精英青少年女子跳马运动员下肢不对称性对助跑速度与起跳地面反作用力的阈值效应研究

《Scientific Reports》：Lower limb asymmetries in elite junior female vault gymnasts

本研究针对精英青少年女子体操运动员因长期专项训练导致的下肢不对称性问题，通过反向纵跳(CMJ)、Y平衡测试(YBT)和表面肌电(sEMG)等技术，系统分析了下肢爆发力与平衡能力的不对称特征。研究发现：爆发力不对称指数(BAI)超过10.4%会显著影响起跳地面反作用力(JGRF)，超过14.8%则对助跑速度产生负面影响；而平衡不对称性(BAI为3.04%-3.35%)与运动表现无显著相关性。该研究为青少年体操运动员的功能性不对称干预提供了精准阈值参考，对优化训练方案和预防运动损伤具有重要意义。

　　

在竞技体操的赛场上，跳马项目以其瞬间的爆发力和精准的技术动作令人叹为观止。然而，在这光鲜背后，一个隐匿的问题长期困扰着运动员和教练——下肢功能性不对称。由于长期重复性的专项技术训练，竞技体操运动员的肢体往往会形成特定的"优势侧"，导致双侧下肢在力量、平衡和肌肉激活模式上出现显著差异。这种不对称性不仅可能制约运动表现的提升，更是运动损伤的重要诱因。

尽管此前研究已确认下肢不对称性对运动表现存在潜在影响，但针对精英青少年女子跳马运动员这一特定群体，不对称性究竟达到何种程度才会实质性影响关键技术指标？其临界阈值是多少？这些问题尚未得到明确解答。正是基于这一研究空白，武汉体育学院的研究团队开展了此项创新性研究，旨在揭示下肢不对称性对跳马助跑速度和起跳地面反作用力的阈值效应。

为探究这一科学问题，研究人员招募了20名在全国跳马比赛中获得前8名的精英青少年女子体操运动员作为研究对象。研究采用多学科交叉的方法，整合了生物力学、生理学和运动学等多种技术手段。主要技术方法包括：使用Kistler三维测力台进行反向纵跳(CMJ)测试，量化下肢爆发力不对称性；采用Y平衡测试(YBT)套件评估动态平衡能力；通过Noraxon无线表面肌电(sEMG)系统分析肌肉激活模式；结合Tci-System红外测速仪和测力台同步采集跳马过程中的助跑速度和起跳地面反作用力(JGRF)数据。

反向纵跳测试(CMJ)结果

CMJ测试结果显示，青少年女子跳马运动员存在显著的下肢爆发力不对称现象。在三维地面反作用力中，垂直方向(Z轴)的不对称指数达到18.35%，显著高于前后方向(X轴)的13.84%和内外方向(Y轴)的11.12%。统计分析表明，优势侧与非优势侧在所有方向上的地面反作用力均存在显著差异，其中垂直方向的差异最为显著(P<0.01)。鉴于跳马 performance 主要依赖于踏跳阶段的垂直力生成，研究选择Z轴不对称指数作为下肢功能性不对称的主要指标。

Y平衡测试(YBT)结果

YBT测试揭示了青少年女子体操运动员动态平衡能力的不对称性。在三个测试方向(前向A、后内PM、后外PL)上，优势侧的触及距离均显著大于非优势侧。压力中心(COP)位移分析进一步证实了双侧平衡控制的差异性，在前后方向(COPy)上的不对称性尤为明显。平衡不对称指数(BAI)分别为：前向3.25%、后内3.04%、后外3.35%。值得注意的是，约31.81%-36.36%的参与者表现出临床意义上的平衡不对称(双侧差异>4厘米)。

表面肌电测量(sEMG)结果

肌肉激活贡献率分析揭示了优势侧与非优势侧之间的显著差异。在优势侧，胫骨前肌表现出最大的肌肉激活贡献(12.82±3.01%)，其次为股直肌(12.60±2.90%)、腘绳肌(11.81±1.70%)、腓肠肌(11.38±1.98%)和臀大肌(10.79±2.23%)。而非优势侧所有被测肌肉的激活贡献率均显著低于优势侧，其中臀大肌的差异达到显著水平(P<0.05)，其余肌肉的差异极为显著(P<0.01)。这种肌肉激活模式的不对称可能是下肢功能性不对称的神经肌肉机制基础。

下肢不对称性对助跑速度的影响分析

通过分段回归分析60个样本数据(20名运动员×3次试验)，研究发现爆发力不对称指数(BAI)与助跑速度之间存在明显的阈值效应。统计分析识别出临界点为BAI=14.8%，在此阈值上下，不对称性与助跑速度的关系发生显著变化。当BAI≤14.8%时，不对称性与助跑速度无显著负相关(β₁=+0.036 m/s每%BAI，p=0.098)；然而当BAI>14.8%时，助跑速度随不对称性增加而显著下降(β₁+β₂=-0.017 m/s每%BAI，p=0.007)。这一发现表明，当下肢爆发力不对称超过14.8%时，会开始对跳马助跑速度产生实质性负面影响。

下肢不对称性对起跳地面反作用力的影响分析

同样采用分段回归分析JGRF与BAI的关系，研究发现了另一个重要阈值：BAI=10.4%。低于此阈值时，不对称性与JGRF无显著关联(β₁=+50.42 N每%BAI，p=0.321)；但当BAI>10.4%时，JGRF随不对称性增加而显著降低(β₁+β₂=-23.28 N每%BAI，p=0.048)。这一阈值低于对助跑速度的影响阈值，表明起跳地面反作用力对下肢不对称性更为敏感。

研究结论与讨论部分指出，精英青少年女子跳马运动员存在明显的下肢爆发力和平衡能力不对称现象，优势侧与非优势侧在肌肉激活贡献率上存在显著差异。最为重要的是，研究首次量化了下肢不对称性影响跳马关键技术指标的临界阈值：爆发力不对称超过10.4%会显著降低起跳地面反作用力，超过14.8%则会对助跑速度产生负面影响。相比之下，平衡不对称性(BAI为3.04%-3.35%)与跳马表现无显著相关性。

这一研究成果具有重要的理论和实践意义。在理论层面，研究验证了"阈值效应"概念在下肢不对称性研究中的适用性，为不对称性与运动表现的复杂关系提供了量化依据。在实践层面，研究确定的临界阈值(10.4%和14.8%)为教练员制定针对性训练方案提供了科学依据，有助于早期识别和干预功能性不对称，优化训练效果并预防运动损伤。

研究人员建议，针对精英青少年女子体操运动员的训练应纳入科学的补偿性力量训练，特别是侧重于非优势侧的负重增强式训练(如单侧和双侧对比训练)，以有效减少双侧不对称性，进而提升跳马助跑速度和起跳地面反作用力表现。未来研究可进一步探索不同难度级别跳马动作中不对称性的阈值变化，以及纵向追踪不对称性随运动员成长和发展的演变规律。

该研究发表于《Scientific Reports》期刊，为青少年体操运动员的科学化训练提供了重要参考，也为其他不对称性要求较高的运动项目的研究提供了方法论借鉴。