Đòn bẩy trong Squat và Deadlift: Tỷ lệ cơ thể ảnh hưởng ra sao?

Các chỉ số nhân trắc học và cơ học mặt phẳng đứng dọc

Cấu trúc hình học xương của con người có sự khác biệt giữa các quần thể, ảnh hưởng trực tiếp đến cánh tay đòn ngoại lực tác động lên các khớp trong các chuyển động nâng tạ chuỗi động học đóng hai bên. Trên các bộ dữ liệu nhân trắc học bao gồm hơn 13.000 cá nhân, tỷ lệ chiều dài xương đùi so với chiều cao đứng tuân theo phân phối chuẩn với mức trung bình là 26,74% chiều cao đứng, trong đó chiều dài xương đùi của người trưởng thành điển hình dao động trong khoảng từ 42 đến 44 cm [2]. Chỉ số Cormic—được định nghĩa là tỷ lệ giữa chiều cao ngồi và chiều cao đứng—định lượng tỷ lệ tương đối giữa thân người và chân [19]. Trong các phân tích cơ sinh học, chiều dài chân dưới ụ ngồi (subischial leg length) và chiều dài thân người quyết định vị trí trọng tâm của các phân đoạn cơ thể cũng như đường tác lực của vectơ phản lực mặt đất (GRF) [1, 19].

Khi thực hiện các bài tập đa khớp cho phần thân dưới, mô-men lực tại khớp là tích số của tải trọng bên ngoài (cùng khối lượng các phân đoạn cơ thể) và khoảng cách vuông góc từ tâm xoay của khớp đến vectơ tải trọng tổng hợp. Việc nghiêng thân người về phía trước sẽ dịch chuyển vectơ GRF tổng hợp ra phía trước, làm tăng dần mô-men gập khớp háng đồng thời làm giảm mô-men gập khớp gối [1]. Ngược lại, việc duy trì thân người thẳng đứng hơn sẽ dịch chuyển vectơ này về phía sau hướng về cổ chân và khớp gối, làm tăng nhu cầu của nhóm cơ duỗi gối và giảm mô-men xoắn duỗi khớp háng cần thiết [1].

                    [Vectơ tải trọng thanh đòn]
                             │
                             │ 
         (Háng) ◄────────────┼─────────────► (Gối)
     [Cánh tay đòn háng]     │     [Cánh tay đòn gối]
                             │
                           (GRF)

Tỷ lệ xương đùi so với thân người và động học Squat

Trong bài barbell back squat, độ sâu được phân loại dựa theo góc gập khớp gối: 110°–140° cho quarter squat, 80°–100° cho half squat, 60°–70° cho parallel squat (đùi song song) và 40°–45° cho deep squat (squat sâu) [4]. Những người tập có tỷ lệ xương đùi so với thân người cao sẽ trải qua sự dịch chuyển ngang lớn hơn của khớp háng ra xa khỏi thanh đòn trong suốt quá trình hạ người [25]. Để giữ cho thanh đòn luôn nằm trên trọng tâm giữa bàn chân, xương đùi dài hơn so với thân người bắt buộc thân người phải nghiêng về phía trước nhiều hơn, tạo ra cánh tay đòn cơ duỗi háng lớn hơn và cánh tay đòn cơ duỗi gối nhỏ hơn [25].

CẤU HÌNH SQUAT THEO TỶ LỆ PHÂN ĐOẠN CƠ THỂ:

Xương đùi dài / Thân ngắn (Độ lệch chỉ số Cormic cao):
  - Thân người bắt buộc phải nghiêng về phía trước nhiều hơn để giữ thăng bằng [25]
  - Tăng cánh tay đòn háng trên mặt phẳng đứng dọc và tăng công của cơ duỗi háng [1, 25]
  - Có thể giảm thiểu bằng cách mở rộng thế đứng hoặc chuyển sang vị trí đặt thanh đòn low-bar [2, 7]

