周志鵬，曲 峰，劉 鵬，楊 杰，賴 寒

ZHOU Zhi-peng1，2，QU Feng1，LIU Peng2，Yang Jie2，LAI Han2

不同方向單腿跳躍落地及運(yùn)動(dòng)疲勞對(duì)非接觸性前交叉韌帶損傷風(fēng)險(xiǎn)的影響

周志鵬1，2，曲 峰1，劉 鵬2，楊 杰2，賴 寒2

ZHOU Zhi-peng1，2，QU Feng1，LIU Peng2，Yang Jie2，LAI Han2

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）損傷在體 育運(yùn)動(dòng)中十分常見，且70%屬于非接觸性損傷［2］。以往的研究指出，常見的非接觸性ACL損傷危險(xiǎn)動(dòng)作主要包括落地支撐（landing）、起跳（jumping）及側(cè)切（cutting）等［8，29］，可見,跳躍落地是造成ACL損傷的重要危險(xiǎn)因素。研究指出，不同的落地模式可對(duì)下肢關(guān)節(jié)及韌帶所承受的負(fù)荷產(chǎn)生較大的影響［27］。不合理的落地模式包括落地時(shí)有較小的膝屈角、髖屈角和軀干前傾角，同時(shí)伴隨較大的膝外展角和小腿內(nèi)旋，會(huì)大大增加ACL和下肢損傷的風(fēng)險(xiǎn)［8］。同時(shí)，采用以上較為僵硬的落地姿勢(shì)還可導(dǎo)致機(jī)體承受更大的地面反作用力、膝伸展力矩、膝外展力矩和脛骨的向前剪切力［35］，而以上也是導(dǎo)致ACL損傷的重要風(fēng)險(xiǎn)因素［8］。成功的著地支撐需要足夠的肌力、關(guān)節(jié)穩(wěn)定和姿勢(shì)平衡等保護(hù)機(jī)制來(lái)預(yù)防下肢的關(guān)節(jié)損傷［47］，但當(dāng)機(jī)體處于疲勞狀態(tài)時(shí)則可能會(huì)對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)模式產(chǎn)生較大的影響。研究指出，當(dāng)機(jī)體處在神經(jīng)肌肉疲勞狀態(tài)時(shí)可造成落地時(shí)膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的屈角減小［5，13］，地面反作用力增大［22］，膝伸展力矩增大［24］，膝外展活動(dòng)增加［43］等，因此，疲勞也被認(rèn)為是造成ACL損傷的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。

跳躍落地是一項(xiàng)最基本的運(yùn)動(dòng)技術(shù)，尤其在大多球類運(yùn)動(dòng)中（如籃球、排球、手球等）的使用十分頻繁。運(yùn)動(dòng)中的跳躍落地可分為雙腿落地和單腿落地，而單腿落地支撐在球類運(yùn)動(dòng)中的使用十分常見，因?yàn)?，其更有利于隨后做各種急停、變向及跳躍等動(dòng)作。研究顯示，單腿落地時(shí)較雙腿落地有較大的膝外展角度、較小的髖和膝屈角、較大的地面反作用力等［36］，因此，單腿落地可能也較雙腿落地有更大的損傷風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由于單腿落地支撐時(shí)更容易導(dǎo)致身體失去平衡，這也可增加非接觸性ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)［45］，因此，通過對(duì)單腿落地動(dòng)作ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究將有助于更好地理解其損傷機(jī)制，并為損傷預(yù)防方案的制訂提供依據(jù)。

