單腿落地時(shí)優(yōu)勢(shì)腿與非優(yōu)勢(shì)腿的生物力學(xué)偏側(cè)性研究

劉海瑞，傅維杰，伍 勰，郭 黎，吳 瑛

1 前言

跳躍—落地在體育活動(dòng)中是最常見的功能性活動(dòng)，也被相關(guān)研究確定為引起非接觸性前交叉韌帶（Anterior Cruciate Ligament，ACL）損傷的一種常見形式。常見的跳躍—落地體育項(xiàng)目包括足球、籃球和排球等，在這些項(xiàng)目中女子運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)ACL損傷的概率比男子運(yùn)動(dòng)員高2～8倍［3］。前交叉韌帶損傷能誘發(fā)膝關(guān)節(jié)其他的病理變化，如膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性降低［3］，半月板［19］、軟骨的損傷［16］和關(guān) 節(jié)炎［37］。盡管已有研究針對(duì)前交叉韌帶損傷機(jī)制做出了大量卓有成效的研究工作，但其發(fā)病率依然居高不下，并以每年1.3%的增速在跳躍—落地運(yùn)動(dòng)中增加［3］。

從生物力學(xué)角度而言，落地時(shí)較大的膝關(guān)節(jié)外翻角度、力矩和較小的膝關(guān)節(jié)屈曲角是造成非接觸ACL損傷產(chǎn)生的主要力學(xué)機(jī)制［16］，同時(shí)疲勞也是造成上述變化的一個(gè)重要原因［6］。然而，近年的流行病學(xué)研究報(bào)告顯示［21，24，32］，下肢損傷出現(xiàn)的偏側(cè)性（laterality）可能也是造 成運(yùn)動(dòng)員非接觸性ACL損傷的重要誘因，特別是針對(duì)女子足球運(yùn)動(dòng)員。所謂偏側(cè)性或非對(duì)稱性，主要表現(xiàn)為人體在參與運(yùn)動(dòng)時(shí)，身體姿態(tài)表現(xiàn)出的對(duì)稱程度，或者自主神經(jīng)活動(dòng)時(shí)對(duì)一側(cè)肢體的偏向性［33］。偏側(cè)性在神經(jīng)生理［29］和運(yùn)動(dòng)控制［5］上的研究由來已久，但是有關(guān)偏側(cè)性效應(yīng)和跳躍落地中的ACL損傷的關(guān)系并未得到足夠的重視。

在落地的研究中，多數(shù)的跳躍落地研究都假設(shè)下肢是對(duì)稱的，且只觀察一側(cè)下肢的數(shù)據(jù)來分析與落地有關(guān)的損傷風(fēng)險(xiǎn)［18，20］，或在單腿落地的研究［20，21］中只選取優(yōu)勢(shì)側(cè)代表雙側(cè)下肢的整體表現(xiàn)。已有研究［11，25，27］注意到在落地運(yùn)動(dòng)中下肢存在偏側(cè)性效應(yīng)，如落地時(shí)下肢偏側(cè)性的研究采用的前跳落地［27］、垂直落地［25，27］和急停起跳落地［11］這幾種不同的落地形式中，落地的下肢都采用了雙腳落地（Double leg landing）的方式。雙側(cè)落地任務(wù)時(shí)下肢的偏側(cè)性表現(xiàn)在上述研究中的部分指標(biāo)得到證實(shí)。但是，在單側(cè)下肢參與的落地任務(wù)時(shí)，下肢兩側(cè)的偏側(cè)性效應(yīng)生物力學(xué)特征鮮見研究者探究，特別是針對(duì)女子運(yùn)動(dòng)員，其優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿單腿落地之間的生物力學(xué)特征是否存在差異鮮有報(bào)道。

