时间损失性损伤对职业足球运动员赛季垂直跳跃表现与表面肌电图变化的影响：一项探索性研究

《Applied Sciences》：Effects of Time-Loss Injuries on Seasonal Changes in Vertical Jump Performance and Surface Electromyography in Professional Football Players: An Exploratory Study

　　

关于职业足球运动员在完整竞技赛季及经历时间损失性损伤后神经肌肉功能的纵向变化，目前证据有限。本项探索性研究旨在探讨与时间损失性损伤相关的纵向变化对表面肌电图（surface electromyography, SEMG）及垂直跳跃表现的影响。研究对象为14名U-23男性职业足球运动员，在2019–2020竞技赛季的两个时间点接受评估。通过保加利亚深蹲（Bulgarian squat, BS）和单膝直桥（single knee straight bridge, SKSB）运动，对股直肌（rectus femoris, RF）、股内侧肌（vastus medialis, VM）、股外侧肌（vastus lateralis, VL）、股二头肌（biceps femoris, BF）及半腱肌（semitendinosus, ST）的SEMG活动进行评价。垂直跳跃表现通过测力台上的蹲跳（squat jump, SJ）和反向跳跃（countermovement jump, CMJ）测试进行评估。根据是否发生时间损失性损伤（>8天），参与者被分为损伤组（injured players, IPs; n = 6）和未损伤组（non-injured players, NIPs; n = 8）。采用重复测量方差分析（repeated-measures ANOVA）检验时间点、组别、肢体和运动阶段的效应。结果显示，CMJ的肢体间不对称性变量存在显著的时间点×组别交互作用，损伤组随时间推移表现出不对称性降低。在SKSB运动中，损伤组的股二头肌激活显著低于未损伤组（η²_p = 0.38）。BS运动中未观察到与时间损失性损伤 period 相关的一致性变化，常规垂直跳跃表现指标也未显示出一致差异。这些观察结果表明，后链运动的SEMG评估可为经历时间损失性损伤的职业足球运动员的神经肌肉功能提供补充信息，超出了常规垂直跳跃评估所能获得的范围。然而，鉴于样本量较小、损伤谱系异质性以及本研究的探索性质，这些观察结果应谨慎解读。

## 一、研究背景与目的

职业足球运动员面临着相当高的损伤风险，其中下肢是最常受累的身体部位，尤其以肌肉和肌腱损伤为主，而大腿区域、特别是腘绳肌肌群是最为常见的损伤部位。损伤严重程度根据恢复全队训练所需时间进行分级，其中中度损伤（8–28天）在专业足球中造成的训练时间损失占比最大。赛季中较高的损伤负担与球队表现较差密切相关。既往文献已识别出多种足球损伤风险因素，包括既往损伤史、肢体间力量不平衡以及后链肌肉组织内神经肌肉募集模式的改变等。然而，尽管医学和教练团队付出了大量努力，下肢肌肉损伤仍然是职业足球领域的重大挑战。

研究人员认为，神经功能损伤可能导致神经肌肉表现下降，因此越来越需要关注腘绳肌拉伤等损伤，同时不能忽视神经系统的潜在贡献。此外，仅关注肌肉群而不考虑单个肌肉的具体功能和贡献的还原论方法可能不足以充分解释损伤机制。已有研究描述了重返运动（return to sport, RTS）过程中常用练习的不同肌肉激活模式，以及足球专项任务如踢球和冲刺中的激活特征，但关于竞技赛季中相关肌肉（如腘绳肌或股四头肌）肌肉激活纵向变化的信息仍然匮乏。鉴于职业足球中损伤的持续高发，有必要进一步研究时间损失性损伤如何影响表现相关变量，特别是在RTS过程的最后阶段。

近年来，利用测力台进行跳跃评估以评价神经肌肉表现参数日益受到重视，其中反向跳跃和蹲跳因其高效性、实用性以及对运动员体能要求低而被广泛应用。跳跃高度、峰值功率和肢体间不对称性等指标已被证明对运动表现分析和损伤风险评估具有实用价值。然而，跳跃表现在整个竞技赛季中对损伤风险的影响仍研究有限。因此，本研究旨在探索职业足球运动员经历时间损失性损伤后，SEMG活动和垂直跳跃表现在竞技赛季中的纵向变化，假设经历时间损失性损伤的运动员可能表现出与未损伤运动员不同的纵向神经肌肉反应。

