吳成亮 郝衛(wèi)亞肖曉飛 李旭鴻

1 上海體育學院（上海200438）

2 重慶三峽學院（重慶404100）

3 國家體育總局體育科學研究所（北京100061）

4 山東濱州醫(yī)學院 5 杭州師范大學

體操有疾跑、跳躍、推和拉等技巧，還包括平衡和藝術性。體操參與者可獲得諸多短期和長期的益處，如增加骨密度和預防骨質(zhì)疏松[1]，提高姿態(tài)控制能力[2]，增強核心力量[3]。然而，隨著競技水平的提高，參與者損傷風險（injury risk）也會增加[4，5]。中國體操運動員損傷患病率（injury prevalence）高達79.34%[6]，國外體操運動員的損傷發(fā)生率（injury incidence）較高：每名運動員平均每1000 小時參與訓練或比賽（Athlete-Expo?sures，AEs）所發(fā)生的損傷次數(shù)為3.1～3.7 次[5，7-9]。大量研究表明踝關節(jié)是體操運動員發(fā)病率最高的部位[5，10-14]，運動損傷成為體操面臨的嚴重問題[15]。損傷（尤其是踝）給體操運動員帶來諸多不良后果，如長期潛在風險或永久失能，早期退行性骨骼肌肉疾病（early degen?erative musculoskeletal disorders）、無法正常訓練以及運動表現(xiàn)降低等[16]。因此，有必要對目前體操運動員踝關節(jié)損傷流行病學研究進行梳理，尋找造成踝關節(jié)損傷的主要因素和預防策略，為今后體操訓練和比賽中減少踝關節(jié)損傷提供參考。

本研究采用英文關鍵詞“gymnastics”、“ankle inju?ry”和“epidemiologic （or epidemiological）”， 在PubMed、MEDLINE 和Web of Science 數(shù)據(jù)庫中進行搜索；采用中文關鍵詞“體操”、“踝關節(jié)損傷”和“流行病學”在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)平臺和百度學術中搜索。檢索時間為1980年到2018年，排除重復和無法獲取全文的文獻，共獲得相關文獻76篇。

1 國內(nèi)外體操運動員踝關節(jié)損傷調(diào)查分析

林毅等[17]研究報道，9 名現(xiàn)役、21 名退役體操運動員損傷患病率100%，人均損傷14.27次；他們還對省隊及國家隊30名女子體操運動員進行了5年損傷跟蹤調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)踝關節(jié)的損傷頻率最高（90 人次）。Wes?termann 等[18]對美國某大學體操隊進行了10 年跟綜研究，結(jié)果顯示55 名女子體操運動員發(fā)生過201 次損傷。相比于其它運動項目，體操損傷發(fā)生率較高[10，19]（僅次于足球和摔跤），并且專業(yè)運動員比業(yè)余運動員損傷頻率更高[20]，有研究發(fā)現(xiàn)18個月?lián)p傷調(diào)查中，平均每個專業(yè)運動員發(fā)生過6.29 次損傷，而業(yè)余運動員的為4.95次[9]。

目前，體操運動損傷逐漸呈現(xiàn)以下肢關節(jié)為主的趨勢。上世紀末，李思民[21]對我國14個?。?市）13～17 歲男子體操運動員（55 名）進行了運動損傷調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上肢的腕、肘和肩的損傷排在前三，損傷患病率分別為100%、93%和89%。上肢關節(jié)損傷患病率之所以如此之高，主要是由于當時國內(nèi)缺少有效、有針對性的保護設施，運動員帶傷或疲勞訓練也加速了上肢較弱關節(jié)的損傷[21]。2010年，楊繼美等[22]對112名青少年體操運動員進行了損傷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)損傷患病率明顯下降，排在前三的分別降為42%（足）、42%（腕）和26%（踝）；有研究表明下肢關節(jié)損傷高于其它部位，約為上肢損傷的2.5倍（117名體操運動員一年內(nèi)下肢、上肢損傷例數(shù)分別63和25）[20]?？傮w來說，由于技術和保護設施都得到提升，體操傷病較之以前減少，但體操運動員下肢關節(jié)損傷患病率和發(fā)生率依然較高[6，12，17]。

