。關節軟骨材料特性在很大程度上取決於施加負荷的速度。因為在迅速施加並迅速解除負載的情況下，軟骨發生瞬間變形，沒有時間讓軟骨組織擠出液體，這種情況下，關節軟骨組織類似於一彈性單相物質，施加負載時馬上變形，負載消失後立即復原。這種關節軟骨瞬間變形和復原反應是軟骨組織能夠抵抗衝擊負荷。
關節軟骨不僅是一種良好的抗壓材料，而且是一種粘彈性十分明顯的材料。粘彈性材料的兩個基本反應是蠕變和應力鬆弛。蠕變是材料在恒定應力作用下，其應變隨著時間的延長而不斷加大；應力鬆馳則是指材料在保持恒定應變狀態下，所需要的外在應力隨著時間的延長而不斷地減小。不同材料的粘彈性發生的機理可以有所不同。
在軟骨組織負荷後，首先發生瞬間變形，但當負荷持續作用時，軟骨的抗壓作用迅速減少，而是出現一依賴時間的蠕變期。這是由於軟骨內液體被逐漸擠出的緣故。在初始階段，蠕變速度非常快，這是由於外在壓力與軟骨內蛋白多糖滲透壓之間差距大，故液體滲出很快。隨著液體的進一步滲出，軟骨蛋白多糖濃度增加，滲透壓增大，反過來又阻止液體的滲出。結果滲出逐漸減少直至最後達到平衡，此時無液體滲出，軟骨變形停止，最後成為一直線。人體軟骨的蠕變數是很大的，初始應變與最大應變可以相差3～5倍，即使作用於關節軟骨的力很小，但只要作用時間足夠大就有可能因為蠕變作用而引起軟骨的較大變形。這種蠕變作用還有可能使得軟骨內的軟骨細胞發生損傷，或者是膠原纖維發生斷裂。只要時間足夠，較小的應力同樣可以產生較大變形。關節軟骨的粘彈性行為，對於理解軟骨的正常生理及損傷機理具有重要意義。孟維春等關節軟骨壓縮特性的實驗研究生物力學方面論證了關節軟骨在遭受慢性應力作用時，因蠕變而引起的軟骨內部結構破壞，最終導致慢性骨關節炎的改變。Cooper的調查研究發現，經常從事長時間屈膝負重工作者，膝關節的骨關節炎的發生率明顯增高。因此，臨床上應儘量避免持續的慢性應力損傷。
由於關節軟骨可緩衝短暫而強烈的機械衝擊力，而在緩慢而持久的應力作用下，會出現一依賴時間的蠕變期，且蠕變作用使得軟骨內的軟骨細胞發生損傷和膠原纖維斷裂，只要時間足夠較小的應力同樣可以產生較大變形。
關節軟骨的粘彈性行為與24式簡化太極拳的緩慢持久的運動特徵是一對矛盾。在太極拳的練習中，膝關節軟骨較一般運動來說要承受較長的緩慢而持久的應力作用，也就是說在這種應力下很可能造成關節軟骨的軟骨細胞發生損傷和膠原纖維斷裂。所以在教學和練習中我們應注意：身體重心和虛實的轉換，別使某一膝關節軟骨處於較長時間的緩慢應力的作用下；要注意練習的時間和適當的休息；要根據自己的身體條件安排練習的時間和強度，做到區別對待。
二、由膝關節的力學結構特點來談太極拳的教學
膝關節由屈曲至伸直並伴有旋轉時，最易造成半月板的損傷。膝半月板：位於股骨髁和脛骨髁之間，左右各一，它附在脛骨平臺上並隨脛骨在股骨上移動。當膝關節在半屈位旋轉時，半月板產生移位。單純的脛骨屈曲，半月板移位不大，只有當脛骨旋轉時半月板移位最大。瓦斯摩爾斯（德國）認為這種移位所產生的壓力在膝關節旋轉不穩定中常能使半月板發生病理性損害。如半月板炎和半月板病，這些損害會進一步加重膝的旋轉不穩定，甚至發展成膝關節骨關節病。
