女性半蹲训练中站姿宽度与足尖角度对膝关节负荷的影响：一项针对健康女大学生的横断面研究

《BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation》：Effects of stance width and foot placement angle on knee joint loading of partial squats in healthy female university students: a cross-sectional study

本研究针对膝关节损伤预防与康复需求，探讨了不同站姿宽度（1倍与1.5倍肩宽）和足尖角度（内旋20°、中立0°、外旋20°）对健康女性半蹲训练中膝关节力矩的影响。通过运动捕捉与动力学分析发现，增加站姿宽度可显著降低膝关节内收力矩（KAM），而足尖外旋能增强股四头肌激活并调整旋转负荷。结果为膝关节疾病患者（如膝骨关节炎）及运动员提供了基于生物力学的个性化训练方案优化依据，对降低ACL（前交叉韧带）损伤风险及改善康复效果具有重要临床意义。

　　

在运动康复和体能训练领域，半蹲（Partial Squats）作为一种基础性训练动作，被广泛用于增强下肢肌肉力量、改善关节稳定性。然而，不正确的技术动作可能导致膝关节过度负荷，尤其对已有损伤或慢性疾病（如膝骨关节炎）的人群而言，如何平衡训练效益与关节保护成为关键问题。既往研究多集中于深蹲或行走等动作的生物力学分析，而对半蹲姿势中站姿参数（如双脚间距、足尖方向）如何影响膝关节特定方向的力矩缺乏系统探讨。

为明确站姿宽度与足尖角度对膝关节负荷的调控作用，华东医院康复医学科联合上海交通大学医学院附属第九人民医院团队，在《BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation》发表了一项横断面研究。该研究招募8名健康女大学生，通过组合两种站姿宽度（1倍肩宽、1.5倍肩宽）与三种足尖角度（内旋20°、中立0°、外旋20°），构建六种半蹲模式，利用Vicon三维运动捕捉系统和Kistler测力台同步采集 kinematics（运动学）与 kinetics（动力学）数据，重点分析膝关节内收、外展、屈曲、伸展及旋转力矩的变化。

研究方法概要

研究采用实验室对照设计，受试者在标准化指导下完成半蹲动作，运动轨迹与地面反作用力数据经逆向动力学计算膝关节力矩。统计分析依托SPSS软件，通过重复测量方差分析（ANOVA）和多元线性回归模型检验站姿参数与膝关节负荷的关联性。

研究结果

站姿宽度显著影响膝关节内收与外展力矩

数据显示，1.5倍肩宽站姿相较于1倍肩宽，在所有足尖角度下均显著降低膝关节内收力矩（KAM）（P<0.05）。例如，在足尖中立位时，KAM从7.58±3.80 Nm/kg降至4.24±3.62 Nm/kg。这一效应归因于更宽的支撑面使重心分布向外偏移，缩短了地面反作用力相对于膝关节中心的力臂，从而减轻内侧间室压力。相反，站姿宽度增加会升高外展力矩，尤其在足尖外旋时更为明显（P<0.01），提示过度宽站姿可能增加外侧结构负荷。

足尖角度调控膝关节伸展与旋转力矩

足尖内旋（-20°）在1倍肩宽站姿下显著提升膝关节伸展力矩（42.04±9.93 Nm/kg），优于外旋角度（P<0.01），表明该姿势能强化股四头肌激活。此外，足尖方向与旋转力矩密切相关：内旋角度增加膝关节内旋力矩，而外旋（+20°）则显著升高外旋力矩（P<0.001）。例如，在1.5倍肩宽站姿下，足尖外旋时的外旋力矩达3.57±1.09 Nm/kg，较内旋姿势提升约83%。这种变化与胫骨相对股骨的旋转对齐及臀肌、股外侧肌的协同收缩相关。

站姿参数独立作用，无显著交互效应

方差分析显示，站姿宽度与足尖角度对膝关节力矩的影响均具独立性（交互作用P>0.05），说明二者可分别作为调整膝关节负荷的针对性变量。

结论与意义

本研究通过量化半蹲动作中站姿参数的生物力学效应，证实站姿宽度是调控膝关节内侧负荷（如KAM）的关键因素，而足尖角度主要影响伸展与旋转力矩。对于膝骨关节炎患者，采用宽站姿结合足尖适度外旋可有效分散内侧压力；而对于需强化股四头肌的康复训练，足尖内旋窄站姿或更具优势。结果不仅为临床康复师制定个性化蹲姿方案提供了实证依据，也为运动员预防ACL损伤等旋转相关性膝关节疾病提供了技术优化方向。未来研究可拓展至不同人群（如男性、老年群体）及更广泛的站姿参数范围，以进一步完善 Biomechanics（生物力学）指导下的运动处方体系。