踝關節(jié)已經(jīng)成為體操運動員最主要的損傷部位[14，23-25]。潘登等[26]對第九屆全國運動會132名女子體操運動員的損傷分析顯示，踝關節(jié)損傷最多（占65%）。沈陽市體校36 名體操運動員踝關節(jié)損傷患病率為88.9%，其中外踝損傷56.3%[27]。研究發(fā)現(xiàn)，踝關節(jié)損傷以內(nèi)、外側(cè)副韌帶和骨關節(jié)病為主[22，28]。2003～2007年間，我國有211名體操運動員出現(xiàn)踝關節(jié)損傷，主要為距骨前緣增生、外踝撕脫性骨折、距骨后緣骨折、距后三角骨損傷、內(nèi)踝疲勞性骨折等[29]。據(jù)統(tǒng)計，里約奧運周期內(nèi)我國體操運動員損傷患病率為87.4%[30]。同樣，國外也有類似的調(diào)查結(jié)果。美國體操協(xié)會對1380名女子體操運動損傷的流行病學研究發(fā)現(xiàn)，16 年間（1988～2004年），運動員比賽中損傷發(fā)生率是訓練的2倍多（比賽中：15.19/1000 AEs，訓練中：6.07/1000 AEs），且踝關節(jié)損傷頻率最高（共發(fā)生了435 次損傷）[31]。5 年內(nèi)（2005～2010 年），新西蘭體操13111 項傷害賠償請求的數(shù)據(jù)顯示，70%的損傷發(fā)生于5～14 歲的參與者。損傷最多的部位依次為踝（28%）、膝（22%）、足（8%）、手（6%）和腕（6%）[16]。最近，斯坦福大學對美國大學體育協(xié)會（National Collegiate Athletics Associa?tion ，NCAA）37項運動、1076名運動員損傷進行為期2年的跟蹤調(diào)查，共發(fā)現(xiàn)肌骨系統(tǒng)的損傷3861例，其中足踝損傷占到27%，女子體操運動員足踝損傷發(fā)生率最高，為3.8/1000 AEs[32]。Kopec 等[33]調(diào)查英國大學體育協(xié)會（NCAA）25項運動中踝三角韌帶損傷情況，結(jié)果顯示，2009～2015年，有380例踝三角韌帶扭傷，其中女子體操運動員發(fā)生率最高（2.30/10000 AEs）。Edouard等[34]對2008、2012 和2016 年3 屆奧運會963 名體操運動員損傷調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，比賽期間發(fā)生的84 例損傷中，最多的部位為踝關節(jié)（22%），最多的損傷類型為扭傷（35%）。有研究進一步發(fā)現(xiàn)，踝扭傷（ankle sprain injuries，ASI）會減弱肌肉-肌腱的本體感覺，從而影響人的平衡和對姿勢的控制[35]。Chilvers等[36]對14名優(yōu)秀女子體操運動員足踝損傷手術后進行為期3年的跟綜研究，發(fā)現(xiàn)跖跗關節(jié)（Lisfranc）損傷患者僅有1 人能夠恢復到受傷前的競技水平。由此可見，踝關節(jié)損傷給體操運動員訓練和比賽帶來巨大影響。

體操運動員踝關節(jié)損傷多發(fā)生在自由操和跳馬項目，空翻加轉(zhuǎn)體的落地或下法是誘發(fā)損傷的主要動作類型。謝清等[37]對體操各單項中踝關節(jié)損傷患病率進行研究，結(jié)果表明踝關節(jié)損傷患病率前三位項目分別為自由操（43.6%）、跳馬（31.6%）和雙杠（17.1%）。孫永生[38]對10 名國家男子體操運動員損傷研究表明，踝關節(jié)損傷在自由操落地和其它體操項目下法中最為常見（共5例踝關節(jié)損傷中，有3例發(fā)生于自由操落地，其它2例分別發(fā)生于吊環(huán)和單杠落地）。Goulart等[39]對巴西24名精英男子體操運動員的損傷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，自由操（23.4%）、鞍馬（11.7%）和跳馬（11.7%）為損傷患病率最高的項目。另有數(shù)據(jù)顯示，79%的運動員發(fā)生過踝關節(jié)損傷，最多發(fā)生在自由操（58%）和跳馬（29%）中[40]。研究還發(fā)現(xiàn)，青少年踝關節(jié)韌帶損傷多發(fā)生于向后的空翻，跟腱的損傷多發(fā)生于向前的旋轉(zhuǎn)練習[41]。

2 體操運動員踝關節(jié)損傷的危險因素

通常我們將引起踝關節(jié)損傷的原因歸為內(nèi)部危險因素（運動員年齡、性別、解剖結(jié)構(gòu)、競技水平、生理和心理特征等）和外部危險因素（地面和器械的力學特征、體操規(guī)則、教練執(zhí)教水平、訓練和比賽安排等）[42]。對危險因素的分析有助于我們理解體操運動員損傷的機制。