基于此，本研究比較女子足球運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿在單腿落地過程中，運(yùn)動(dòng)學(xué)、COP變化、動(dòng)力學(xué)特征等的對(duì)稱性。評(píng)估女子足球運(yùn)動(dòng)員在單腿落地任務(wù)中偏側(cè)性對(duì)優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿的影響。本研究假設(shè)如下:單腿落地時(shí)下肢的生物力學(xué)特征存在偏側(cè)性［34］，特別是反應(yīng)在關(guān)節(jié)角度、力矩和下肢落地穩(wěn)定性方面的指標(biāo)。

2 研究方法

2.1 研究對(duì)象

15名大學(xué)女子足球運(yùn)動(dòng)員自愿參與落地實(shí)驗(yàn)（年齡20.13±1.09歲，身高1.67±0.064m，體重56.21±5.82 kg），訓(xùn)練年限9.25±2.14年，其中，國(guó)家健將5人，一級(jí)運(yùn)動(dòng)員和二級(jí)運(yùn)動(dòng)員各5人。運(yùn)動(dòng)員平均每周平均參與5次足球訓(xùn)練，每次至少2.5h。在過去的6個(gè)月沒有下肢的損傷。所有受試者在參與實(shí)驗(yàn)前閱讀，并自愿簽署實(shí)驗(yàn)授權(quán)。

2.2 測(cè)試方案

2.2.1 優(yōu)勢(shì)腿定義

實(shí)驗(yàn)前，運(yùn)動(dòng)員被要求盡全力踢球，踢球腿被定義為優(yōu)勢(shì)腿［11，27］。本研究中，所有運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)腿均為右腿。

2.2.2 熱身

所有運(yùn)動(dòng)員在實(shí)驗(yàn)開始前在跑步機(jī)上進(jìn)行5min的熱身，速度為6.5km／h。

2.2.3 落地測(cè)試

落地方式:落地的動(dòng)作為單腿優(yōu)勢(shì)腿（非優(yōu)勢(shì)腿）垂直落地，落地高度為40cm（圖1）。分別至少完成5次成功落地。具體動(dòng)作:受試者要求雙腳與肩同寬，站立在一個(gè)水平的臺(tái)子上，雙手置于髖關(guān)節(jié)兩側(cè)。采集開始后，向前邁落地腿，非落地腿快速跟隨致重心前移，盡量確保無垂直的初速下落，落地自然緩沖。落地后，落地腿支持，非落地腿向后自然彎曲至90°。落地過程中，要求落地自然。重心不穩(wěn)定或2次移動(dòng)、軀干非正常的前傾和晃動(dòng)都被定義為落地不穩(wěn)定［35］。優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿落地標(biāo)準(zhǔn)一致。

圖1 本研究實(shí)驗(yàn)采集現(xiàn)場(chǎng)儀器架設(shè)和動(dòng)作示意圖Figure 1.Experimental Set-up and Front ＆Profile View of the Subject

2.3 儀器和評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)捕捉系統(tǒng)

采用16臺(tái)VICON T40紅外高速攝影系統(tǒng)（Vicon Motion Analysis Inc.，Oxford，UK）對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集（100Hz）。

2.3.2 測(cè)力臺(tái)

1臺(tái)瑞士產(chǎn) Kistler（Kistler Instruments AG Corp.，Winterthur，Switzerland）三維測(cè)力臺(tái)（90cm×60cm），型號(hào)9287B，外置信號(hào)放大器。用來采集（1000Hz）地面反作用力（Ground Reaction Force，GRF）、壓 心 （Center of Pressure，COP）等參數(shù)。

2.3.3 數(shù)據(jù)處理和選取指標(biāo)

1.數(shù)據(jù)處理采用Visual3D（C-Motion，Inc.，Germantown，MD，USA）計(jì)算兩側(cè)下肢三維運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù)，采用右手法則。運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算采用Cardan順序（X-YZ）。踝關(guān)節(jié)背屈、外翻，膝關(guān)節(jié)屈曲、外翻，髖關(guān)節(jié)伸展和內(nèi)翻的角度和力矩定義為負(fù)值（-），對(duì)應(yīng)的踝關(guān)節(jié)跖屈、內(nèi)翻，膝關(guān)節(jié)伸展、內(nèi)翻，髖關(guān)節(jié)屈曲和外翻定義為正值（＋）。

