鄒利民，毛麗娟，伍 勰 ，湯運啟，3，黃尚軍

0 前言

非接觸性前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）損傷是一種高發(fā)的膝關(guān)節(jié)損傷，常見于變向、落地及旋轉(zhuǎn)動作中（Boden et al.，2000）。足球比賽要求運動員具備優(yōu)秀的變向能力，整場比賽每個運動員平均要完成700次變向動作（Bloom field et al.，2007）。有研究表明，足球運動員是非接觸性ACL損傷的高發(fā)人群之一（劉卉 等，2008），ACL損傷占男子足球運動員全部損傷的1.3%，占女子足球運動員全部損傷的3.7%（Renstrom et al.，2008），且70%的非接觸性ACL損傷發(fā)生在變向過程中（Boden et al.，2000；Mcnair et al.，1990）。側(cè)切（sidestep-cutting）是足球運動中常見的變向動作，被認(rèn)為是導(dǎo)致非接觸性ACL損傷發(fā)生最主要的風(fēng)險因素（Mclean et al.，2004b；Sanna et al.，2008）。為此，諸多研究團隊對足球運動中側(cè)切動作的生物力學(xué)特征及損傷風(fēng)險因素和機制進(jìn)行了廣泛的研究。

現(xiàn)有關(guān)于側(cè)切動作的實驗性研究大多是在預(yù)期（anticipated）條 件 下 完 成（Besier et al.，2003；SG et al.，2005）。近年來，部分學(xué)者對這種實驗方法的效度提出了質(zhì)疑，他們認(rèn)為，在實際運動中有準(zhǔn)備的變向動作較少，大部分變向動作是在非預(yù)期（unanticipated）的條件下發(fā)生的（Young et al.，2006）。因此，有學(xué)者研究了不同預(yù)期條件（預(yù)期vs.非預(yù)期）對完成側(cè)切動作時膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，非預(yù)期條件下完成側(cè)切動作時，地面反作用力側(cè)向分量，膝關(guān)節(jié)外翻、內(nèi)旋角度和內(nèi)/外翻力矩峰值等指標(biāo)比預(yù)期條件下明顯增大，從而導(dǎo)致非接觸性ACL損傷風(fēng)險增加（Besier et al.，2001；Kim et al.，2014，2016）。除“非預(yù)期”因素外，在關(guān)于ACL損傷發(fā)生風(fēng)險的研究中，“疲勞”是另外一個重要的關(guān)鍵詞。數(shù)據(jù)顯示，足球運動中大部分損傷發(fā)生在半場比賽的最后15 min或第2個半場的最后30 min（Gabbett，2004），此時的運動員往往處于高度的疲勞狀態(tài)。實驗研究也表明，疲勞會降低肌肉力量和膝關(guān)節(jié)本體感覺，導(dǎo)致關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降（Miura et al.，2004），在完成側(cè)切動作時觸地時刻和緩沖階段膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)出外翻角度、內(nèi)旋角度和內(nèi)/外翻力矩增大，進(jìn)而增加ACL損傷發(fā)生的風(fēng)險（Collins et al.，2016）。

基于上述發(fā)現(xiàn)，疲勞因素和非預(yù)期因素都會對膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征產(chǎn)生影響，并增大了非接觸性ACL損傷發(fā)生的潛在風(fēng)險。有學(xué)者認(rèn)為，疲勞因素與非預(yù)期因素有顯著交互作用，即運動員在疲勞狀態(tài)下完成非預(yù)期動作時（與預(yù)期動作相比），膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性顯著降低，ACL損傷發(fā)生風(fēng)險增大（Borotikar et al.，2008；Mclean et al.，2009）。然而，同樣有研究認(rèn)為，疲勞和非預(yù)期因素交互作用不顯著，并不會增加非接觸性ACL損傷發(fā)生的風(fēng)險（Collins et al.，2016；Khalid et al.，2015）。目前，鮮見此類疲勞與非預(yù)期雙因素混合的實驗研究，也尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論與觀點，但這個問題的深入研究對于運動訓(xùn)練與損傷預(yù)防都有著重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

