职业足球运动员膝伸肌与屈肌力量、肢体间不对称性及基于力的腘绳肌-股四头肌比率：一项动力学与等长FEMD研究

《Applied Sciences》：Knee Extensor and Flexor Strength, Inter-Limb Asymmetry, and Force-Based H/Q Ratio in Professional Soccer Players: A Kinetic and Isometric FEMD Study

　　

目的：本研究旨在表征三级（Tier 3）职业男性足球运动员的最大股四头肌和腘绳肌力量、肢体间不对称性以及基于力的腘绳肌-股四头肌比率（H/Q ratio），并比较这些指标在动力学（kinetic）与等长（isometric）条件下的差异。方法：对24名男性运动员的优势侧（D）与非优势侧（ND）肢体的最大力量、不对称性和H/Q比率进行评估。应用描述性统计、配对检验、Benjamini–Hochberg错误发现率（FDR）校正相关性以及两个2×2重复测量方差分析（ANOVA）。结果：在动力学条件下，优势侧股四头肌力量显著大于非优势侧（589.46 ± 112.58 vs. 494.38 ± 100.64 N；p < 0.001），腘绳肌亦然（504.63 ± 89.11 vs. 440.04 ± 96.82 N；p < 0.001）。等长条件下，两组肌肉的优势侧力量同样更大。动力学条件下股四头肌/腘绳肌的平均不对称性分别为20.48%/16.91%，等长条件下为17.44%/13.47%。经FDR校正后，120项探索性相关性中有14项仍具显著性。ANOVA显示股四头肌（η2p = 0.611）和腘绳肌（η2p = 0.654）均存在显著的肢体主效应，而条件主效应及交互作用不显著。结论：肢体是与力量差异最一致相关的因素，而不同条件之间的差异未达统计学显著性。这些发现仅对该样本进行特征描述，不支持因果推断、损伤风险或测试模式优越性的推论。固定的测试顺序限制了排除序列相关效应的能力，因此观察到的肢体间差异不能完全归因于功能性肢体优势。

论文解读文章

一、研究背景与目的

在高水平足球运动中，膝关节伸肌（股四头肌）与屈肌（腘绳肌）的力量评估被广泛用于表征神经肌肉能力及运动员监控。然而，现有评估程序存在高度异质性，已有综述在精英男性足球运动员中识别出115项力量研究和29种不同的测试方案。肢体间不对称性是神经肌肉评估的常见组成部分，但现有证据并未显示优势侧普遍优于非优势侧的固定模式，其幅度和方向可能因任务、肌肉群、结果指标及竞技水平而异。传统上，膝屈肌与伸肌间的平衡通过腘绳肌-股四头肌比率（H/Q ratio）来描述，但基于等速力矩的H/Q值依赖于角速度和收缩类型，且不适用于直接外推至基于线性牛顿力的比率。功能性机电测力计（FEMD）可在不同测试配置下记录力量及其他力学变量，但其在同时整合最大伸屈肌力量、肢体间不对称性及力基H/Q比率方面的证据有限，尤其是在同一批职业足球运动员样本中比较动力学与等长条件的研究尚属空白。因此，本研究旨在系统表征这些变量，探讨其关联性，并通过被试内设计比较肢体和测试条件的影响。

二、研究方法概述

研究人员采用横断面观察性研究设计，对24名智利甲级联赛的职业男性足球运动员（Tier 3级别，即国家级高水平训练运动员）进行重复被试内测量。所有参与者均为外场球员，无下肢损伤史，并在正式测试前完成两次设备与流程熟悉化。主要技术方法包括：使用功能性机电测力计（DynaSystem, Model Research, 西班牙，2024年）记录最大力量（F_max），分别在动力学恒定速度模式（0.60 m·s^-1）和坐姿等长模式（膝关节屈曲90°，持续5秒）下进行膝伸展与屈曲测试。测试顺序固定：先优势侧膝伸展，再非优势侧膝伸展，随后依次进行优势侧与非优势侧膝屈曲，最后进行优势侧与非优势侧的等长股四头肌和腘绳肌收缩。每位参与者完成一组三次重复，组间休息5分钟。数据分析采用描述性统计、配对t检验或Wilcoxon符号秩检验、Benjamini–Hochberg FDR校正的相关性分析，以及两个独立的2×2重复测量方差分析（ANOVA）。

