NCAA一级联盟女子足球运动员中场与非中场位置的膝关节等速肌力与吸气肌功能探索性比较研究

《Sci》：Exploratory Comparison of Knee Isokinetic and Inspiratory Muscle Performance in Division I Collegiate Women’s Soccer Players: Midfielders Versus Non-Midfielders

　　

背景：描述女子足球位置相关身体特征的研究日益增多，但实验室测量的位置差异并不一致，且吸气肌功能很少与下肢测力法一同被检验。这项探索性预实验比较了NCAA一级联盟女子足球中场球员与非中场球员的优势腿膝关节等速肌力和吸气肌功能指标。方法：11名球员（5名中场，6名非中场）完成了在60、180和300度/秒下的向心膝关节伸展/屈曲测试以及递增呼吸耐力测试（TIRE）。由于样本量小且结局指标数量多，研究人员使用了精确双侧Mann-Whitney U检验，用等级双序列相关系数描述效应量大小，并在本次修订定义的探索性结局家族内检验了Holm校正后的p值。结果：几项未经校正的等速比较显示非中场球员占优。60度/秒下伸肌最大重复总功（MRTW）是唯一在家族内Holm校正后p<0.05的比较（精确p=0.004；Holm校正p=0.043）。一项使用备选存档的60度/秒组数据的敏感性分析保留了相同的方向和大效应量（U=1，精确p=0.009，rrb=0.93），支持了该探索性信号在不同组间的一致性。吸气功能指标无统计学差异；中场球员的持续最大吸气压力（SMIP）为380.8±148.1 PTU，非中场球员为495.0±92.9 PTU（U=5，精确p=0.082；rrb=0.67）。结论：在这个小型探索性样本中，非中场球员倾向于在选定的膝关节等速肌力指标上表现出更高的绝对值，但大多数发现在家族内多重性校正后未能保持在0.05以下，且吸气功能指标尚无定论。这些结果是假设生成性的，需要在更大规模、位置特定的队列中，在标准化测试条件下进行验证。

研究背景与目的

女子足球的运动表现源于低、中、高强度活动之间的反复转换，而非单一生理素质决定。比赛情境、战术角色、竞技水平、阵型、对手行为以及场上位置都会影响运动员所承受的外部与内部负荷。位置分析通常显示，中场球员累积较大的总距离和反复次最大工作，而防守队员和前锋可能经历不同的加速、减速、冲刺、对抗和高强度动作组合。然而，这些对比赛需求的观察性描述不应被直接解读为实验室测量的最大扭矩、做功、功率或呼吸肌功能必然会因位置不同而产生差异。这一区分在女子足球领域尤为重要，因为其证据基础相对薄弱，且不同样本中的位置发现存在差异。

现有关于男子足球位置等速肌力的研究报告了混合结果，许多比较显示不同场上位置之间差异有限或无差异。等速测力法提供了受控条件下的肌肉性能信息，但每个输出指标反映不同的构念：峰值扭矩表征运动过程中产生的最高扭矩；平均峰值扭矩汇总多次重复中的峰值；平均功率结合了做功和时间；最大重复总功则代表产生最大总功的那一次重复中所做的功。这些变量本身均非足球耐力的直接测量指标。此外，研究者还检验了一个峰末扭矩斜率（PLTS），即每次分析组内从峰值到最终扭矩的变化值，更负的值表示从峰值到最终扭矩的下降幅度更大。PLTS被严格视为描述性的扭矩维持指数，因为其测量特性和运动专项效度尚未在该人群中独立建立。

吸气肌评估可能补充下肢测试，因为呼吸肌是对负荷和训练产生反应的骨骼肌。吸气肌训练已被证明与足球及其他运动员群体中吸气力量和选定运动结果的改善相关。递增呼吸耐力测试（TIRE）可提供最大吸气压力（MIP）、持续最大吸气压力（SMIP）和吸气持续时间。MIP主要反映最大吸气压力生成能力，而SMIP整合了整个吸气动作过程中的压力产生，通常以压力-时间单位（PTU）表示。吸气持续时间则描述了该动作的时间特性。这些变量相互关联，但不应合并为一个关于有氧适能的单一论断，也不能替代最大摄氧量或足球专项间歇跑测试等直接测量指标。

女性专项研究进一步说明了为何需要谨慎看待基于位置的框架。针对大学和精英级女足运动员的研究报告了跨位置间的相似性与选择性差异并存。Vescovi及其同事描述了Division I级别女足运动员的位置特征，Lockie等人报告了大学球员在身体和运动表现测量上的特定差异。Brígido-Fernández等人和Brooks等人的研究进一步说明了女足中等速肌力和表现特征的复杂性。重要的是，Sepúlveda等人比较了87名一级联赛女足运动员中守门员、中后卫、边后卫、中场和前锋组的膝关节等速表现，发现膝关节伸展或屈曲峰值扭矩不存在位置差异，尽管观察到优势腿腘绳肌与股四头肌比率存在差异。因此，女性位置等速肌力证据有限且异质性高，而非完全缺失。这种异质性是可以理解的，因为位置标签并不代表固定的生理暴露。比赛阵型、战术职责、竞技水平、上场时间、训练史和个人角色执行都可能改变分配给同一名义位置运动员的奔跑和力学需求。实验室特征同样可能反映对这些需求的适应以及影响位置选择的先天特质。因此，本比较的目的并非为中场或非中场球员定义标准化的生理轮廓，而是确定在该特定大学队列中是否存在可测量的组间分离，并估计任何观察到的差异的方向和大小。对于预试验样本而言，这一区分尤其重要，因为即使估计不精确且无法支持总体推断，大的观察效应也可能有助于假设开发。

