慢性踝关节不稳的女性足球运动员在意外单腿着地后姿势控制能力受损

《Journal of Biomedical Informatics》：Impaired postural control following unanticipated single-leg landings in female soccer players with chronic ankle instability

本研究对比慢性踝关节不稳（CAI）与健康新鲜女足在意外单腿落地后的姿势控制，通过Vicon系统采集 kinematic 和 kinetic 数据，发现CAI组中足角度变化更大，COP轨迹更长，ML方向速度更高，TTB显著更低，提示感觉运动缺陷影响动态平衡，TTB可作为评估指标。

　　本研究旨在探讨女性足球运动员在未预期单腿着陆后，其姿势控制能力在慢性踝关节不稳定（CAI）与非CAI个体之间的差异。通过比较两组在不同时间阶段的踝关节运动模式和中心压力（COP）数据，研究揭示了CAI患者在动态姿势控制方面存在显著缺陷，这可能与感觉运动系统的功能障碍有关。这些发现不仅加深了我们对CAI对运动表现影响的理解，还为制定有效的评估工具和预防策略提供了理论依据。

### 1. 背景与研究意义

近年来，女子足球在全球范围内日益流行，注册球员数量显著增长。根据欧洲足球协会联盟（UEFA）的数据，2016/17赛季至2023/24赛季期间，女性足球运动员的注册人数增加了约26%，从127万增长至160万。然而，女性运动员在某些运动损伤方面的风险相对更高。这与性别相关的因素密切相关，包括骨骼形态、激素波动以及躯干、髋部和膝关节的运动学和神经肌肉控制差异。这些因素导致女性足球运动员更易发生韧带损伤，尤其是严重的踝关节扭伤，其风险比男性高2至5倍。此外，踝关节扭伤是女性足球运动员中最常见的运动损伤之一，许多运动员在初次扭伤后会出现残留症状、反复扭伤或感知到的不稳定性，其中约74-80%的运动员会发展为慢性踝关节不稳定（CAI）。

CAI不仅影响运动员的运动表现，还与生活质量下降和创伤性踝关节骨关节炎风险增加有关。研究表明，CAI会损害平衡控制能力，并降低踝关节本体感觉功能。因此，对CAI患者的姿势控制能力进行准确评估，有助于制定针对性的康复和预防措施。

### 2. 研究目的与假设

本研究的主要目标是评估女性足球运动员在未预期单腿着陆后的姿势控制特点，特别是CAI患者与健康对照组之间的差异。研究假设CAI患者由于感觉运动功能障碍，其动态姿势控制能力会受到限制，表现为在未预期着陆后，时间至稳定（TTB）指标降低，表明其姿势稳定性较差。因此，CAI患者的姿势控制能力可能不如健康运动员，这种差异可以通过使用时空参数如TTB进行评估，以补充传统COP指标的不足。

### 3. 研究方法

本研究招募了18名女性足球运动员，其中包括10名CAI患者和8名健康对照组。所有参与者均具备至少三年的足球经验，并且每周至少进行三次训练，每次训练时间不少于90分钟。CAI的诊断依据国际踝关节联盟（International Ankle Consortium）的标准，包括踝关节扭伤史、反复扭伤、感知到的不稳定性或“脚踝松动”等主观报告，以及 Cumberland 踝关节不稳定性工具（CAIT）得分≤24和功能性踝关节不稳定性识别量表（IdFAI）得分≥11。健康对照组的参与者没有踝关节扭伤史，且CAIT得分均为30。

研究采用交叉设计，参与者在未预期单腿着陆后完成三项随机任务：20秒单腿站立、90度侧切和90度交叉切。在20秒单腿站立任务中，参与者需要在着陆后保持平衡至少20秒。所有数据采集均在生物力学实验室进行，使用10个摄像头的三维运动捕捉系统和六块力平台记录运动学和动力学数据。反射标记被贴附在解剖学关键点上，包括骨盆、大腿、小腿、后足、中足和前足等部位。COP数据包括总轨迹长度、平均速度、范围和时间至边界（TTB）等指标。