以往有關(guān)跳躍落地及神經(jīng)肌肉疲勞對(duì)造成ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)的研究多數(shù)集中在單一方向上的單腿或雙腿跳躍落地動(dòng)作［9，14，16，32］，且大多動(dòng)作設(shè)計(jì)為前跳方向的動(dòng)作。而在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中，跳躍落地包含了各種不同方向上的動(dòng)作要求，如，籃球中的3步上籃及搶籃板、排球中的不同位置攔網(wǎng)、手球中的不同方向單腿跳躍進(jìn)攻等，均需要采用各種不同的跳躍落地動(dòng)作（如側(cè)向、斜向跳躍等）才能完成。Wikstrom等研究指出，如僅對(duì)前跳方向落地時(shí)的下肢生物力學(xué)特征進(jìn)行研究可能會(huì)忽略不同方向跳躍落地時(shí)的神經(jīng)肌肉控制信息［46］。而采用多種方向的測(cè)試動(dòng)作來(lái)對(duì)下肢的生物力學(xué)特征進(jìn)行分析將有助于更好地識(shí)別和評(píng)估ACL損傷的危險(xiǎn)因素［40］。因此，本研究以3種不同方向（前跳、斜跳與側(cè)跳）單腿跳躍落地動(dòng)作為任務(wù)，探討不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作對(duì)造成ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)的差異，同時(shí)，考察神經(jīng)肌肉疲勞對(duì)動(dòng)作可能造成的影響，從而為更好地理解ACL損傷的發(fā)病機(jī)制及提出有針對(duì)性的預(yù)防策略提供參考。

本研究假設(shè)：1）不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作中的下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征有所不同，側(cè)跳與斜跳可能較前跳落地時(shí)有更大的ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)；2）神經(jīng)肌肉疲勞可對(duì)單腿跳躍落地動(dòng)作中的部分下肢生物力學(xué)特征造成影響，且這些改變可能會(huì)增大ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 受試者

招募12名普通健康男性大學(xué)生（年齡24.5±2.4歲，身高1.73±0.03 m，體重68.1±5.7 kg）。受試者選擇標(biāo)準(zhǔn)：近1年內(nèi)無(wú)頭部及下肢嚴(yán)重?fù)p傷，近3個(gè)月無(wú)急性下肢損傷；球類運(yùn)動(dòng)（籃球、足球等）愛好者，每周運(yùn)動(dòng)3次以上；無(wú)心肺疾??；實(shí)驗(yàn)前48 h未從事劇烈運(yùn)動(dòng)。正式實(shí)驗(yàn)之前，告知受試者具體實(shí)驗(yàn)過程，并簽署知情同意書。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

受試者穿著統(tǒng)一配備的慢跑鞋、緊身衣，佩戴泳帽，先以8 km/h的速度在跑臺(tái)上進(jìn)行10 min的熱身，再做充分的肌肉伸展活動(dòng)。熱身結(jié)束后使受試者熟悉整個(gè)測(cè)試動(dòng)作，并充分練習(xí)至自我習(xí)慣為止。

1.2.1 測(cè)試動(dòng)作

受試者從3個(gè)不同位置距離地面30 cm高的平臺(tái)上由靜止站立姿勢(shì)開始，起跳點(diǎn)位置距離測(cè)力臺(tái)中心為70 cm［46］，要求雙腳同時(shí)跳向測(cè)力臺(tái)中心，以支撐腿（定義為踢球時(shí)支撐身體重心的腿，本研究中11人為左腿，1人為右腿）單腿落地支撐并立即無(wú)停頓做最大用力單腿垂直反跳，要求起跳和落地時(shí)均面向正前方，并無(wú)過多身體扭轉(zhuǎn)動(dòng)作。

圖1 本研究3種跳躍方向示意圖（以左腳支撐為例）Figure 1.Testing Movement（Example for Left Leg Jamp Landing）

1.2.2 測(cè)試流程

1.疲勞前測(cè)試

要求每位受試者按隨機(jī)順序完成3個(gè)位置點(diǎn)各2次成功的測(cè)試動(dòng)作，在疲勞前的各動(dòng)作之間至少休息1 min，通過監(jiān)測(cè)心率（無(wú)線Polar表）待基本恢復(fù)時(shí)再進(jìn)行下一個(gè)測(cè)試動(dòng)作。