2.1 內(nèi)部危險因素

相比于沒有損傷的運動員，有損傷的運動員具有更大的身體尺寸（身高和體重）、年齡和體脂率[43]。研究表現(xiàn)，體操運動員身體的尺寸大小與踝關節(jié)損傷患病率呈正相關[40]。年齡較大的體操運動員往往身高和體重更大，也接受過更多的訓練和比賽，他們通常有更復雜和難度更高的技能，所以也更容易損傷。有數(shù)據(jù)表明體型（身體各部分尺寸及比例）可能與損傷風險相關，但只比較一種體型可能會對整體評價產(chǎn)生誤導，且體操運動員某種相對占優(yōu)勢的成分可能是變化的。我們通常期望體操運動員體型特征完全符合運動需求，但那些具有良好體型的體操運動員也會受到傷病的困擾[7]。

體操運動員生長發(fā)育的高峰期，損傷的風險會增加[44]。Caine 等[7]報道，無論競技水平如何，女子體操運動員在快速生長期的損傷發(fā)生率大約為穩(wěn)定期的2倍（快速生長期：4.70/1000 AEs，穩(wěn)定期：2.41/1000 AEs）。同樣，John 等[45]報道，10～14 歲之間的男子和女子體操運動員，相比那些低于或高于這個年齡段的人更容易發(fā)生腕關節(jié)疼痛，但這些發(fā)現(xiàn)有待于從個體生長情況和損傷發(fā)生率的研究中進一步證實。此外，體操運動員的身體素質(zhì)和競技水平會影響踝關節(jié)損傷發(fā)生率。研究顯示，優(yōu)秀運動員的損傷發(fā)生率明顯低于普通運動員（優(yōu)秀運動員：2.63/1000 AEs，普通運動員：4.11/1000 AEs[9]；另有報道兩者分別為1.57/1000 AEs、2.32/1000 AEs[46]），所以當以損傷發(fā)生率（如平均每1000 小時參與訓練或比賽所發(fā)生的損傷次數(shù)）作為標準變量時，競技水平或?qū)⒊蔀閾p傷發(fā)生率的較好評判指標[7]，即高水平運動員損傷發(fā)生率更低。研究報道，速度、平衡、耐力和靈活性也可以作為體操運動員重要的損傷預測指標[47]，Rutkowska-Kucharska 等[48]發(fā)現(xiàn)，少年體操運動員在平衡練習中表現(xiàn)出腓腸肌激活過大，這可能會誘發(fā)踝關節(jié)損傷，但不是所有年齡段和競技水平都具有顯著性。在目前的研究中，每一個年齡段和競技水平的運動員數(shù)量都較小，這限制了分析的精度，有待于更多的研究證實。

心理因素與損傷有較大的相關性，但是目前此類研究較少。研究報道，應激性生活事件的數(shù)量與損傷的數(shù)量、嚴重程度呈中等強度的正相關關系[49]。還有研究認為，生活壓力是預測損傷的一個重要指標[50]。以往的損傷會增加運動員心理上的壓力，從而增加損傷風險[51]。然而，這些研究都是在損傷之后才進行心理測量，因此運動員損傷時心理壓力可能是不同的。

2.2 外部危險因素

體操落地表面和器械的力學特性是體操運動員踝關節(jié)損傷的關鍵因素[16]。由于技術的需要，體操運動員要承受較大的沖擊力。研究顯示，體操運動員向前空翻落地垂直地面反作用力（ground reaction forces，GRF）峰值范圍在7.6～15.8 BW（body weight，BW），向后空翻的垂直GRF 峰值范圍在7.1～13.2 BW[52]。下肢在反復加速度落地過程中，各種體操器械施加的反作用力會誘發(fā)踝關節(jié)損傷[53]。體操落地墊是緩沖GRF的主要因素[54]，改變體操落地墊的材料參數(shù)可以減小GRF 峰值，減少慢性損傷（如應力性骨折）發(fā)生風險[55]。但研究也發(fā)現(xiàn)，減小體操運動員落地的GRF，可能會增加下肢關節(jié)內(nèi)部負荷[55]。同時，軟著陸的落地方式會引起髖關節(jié)屈曲明顯增加[56，57]，身體總重心會發(fā)生較大的偏移，從而穩(wěn)定性會下降。所以，關于體操落地表現(xiàn)的力學性能（軟/硬），仍需要做進一步的研究。