据此，这项横断面预试验的目的是探索Division I大学女足中场球员与合并的非中场球员组之间，在优势腿膝关节等速肌力和吸气肌功能的选定指标上是否存在差异。该项目是一个机会性的团队预试验，而非前瞻性有统计效力的确证性试验。因此，研究者未预设将较低力量等同于更高耐力的方向性假设。相反，研究者检验了扭矩、做功、功率、扭矩维持和吸气功能指标的分布在两组之间是否存在差异，并利用观察到的估计值为未来研究提供假设。结合评估之所以有意义，是因为它在同一个大学女足队列中评估了两个生理领域，同时认识到场上位置仅是众多可能决定表现的因素之一。在修订后的分析中，重点特别放在了透明的效应量报告、考虑多重性的解释以及可由存档参与者层面数据支持的敏感性分析上。这种方法允许保留潜在有价值的信息信号，而不将名义上的统计阈值视为稳定的位置特异性表型的证据。

研究方法与技术路线

研究人员采用了一项横断面观察性预试验设计，在迈阿密大学的11名Division I大学女足运动员中进行。参与者通过便利抽样在春季休赛期自愿招募。纳入标准要求积极参与球队并提供知情同意。近期优势侧下肢受伤的球员、非场上球员以及未完成测试的运动员被排除。最终样本包括5名中场球员和6名非中场球员（前锋和防守队员）；两名守门员被排除。前锋和防守队员被合并，因为可用样本量太小，无法支持各单个位置之间可靠的推断性比较。所有运动员按相同顺序完成测试：先进行等速测力，随后进行吸气肌评估。

主要技术方法包括：1）使用Biodex System 3等速测力系统（Biodex Medical Systems, Inc., Shirley, NY, USA）在60、180和300度/秒的速度下，对自我识别的优势腿进行单侧向心膝关节等速性能评估，包括峰值扭矩、平均峰值扭矩、平均功率、加速时间、最大重复总功（MRTW）和峰末扭矩斜率（PLTS）。运动员完成了5分钟固定自行车热身，在测力仪上固定优势大腿和小腿、骨盆及肩部，并对齐测力轴与股骨外上髁。在60度/秒下完成两组5次重复，180度/秒下两组10次重复，300度/秒下两组15次重复，组间休息30秒，速度间休息60秒。2）在等速测试后，使用RT2设备（PrO2HEALTH, Inc., Smithfield, ROI, USA）进行TIRE测试，获取MIP、SMIP和吸气持续时间。运动员被要求在完全呼气后，尽可能用力且长时间地吸气，完成3至5次尝试直至表现稳定，选择MIP和SMIP综合表现最佳的一次。3）统计分析使用Python 3.13.5中的SciPy 1.17.0进行精确双侧Mann-Whitney U检验，计算等级双序列相关系数（r_rb），并在三个预先定义的探索性结局家族内进行Holm校正。敏感性分析包括使用备选的60度/秒存档组数据进行MRTW分析，以及体重标准化峰值扭矩分析。

研究结果

扭矩、功率和加速度指标比较：在12项比较中，经报告的精确双侧Mann-Whitney程序检验，无一达到p<0.05。尽管如此，若干比较显示出有利于非中场球员的大等级效应，包括60度/秒下的伸肌峰值扭矩（U=4，精确p=0.052，r_rb=0.73）、180度/秒下的屈肌峰值扭矩（U=4，p=0.052，r_rb=0.73）、180度/秒下的平均屈肌峰值扭矩（U=4，p=0.052，r_rb=0.73）和180度/秒下的平均屈肌功率（U=4，p=0.052，r_rb=0.73）。180度/秒下的屈肌加速时间在非中场球员中更短（66.7±15.1毫秒对比中场球员的90.0±15.8毫秒；U=26，p=0.052，r_rb=-0.73）。经过家族内Holm校正后，无任何比较的校正p值低于0.05。

