右利手个体在执行单侧上肢疲劳任务时,手部偏侧性与肩部肌肉激活双侧不对称性之间的关系

时间:2026年2月1日
来源:Journal of Electromyography and Kinesiology

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本研究探讨右利手成年人手部偏侧性指数(LQ)与肩部肌肉活动不对称性及疲劳的关系,发现女性高LQ个体在无疲劳和疲劳状态下前、中 deltoid激活不对称性显著相关,男性无显著关联,提示女性 overhead任务需针对性预防措施。

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Erika Renda | Samuel Lamanuzzi | Julie N. Côté
麦吉尔大学运动学与体育教育系,加拿大魁北克省蒙特利尔市Pine Avenue West 475号,邮编H2W 1S4

摘要

先前的研究表明,侧向优势与运动控制某些特征的不对称性之间存在关联。然而,手部偏好的程度(即一个人在侧向使用上的偏好程度)与肩部肌肉活动的双侧差异之间的关系尚不明确,也不清楚这种关系如何随疲劳而变化。我们预期,在手部偏好商数得分最高的人群中,无论是否存在疲劳,其肩部肌肉激活模式的侧向差异(右侧与左侧之间的差异)会更为显著。30名右利手成年人完成了两次耗能的上举任务:一次使用惯用手臂,另一次使用非惯用手臂。通过表面电极和植入式电极收集了六块肩部肌肉(三角肌、旋转袖肌群和二头肌)的肌电图(EMG)数据,并使用均方根(RMS)方法计算了激活幅度。利用肢体对称性指数公式计算了不对称性。仅发现两项具有统计学意义的相关性,且仅出现在女性中:一是手部偏好商数与无疲劳状态下的前三角肌EMG RMS不对称性之间的相关性(p = 0.004),二是与疲劳状态下的中三角肌EMG RMS不对称性之间的相关性(p = 0.006)。在推荐针对上举工作的肩部损伤预防方法时,应考虑手部偏好的程度,但仅适用于女性。在学徒培训期间,培训者应使用EMG和肢体对称性指数公式(用于确定侧向偏好商数)来评估肩部肌肉的不对称性,尤其是在对执行上举任务的女性进行预防工作时。

引言

肩部损伤在工人中较为常见(Desmeules等人,2022年)。重复性的上举动作和肌肉疲劳可能导致肌肉骨骼疾病(MSDs)的发生(Hagberg,2002年)。由于在运动任务中惯用手侧承受的物理负荷更大,因此惯用手可能比非惯用手更容易患上肌肉骨骼疾病(Shiri等人,2007年)。
手部偏好是指在运动任务中优先使用某只手臂,它定义了一个人的手部类型(Gordon等人,2012年)。大多数人是右利手,仅有10-13%的人被认为是左利手(Raymond & Pontier,2004年)。此外,可以使用爱丁堡手部偏好量表(EHI)问卷(美国卫生与公共服务部,2019年)来量化手部偏好的程度,该问卷包含10个问题,用于评估日常生活中优先使用的手臂。EHI是最常用的手部偏好评估工具(Fazio等人,2012年),并且已被证明能够提供可靠且随时间稳定的手部偏好值(Ransil & Schachter,1994年)。该问卷考虑了使用某只手臂的倾向以及惯用手与非惯用手使用频率的差异,这两者都与运动控制差异有关(Edlin等人,2015年)。EHI可用于计算侧向偏好商数(LQ),以表示个人手部偏好的程度或强度(Oldfield,1971年)。
有研究表明,左右上肢之间的生物力学对称性有助于降低重复性使用损伤的风险(Parrington和Ball,2016年)。使用某只手臂的功能偏好会导致方向性不对称(Corballis,2009年)。这种不对称的程度受到偏离完美对称性所导致的机械负荷差异的影响(Kanchan等人,2008年)。然而,关于任何双侧不对称性的起源机制仍有很多未知之处。例如,已有研究表明惯用手和非惯用手的上肢存在生理差异(Adam等人,1998年)。先前的研究指出,惯用手的肌肉中含有更高比例的慢肌纤维(Tanaka等人,1984年;Zijdewind等人,1990年),这可能是由于长期优先使用所致(Fugl-Meyer等人,1982年)。这种肌肉纤维的变化与多个层面的运动控制差异有关,可能导致惯用手侧的肌肉放电率降低(Adam等人,1998年)。因此,疲劳可能会暴露或加剧已存在的肢体间不对称性(Smeets等人,2019年)。然而,由于偏好使用某只手臂,感觉运动系统的其他途径也可能发生变化。了解导致双侧不对称性的生理机制有助于更好地识别风险因素并制定策略来管理与重复性上肢运动相关的损伤。
只有少数研究探讨了手部偏好对肩部任务中肌肉激活的影响。Diederichsen等人(2007年)记录了在肩部外展和外旋任务中多个肌肉(上斜方肌、下斜方肌、冈上肌、冈下肌、背阔肌、前锯肌以及前三角肌和中三角肌)的激活模式。他们发现,在外展任务中,惯用手的肌肉激活程度低于非惯用手;而在外旋任务中,惯用手的肩部肌肉激活程度高于非惯用手。另一项研究中,Bagesteiro和Sainburg(2002年)测量了在执行手部路径追踪(水平伸展)任务时胸大肌和后三角肌的激活模式。他们发现,惯用手的两个肩部肌肉的激活程度低于其对侧非惯用手肌肉,并得出结论认为这反映了惯用手肌肉的扭矩效率更高。总体而言,这些研究表明手部偏好的影响会因任务的不同而变化(Wojdala等人,2022年),这强调了关注那些容易导致上肢损伤的任务(如上举任务)的研究的重要性。
握力常被用作衡量上肢工作功能能力的指标;然而,其与手部偏好的关系尚不清楚。先前研究评估手部偏好与握力不对称性之间的关系得出了相互矛盾的结果。一项研究表明惯用手比非惯用手强10%,但另一项研究仅针对右利手个体得出这一结论(Petersen等人,1989年;Ziyagil等人,2015年)。过去的研究还评估了握力不对称性与日常生活活动、认知功能及肌肉质量分布之间的关系,指出握力是预测表现和整体健康的关键指标(Collins等人,2020年;Lijewski等人,2021年)。一项系统综述得出结论,较高的静态握力与旋转袖肌群的活动之间存在直接关联(Nakhaie等人,2014年),还有两项研究提供了握力与肩部肌肉耐力之间的关联(Fifolato等人,2021年;Horsley等人,2016年)。然而,尚无研究评估上肢侧向偏好与握力不对称性之间的关系。
多项研究表明,男性和女性在各种上肢任务中招募肌肉的方式存在差异,这些差异可能影响他们患上肢肌肉骨骼疾病的风险(Côté,2012年)。评估多个肩部肌肉(胸大肌、二头肌、三头肌、前三角肌、中三角肌、后三角肌、上斜方肌、下斜方肌、背阔肌、大菱形肌、前锯肌和冈下肌)在俯卧撑中的研究发现,男性更多地调动了主要肌肉,而女性则更多地调动了协同肌肉(Anders等人,2004年)。此外,关于在肩部高度进行前后指向动作的研究显示,男性更倾向于使用二头肌(Srinivasan等人,2016年)。我们最近比较了在重复性上举任务中,不同性别和疲劳状态下惯用手与非惯用手肌肉的EMG模式(Renda等人,2023年)。结果显示,惯用手与非惯用手主要肌肉(前三角肌)的激活幅度没有差异,且女性受手部偏好影响较小(Renda等人,2023年);然而,在那项研究中,我们并未测量手部偏好程度(即从几乎双侧对称到完全单侧偏好)对任务结果的影响。
因此,本研究的目的是评估在无疲劳和疲劳状态下,手部偏好的程度与握力和肩部肌肉激活的双侧对称性之间的关系。我们假设:1)手部偏好的程度与前三角肌激活幅度的不对称性之间存在关联(即最右利手的人表现出最大的力量和EMG不对称性);2)侧向偏好商数与握力不对称性之间存在关联,且这种关联在疲劳状态下仍然存在;3)握力不对称性与旋转袖肌群激活幅度的不对称性之间存在显著相关性;4)男性和女性在肩部肌肉激活幅度与握力不对称性之间的关系存在差异。