為進(jìn)一步驗證兩者對側(cè)切動作表現(xiàn)是否存在交互作用，本研究擬采用包含非預(yù)期指令的疲勞方案以及更接近足球運動實際的非預(yù)期變向選擇的測試方案，旨在考察疲勞與非預(yù)期因素及兩者的交互作用對女子足球運動員完成側(cè)切動作過程中膝關(guān)節(jié)運動學(xué)和動力學(xué)所產(chǎn)生的影響，并據(jù)此評估側(cè)切動作中非接觸性ACL損傷的潛在風(fēng)險?；谇叭说难芯砍晒岢霰狙芯考僭O(shè)：1）疲勞與非預(yù)期兩因素存在交互作用，雙因素交互作用時對膝關(guān)節(jié)運動學(xué)與動力學(xué)的影響比單獨非預(yù)期或疲勞因素下的影響更為顯著；2）疲勞因素對側(cè)切動作中的膝關(guān)節(jié)運動學(xué)與動力學(xué)存在顯著影響；3）非預(yù)期因素對側(cè)切動作中的膝關(guān)節(jié)運動學(xué)與動力學(xué)存在顯著影響。

1 研究對象與方法

1.1 受試者

本研究招募21名大學(xué)女子足球運動員（表1）自愿參與該實驗。其中，運動水平達(dá)國家健將2名，一級16名，二級3名。要求受試者在過去1年中無下肢損傷。在實驗開始前，告知所有受試者實驗內(nèi)容，征得其同意后簽署知情同意書。

表1 受試者基本情況Table 1 Basic Information of the Subjects

1.2 實驗方案

本實驗方案分兩個部分：測試方案和疲勞方案。全部測試分兩輪進(jìn)行：先完成疲勞前的預(yù)期、非預(yù)期條件下側(cè)切動作的測試，然后依據(jù)既定的疲勞方案對受試者進(jìn)行疲勞的誘導(dǎo)，待受試者達(dá)到本研究既定的疲勞判定標(biāo)準(zhǔn)后，立即對受試者進(jìn)行疲勞后測試，測試內(nèi)容同疲勞前。所有對象的預(yù)期或非預(yù)期測試次序事先隨機產(chǎn)生。

1.2.1 測試方案

實驗前，確定受試者的優(yōu)勢腿（慣用踢球腿）。本研究受試者優(yōu)勢腿均為右腿（Ford et al.，2003），其后要求所有受試者進(jìn)行10 min的慢跑熱身及3 min的拉伸練習(xí)，更換實驗服飾（背心、短褲、鞋和襪子），之后向受試者說明實驗流程、測試動作及注意事項并讓測試者熟悉實驗。正式實驗中要求每名受試者在長度為7 m的場地上全速助跑，完成預(yù)期和非預(yù)期兩種條件下的測試，場地設(shè)計如圖1所示。預(yù)期條件下，按指令只完成90°側(cè)切動作（優(yōu)勢腿觸地后，向優(yōu)勢腿對側(cè)方向90°轉(zhuǎn)向）。非預(yù)期條件下，受試者助跑后通過基于Arduino自主設(shè)計并加工制作紅外光柵阻斷器后，需根據(jù)轉(zhuǎn)向燈屏幕的指示燈方向完成變向動作，要求分別完成隨機的側(cè)切90°、橫切45°（優(yōu)勢腿觸地后，向優(yōu)勢腿同側(cè)方向45°轉(zhuǎn)向）、轉(zhuǎn)身動作180°（優(yōu)勢腿觸地后，與助跑方向180°轉(zhuǎn)向），采集5次側(cè)切動作數(shù)據(jù)。選取預(yù)期與非預(yù)期下3次有效的側(cè)切動作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

本研究在非預(yù)期條件的設(shè)計上混雜了側(cè)切為90°，橫切為45°，轉(zhuǎn)身為180°，這3個足球比賽中最為常見的變向動作，運動員在跑動過程中需根據(jù)轉(zhuǎn)向燈的隨機指令完成相應(yīng)的變向動作，使得隨機完成的側(cè)切動作在理論上滿足非預(yù)期的假設(shè)。

