综述：神经肌肉训练干预对年轻女性跳跃落地生物力学的影响及对前交叉韧带（ACL）损伤的意义：一项系统综述和荟萃分析

这篇综述通过系统回顾和荟萃分析，研究了神经肌肉训练干预对年轻女性跳跃落地生物力学的影响。发现训练干预能显著增加峰值膝关节屈曲角度、减少膝关节外翻运动，但对其他变量影响不一。为降低年轻女性 ACL 损伤风险的训练方案设计提供了参考。

　　### 研究背景
前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament，ACL）断裂是一种极具破坏性的损伤，会严重影响运动员的生活。在青少年群体中，ACL 损伤及相关手术的发生率呈上升趋势，且女性运动员在非接触性动作（如单双腿跳跃落地）中 ACL 损伤的发生率明显高于男性。多种因素，如解剖结构差异、关节生物力学特点、激素水平变化、神经肌肉控制能力以及社会文化和环境因素等，都可能导致女性 ACL 损伤风险增加。此外，青少年 ACL 损伤后，二次损伤风险高，还可能过早引发骨关节炎。因此，制定有效的策略和针对性训练干预措施，降低青少年女性 ACL 损伤风险至关重要。

以往研究虽关注了落地生物力学与 ACL 损伤风险的关系，但对于可视为 ACL 损伤风险因素的运动学和动力学变量的研究结果并不统一。同时，现有研究虽表明训练干预有助于改善落地生物力学，降低 ACL 损伤风险，但 ACL 损伤率仍在上升。而且，多数研究主要关注训练干预对损伤发生率的影响，针对青少年女性（年龄 < 18 岁）跳跃落地生物力学影响的研究较少。所以，本荟萃分析旨在定量总结各种训练干预对青少年女性跳跃落地生物力学的有效性。

研究方法

1. 文献检索：系统检索 PubMed、SPORTDiscus、EMBASE 和 Scopus 等数据库，检索时间从建库至 2023 年 12 月。同时，筛查纳入研究的参考文献以及相关系统综述和荟萃分析的参考文献，以获取更多相关研究。
2. 筛选流程：由一位作者进行数据库检索，将检索到的文章导入 Endnote（版本 10）并去除重复文章。按照纳入和排除标准，分三个阶段筛选文章。首先，纳入研究训练干预前后跳跃落地任务中与 ACL 损伤相关生物力学的文章；其次，通过摘要筛选排除未报告女性参与者结果的研究；最后，对符合条件的文章进行全文审查，确定最终纳入的研究。两位作者独立完成筛选工作，如有分歧则讨论解决，必要时咨询第三位作者。
3. 纳入与排除标准：纳入标准基于 PICOS 概念，包括研究对象为未受伤的青少年女性（平均年龄 < 18 岁），不限运动水平、经验或身体活动水平；进行至少 4 周的训练干预，如抗阻训练、增强式训练或损伤预防计划；使用二维或三维运动捕捉系统，报告实验组和对照组训练干预前后跳跃落地任务中下肢运动学（屈伸、内收外展或内外旋角度）或动力学（关节力矩或垂直地面反作用力）数据；研究类型为随机对照试验（Randomized Controlled Trials，RCTs）或非随机对照试验（Controlled Trials，CTs）。排除标准包括未纳入女性或未单独报告女性生物力学结果的研究、招募有 ACL 损伤生物力学风险因素女性参与者的研究、报告非跳跃落地任务生物力学变量的研究、未报告跳跃落地任务生物力学变量的研究、非原始研究（如书籍章节、综述等）以及非英文发表的文章。
4. 风险偏倚评估：对于 RCTs，使用 Cochrane 协作网风险偏倚工具 2.0 版评估方法学质量，从随机化过程、偏离预期干预、缺失结局数据、结局测量和报告结果选择等领域进行判断，将研究分为低风险、存在一些问题或高风险。对于 CTs，使用 Downs 和 Black 清单评估风险偏倚，该清单涵盖方法学多个方面，包括外部效度、内部效度（偏倚和混杂变量）和检验效能等。将清单评分转换为百分比，研究分为低风险（≥71%）、存在一些问题（51 - 70%）或高风险（≤50%）。两位作者独立评估研究质量，有分歧时咨询第三位作者。
5. 证据确定性评估：运用 GRADE 标准（包括风险偏倚、不一致性、间接性、不精确性和发表偏倚）评估每个结局的证据确定性。由于分析纳入了随机和非随机分组的研究，整体证据水平初始评级为中等。若存在总样本量 < 800（不精确性）、总体I2>40%（不一致性）、报告特定变量的研究中 > 50% 被评为高风险偏倚或存在一些问题、或有影响性分析显示特定变量存在异常值（发表偏倚）等情况，则进一步降低证据等级。
6. 数据提取与处理：从纳入文章中提取作者姓名、发表年份、参与者年龄、身高、体重、运动项目和水平、跳跃落地测试类型、数据收集方式、分析的运动学和动力学数据、测量单位以及实验组和对照组各生物力学变量的均值和标准差等信息。统一不一致的符号约定，对于缺失信息，联系作者获取；若无法获取，则排除该研究。对于以图形格式报告的数据，使用 WebPlotDigitiser 提取数值。若报告标准误差（Standard Error，SE），则根据公式SD=SE×sqrt(N)计算标准差（Standard Deviation，SD），其中 N 为相应组（实验组或对照组）的样本量。若有重复数据，则去除重复记录。
7. 荟萃分析：使用 R 软件的 metafor 和 clubSandwich 包对生物力学变量进行荟萃分析。对于在至少三项研究中报告的跳跃落地阶段初始接触或峰值值的运动学和动力学变量，无论研究质量如何，均纳入荟萃分析。考虑到研究中同一参与者在不同跳跃落地任务中的重复测量数据可能存在统计依赖性，采用多层次混合效应荟萃分析和稳健方差估计计算总体效应量。为考虑效应估计之间的相关性，用 “V 矩阵” 替代方差。由于纳入研究未提供干预前后测量的相关性（r）值，进行敏感性分析，最终采用保守估计r=0.7。使用限制最大似然估计法估计模型参数，计算运动学和动力学结果的总体效应量（Hedges’ g），并根据效应量大小进行分类。同时，计算 95% 置信区间（95% Confidence Intervals，95% CIs）和 95% 预测区间（95% Prediction Intervals，95% PIs），通过 Q - 统计量、组内（tau2）和组间（tau3）方差估计以及I2描述异质性。
8. 影响性分析：通过 Cook’s 距离分析和 Baujat 图评估每个效应量对汇总效应和异质性的影响。若 Cook’s 距离值大于三倍均值，则认为是潜在异常值，排除后检查汇总估计是否有显著变化。通过视觉检查漏斗图评估不对称性和发表偏倚。

