สัดส่วนร่างกายและการได้เปรียบเชิงกลของข้อต่อในท่าสควอทและเดดลิฟต์

สัดส่วนของแขนขาต่อลำตัวของแต่ละบุคคลส่งผลต่อแขนของแรง (moment arm) แรงบิดของข้อต่อ (joint torque) และความเอียงของลำตัวที่จำเป็นในการรักษาสมดุลของบาร์เบลให้อยู่เหนือแนวกึ่งกลางเท้าในระหว่างการทำท่าสควอทและเดดลิฟต์ [1, 20] กระดูกต้นขาที่ยาวกว่าหรือลำตัวที่สั้นกว่าเมื่อเทียบตามสัดส่วนจะเพิ่มความเอียงไปข้างหน้าของลำตัว และถ่ายโอนภาระทางกลศาสตร์ไปยังกล้ามเนื้อเหยียดสะโพกและกระดูกสันหลังส่วนเอวมากขึ้น ในขณะที่ลำตัวที่ยาวกว่าและกระดูกต้นขาที่สั้นกว่าจะช่วยให้สามารถรักษาแนวกระดูกสันหลังให้ตั้งตรงได้มากกว่า ซึ่งจะเพิ่มภาระให้กับกล้ามเนื้อเหยียดเข่า [1, 5, 20] อย่างไรก็ตาม ความยาวของท่อนกระดูกภายนอกเป็นเพียงองค์ประกอบหนึ่งของกลศาสตร์การยกเท่านั้น โครงสร้างทางกายวิภาคภายในข้อต่อ (เช่น femoral version และการวางแนวของเบ้าสะโพก) รวมถึงความยืดหยุ่นของข้อเท้า มักมีบทบาทเท่ากันหรือมากกว่าในการกำหนดการเลือกท่าฝึกที่เหมาะสมที่สุดและความสบายขณะยก [3, 11, 15, 18]

ความยาวของท่อนกระดูกและการได้เปรียบเชิงกลในท่าสควอท

ระหว่างการสควอท เวกเตอร์แรงปฏิกิริยาจากพื้นต้องรักษาสมดุลให้อยู่เหนือฐานรองรับ [1] การโน้มตัวไปข้างหน้าจะเลื่อนเวกเตอร์นี้ไปข้างหน้า ซึ่งจะยืดแขนของแรงในแนวระนาบไปยังข้อสะโพก และเพิ่มโมเมนต์การงอสะโพกในขณะที่ลดโมเมนต์การงอเข่า [1] ในทางกลับกัน การรักษาลำตัวให้ตั้งตรงจะเลื่อนเวกเตอร์ไปด้านหลัง ส่งผลให้โมเมนต์การงอเข่าและความต้องการการทำงานของกล้ามเนื้อควอดริเซ็บส์เพิ่มขึ้น [1]

แบบจำลองทางชีวกลศาสตร์แสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของความยาวท่อนกระดูกส่งผลต่อแรงที่ข้อต่อเหล่านี้ [20] ตัวอย่างเช่น การจำลองความยาวกระดูกต้นขาที่เพิ่มขึ้น 20% จะเปลี่ยนแขนของแรงที่ข้อต่อ โดยทำให้เกิดแรงที่เข่า 1571.09 N จากโมเมนต์ 400 Nm และแรงที่สะโพก 1963 N จากโมเมนต์ 500 Nm เหนือแขนของแรง 0.2546 ม. [20] กระดูกต้นขาที่ยาวกว่าจะดันเชิงกรานไปข้างหลังมากขึ้น ทำให้ต้องโน้มลำตัวไปข้างหน้ามากขึ้นหรือต้องดันเข่าไปข้างหน้าเพิ่มเติมเพื่อรักษาบาร์เบลให้อยู่ในแนวกึ่งกลาง [1, 3, 20]

