疼痛分层下男性慢性踝关节不稳运动员单腿落地时下肢生物力学与神经肌肉激活的差异

《Physical Therapy in Sport》：Pain-Stratified Differences in Lower-Limb Mechanics and Neuromuscular Activation During Single-Leg Drop Landing in Male Athletes With Chronic Ankle Instability

　　

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  疼痛定义的下肢CAI亚组之间的着地策略存在差异。
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  高疼痛CAI组的踝关节能量贡献较低，膝关节能量贡献较高。
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  尽管关节间负荷分担有所改变，但外部冲击负荷仍然相似。
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  在高疼痛CAI组中，神经肌肉差异是选择性的，而非普遍性的。

引言

外踝扭伤是运动和身体活动中最常见的损伤之一，其后果可能在急性发作后长期持续（Doherty等，2014；Gribble等，2016；Herzog等，2019）。首次外踝扭伤后，多达40%的个体可能发展为慢性踝关节不稳（CAI），并伴有持续的症状和功能障碍（Hertel & Corbett，2019）。CAI以反复扭伤、"失稳"、感知不稳定感和自评功能下降为特征，这反映了病理性机械、感觉感知和运动行为障碍的相互作用，而非孤立的韧带缺陷（Hertel & Corbett，2019；Z. Wang等，2026）。重要的是，符合相同诊断标准的个体可能在症状和运动控制策略方面表现出显著差异。疼痛状态可能有助于表征这种异质性，更大的踝关节疼痛与关节能量学改变、力控制受损和不同的步态相关神经肌肉模式相关（Lee等，2026；Oh等，2025；Oh & Hopkins，2026）。

单腿着地是下肢控制的挑战性模型，因为它需要在快速冲击吸收的同时维持多平面稳定性（Chan等，2022；Gong等，2025）。冲击吸收取决于垂直地面反作用力特征、协调的关节运动、内部关节力矩和关节间离心做功分布（Norcross等，2013）。一项纳入21项研究的系统综述和荟萃分析报告称，与健康对照组相比，CAI个体着地后踝关节跖屈增加（合并标准化均数差[SMD] = 0.33，95% CI 0.02-0.65）且膝关节屈曲减少（合并SMD = ?0.67，95% CI ?0.97至?0.37）（Chan等，2022）。近期一项关于外翻扰动着地的荟萃分析也发现了踝关节外翻力学、膝关节动力学和下肢肌肉激活的改变（Gong等，2025）。CAI个体在行走过程中也报告了垂直地面反作用力和特定肌肉激活模式的肢体间不对称（Tajdini等，2022）。关节水平的能量分析进一步表明，CAI可能以踝关节能量吸收减少和机械需求向膝关节或髋关节重新分配为特征（Han等，2023；Kim等，2019）。然而，相似的外部负荷可以从不同的踝、膝和髋关节贡献中产生，因此不能揭示内部能量管理（Kim等，2019；Norcross等，2013）。关节力学也不能完全捕获肌肉稳定化，尤其是在异质性CAI人群中，症状特异性神经机械策略可能会被掩盖。

与疼痛相关的运动适应可能涉及运动输出和负荷分布的变化，而非均匀抑制（Hodges & Tucker，2011）。运动适应至疼痛框架提出任务特异性的肌肉活动和机械应力重新分配以保护疼痛区域（Hodges & Tucker，2011）。CAI中的新兴证据与该框架一致。慢性踝关节疼痛较重的个体与疼痛较轻者相比，在踝关节和髋关节峰值力矩和力控制方面表现出缺陷（Oh & Hopkins，2026），而高疼痛CAI个体在着地过程中表现出踝关节能量耗散减少以及在随后的切变阶段出现近端能量学改变（Oh等，2025）。近期的步态证据将疼痛严重程度与时间特异性运动学改变和更广泛的下肢肌肉激活减少联系起来（Lee等，2026）。然而，现有的疼痛分层研究主要关注孤立的力矩和力控制指标、行走生物力学或着地与切变组合任务中的关节能量学。疼痛定义的CAI亚组在运动学、动力学、能量学和神经肌肉着地反应方面是否存在差异尚不清楚。表面肌电图（sEMG）可能通过量化肌肉激活和原动肌-拮抗肌共同收缩提供互补信息，从而将机械测量扩展到神经肌肉协调（Falconer & Winter，1985；He等，2026）。着地过程中这些神经肌肉特征中与疼痛相关的变异仍知之甚少。整合运动学、冲击负荷、关节力矩、能量学、肌肉激活和共同收缩可能更好地表征疼痛定义的CAI亚组之间的神经机械差异。