圖1 本研究實驗儀器架設(shè)示意圖Figure 1. Experimental Set-ups and Instrumentation

1.2.2 疲勞方案

包含非預(yù)期指令的疲勞方案來自前期研究（張強 等，2014），并稍作改進(jìn)。受試者熱身后在瑞士Kistler公司生產(chǎn)的Quattor Jump縱跳臺（型號：9290BD）上進(jìn)行3次疲勞前垂直縱跳，記錄其中最高一次的垂直縱跳高度。然后實施疲勞誘導(dǎo)方案。本研究利用自行研制的變向跑訓(xùn)練系統(tǒng)建立疲勞模型，該系統(tǒng)由1個中央控制器和6盞燈所組成，可程序化控制亮燈隨機出現(xiàn)（非預(yù)期）。實驗中要求受試者站在一個半徑為3 m的圓圈中，6盞控制燈均勻放置在圓圈四周。當(dāng)中央控制器發(fā)出信號時，其中一盞燈亮起，受試者迅速移動到亮燈位置，通過拍擊燈罩將其關(guān)閉，此時另一盞燈隨機亮起，受試者再次移動到位進(jìn)行關(guān)燈動作（圖2）（張強 等，2014）。當(dāng)亮燈次數(shù)達(dá)到25次時，受試者轉(zhuǎn)為進(jìn)行一組連續(xù)3次的垂直縱跳測試，受試者竭盡全力也無法使3次縱跳中的最大高度超過其初始最高縱跳高度的70%時（Coventry et al.，2006），認(rèn)為受試者達(dá)到疲勞狀態(tài)，終止變向跑練習(xí)，否則再次接受變向跑練習(xí)和縱跳測試，直到滿足預(yù)定的疲勞條件。本研究采用的每輪變向跑的亮燈次數(shù)（25次）根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果而來，其依據(jù)為受試者達(dá)到疲勞時所經(jīng)歷的運動總時間基本維持在40 min左右。本研究中受試者采用該疲勞方案的總體用時為39.14±5.26 min。

圖2 變向跑疲勞方案示意圖Figure 2. Aschematic Diagram of a Variable Direction Running Fatigue Protocol

1.3數(shù)據(jù)采集和處理

采用紅外運動捕捉系統(tǒng)（16個T40攝像頭，Vicon Motion Analysis，UK），采集粘貼在受試者身上38個反光Marker球（直徑14 mm），布置方案如圖3所示。在側(cè)切動作中的三維坐標(biāo)時間序列，采樣頻率為200 Hz。三維測力臺1塊（9287C，Kistler Instruments AG Corp.，Switzerland），于同步采集動作過程的地面反作用力，采樣頻率為1 000 Hz。捕捉得到的膝關(guān)節(jié)的運動學(xué)和動力學(xué)原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Visual 3D（C-Motion，Inc.，USA）分析軟件，采用Butterworth四階低通濾波器對原始運動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行濾波平滑，截止頻率分別為12 Hz和100 Hz（Sell et al.，2007）。

圖3 受試者紅外反光標(biāo)志球的放置Figure 3. The Set-up of Marker Position

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

與其他下肢沖擊性動作類似，側(cè)切動作的著地初期也通常被認(rèn)為是膝關(guān)節(jié)損傷的易感階段（Boden et al.，2000）。此外，有研究認(rèn)為，ACL負(fù)荷峰值時刻出現(xiàn)在地面反作用力第一峰值時刻（劉卉 等，2011）。為此，本研究根據(jù)三維測力臺數(shù)據(jù)確定觸地時刻（initial contact，IC）、側(cè)向地面反作用力第一峰值時刻。IC定義為地面反作用力垂直分量GRFz≥10 N的閾值時刻；側(cè)向地面反作用力（lateral ground reaction force，LGRF）定義為與側(cè)切方向相同的地面反作用力分量；垂直地面反作用力（vertical ground reaction force ，VGRF）定義為與垂直方向相同的地面反作用力分量；地面水平向后反作用力（posterior horizontal ground reaction force，PHGRF）定義與水平向后方向相同的地面反作用力分量。