三、研究结果

1. 描述性统计与肢体间比较

在动力学条件下，优势侧（D）的股四头肌F_max（589.46 ± 112.58 N）和腘绳肌F_max（504.63 ± 89.11 N）均显著高于非优势侧（ND）（分别为494.38 ± 100.64 N和440.04 ± 96.82 N；p < 0.001，效应量d_z分别为1.34和1.12）。等长条件下，优势侧股四头肌中位数（599.03 N）和腘绳肌中位数（443.50 N）也显著高于非优势侧（519.63 N和439.81 N；p分别为0.019和0.003）。

2. 不对称性与H/Q比率

动力学条件下，股四头肌平均不对称性为20.48%（±15.61%），腘绳肌为16.91%（±14.63%）；等长条件下分别为17.44%（±10.10%）和13.47%（±9.78%）。75%的球员在两种条件下股四头肌不对称性超过10%，腘绳肌则约为55%-58%。力基H/Q比率方面，动力学条件下非优势侧显著高于优势侧（p = 0.034），而等长条件下两侧无显著差异（p = 0.603）。

3. 相关性分析

在120项探索性相关性中，37项在未校正前显著，经FDR校正后14项保持显著。最强关联出现在动力学条件下：优势侧股四头肌与腘绳肌F_max呈强正相关（r = 0.935，q_FDR < 0.001），非优势侧亦然（r = 0.867，q_FDR < 0.001）。双侧同源肌肉（如优势侧与非优势侧腘绳肌）也存在强关联（r = 0.812，q_FDR < 0.001）。此外，动力学条件下股四头肌与腘绳肌的不对称性呈正相关（ρ = 0.573，q_FDR = 0.032）。

4. 动力学与等长条件比较

所有八个动力学-等长配对比较的差异分布符合正态性，但经FDR校正后无一保持显著（q_FDR ≥ 0.097）。2×2重复测量ANOVA显示，股四头肌和腘绳肌均存在显著的肢体主效应（η²_p分别为0.611和0.654，p < 0.001），而条件主效应及条件×肢体交互作用均不显著（p > 0.05）。这表明肢体是影响力量差异的主要因素，而非测试条件。

四、讨论与结论总结

讨论部分指出，本研究的核心发现是肢体效应对股四头肌和腘绳肌力量生产的显著影响，优势侧力量更高，且这一效应在两种测试条件下一致。然而，由于测试顺序固定（优势侧始终先测），无法完全排除顺序效应（如学习、疲劳或易化作用）对肢体间差异的贡献，因此不能将结果单纯归因于功能性肢体优势。次级分析显示肢体间不对称性较大且个体间变异广泛，但研究中使用的10%-15%阈值仅为描述性参考，不应视为临床诊断或损伤风险的截断值。力基H/Q比率为补充信息提供了价值，但因源自线性牛顿力，不宜与传统的等速力矩基H/Q比率直接比较。探索性相关性揭示了力量变量间的强共变关系，但这不代表一致性、互换性或可靠性。动力学与等长条件间的差异在多重比较校正后不再显著，且ANOVA也未证实条件的系统性优越性，故两种测试模式应依据各自机械特性独立解读。

研究结论翻译：在三级职业足球运动员中，被分类为优势侧的肢体显示出更高的股四头肌和腘绳肌F_max值。重复测量方差分析确认了两种肌肉群均存在大的肢体主效应，而未显示动力学与等长条件的显著主效应。相关性应仅作为探索性关联进行解读，需考虑样本量及不对称性度量和H/Q比率对计算所用力量值的数学依赖性。肢体间力量差异应谨慎解读，因为固定的测试顺序限制了将其完全归因于功能性肢体优势的能力。肢体间不对称性表现出广泛的个体间变异，且描述性地在股四头肌中更大。最强的关联出现在动力学力量变量之间，但这些相关性代表共变关系，并不证明一致性、可靠性或神经肌肉轮廓的因果组织。孤立比较中p < 0.05的动力学-等长差异在FDR调整后不再显著，条件×肢体交互作用也不显著。因此，结果主要支持该样本内的肢体间差异，而非一种测试模式的系统性优越性。统计不显著性并不证明条件间的等价性。力基H/Q比率应结合测试几何学（包括力臂和缆线附着点）进行解读，而不直接外推自传统等速测力法的参考值。FEMD能够在所采用的协议下表征绝对力量、肢体间不对称性和力基H/Q比率。这些结果应针对该特定样本和测量配置进行解读，不确立损伤风险、诊断效用或与等速力矩值的等效性。