不同位置优秀U17男子足球运动员躯干与下肢力量特征及损伤风险分析

姚天奇 王烁 谢思源 尹煜华 王启荣 矫玮

1 北京体育大学运动医学与康复学院（北京100084）

2 解放军总医院第一医学中心康复医学科（北京100853）

3 中国足球协会技术部（北京100022）

4 国家体育总局运动医学研究所（北京100029）

1 前言

随着青少年足球运动员训练、比赛的时间和强度逐渐增加，运动损伤的发生率也在提升。有研究表明，青少年足球运动员非接触性损伤发生率较高，达到了40%以上[1]，其中以腘绳肌拉伤、前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤和下腰痛较为常见，而这三种非接触性损伤均与力量有关[2，3]。肌肉力量不平衡被视为导致非接触性损伤的因素而受到关注[4]。对于下肢而言，这种不均衡通常采用腘绳肌/股四头肌比率（hamstring/quadriceps ratio，H/Q 比率）来评价，其中包含“传统H/Q比率”和“功能H/Q比率”两个维度。对于躯干而言，这种不均衡通常以屈曲/伸展比率（flexion/extension ratio，F/E比率）作为评价指标。有研究表明，这三种比率对于非接触性损伤均有预测作用[2，3]。

17 岁是中国足球运动员通往职业赛场的重要关口，如果运动员在17 岁受伤，其再次受伤的风险会显著增加[5，6]，并很可能会直接影响职业生涯[7]。运动员发生ACL损伤后同侧重建失败和对侧膝关节ACL损伤发生的可能性也较高，年轻且有过ACL 损伤史的运动员也更容易发生ACL 重建失败[5]。同时，有研究发现，在季前测试中下肢功能H/Q 比率小于80%～89%的足球运动员腘绳肌拉伤的患病率是肌力均衡运动员的4.66 倍[8]。腘绳肌离心收缩力量较差的运动员腘绳肌拉伤的概率是腘绳肌离心收缩力量较好运动员的4.4倍，且腘绳肌一旦拉伤就容易反复受伤[6]。另有研究表明，核心区力量、本体感觉以及神经肌肉控制均是预测下肢损伤风险的因素，其中核心区力量对于ACL 损伤具有较好的预测作用[3]。躯干F/E 比率作为ACL 损伤的预测因素对男性和女性运动员ACL损伤均具有预测作用[2]。因此，探究优秀U17足球运动员躯干及下肢力量比率特征，为有效预防优秀U17 足球运动员的非接触性损伤提供依据，就显得十分重要。

在足球运动中，由于进攻球员与防守球员技术特点不尽相同，对身体的要求也有所不同[6]。因此，不同位置足球运动员的力量水平可能存在差异，而这种差异也可能是造成不同位置运动员出现不同损伤的诱因。虽然此前已经有研究表明，攻防球员的下肢力量不存在差异[9]，但也有研究者持不同的观点[10]。就躯干力量比率而言，目前已经有针对滑雪[2]、摔跤[11]等项目躯干力量比率特征的分析，但国内外对不同位置足球运动员躯干力量比率特征的探讨尚不充分。

综上所述，目前我国仍缺乏对不同位置优秀U17足球运动员躯干及下肢力量比率特征的探讨，而躯干及下肢力量比率又是预测运动员非接触性损伤风险的重要因素。因此，本研究通过测试不同位置优秀U17足球运动员躯干等长力量及双下肢的等速力量，并结合非接触性损伤发生的危险因素阈值，探讨不同位置优秀U17足球运动员的力量比率特征，为预防优秀U17足球运动员的非接触性损伤提供依据。

2 研究方法

2.1 研究设计

采用横截面研究设计。防守球员定义为：门将、后卫、后腰（防守型中场）；进攻球员定义为：进攻型中场、边锋、前锋。采用下肢等速力量测试[12]和躯干等长力量测试[13]的方法进行力量测试，并记录测试结果。