Xương đùi ngắn / Thân dài:
  - Duy trì tư thế thân người thẳng đứng trong suốt quá trình gập sâu [1]
  - Vectơ GRF dịch chuyển về phía sau làm tăng mô-men gập khớp gối [1]
  - Nhu cầu mô-men xoắn của cơ tứ đầu đùi tăng cao so với cơ duỗi háng [1, 7]

Vị trí đặt thanh đòn làm thay đổi chiều dài hiệu dụng của đòn bẩy thân người. Chuyển từ vị trí high-bar sang low-bar làm giảm khoảng cách hiệu dụng từ háng đến thanh đòn từ 2 đến 3 inch, đòi hỏi khớp háng phải gập thêm khoảng 3 độ khi ở cùng các góc khớp gối và cổ chân [7]. Ở mức tải trọng cao hơn 10%, low-bar back squat rút ngắn cánh tay đòn của cơ duỗi gối khoảng 10% đồng thời kéo dài cánh tay đòn của cơ duỗi háng thêm 6,5%, đòi hỏi tổng công của cơ duỗi háng nhiều hơn khoảng 17% trong khi nhu cầu mô-men xoắn của cơ tứ đầu đùi không đổi [7]. Ngược lại, front squat đặt thanh đòn lên phần trước cơ delta và xương đòn—cách vị trí low-bar khoảng 7 inch về phía trước—tạo ra nhu cầu gập khớp háng hiệu dụng tăng thêm khoảng 15° đến 16° và làm tăng đáng kể cánh tay đòn của nhóm cơ duỗi ngực [7]. Do đó, front squat kích hoạt hoạt động điện cơ (EMG) của nhóm cơ dựng sống thắt lưng cao hơn khoảng 25% so với back squat ở cùng mức tải trọng tuyệt đối [7]. Khi so sánh giữa các phong cách, low-bar squat tạo ra mức tải trọng tổng thể và mô-men háng lớn nhất, trong khi safety-bar squat tạo ra mô-men duỗi gối lớn hơn low-bar squat và kích hoạt cơ mông lớn cao hơn high-bar squat [9].

Người tập có đoạn đùi dài thường biểu hiện hiện tượng gập phức hợp thắt lưng - chậu sớm ("butt wink") ở điểm sâu nhất. Tuy nhiên, tỷ lệ chiều dài xương đơn thuần không liên quan đáng kể đến hiện tượng gập thắt lưng - chậu ở những người tập có kinh nghiệm; thay vào đó, sự thiếu hụt khả năng kiểm soát vận động và hạn chế biên độ gập mu bàn chân (dorsiflexion) mới là những hạn chế thể chất chính [2]. Mở rộng thế đứng squat sẽ rút ngắn chiều dài hiệu dụng trên mặt phẳng đứng dọc của xương đùi so với đường kháng lực một cách nhân tạo, giúp giảm biên độ vận động cần thiết trên mặt phẳng đứng dọc ở cả cổ chân và khớp gối một cách hiệu quả [2].

Cơ học Deadlift: Chỉ số Cormic và lựa chọn thế đứng

Tỷ lệ nhân trắc học quyết định mạnh mẽ cơ học deadlift tối ưu và việc lựa chọn biến thể phù hợp. Các nghiên cứu về các yếu tố nhân trắc học dự đoán thành tích conventional deadlift cho thấy các mối tương quan trái chiều: một số dữ liệu cho thấy chiều dài chân tương quan thuận với sức mạnh 1RM ($r_s=0,57$) và tổng công cơ học ($r_s=0,72$), trong khi các phân tích khác lại phát hiện chiều dài đùi ($r=-0,52$), chiều dài thân ($r=-0,36$) và tỷ lệ đùi so với cẳng chân ($r=-0,53$) tương quan nghịch với điểm số Wilks trong cử tạ powerlifting [10]. Chiều dài phân đoạn đơn thuần không dự đoán một cách nhất quán thành tích conventional deadlift, mặc dù chiều dài đùi có mối tương quan độc lập với công hướng tâm của cổ chân ($p=0,03$), chiếm 55% phương sai đã chuẩn hóa của nó [10].

