神经肌肉训练中不同运动方式对降低女性ACL损伤效果的影响——荟萃分析

赵汝童 李笋南

(北京师范大学 体育与运动学院，北京 100875)

前交叉韧带在膝关节力学中起着不可或缺的作用，同时前交叉韧带损伤一直受到运动医学界广泛的关注。当ACL断裂时，个人通常会经历多种功能困难，包括不能减速、切割和旋转，此外还有膝关节疼痛和积液。[1]在美国，每年约有35万人寻求ACL重建(ACLR)手术，以修复或重建断裂的ACL，恢复膝关节功能。[2]虽然ACLR是目前治疗的黄金标准，但遇到了局限性。一项研究表明，约有79%的损伤会发展为膝骨关节炎(OA)，而20%的人会在2年内再次受伤，同时表明膝骨性关节炎对生活质量产生负面影响。[3]

由于前交叉韧带损伤会给健康生活带来负面影响，预防前交叉韧带的损伤应成为相关研究的重点。虽然有研究表明前交叉韧带损伤与解剖[4,5]、激素[6]和遗传[7-9]有关，但在目前的医疗实践中，这些因素是不可改善的。相反，生物力学和神经肌肉因素是可以改善的。研究确定了女性ACL损伤的危险因素，如膝关节外翻角度增加、膝关节屈曲受限、不对称着陆的动作模式和异常地面反作用力(GRF)[10-12]。通过加强肌肉力量和改善运动技术来控制膝关节外部负荷的大小是一种有效的干预措施。[13-14]因此，减少前交叉韧带损伤的方法之一是实施神经肌肉训练(NMT)计划。为了检查NMT计划的有效性[15-26]，系统回顾和荟萃分析研究了不同的NMT计划并通过比较干预组和对照组的ACL损伤数量来检查NMT计划的有效性。

荟萃分析中的研究包含不同的NMT方案，这些训练可以提高肌肉力量，改善运动模式并保护ACL，但目前还不清楚最有效的训练类型是什么。NMT项目包括四种训练类型，平衡、快速伸缩复合训练、力量和近端控制训练。本研究系统回顾了使用NMT干预的临床试验，目的是评估最有利于减少年轻女性前交叉韧带损伤的训练方式，运用于运动训练实践，从而有效预防女性前交叉韧带损伤的出现，提高生活及训练质量。

1 研究方法

1.1 信息来源和检索策略

本文检索以web of science(WOS)、PubMed、EBSCO数据库进行文献检索。期限为2000年1月1日-2020年6月1日。不同的文献数据库在检索时存在差异，本文采用以下条件检索：(knee OR ACL OR anterior cruciate ligament)AND(neuromuscular training OR female OR prospective)AND(prevention OR preventive OR preventing OR prevent)

表1 文献检索流程

1.2 纳入和排除标准

纳入标准：1)记录ACL损伤的数量；2)采用旨在减少ACL损伤的神经肌肉训练干预；3)有一个对照组；4)采用前瞻性对照研究设计；5)招募对象为女运动员；6)介绍神经肌肉训练方案具体信息。

排除标准：1)未实施神经肌肉方案干预；2)非前瞻性对照研究；3)非女运动员；4)信息不全的论文。

1.3 质量评价

根据Cochrane手册运用Reviewer Manager5.3软件，从随机序列生成、分配隐藏、对研究者和受试者施盲、结局评估盲法、不完全结局资料、选择性报告以及其他偏倚等方面进行评价，对每一指标评价分为“高偏倚风险”、“不确定偏倚风险”以及“低偏倚风险”。

1.4 数据提取

对照组和干预组前交叉韧带损伤的总数和对照组和干预组的参与者的数量以及不同项目和年龄特征进行数据分析。为了研究不同训练方式的影响，在每个研究中提取了NMT计划中使用的训练类型。不同训练类型归类为平衡、快速伸缩复合、力量和近端控制的练习。这些练习被归类为：

