การเลือกรูปแบบ Squat และ Deadlift ให้เหมาะกับสัดส่วนร่างกาย

พื้นฐานทางชีวกลศาสตร์: คาน โมเมนต์ และการสร้างแบบจำลองเชิงส่วน

การวัดปริมาณความต้องการทางกลศาสตร์ของการเคลื่อนไหวแบบหลายข้อต่อ (multijoint compound movements) เช่น สควอทและเดดลิฟต์ อาศัยการคำนวณโมเมนต์ภายในข้อต่อ (internal joint moments) ที่จำเป็นต่อการเอาชนะแรงต้านภายนอก ในการฝึกบาร์เบลล์สควอท การวิเคราะห์แบบกึ่งสถิตยศาสตร์ย้อนกลับ (inverse quasi-static analysis) ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ย้อนกลับแบบเต็มรูปแบบ (full inverse dynamic analysis) ถึง 99% เนื่องจากความเร่งเชิงมุมของแต่ละส่วนของร่างกายในระหว่างความเร็วการเคลื่อนไหวปกตินั้นมีค่าน้อยมากจนตัดทิ้งได้ [4] ภายใต้กรอบการวิเคราะห์นี้ โมเมนต์ข้อต่อถูกกำหนดโดยแรงปฏิกิริยาจากพื้น (ground reaction force: GRF) มุมของส่วนของร่างกายเมื่อเทียบกับแนวระนาบ ความยาวของส่วนของร่างกาย มวลของแต่ละส่วน และตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงของมวลเหล่านั้นเป็นหลัก [4]

โมเมนต์ข้อต่อในระนาบแบ่งซ้ายขวา (sagittal plane) ถูกกำหนดโดยการจัดเรียงแนวของจุดศูนย์ถ่วงของระบบเมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลางข้อต่อ [1] การก้มลำตัวไปข้างหน้ามากขึ้นจะเลื่อนเวกเตอร์แรงปฏิกิริยาจากพื้นลัพธ์ไปทางด้านหน้า ซึ่งจะเพิ่มโมเมนต์การงอสะโพก (hip flexion moment) และเพิ่มภาระต่อกล้ามเนื้อเหยียดกระดูกสันหลังส่วนเอว ในขณะที่ลดโมเมนต์การงอเข่า (knee flexion moment) ลง [1] ในทางกลับกัน การรักษาลำตัวให้อยู่ในแนวตั้งตรงมากขึ้นจะเลื่อนเวกเตอร์แรงไปทางด้านหลัง ส่งผลให้ความต้องการโมเมนต์การงอเข่าเพิ่มสูงขึ้น [1] ในทำนองเดียวกัน การที่กระดูกหน้าแข้งเอียงไปข้างหน้ามากขึ้นจะเลื่อนจุดศูนย์กลางข้อเข่าให้ออกห่างจากเวกเตอร์แรงมากขึ้น ซึ่งเพิ่มภาระต่อกล้ามเนื้อเหยียดเข่า [1] อย่างไรก็ตาม แบบจำลองจากการทดลองแสดงให้เห็นว่า ผู้ฝึกมักจะเลื่อนจุดศูนย์กลางแรงกด (center of pressure) ไปทางด้านหน้าในระหว่างจังหวะยกขึ้น มากกว่าที่จะรักษาให้อยู่ตรงกึ่งกลางเท้าอย่างคงที่ ซึ่งทำให้เกิดความแปรผันเล็กน้อยในการคำนวณเวกเตอร์แรงปฏิกิริยาจากพื้นแบบ 2 มิติดั้งเดิม [4]