需要特别说明的是，本研究的分组策略并非旨在定义生理学上同质的损伤特异性人群、刻画停训反应或调查与特定损伤类型或限制参与持续时间相关的适应性变化。"时间损失性损伤"一词仅根据其流行病学定义采用，以识别在竞技赛季中经历医学记录的无限制足球参与中断的运动员。因此，组间比较应被解读为纵向神经肌肉轨迹的探索性描述，而非损伤特异性、持续时间特异性或停训相关适应性的证据。

## 二、主要技术方法

本研究为纵向研究，纳入西班牙第三级别联赛球队（"LaLiga"俱乐部U-23梯队）14名职业足球运动员，在2019–2020赛季两个时间点（间隔至少13周）进行评估。测试安排在赛季第四周（10月）和最后一周（1月），若球员测试时受伤则推迟至康复完成、获得医学团队完全RTS许可的前一天进行。

SEMG数据使用Trigno^TM无线肌电系统（采样频率1024 Hz）采集，电极放置遵循SENIAM指南，记录双侧股直肌、股内侧肌、股外侧肌、股二头肌和半腱肌的电活动。地面反作用力数据通过两块Kistler^?测力台（采样频率1000 Hz）采集。

测试项目包括：保加利亚深蹲（负重30%体重，3个相位各3秒完成）和单膝直桥（最大速度向心收缩后保持3秒等长收缩）的SEMG评估；以及蹲跳（双手置于髋部，消除反向动作）和反向跳跃（双手置于髋部，快速下蹲后即刻起跳）的垂直跳跃测试。SEMG数据分析采用EMGWORKS ANALYSIS^?软件，使用20–300 Hz带通Butterworth滤波，计算均方根（root mean square, RMS）值并按运动阶段（向心、等长、离心）提取中位数。

统计方法采用重复测量方差分析，以时间点为被试内因素、组别为被试间因素，并检验肢体和运动阶段的交互效应，效应量报告偏η²_p。

## 三、研究结果

### 3.1 损伤情况

6名球员在研究期间发生医学记录的时间损失性损伤，损伤部位包括腘绳肌、内收肌、踝关节等，严重程度以中度损伤为主，限制参与时间8至28天不等。

### 3.2 跳跃表现

**反向跳跃（CMJ）**：分析显示时间点对峰值功率不对称性（PPa）有显著主效应（F = 16.72, p = 0.002, η²_p = 0.58），从赛季第一点到第二点增加2.23%。时间点×组别交互作用在峰值力不对称性（PFa）和PPa上显著：未损伤组PFa恶化3.2%（p < 0.001），而损伤组改善2.86%（p = 0.005）；损伤组PPa改善4.42%（p < 0.001）。跳跃高度及其他CMJ变量未显示显著差异。

**蹲跳（SJ）**：时间点对峰值力（PF）有显著主效应（F = 6.67, p = 0.024, η²_p = 0.36），从赛季第一点到第二点降低13.8 N/BW。尽管交互作用不显著，探索性分析显示未损伤组优势/非优势肢体PPa恶化3.64%（p = 0.042）。

### 3.3 表面肌电图

**保加利亚深蹲（BS）**：股二头肌显示接近显著的肢体主效应（F = 4.61, p = 0.053, η²_p = 0.28），肢体间差异达36%（优势肢体活性降低，非优势肢体增加）。股二头肌的肢体×组别交互作用显著（p = 0.038），组间差异59.4%，优势肢体降低18.5%而非优势肢体增加41%，该不对称性在离心相位最显著（77%，p = 0.025）。

**单膝直桥（SKSB）**：因一名对照参与者信号采集不完整，分析样本为未损伤组7人、损伤组6人。结果显示股内侧肌的肢体主效应接近显著（F = 4.77, p = 0.051, η²_p = 0.30），肢体间差异28.8%。股二头肌的组别主效应显著（F = 6.59, p = 0.026, η²_p = 0.38）：未损伤组增加40%而损伤组降低，该差异在向心（p = 0.023）、等长（p = 0.035）和离心（p = 0.035）相位均存在。

此外，股外侧肌的肢体×相位交互作用显著（η²_p = 0.30），股二头肌的肢体×相位交互作用亦显著（F = 7.71, p = 0.003, η²_p = 0.41）。事后分析显示，股直肌在组别×肢体×相位交互作用中，非优势肢体向心相位组间差异达85.35%（未损伤组+52% vs. 损伤组?33%，p = 0.025）；损伤组股内侧肌在肢体间向心相位差异为66.8%（优势?33% vs. 非优势+34%，p = 0.034）。

