2.1   侧切落地模式和侧切角度对下肢运动生物力学的影响  见表1，2。 "

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2.2    不同落地模式和角度对于侧切运动学的影响 2.2.1   落地模式   根据足初始接触地面的部位不同，可以将侧切的落地模式分为3种：后足落地模式、中足落地模式、前足落地模式(图2)。由于在体育运动中，采用中足落地模式的人群较少，所以大多数研究只针对后足和前足落地模式的人群进行研究[12-13]。落地模式对于侧切动作运动学的影响研究主要集中于下肢的髋关节、膝关节和踝关节的角度特征等方面。 已有研究发现，采用前足落地模式的运动者踝关节在初始触地时发生快速跖屈，并伴随膝关节外旋，而采用后足落地模式的运动者在初始触地时踝关节发生背屈，同时伴随膝关节内旋[2，13]。YOSHIDA等[14]发现，与采用后足落地模式相比，在进行60°侧切时，采用前足落地模式的手球运动女性膝关节外翻角度更小。与前足落地模式的运动者相比，采用后足落地模式的运动者在初始触地后，具有较小的踝关节背屈和外旋活动度，较小的膝关节屈曲活动度，较大的膝关节外展和内旋活动度，较大的髋关节屈曲活动度[11- 14]，并且表现出更多朝向侧切方向的骨盆旋转[2]。膝关节屈曲活动度的减少会导致前交叉韧带承受较大的负荷[1，16，22]。前足落地可增加膝关节的屈曲角度，从而避免膝关节处于过度外翻的位置[12]。 膝关节的外翻被认为是前交叉韧带损伤的最主要因素[14]。因此BODEN等[23]指出，在初始触地时踝关节背屈(后跟着地)可能是前交叉韧带损伤的高风险因素。在人体快速改变运动方向的过程中，膝关节动态的对位对线会导致前交叉韧带的应变能力和负荷发生变化。采用前足落地模式可以调整下肢的力线，避免前交叉韧带损伤的发生。对侧切动作进行视频分析发现，膝关节接近伸直的情况下伴随膝关节外翻是手球运动员前交叉韧带损伤的常见特征[24]。采用前足的落地模式可以减少膝关节外翻活动度，可能能减少膝关节和前交叉韧带的负荷，从而降低膝关节损伤发生的风险[13-14，25]。 2.2.2   不同角度   当侧切动作的主要目的是改变运动方向时，在进行转向的过程中，侧切角度不同会影响动作减速和再加速阶段人体的运动学[4，7，17，26]，进而影响膝关节的负荷[7，18-19]。有研究对不同侧切角度下人体的运动学进行了比较，Havens 和 Sigward[17]比较了45°和90°侧切时的减速和再加速阶段人体运动学情况，发现与45°侧切相比，90°侧切在减速阶段髋关节和膝关节的屈曲活动度减少，踝关节跖屈活动度增大，髋关节的矢状面位移减少，膝关节和踝关节的位移增加；在加速阶段观察到进行90°侧切时有较大的髋关节外展和骨盆旋转活动度，以及在初始触地阶段躯干有较大的倾斜角度。 有研究也指出在加速阶段运动者为了完成较大角度的侧切动作时，不仅会产生下肢的旋转，还会预先旋转和侧屈他们的躯干使其更倾向于侧切方向[17，27]，从而减少膝关节矢状面上的负荷[28-29]。MARSHALL 等[30]发现，在进行75°快速侧切时，侧切动作的敏捷性与躯干的旋转具有很强的相关性，这就更加强调当侧切角度增大时，躯干旋转与侧屈朝向侧切方向的姿势调整的重要性[17，19，31-32]。具备良好的躯干控制能力者，无需膝关节外翻代偿也能经受起由于侧切造成的膝关节较高的外在负荷[25，29]。 以不同角度进行侧切时，髋关节的外展和内旋活动度也存在差异。在侧切动作的初始触地阶段，与45°侧切相比，110°侧切具有较高的髋关节外展活动度和较小的内旋活动度，较大的髋关节外展有助于在进行更大角度侧切时身体重心稳定的维持[19]，但是较大的髋关节外展活动度也被认为是与膝关节外翻力矩相关的生物力学危险因素，同时也是非接触性前交叉韧带损伤的常见运动学特征之一[31]。