FIFA 11+对青少年校园足球运动员膝关节肌力的影响

2018-10-16徐金成胡水清孙天龙李湧米奕翔高璨杨丽川王珺王晓陈硕吴建美回春雨林旭蒙儒

中国运动医学杂志 2018年9期

关键词：肌力显著性膝关节

徐金成胡水清孙天龙李湧米奕翔高璨杨丽川王珺王晓陈硕吴建美回春雨林旭蒙儒

1国家体育总局体育科学研究所（北京100061）

2北京市陈经纶中学分校（北京100102）

3国家体育总局运动医学研究所（北京100061）

4北京铭人伟业体育文化发展有限公司（北京100102）

足球是全球最受欢迎的运动，有文献报道目前全球每年参与此项运动的人数超过4亿[1，2]。国际足联（FIFA）的数据显示，在全球3800万注册足球运动员中，约2200万为18岁以下的青少年，且从2000年到2006年，注册青少年足球运动员的数量增加了7%[3]。在当前国内足球改革和全国性校园足球推广活动中，中小学青少年足球运动员也是最受关注的一个群体[4，5]。研究已证实足球运动在不同年龄段人群中的健康促进作用，如改善心血管功能、体成分、骨密度和功能能力，如纵跳、Yo-Yo测试、下肢肌力、平衡等[2，6-8]。但作为一项身体接触性运动，足球运动又存在着一定的损伤风险[6，8]。因此，为了有效预防足球运动损伤，维护运动员的健康，最大化足球运动的健康效益，国际足联医学评估与研究中心（FIFA Medical Assessment and Research Center，F-MARC）于2006年组织国际专家研制了专门用于足球损伤预防的“FIFA 11+综合热身练习方案”，并在全球进行推广[9，10]。众多高质量的研究[9，11-20]，如随机对照研究、系统综述都证实了FIFA 11+的损伤预防功效，其可使总损伤风险降低50%，不同类型损伤风险降低28%～72%。

FIFA 11+练习如此有效的损伤预防效果可能与其对运动员膝关节肌肉力量与肌力平衡及下肢神经肌肉控制的改善相关，研究显示8～10周的FIFA 11+练习即可带来上述效应[21-25]。但是，目前有关FIFA 11+对足球运动员身体素质和机能影响的研究对象几乎均为职业或半职业运动员，年龄在17～25岁之间[9]，尚缺乏其对广大18岁以下青少年足球运动员，尤其是中小学校园足球运动员或爱好者下肢和专项身体素质影响的研究，而这部分人群也是当前全国性校园足球推广活动中最重要的目标人群[26]。因此，本研究探讨了FIFA 11+练习对国内青少年校园足球运动员膝关节肌力的影响。

1 对象与方法

1.1 研究对象与分组

北京市陈经纶中学分校足球队16人，均为男性，年龄13～15岁，该校队每周训练4次，每次90分钟左右。所有队员的下肢优势侧（踢球侧）均为右侧。将16名队员随机分为FIFA 11+干预训练组（FIFA 11+组）和常规热身练习对照组（C组），每组8人。两组间年龄、身高、体重和训练年限无显著差异（P＞0.05）（表1）。

表1 研究对象基本情况

FIFA 11+组每周进行2次FIFA 11+练习，均安排在训练前的热身阶段，FIFA 11+由基本跑动练习（6个动作）、力量平衡练习（6个动作）及高阶跑动练习（3个动作）3个部分组成，第2部分练习动作又分3个级别，逐渐进阶（表2）。实际完成全部FIFA 11+练习的时间在25 min左右。对照组进行日常的热身训练，如慢跑和牵伸等。两组实验期间除了热身阶段不同外，其余训练均由同一教练带队，总训练量基本一致。实验干预时间为期8周，均安排在2017年春季学期。FI⁃FA 11+训练进度安排参考Impellizzeri等[22]的方案，FI⁃FA 11+第1级练习3周，第2级练习3周，第3级练习2周。FIFA 11+组队员的练习次数介于12～16次之间，共有4人完成了全部的16次练习，练习依从性为89%。

1.2 测试指标与方法

在干预前后采用德国IsoMed 2000等速肌力测试系统分别测试FIFA 11+组和对照组膝关节在60°/s和180°/s两个角速度下主要屈伸肌群（腘绳肌和股四头肌）的向心等速肌力特征变化，测试模式为向心-向心模式。60°/s和180°/s两个角速度被广泛应用于足球运动员膝关节等速肌力评价[21，24，29-34]，也是被推荐使用的两个值[35]，60°/s更是被推荐用于青少年足球运动员的肌力评价[34]。测试主要包括以下5个指标：最大峰值力矩（peak torque，PT）、相对峰力矩（relative peak torque，RPT）、最大峰值功率（peak power，PP）、相对峰值功率（relative peak power，RPP）及膝关节屈伸肌群峰值力矩比，即腘绳肌峰值力矩与股四头肌峰值力矩比（hamstring:quadriceps ratio，H︰Q）。比较实验前后FIFA 11+组和C组等速肌力特征变化幅度（△=实验后-实验前）的差异。