2.疲勞方案

疲勞前測(cè)試后立即進(jìn)行疲勞誘發(fā)試驗(yàn)。在以往的許多疲勞誘發(fā)測(cè)試中，學(xué)者較多地采用了運(yùn)動(dòng)中功能性較高的動(dòng)作，如跑步或跳躍等開放鏈動(dòng)作［5，18，22，30，32］，然而，在連續(xù)進(jìn)行沖刺或跳躍動(dòng)作時(shí)，都會(huì)有動(dòng)作轉(zhuǎn)換的時(shí)間，如此則會(huì)造成其疲勞并不是一直累積的，通常會(huì)較難控制和維持疲勞的狀態(tài)。因此，為了誘發(fā)下肢肌群的疲勞，本研究的疲勞誘發(fā)方案采用了閉鎖鏈動(dòng)作，由于其動(dòng)作較為簡(jiǎn)單，且是連續(xù)進(jìn)行沒有中斷，可較好控制和維持疲勞的狀態(tài)。本研究疲勞方案參考修改自Haddas［20］和Padua［34］的方式，使受試者負(fù)重1/3體重的杠鈴，屈膝下蹲90°，并以電子節(jié)拍器設(shè)置50次/min的頻率進(jìn)行連續(xù)蹲起。

達(dá)到最大疲勞的判定條件為符合以下3條任一條：a）受試者不能連續(xù)跟上4個(gè)節(jié)拍或不能連續(xù)完成2次有效蹲起；b）主觀疲勞程度（RPE）達(dá)到17級(jí)（很費(fèi)力）以上［44］；c）心率達(dá)到預(yù)期最大心率（220－年齡）的85%以上［13］。在疲勞誘發(fā)過程中，會(huì)有專人對(duì)受試者進(jìn)行保護(hù)，并予以語(yǔ)言鼓勵(lì)其盡量堅(jiān)持。

3.疲勞后測(cè)試

待受試者達(dá)到最大疲勞狀態(tài)時(shí)立即進(jìn)行疲勞后的測(cè)試動(dòng)作，其動(dòng)作要求同疲勞前，但各動(dòng)作之間無(wú)休息時(shí)間，且為維持疲勞效果，每一個(gè)測(cè)試動(dòng)作之間均讓受試者再做連續(xù)3次原地用力縱跳［39］，在整個(gè)測(cè)試過程中記錄受試者完成動(dòng)作的時(shí)間和即刻心率見表1。

表1 測(cè)試過程中受試者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)Table 1 Physiological Statuses of Subjects in the Process of Testing

1.3 數(shù)據(jù)采集與處理

測(cè)試時(shí)受試者身上粘貼29個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)，貼點(diǎn)方案參考Helen Hayes模型（頭頂，頭前/后，左/右肩峰，左/右肱骨外上髁，左/右尺骨莖突與橈骨莖突中點(diǎn)，右側(cè)肩胛骨，左/右髂前上棘，第4、5腰椎棘突中點(diǎn)，左/右大腿前側(cè)，左/右股骨外側(cè)髁和內(nèi)側(cè)髁，左/右脛骨粗隆，左/右內(nèi)、外踝，左/右足跟，左/右足尖），通過8鏡頭紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（Motion Analysis Raptor-4，USA，200 Hz）和1個(gè)測(cè)力臺(tái)（Kistler 9281CA，Switzerland，1 000 Hz）同步采集運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。所有標(biāo)志點(diǎn)三維坐標(biāo)采用Butterworth低通濾波進(jìn)行平滑（截?cái)囝l率為10 Hz），根據(jù)標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)建立人體環(huán)節(jié)坐標(biāo)系［3，23］，采用歐拉角的方法計(jì)算髖、膝、踝的三維角度，關(guān)節(jié)凈力矩的計(jì)算采用逆動(dòng)力學(xué)的方法［15］。測(cè)試動(dòng)作分析從受試者支撐腳接觸測(cè)力臺(tái)瞬間，垂直地面反作用力大于10 N開始，至力值減小為零的前一時(shí)刻終止［13］。每人每個(gè)方向的2次有效數(shù)據(jù)均用于最后的數(shù)據(jù)分析（取平均值）。地面反作用力采用體重（BW）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，關(guān)節(jié)力矩采用身高與體重乘積（BH×BW）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均提取支撐腿數(shù)據(jù)，利用重復(fù)測(cè)量雙因素方差分析方法來(lái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，自變量為跳躍方向（3個(gè)水平：前跳、斜跳和側(cè)跳）和疲勞（2個(gè)水平：無(wú)疲勞、疲勞），因變量為下肢各生物力學(xué)指標(biāo)，后續(xù)兩兩比較采用LSD法，顯著性水平α設(shè)為0.05，所有統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 19.0軟件完成。