研究结果

1. 文献筛选结果：电子数据库和手动检索共获得 8673 篇文章，去除 3984 篇重复研究，通过标题和摘要筛选排除 4537 篇文章，进一步对 149 篇全文进行筛选，最终 13 项研究纳入定性分析，12 项研究纳入荟萃分析。
2. 研究对象特征：本综述共纳入 648 名参与者（实验组 351 名，对照组 297 名），参与者平均年龄为 14.48 ± 1.59 岁，平均身高 1.62 ± 0.08 m，平均体重 54.31 ± 8.75 kg。部分研究报告了运动员的成熟度状态，参与者参与多种体育活动，运动水平各异。研究设计包括 6 项 RCTs、1 项集群 RCT 和 6 项 CTs。跳跃落地测试类型多样，运动学数据收集多采用三维运动捕捉系统，部分研究使用二维视频摄像机。训练干预主要包括损伤预防计划、增强式训练和核心平衡训练等，干预持续时间为 6 - 24 周，频率为 1 - 3 次 / 周。
3. 方法学质量评估：6 项 RCTs 中，3 项研究被评为高风险偏倚，3 项研究存在一些问题；1 项集群 RCT 研究存在一些问题。6 项 CTs 均为中等质量，存在一定偏倚风险。
4. 荟萃分析结果
   • 运动学结果：对 7 个运动学变量进行荟萃分析，结果显示实验组与对照组相比，峰值膝关节屈曲角度显著增加（g=0.58），膝关节外翻运动显著减少（g=?0.86）。其他变量的效应量从微小到中等不等，实验组和对照组之间差异不显著，且所有运动学变量的证据确定性都很低。
   • 动力学结果：对 2 个动力学变量的荟萃分析发现，总体效应估计值均较小。去除异常值后分析，发现实验组和对照组之间差异仍不显著，所有动力学变量的证据确定性也很低。
   
   

讨论

本综述定量总结了各种训练干预对年轻女性跳跃落地生物力学的影响。训练干预对实验组的峰值膝关节屈曲角度和膝关节外翻运动有小到中等程度的影响，能显著增加峰值膝关节屈曲角度、减少膝关节外翻运动，但对其他运动学和动力学变量影响不显著。