表2 FIFA 11+练习内容（F-MARC）[9，28]

1.2.1 测试步骤

向运动员说明测试要求及注意事项；运动员准备活动热身5～10分钟；两侧关节分别在60°/s和180°/s两个速度下测试；每个速度测试前运动员至少体验3次，直至感觉可完全发力，两侧关节两个速度测试间隔30秒；每个速度测试重复5次。为避免测试顺序造成误差，测试时顺序随机，测完一侧关节两个速度之后换另一侧。

1.2.2 膝关节测试方法

根据运动员身高粗调座椅坐板长度，调节椅背使其直立角度到系统常用值75°；运动员坐上座椅，调节座椅背板前后距离，既要使运动员背部与椅背完全贴合，同时还要保证坐板另一端刚好在膝关节处；肩带和腰带固定上身，紧固带固定需测试的大腿；调节动力头和膝关节适配器，确定膝关节屈伸转动中心，固定小腿和适配器；调节膝关节运动范围为10°～90°，设置保护；调节手柄，使运动员能够抓牢。60°/s和180°/s各测试5次，保存数据，换另一侧测试。

1.3 统计学分析

使用GraphPad Prism 5.0软件进行数据统计。参照有关国际建议[36，37]，干预前FIFA 11+组和对照组基础值及干预前后两组相关指标变化幅度（△=干预后-干预前）均采用Mann-Whitney非参数检验法进行统计分析，数据采用中位数（25%～75%分位数）的方法表示。选择变化幅度进行比较参考自Steffen等[38]。显著性水平设在P＜0.05，非常显著性水平为P＜0.01。

2 结果

2.1 两组膝关节60°/s时的等速肌力特征变化

实验干预前FIFA 11+组和对照组左、右两侧膝关节60°/s时的等速肌力指标基础值间均无显著性差异（P＞0.05）。8周干预后，FIFA 11+组左膝关节腘绳肌肌力水平显著增加，△PT、△RPT、△PP、△RPP均显著高于C组对应值（P＜0.05，P＜0.01）。相反，优势侧右膝关节未见显著变化（P＞0.05）。干预前后左、右两侧膝关节股四头肌伸展时的等速肌力特征则均未见显著变化（P＞0.05）。见表3、表4。

表3 两组左膝关节60°/s时的等速肌力特征变化

表4 两组右膝关节60°/s时的等速肌力变化

R P P（W/k g）1.1（0.9～1.2）1.2（1.1～1.3）0.1（0～0.2）1.0（0.8～1.1）1.1（1.0～1.3）0.2（0.1～0.3）0.4945股四头肌-伸展P T（N m）R P T（N m/k g）P P（W）R P P（W/k g）136.4（97.3～154.8）2.5（2.1～2.8）96.7（69.5～104.1）1.7（1.5～2.0）128.7（103.8～154.5）2.6（2.2～2.8）88.7（73.6～99.6）1.8（1.5～1.9）1.1（－12.7～11.8）0（－0.2～0.3）－0.5（－15.1～6.9）0（－0.3～0.2）129.7（107.1～155.1）2.3（2.1～2.8）87.9（71.0～107.1）1.6（1.5～1.7）134.0（110.9～153.7）2.5（2.1～2.9）93.4（79.1～120.2）1.7（1.5～2.1）6.5（－1.4～8.0）0.1（0～0.1）6.8（1.8～15.5）0.1（0～0.3）0.79840.83350.19490.2345峰值力矩比H︰Q 0.56（0.51～0.62）0.63（0.52～0.72）0.03（－0.02～0.13）0.52（0.46～0.59）0.57（0.53～0.61）0.05（－0.05～0.15）0.9581

2.2 两组膝关节180°/s时的等速肌力特征变化

实验干预前FIFA 11+组和对照组的左右两侧膝关节180°/s时的等速肌力指标基础值间均无显著性差异（P＞0.05）。8周干预后，两组等速肌力指标的变化幅度（△）间也无显著性差异（P＞0.05）。见表5、表6。

表5 两组左膝关节180°/s时的等速肌力变化

表6 两组右膝关节180°/s时的等速肌力变化

3 讨论

在仅有的数篇FIFA 11+对足球运动员膝关节等速肌力影响的研究中，研究对象均为职业或半职业的高水平运动员，平均年龄介于 17～22 岁之间[21，24，33]。仅见一篇文献分析了FIFA 11损伤预防练习对青少年女子足球运动员（16～18岁）膝关节等速肌力的影响[38]。由于FIFA 11在预防损伤和改善身体功能方面无明显效果[18，38，39]，随后 F-MARC在其基础上研制了升级版的FIFA 11+，而后者在预防损伤和改善身体素质方面的功效已经得到充分证实[11，20]。因此，本研究分析了FI⁃FA 11+练习对低年龄段青少年校园足球运动员（13～15岁）膝关节等速肌力的影响。他们也是当前国内足球改革和推广普及活动中涉及到的最大群体，因此被社会广泛关注[8]。