2 結(jié)果

本研究結(jié)果表明，在觸地時(shí)刻支撐腿的髖關(guān)節(jié)屈角前跳與斜跳、側(cè)跳相比無(wú)論在疲勞前或疲勞后均有顯著性差異（P＜0.05），而疲勞后與疲勞前相比雖有減小的趨勢(shì)，但差異并不顯著（P＞0.05）；觸地時(shí)刻的膝關(guān)節(jié)屈角、外展角和外旋角在各個(gè)方向均無(wú)顯著性差異，疲勞后與疲勞前相比屈角有減小的趨勢(shì)，外展角有增大的趨勢(shì)，但差異并不顯著（P＞0.05）；觸地時(shí)刻的踝關(guān)節(jié)跖屈角度各位置之間無(wú)顯著性差異，而疲勞后與疲勞前相比則顯著增大（P＜0.05）。

表2 觸地時(shí)刻支撐腿各主要關(guān)節(jié)的角度（°）Table 2 Joint Kinematics of Landing Leg at Initial Foot Contact with the Ground

地面垂直反作用力首次峰值前跳與斜跳略大于側(cè)跳，但差異并不顯著（P＞0.05），而疲勞后較疲勞前則均顯著增大（P＜0.05）。從膝關(guān)節(jié)各角度來(lái)看，膝關(guān)節(jié)屈角疲勞后均較疲勞前有減小的趨勢(shì)，但差異并不顯著（P＞0.05），且3個(gè)位置之間也無(wú)顯著差異（P＞0.05），膝關(guān)節(jié)外展角度疲勞后較疲勞前有增大趨勢(shì)，且斜跳＞側(cè)跳＞前跳，但三者之間差異并不顯著（P＞0.05），而膝關(guān)節(jié)外展角三者之間亦無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。從膝關(guān)節(jié)各力矩來(lái)看，膝伸展力矩側(cè)跳要大于前跳（P＜0.05），且疲勞后較疲勞前相比均有所增大（P＜0.05），膝外展力矩斜跳與側(cè)跳均顯著大于前跳（P＜0.05），而膝內(nèi)旋力矩三者之間無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

表3 地面垂直反作用力首次峰值時(shí)刻膝關(guān)節(jié)的各主要力學(xué)指標(biāo)Table 3 Biomechanical Characteristics of Knee Joint at First Peak Ground Reaction Force

3種不同方向單腿跳躍落地反跳的重心離地瞬間垂直速度結(jié)果表明：疲勞后均小于疲勞前（P＜0.05），進(jìn)一步說(shuō)明了神經(jīng)肌肉疲勞對(duì)受試者的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)也產(chǎn)生顯著影響。

圖2 離地瞬間重心垂直速度Figure 2.Vertical Speed of Center of Gravity at the Moment of Toe off the Ground

3 討論

在本次測(cè)試中，受試者在疲勞誘發(fā)試驗(yàn)和疲勞后測(cè)試動(dòng)作中的心率均達(dá)到了預(yù)期最大心率的85%以上，RPE亦達(dá)到本研究疲勞設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步結(jié)合疲勞前、后受試者重心離地瞬間垂直速度來(lái)看，3種不同方向單腿跳躍落地反跳的垂直速度均顯著下降，這一結(jié)果說(shuō)明，本研究的疲勞方案可成功地誘發(fā)中樞（神經(jīng)）和外周（肌肉）的疲勞，從而較好地驗(yàn)證了本實(shí)驗(yàn)方案的合理性。