運(yùn)動(dòng)學(xué)和GRF濾波采用4th-order Butterworth lowpass filter，截止頻率分別為12Hz和100Hz。采用計(jì)算程序（VB＿V3Dand VB＿Tables，The University of Tennessee，Knoxville，USA）確定和檢查C3D導(dǎo)出、截取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.落地階段定義為從觸地（Initial Contact）開始至膝關(guān)節(jié)角度最大屈曲結(jié)束。

3.選取指標(biāo):

1）下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍（Range of Motion，ROM）:主要選取髖、膝和踝關(guān)節(jié)落地階段矢狀面和額狀面的活動(dòng)范圍（°）。

2）COP的位移和速度:兩側(cè)下肢COP（Center of Pressure）在落地階段的內(nèi)外（Medial-Lateral）方向和前后（Anterior-Posterior）方向上的移動(dòng)距離和COP的移動(dòng)速度比較肢體在落地階段的穩(wěn)定性；COP的位移為觸地至膝關(guān)節(jié)最大屈曲階段足前后方向和內(nèi)外方向的最大位移（單位:cm）。COP位移速度定義為前后方向和內(nèi)外方向的和除以觸地至最大膝關(guān)節(jié)屈曲階段的時(shí)間（cm／s）。COP和COP速度均采用運(yùn)動(dòng)員的足寬進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化［38］。

3）經(jīng)體重標(biāo)準(zhǔn)化后的最大地面垂直反作用力峰值（GRFmax），單位為:體重（BW）；

4）觸地時(shí)刻至GRFmax的時(shí)間（Time to GRFmax），單位為:秒（s）；

5）平均負(fù)載率（Loading Rate，LR），單位為:體重／秒（BW／S），具體公式如下:

Loading Rate＝GRFmax／Time to GRFmax

6）對(duì)稱指數(shù)（Absolute Symmetry Index，ASI）:GRFmax和負(fù)載率計(jì)算下肢落地沖擊，評(píng)價(jià)兩側(cè)下肢的對(duì)稱性［13］。具體公式如下:

其中，D為優(yōu)勢(shì)腿，N為非優(yōu)勢(shì)腿，ASI為0時(shí)，表示兩側(cè)對(duì)稱。ASI比較對(duì)稱時(shí)，可接受的范圍通常定義為≤10%。

7）通過逆向動(dòng)力學(xué)計(jì)算關(guān)節(jié)峰力矩（Peak Joint Moment），峰功率（Peak Joint Power）是關(guān)節(jié)力矩和落地階段關(guān)節(jié)角速度的乘積。力矩和功率分別采用體重進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，單位分別記為:Nm／kg和 W／kg。

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)

選取單腿落地時(shí)3次成功動(dòng)作的平均值，計(jì)算受試者兩側(cè)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)（paired t-tests）觀察在單腿落地任務(wù)時(shí)優(yōu)勢(shì)側(cè)和非優(yōu)勢(shì)側(cè)之間的差異，顯著性水平設(shè)定為P＜0.05，P＜0.01為非常顯著。計(jì)算Cohen’s d得到Effect Size用來表示數(shù)據(jù)的效度［12］。Da＜0.2，0.2～0.5，0.5～0.8和＞0.8分別表示效度極低、低、中等和高效度。統(tǒng)計(jì)軟件采用SPSS 19.0（Version 19；SPSS，In.，Chicago，IL）。

3 研究結(jié)果

3.1 關(guān)節(jié)角度和下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍

觸地時(shí)刻下肢關(guān)節(jié)角度（表1），優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿所有關(guān)節(jié)角度均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍方面，髖關(guān)節(jié)在矢狀面非優(yōu)勢(shì)腿活動(dòng)范圍小于優(yōu)勢(shì)腿；膝關(guān)節(jié)在矢狀面活動(dòng)范圍，非優(yōu)勢(shì)腿小于優(yōu)勢(shì)腿；踝關(guān)節(jié)結(jié)果與髖、膝關(guān)節(jié)一致，但無顯著性差異（圖2）。