2.2 研究对象

北京某足球俱乐部U17年龄段男子足球运动员21名，其中一级运动员6 人，其余均为二级运动员，该队在2016 和2017 两个赛季中连续获得全国校园足球高中联赛总决赛冠军和中国中学生锦标赛冠军，一般信息见表1。

表1 优秀U17男子足球运动员基本信息

2.3 测试方法与指标

在赛季准备期进行测试，用脚踢球的方式确定优势腿[10]。采用Biodex System 3 系统（Biodex Medical SystemtmInc，New York，USA）分别对进攻和防守球员进行低角速度（60 °/s）和高角速度（180 °/s）等速肌力测试，记录其优势侧和非优势侧下肢的股四头肌向心收缩峰值力矩（quadriceps concentric peak torque，QCPT）、股四头肌离心收缩峰值力矩（quadriceps ec⁃centric peak torque，QEPT）、腘绳肌的向心收缩峰值力矩（hamstring concentric peak torque，HCPT）、腘绳肌的离心收缩峰值力矩（hamstring eccentric peak⁃torque，HEPT）。采用躯干等长力量测试仪TORSO⁃LINE（Ergo-Fittm，Germany）对所有运动员进行躯干等长肌力测试。其中包括六个动作，分别是：屈曲、伸展、左侧屈、右侧屈、左侧旋和右侧旋。取得原始数据后，分别计算进攻和防守球员的躯干F/E比率（屈曲峰值力矩/伸展峰值力矩）、优势侧下肢和非优势侧下肢在不同测试速度下的传统H/Q比率（HCPT/QCPT）以及功能H/Q 比率（HEPT/QCPT），并计算每名球员的传统H/Q比率和功能H/Q比率与阈值的差异。双侧均超过阈值为双侧达标；均低于阈值为双侧不达标；有一侧高于阈值为单侧不达标。根据之前的研究[14]，H/Q比率阈值定义如下：在60 °/s和180 °/s等速测试中，传统H/Q比率的阈值均为0.6；在60 °/s等速测试中，功能H/Q比率的阈值为0.8；在180 °/s 等速测试中，功能H/Q 比率的阈值为1。

2.4 数据分析

采用SPSS20.0软件进行统计分析和计算。本研究通过2×2 混合模型方差分析比较不同位置球员（进攻和防守）双下肢（优势侧和非优势侧）的传统H/Q 比率和功能H/Q 比率差异；通过卡方检验比较不同测试速度下达标人数的差异；通过独立样本t检验比较不同位置球员躯干力量差异；通过配对t检验比较所有运动员双侧下肢股四头肌和腘绳肌的向心收缩和离心收缩峰值力矩差异。

各项指标均以（±s）表示，以P<0.05为显著性差异，并最终报告有显著性结果的F值和ηp2来确定效果量，以0.01<ηp2<0.06 为小效果量，0.06<ηp2<0.13 为中等效果量，ηp2>0.13为大效果量[15]。

3 研究结果

在进行180°/s等速测试时，传统H/Q比率主效应显著（F1，19=7.23，P=0.011，ηp2=0.16），为大效果量；功能H/Q 比率主效应显著（F1，19=9.32，P<0.01，ηp2=0.197），为大效果量；优秀U17 足球运动员非优势侧的传统H/Q比率和功能H/Q 比率均显著低于优势侧（表2）。不同位置并未对传统H/Q比率和功能H/Q比率产生显著性影响，不同位置和双侧下肢的交互作用未达到显著水平。

表2 各H/Q比率结果

通过对达标人数进行卡方检验，结果显示，测试速度越高，功能H/Q 比率低于阈值的人数越多（表3）（χ2（6，n=84）=44.251，P<0.01）。本研究结果表明不同的测试速度对达标人数有显著性影响。