以较大角度进行侧切时，髋关节内旋活动度的减少可能与膝关节负荷的增加有关[19]。 膝关节矢状面的运动学会随着侧切角度的变化而进行调整。SCHREURS等[18]发现，当增加侧切角度时，受试者会降低膝关节的屈曲角度。CORTES等[20]也发现，当向45°和180°进行侧切时，膝关节的平均屈曲角度由-53.9°转变为-41.2°，膝关节的屈曲角度减小。膝关节的屈曲角度越小，股四头肌对前交叉韧带的拉力就越大[18，33]。 侧切动作的角度也会影响侧切动作的临界速度。与进行45°侧切相比，运动者在进行90°侧切时，方向改变阶段具有更低的临界速度[34]。一些研究发现在相同距离的条件下，以较大角度进行侧切的运动者初始速度较慢[4， 17-18]。 2.2.3   总结   目前对于侧切落地模式对下肢运动影响的研究还较少，并且大部分研究集中于对膝关节运动学的探讨，对于运动链中髋、踝关节运动学的探讨还存在着不足。此外，对不同侧切角度下的运动学研究还不够完善，在一项研究中很少对所有不同的侧切角度进行全面的探讨。并且前足落地模式在不同侧切角度下的运动学尚不清楚，因此，需要进一步研究落地模式和侧切角度对于侧切运动学的影响。 2.3   不同落地模式和角度对于侧切动力学的影响 2.3.1   落地模式   采用前足和后足落地模式进行侧切的运动都具有其特定的动力学特征。与侧切采用前足落地模式相比，后足落地模式存在着一个冲击瞬态，即初始触地阶段的 50 ms，垂直方向地面反作用力出现一个峰值[13]。地面反作用力的急剧变化可能会增加膝关节周围组织损伤的风险[35]。此外，有研究表明，后足落地模式的地面垂直反作用力是前足落地模式的3.4倍[36]。采用后足落地模式时膝关节会产生外翻，吸收垂直方向上的地面反作用力[22]。在侧切的初始触地阶段，后足落地模式具有较大的向后地面反作用力，这是通过增加胫骨的前剪切力来增加膝关节韧带结构的应变而产生的，这将导致胫骨向前移位，前交叉韧带的拉力增加[12，37]。 采用前足落地模式的运动者具有更高的踝关节跖屈力矩，更低的踝关节内收和内旋力矩，以及更低的膝关节外展峰值力矩；而采用后足落地模式的运动者膝关节具有更高的伸展力矩、外展力矩、外翻力矩和胫骨内旋力矩[11-13，15]。因此通过采用前足落地的方式可以帮助运动者更好地调整他们的下肢，减少冠状面的地面反作用力和力矩臂，从而降低膝关节的负荷[25]。踝关节的生物力学也与执行侧切动作时的表现有关[7，15]，运动者可通过增加踝关节的跖屈力矩来提高运动表现[13]。在侧切的不同阶段会产生不同的膝关节旋转力矩，前足落地模式在侧切完整过程中大约47%阶段，会产生膝关节外旋力矩，而后足落地模式在侧切的前18%阶段膝关节的外旋力矩会转变为内旋力矩[11]。 有研究表明，当质心位于压力中心前方时，踝关节对于水平速度的产生起着至关重要的作用[38]。在方向改变的最后阶段，由于此时重心在朝向预定方向的脚前方，所以踝关节产生的功率和力量是非常重要的[1]。前足落地模式与后足落地模式相比，踝关节的峰值功率显著上升，膝关节的峰值功率显著下降[13]。在方向改变的过程中，采用前足落地模式的运动员髋关节做功较多，膝关节的做功较少[13]，这可能是由于前足落地模式使骨盆朝向侧切方向进行了预旋转[2， 13]。 落地模式的差异也致使受试者在减速、方向改变以及加速阶段能量的吸收情况发生了变化。DAVID等[2]发现，采用前足落地模式的运动员，在侧切过程中，髋关节、膝关节和踝关节吸收的能量为21.2%，35.0%，43.8%；而采用后足落地模式的运动员，髋、膝和踝关节吸收的能量为26.6%，40.9%，32.5%。