《Sports Biomechanics》：The influence of lower limb muscle activity on postural stabilisation during landing in female artistic gymnasts
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本研究通过惯性传感器和表面肌电技术，首次系统揭示了女性体操运动员在不同难度动作落地时下肢肌肉激活模式与姿势稳定性（DSI/TTS）的动力学关联，为优化落地技术、预防下肢损伤提供了生物力学证据。
引言
在艺术体操运动中，下肢损伤的风险高达70%，其中膝关节严重损伤占比30.2%，约33.7%的损伤发生于落地阶段。不正确的落地技术是主要风险因素，而下肢肌肉的预激活（preactivation）水平、时机及协调性对关节刚度优化和冲击缓冲至关重要。现有研究多基于测力台分析压力中心参数，缺乏肌电活动与稳定性指标的关联分析。本研究首次通过同步采集惯性传感器数据与表面肌电（sEMG）信号，探究女性体操运动员完成四种动作落地时下肢六块肌肉的活动模式与姿势稳定的关系。
材料与方法
17名国家级以上水平女性体操运动员（年龄13.7±2.0岁）参与实验，依次完成跳落（DL）、前空翻（SF）、后空翻（SB）及技巧串联（AS）四种落地方案。采用Delsys系统同步采集腰椎第四椎体水平惯性传感器数据（采样率370.4 Hz）及优势侧下肢六块肌肉的sEMG信号（采样率1111–1926 Hz），包括股直肌（RF）、股内侧肌（VM）、股二头肌（BF）、胫骨前肌（TA）、腓骨长肌（PL）和腓肠肌内侧头（GM）。肌电信号经重采样至1000 Hz、全波整流和带通滤波（30–350 Hz）后，分析触地前300 ms至触地后300 ms的积分肌电值，并计算共激活指数（BF/RF、GM/TA、PL/TA）。稳定性通过动态稳定指数（DSI）和稳定时间（TTS）评估，统计采用主成分分析与多元回归模型。
结果
回归分析显示，不同动作落地时肌肉活动对稳定性的影响存在显著差异：
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跳落（DL）：股二头肌（BF）在触地前后活动增强均有利于矢状面稳定；腓骨长肌（PL）在触地前活动与矢状面DSI正相关，触地后活动同时改善矢状面和冠状面稳定；股内侧肌（VM）触地后活动过度则不利于矢状面稳定。
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前空翻（SF）：股二头肌（BF）活动在触地前后均促进矢状面稳定；腓骨长肌（PL）和腓肠肌（GM）在触地前300 ms共激活可提升矢状面稳定，但触地前150 ms GM/TA比值过高会产生负面影响；股内侧肌（VM）在触地前150 ms活动有益，但触地前300 ms活动过度会削弱稳定。
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技巧串联（AS）：股直肌（RF）触地前活动优化冠状面稳定，但触地后活动过度导致稳定性下降；股内侧肌（VM）触地前150 ms活动增强冠状面稳定；胫骨前肌（TA）在触地前后活动均改善冠状面稳定，且与PL共激活时效果显著。
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后空翻（SB）：未发现显著回归关系，可能与动作飞行高度低、执行速度快有关。
讨论与启示
膝关节屈肌（如BF）与踝跖屈肌（如PL、GM）的协调激活是提升矢状面稳定的关键，而股四头肌（如RF、VM）的过度激活可能通过增加膝外翻力矩或髋屈曲角度破坏稳定性。BF/RF共激活在DL和SF中呈现高水平时有利于膝关节动态稳定，印证了腘绳肌对胫骨旋转的控制作用。踝周肌肉（TA、PL、GM）的共激活模式通过调节足部对齐和跖屈-背屈平衡，显著影响冠状面稳定，例如TA活动可抑制过度外翻，降低跟腱损伤风险。研究强调，针对前向动作落地，训练应侧重膝屈曲和踝跖屈的同步激活策略，以优化冲击吸收与关节对线。
结论
下肢肌肉活动模式显著影响女性体操运动员落地稳定性，且与动作方向及难度密切相关。膝屈肌与踝跖屈肌的协调激活是改善矢状面稳定的核心因素，而膝伸肌过度活动可能产生负面影响。冠状面稳定则依赖于股内侧肌和腓肠肌的适度激活。本研究为体操落地技术的生物力学优化及损伤预防提供了实证依据。
数据可用性声明
完整数据集已公开于Zenodo平台（DOI: 10.5281/zenodo.17648780）。