表3 不同测试速度下H/Q比率达标率

躯干屈伸力量比率结果显示，进攻球员躯干F/E比率显著高于防守球员（表4）。比较具体力量指标，结果显示，在高速测试中进攻球员非优势侧QCPT显著高于优势侧，HEPT 显著低于优势侧；而防守球员优势侧与非优势侧各肌群峰值力矩差异并不明显（表4、5）。进攻球员与防守球员在躯干屈曲、伸展、左侧屈、右侧屈、左侧旋和右侧旋的力量差异并不明显。

表4 不同位置优秀U17足球运动员躯干力量特征

表5 不同位置优秀U17足球运动员双下肢力量特征

4 分析与讨论

有研究者认为非接触性ACL损伤与H/Q比率有关[8]，较低的传统H/Q比率和功能性H/Q比率可能是造成非接触性ACL 损伤的风险因素[14]。本研究发现，在高速测试中，进攻和防守球员非优势侧下肢的功能H/Q比率和传统H/Q 比率均显著性低于优势侧，但是运动员场上位置的不同不会对下肢力量比率的测试结果产生影响。并且随着测试速度的提高，U17 运动员双侧功能H/Q比率不达标的人数显著增加。足球运动中有许多动作（如：跑动和射门）都是在膝关节的高速运动中完成的[16]，因此，高速测试中H/Q 比率的差异更能反映足球运动员损伤发生的可能性。本研究结果表明，不论场上位置如何，U17 足球运动员非优势侧下肢在高速运动中均可能存在更大的非接触性损伤风险。不同位置的运动员下肢力量比率接近，不同位置的技术特点并不会对这个年龄段运动员的下肢力量特征产生显著影响。本研究结果和Goulart 等[10]的结论一致，证实不同位置的U17足球运动员下肢传统H/Q比率和功能H/Q 比率不存在显著差异，但U17 足球运动员非优势侧下肢在高速运动中产生损伤的风险更高。因此，青训教练在安排预防损伤的训练时，可以将所有位置的足球运动员作为一个整体进行统一的训练，并重点优化U17 足球运动员的非优势侧下肢力量比率，以达到预防损伤的目的。

下肢力量比率过低可能与股四头肌力量占优势及腘绳肌力量不足有关。股四头肌力量占优势被认为是非接触性ACL 损伤的风险因素之一[17]，当股四头肌力量传递到胫骨近端时，胫骨相对于股骨的前向位移显著增加，这是股四头肌对ACL 负荷产生影响的主要途径[18]。腘绳肌力量不足同样也被视为非接触性ACL损伤的风险因素之一，当腘绳肌的离心收缩力矩不足以限制膝关节伸直的趋势时，就有可能发生非接触性损伤[8，19]。在足球运动中，腘绳肌的重要作用之一就是在减速过程中进行离心收缩，从而控制膝关节的稳定性，并且可以通过调整腘绳肌和股四头肌激活的比率来调节胫骨的移动[20]；在身体需要加速时，腘绳肌进行向心收缩协助臀肌完成冲刺、变向和铲球等动作[21]。

鉴于此，优化U17 足球运动员在高速运动中的下肢力量比率，并维持下肢肌力平衡，可以从两个方面入手。一是减少股四头肌力量，二是增加腘绳肌力量。但降低运动员股四头肌的力量又会影响运动表现[22]。因此，有针对性地加强腘绳肌的离心收缩力量可能是提高运动成绩和预防膝关节损伤的重要途经。目前，国内U17足球运动员在日常训练中以腘绳肌向心收缩的练习居多，但忽视了腘绳肌离心收缩的训练。在专项体能训练中，教练员大多会安排冲刺练习。在冲刺过程中腘绳肌辅助臀大肌完成髋的后伸运动以获得向前的冲量，因此运动员在高速运动中表现出更好的腘绳肌向心收缩峰值力矩。但是专项体能训练中很少进行“减速、制动变向”等腘绳肌离心做功的练习，从而造成了运动员腘绳肌离心做功能力较差。而在力量训练时，教练员也往往只注重腘绳肌向心做功方式的练习，而较少采用腘绳肌离心做功方式的练习，最终导致功能H/Q 比率低于阈值。有研究表明，腘绳肌功能性练习组合（包括：北欧腘绳肌练习、单腿硬拉、滑板和瑞士球腘绳肌练习等）对提高腘绳肌离心力量和改善功能H/Q比率有显著作用[23]。另有研究表明，更多激活腘绳肌可以使H/Q 比率增加，从而增加关节稳定性[24]。因此，教练员可以尝试采用腘绳肌功能性练习组合和腘绳肌激活训练等方式，提高足球运动员腘绳肌离心力量，增加其关节稳定性。