基于體操觀賞性及美學的要求，體操規(guī)則成為引起運動損傷的因素。國際體操聯(lián)合會（International Federation of Gymnastics，F(xiàn)IG）指出[58]，體操運動員落地或下法，不允許有腳步的調(diào)整、不完整的轉(zhuǎn)體、失穩(wěn)和摔倒，這就要求他們擁有近乎垂直的軀干姿態(tài)和較小的膝關節(jié)屈曲。因此，體操運動員落地損傷風險增加[59,60]。

體操訓練和比賽的安排可能造成運動員踝關節(jié)過度使用（overuse）損傷。Sobhani 等[19]對23 個運動項目的足踝過度使用損傷進行了綜合分析，體操是動作頻率最高的項目之一，跟腱病、足底筋膜炎和應力性骨折的發(fā)病率較高。Bukva 等[61]對卡塔爾國家體操隊24 名運動員的損傷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，長期超常的關節(jié)活動度（gen?eralized joint hypermobility，GJH）訓練可能是造成關節(jié)損傷的原因。另外，教練執(zhí)教水平、保護措施、外部環(huán)境（光線和聲音等）都會對運動損傷造成影響。

3 基于生物力學分析踝關節(jié)損傷的預防策略

Van Mechelen 等[62]將損傷的預防分為4 個階段：1. 損傷的診斷（意外、自然發(fā)生、急性還是過度使用的慢性傷害，以及嚴重程度）；2. 尋找損傷的原因和機制；3. 制定和實施預防措施；4. 效果評估。生物力學在此發(fā)揮了重要作用，它能描述并量化危險因素產(chǎn)生的原因[63]。下面將從生物力學的視角提出預防踝關節(jié)損傷的策略。

3.1 落地沖擊負荷的監(jiān)控

量化沖擊載荷有助于預防體操運動員損傷。Beat?ty等[64]在體操訓練過程中，提供了沖擊載荷及減速的數(shù)據(jù)，但并沒有說明如何使用這些數(shù)據(jù)來預防損傷。Burt等[65]使用訓練階段的視頻，并結(jié)合加速度計、測力臺的GRF 峰值來量化訓練者所受的沖擊載荷，從而評估7～13歲體操運動員的訓練負荷。監(jiān)控落地沖擊負荷的預防傷害策略，可能對于普通運動員意義更大，且相對于簡單的量化訓練時間或使用加速度計減少沖擊而言，監(jiān)控訓練過程中技術動作的質(zhì)量能更好地預防損傷[65]。

3.2 基于儀器的系統(tǒng)反饋

通過反饋裝置系統(tǒng)對訓練負荷、疲勞進行監(jiān)控，有利于提高技術動作。然而實際上，除了定性的視頻反饋外，訓練監(jiān)控并沒有成為訓練的常規(guī)部分。有些研究者在體操器械（如吊環(huán)[66]，單杠[67]）中安裝了一些設備，然而，并不明確這些科學工具是否能運用到常規(guī)訓練中，以及它們是如何安裝在器械中的。Bradshaw等[68]的跳馬反饋系統(tǒng)運用在優(yōu)秀體操運動員的常規(guī)訓練中，可以提供與助跳板接觸的相對速度、第一騰空和觸馬時間等數(shù)據(jù)。這個系統(tǒng)可以成為教練的反饋工具，通過手持數(shù)碼設備輸出簡單結(jié)果/數(shù)據(jù)，操作方便，且不依賴生物力學專家的分析或解釋。當運動員產(chǎn)生疲勞時，這個系統(tǒng)可以自動提醒教練。例如，女子體操運動員跳馬的觸馬時間約為200 ms，依據(jù)其動作表現(xiàn)的變異性，某個運動員的觸馬時間增加10%（20 ms），提示其運動表現(xiàn)下降或產(chǎn)生了運動疲勞。

3.3 計算機建模仿真

計算機建模仿真可以較好地指導體操訓練。如何推動技術的發(fā)展（如在自由操或跳馬中成功完成更多的翻騰和/或轉(zhuǎn)體）是體操教練員和運動員一直關注的問題。Yeadon[69]對三周轉(zhuǎn)體動作的起跳速度和技術表現(xiàn)進行評估，通過正向建模仿真發(fā)展了四周轉(zhuǎn)體，使得教練在訓練運動員時，可以先通過計算機模擬，最終較為安全地實現(xiàn)這一技術。Davidson 等[70]對體操運動表面進行建模，量化運動表面動態(tài)加載響應，識別其最重要特征和性能[71]，所提供的信息可以提高設備的安全性。Xiao等[72]建立了14環(huán)節(jié)的體操運動員人體模型及落地墊，對自由操后空翻直體轉(zhuǎn)體540°落地進行了仿真實驗，結(jié)果表明，運動員踝關節(jié)負荷隨著落地墊剛度和阻尼的增加而增加，而提高墊子的摩擦系數(shù)更是大幅增加了踝關節(jié)負荷，這將為體操落地墊的力學設計提供理論參考，從而減小踝關節(jié)損傷風險。