選取指標(biāo)包括：助跑速度以著地瞬間的重心水平速度代表（approach velocity，AV）、側(cè)向地面反作用力第一峰值、垂直地面反作用力第一峰值、地面水平向后反作用力第一峰值；IC時刻所對應(yīng)的膝關(guān)節(jié)三維角度值、LGRF第一峰值時刻下所對應(yīng)的膝關(guān)節(jié)三維角度值（屈/伸角、內(nèi)/外翻角、內(nèi)/外旋角）和三維力矩值（屈/伸力矩、內(nèi)/外翻力矩、內(nèi)/外旋力矩）。其中，本研究依據(jù)前人研究做出如下定義：膝關(guān)節(jié)屈、外翻及外旋為負(fù)（－），伸、內(nèi)翻及內(nèi)旋定義為正（+）。所有指標(biāo)的計算均通過Visual 3D完成并導(dǎo)出，數(shù)據(jù)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示，統(tǒng)計學(xué)采用重復(fù)測量的雙因素方差（Two-Way ANOVA with Repeated Measures）分析，考察疲勞與非預(yù)期兩個因素對上述變量的主效應(yīng)及其交互作用，若存在交互作用，則對主效應(yīng)進(jìn)行簡單效應(yīng)檢驗。統(tǒng)計軟件采用SPSS 19.0（SPSS，In.，Chicago，IL），顯著性水平α設(shè)為0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 運動學(xué)指標(biāo)

本研究運動學(xué)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，受試者在疲勞前預(yù)期和非預(yù)期兩種條件下的IC時刻，膝關(guān)節(jié)處于不同的運動狀態(tài)（內(nèi)翻、外翻），與預(yù)期條件相比，受試者在非預(yù)期條件IC時刻表現(xiàn)出較大的膝屈角和內(nèi)旋角（P＜0.01），外翻角未見顯著差異（P＞0.05），但受試者在LGRF第一峰值時刻下外翻角、屈角及內(nèi)旋角均存在顯著性差異（P＜0.05）。非預(yù)期效應(yīng)和疲勞效應(yīng)對受試者的助跑速度產(chǎn)生不同程度的影響（P＜0.05），除助跑速度外，疲勞效應(yīng)對其他的運動學(xué)指標(biāo)均無顯著性影響（P＞0.05）。疲勞與非預(yù)期效應(yīng)的交互作用對運動學(xué)指標(biāo)影響不具有顯著性（P＞0.05）（表2、表3）。

表2 受試者助跑速度Table 2 Approach Velocity of the Subjects / （m·s-1）

表3 不同時刻下膝關(guān)節(jié)在3個運動平面內(nèi)的角度Table 3 Angles of Knee Joint in Sagittal，F(xiàn)rontal， Transverse Plane at The Different Moments /°

2.2 動力學(xué)指標(biāo)

本研究動力學(xué)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三維地面反作用力第一峰值時刻出現(xiàn)在整個支撐期的前12%左右，與預(yù)期條件相比，非預(yù)期條件下受試者膝關(guān)節(jié)額狀面和水平面的力矩性質(zhì)發(fā)生根本變化，由內(nèi)翻和內(nèi)旋力矩作用迅速向外翻和外旋力矩轉(zhuǎn)換，且在LGRF第一峰值及其峰值時刻下所對應(yīng)的膝屈力矩、外翻力矩和內(nèi)旋力矩指標(biāo)均存在顯著性差異（P＜0.05），但垂直和前后方向地面反作用力卻無顯著性差異（P＞0.05）（圖4、5、表4）。疲勞因素僅對LGRF第一峰值時刻下所對應(yīng)的額狀面力矩指標(biāo)影響具有顯著性（P＜0.05）；疲勞與非預(yù)期效應(yīng)的交互作用對動力學(xué)指標(biāo)影響不具有顯著性（P＞0.05）。

圖4 側(cè)切過程中三維地面反作用力曲線Figure 4. The Ground Reaction Force Curve during Sidestep-cutting

圖5 支撐期矢狀面、額狀面、水平面膝關(guān)節(jié)力矩變化圖Figure 5. Knee Joint Moments in Sagittal，F(xiàn)rontal，Transverse Plane during the Stance Phase