แม้ว่าจะมีการให้ความสนใจกับความยาวของกระดูกต้นขาอย่างแพร่หลาย แต่ความแปรผันทางกายวิภาคในประชากรทั่วไปถือว่าค่อนข้างแคบ [3] ข้อมูลสัดส่วนร่างกายจากมากกว่า 1,455 แขนขาแสดงให้เห็นว่าความยาวของกระดูกต้นขาเฉลี่ยอยู่ที่ 26.5% ถึง 27.0% ของความสูงเมื่อยืนอย่างสม่ำเสมอ (โดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานอยู่ที่ 0.4% ถึง 0.6%) และคิดเป็น 1.26 ถึง 1.28 เท่าของความยาวกระดูกหน้าแข้ง [3] ผู้ใหญ่ประมาณ 95% ที่มีความสูงเท่ากันจะมีความยาวกระดูกต้นขาต่างกันไม่เกินประมาณ 4 ซม. (~1.5 นิ้ว) [3] แบบจำลองทางเรขาคณิตชี้ให้เห็นว่า แม้จะปรับตามสัดส่วนกระดูกต้นขาที่แตกต่างกันแบบสุดขั้ว ก็ต้องการการกระดกข้อเท้าขึ้น (ankle dorsiflexion) เพิ่มขึ้นเพียง 3° ถึง 6° เท่านั้นเพื่อให้ลงได้ลึกพอ ซึ่งเป็นช่วงที่สามารถพัฒนาได้ง่ายผ่านโปรแกรมการฝึกหลายสัปดาห์ที่มักช่วยเพิ่มมุมกระดกข้อเท้าได้ 5° ถึง 7° เป็นประจำ [3]

ความยืดหยุ่นของข้อเท้าส่งผลโดยตรงต่อการได้เปรียบเชิงกลเหล่านี้ [18] บอดี้เวทสควอทต้องใช้การงอสะโพกเฉลี่ย 95° ± 27° [18] ช่วงการเคลื่อนไหวของการกระดกข้อเท้าที่มากขึ้นจะช่วยให้กระดูกหน้าแข้งเคลื่อนไปข้างหน้าได้มากขึ้น ซึ่งช่วยให้ลำตัวตั้งตรงได้มากขึ้นและลดความจำเป็นในการงอสะโพกและการชดเชยด้วยการโน้มลำตัวไปข้างหน้าภายใต้แรงยก [18]

รูปแบบสควอท การวางตำแหน่งบาร์ และความกว้างของท่ายืน

ผู้ฝึกมักปรับตำแหน่งการวางบาร์และความกว้างของท่ายืนเพื่อจัดการกับภาระเชิงกลที่เกิดจากสัดส่วนร่างกายของตน [1, 5, 6]:

• ตำแหน่งการวางบาร์: ไฮบาร์สควอท (High-bar squat) จะวางบาร์เบลไว้ใต้กระดูก C7 ในขณะที่โลว์บาร์สควอท (Low-bar squat) จะวางบาร์พาดผ่านแนวกระดูกสะบัก [6] ไฮบาร์สควอทช่วยให้ลำตัวตั้งตรงมากขึ้น ลงตำแหน่งล่างสุดได้ลึกขึ้น และเพิ่มมุมการงอเข่าใน 11 จาก 14 การทดลองที่ทบทวน ซึ่งกระตุ้นการทำงานของกล้ามเนื้อควอดริเซ็บส์ (vastus medialis และ rectus femoris) ได้มากขึ้น และลดการทำงานของ erector spinae [5, 9] การวางบาร์แบบโลว์บาร์ทำให้ลำตัวโน้มไปข้างหน้ามากขึ้น เพิ่มแขนของแรงภายในและความต้องการการทำงานของกล้ามเนื้อ gluteus maximus และ lumbar erectors [5, 9] ในการเปรียบเทียบแบบควบคุม น้ำหนัก 3-RM จะสูงที่สุดในโลว์บาร์สควอท ตามด้วยไฮบาร์และเซฟตี้บาร์สควอท ในขณะที่เซฟตี้บาร์สควอทจะสร้างโมเมนต์การเหยียดเข่าที่มากกว่าโลว์บาร์สควอท [5] ฟรอนต์สควอท (Front squat) ช่วยให้ลำตัวตั้งตรงได้มากที่สุด โดยสร้างแรงบิดที่สะโพก 176.6 Nm (แขนของแรง 0.1766 ม.) และแรงบิดที่เข่า 247.7 Nm (แขนของแรง 0.2477 ม.) ภายใต้น้ำหนักจำลอง 1000 N ส่งผลให้มีการกระตุ้นการทำงานของกล้ามเนื้อควอดริเซ็บส์สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และลดการทำงานของกระดูกสันหลังส่วนเอวลงเมื่อเทียบกับแบ็กสควอท [9, 20]
• ผลของความหนักของน้ำหนัก: เมื่อน้ำหนักบาร์เบลเพิ่มขึ้นจาก 70% เข้าใกล้ 1-RM ผู้ฝึกจะเปลี่ยนโมเมนต์สุทธิของข้อต่อจากเข่าและข้อเท้าไปยังกล้ามเนื้อเหยียดสะโพกโดยธรรมชาติ ซึ่งจะเพิ่มการโน้มตัวไปข้างหน้าโดยไม่ขึ้นกับความลึกของการสควอท [6, 7] ในกลุ่มนักเพาะกายที่ผ่านการฝึกมาแล้ว การเพิ่มน้ำหนักจาก 80% เป็น 100% 1-RM จะเพิ่มการทำงานของ EMG ใน vastus medialis และ gluteus maximus อย่างมีนัยสำคัญ ควบคู่ไปกับการโน้มลำตัวที่เพิ่มขึ้น [7]
• ความกว้างของท่ายืนและการเปิดปลายเท้า: คำแนะนำมาตรฐานมักแนะนำให้ส้นเท้ากว้างเท่าหัวไหล่และเปิดปลายเท้าออกได้สูงสุด 10° [7] อย่างไรก็ตาม ท่ายืนที่กว้างขึ้น (150%–200% ของความกว้างหัวไหล่) จะสร้างโมเมนต์เข่าบิดเข้าด้านใน (knee valgus) มากขึ้น 23% และสร้างโมเมนต์การหมุนสะโพกออกด้านนอก (hip external rotation) สูงขึ้น 19%–37% เมื่อเทียบกับท่ายืนแบบแคบหรือปานกลาง [1] การหมุนปลายเท้าออก 30° จะลดโมเมนต์ knee valgus ลง 50% เพิ่มโมเมนต์เข่าบิดออกด้านนอก (varus) ขึ้น 80% ลดโมเมนต์การหมุนออกด้านนอกลง 20% และเพิ่มการกระตุ้นกล้ามเนื้อหุบสะโพก (hip adductor) จาก 13% ของการหดตัวเกร็งกล้ามเนื้อสูงสุดแบบอยู่กับที่ (MVIC) ในท่าปกติ เป็น 17% (เปิดปลายเท้า 30°) และ 23% (เปิดปลายเท้า 50°) [1] ในการฝึกด้วยเครื่อง เช่น เลกเพรส (leg press) ท่ายืนกว้างจะเพิ่มการทำงานของ adductor และ gluteus maximus ท่ายืนแคบจะเพิ่มการทำงานของควอดริเซ็บส์ และความต้องการของกล้ามเนื้อ spinal erector จะยังคงน้อยเนื่องจากมีเบาะรองรับลำตัวจากภายนอก [9]

อิทธิพลของสัดส่วนร่างกายต่อการเลือกท่าเดดลิฟต์

ในท่าเดดลิฟต์ สัดส่วนของท่อนกระดูกจะส่งผลต่อการได้เปรียบเชิงกลของผู้ฝึกว่าจะเหมาะกับสไตล์คอนเวนชันแนล (conventional) หรือซูโม่ (sumo) มากกว่า [10, 20] ภายใต้น้ำหนักจำลอง 1000 N ท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ที่มีแขนของแรง 0.4571 ม. จะสร้างแรงบิด 457.1 Nm เทียบกับ 461.0 Nm เมื่อใช้แขนของแรง 0.4610 ม. ในโครงสร้างแขนที่สั้นกว่า [20]