因此可得出结论，前足落地模式通过踝关节吸收更多的能量，从而降低了膝关节外展力矩和非矢状面的踝关节力矩；后足落地模式通过膝关节吸收更多的能量，使膝关节外展和屈曲力矩增加 [1-2，13]。此外，在侧切动作方向改变的中期，使用后足落地模式具有更低的水平质心移动速度。降低质心移动速度是通过提高膝关节和髋关节屈曲活动度来实现的。前足落地模式具有较小的步宽，这可能是因为运用前足落地模式减少了改变方向阶段足与地面的接触时间[2]。 2.3.2   不同角度    一些研究调查了不同侧切角度下的动力学特征。研究发现在矢状面上，与90°侧切相比，45°侧切有较高的髋关节伸展力矩；在冠状面和水平面，45°侧切具有较低的髋关节内收力矩[17]。矢状面上髋关节的增加参与是有利的，这种情况下可通过减少冠状面和水平面髋关节的运动从而降低膝关节的外翻力矩[19， 39]。在不同侧切任务下，髋关节的作用也不相同。在90°侧切时，增加的髋关节内收力矩以及减少的髋关节冠状面和水平面能量的吸收可使其在冠状面上趋于稳定状态，相反的，在45°侧切时，由于髋关节矢状面和水平面产生的能量更大，髋关节此时起推动作用 [17， 32]。 髋关节力矩的变化与膝关节力矩的变化相关，有研究证实了随着侧切角度的增大，膝关节屈曲力矩降低，膝关节伸展力矩增加[17-18]。此外，SIGWARD等[19]还报道了不同侧切角度下膝关节的外翻力矩，110°侧切比45°侧切有高2.4倍的膝关节外翻力矩，这表明侧切角度越大对膝关节的依赖性就越高。膝关节外翻力矩的增加也与初始接触地面时峰值力的增加有关，并且较大的膝关节外翻力矩被认为是非接触前交叉韧带断裂的潜在危险因素[18]。踝关节的跖屈可在减速过程中起吸收能量的作用，在减速阶段结束时出现峰值力矩。侧切角度增大时，踝关节的跖屈力矩降低[17]，此时，踝关节吸收的能量降低，膝关节吸收的能量增加，所以踝关节损伤的风险降低，膝关节损伤的风险增加[7， 32]。 在侧切的过程中，与45°相比，110°侧切具有更高的地面反作用力[19]，产生更高的地面反作用力可能是由于侧切角度增大时需要更多的力将身体进行转向。部分研究也支持这一观点，SCHOT等[21] 发现，与45°侧切相比，90°侧切在减速和改变方向阶段需要更大的地面反作用力。并且垂直、前后、内外方向的地面反作用力分别增加21%，87%，227%[28]，这表明侧切角度越大前后方向和内外方向的负荷比率就越大。地面反作用力也可预测膝关节外翻力矩，因为在执行侧切动作时产生的力会通过踝关节传导到膝关节，地面反作用力越大，膝关节外翻的力矩就越大[7]。 在侧切减速阶段，90°侧切具有较高的向后方向的地面反作用力，地面反作用力的冲击也较大，并且减速阶段产生的向后方向的地面反作用力和冲量都大于转向阶段；相反，在进行45°侧切时并无此发现，这可能是由于减速阶段产生的力平均分布在两足[4，32]。一些研究发现当进行180°侧切时，在减速阶段会产生水平方向的制动力，此外有研究也发现在60°和135°侧切的减速阶段也会产生相当大的制动力[40]。总体而言，在侧切时的制动力是由角度决定的，当侧切角度≤45°时，减速阶段的作用是受到限制的，但是当侧切角度≥60°时，则起到促进方向改变的作用[4，26，29，32，40-45]。对于人体质心而言，在减速和方向改变阶段，身体质心位置和水平面的地面反作用力都随着侧切角度的增加而增加[1，4]。HAVENS等[4]研究发现，随着内外方向GRI的增大，重心与质心的距离也增大，这可能是因为运动者通过控制侧切时两腿之间的距离以及躯干旋转从而产生内外方向的力和冲击[32]。 