本研究結(jié)果顯示，觸地時(shí)刻3種不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作中的髖關(guān)節(jié)屈角前跳＞斜跳＞側(cè)跳，觸地時(shí)刻和地面垂直反作用力首次峰值時(shí)刻的膝關(guān)節(jié)屈角均小于30°。以往的研究認(rèn)為，下肢在著地制動(dòng)過程中，較小的髖關(guān)節(jié)屈角和膝關(guān)節(jié)屈角可增大ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)［1，7］。落地時(shí)采用較小的髖關(guān)節(jié)屈角及軀干前傾角的著地姿勢(shì)與較大的髖關(guān)節(jié)屈角及軀干前傾角的著地姿勢(shì)相比，會(huì)增大28%的股四頭肌激活水平，從而增加著地時(shí)股四頭肌對(duì)脛骨產(chǎn)生的向前剪切力，導(dǎo)致ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)增加［38］。而落地時(shí)當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲角度較小時(shí)（＜30°），ACL所受的負(fù)荷與屈曲角度較大時(shí)相比明顯增加［6，27］。同時(shí)，著地時(shí)采用較小的膝關(guān)節(jié)屈曲角度，還會(huì)導(dǎo)致地面反作用力有所增大——每減小1°，可增大約68 N（0.1 BW）的地面反作用力［17］。而較大的膝關(guān)節(jié)屈曲角度，可使股后肌群有效激活，有助于協(xié)助穩(wěn)定脛骨，減少動(dòng)作中脛骨的前移，減小脛骨向前的剪切力，從而降低ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)［9］。此外，多項(xiàng)研究指出，增大觸地階段髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)屈曲角度，有助于落地支撐時(shí)能量的吸收和減少ACL所受的負(fù)荷，從而降低損傷的風(fēng)險(xiǎn)［7，19］。由此可知，如能通過進(jìn)行動(dòng)作模式訓(xùn)練來(lái)有效地調(diào)整著地時(shí)的身體姿勢(shì)，尤其是調(diào)整下肢髖、膝關(guān)節(jié)的屈曲角度，對(duì)落地緩沖階段的能量吸收和轉(zhuǎn)換可起到重要的作用，從而有利于降低ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)。在本研究中，著地初期3種不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作中的膝關(guān)節(jié)屈角均小于30°，提示，可能均具有一定的ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)；而結(jié)合觸地時(shí)刻髖關(guān)節(jié)屈角的結(jié)果來(lái)看，側(cè)跳與斜跳采用了更小的髖屈角，提示，其ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)可能較前跳更大。因此，以上結(jié)果部分支持了本研究的第1個(gè)假設(shè)。

從本研究地面垂直反作用力首次峰值來(lái)看，3種不同方向單腿跳躍落地疲勞后均較疲勞前有所增大，這也與之前的研究結(jié)果相一致［9，37］。而在對(duì)比3種不同方向單腿跳躍落地時(shí)地面反作用力首次峰值的大小來(lái)看，三者之間差異并不明顯，推測(cè)可能與本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的3種跳躍方向均從30 cm高的平臺(tái)啟動(dòng)有關(guān)。有研究指出，著地早期較大的地面反作用力是潛在的膝關(guān)節(jié)損傷風(fēng)險(xiǎn)因素［1，21］。Cerulli等［10］人的研究發(fā)現(xiàn)，在單腳前跳著地動(dòng)作中，ACL的張力從著地瞬間起逐漸增大，其張力峰值通常發(fā)生在地面垂直反作用力的第一峰值瞬間（支撐階段的前10～50 ms）。由此可見，較大的地面反作用力可能會(huì)增大ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)，尤其當(dāng)機(jī)體處在疲勞狀態(tài)時(shí)，由于神經(jīng)肌肉功能的下降［11］，會(huì)增加關(guān)節(jié)韌帶、關(guān)節(jié)軟骨等被動(dòng)組織結(jié)構(gòu)來(lái)吸收沖擊時(shí)產(chǎn)生的能量，從而增大損傷的風(fēng)險(xiǎn)［30，33］。而有研究發(fā)現(xiàn)，著地時(shí)下肢各關(guān)節(jié)所受沖擊力大小會(huì)受到身體姿勢(shì)改變的影響，尤其在沖擊力轉(zhuǎn)移時(shí)期，通?？赏ㄟ^下肢關(guān)節(jié)角度的改變來(lái)調(diào)整肌肉骨骼系統(tǒng)所受的負(fù)荷［25］。著地時(shí)較大的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)屈曲角度可有助于更好地緩沖著地后的沖擊力，從而降低下肢損傷的風(fēng)險(xiǎn)［8］。