表1 本研究單腿落地觸地時(shí)刻下肢關(guān)節(jié)角度一覽表Table 1 Lower Extremity Joint Angle on Initial Contact

圖2 本研究單腿落地下肢關(guān)節(jié)角度活動(dòng)范圍示意圖Figure 2.Range of Motion in Ankle，Knee and Hip Joint during Single Leg Landing

3.2 COP位移和位移速度

單腿落地時(shí)COP位移和位移速度顯示，單腿落地時(shí)非優(yōu)勢(shì)腿在內(nèi)外側(cè)的位移大于優(yōu)勢(shì)腿（表2），而針對(duì)COP位移速度，兩者并無顯著性差異。

表2 本研究單腿落地COP位移和速度變化一覽表Table 2 Center of Pressure Displacement and Velocity during Single Leg Landing

3.3 GRF、至GRF峰值時(shí)間、負(fù)載率和對(duì)稱指數(shù)

GRF在單腿落地時(shí)優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿分別為3.58±0.56（BW）vs 3.64±0.51（BW），兩側(cè) GRF并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖3）。觸地至GRF峰值時(shí)間和最大負(fù)載率顯示兩側(cè)下肢并無差異（表3，圖4）。

圖3 本研究單腿落地最大反作用應(yīng)力值示意圖Figure 3.Maximum Ground Reaction Force in Single Leg landing

GRF和沖擊率對(duì)稱指數(shù)，GRF對(duì)稱指數(shù)（11.31±9.33）和平均負(fù)載率對(duì)稱指數(shù)（19.28±18.41）均大于10%（表3）。顯示通過計(jì)算優(yōu)勢(shì)側(cè)和非優(yōu)勢(shì)側(cè)得到的對(duì)稱指數(shù)，優(yōu)勢(shì)側(cè)和非優(yōu)勢(shì)側(cè)在參與單側(cè)任務(wù)時(shí)下肢的動(dòng)力學(xué)參數(shù)并不對(duì)稱。

表3 本研究單腿對(duì)稱指數(shù)和至GRF時(shí)間一覽表Table 3 Symmetry Index and Time to GRFmax on Single Leg Landing

圖4 本研究單腿落地下肢平均負(fù)載率示意圖Figure 4.Loading Rate in Single Leg landing

3.4 關(guān)節(jié)峰力矩和峰功率

單腿落地時(shí)關(guān)節(jié)峰力矩和峰功率，下肢關(guān)節(jié)峰力矩均無差異（表4）。關(guān)節(jié)峰功率方面，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)額狀面均存在差異，即踝關(guān)節(jié)額狀面非優(yōu)勢(shì)腿峰功率小于優(yōu)勢(shì)腿-0.84±0.54（W／kg）vs-1.86±1.68（W／kg），（P＝0.02，Da＝1.02），髖關(guān)節(jié)峰功率非優(yōu)勢(shì)腿大于優(yōu)勢(shì)腿3.56±1.57（W／kg）vs 2.37±1.53（W／kg），（P＝0.02，Da＝0.71）。

表4 本研究單腿落地下肢關(guān)節(jié)峰力矩和峰功率一覽表Table 4 Maximum Joint Moment and Power during Single Leg Landing

4 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，下肢在單腿落地時(shí)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)屈伸的活動(dòng)范圍，COP內(nèi)外側(cè)的位移和落地沖擊的對(duì)稱指數(shù)顯示出不對(duì)稱。這一結(jié)果與Edwards等人的研究結(jié)果一致［11，27］。因此，研究結(jié)果部分支持原假設(shè)，說明女子足球運(yùn)動(dòng)員在優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿單腿落地時(shí)兩側(cè)下肢存在一定的偏側(cè)性，且一側(cè)下肢在落地階段的穩(wěn)定性較差。