ความแปรผันทางมานุษยมิติและจลนศาสตร์ของท่าสควอท

ขนาดเชิงส่วนของร่างกายเป็นตัวกำหนดรูปแบบการเคลื่อนไหวทางจลนศาสตร์ที่นักกีฬาสามารถทำได้เพื่อให้ได้ระยะการเคลื่อนไหวเต็มที่ (full range of motion) การสำรวจทางมานุษยมิติในกลุ่มตัวอย่าง 13,149 คนจาก 51 กลุ่มประชากรที่แตกต่างกัน บ่งชี้ว่าความยาวกระดูกต้นขา (femur) ของมนุษย์มีสัดส่วนที่คาดการณ์ได้ตามส่วนสูงรวม โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 26.74% ของความสูงในการแจกแจงแบบปกติมาตรฐาน [2] ดังนั้น ความไม่ได้สัดส่วนระหว่างกระดูกต้นขาต่อส่วนสูงแบบเดี่ยวๆ จึงพบได้ยาก ซึ่งหมายความว่าความแตกต่างในการเคลื่อนไหวที่สังเกตได้มักเกิดจากอัตราส่วนความยาวของต้นขาต่อท่อนขาด้านล่าง สัดส่วนของลำตัว หรือข้อจำกัดด้านความยืดหยุ่นและการเคลื่อนไหวของข้อต่อ มากกว่าที่จะเกิดจากกระดูกต้นขายาวผิดปกติเพียงอย่างเดียว [2] ที่น่าสังเกตคือ อัตราส่วนความยาวกระดูกเพียงอย่างเดียวไม่มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับการงอของกระดูกสันหลังส่วนเอวร่วมกับเชิงกราน (lumbopelvic flexion) ในระหว่างการสควอท [2]

อย่างไรก็ตาม สัดส่วนระหว่างต้นขาและท่อนขาด้านล่างส่งผลต่อจลนพลศาสตร์และจลนศาสตร์ของรยางค์ส่วนล่างอย่างมาก [3] ความยาวต้นขาที่มากกว่าสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับการเคลื่อนตัวของเข่าไปข้างหน้ามากขึ้นและโมเมนต์การเหยียดเข่าที่เพิ่มขึ้น [3] ในขณะเดียวกัน บุคคลที่มีท่อนขาด้านล่างยาวกว่าและมีอัตราส่วนท่อนขาด้านล่างต่อต้นขาสูงกว่า จะแสดงมุมการหุบเข้าด้านในของเข่า (knee abduction) และการหมุนเข้าด้านใน (internal rotation) เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างจังหวะย่อตัวลง [3] ผู้ฝึกที่มีอัตราส่วนต้นขาต่อท่อนขาด้านล่างสูงจะต้องเผชิญกับความต้องการความยืดหยุ่นในการงอเข่าและกระดกข้อเท้าขึ้น (ankle dorsiflexion) มากขึ้น เพื่อให้กระดูกต้นขาอยู่ในตำแหน่งขนานกับพื้นเมื่อยืนในท่ายืนแคบ [2]

ในการวิเคราะห์จลนศาสตร์ของบอดี้เวทสควอท ระยะการเคลื่อนไหว (ROM) ของเข่าในระนาบแบ่งซ้ายขวามีความสัมพันธ์สูงสุดกับความลึกของการสควอทในทุกเพศ ($r=0.92$) ในขณะที่จังหวะเวลาของการคว่ำเชิงกรานไปข้างหน้าสูงสุดที่เกิดขึ้นเร็วเกินไป ($r_s=-0.64$) และการกระดกข้อเท้าขึ้นสูงสุดที่เกิดขึ้นเร็วเกินไป ($r_s=-0.29$) มีความสัมพันธ์เชิงลบกับความลึกที่ทำได้ [6] การขยายท่ายืนให้กว้างขึ้นเป็นการปรับเปลี่ยนทางกลศาสตร์โดยตรง: การกางขาในท่ายืนจะช่วยลดภาพฉายในระนาบแบ่งซ้ายขวาของกระดูกต้นขาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยลดระยะการเคลื่อนที่ในระนาบแบ่งซ้ายขวาที่จำเป็นของข้อเข่าและข้อเท้าลง โดยไม่ต้องอาศัยการกระดกข้อเท้าขึ้นเพิ่มเติม [2]

ความกว้างของท่ายืน การหมุนของข้อ และรูปแบบการโหลดในท่าสควอท

การปรับเปลี่ยนความกว้างของท่ายืนและการหมุนของเท้าส่งผลต่อการกระจายโมเมนต์ข้อต่อสุทธิใหม่อย่างมีนัยสำคัญในทั้งสามระนาบทางกายวิภาค [1, 4]:

• ความกว้างของท่ายืน: การขยายความกว้างของท่ายืนจากแคบเป็นกว้าง (150% ถึง 200% ของความกว้างช่วงไหล่) จะเพิ่มโมเมนต์ข้อเข่าบิดเข้าด้านใน (knee valgus moments) ขึ้นประมาณ 23% และเพิ่มโมเมนต์การหมุนสะโพกออกด้านนอกขึ้น 19% ถึง 37% ควบคู่ไปกับรายงานการเพิ่มขึ้นของโมเมนต์การงอสะโพกระหว่าง 10% ถึง 48% [1] การประเมินแขนของโมเมนต์ทางจลนศาสตร์แสดงให้เห็นว่า การยืนกว้างขึ้นจะเพิ่มแขนของโมเมนต์ที่เข่า ในขณะที่ลดแขนของโมเมนต์ที่สะโพกลงประมาณ 3 ซม. ซึ่งยืนยันว่าการกางขาออกในแนวระนาบเป็นการกระจายภาระข้อต่อไปยังระนาบต่างๆ มากกว่าที่จะเป็นการลดความต้องการแรงบิดรวมในทุกมิติ [4]
• การเปิดปลายเท้า (การหมุนออกด้านนอก): การหมุนปลายเท้าออกด้านนอก 30° จะลดโมเมนต์ข้อเข่าบิดเข้าด้านในลง 50% และลดโมเมนต์การหมุนออกด้านนอกลง 20% ในขณะที่เพิ่มโมเมนต์ข้อเข่าบิดออกด้านนอก (varus moment) ขึ้น 80% โดยที่ยังคงรักษาการทำงานของคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อ (EMG) ของกล้ามเนื้อควอดริเซ็ปส์ แฮมสตริง และแกสโตรคนีเมียสให้คงที่ได้ [1] ในเวลาเดียวกัน การหมุนข้อสะโพกออกด้านนอกระหว่าง 30° ถึง 50° จะเพิ่มการกระตุ้นกล้ามเนื้อหุบสะโพก (hip adductors) ขึ้นตามลำดับ จาก 13% ของแรงหดตัวเกร็งค้างสูงสุด (MVIC) ในตำแหน่งตรง ไปเป็น 17% และ 23% MVIC ตามลำดับ [1]
• รูปแบบท่าสควอท: เมื่อเปรียบเทียบตำแหน่งการวางบาร์เบลล์ ฟรอนต์สควอท (front squat) จะสร้างรูปแบบการงอเข่า การเอียงของลำตัว และความเร็วเชิงมุมของกระดูกสันหลังที่แตกต่างจากแบ็กสควอท (back squat) อย่างชัดเจน [8] ลำตัวที่ตั้งตรงมากกว่าในท่าฟรอนต์สควอทจะเลื่อนเวกเตอร์แรงไปทางด้านหลัง ช่วยลดแรงเฉือนที่กระดูกสันหลังส่วนเอว ในขณะที่สร้างภาระต่อกล้ามเนื้อควอดริเซ็ปส์สูงขึ้นที่ความหนักสัมพัทธ์เท่ากัน [1, 8] โปรโตคอลการโหลดเฉพาะทาง เช่น ระบบแรงโน้มถ่วงเทียมด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยงมนุษย์แขนสั้น (SAHC) ที่มีแคร่เลื่อนหลายแกนซึ่งรองรับการเคลื่อนที่ของสะโพกในระนาบแบ่งซ้ายขวาได้ถึง 45° สามารถจำลองไดนามิกของการรักษาเสถียรภาพของสะโพก/หน้าท้องในท่าฟรอนต์สควอทแบบลำตัวตั้งตรงได้ ในขณะที่ลดมุมการงอสูงสุดของเข่าและสะโพกลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการยืนสควอทด้วยฟรีเวทแบบลำตัวตั้งตรง [7]