本研究結(jié)果顯示，著地初期不同方向單腿落地時(shí)的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)屈角在疲勞前、后并無(wú)顯著差異。因此，在著地時(shí)如無(wú)法增大髖、膝關(guān)節(jié)的屈曲角度，為減小沖擊力和維持身體姿勢(shì)的穩(wěn)定還需通過其他機(jī)制來(lái)完成。有研究指出，在較僵硬的著地動(dòng)作中需要通過更多的踝關(guān)節(jié)和周圍肌肉組織的活動(dòng)來(lái)吸收沖擊能量，而增大踝關(guān)節(jié)觸地時(shí)的跖屈角度可為踝關(guān)節(jié)提供更大的減震能力［42］，尤其在單腿落地支撐動(dòng)作中，調(diào)整踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)度對(duì)于沖擊能量的吸收十分重要。同時(shí)，通過增加遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)（踝關(guān)節(jié)）的作用可起到減少近端環(huán)節(jié)（膝、髖關(guān)節(jié)）的動(dòng)作，還有利于身體姿勢(shì)的控制和穩(wěn)定［41］。在本研究中，疲勞后觸地時(shí)刻踝關(guān)節(jié)的跖屈角度雖有所增大，但從地面垂直反作用力首次峰值的結(jié)果顯示，疲勞后仍較疲勞前有所增加，推測(cè)可能是由于踝關(guān)節(jié)在觸地時(shí)刻的跖屈角度增大效果還不夠明顯，并不足以抵消較為僵硬的著地姿勢(shì)（較小的膝屈角和髖屈角）帶來(lái)的負(fù)面影響。結(jié)合本研究中地面垂直反作用力首次峰值和著地初期踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果來(lái)看，在完成3種不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作時(shí)，疲勞后會(huì)較疲勞前有更大的ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)。因此，以上結(jié)果部分支持了本研究的第2個(gè)假設(shè)。

在本研究中，地面反作用力首次峰值時(shí)刻的膝伸展力矩側(cè)跳大于前跳，疲勞后3個(gè)不同方向上的膝伸展力矩均顯著大于疲勞前，同時(shí)，膝外展力矩疲勞前、后雖無(wú)顯著差異，但三個(gè)不同方向?qū)Ρ葋?lái)看斜跳和側(cè)跳要大于前跳。以往的研究表明，較大的伸膝力矩、較大的膝關(guān)節(jié)外展角和外展力矩等可增加ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)，尤其在膝關(guān)節(jié)屈曲角度較小時(shí)（0°～30°），較大的膝關(guān)節(jié)外展角和外展力矩可使ACL受到的牽拉負(fù)荷顯著增大，從而增大損傷的風(fēng)險(xiǎn)［31］。研究指出，當(dāng)膝關(guān)節(jié)外展角度為5°時(shí)，ACL所受的負(fù)荷增大6倍［4］，而當(dāng)膝關(guān)節(jié)外展角度超過8°時(shí)，就可能有ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)［28］。Chaudhari等［12］人的研究認(rèn)為，落地時(shí)當(dāng)膝關(guān)節(jié)額狀面角度為0°時(shí)，ACL損傷閾值為5.1 BW的地面垂直反作用力，當(dāng)膝外展角度達(dá)10°時(shí)，傷害閾值下降到2.2 BW。也有研究指出，單獨(dú)的膝關(guān)節(jié)外展并不能造成ACL損傷，但如果膝關(guān)節(jié)在受到較大伸展力矩的同時(shí)有較大的外展，則會(huì)顯著增加ACL的負(fù)荷［26］，從而增大損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

從本研究結(jié)果來(lái)看，無(wú)論在觸地時(shí)刻還是地面反作用力首次峰值時(shí)刻，3種不同方向單腿跳躍落地時(shí)膝關(guān)節(jié)外展角均未達(dá)到ACL損傷閾值，且三者之間并無(wú)顯著差異。結(jié)合本研究中膝關(guān)節(jié)力矩結(jié)果來(lái)看，斜跳和側(cè)跳的外展力矩要大于前跳，側(cè)跳的伸膝力矩要大于前跳，且疲勞后3種不同方向單腿跳躍落地時(shí)的伸膝力矩均顯著大于疲勞前。以上結(jié)果提示，3種不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作中側(cè)跳與斜跳所面臨的ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)可能要大于前跳，尤其是側(cè)跳的損傷風(fēng)險(xiǎn)可能相對(duì)較大，且當(dāng)機(jī)體處在神經(jīng)肌肉疲勞狀態(tài)時(shí)可能會(huì)增大ACL損傷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，以上結(jié)果部分支持了本研究的第1、2個(gè)假設(shè)。

