口头指令对女子大学足球与篮球运动员180°和90°变向动作中ACL损伤相关膝关节负荷的即时效应

《Journal of Biomechanics》：Immediate effect of verbal cues on ACL injury relevant Knee loading during 180° and 90° cutting maneuvers in female university soccer and basketball athletes

　　

摘要专业翻译 年轻女性运动员前交叉韧带（ACL）断裂的风险较高。高外部膝关节外展力矩峰值（pKAM）可能是非接触性ACL损伤的关键危险因素。本研究旨在评估基于表现的运动反馈对女子大学运动员变向动作中pKAM的影响。三十四名女子大学足球和篮球运动员完成了预先计划的180°和90°变向测试，同时采集地面反作用力和运动学数据。研究人员根据参与者的表现，立即提供针对足着地角度（FOOTstrike-angle）、足前进角度（FOOTpro-angle）或躯干倾斜角度（TRUNKlean）的口头指令。随后运动员在反馈后重复测试。研究人员分析了基线与反馈后测试之间pKAM的变化。接受FOOTstrike-angle指令的足球和篮球运动员在两种变向任务中均显著降低了pKAM（足球：180°；?0.21 Nm/kg，p < 0.01，d = 0.92；90°；?0.28 Nm/kg，p < 0.01，d = 1.16。篮球：180°；?0.07 Nm/kg，p = 0.02，d = 0.76；90°；?0.30 Nm/kg，p < 0.01，d = 0.82）。FOOTpro-angle指令显著降低了足球运动员180°变向时的pKAM（?0.10 Nm/kg，p = 0.01，d = 0.60），但对篮球运动员无显著影响。TRUNKlean指令对两项运动的pKAM均无显著影响。针对前足着地和中性足前进角度的个体化反馈可引发即时技术改变，并降低变向动作中与ACL损伤相关的膝关节负荷。

论文解读

一、研究背景与目的

女性运动员发生非接触性前交叉韧带（ACL）损伤的风险是男性的4至6倍，尤其在减速、变向和落地动作中风险更为突出。足球和篮球因频繁执行变向动作，对膝关节施加高负荷，其ACL损伤发生率尤为突出。膝关节外展力矩峰值（pKAM）被认为是变向动作中非接触性ACL损伤机制的关键贡献因素，其通常在足部初始接触地面后40毫秒内出现，与ACL断裂的估计时间高度吻合。既往研究表明，女性运动员若减少膝关节外翻并采用前足着地策略，可降低地面反作用力（GRF）的幅度及额状面力臂，从而降低pKAM。此外，足前进角度和躯干侧倾也被证实与pKAM相关。然而，通过有意修改这些变量以降低pKAM的干预研究仍十分有限，尤其是在女子足球和篮球运动员中，针对180°和90°变向动作的即时口头反馈干预尚未被系统研究。因此，本研究的主要目的是评估基于表现的即时反馈对女子大学足球和篮球运动员专项变向动作中运动技术和pKAM的即时效应，并进一步分析反馈相关的前额面力臂和合成GRF变化。

二、主要技术方法

本研究为一项为期两年的探索性试点项目，共纳入34名女子大学运动员，其中足球运动员23名、篮球运动员11名，平均身高170.3 ± 6.7 cm，体重71.6 ± 12.3 kg，年龄20.1 ± 1.5岁，最终分析包含67条腿的观测数据。研究在卡尔加里大学人体运动表现实验室完成，足球运动员在无填充人造草坪上进行测试，篮球运动员在合成运动地板上进行。研究人员采用16台红外摄像机（240 Hz）和双测力台（1000 Hz）同步采集标记轨迹和地面反作用力，使用OpenSim逆运动学和逆动力学工具计算关节运动学和膝关节外展力矩。受试者完成180° pivot-turn和90° cut两种变向任务，每种任务每条腿采集三次有效基线测试，随后根据预设层级接受足着地角度、足前进角度或躯干侧倾三种口头指令之一，并在反馈后重复测试。反馈指令的阈值依据前赛季同队列无反馈数据集的第66百分位数确定，足球和篮球运动员的足着地角度阈值分别为24°和13°。

三、研究结果

3.1 足着地角度指令（FOOT_strike-angle）

在180° pivot-turn任务中，接受足着地角度指令后，足球和篮球运动员均表现出更明显的前足着地（足球：+6.69°，p < 0.01；篮球：+4.11°，p < 0.01）。足球运动员的pKAM平均降低0.22 Nm/kg（约20%），篮球运动员降低0.07 Nm/kg（约12%），均具有统计学显著性和中等至大的效应量。在90° cut任务中，两项运动的运动员同样表现出更明显的前足着地，足球运动员pKAM平均降低0.28 Nm/kg（约27%），篮球运动员降低0.30 Nm/kg（约42%）。此外，足球运动员在90° cut任务中额状面力臂显著减少0.94 cm，而篮球运动员的合成GRF显著降低5.94 N/kg。

3.2 足前进角度指令（FOOT_pro-angle）

在180° pivot-turn任务中，接受足前进角度指令后，足球和篮球运动员均表现出更接近中性的足部对齐（足球：+10.29°，p < 0.01；篮球：+5.16°，p = 0.02）。足球运动员的pKAM中位数降低0.10 Nm/kg（约14%），额状面力臂显著减少0.54 cm。篮球运动员虽有71%的观测显示pKAM降低，但未达到统计学显著性。在90° cut任务中，足球运动员表现出显著的外旋足前进角度改变（?34.14°，p = 0.01），pKAM平均降低0.64 Nm/kg，但经统计校正后未保持显著性；额状面力臂显著减少1.96 cm。该指令在篮球运动员中仅被给予两次，样本量极为有限。

3.3 躯干侧倾指令（TRUNK_lean）

躯干侧倾指令在足球和篮球运动员中均未对pKAM及其他关注变量产生显著影响，且该指令的样本量极小（足球4例，篮球3例），限制了对结果的解释。

四、讨论与结论

本研究表明，足着地角度指令在两项运动和两种变向任务中均产生了最一致的pKAM降低效果，与Bill等人（2024）在女子手球运动员中的发现相呼应，且足球运动员在180°变向和两项运动在90°变向中的降幅更大。足前进角度指令的效果呈现队列依赖性，足球运动员获益更明显，可能与其改善膝关节额状面位置有关。躯干侧倾指令未能在即时反馈中引发预期的技术改变，可能因其执行复杂度较高，需要更长时间的训练干预。值得注意的是，所有指令均未对离地速度和接触时间产生负面影响，表明技术调整未牺牲动作表现。本研究的局限性包括实验室环境的生态效度受限、反馈分配层级导致的组间基线差异、部分指令样本量不足，以及pKAM的最小临床重要差异尚未明确。总体而言，前足着地策略在足球和篮球运动员中以及中性足前进角度在足球运动员中显示出纳入个体化ACL损伤预防计划的强大潜力。