Chỉ số Cormic dự đoán đáng kể sự khác biệt về hiệu suất tương đối giữa conventional deadlift (CDL) và sumo deadlift (SDL). Tỷ lệ chiều cao ngồi trên tổng chiều cao tương quan thuận với tỷ lệ 1RM giữa SDL và CDL ($r=0,297$ đến $0,30$, $p<0,05$) [10, 26]. Những người tập có thân người tương đối dài hơn (chỉ số Cormic cao hơn) thể hiện ưu thế về thành tích trong bài sumo deadlift, trong khi những cá nhân có thân người ngắn hơn và các chi dài hơn lại thể hiện tốt hơn tương đối trong bài conventional deadlift [10, 26].

Mặc dù thế đứng sumo làm giảm quỹ đạo di chuyển thẳng đứng của thanh đòn từ 20% đến 25%, các phân tích động lực học ngược 3D chứng minh rằng tổng nhu cầu mô-men xoắn duỗi háng 3D thực tế vẫn gần như giống hệt nhau giữa hai phong cách [15]. Sự tương đồng này xảy ra là do quá trình duỗi háng trong sumo deadlift diễn ra trên cả mặt phẳng đứng dọc và mặt phẳng trán so với xương đùi [15]. Khi tạ rời sàn, mô-men duỗi gối trong sumo deadlift lớn hơn khoảng ba lần so với conventional deadlift, dẫn đến biên độ EMG đỉnh cao hơn đáng kể ở cơ rộng ngoài (vastus lateralis) và cơ rộng trong (vastus medialis) [13, 15]. Ngược lại, conventional deadlift tạo ra mô-men duỗi cột sống lớn hơn khoảng 10% và huy động cơ dựng sống phần ngực cùng cơ nhị đầu đùi nhiều hơn [13, 15].

Ngoài chiều dài các phân đoạn cơ thể bên ngoài, hình thái khớp háng bên trong là một yếu tố quyết định cốt lõi của cơ học deadlift. Các biến thể về góc nghiêng của cổ xương đùi—chẳng hạn như coxa vara (hẹp góc cổ-thân xương đùi, mang lại lợi thế cơ học cho hướng mặt phẳng đứng dọc của conventional deadlift) so với coxa valga (rộng góc cổ-thân xương đùi, mang lại lợi thế cho tư thế dang rộng của sumo deadlift)—cùng với độ sâu của ổ cối và góc xoay của ổ khớp, về cơ bản sẽ quyết định liệu một vận động viên có thể thực hiện động tác dạng háng và xoay ngoài mà không bị cấn xương hay không [15].

Hiện tượng gập cột sống và rút ngắn cánh tay đòn dưới tải trọng

Khi tải trọng thanh đòn tiến gần đến mức tối đa, các vận động viên sẽ biểu hiện những bù trừ động học rõ rệt để vượt qua các giới hạn về mô-men của nhóm cơ duỗi háng. Trong các lượt deadlift 3RM, sự mệt mỏi qua các lần lặp dẫn đến sự gia tăng liên tục của góc gập cột sống và góc duỗi háng mặc dù mô-men khớp háng tổng hợp và biên độ EMG của nhóm cơ phát lực chính vẫn ổn định [11]. Khi so sánh giữa mức tải dưới mức tối đa (70% 3RM) với mức gắng sức tối đa (90% và 100% 3RM), những người tập đã qua rèn luyện sức mạnh biểu hiện sự gia tăng đáng kể góc gập cột sống ngực dưới cùng với sự gia tăng kích hoạt của cơ dựng sống [16].

BÙ TRỪ CƠ HỌC DƯỚI TẢI TRỌNG TỐI ĐA:

Tải trọng thanh đòn ≥ 90% 1RM / Tích tụ mệt mỏi
                 │
                 ▼
   Gập cột sống ngực - thắt lưng [11, 16]
                 │
                 ▼
   Rút ngắn cánh tay đòn vuông góc của thân người (Khoảng cách từ háng đến thanh đòn) [11, 16]
                 │
                 ▼
   Giảm nhu cầu mô-men gập háng ngoại lực [11, 16]
                 │
                 ▼
   Cho phép cơ mông lớn / nhóm cơ đùi sau hoàn thành việc duỗi háng [7, 11]