因此，我们比较了高疼痛CAI、低疼痛CAI和健康对照组男性运动员在单腿坠落着地过程中的下肢运动学、冲击负荷、关节动力学、能量吸收和神经肌肉控制。我们假设：(1) 高疼痛和低疼痛CAI组相对于健康对照组将表现出不同的下肢运动学模式，且这些改变的幅度和模式在疼痛定义的亚组之间存在差异；(2) 高疼痛CAI组将表现出踝关节机械参与的减少，表现为较低的踝关节跖屈力矩、离心做功和相对能量贡献，同时能量吸收向近端关节的重新分配较之低疼痛CAI组和健康对照组更为显著；以及(3) 疼痛分层的CAI组将表现出下肢肌肉激活和原动肌-拮抗肌共同收缩的改变，高疼痛组的神经肌肉适应更为明显。

章节摘要

参与者

先验样本量估计使用G*Power 3.1.9.2（德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）进行，采用固定效应单因素总体方差分析（Faul等，2007）。效应量估计基于CAI个体着地相关运动学、动力学和神经肌肉结局的合并组间差异报告。绝对SMD（类似于独立组比较的Cohen's d）范围为0.33-1.35（Chan等，2022；Gong等，2025）。这些估计

参与者特征

在最初纳入的90名参与者中，有6人因数据收集过程中sEMG信号丢失而被排除，最终有84名参与者用于分析（每组28人）。参与者特征见表1。各组之间的年龄、身高、体重或体重指数无显著差异（p = 0.096-0.455；η_p² = 0.019-0.056）。运动分布在各组之间也无差异（χ²₍₆₎ = 2.240，p = 0.896）。CAIT评分、FAOS疼痛评分和前踝扭伤次数

讨论

本研究比较了单腿坠落着地过程中高疼痛和低疼痛CAI组的下肢机械和神经肌肉策略。主要发现是高疼痛组表现出较低的踝关节机械贡献和较高的膝关节能量贡献，与低疼痛组相比。低疼痛组表现出独特的矢状面运动学，而高疼痛组表现出更高的胫前肌激活。与健康对照组的比较提供了额外的背景，而

结论

尽管外部冲击负荷相似，但疼痛定义的CAI亚组在关节间负荷分布和特定神经肌肉指标方面存在差异。这些发现突显了CAI内部的神经机械异质性，并需要进一步纵向研究疼痛-力学关系。

CRediT作者贡献声明

Xiangdong Wang：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，验证，监督，软件，资金获取，概念化。Zhengjie Zhou：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿。Weihua Zheng：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，数据整理，概念化。Zilong Wang：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法学，调查，

伦理声明

已获所有参与者或其法定代表人就参与研究和发表文章签署知情同意书。参与者的隐私权已得到尊重。

本研究按照研究所在地的相关法律、监管框架和指南执行。本研究获得了集美大学伦理委员会的批准。（批准号：20260526001）

利益冲突声明

作者声明他们没有利益冲突。

资助

本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的任何专项资助。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有任何已知的相互竞争的经济利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为会影响本论文中报告的工作。

致谢：

作者感谢所有参与者抽出时间并予以合作。作者还感谢上海信息仪器有限公司在实验设置和数据收集过程中的技术支持，以及集美大学体育学院各运动项目教研部在研究全过程中的支持。

Zilong Wang|Weihua Zheng|Zhengjie Zhou|Xiangdong Wang