1. 训练干预对膝关节屈曲角度的影响：训练干预使青少年女性在跳跃落地任务中的膝关节屈曲角度有小幅度但显著的增加。这一结果与以往荟萃分析中女性训练后峰值膝关节屈曲角度改善的结论相符。研究表明，落地时膝关节屈曲减少会增加 ACL 损伤风险，如受伤的高中女运动员峰值膝关节屈曲角度比未受伤的同龄人小约 10.5°。增加膝关节屈曲可能通过使腘绳肌处于更有利的肌肉作用位置，减少胫骨前向剪切力，提高能量吸收，从而降低 ACL 损伤风险。不过，目前尚不清楚这些变化是否足以降低青少年女性，尤其是高风险人群的 ACL 损伤风险，还需进一步探索针对性训练干预措施。
2. 训练干预对膝关节外翻运动的影响：实验组膝关节外翻运动显著减少。膝关节外翻与青少年女性足球运动员 ACL 损伤相关，针对该生物力学变量的干预对降低损伤风险很重要。报告膝关节外翻运动的研究中，训练干预包含多种训练成分，且持续时间较长，可能是导致该变量显著改善的原因。以往荟萃分析也表明，较长的训练持续时间对降低 ACL 损伤更有益。
3. 训练干预对其他变量影响不显著的原因：训练干预对膝关节外展和膝关节力矩等变量影响不显著。这可能与训练干预的类型、训练量和强度不足、运动选择针对性不强等因素有关。例如，部分常用的损伤预防计划在热身时进行，训练量和强度可能不够；许多研究中的运动主要针对矢状面运动，对稳定膝关节的额状面肌肉刺激不足。此外，若参与者不存在特定的生物力学缺陷，训练干预可能效果不明显，因此应根据运动员需求制定个性化干预方案。
4. 研究局限性：本研究存在一定局限性。首先，分析中合并了不同研究设计的结果，可能影响总体效应估计，但通过提供不同研究设计的效应量进行了一定弥补。其次，训练干预方案的差异、组内效应量的不同、数据收集方法的差异以及动力学变量测量单位的不同，都可能导致研究结果的异质性。不过，通过使用多层次荟萃分析模型和去除异常值分析，对每个变量进行了稳健估计。

未来研究方向

1. 开展高质量研究：目前所有运动学和动力学变量的证据确定性都很低，主要原因是分析中包含了 RCTs 和 CTs，且根据 GRADE 标准，证据水平一开始就被降低。RCTs 被认为能提供最高水平的科学证据，因此未来需要在青少年女性中开展更多 RCTs 研究。同时，多数研究样本量较小，可能导致统计误差和结果偏差，建议生物力学研究作者在研究前进行样本量估计。
2. 关注髋关节和踝关节：髋关节和踝关节在跳跃落地任务的减速阶段会影响膝关节生物力学，但本综述中这两个关节的数据不足，无法进行荟萃分析。未来研究应探索训练干预对髋关节和踝关节生物力学的影响，以及它们对青少年女性 ACL 损伤风险的贡献。
3. 考虑成熟度因素：女性运动员 ACL 损伤在青春期前后增加，训练干预旨在影响女性落地生物力学。但目前关于不同成熟阶段训练干预对各种 ACL 风险因素变化影响的证据较少，本研究也无法进行成熟度状态对训练干预生物力学适应影响的调节分析。因此，未来研究应考虑生长、成熟和训练之间的相互作用。
4. 改进研究技术：本荟萃分析主要关注关节角度和力矩的离散时间点数据，无法提供连续时间序列数据的深入分析。未来研究可采用统计参数映射（Statistical Parametric Mapping，SPM）、主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）或因子分析等更细致的技术，以更好地理解训练干预对髋、膝、踝关节在跳跃落地离心阶段的影响。

结论

总体而言，旨在降低年轻女性 ACL 损伤风险的训练干预，能显著增加实验组的峰值膝关节屈曲角度，减少膝关节外翻运动，但对其他运动学和动力学变量影响不显著。未来需要进一步研究更具针对性的长期训练干预措施，以改善年轻女性多平面的动力学和运动学 ACL 损伤风险因素。从业者在制定训练计划时，应先对运动员进行神经肌肉缺陷筛查，制定个性化训练方案，这有助于进一步改善跳跃落地生物力学，降低年轻女性 ACL 损伤发生率。