不同姿势深蹲下肢关节运动与肌肉激活分析

深蹲不仅是日常生活中常见的动作，也是构成运动技能的基本要素之一，如拾起物品、如厕、跳跃及落地缓冲等。此外，自重或负重深蹲作为提高下肢整体力量的多关节闭合运动链动作，也常用于运动损伤康复以及体育锻炼中；其对肌肉功能、主动肌和拮抗肌的共收缩及肌肉激活模式的积极作用，已得到诸多研究证实。

膝关节的运动形式主要有屈/伸、回旋活动等；过程中伴随着胫股关节和髌股关节复杂的接触和多自由度运动。股四头肌、腘绳肌和腓肠肌是膝关节附近的主要肌群；前交叉韧带（ACL)、后交叉韧带(PCL)、内侧副韧带( MCL)和外侧副韧带(LCL)和髌韧带是维持关节稳定的主要结构。

膝关节的骨性结构

诸多研究分别从膝关节对线、下蹲深度、站距宽度和足尖外旋角度等方面，对深蹲动作中的关节运动学，及肌肉激活进行研究分析，为提高训练效果和保证安全性提供了一定的理论基础，但对于不同下蹲姿势的生物力学差异，却不甚清楚。

一、深蹲动作需多关节共同完成，踝和膝关节的运动相互影响。

日常生活中，全脚掌着地的“亚洲蹲”(Asian squat, AS)和前脚掌着地的“西方蹲”(Western squat, WS)是较为常见的两种深蹲姿势。

对于踝关节灵活度较差的人群，如部分西方人和关节病患者，完成亚洲蹲有一定难度，一般通过提踵-使脚跟悬空，来达到所需的深蹲深度。

深入分析两种深蹲姿势本身的生物力学差异，例如肌力、脚跟抬起对近侧端关节运动学的影响、肌肉激活模式等；不仅有助于设计某些特定关节损伤和肌无力的运动康复方案，降低因对动作本身缺乏认识，而导致的不良事件发生率，也对于加深理解两种深蹲的生物力学差异，并为运动训练提供合理建议。

两种深蹲运动学研究示例：

在正式实验中，要求受试者分别完成亚洲蹲和西方蹲，测试顺序随机。动作要求如下：受试者双手前平举，躯干尽可能保持挺直，在3s内完成下蹲动作，直到无法继续下蹲，并在3s内完成站起至身体直立位。亚洲蹲要求始终保持全脚掌着地，而西方蹲要求始终保持前足着地且脚跟抬起。每名受试者各采集3次成功的亚洲蹲和西方蹲数据，每次测试间隔时间30s。

1. 上图显示了两种深蹲动作中，骨盆、髋、膝和踝关节的运动学变化趋势：

① 在膝关节弯曲角度峰值时刻，亚洲蹲骨盆前倾，而西方蹲骨盆后倾；

② 与亚洲蹲相比，西方蹲具有显著较小的髋关节屈角、较大的膝关节屈角、较大的髋关节外展角和内旋角(P＜0.05，见表1)。

2. 在自重深蹲的上升期和下降期内，西方蹲的比目鱼肌力峰值，均显著大于亚洲蹲，西方蹲的胫骨前肌力峰值，均显著小于亚洲蹲(见表2, 3)。此外，两种下蹲动作的其他肌力峰值，没有统计学差异，峰值时刻的差异，也无统计学意义。

两种深蹲对比分析：

1. 亚洲蹲和西方蹲的骨盆和髋关节的运动学，以及踝关节周围肌肉激活模式具有差异，脚跟抬起的深蹲有利于激活踝关节跖屈肌群，而并不会对近端肌肉激活模式产生影响。

2. 在下蹲过程中，因足跟着地，使人体重心后移，需要增加躯干前屈、骨盆前倾，和髋关节弯曲来保持平衡；同时也会增加踝背屈力矩，即激活胫骨前肌，促进压力中心前移，这是一种平衡稳定的调节方式。

这提示：胫骨前肌无力，或反应延迟的人群，可能不适合采用全脚掌着地的深蹲训练，原因在于：踝关节是构成深蹲动作中，闭链运动的基础；下蹲到最低位时，失稳的可能性增大。

3. 全脚掌着地的亚洲蹲，需要近端环节前倾运动，用于补偿平衡控制；而在西方蹲中，充分的踝关节自由度，对于控制重心移动和姿势稳定发挥着重要作用，不需调用近端环节。

西方蹲的胫骨前肌肌力，显著小于亚洲蹲，脚跟抬起的深蹲动作，减少了股直肌和胫骨前肌的活动。

4. 深入比较两种自重深蹲动作的运动学和肌肉激活程度的差异，发现除跨越膝关节处的双关节肌外，比目鱼肌也是对抗胫骨前移的主动肌之一，在维持膝关节稳定性，和降低前交叉韧带负荷方面，发挥重要作用。

5. 亚洲蹲和西方蹲的近端关节运动和远端肌肉激活模式不同。① 在亚洲蹲中，胫骨前肌激活和近侧端关节前屈可能有利于稳定；② 而在脚跟抬起的西方蹲中，比目鱼肌激活显著，且近端关节运动模式不同于亚洲蹲，但两者近端肌肉激活模式相同。

参考文献：

[1]Macrum E, et al. Effect of limiting ankle-dorsiflexion range of motion on lower extremity kinematics and muscle-activation patterns during a squat[J]. Journal of sport rehabilitation, 2012, 21(2): 144-150.

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