ชีวกลศาสตร์ของท่าเดดลิฟต์: มานุษยมิติและจลนพลศาสตร์ของกระดูกสันหลัง

การฝึกท่าเดดลิฟต์สร้างความต้องการทางจลนพลศาสตร์อย่างมากต่อกล้ามเนื้อกลุ่มห่วงโซ่ด้านหลัง (posterior chain) และโครงกระดูกแกน (axial skeleton) [13] โมเมนต์สุทธิสูงสุดที่ระดับ L4/L5 ในระหว่างการยกน้ำหนักสูงสุด 1 ครั้ง (1RM) ในท่าเดดลิฟต์ด้วยบาร์เบลล์ตรง มีค่าตั้งแต่ 254.6 ถึง 460.1 Nm ในเพศหญิง และ 445.0 ถึง 1071.0 Nm ในเพศชาย [13] ในจังหวะที่บาร์ลอยพ้นพื้น แรงกดตามแนวกระดูกสันหลัง (compressive forces) ขึ้นไปถึง 5,090 ถึง 8,018 N ในเพศหญิง และ 7,942 ถึง 18,449 N ในเพศชาย ในขณะที่แรงเฉือน (shear forces) มีค่าตั้งแต่ 1,363 ถึง 1,778 N ในเพศหญิง และ 2,150 ถึง 3,276 N ในเพศชาย [13] ที่ความหนักต่ำกว่าระดับสูงสุด (75% 1RM) แรงเฉือนสูงสุดที่กระดูกสันหลังระดับ L5 มีค่าถึง $1,903\pm 936$ N โดยมีแรงกดตามแนวแกนในท่ายืนเฉลี่ย $7,963\pm 2,784$ N [13] การใช้บาร์เบลล์รูปหกเหลี่ยม (trap bar/hexagonal barbell) แบบมือจับต่ำจะช่วยลดโมเมนต์สูงสุดที่ระดับ L5/S1 ลงได้ระหว่าง 10% ถึง 60% 1RM เมื่อเทียบกับบาร์ตรงมาตรฐาน แม้ว่าความแตกต่างนี้จะลดลงเมื่อใช้น้ำหนักใกล้เคียงระดับสูงสุด [13]

สัดส่วนทางมานุษยมิติมีอิทธิพลอย่างมากต่อสมรรถภาพในท่าเดดลิฟต์และการเลือกรูปแบบท่าฝึก [10, 22]:

• สัดส่วนของลำตัว: อัตราส่วนของความสูงขณะนั่งต่อความสูงรวมทำหน้าที่เป็นตัวทำนายทางมานุษยมิติหลักสำหรับอัตราส่วนความแข็งแรงระหว่างซูโม่เดดลิฟต์ต่อคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ (SDL:CDL) ($r=0.297$, $p=0.043$) [10] ผู้ฝึกที่มีอัตราส่วนความสูงขณะนั่งต่อความสูงรวมสูงกว่า (ลำตัวยาวกว่าเมื่อเทียบกับส่วนสูง) จะแสดงความได้เปรียบด้านสมรรถภาพอย่างชัดเจนในท่าซูโม่เดดลิฟต์ ในขณะที่บุคคลที่มีลำตัวสั้นกว่าจะทำได้ดีกว่าเมื่อเทียบกันในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ [10]
• ความยาวรยางค์และความแตกต่างระหว่างเพศ: ในผู้ฝึกชาย ความยาวขาแปรผันตรงกับความแข็งแรงสัมบูรณ์ (absolute 1RM) ในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ แต่ไม่สัมพันธ์กับความแข็งแรงสัมพัทธ์ (relative strength) [10, 22] ในเพศหญิง ความสูงรวม ความยาวขา และความยาวแขน ล้วนสัมพันธ์เชิงลบกับสมรรถภาพสัมพัทธ์ในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ ซึ่งบ่งชี้ว่าส่วนสูงที่เตี้ยกว่าและรยางค์โดยรวมที่สั้นกว่าจะสร้างความได้เปรียบด้านความแข็งแรงสัมพัทธ์ [10, 22] นอกจากนี้ เพศหญิงยังแสดงความสามารถในการทนทานต่อความล้าได้มากกว่าในการยกเดดลิฟต์จนหมดแรงที่ 60% 1RM ในทั้งสองรูปแบบเมื่อเทียบกับเพศชาย [10]

ชีวกลศาสตร์ของคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์เทียบกับซูโม่เดดลิฟต์

ความแตกต่างพื้นฐานทางกลศาสตร์ระหว่างคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ (CDL) และซูโม่เดดลิฟต์ (SDL) เกิดจากเรขาคณิตของท่ายืนและแขนของโมเมนต์ที่เกิดขึ้น [15, 16]:

แม้ว่าระยะทางการเคลื่อนที่ของบาร์ในแนวดิ่งจะลดลง 20% ถึง 25% ในท่าซูโม่เดดลิฟต์ แต่ความต้องการแรงบิดในการเหยียดสะโพกแบบ 3 มิติรวมยังคงเกือบจะเท่ากันระหว่างทั้งสองรูปแบบ เนื่องจากสะโพกต้องสร้างแรงบิดในหลายระนาบเมื่อเทียบกับกระดูกต้นขาที่กางออกและหมุนออกด้านนอก [18] ในท่าคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ การเอียงของลำตัวในระนาบแบ่งซ้ายขวาที่มากกว่าจะเพิ่มระยะห่างในแนวนอนจากบาร์เบลล์ไปยังสะโพกและกระดูกสันหลังส่วนเอว ทำให้เกิดโมเมนต์สุทธิที่ L4–L5 สูงขึ้น และมีการกระตุ้นกล้ามเนื้อ biceps femoris มากขึ้น [15, 16] ในทางตรงกันข้าม ท่ายืนที่กว้างของซูโม่เดดลิฟต์จะลดภาพฉายในแนวนอนบนระนาบแบ่งซ้ายขวาของต้นขาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สะโพกอยู่ใกล้กับบาร์เบลล์มากขึ้น และถ่ายโอนภาระไปยังกล้ามเนื้อเหยียดเข่าในจังหวะยกบาร์ขึ้นจากพื้น [12, 15, 18]

