《Frontiers in Sports and Active Living》：Lower limb muscle activation and biomechanics during single-leg hopping in different directions
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本研究通过量化前向、垂直、后向单腿跳跃中下肢肌肉激活（股四头肌、腘绳肌、小腿三头肌）与生物力学参数（关节角度、力矩），揭示后向跳跃具有最大膝关节力矩（knee moment）和最小髋/踝参与度，可作为前交叉韧带重建（ACLR）后动态膝功能评估的敏感指标。垂直跳跃则更适用于监测股四头肌功能与膝控制能力，而前向跳跃虽表现最佳但膝特异性不足。推荐临床康复中结合多方向跳跃任务以精准评估膝神经肌肉功能。
引言
前交叉韧带（ACL）损伤会导致运动员长期缺席比赛，并伴随神经肌肉功能缺陷和再损伤风险升高。尽管单腿前向跳跃和垂直跳跃常被用于ACL重建（ACLR）后膝关节功能评估，但跳跃表现对称性并不能完全反映膝关节功能恢复。近年来，单腿后向跳跃因对膝关节施加更大动力学负荷而受到关注，但其对下肢肌肉激活和运动学的影响尚不明确。本研究旨在量化跳跃方向（前向/垂直/后向）对下肢肌肉激活和生物力学的影响，聚焦膝关节功能评估的优化。
材料与方法
招募48名健康受试者（年龄20.9±0.7岁），分别完成单腿前向、垂直、后向最大努力跳跃。通过运动捕捉系统、测力台和表面肌电图（EMG）同步采集数据，分析跳跃阶段（从最低髋位到起飞）的峰值和平均肌肉激活（股四头肌：股直肌RF、股外侧肌VL、股内侧肌VM；腘绳肌：股二头肌BF、半腱肌；小腿三头肌：腓肠肌外侧头GL、腓肠肌内侧头GM、比目鱼肌），以及躯干/髋/膝/踝关节在矢状面的峰值角度和力矩。使用重复测量方差分析（ANOVA）比较跳跃方向的影响。
结果
肌肉激活方面，前向跳跃的股二头肌（BF）和腓肠肌内侧头（GM）激活水平最高，而股四头肌激活最低；垂直跳跃的股直肌（RF）和股外侧肌（VL）激活显著高于前向跳跃；后向跳跃的BF、GM和比目鱼肌激活最低，但膝关节力矩最大。生物力学参数显示，前向跳跃的躯干屈曲、踝背屈角度及髋/踝力矩最大，但膝屈曲角度和膝力矩最小；垂直跳跃的膝屈曲角度最大（约4°–8°差异）；后向跳跃的躯干/踝角度及髋/踝力矩最小，膝力矩最大。跳跃表现上，前向跳跃距离最优，后向跳跃最差。
讨论
前向跳跃依赖髋踝代偿策略，膝参与度低，可能限制其作为膝功能特异性评估的敏感性。垂直跳跃通过更大膝屈曲和股四头肌激活，更适合评估负重条件下膝控制能力。后向跳跃以最小髋踝参与和最大膝力矩，凸显其作为膝主导任务的潜力，尤其适用于识别ACLR患者动态膝控制缺陷。跳跃方向的任务特异性为康复评估提供了差异化选择：前向跳跃适用于整体性能筛查，垂直跳跃聚焦股四头肌功能，后向跳跃则能直接暴露膝力学需求。
结论
单腿跳跃方向显著影响下肢肌肉激活与生物力学模式。后向跳跃因高膝力矩和低代偿特性，有望成为ACLR后膝功能敏感评估工具；垂直跳跃在监测股四头肌功能方面具实用价值；前向跳跃更适用于平衡与整体表现测试。多方向跳跃组合可优化膝神经肌肉功能康复评估体系。