4.1 關(guān)節(jié)角度和下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍

單腿落地時(shí)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿從觸地開始至膝關(guān)節(jié)最大屈曲、髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)在矢狀面均顯示出顯著性差異，與前人的研究結(jié)果一致［30］。女子足球運(yùn)動(dòng)員非優(yōu)勢(shì)腿較小的關(guān)節(jié)屈曲范圍，特別是非優(yōu)勢(shì)側(cè)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，會(huì)導(dǎo)致女子足球運(yùn)動(dòng)員落地的姿態(tài)更 “僵直”。這種落地模式可能會(huì)導(dǎo)致落地姿態(tài)的不穩(wěn)定。另外，這種僵直的落地姿態(tài)通常也與下肢損傷的產(chǎn)生聯(lián)系緊密［8，39］。優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的減小可能與兩側(cè)下肢的肌肉力量不對(duì)稱有關(guān)［16］，優(yōu)勢(shì)腿的肌肉力量通常大于非優(yōu)勢(shì)腿［31］。有關(guān)肌力的研究證實(shí)［23］，相比男子運(yùn)動(dòng)員和ACL未損傷的女子運(yùn)動(dòng)員，有ACL損傷史的女運(yùn)動(dòng)員在肌力測(cè)試中表現(xiàn)出股后肌群肌力降低。作為膝關(guān)節(jié)屈曲的主要肌肉，股后肌群肌力的薄弱可能是非優(yōu)勢(shì)腿關(guān)節(jié)屈曲降低的一個(gè)原因。跳躍落地時(shí)關(guān)節(jié)屈曲階段增加的股后肌群的肌力能快速減小ACL張力，這主要和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)中四頭肌和股后肌群形成的共收縮機(jī)制有關(guān)［23］。這種機(jī)制會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)屈曲的增加，進(jìn)而降低ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

本研究中的膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍明顯高于以往單腿落地研究中［31］的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。這可能與研究中落地高度［4，39］和性別［30］有關(guān)。本研究采用的落地高度為單腿落地40cm，而與男子、女子足球運(yùn)動(dòng)員［31］相關(guān)研究的落地高度為36cm。有研究［4，39］指出落地研究時(shí)，落地高度的增加會(huì)使下肢關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍和GRF值增大。因此，落地高度和形式可能是造成這些差異的一個(gè)重要因素。另外，Ross［31］的研究中踢球腿和支撐腿的數(shù)據(jù)既包含男子足球運(yùn)動(dòng)員還包括女子足球運(yùn)動(dòng)員，因而，性別的因素也不容忽略。

在觸地時(shí)刻的下肢關(guān)節(jié)角度，盡管優(yōu)勢(shì)腿踝關(guān)節(jié)背屈角大于非優(yōu)勢(shì)腿，但是下肢關(guān)節(jié)無論在矢狀面還是額狀面的角度均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。相近的觸地角度表明運(yùn)動(dòng)員在觸地階段，無論優(yōu)勢(shì)腿還是非優(yōu)勢(shì)腿都采用了相同的落地策略。在落地任務(wù)中，落地高度和難度是能否誘導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)員最大能力表現(xiàn)的重要因素［4］。由于研究中的落地高度為40cm，因此，兩側(cè)下肢觸地時(shí)刻的角度是否會(huì)隨著落地高度的增加而表現(xiàn)出差異，不得而知。今后有關(guān)優(yōu)勢(shì)側(cè)與非優(yōu)勢(shì)側(cè)落地的實(shí)驗(yàn)可考慮高度的變化對(duì)下肢落地偏側(cè)性的影響。