關節軟骨在受壓時，間質內的液體可被擠入關節表面，產生自壓形式的靜水潤滑作用，使關節軟骨面具有低磨擦係數。軟骨細胞則在軟骨粘連素及蛋白多糖的協助下與Ⅱ型膠原纖維相粘連。關節軟骨具有黏彈性的間質內液體流是軟骨滲透性功能及蛋白多糖固定電荷集團的表現,使其彈性係數高,抗張力性能強。關節面在受到突然的撞擊或扭轉後，軟骨基質中大分子網路結構將承受巨大的剪力，在基質內的液體流動難以形成相對抗的壓力時，這種網路結構將被破壞，細胞裸露於基質中受到損傷，甚至延及至軟骨下骨。
在一般人看來，太極拳動作柔和、運動強度小、沒有危險,很適合老年人。然而，鍛煉不當會導致膝關節的損傷.太極拳的標誌動作是馬步蹲襠,有資料顯示，人體屈膝30°，膝關節承受壓力和體重相等。屈膝60°,膝關節壓力為體重的4倍；屈膝90°,所承受的壓力是體重的6倍。如果膝關節長期處於緊張和負重狀態就容易加速關節軟骨的磨損,引起膝關節疼痛。
24式簡化太極拳膝關節在練習中不斷的屈伸扭轉，且很多動作膝關節都是在屈曲至伸直並伴有旋轉，譬如野馬分鬃，左右攬雀尾等動作。運動中為了避免脛骨和股骨較大的相對運動。在練習時我們應該適當的注意些細節。練習野馬分鬃和摟膝拗步時，後撤撇前腳的外撇幅度不能太大，這樣在接下來弓步的蹬伸過程中膝關節不會太大的扭轉。練習左右攬雀尾，當左攬雀尾轉右攬雀尾時要注意左腳的內扣。還有蹬轉的過程中應該注意虛實的轉化，後腳的蹬伸以前腳掌為軸要圓活，儘量避免膝關節扭轉時脛骨和股骨的相對運動。換句話說，也就是要做到“邁步如貓行”的輕盈圓活。且在24式簡化太極拳的練習中不光是這幾個動作僅僅如此，只是舉個例子而已。另外，在練習中所有的弓步和馬步不要屈膝不要太深，因根據自己的身體條件而定，要做到“中正安舒”。所以我們在教學中要注意：動作正確，尤其注意膝關節不要因扭轉造成脛骨和股骨很大的相對運動；應根據習練者得身體條件提出練習要求。
三、小結
運動創傷和勞損是膝關節疼痛的一個重要原因，因此明確膝關節在進行太極拳練習時可能造成哪些損傷及損傷原因對進行太極拳教學非常重要。
太極拳運動對腿部的要求較高，膝關節始終處於半蹲位的靜力性支撐，這就對膝關節的要求較高；動作姿勢的不正確是直接造成膝部損傷又因素之一；運動前準備活動不充分，運動結束後沒有適當的整理放鬆活動，使運動中產生的疲勞堆積形成損傷；沒有根據自己的實際情況安排好運動時間和運動強度，忽略了運動應遵循的循序漸進原則；從生物力學的角度分析，由於膝關節股骨內外髁的外形和長度不同，即內髁關節面較外髁長，致使臏骨關節面不平穩。股內側肌無力或變得萎縮，則能失去股內側肌這種弓弦作用，增加了膝的旋轉不穩定，結果可導致臏骨軟骨病。因此股內側肌肌力不足，無法保證膝關節的穩定，也是造成損傷的又一個重要原因。
24式簡化太極拳是全國推廣的具有很好健身效果且老少皆宜的健身手段。如果我們在練習中不注意習練的技法和要求，不遵循體育鍛煉的一般原則也許會對身帶來不良的後果；此外，要根據自己的身體條件安排習練的時間和強度，注意休息和恢復不能急功冒進。
參考文獻：
[1]孟維春，董啟榕.關節軟骨壓縮特性的實驗研究[J].醫用生物力學，2003，18（1）
[2]韓雨平.對體育運動中膝關節的穩定性的研究[J].民營科技，2010，（6）.
[3]王學成，華雪.太極拳運動對膝關節影響的研究[J].瓊州學院學報，2010，5（17）.
[4]王三.太極拳運動對膝關節疼痛影響的研究述評[J].搏擊・武術科學，2008，12.