การปรับเปลี่ยนเทคนิค เช่น การจงใจโก่งกระดูกสันหลังส่วนอกหรือส่วนเอว (thoracic or lumbar flexion) จะช่วยลดความยาวในแนวนอนของลำตัวและลดระดับของแนวกระดูกสะบักลง ซึ่งเทียบเท่ากับการยืดความยาวแขนให้ยาวขึ้นและลดแขนของโมเมนต์การเหยียดสะโพกในจังหวะยกขึ้นจากพื้น [12] อย่างไรก็ตาม การปรับทางจลนศาสตร์นี้จะเพิ่มแรงเฉือนแบบแพสซีฟ (passive shear) ต่อกระดูกสันหลัง และต้องอาศัยการหดตัวแบบมีศูนย์กลาง (concentric contraction) ที่รุนแรงของกล้ามเนื้อ erector spinae เพื่อให้สามารถล็อกข้อต่อได้อย่างสมบูรณ์ [12]

กายวิภาคเชิงโครงสร้างและการเลือกท่าฝึก

นอกเหนือจากความยาวของส่วนต่างๆ ของร่างกายภายนอกแล้ว สัณฐานวิทยาของข้อสะโพกส่วนต้น (proximal hip morphology) ของแต่ละบุคคลยังเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรองรับรูปแบบท่ายืน [17] เรขาคณิตของคอมุมกระดูกต้นขา (femoral neck-shaft angle) จะเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดทางกลศาสตร์สำหรับการกางขาและการหมุนออกด้านนอก [17]:

• Coxa Vara: ลักษณะที่มีมุมของคอมุมกระดูกต้นขาลดลง สัณฐานวิทยานี้ส่งผลให้เกิดการชนกันของกระดูก (bony abutment) ระหว่างคอกระดูกต้นขาและขอบเบ้าสะโพกเร็วขึ้นในระหว่างการกางขากว้าง ทำให้ท่าซูโม่เดดลิฟต์ไม่สามารถทำได้อย่างสบายหรือไม่สามารถทำได้ในเชิงโครงสร้าง [17]
• Coxa Valga: ลักษณะที่มีมุมของคอมุมกระดูกต้นขาเพิ่มขึ้น โครงสร้างนี้รองรับการกางสะโพกออกกว้างและการหมุนออกด้านนอกได้อย่างอิสระ ทำให้ผู้ฝึกสามารถใช้กล้ามเนื้อ adductor magnus ได้อย่างเต็มที่ในฐานะกล้ามเนื้อหลักในการเหยียดสะโพกผ่านท่วงท่าลำตัวที่ตั้งตรง [17]

แม้ว่าเกณฑ์มาตรฐานทั่วไปในประชากรจะบ่งชี้ว่า ความสามารถในการทำแบ็กสควอทมักจะอยู่ที่เกือบ 90% ของความสามารถในการทำเดดลิฟต์ แต่สมดุลด้านสมรรถภาพนี้จะเปลี่ยนไปอย่างมากตามมานุษยมิติเฉพาะบุคคล สัดส่วนความยาวเชิงส่วนของร่างกาย และการปฏิบัติทางเทคนิค [16] นักกีฬาที่มีลำตัวยาวกว่าและมีกระดูกต้นขาสั้นกว่าเมื่อเปรียบเทียบกัน จะได้เปรียบเชิงกลในการสควอทแบบลำตัวตั้งตรงและซูโม่เดดลิฟต์ ในขณะที่ผู้ฝึกที่มีลำตัวสั้นกว่าและมีรยางค์ยาวกว่าจะแสดงประสิทธิภาพเชิงกลที่ดีกว่าในรูปแบบของคอนเวนชันแนลเดดลิฟต์ [10, 16]