3 討論

本研究結(jié)果顯示，疲勞和非預(yù)期因素分別對側(cè)切動作中膝關(guān)節(jié)運動學(xué)和動力學(xué)指標(biāo)產(chǎn)生了不同程度的影響，而疲勞和非預(yù)期因素并不存在交互作用。以下討論將圍繞疲勞與非預(yù)期交互作用、疲勞效應(yīng)和非預(yù)期效應(yīng)3個方面展開。

表4 地面反作用力第一峰值和側(cè)向地面反作用力第一峰值下膝關(guān)節(jié)力矩Table 4 The First Peak Value of the Ground Reaction Force and Knee Joint Moments at the First Peak Value of the Ground Reaction Force

3.1 疲勞和非預(yù)期的交互作用

本研究結(jié)果顯示，疲勞與非預(yù)期兩個因素不存在交互作用，未支持第1個研究假設(shè)。Khalid等（2015）和Collin等（2016）分析受試者在疲勞后完成非預(yù)期條件下側(cè)切動作時，發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)負(fù)荷并沒有增加，研究認(rèn)為，疲勞與非預(yù)期兩因素共同作用不會額外增加ACL的損傷風(fēng)險，與本研究結(jié)果一致。然而，Mclean等（2009）和Borotikar等（2008）的研究表明，受試者在完成疲勞方案后非預(yù)期條件下的側(cè)前方單足落地時（左、右），膝關(guān)節(jié)外翻角度峰值顯著增加，即存在疲勞與非預(yù)期的交互效應(yīng)，研究認(rèn)為，與單獨非預(yù)期或疲勞因素相比，ACL在這兩因素交互作用的情況下更容易發(fā)生損傷。本研究認(rèn)為，這些研究結(jié)果出現(xiàn)差異可能有以下兩方面原因：1）研究采用了不同的疲勞誘導(dǎo)方案，而導(dǎo)致了不同的研究結(jié)果（Whyte et al.，2018），Mclean等（2009）和Borotikar等（2008）主要采用短時間連續(xù)快速的蹲起和跳躍動作交替來進(jìn)行疲勞誘導(dǎo)，而Collin等（2016）和Khalid等（2015）是利用長時間的間歇折返跑進(jìn)行疲勞干預(yù)，時間上更加接近足球運動的體能專項特征；2）研究動作形式的不同，本研究和Khalid等（2015）的研究針對的是助跑與側(cè)切動作，考察的是人體在額狀面內(nèi)的運動，而Mclean等（2009）的研究采用的跳躍與落地動作則主要表現(xiàn)在矢狀面內(nèi)的運動。

本研究認(rèn)為，疲勞與非預(yù)期兩個因素不存在交互作用可以從動作策略的選擇角度進(jìn)行解釋：疲勞造成了動作結(jié)構(gòu)及相應(yīng)動力學(xué)的不利變化，非預(yù)期亦如此。當(dāng)兩個不利因素組合在一起時，人體對動作失效或損傷風(fēng)險的感知可能導(dǎo)致即時的動作策略更改，從而在動作任務(wù)的完成與自身能力的變化之間尋求平衡。雖然，本研究所假設(shè)的交互作用并沒有得到支持，但疲勞與非預(yù)期的主效應(yīng)仍對側(cè)切動作的表現(xiàn)有著明顯的影響。

3.2 疲勞效應(yīng)