从本研究的结果来看，FIFA 11+显著改善了青少年校园足球运动员非优势侧膝关节在60°/s时的腘绳肌肌力水平。FIFA 11+组腘绳肌的△PT、△RPT、△PP、△RPP均显著高于C组（见表3）。而两组股四头肌肌力水平及H:Q比值在相同角速度下的变化幅度则无显著性差异。此外，在180°/s角速度条件下时，膝关节腘绳肌、股四头肌肌力特征均未见显著性变化。综上可见，本实验中每周2次FIFA 11+练习带来的改善效果主要体现在提升非优势侧膝关节在慢速（60°/s）条件下的腘绳肌肌力水平。有学者认为测定膝关节等速肌力特征的角速度范围应在60°/s～180°/s之间，超过180°/s的等速肌力测试可能并不准确[35]。其中60°/s被认为是评定膝关节肌群绝对力量的最佳角速度值，而180°/s则可用于测试快速力量和爆发力[24，34，35，40]。Daneshjoo等[24]在职业青年男子足球运动员的研究中也有类似发现。每周3次、持续8周的FIFA 11+干预后，FIFA 11+组（n=12）两侧腘绳肌60°/s和180°/s时的PT均显著高于对照组（n=12），而两组股四头肌PT间则未见显著性差异。同时，作者还认为60°/s是评价职业男子青年足球运动员的最佳角速度值。有所不同的是，在Danesh⁃joo等[24]的研究中，FIFA 11+组优势侧腘绳肌在60°/s及双侧腘绳肌在180°/s时的PT也出现了显著性改善。此外，该研究并未分析RPT、PP和RPP等相关等速肌力特征的变化。本研究中，FIFA 11+组优势侧右膝关节腘绳肌 60°/s时的△PT[9.4（4.6～12.7） Nm]、△RPT[0.2（0.1～0.3） Nm/kg]、△PP[14.4（8.2～24.9） W]、△RPP[0.3（0.1～0.5）W/kg]与对照组△PT[1.2（－4.0～10.1） Nm]、△RPT[0 （－0.1～0.2） Nm/kg]、△PP[5.8（－1.8～20.2）W]、△RPP[0.1（0～0.4）W/kg]之间虽无显著性差异，但也可见上升趋势。结果间的差异还可能与运动员水平、总的干预训练量、样本量之间的差异有关。Brito等[21]采用单组前后测设计（pre-post tests），比较了FIFA 11+训练对半职业男子成年足球运动员（n=20）膝关节肌力的影响。结果发现FIFA 11+干预后，优势侧膝关节股四头肌在60°/s和180°/s时的PT出现了显著增长，而优势侧腘绳肌PT仅在60°/s条件下出现显著增长。相反，非优势侧膝关节股四头肌在两个角速度条件下均未见显著性变化，而非优势侧腘绳肌在60°/s和180°/s时的PT及60°/s条件下的H:Q值均显著改善。因此，作者进一步指出FIFA 11+干预后最相关的等速肌力特征变化出现在非优势侧膝关节。显然，该结论与本研究中的发现一致，即FIFA 11+可能对非优势侧腘绳肌肌力水平的影响更为明显。遗憾的是，Brito等[21]同样只分析了PT这一个指标，并未分析其他相关等速肌力指标。

足球运动损伤主要发生在下肢。研究显示在国内外高水平职业足球联赛中，下肢损伤的比例可达80%以上，其中以大腿、膝关节、小腿和踝关节为最常见损伤部分[26，41]。此外，肌肉损伤可占到全部损伤的31%，其中又以腘绳肌损伤最为常见，占到全部肌肉损伤的37%[42]。在青少年足球运动员中，60%～90%的损伤发生在下肢，以踝关节、膝关节和大腿损伤最为常见[1]。在更低年龄段的7～12岁儿童中，约76%的损伤发生于下肢，其中以足踝部、膝关节和大腿为常见损伤部位[43]。而Meta分析显示FIFA 11+可以分别将腘绳肌、膝关节和踝关节损伤降低60%、48%和32%[20]。就腘绳肌和膝关节损伤而言，肌肉力量和肌力失衡是其重要的内部风险因素（internal risk factors）[44，45]，因此 FIFA 11+对膝关节肌肉力量的改善是其损伤预防功效的重要原因之一[21，24]。本研究也证实了FIFA 11+练习对国内青少年校园足球运动员膝关节肌力的改善作用，因此，在青少年校园足球运动员中推广和普及FIFA 11+可以对促进青少年身体素质、预防运动损伤及维护健康起到重要的作用。当然，后续有关长期FIFA 11+干预对青少年校园足球运动员损伤影响的流行病学调查研究也是非常必要的。为了实现FIFA 11+的损伤预防效果，F-MARC建议每周至少练习2次，且应长期坚持，每周练习次数越多其损伤预防功效越能得到保障[17，28]。在此前有关FIFA 11+对肌力和运动能力影响的研究中，FIFA 11+的练习频率均为每周3次，持续时间在8～10周[21，22，24]。而本研究发现即使按照F-MARC建议的最低练习频率，即每周2次，进行8周的短期训练也能有效改善膝关节肌力。