《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Kinematic and muscle synergy patterns of the lower limbs during jump-landing with side-cutting in individuals with functional ankle instability
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本研究通过三维运动捕捉与表面肌电技术，首次系统揭示了功能性踝关节不稳（FAI）患者在跳深切步任务中呈现“早期激活不足、晚期代偿延长”的肌肉协同异常时序模式，并发现其采用“近端主导、远端延迟”的神经控制策略。论文创新性结合运动学与肌肉协同分析，为FAI的神经肌肉控制机制提供了全新视角，对优化康复训练方案具有重要临床意义。（编辑推荐）
引言
踝关节作为人体重要的负重关节，在维持运动稳定性和协调性方面起关键作用。随着运动参与度提高，踝关节扭伤已成为最常见的运动损伤之一，约40%的患者会发展为慢性踝关节不稳（CAI）。CAI主要包括机械性踝关节不稳（MAI）和功能性踝关节不稳（FAI），其中FAI以反复“打软腿”感和神经肌肉控制缺陷为特征，但其具体机制尚未明确。近年来，FAI研究逐渐从关节层面转向神经控制机制，特别是在跳深、切步等动态任务中，FAI患者表现出显著的运动模式改变。
方法
本研究纳入30名男性受试者，分为FAI组、Coper组（踝关节扭伤史但无持续不稳）和健康对照组（CON）。实验要求受试者从80厘米处跳至测力台，单脚落地后立即向对侧30°方向切步（横向距离≥80厘米）。使用三维运动捕捉系统（200赫兹）和表面肌电系统（2000赫兹）同步采集下肢运动学和11块肌肉的肌电信号。通过非负矩阵分解（NNMF）提取肌肉协同模块，以90%方差贡献率（VAF）作为终止标准，比较各组协同数量、激活时序和肌肉权重差异。
结果
运动学分析显示，在矢状面上，FAI组膝关节活动度（57.23°±1.64°）和踝关节活动度（47.27°±2.86°）显著大于Coper组和CON组（p<0.05），且Coper组踝关节活动度（42.77°±4.45°）也大于CON组。在额状面上，FAI组髋关节最大内收角（31.21°±5.04°）显著增大，而踝关节外翻角（1.38°±0.66°）显著减小（p<0.05），表明其采用“髋关节代偿”策略。
肌肉协同分析发现三组均提取出4个协同模块（图4）。时序特征上，FAI组早期模块（Module1）激活持续时间显著短于CON组，而晚期模块（Module4）持续时间显著延长（p<0.05），呈现“延迟补偿”模式（图7a）。肌肉权重分布显示，FAI组在Module1中臀大肌（GMAX）和比目鱼肌（SL）权重显著增高，而股直肌（RF）权重降低；Module4中RF权重显著增高（p<0.05），反映近端肌肉代偿趋势（图8）。
讨论
FAI患者的运动学改变体现为一种保护性策略，通过增加膝关节屈曲和髋关节内收来增强稳定性。这种“近端主导”模式虽能短期避免踝关节损伤，但长期可能导致膝关节负荷增加和运动效率下降。肌肉协同的时序重组表明FAI患者的神经控制系统存在阶段性调控障碍，早期激活不足可能源于踝关节本体感觉输入延迟，而晚期代偿延长则是中枢神经系统为维持稳定性采取的适应性调整。
值得注意的是，Coper组的运动模式和肌肉协同特征更接近健康人群，但仍存在轻度屈曲过度和响应延迟，提示其神经肌肉系统虽已部分代偿，尚未完全恢复。这一发现为区分FAI患者和功能恢复者提供了敏感指标。
结论
FAI患者在跳深切步任务中表现出独特的神经肌肉控制特征，包括运动学上的代偿性过度屈曲和肌肉协同的时序异常。康复训练应注重踝关节远端肌群快速反应训练，同时改善近端-远端协调性，以恢复高效的运动控制模式。未来研究可结合关节协调性分析，进一步揭示FAI患者的整体运动控制重组机制。