Hiện tượng gập cột sống có chủ đích hoặc không tự chủ này làm rút ngắn khoảng cách ngang từ thanh đòn đến khớp háng và trục gian đốt sống thắt lưng - cùng (L5/S1) [6, 11, 16]. Bằng cách rút ngắn cánh tay đòn ngoại lực này, người tập giới hạn được mô-men gập háng ngoại lực đạt đỉnh, bù trừ cho các ngưỡng năng lực của cơ duỗi háng [11, 16]. Mô-men khớp L5/S1 tĩnh tại thời điểm nhấc tạ có thể dự đoán mô-men động học tích lũy qua các bài nâng tạ với tỷ lệ sai số chỉ từ 8% đến 12% [6]. Tuy nhiên, chiến lược này chuyển ứng suất cơ học từ các cơ bắp chủ động ở háng sang các cấu trúc thụ động của cột sống. Lực nén tại đoạn L3/L4 có thể đạt gấp 6 đến 10 lần trọng lượng cơ thể trong các bài partial squat với tải trọng từ 0,8 đến 1,6 lần trọng lượng cơ thể, trong khi mức tải siêu tối đa trong biên độ vận động bị hạn chế sẽ làm tăng nguy cơ chấn thương cột sống do ứng suất cắt và ứng suất nén cao [4]. Do đó, việc tập luyện deadlift thường liên quan đến chứng đau thắt lưng ở nam vận động viên powerlifting và đau vùng ngực cùng đốt sống cổ ở nữ vận động viên powerlifting [17].

Những điều chỉnh thực tế: Độ rộng thế đứng, vị trí thanh đòn và hình thái học

Các vận động viên có thể áp dụng các điều chỉnh cơ sinh học cụ thể để thay đổi cánh tay đòn khớp ngoại lực tùy theo nhân trắc học cá nhân của họ [1, 2, 7, 25]:

• Người tập có xương đùi dài / Thân ngắn: Chuyển sang thế đứng squat rộng hơn (150%–200% độ rộng vai) sẽ xoay đùi ra ngoài trên mặt phẳng ngang, rút ngắn đòn bẩy xương đùi trên mặt phẳng đứng dọc và giảm độ nghiêng của thân người về phía trước [1, 2]. Tuy nhiên, thế đứng rộng làm tăng mô-men vẹo ngoài (valgus) của khớp gối thêm 23% và mô-men xoay ngoài của khớp háng thêm 19% đến 37% [1]. Mở rộng mũi chân một góc 30° sẽ giảm mô-men vẹo ngoài của gối 50%, tăng mô-men vẹo trong (varus) của gối 80% và tăng mức độ kích hoạt cơ khép háng lên 17%–23% mức co cơ đẳng trường tối đa (MVIC) [1].
• Lựa chọn biến thể Deadlift: Những người tập có chỉ số Cormic cao (thân người tương đối dài so với chiều cao) sẽ hưởng lợi từ tư thế thân người thẳng đứng của sumo deadlift, giúp giảm bớt nhu cầu duỗi cột sống [15, 26]. Những người tập có chỉ số Cormic thấp (các chi dài hơn, thân ngắn hơn) có cấu trúc cơ học phù hợp để tận dụng conventional deadlift mà không bị gập cột sống quá mức [10, 26].
• Quản lý mô-men xoắn cơ duỗi háng: Trong các bài squat tối đa, Bryanton đã chứng minh rằng người tập chỉ tạo ra khoảng ~77% công suất mô-men xoắn duỗi háng tối đa của họ ở mức 90% 1RM, trong đó mỗi mức tăng 10% tải trọng thanh đòn chỉ đòi hỏi mô-men xoắn duỗi háng tối thiểu tăng thêm khoảng ~5% [7]. Những người tập có cánh tay đòn khớp háng bất lợi có thể phân phối lại nhu cầu về phía nhóm cơ duỗi gối bằng cách điều chỉnh vị trí đặt thanh đòn hoặc sử dụng giày có đế nâng gót để tăng biên độ gập mu bàn chân hiện có [7, 25].