最大重复总功和峰末扭矩斜率比较：最强烈的对比出现在使用存档组选择的60度/秒伸肌MRTW上：中场球员为114.7±15.3英尺磅，非中场球员为149.3±4.5英尺磅（U=0，精确p=0.004，r_rb=1.00）。重要的是，备选的存档60度/秒组数据保留了相同的方向和大效应量：中场球员110.8±17.0英尺磅，非中场球员149.7±7.8英尺磅（U=1，精确p=0.009，r_rb=0.93）。这表明60度/秒伸肌MRTW对比的方向和近似效应大小对组选择具有稳健性，尽管组选择惯例并非前瞻性指定且该发现仍属探索性。60度/秒屈肌MRTW也显示非中场球员占优（U=2，p=0.017，r_rb=0.87），180度/秒的伸肌和屈肌MRTW同样如此（均为U=3，p=0.030，r_rb=0.80）。300度/秒的屈肌PLTS在非中场球员中更负（U=27，p=0.030，r_rb=-0.80），与更大的峰末下降幅度一致。在包含10个变量的家族中，60度/秒伸肌MRTW是唯一Holm校正p值低于0.05的比较（校正p=0.043）。其余比较应被视为探索性效应信号而非确认的组间差异。

吸气肌功能比较：吸气功能指标在数值上非中场球员更高，但未达到统计学差异。MIP方面，中场球员为79.6±18.2厘米水柱，非中场球员为96.2±29.6厘米水柱（U=10，精确p=0.429，r_rb=0.33）。SMIP分别为380.8±148.1 PTU对比495.0±92.9 PTU（U=5，精确p=0.082，r_rb=0.67）。吸气持续时间分别为8.94±2.29秒对比11.27±4.09秒（U=10，p=0.429，r_rb=0.33）。在包含三个变量的吸气家族内进行的Holm校正未识别出校正p值低于0.05的比较。114.2 PTU的平均SMIP差异被描述为具有较大方向性等级效应但存在显著不确定性，而非“接近显著”。

体重标准化敏感性分析：体重标准化峰值扭矩敏感性分析未显示统一的位置模式。在60度/秒下，标准化伸肌峰值扭矩在中场球员中为体重的73.9±7.6%，非中场球员中为89.1±8.7%（U=3，精确p=0.030，r_rb=0.80），而标准化屈肌峰值扭矩为45.9±8.0%对比51.2±6.7%（U=6.5，p=0.177，r_rb=0.57）。在180度/秒下，标准化伸肌和屈肌峰值扭矩显示出轻微至中等分离（伸肌：U=12，p=0.662，r_rb=0.20；屈肌：U=10，p=0.429，r_rb=0.33）。在300度/秒下，标准化伸肌峰值扭矩基本无组间分离（U=16，p=0.931，r_rb=-0.07），而标准化屈肌峰值扭矩显示出中等方向性效应，有利于非中场球员（U=7，p=0.177，r_rb=0.53）。这些敏感性结果强化了绝对发现并不代表一种统一的、与体型无关的位置优势。

讨论与结论

讨论总结：主要模式是非中场球员在几项绝对膝关节等速测量指标上倾向于占据更高等级，特别是选定的扭矩、功率和做功指标。60度/秒伸肌MRTW是唯一在家族内Holm校正后p值低于0.05的比较，且备选60度/秒组数据保留了方向和大效应量。但由于组选择惯例和结局家族结构均非前瞻性指定，该发现仍属探索性而非确证性。吸气测量指标无统计学差异。总体而言，结果提供了假设生成性证据，表明两组之间可能存在下肢表现的差异，但并未确立广泛的位置特异性生理表型。这些发现与异质性较高的女性专项文献一致。Sepúlveda等人在一个规模大得多的第一级别女足样本中发现膝关节伸展或屈曲峰值扭矩无位置差异，而其他研究则在速度、力量、人体测量或功能测量方面报告了选择性差异。竞争环境、战术体系、训练史、体型、角色分配和采样方面的差异可能导致结果不一。PLTS应被狭义解释为描述性扭矩维持指数，而非经过验证的耐力指标。吸气功能发现也需要谨慎对待，SMIP显示出可观的方向性效应，但精确p值为0.082且样本过小。由于吸气测试总是在等速测试后进行，顺序效应无法与组效应分离。体重标准化敏感性分析进一步缓和了对绝对等速发现的解读，表明不应将其解释为归因于位置的普遍内在力量优势。多项局限性实质性制约了推断，包括样本极小、约二十多个结局未经前瞻性指定主要终点、前锋与防守队员合并、测试均在团队训练后进行而无客观负荷或恢复措施、固定的测试顺序、仅测试优势侧膝关节屈伸肌群、缺乏正式熟悉化环节、历史数据集组选择惯例不一致、校准和TIRE程序细节不可追溯、PLTS缺乏信度和效度证据，以及横截面设计无法区分训练适应与运动员选择。

研究结论：在这个小型探索性样本的Division I大学女足运动员中，非中场球员倾向于在选定的膝关节等速测量指标上表现出更高的绝对值。60度/秒伸肌MRTW是唯一在家族内Holm校正后p值低于0.05的比较，且备选组敏感性分析保留了方向和大效应量；尽管如此，由于组选择惯例和结局家族结构均非前瞻性指定，这些发现仍属探索性。吸气肌功能指标尚无定论，尽管SMIP显示出可观的方向性效应。这些发现并未证明中场球员具有更强的有氧或肌肉耐力，也未确立场上位置的因果关系，不应单独用于指导位置特异性训练。它们为更大规模、前瞻性设计的女足运动员研究提供了初步估计值和假设。