3.4 保護裝置的運用

Marshall 等[31]基于流行病學研究，針對保護裝置提出了踝關節(jié)損傷的預防策略：（1）有踝關節(jié)損傷史的體操運動員應該佩戴護踝或保護帶以減少損傷的再次發(fā)生；（2）國際體操聯(lián)合會和設備制造商還應重新評估落地墊的設計，以便更好地吸收能量，同時保持落地穩(wěn)定性。研究顯示足球和排球運動員訓練及比賽中佩戴彈性護踝可以明顯降低踝關節(jié)損傷發(fā)生率[63]。當體操運動員在完成復雜空中動作后的下法時，其通常會有跳步，然后腳沉入體操墊，并產(chǎn)生快速振動，這個過程踝關節(jié)很容易出現(xiàn)沖擊損傷，但如果墊子太軟，身體又很難控制平衡，踝扭傷風險增加[31]。Mills等[55]通過改變體操落地墊的材料性能，使垂直和水平地面反作力峰值減?。?2%），大腿和小腿彎矩減小（6%）。在體操長期訓練實踐中，人們也總結(jié)了很多有效的保護方法，如先通過海綿坑學習復雜空中動作后的落地，再采用疊加體操墊的方法進行過渡練習，最后進入實際完整動作訓練。單杠和高低杠的訓練可以先在運動員身上綁安全繩，教練員根據(jù)其動作完成情況施加保護，這些都能大大減少運動員損傷風險。

3.5 肌肉系統(tǒng)的篩查

肌肉系統(tǒng)在下肢損傷預防中非常重要，需要就此對體操運動員進行篩查。肌肉系統(tǒng)的篩查傳統(tǒng)上是醫(yī)生的工作范疇，多局限于靜態(tài)篩查。生物力學引入功能性動作測試（function movement screen，F(xiàn)MS）來改進肌肉系統(tǒng)的篩查[73]，如髕股疼痛綜合征（patellofemo?ral pain syndrome，PFPS）的篩查結(jié)果包括深層股四頭肌較弱、外層股四頭肌較緊張和髖關節(jié)肌肉較弱[74]。因此，下肢肌肉骨骼系統(tǒng)篩查可以幫助減少髕股疼痛綜合征發(fā)病風險[75]。使用超聲波（ultrasonic）對跟腱進行應變測量也是一種很好的篩查手段，可采集三個不同負荷等長收縮時跟腱的應變[76]。傳統(tǒng)生物力學測量也可以評估運動員骨骼肌的健康情況。另外，在訓練過程中，可以在非賽季或賽前加入更多的肌肉訓練以提高正確的落地技術動作，從而更好地預防損傷[31]。

4 總結(jié)

踝關節(jié)是體操運動員最主要的損傷部位，主要原因可以歸結(jié)為內(nèi)部危險因素（個人解剖結(jié)構(gòu)、生理和心理特征等）和外部危險因素（落地表面和器械的力學特征、體操規(guī)則等）的共同作用。生物力學在損傷預防上發(fā)揮了重要作用，落地沖擊負荷監(jiān)控、儀器的反饋、計算機仿真、保護裝置，以及肌肉篩查等措施都不同程度地減少了損傷發(fā)生。

盡管前人對體操運動員踝關節(jié)損傷進行了大量研究工作，但其仍然嚴重影響著運動員的訓練和比賽，仍有很多重要問題尚待深入研究，主要包括：1. 準確診斷踝關節(jié)損傷及程度，將損傷進行正確分類。2. 闡明體操運動員踝關節(jié)損傷的生物力學機理和影響因素。例如，闡明運動員快速生長期存在更大損傷風險的原因及其預防措施；找出危險的技術動作類型；探討本體感覺訓練降低損傷風險的有效性。3. 闡明體操運動員在各種比賽過程中人-器械的相互生物力學關系。通過這些研究，將形成科學的預防措施，最終有效降低體操運動員踝關節(jié)損傷發(fā)生率。