本研究結(jié)果部分支持了第2個研究假設(shè)，研究結(jié)果顯示，在預(yù)期條件下，疲勞后膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻力矩顯著下降，在非預(yù)期條件下則表現(xiàn)為疲勞后外翻力矩顯著增加，未發(fā)現(xiàn)疲勞效應(yīng)對矢狀面和水平面上的膝關(guān)節(jié)運動學(xué)和動力學(xué)指標(biāo)產(chǎn)生顯著性影響，也沒有產(chǎn)生地面反作用力各分量的顯著變化。在實驗條件下考察疲勞對動作的生物力學(xué)影響，疲勞方案的制定十分重要，目前，在側(cè)切動作研究中涉及的疲勞模型主要分為短時間疲勞模型和長時間疲勞模型（Lucci et al.，2011）。短時間疲勞模型一般采用連續(xù)爆發(fā)性的動作對受試者進(jìn)行疲勞誘導(dǎo)，比如，連續(xù)縱跳、短距離沖刺（Cortes et al.，2013）、單腳蹲跳（Mclean et al.，2009）等。而長時間疲勞方案通常采用一些綜合性任務(wù)，比如，走、跑、跳等動作組合（Collins et al.，2016；Sanna et al.，2008），使受試者達(dá)到預(yù)定疲勞目標(biāo)。本研究的疲勞方案所引入的變向跑練習(xí)（約40 min）體現(xiàn)了足球?qū)ｍ楏w能的特征，與Khalid等（2015）和Collin等（2016）所采用的長時間（60 min）間歇折返跑的疲勞誘導(dǎo)方案有類似之處，時間上都滿足了一場足球比賽的生理需要，并可能誘發(fā)受試者達(dá)到中樞疲勞和外周疲勞（Welsh et al.，2002）。為了使疲勞方案更接近足球比賽的實際情況，本研究在疲勞過程中加入了非預(yù)期成分，即通過隨機燈光指令引導(dǎo)受試者完成高強度、長時間的變向運動，以達(dá)到預(yù)設(shè)的疲勞目標(biāo)（縱跳高度下降30%）（Coventry et al.，2006）。通過實施本研究所的疲勞方案，受試者表現(xiàn)為預(yù)期條件下疲勞后膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻力矩顯著下降，在非預(yù)期條件下則表現(xiàn)為疲勞后外翻力矩顯著增加，總體上膝關(guān)節(jié)額狀面的力矩隨疲勞有向外翻增加的趨勢。有研究認(rèn)為，在疲勞狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)外翻力矩的增加，表明了肌-骨系統(tǒng)維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的能力下降（Gillian et al.，2012；Roger，2012）。

從目前的研究文獻(xiàn)看，疲勞效應(yīng)對于側(cè)切過程中的膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)影響比較復(fù)雜，結(jié)果不一。在運動學(xué)方面，有研究表明，疲勞會增加膝關(guān)節(jié)外翻角度（Borotikar et al.，2008；Collins et al.，2016）或內(nèi)旋角度（Borotikar et al.，2008；Sanna et al.，2008），而對膝關(guān)節(jié)屈角沒有顯著影響（Borotikar et al.，2008；Collins et al.，2016；Sanna et al.，2008）；也有研究發(fā)現(xiàn)，疲勞后減少了膝關(guān)節(jié)的屈曲角度（Cortes et al.，2013；Lucci et al.，2011；Mclean et al.，2009）和內(nèi)旋角度（Lucci et al.，2011）。在動力學(xué)方面，前人研究顯示，疲勞后會減少膝屈力矩和增加膝關(guān)節(jié)外翻力矩（Mclean et al.，2009），但有研究表明，疲勞后增加了膝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻力矩（Geiser et al.，2010）。本研究認(rèn)為，不同的疲勞方案和選取指標(biāo)的階段不同，很可能是造成這些研究結(jié)果之間差異的原因。雖然不同的疲勞方案對側(cè)切動作膝關(guān)節(jié)的運動學(xué)和動力學(xué)的影響結(jié)果不同，但總體上疲勞效應(yīng)或多或少都得到了體現(xiàn)，這可能歸因于疲勞后人體對身體姿勢的控制能力下降，從而影響了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性（Skinner et al.，1986）。

3.3 非預(yù)期效應(yīng)

本研究結(jié)果支持第3個研究假設(shè)，研究發(fā)現(xiàn)，與預(yù)期條件下的側(cè)切動作相比，兩者的地面反作用力在垂直與前后方向上的第一峰值并不存在統(tǒng)計學(xué)差異，但側(cè)向分量第一峰值則差異具有顯著性。這是由于在非預(yù)期條件下，受試者接收視覺變向指令后，須在極短的時間內(nèi)通過姿勢調(diào)整完成側(cè)切動作，相對“倉促”的支撐動作導(dǎo)致不充分緩沖，并顯著表現(xiàn)在額狀面?zhèn)纫品较蛏系臎_擊力增大（Houck et al.，2006）。