参与者

参与者

本研究招募了30名健康的右利手年轻人(15名男性和15名女性;年龄:男性22.3±2.5岁,女性24.2±3.1岁,p = 0.10;身高:男性177.8±6.1厘米,女性163.7±4.7厘米,p = 0.45;体重:男性71.1±6.4千克,女性62.4±8.5千克,p = 0.24)。根据EHI计算出的他们的侧向偏好商数分别为:女性89.49±14.61,男性82.37±16.44(t(28) = 1.21,p = 0.24;补充数据,表1)。纳入标准包括……

结果

所有肌肉的EMG RMS值在疲劳状态下的值显著高于无疲劳状态,这表明耗能任务有效地影响了神经肌肉性能的疲劳性指标。这一现象出现在两只手臂的所有肌肉中(表1)。
疲劳状态与性别(p < 0.001)以及疲劳状态与手臂(p < 0.001)之间存在交互作用,导致男性和女性的握力均显著降低。

讨论

本研究的部分假设得到了验证。主要发现如下:1)右侧偏好的程度(通过高侧向偏好商数表示)与无疲劳状态下前三角肌激活幅度的右侧优势显著相关,但仅限于女性。疲劳后,这种相关性不再存在;然而,女性中侧向偏好商数与中三角肌的侧向优势之间存在显著相关性。

结论

了解手臂EMG活动和握力的不对称性有助于理解健康个体及肩部受伤个体的运动控制机制。在女性中,观察到手部偏好与侧向偏好商数和肌肉不对称性之间存在两个显著相关性:一个是在无疲劳状态下与前三角肌相关,另一个是在疲劳状态下与中三角肌相关。我们的结果表明,涉及上举动作的工作场所应考虑……

资金来源

本项目的开展得到了Robert-Sauvé劳动健康与安全研究所(IRSST)的资助,资金分配给了ER。

未引用的参考文献

职业健康中心,2017年;Dubrowski和Carnahan,2004年;Sanders等人,2011年。

CRediT作者贡献声明

Erika Renda:撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目管理、方法论设计、调查实施、数据分析、概念化。Samuel Lamanuzzi:撰写——审稿与编辑、数据可视化、调查实施。Julie N. Côté:撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证、监督、资源协调、方法论设计、资金筹集、概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

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