优化版90:20等长后链测试在足球运动员腘绳肌疲劳监测中的敏感性研究

《Sport Sciences for Health》：Comparison of two procedures of the 90:20 isometric posterior chain test regarding the detection of hamstring muscle fatigue in soccer

本研究针对足球运动员腘绳肌拉伤（HSI）预防中腘绳肌力量（HSS）与疲劳（HMF）监测的难点，对比了90:20等长后链测试（90:20 IPCT）原始版本与优化版本在实战环境下的敏感性。研究人员通过竞技足球赛前后测试发现，优化版指令（垂直-水平发力）及扭矩参数（M_VH）能更稳定地检测双侧腘绳肌疲劳（Hedge's g≥0.82），尤其优势腿疲劳检出率显著提升。该成果为动态评估运动员疲劳状态提供了更可靠的便携式方案，对降低HSI风险具有重要实践意义。

　　

在足球运动中，腘绳肌拉伤（Hamstring Strain Injury, HSI）已成为导致球员长期缺赛的主要因素。自2001年以来，职业足球中HSI占所有损伤的比例从12%翻倍至24%，相关缺勤天数也从10%增至20%。更令人担忧的是，约四分之三的HSI发生在股二头肌，且多集中于高速奔跑或冲刺的摆动末期阶段。尽管低腘绳肌力量（Hamstring Strength, HSS）与损伤风险的关联尚存争议，但大量研究表明，疲劳状态下的肌肉更易发生拉伤。因此，如何精准、高效地监测球员的腘绳肌疲劳（Hamstring Muscle Fatigue, HMF）状态，成为运动医学领域亟待解决的关键问题。

传统的腘绳肌力量评估方法如北欧式腘绳肌训练（Nordic Hamstring Exercise）虽能有效增强肌肉力量，但其超最大离心收缩特性可能增加肌肉损伤风险，不适用于赛前频繁测试。近年来，等长收缩测试因安全性高、操作便捷等特点逐渐受到青睐。然而，常用测试体位（如髋膝各90°屈曲）与实际损伤发生时的关节角度（膝伸展、髋屈曲）存在显著差异，且仅测量垂直力参数难以全面反映腘绳肌在双关节运动中的真实功能。更关键的是，原始测试指令的模糊性可能导致受试者产生不规则剪切力，影响结果准确性。

为解决上述问题，慕尼黑工业大学生物力学团队在《Sport Sciences for Health》发表研究，对比分析了90:20等长后链测试（90:20 Isometric Posterior Chain Test, 90:20 IPCT）两种版本的疲劳检测敏感性。该测试通过力板在髋屈90°、膝屈20°的体位模拟腘绳肌生物力学环境，其优化版本通过改进指令（“垂直发力并向后拉动力板”）及扭矩计算参数，更精准地靶向股二头肌主导的膝屈曲功能——这正是疲劳易感环节。

研究选取12名半职业足球运动员（德国第五级别联赛），在实战比赛前后分别进行双侧下肢测试。通过配对样本t检验和Hedge's g效应值分析发现，优化版测试参数M_VH（垂直-水平指令下的扭矩）在检测优势腿疲劳时效应值达0.82（p=0.005），非优势腿达1.00（p=0.002），均高于原始垂直力参数Fz_V（优势腿g=0.50，非优势腿g=0.77）。尤为重要的是，在百分比变化分析中，优化版首次检出优势腿的显著疲劳下降（p=0.006），而原始版本未能实现（p=0.079）。

关键技术方法

研究采用双力板同步测试系统（Bertec FP4060-10-TM-2000），在标准化热身（含等长髋伸展等动作）后，于赛前30分钟及赛后20分钟内完成数据采集。通过定制Matlab脚本提取垂直力（Fz）、水平力（Fx）及衍生扭矩参数（M_VH），并采用10Hz低通滤波处理数据。关键创新在于引入矢量合成算法，将垂直-水平合力转化为沿胫骨正交方向的扭矩，更符合腘绳肌生物力学特性。

研究结果

1. 1.
   疲劳检测敏感性对比
   优化版参数M_VH在双侧腿均呈现强效应值疲劳下降（优势腿Δ=-9.3%，p=0.006；非优势腿Δ=-9.6%，p=0.001），而原始参数Fz_V在优势腿未达显著水平（Δ=-7.9%，p=0.079）。这表明优化指令能更稳定地捕获实战引发的膝屈曲功能衰退。
2. 2.
   技术执行一致性提升
   优化版测试的变异系数（CV）全程低于6.1%，且其垂直力参数Fz_VH与对应水平力Fx@Fz_VH无显著相关性（p>0.34），证明新指令有效消除了个体技术执行差异。而原始版本中垂直力与 anterior剪切力（负向Fx）在赛前高度相关（r≤-0.78），赛后相关性消失，提示疲劳可能改变发力模式。
3. 3.
   双侧疲劳不对称性
   非优势腿在所有参数中均显示更显著的疲劳效应（Hedge's g≥0.74），可能与球员比赛中双侧肌群负荷差异有关。优化版对此类细微变化的捕捉能力更强，为个性化恢复策略提供依据。

结论与展望

本研究证实，通过精确指令控制和扭矩参数优化，90:20 IPCT可成为监测足球运动员腘绳肌疲劳的高效工具。其核心价值在于：

1. 1.
   解决了原始测试因髋代偿导致的膝屈曲功能评估不精准问题，与Edouard等提出的“膝屈曲比髋伸展更易疲劳”理论吻合；
2. 2.
   为仅有单轴力板的实践场景提供替代方案（Fz_VH参数仍具良好敏感性）；
3. 3.
   首次通过实战数据验证双关节测试模型在动态疲劳监测中的优越性。

未来研究可结合GPS（Global Positioning System）数据与血清标记物，进一步建立疲劳阈值与损伤风险的量化关系。此外，优化版测试的便携特性使其适用于长期追踪职业球员的恢复周期，为制定精准化的赛季负荷管理策略提供关键技术支撑。