4.2 COP位移和位移速度

人體維持身體姿態(tài)穩(wěn)定的能力通常與神經(jīng)控制緊密聯(lián)系。有效的神經(jīng)控制在完成特定運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)可以體現(xiàn)在穩(wěn)定的姿態(tài)控制能力上［10，28，34，38］。 穩(wěn)定用時(shí)（Time to Stabilization，TTS）［34］，COP位移，COP位移速度［10，28］和 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定指數(shù)（Dynamic Postural Stability Index，DPSI）［38］常用來評(píng)價(jià)人體維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力。平衡力不足或不穩(wěn)定多表現(xiàn)為COP的分散［15，31］。

女子足球運(yùn)動(dòng)員在單側(cè)任務(wù)落地時(shí)的COP位移結(jié)果顯示，前后方向的COP移動(dòng)并無不同。但是，本研究發(fā)現(xiàn)非優(yōu)勢(shì)腿在內(nèi)外側(cè)的位移要明顯大于優(yōu)勢(shì)腿。非優(yōu)勢(shì)腿的移動(dòng)速度也比優(yōu)勢(shì)腿大。以往研究中，COP大都在靜態(tài)［15，31］站立時(shí)測(cè)得，而本研究計(jì)算了單腿落地階段的COP位移和速度，來比較女子足球運(yùn)動(dòng)員在單側(cè)落地任務(wù)中的優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿的落地穩(wěn)定性。相比優(yōu)勢(shì)腿，非優(yōu)勢(shì)腿較大的內(nèi)外側(cè)COP位移表示女子足球運(yùn)動(dòng)員在落地后非優(yōu)勢(shì)腿并不穩(wěn)定。

人體對(duì)姿態(tài)的控制主要通過神經(jīng)中樞對(duì)本體感覺的反饋進(jìn)行響應(yīng)和調(diào)節(jié)［10，31］，而較低的穩(wěn)定控制與較差的本體感覺有關(guān)。有研究［36］認(rèn)為，單足姿態(tài)的穩(wěn)定控制不足與下肢損傷發(fā)病率存在一定聯(lián)系，特別是ACL損傷［10］。非接觸性的ACL損傷大都源于降低的關(guān)節(jié)屈曲加上較大的膝關(guān)節(jié)外展角度和力矩作用于膝關(guān)節(jié)導(dǎo)致ACL的負(fù)載增大［14］。Durall［10］在研究中提到 COP的變化和膝關(guān)節(jié)外展峰力矩存在顯著相關(guān)，并認(rèn)為女子運(yùn)動(dòng)員額狀面較大的膝關(guān)節(jié)力矩與姿態(tài)控制不足有關(guān)。身體姿態(tài)的穩(wěn)定能力除了中樞神經(jīng)控制和本體感覺的反饋外，還可能與肌肉力量和關(guān)節(jié)屈曲范圍有關(guān)［23，31］。Yeow［36］的研究指出，單足落地時(shí)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)在矢狀面是吸收能量的主要關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)主要作用于在額狀面來降低落地沖擊。關(guān)節(jié)吸收能量主要通過較大的屈曲范圍來降低沖擊的影響，進(jìn)而達(dá)到維持落地穩(wěn)定。非優(yōu)勢(shì)腿在單腿落地時(shí)不穩(wěn)定的姿態(tài)會(huì)影響下肢的關(guān)節(jié)活動(dòng)和對(duì)能量的吸收［30，36］。