ในกลุ่มผู้ที่ไม่เคยฝึกเดดลิฟต์มาก่อน ความแข็งแรง 1RM ไม่ได้แตกต่างกันโดยเนื้อแท้ระหว่างรูปแบบคอนเวนชันแนลและซูโม่ [10] อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนของความสูงขณะนั่งต่อความสูงทั้งหมดมีความสัมพันธ์เชิงลบอย่างมีนัยสำคัญกับอัตราส่วนความแข็งแรงของท่าซูโม่ต่อคอนเวนชันแนล (r = 0.297, p = 0.043) [10] สิ่งนี้บ่งชี้ว่าบุคคลที่มีลำตัวยาวกว่าเมื่อเทียบกับความสูงมักจะทำผลงานได้ค่อนข้างดีกว่าในท่าซูโม่เดดลิฟต์ ในขณะที่บุคคลที่มีลำตัวสั้นกว่าจะทำได้ดีกว่าในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ [10] ในเพศชาย ความยาวขารวมมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความแข็งแรง 1RM แบบสัมบูรณ์ในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ แต่ไม่มีความสัมพันธ์กับความแข็งแรงสัมพัทธ์ [10] ในเพศหญิง ความสูงขณะยืน ความยาวขา และความยาวแขนล้วนมีความสัมพันธ์เชิงลบกับความแข็งแรงสัมพัทธ์ในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ ในขณะที่อัตราส่วนแขนต่อขาไม่แสดงความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญ [10] นอกจากนี้ เมื่อทำการยกซ้ำจนหมดแรงที่ 60% ของ 1RM ผู้หญิงสามารถยกจำนวนครั้งรวมได้มากกว่าผู้ชายอย่างมีนัยสำคัญในทั้งสองสไตล์ของเดดลิฟต์ [10]

การเปรียบเทียบทางชีวกลศาสตร์เผยให้เห็นความต้องการของข้อต่อที่แตกต่างกันระหว่างสองรูปแบบนี้ [10, 11, 15]:

• ช่วงการเคลื่อนไหวและมุมของลำตัว: ท่าซูโม่เดดลิฟต์มีลำตัวที่ตั้งตรงมากกว่า และลดระยะทางการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของบาร์เบลลง 20% ถึง 25% เมื่อเทียบกับคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ [10, 11, 15]
• ความต้องการของกระดูกสันหลังและเข่า: ท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์สร้างความต้องการการเหยียดกระดูกสันหลังต่อกล้ามเนื้อ erector spinae มากกว่าประมาณ 10% และส่งผลให้เกิดแรงเฉือนที่ระดับ L4–L5 มากกว่า [11, 15] ในทางตรงกันข้าม ท่าซูโม่เดดลิฟต์สร้างโมเมนต์การเหยียดเข่าช่วงยกบาร์ขึ้นจากพื้นสูงกว่าประมาณสามเท่า ซึ่งกระตุ้นการทำงานของ EMG ใน vastus medialis และ vastus lateralis ได้มากกว่า [11]
• ความต้องการการเหยียดสะโพก: แม้ว่าแบบจำลอง 2 มิติจะชี้ว่าท่าซูโม่เดดลิฟต์ช่วยลดแขนของแรงที่สะโพกได้อย่างมาก แต่การวิเคราะห์แบบ 3 มิติแสดงให้เห็นว่าความต้องการการเหยียดสะโพกโดยรวมแทบจะเหมือนกันระหว่างทั้งสองรูปแบบ [11, 15] เนื่องจากการเหยียดสะโพกเกิดขึ้นสัมพันธ์กับกระดูกต้นขาในทั้งระนาบแบ่งหน้าหลัง (sagittal plane) และระนาบแบ่งซ้ายขวา (frontal plane) ความยาวแขนของแรง 3 มิติของกระดูกต้นขาจึงใกล้เคียงกันระหว่างการดึงแบบคอนเวนชันแนลและซูโม่ [11, 15]