平衡-在有或没有外部干扰的情况下，进行不稳定和/或单腿支撑的练习。

快速伸缩复合-包含向心和离心两个阶段的练习(侧重于优化伸展缩短周期的练习，如跳深)。

力量-旨在促进更大肌肉力量的练习。

近端控制练习-在训练过程中进行力量和适当的神经控制提高膝关节近端组织结构稳定性的练习。

1.5 数据分析

为探讨NMT不同运动类型的效果，采用Reviewer Manager5.3.5对所有符合纳入标准的二分类变量的结局指标进行效应量的合并、异质性检验并采用95%可置信区间的亚组分析、敏感性分析、偏倚风险分析。采用I2进行研究间异质性的检验，根据Cochrane手册当I2=0%至40%时，可能不重要；当I2在30%至60%时，可能存在中度异质性；当I2在50%至90%时，可能存在实质性异质性；当I2在75%至100%时,存在较大异质性。因此，对无异质性或轻度异质性的研究进行固定效应模型分析，中度以及较大异质性进行随机效应模型分析。根据NMT计划进行的不同类型进行了二分法，而ACL损伤的总数根据所归类的练习进行了分类。

假设每个研究的效应大小不同，并选择随机效应模型来最小化纳入研究之间的异质性。使用OR比较干预组与对照组参与者前交叉韧带损伤的比率。

1.6 敏感性分析

为评估合并结果的稳定性和可靠性以及为了避免研究间的异质性是由单一研究引起，对纳入的12篇文献采用逐篇排除文献的方法。剔除单个研究合并效应量的OR值范围在 0.46-0.58之间，I2的范围在 27%-40%之间，合并结果与未排除前的合并结果进行对比，未发生大的变化，表明敏感性低。研究发现，Meta分析效应量合并后结果改变不明显，因此，本研究结果较为可靠。

1.7 发表偏倚检验

在纳入的12篇文献中，有8篇[15,17,19,20,22,23,25,26]采用随机对照试验，8篇盲法情况不清楚或未采用盲法[15,18,19,21,22,23,24,26]，6篇采用结局评估盲法[17,19,21,23,25,26]，1篇不确定存在结局资料完整[25]，12篇均无选择性报告。

图1 纳入文献风险偏倚

2 结果

通过对Web of science、PubMed、EBSCO等数据库输入关键词进行检索得到相关文献448篇，其中Web of science数据库230篇、PubMed数据库117篇、EBSCO数据库101篇，剔除重复文献190篇，通过对标题摘要阅读筛除212篇，通过全文阅读筛除34篇，最终确定12篇为纳入文献。

图2 文献筛选流程

表2 纳入研究干预特征及结局指标

2.1 神经肌肉训练对女性预防ACL损伤效果的影响

在纳入的12篇文献中，均报道了ACL的损伤情况，各研究分为干预组与对照组的形式对参与者进行干预并通过追踪随访获得相关数据。Meta分析的结果显示(图3)，神经肌肉训练对女性ACL损伤预防具有显著的提升效果(P<0.01),且异质性检验结果为(P=0.12，I2=34%)，表明相关研究间具有同质性。

图3 神经肌肉训练对女性预防ACL损伤的影响-森林图

2.2 平衡训练对女性预防ACL损伤的影响

在纳入的12篇文献中，评估前交叉韧带损伤的亚组分析显示，与不进行平衡锻炼的[16,18,20,25](OR=0.48，95%CI:0.24-0.96，p=0.04)相比，进行平衡训练的前交叉韧带损伤的数量不具有统计学差异(OR=0.54，95%CI:0.30-0.97，p=0.04；图4)。导致此现象的原因可能是神经肌肉训练中包含的训练类型数量不足。

图4 平衡训练对女性ACL损伤预防效果的亚组分析-随机效应模型

2.3 快速伸缩复合训练对女性预防ACL损伤的影响

在纳入的12篇临床试验中，亚组分析比较了前交叉韧带损伤的数目，基于快速伸缩复合训练的前交叉韧带损伤与不使用快速伸缩复合训练的前交叉韧带损伤的数量进行了比较。结果显示，快速伸缩复合训练的前交叉韧带损伤[16,18,19,20,21,22,24,25,26](OR=0.50，95%CI:0.30-0.83，p=0.007)与无快速伸缩复合训练的前交叉韧带损伤[15,17,23](OR=0.54，95%CI:0.19-1.54，p=0.25；图5)相比，具有统计学差异。