基于Durall［10］和 Yeow［36］的研究結(jié)論，通過觀察落地階段關(guān)節(jié)峰力矩和峰功率，不能排除非優(yōu)勢(shì)腿較大的COP位移與非優(yōu)勢(shì)腿較大的外翻力矩、額狀面的踝關(guān)節(jié)功率之間的潛在聯(lián)系。落地時(shí)非接觸性的下肢損傷，特別是膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的扭傷主要是較小的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，較大的觸地角度加上關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)的扭轉(zhuǎn)使關(guān)節(jié)在落地時(shí)不能有效的吸收能量，降低落地沖擊而導(dǎo)致?lián)p傷產(chǎn)生［1，14］。Niu在雙側(cè)落地任務(wù)中關(guān)注了單個(gè)關(guān)節(jié)（踝關(guān)節(jié)）的對(duì)稱性，并通過EMG信號(hào)得出非優(yōu)勢(shì)腿在落地時(shí)的肌肉活動(dòng)大于優(yōu)勢(shì)腿，因而非優(yōu)勢(shì)腿保護(hù)機(jī)制強(qiáng)于優(yōu)勢(shì)腿，且優(yōu)勢(shì)腿更容易損傷的結(jié)論［25］。在非優(yōu)勢(shì)腿單腿落地時(shí)的關(guān)節(jié)峰功率和COP位移卻顯示非優(yōu)勢(shì)腿參與單側(cè)落地任務(wù)時(shí)平衡能力并不優(yōu)于優(yōu)勢(shì)腿。因此，研究者認(rèn)為女子足球運(yùn)動(dòng)員的非優(yōu)勢(shì)腿在參與動(dòng)態(tài)落地時(shí)內(nèi)外側(cè)較大的位移可能與非優(yōu)勢(shì)腿較差的本體感覺、關(guān)節(jié)屈曲和肌肉力量控制不足有關(guān)［2］。非優(yōu)勢(shì)側(cè)在參與單腿落地支撐穩(wěn)定時(shí)損傷風(fēng)險(xiǎn)要大于優(yōu)勢(shì)腿。

靜態(tài)單足平衡測(cè)試時(shí)，姿態(tài)的控制［31］，站立時(shí)間［10］和測(cè)試（計(jì)算）方式［15，34］都會(huì)對(duì)COP的測(cè)試造成影響?？紤]到這些因素，本研究在實(shí)驗(yàn)中要求運(yùn)動(dòng)員雙手置于髖關(guān)節(jié)兩側(cè)從而降低落地時(shí)手臂對(duì)穩(wěn)定控制能力的干擾。

4.3 單腿落地時(shí)人體下肢動(dòng)力學(xué)

有關(guān)落地與ACL損傷的研究［20］顯示，ACL損傷多出現(xiàn)于落地初期，大約為落地后的40～60ms。通常這一時(shí)刻也是GRF達(dá)到峰值和ACL張力最大的時(shí)刻［9］。

以往跳躍落地研究?jī)蓚?cè)下肢落地時(shí)的GRF和至GRF峰值時(shí)間的結(jié)論并不一致［11，31，36］。以往雙側(cè)落地任務(wù)的研究認(rèn)為，在雙側(cè)任務(wù)時(shí)大腦中樞控制對(duì)下肢保護(hù)機(jī)制的激活時(shí)同步的，因此，落地沖擊也被隨機(jī)分配到下肢的兩側(cè)［25］。本研究中，女子足球運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿與非優(yōu)勢(shì)腿單腿落地時(shí)至GRF峰值時(shí)間、GRF峰值和沖擊率并無差異，表明優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿在相近時(shí)間內(nèi)承受近似相同的GRF和沖擊率。此結(jié)果也與雙側(cè)任務(wù)單關(guān)節(jié)（踝關(guān)節(jié)）的研究結(jié)果相一致［25］。相比優(yōu)勢(shì)腿，非優(yōu)勢(shì)腿在單腿落地時(shí)髖、膝關(guān)節(jié)降低了關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，卻承受和優(yōu)勢(shì)腿相似的落地沖擊。非優(yōu)勢(shì)腿僵硬的落地姿態(tài)，與優(yōu)勢(shì)腿相似的地面反作用力。這可能是造成女子足球運(yùn)動(dòng)員非優(yōu)勢(shì)腿落地COP內(nèi)外側(cè)位移大于優(yōu)勢(shì)腿的原因之一。落地的不穩(wěn)定也可能是造成女子足球運(yùn)動(dòng)員下肢損傷發(fā)病率呈現(xiàn)偏側(cè)性的一個(gè)依據(jù)［7］。