膝關(guān)節(jié)的運動學(xué)與動力學(xué)結(jié)果表明，在觸地時刻和側(cè)向地面反作用力第一峰值下，與預(yù)期條件相比，非預(yù)期條件下的膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)出更大的屈曲、外翻和內(nèi)旋角度，以及更大的膝關(guān)節(jié)外翻、屈曲力矩，這些研究結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致（Besier et al.，2001；Kim et al.，2014，2016）。有研究認(rèn)為，在非預(yù)期條件下，可能只有利用支撐足外翻著地以及身體向外傾斜才能達(dá)到后續(xù)的側(cè)切要求（Patla et al.，1999），這也增加了膝關(guān)節(jié)著地時的外翻角度和內(nèi)旋角度，這種變化可能會增加非接觸性ACL損傷的發(fā)生風(fēng)險。因為過大的膝關(guān)節(jié)外翻角度會導(dǎo)致韌帶對膝關(guān)節(jié)的約束限制減弱，進(jìn)而增加膝關(guān)節(jié)的負(fù)荷（Ford et al.，2003），而膝關(guān)節(jié)內(nèi)旋角度越大，ACL也越容易斷裂（Kim et al.，2014）。

在本研究中，預(yù)期與非預(yù)期條件下的膝關(guān)節(jié)力矩曲線（圖5）差異顯著，特別是在額狀面和水平面上的力矩分量。在整個支撐階段，非預(yù)期條件下膝關(guān)節(jié)主要受外翻力矩和外旋力矩的作用，而預(yù)期條件下則主要受內(nèi)翻力矩和內(nèi)旋力矩的作用，這是因為整個著地支撐階段的膝關(guān)節(jié)姿態(tài)差異性所導(dǎo)致的關(guān)節(jié)載荷不同。值得注意的是，在側(cè)向力第一峰值時刻，非預(yù)期條件下的額狀面與水平面力矩正處于內(nèi)翻向外翻，內(nèi)旋向外旋的轉(zhuǎn)變點，雖然相應(yīng)的數(shù)值較小，但可能預(yù)示著此處存在關(guān)節(jié)運動不穩(wěn)定的風(fēng)險。

在矢狀面上，非預(yù)期條件下整個側(cè)切動作過程中的膝關(guān)節(jié)屈曲角度增加，這與很多相關(guān)研究結(jié)果一致（Kim et al.，2014，2016）。膝關(guān)節(jié)屈曲角度增大可能是由于非預(yù)期的條件導(dǎo)致受試者在動作過程中采用一種相對安全的屈膝策略。但Mclean等（2004a）認(rèn)為，單獨的膝關(guān)節(jié)屈曲角度增大尚不能說明其降低了發(fā)生非接觸性ACL損傷的風(fēng)險。如果損傷風(fēng)險沒有因為膝屈增大而下降，那么在非預(yù)期條件下側(cè)切動作的ACL損傷有可能是由于膝關(guān)節(jié)在額狀面上的載荷變化所引起的，尤其是對于女性運動員。

4 結(jié)論與建議

1）疲勞與非預(yù)期因素在側(cè)切動作中交互作用不顯著，與單獨的疲勞因素或非預(yù)期因素相比，兩因素同時作用時可能不會額外增加非接觸性ACL損傷的風(fēng)險。

2）疲勞因素導(dǎo)致側(cè)切動作中膝關(guān)節(jié)額狀面力矩產(chǎn)生外翻趨向，這可能是由于肌骨系統(tǒng)維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的能力下降所引起的。

3）與疲勞因素作用相比，非預(yù)期因素使得側(cè)切動作中膝關(guān)節(jié)的載荷模式發(fā)生根本性變化，可能會導(dǎo)致非接觸性ACL損傷的風(fēng)險增大。

4）建議在設(shè)計有效的非接觸性ACL損傷風(fēng)險的篩查方法和預(yù)防損傷的訓(xùn)練方案時，可以將疲勞和非預(yù)期條件作為兩個獨立的風(fēng)險因素加以考慮。