图5 快速伸缩复合训练对女性ACL损伤预防效果的亚组分析-随机效应模型

2.4 力量训练对女性预防ACL损伤的影响

亚组分析评估了12篇文献中无力量训练与力量训练的前交叉韧带损伤的数量，结果显示，力量训练[16,17,19,20,21,22,23,25,26]可显著减少前交叉韧带损伤(OR=0.45，95%CI：0.30-0.68；p=0.0002)，但在没有力量训练的方案中则无显著差异(OR=1.05，95%CI：0.23-4.79；p=0.95；图6)。

图6 力量训练对女性ACL损伤预防效果的亚组分析-随机效应模型

2.5 近端控制训练对女性预防ACL损伤的影响

亚组分析评估了无近端控制训练与近端控制训练之间的前交叉韧带损伤的数目，结果显示，接受近端控制训练的前交叉韧带损伤显著减少(OR=0.42，95%CI:0.25-0.70，p=0.0009)，而未接受近端控制训练[15,18,24,25]的前交叉韧带损伤发生率为 (OR=0.75，95%CI:0.32-1.77，p=0.52；图7)。

图7 近端控制训练对女性ACL损伤预防效果的亚组分析-随机效应模型

图8 单个训练与多个训练对女性ACL损伤预防效果的亚组分析-随机效应模型

3 讨论

本研究旨在探究预防女性ACL损伤的神经肌肉训练中哪种运动类型具有最大的预防效果，评估四种不同训练类型：平衡训练、快速伸缩复合训练、力量训练、近端控制训练。结果表明，具有力量训练、近端控制训练以及快速伸缩复合训练的干预方案具有更好的预防效果。在神经肌肉训练中纳入快速伸缩复合训练，力量训练和近端控制训练可以使年轻女性的ACL伤害风险降低，分别为50%，55%和58%。无平衡运动的神经肌肉训练使ACL损伤风险降低了52%，纳入平衡训练的方案损伤风险降低46%。(图4)。

快速伸缩复合训练能够有效地提高肌肉收缩速度，对发展运动员的爆发力同时可以使神经系统对肌肉的调控更加精准，提高神经肌肉的控制能力。快速伸缩复合训练通常包括前后跳跃、左右跳跃和剪刀式跳跃[16,18,19,20,21,22,24,25,26]。综合这些练习的研究表明，女运动员分别进行为期7周和10周的快速伸缩复合训练后，起跳落地时髋关节内收和膝关节外翻现象明显减少[27，28]。研究表明，膝关节内扣、膝关节屈曲角度受限、巨大的地面反作用力 以及非对称落地的动作模式会对ACL损伤产生重要影响[29]。

力量训练是神经肌肉训练中常用的方案之一。肌肉收缩产生肌肉力量，肌肉收缩的快慢以及肌肉疲劳程度由运动单位的募集决定，所以，肌肉力量的恢复实质上是募集运动单位能力的恢复，即神经肌肉控制能力的提高与恢复，为膝关节稳定性提供支持[30]。腘绳肌是股四头肌的拮抗肌，对胫骨提供后方剪切力，这一点很重要。因为ACL前内侧束在伸膝的最后30°处于最大张力状态[31]。伸膝过程中产生的前剪力以及着陆时的接触阶段，主要由股四头肌动作决定[32]。因此，加强腘绳肌的肌肉力量可以抵消股四头肌产生的前剪切力，从而保护ACL。

对包括近端控制运动的方案进行了亚组分析，因为近端控制训练与膝关节损伤之间存在密切联系。遭受严重膝关节损伤(包括ACL损伤)的运动员，与没有遭受严重损伤的运动员相比，在躯干神经肌肉控制方面表现出更大的缺陷[11]。躯干稳定性控制能力不足，特别是躯干侧屈动作，是诱发ACL损伤的一个危险因素。有研究通过对男、女性运动员做切割和着陆动作模式的运动视频分析发现，容易遭受ACL损伤的女性运动员在落地动作时的躯干侧屈的幅度明显高于男性[33]。因此，膝关节动态稳定性与ACL损伤不仅取决于核心控制能力，同时还与躯干动态控制能力下降存在密切关系[33]。近端控制训练减少了单腿下蹲时膝关节外翻角度，表明近端稳定性训练可引起下肢生物力学的积极改变[34]。