相比GRF和下肢沖擊率，對(duì)稱指數(shù)通常用來評(píng)價(jià)步態(tài)運(yùn)動(dòng)中兩側(cè)的對(duì)稱性［13］，近年來也被采用評(píng)價(jià)落地時(shí)沖擊的對(duì)稱性［22］。Milner［22］的研究發(fā)現(xiàn)雙腿落地時(shí)，口頭提示將重心均勻分布在兩側(cè)下肢時(shí)，落地的對(duì)稱性要明顯高于沒有口頭提示的雙腿落地，這也暗示了雙側(cè)任務(wù)落地時(shí)下肢偏側(cè)性的存在。盡管女子足球運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿與非優(yōu)勢(shì)腿單腿落地時(shí)至GRF峰值時(shí)間、GRF峰值和沖擊率并無差異，但是，對(duì)稱指數(shù)顯示下肢在單腿落地時(shí)承受的沖擊并不對(duì)稱，特別是沖擊率。沖擊率通常用來表示一定時(shí)間內(nèi)身體對(duì)于GRF吸收的快慢，較短的單位時(shí)間內(nèi)身體吸收的能量越多，損傷的風(fēng)險(xiǎn)也就越高［30］。結(jié)合優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿的負(fù)載率結(jié)果（圖3），計(jì)算負(fù)載率的ASI，顯示兩側(cè)下肢在單腿落地時(shí)下肢承受沖擊并不對(duì)稱。有關(guān)女子運(yùn)動(dòng)員在落地觸發(fā)ACL損傷時(shí)的視頻分析報(bào)告顯示體重在落地時(shí)的不均勻分布，進(jìn)而導(dǎo)致下肢承受沖擊的不對(duì)稱是導(dǎo)致ACL損傷的主要因素［26］。因此，在評(píng)價(jià)落地沖擊的對(duì)稱性時(shí)，可能單純的GRF，至GRF峰值時(shí)間并不一定能解釋落地沖擊對(duì)稱與否，對(duì)稱指數(shù)也是一個(gè)重要的參考指標(biāo)。

本實(shí)驗(yàn)存在以下不足:1）女子足球運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿落地和非優(yōu)勢(shì)腿落地高度只設(shè)定了40cm，增加高度是否會(huì)誘導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)員其他指標(biāo)的差異不得而知。當(dāng)落地高度能夠激發(fā)運(yùn)動(dòng)員最大運(yùn)動(dòng)能力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員會(huì)采用足尖-足跟的落地方式保護(hù)自己，而在本實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)員都被要求采用足尖-足跟的落地方式，因此，這種變化可能會(huì)改變個(gè)別高水平運(yùn)動(dòng)員的落地方式。2）落地方式采用了邁步-落地（Step-off Landing）。盡管已經(jīng)要求運(yùn)動(dòng)員在落地過程中控制自身姿態(tài)，但是，非落地腿的姿態(tài)和邁步-落地時(shí)的速度依然不能精確控制在一定范圍。這可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)采集造成干擾。3）實(shí)驗(yàn)受試者全部為女子足球運(yùn)動(dòng)員。足球運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽中有具體位置的劃分，受試者在試驗(yàn)中并沒有區(qū)分運(yùn)動(dòng)員在參與訓(xùn)練、比賽中的具體位置。

5 結(jié)論

女子足球運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿單腿落地時(shí)下肢之間的偏側(cè)性在關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍、COP和對(duì)稱指數(shù)被證明確實(shí)存在。這也提示在單側(cè)、雙側(cè)跳躍落地類和臨床研究中，不能僅選取一側(cè)來代表和評(píng)價(jià)下肢落地時(shí)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。相比優(yōu)勢(shì)腿，非優(yōu)勢(shì)腿膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)在單腿落地時(shí)較小的活動(dòng)范圍，落地階段內(nèi)外側(cè)方向較大的COP移動(dòng)以及與優(yōu)勢(shì)腿近似相同的GRF和沖擊率，均會(huì)增加女子足球運(yùn)動(dòng)員非優(yōu)勢(shì)腿參與單側(cè)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

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