บทบาทสำคัญของโครงสร้างทางกายวิภาคของข้อสะโพก

แม้ว่าอัตราส่วนของท่อนกระดูกภายนอกจะเป็นกรอบโครงสร้างเบื้องต้น แต่โครงสร้างกระดูกภายในมักเป็นตัวกำหนดขีดความสามารถทางกลศาสตร์และความทนทานต่อการเคลื่อนไหวของแต่ละบุคคล [11, 15] ความแปรผันของโครงสร้างในข้อสะโพกประกอบด้วยความลึกของเบ้าสะโพก ตำแหน่งของเบ้าสะโพก (acetabular placement) มุมเอียง (angle of inclination) และการบิดตัวของคอกระดูกต้นขา (femoral version) [11, 15] ตัวอย่างเช่น ภาวะ coxa vara มักจะเอื้อต่อกลศาสตร์ของท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์มากกว่า ในขณะที่ coxa valga จะเข้ากันได้ดีกว่ากับกลศาสตร์ของท่าซูโม่ที่ต้องยืนกว้าง [11]

Femoral version หรือมุมระหว่างคอกระดูกต้นขาและปุ่มกระดูกต้นขา (femoral condyles) มีความแปรผันตามธรรมชาติอย่างกว้างขวาง [13, 15] มุมบิดของกระดูกต้นขาปกติจะอยู่ระหว่าง 10° ถึง 25° แต่การตรวจคัดกรองทางกายวิภาคพบว่ามีเพียง 48% ของข้อสะโพกเท่านั้นที่อยู่ในช่วงนี้ [15] ส่วนที่เหลืออีก 52% แสดงให้เห็นถึงการบิดตัวที่ผิดปกติ: 5% ลดลงอย่างรุนแรง (retroversion), 17% ลดลงปานกลาง, 18% เพิ่มขึ้นปานกลาง และ 12% เพิ่มขึ้นอย่างรุนแรง (anteversion, >35°) [15] นอกจากนี้ ยังมีความแตกต่างทางเพศในโครงสร้างเชิงกราน โดยผู้หญิงซิสเจนเดอร์จะมีช่องว่างข้อต่อแคบกว่า 9.3% มีมุมเบ้าสะโพกบิดไปข้างหน้า (acetabular anteversion) มากกว่า และมีความเอียงของเบ้าสะโพกมากกว่าเมื่อเทียบกับผู้ชายซิสเจนเดอร์ [15]

ภาวะกระดูกสะโพกบิดไปข้างหน้าอย่างแท้จริง (คอกระดูกต้นขาหมุนไปข้างหน้า >15° เมื่อเทียบกับระนาบ condylar) เกิดขึ้นในประชากรประมาณ 8% ถึง 10% และสามารถตรวจพบได้ทางคลินิกโดยใช้การทดสอบ Craig's test เมื่อการหมุนเข้าด้านในทำได้ ≥15° ที่ตำแหน่งแนวตรง [13] สำหรับผู้ที่มีสะโพกบิดไปข้างหน้า ท่าฝึกที่ต้องมีการกางสะโพกและการหมุนสะโพกออกด้านนอกอย่างมาก เช่น การสควอทแบบยืนกว้างหรือซูโม่เดดลิฟต์ จะเพิ่มความเสี่ยงของการที่เบ้าสะโพกวางแนวไม่ตรงและการชนกันของกระดูก [13] ในกรณีเหล่านี้ ท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์หรือแทรปบาร์เดดลิฟต์ (trap bar deadlift) จะเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าในเชิงกลศาสตร์และมีประสิทธิภาพมากกว่า [13]