### 4. 数据处理与分析

研究采用的TTB指标基于COP与支撑基底（BOS）边界之间的距离和瞬时速度计算，反映了个体在动态条件下维持平衡的能力。数据处理过程中，COP轨迹被划分为两个时间段：0-5秒和5-20秒。研究发现，CAI组在0-5秒和5-20秒期间的中足角度变化显著高于对照组，且COP的ML方向速度和轨迹长度也明显增加。此外，CAI组的TTB_ML最小值平均时间显著降低，表明其在未预期着陆后维持平衡的能力较弱。

对于非正态分布的数据，研究采用曼-惠特尼U检验进行比较，而对于正态分布的数据则使用独立样本t检验。统计分析显示，CAI组在多个关键指标上存在显著差异，包括中足角度变化、COP ML速度、总轨迹长度和TTB_ML的最小值平均时间。这些结果支持了研究假设，即CAI患者在未预期着陆后的姿势控制能力较差。

### 5. 研究结果与讨论

研究结果表明，CAI组在未预期单腿着陆后的姿势控制能力显著低于对照组。具体而言，CAI组的中足角度变化在前后方向上更大，COP的ML方向速度和轨迹长度也更高，而TTB_ML的最小值平均时间更短。这些指标的变化表明，CAI患者在动态条件下维持平衡的能力受到限制，可能与感觉运动功能障碍有关。

在研究中，未预期着陆的时间约为200毫秒，这短于以往研究中提到的300毫秒的反应时间阈值。这意味着，CAI患者可能在未预期着陆时无法充分进行预设的姿势调整，从而更多依赖反馈控制机制来维持平衡。这种控制模式的改变可能导致姿势控制能力的下降，增加运动损伤的风险。

此外，研究还发现，CAI组的髋关节和膝关节角度变化在0-5秒期间显著减少，这表明其在着陆初期的运动策略更为受限。然而，COP在前后方向上的参数没有显著差异，这可能意味着CAI患者在该方向上的姿势控制能力相对保持较好。中足角度变化的增加可能与足部的过度活动或不稳定有关，这可能影响单腿站立的稳定性。非弹性绷带的使用已被证明可以限制中足活动，提高着陆后的稳定性，因此，中足过度活动可能是CAI患者姿势控制能力下降的一个因素。

### 6. 研究的局限性

尽管本研究提供了有价值的信息，但仍存在一些局限性。首先，CAI组的年龄和足球生涯长度均高于对照组，这可能影响其姿势控制策略。年龄和经验的增加可能使运动员更容易经历踝关节损伤，且年龄可能影响本体感觉和平衡能力。然而，已有研究表明，年龄和经验对足球运动员姿势稳定性的影响在本研究的参与者范围内较为有限。

其次，本研究仅包括女性足球运动员，因此结果可能不适用于其他人群。性别相关的运动学和动力学差异可能影响姿势控制能力，因此需要进一步研究以确认这些发现是否适用于男性运动员或其他运动项目。

最后，研究中使用的COP数据可能受到试次持续时间的影响。因此，短暂的姿势反应可能会影响结果的准确性。为减少这种影响，研究采用固定20秒的分析周期，并使用三个成功试次的平均值进行统计分析。

### 7. 结论

本研究清晰地展示了，女性足球运动员在未预期单腿着陆后的姿势控制能力在CAI患者与健康对照组之间存在显著差异。CAI患者表现出更大的中足角度变化、更高的COP ML速度和更长的轨迹长度，同时TTB_ML的最小值平均时间更短。这些结果表明，CAI患者在动态姿势控制方面存在缺陷。此外，研究还指出，CAI患者中足过度活动可能反映了足部刚度与活动性之间的失衡，从而导致中足不稳定。

这些发现强调了CAI与感觉运动功能障碍之间的关系，以及这些功能障碍如何影响着陆后的姿势控制能力。因此，为了更准确地评估CAI患者的姿势控制能力，有必要结合时空参数如TTB，以及传统的COP指标，形成综合的评估方法。未来的研究可以进一步探讨这些指标在不同运动环境下的应用，以及如何通过训练和干预措施改善CAI患者的姿势控制能力，从而减少运动损伤的风险。