非接触性损伤不仅与下肢力量有关，也与核心区力量有关。核心区肌肉的激活发生在下肢激活之前[25]，运动员通过建立近端的稳定性，从而保证远端运动的安全性[26]。如果运动员在下肢承重时，缺乏核心和髋关节的控制则可能会导致下肢力线的坍塌[2]、膝关节外翻[2，27]，从而诱发膝关节不稳，引起下肢损伤[28]。有研究表明，足球运动员进行核心力量训练也可以增加下肢力量，使传统H/Q比率提高7.7%，改善双侧下肢不对称[29]。Colby等认为，核心力量和腘绳肌、股四头肌力量都是ACL损伤预防策略的重要组成部分[30]。

核心力量同样也是预测运动员腰部非接触性损伤风险的重要因素[31]，其中躯干F/E比率是较为重要的预测因素之一[2]。有研究表明，遭受过ACL损伤的男性滑雪运动员表现出明显的躯干屈曲肌力过强，而伸展肌力不足的特征[2]。也有研究发现，有腰痛的运动员躯干F/E 比率显著高于无腰痛的运动员[11]。以上研究结果表明，躯干F/E比率较高的运动员发生非接触性损伤的可能性要高于躯干F/E较小的运动员。本研究发现，进攻球员躯干F/E比率要显著高于防守球员，提示进攻球员发生非接触性损伤的可能性要高于防守球员。因此，教练员要重视核心力量的训练，尤其是背肌力量的练习。较好的躯干伸展肌力会使运动员在落地过程中更好地控制重心，并使运动员获得更大的躯干前倾角、髋关节屈曲角和膝关节屈曲角，从而降低ACL 损伤风险[32]。目前，大多数预防足球运动员非接触性损伤的训练方案中都包含有核心力量和核心稳定性的训练[33]，核心力量训练也被认为是预防ACL 损伤较为有效的手段之一[2]。

通过进一步对比双侧下肢同名肌的等速力量，本研究发现，在高速测试中，进攻球员非优势侧股四头肌向心收缩力量显著高于优势侧，但腘绳肌离心收缩力量显著低于优势侧。因此，教练员在进行训练时，应注意运动员双侧下肢力量的对称性问题，双侧下肢肌力不对称也是造成损伤的重要风险因素。因此，应根据每名球员的力量水平安排有针对性的力量训练。

综上所述，建议青训教练员在训练中根据每名球员的力量水平，有针对性地安排所有U17 足球运动员进行腘绳肌高速离心收缩的训练和核心力量训练。提高腘绳肌离心收缩力量，尤其是提高腘绳肌在高速运动中的离心收缩肌力，这可能是有效预防下肢非接触性损伤的重要途经。

5 结论

优秀U17足球运动员非优势侧下肢的传统H/Q 比率和功能H/Q 比率均显著低于优势侧，非优势侧下肢存在更大的非接触性损伤风险。尽管不同场上位置的优秀U17足球运动员之间躯干F/E比率有差异，但场上位置对下肢力量比率没有影响。随着测试速度的提高，达到下肢力量比率阈值的人数越少。较防守球员而言，进攻球员躯干和下肢的肌力不平衡更为显著。