4 結(jié)論與建議

1.3種不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作中，側(cè)跳與斜跳較前跳可能有更大的ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)，尤其是側(cè)跳落地動(dòng)作的損傷風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。

2.神經(jīng)肌肉疲勞可增大單腿跳躍落地時(shí)的ACL損傷風(fēng)險(xiǎn)。

3.建議在今后評(píng)估下肢落地支撐動(dòng)作損傷風(fēng)險(xiǎn)的研究中加入表面肌電的測(cè)試，用以探討下肢各肌肉的激活和協(xié)調(diào)作用，為進(jìn)一步揭示ACL損傷的機(jī)制及預(yù)防提供參考。

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The Effects of Single-leg Jump Landing among Three Different Directions and Fatigue on Non-contact ACL Injury

目的：探討 33種不同方向（前跳、斜跳與側(cè)跳）單腿跳躍落地動(dòng)作對(duì)造成非接觸性AACCLL損傷風(fēng)險(xiǎn)的差異，同時(shí)考察神經(jīng)肌肉疲勞對(duì)動(dòng)作可能造成的影響。方法：采用紅外光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)與三維測(cè)力臺(tái)，同步采集1122名健康男性受試者在疲勞前、后完成的三種不同方向單腿跳躍落地動(dòng)作，并對(duì)下肢的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果：與AACCLL損傷相關(guān)的部分下肢生物力學(xué)指標(biāo)在不同動(dòng)作及疲勞前、后存在一定的差異，觸地時(shí)刻支撐腿髖關(guān)節(jié)屈角前跳＞斜跳＞側(cè)跳；地面反作用力首次峰值時(shí)刻膝伸展力矩側(cè)跳大于前跳，且疲勞后 33種方向均有所增大；膝外展力矩側(cè)跳與斜跳大于前跳；疲勞后地面反作用力首次峰值均有所增大。結(jié)論：側(cè)跳與斜跳較前跳可能有更大的AACCLL損傷風(fēng)險(xiǎn)，尤其是側(cè)跳落地動(dòng)作的損傷風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大；神經(jīng)肌肉疲勞可增大單腿跳躍落地時(shí)的AACCLL損傷風(fēng)險(xiǎn)。

疲勞；單腿落地；不同方向；前交叉韌帶損傷；生物力學(xué)

Objective:The purpose of this study was to investigate the effects of fatigue on non-contact ACL injury risk in kinematics and kinetics of lower extremity during single-leg jump landing among three different directions(forward，diagonal，lateral).Methods:Twelve healthy male college students were recruited in this study by using motion capture system and Kistler force platform，kinematic and kinetic parameters were collected during subjects completed three different directions jump landing moves before and after a fatigue protocol.Results:Significant differents were found in kinematic and kinetic among three different directions jump landing and between 2 different conditions (pre-vs.post-fatigue).Among three different directions，the forward jump showed biggest hip flexion degrees of supporting leg at initial contact，and the lateral jump was smallest.The knee extention moments of lateral jump was greater than forward jump，and were greater in all three directions after fatigue.The knee abduction moments of lateral jump was greater than forward jump.The first peak groud reaction forces were increased in all three directions after fatigue.Conclusions:Among three different directions，the results indicated that the landing strategies while landing at the lateral and diagonal directions were much stiffer，especially with a stiff landing at the lateral direction could cause high ACL injury rate.During single-leg landing after fatigue，the results of biomechanical factors showed thatfatiguecouldprobablyleadtoincreaseACLinjuryrisk.

fatigue;single-leglanding;differentdirections;ACLinjury;biomechanics

G804.6

：A

1002-9826（2017）01-0111-07

10.16470/j.csst.201701014

2016-04-05；

：2016-10-20

山東體育學(xué)院重點(diǎn)課題（131102）。

周志鵬，男，講師，在讀博士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)，E-mail:zzp_2004@126.com。

1.北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，北京100084；2.山東體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康學(xué)院，山東濟(jì)南250102 1.Beijing Sport University，Beijing 100084，China;2. Shandong Sport University，Jinan 250102，China.