## 四、讨论与结论

### 4.1 讨论

研究人员发现，时间损失性损伤并未显著影响整体跳跃表现，但与神经肌肉募集模式的改变相关，特别是在SKSB运动中腘绳肌的激活特征。

关于跳跃表现，与初始假设相反，大多数跳跃变量未受时间损失性损伤的显著影响。蹲跳中两组在第二点均无显著差异，但峰值力随时间显著降低，提示季节性变化可能独立于损伤状态影响神经肌肉表现。既往纵向研究对赛季中跳跃表现变化报告了矛盾结果：有研究发现精英足球运动员CMJ跳跃高度从赛季初到赛季末呈渐进增加，也有研究显示力产生能力在中赛季达到峰值后于赛季末下降。这些发现表明，解读伤后评估时应考虑赛季性体能波动，仅对照球员自身伤前基线可能忽略赛季自然波动，导致对损伤效应的高估或低估。

CMJ分析中的一项重要发现是损伤组肢体间不对称性显著降低。然而，群体均值对称性接近100%并不表示个体完美对称，可能反映个体不对称性在平均过程中的数学抵消。且不对称性作为足球损伤风险预测指标的作用尚未确立，不同跳跃任务的不对称性结果可能反映不同的神经肌肉策略而非统一的损伤风险标志物。

在后链运动SEMG评估方面，BS作为膝主导练习，其股四头肌激活高于腘绳肌，且腘绳肌激活显著低于北欧腘绳肌练习或SKSB等专项练习。由于本研究记录损伤未直接累及股四头肌，BS评估结果在应用于股四头肌相关损伤球员时应谨慎解读。

SKSB分析中，研究人员观察到损伤组与未损伤组间腘绳肌神经肌肉激活模式的探索性差异，特别是损伤组股二头肌激活显著降低（大效应量，η²_p = 0.38）。SKSB被描述为需要高股二头肌激活水平的练习，因此SEMG评估可能为经历限制足球参与时段的球员提供关于腘绳肌神经肌肉行为的补充信息，且这些改变在向心、等长和离心相位均可检测到。

既往研究已证明腘绳肌拉伤后腘绳肌激活降低，但未分析其他损伤类型的影响或在RTS阶段专门评估神经肌肉行为。本研究中观察到的股二头肌激活降低，可能源于康复过程中对高后链激活任务暴露有限，以及潜在的水平力产生缺陷持续存在。足球康复计划中，冲刺任务因安全原因常被逐步重新引入，有时直至过程最后阶段才能完全执行，康复期间对高需求腘绳肌激活任务暴露不足可能解释本队列中观察到的股二头肌激活降低，即使损伤未直接累及腘绳肌。

本研究存在若干局限：样本量相对较小且来自单一球队，限制结果普适性；损伤谱系包含不同解剖部位和组织类型，虽允许探索时间损失性损伤的潜在后果，但不同损伤特征可能产生不同神经肌肉反应；SEMG未进行最大等长收缩标准化，限制绝对激活幅度跨个体比较；仅两个测试时间点，可能遗漏不同竞技期间的神经肌肉波动；未量化冲刺表现、水平力产生能力和康复期间高速跑暴露等潜在相关变量。

### 4.2 研究结论

本项探索性研究表明，常规垂直跳跃评估可能为经历赛季时间损失性损伤的球员的部分神经肌肉变化提供有限信息。相比之下，SKSB等后链主导练习中的SEMG评估可能为所研究队列的腘绳肌神经肌肉功能提供额外信息。

损伤组CMJ表现中观察到的肢体间不对称性降低应谨慎解读，因为不对称性相关结果可能具有任务特异性而不可直接推断为损伤风险降低。SKSB任务中观察到的股二头肌激活差异同样应结合研究局限进行解读，包括小样本量、异质性损伤谱系、SEMG未标准化以及多个SEMG变量中观察到的大量个体差异。因此，神经肌肉和表现相关反应应被视为初步和探索性观察，可能有助于未来在更同质职业足球队列中开展纵向研究的发展。

尽管如此，本研究仍为职业足球竞技赛季及RTS过程中的神经肌肉功能和表现相关测量提供了额外的纵向信息。未来需要更大、更同质的队列研究、损伤特异性分析、额外赛季评估以及冲刺相关变量，以进一步阐明损伤史、腘绳肌神经肌肉功能与足球表现适应性之间的关系。