对平衡训练的亚组分析显示，没有平衡练习的神经肌肉训练方案比使用平衡练习的预防ACL损伤风险效果要好，这一发现与许多研究结果互相矛盾。这些研究表明平衡训练可以改善膝关节的动态稳定性，提高膝关节神经肌肉本体感觉控制能力[35]以及改变膝关节的运动学和动力学特征[36]。导致此现象的原因可能是神经肌肉训练中包含的训练类型数量不足。在12项研究中，有2项只进行了一种类型的练习。其中一项临床试验检查了平衡练习的有效性，结果显示，干预组与对照组相比，ACL损伤发生率更高[15]。只有一种训练类型的神经肌肉训练方案与多种训练类型的神经肌肉训练方案之间存在显著差异(图8)。与其他训练类型相结合进行平衡练习的其他训练方案[15,17,19,21,22,23,24,26]具有明显的降低ACL损伤的效果。因此，单靠平衡运动似乎不能预防前交叉韧带损伤。然而，平衡运动与其他类型的运动相结合似乎是有效的。

快速伸缩复合训练是降低ACL运动损伤的有效干预措施之一，但是仅仅使用快速伸缩复合训练似乎不能产生理想的预防效果。Pfeiffer等对高中女子篮球、排球、足球运动员进行快速伸缩复合训练，并及时纠正训练中出现的错误动作模式。结果发现，干预组与对照组出现ACL损伤数量相等，每一千次暴露中ACL损伤的发生率没有显著差异。[18]除一项研究外，快速伸缩复合训练与其他不同训练方式相结合的干预方案表现出理想的预防效果。[16,18,19,20,21,22,24,25,26]因此，单独的快速伸缩复合训练可能无法降低ACL损伤的发生率。值得注意的是，膝关节外翻的敏感性和特异性分别为78%和73%[10]。大多数试验都将快速伸缩复合训练与旨在改变膝关节外翻着陆模式的语言反馈结合起来。在临床试验中，有6项在快速伸缩复合训练期间运动员与教练员建立了言语反馈。[18,19,20,22,24,26]反馈似乎在改变不对称着陆的动作模式方面有效。[37]

4 局限性

在12个 临床试验中，8个采用随机设计[15,17,19,20,22,23,25,26]。其余4个采用前瞻性队列设计[16,18,21,24]。随机化被认为是减少潜在偏差的有效方法。因此，如果更多的临床试验采用随机设计，结果可信度将会更加肯定。此外，两种异质性分析在不同研究之间显示出显著差异。这可以通过有限数量的研究来解释。[38]因此，较少的研究数量和研究质量的差异意味着应该谨慎地解释这些结果。

在回顾的临床试验中，训练类型具有多样性。运动项目包括足球[15,16,18,19,20,21,22,23,25,26]、篮球[18,22]、排球[18]以及手球[17,24]。 了解不同运动项目对ACL损伤预防的影响，还需要更多的研究。此外，神经肌肉训练对不同年龄阶段人群的影响有待进一步探究。最近的研究[39,40]已经报道了坚持对减少ACL损伤的影响，这需要在未来的研究中进行调查。

5 结论

这篇综述运用亚组分析探究了不同训练类型对减少年轻女性运动员前交叉韧带损伤的有效性。分析发现，具有快速伸缩复合训练、力量训练和近端控制练习的神经肌肉训练方案显著降低了ACL损伤的发生率。然而，单靠平衡运动似乎不能预防前交叉韧带损伤，这可能与神经肌肉训练计划中加入的练习数量有关。两项只包含单一训练方式的研究并没有减少ACL损伤。研究表明，仅靠单一的训练方式不能有效的降低ACL损伤的发生率；不同训练方式相结合，包括快速伸缩复合训练、力量训练、近端控制训练以及平衡练习，对前交叉韧带损伤预防具有理想效果。因此，建议将这些练习纳入旨在减少女运动员前交叉韧带损伤的神经肌肉训练计划中，从而提高生活及训练质量。