2.3.3   总结   已有的研究大多注重于对下肢关节力矩和地面高反作用力的探讨，对侧切过程中减速、改变方向和加速阶段的下肢关节峰值力的研究还较少，并且还没有研究系统探究不同的落地模式和侧切角度两者之间的动力学关系，因此未来还需要进一步探究不同的落地模式和侧切角度在不同阶段的动力学差异，以完善研究的不足之处。 2.4   不同落地模式和角度的肌电活动 2.4.1   落地模式   侧切落地模式的不同会对人体下肢肌肉活动产生明显影响。研究表明，在接触地面前的50 ms，采用前足落地模式的运动者比后足落地模式的运动者踝关节跖屈肌(腓肠肌)的肌电活动更高[22]。踝关节跖屈肌肉在接触地面前的预激活，可以吸收来自地面的冲击力[22]。采用前足落地模式的运动者，触地后50 ms与触地前50 ms相比，腓肠肌的肌电活动仍然很高，但是此时胫前肌的肌电活动降低。这可能是由于采用前足落地模式可以通过增加腓肠肌的活动从而抑制胫前肌的活动。另外，踝关节跖屈时能有效减少胫骨的向前移动，这有利于促进膝关节的稳定[22，46]，所以前足落地模式可以通过增加腓肠肌的肌肉活动从而降低前交叉韧带损伤的风险。 采用前足落地模式的运动者与采用后足落地模式的运动者相比，在触地时具有更高的半腱肌和股二头肌的肌电活动，此时，身体的重心向前移动，脚跟离地，具有向前的地面反作用力[22]。腘绳肌可通过限制胫骨向前移位来增加膝关节的动态稳定性[47]。因此，腘绳肌的力量不足可能是前交叉韧带损伤的关键因素之一，研究也支持这一观点，在侧切过程中股二头肌的预激活较低的女性运动者，其非接触性前交叉韧带断裂的风险增加[48]。MACWILLIAMS等[49]还发现，增强腘绳肌的力量可以减轻前交叉韧带的负荷。股四头肌和腘绳肌的共同收缩可以增加关节的压力，促进膝关节的稳定[50]。但是，股四头肌的单独收缩会增加前交叉韧带的张力[51]。因此，在侧切动作中，激活股四头肌的同时增加腘绳肌的肌肉活动是非常重要的，通过腘绳肌的收缩可以减少股四头肌施加于前交叉韧带上的负荷[52] 。 2.4.2   不同角度   侧切时的肌肉活动与侧切的角度密切相关。一项研究发现，在侧切的减速-加速阶段，肌肉的离心收缩能力增强 [26，53]。研究发现随着侧切角度增大，股外侧肌和股二头肌肌电活动增加[26，32]，股二头肌活动的增强有利于应对膝关节的内旋力矩[54]。在减速的接触阶段，地面反作用力随着侧切角度的增大而增大，股四头肌的离心收缩有助于吸收来自外部的强大力量 [55-56]；在方向改变阶段，股四头肌的向心收缩能加快身体的转动[56]。但是股四头肌的收缩会引起胫骨向前移位，增加前交叉韧带的张力[57]。而在侧切的初始触地阶段，髋关节由屈曲到伸展，腘绳肌是髋关节伸展的主要动力来源，故此时腘绳肌的肌肉活动较高[26，  57-58]。另外，腘绳肌的肌肉活动可以稳定膝关节，防止胫骨的向前移动，从而保护前交叉韧带，并且在侧切的冲击阶段，腘绳肌通过控制膝关节的稳定，减少身体重心的移动[55，59]。 综上所述，在侧切过程中，需要膝关节周围的屈肌群和伸肌群的共同收缩来抵抗膝关节所承受的外部负荷[55]。侧切角度越大，膝关节屈肌群和伸肌群的肌肉活动就越大，因此运动者应致力于增强膝关节周围屈肌群和伸肌群的力量，特别是离心收缩时的力量[31-32，44，60-61]，以便利于膝关节在侧切的减速阶段吸收更大的力，以及承受更高的负荷[7，18-20，32] 。另外，提高下肢肌肉的牵伸能力可以帮助运动员产生更大的减速和加速的力与冲量[31， 60]，这同时也是运动者在侧切动作中提升自身表现的决定因素[31，45] 。 2.4.3   总结   腘绳肌和股四头肌的收缩对于侧切动作的执行起到了至关重要的作用，但是在现有的研究中，还缺少足够多的文献支持，并且样本含量相对较少，因此还需要进一步的研究来支持之一结果。 2.5   侧切动作的落地模式和角度对运动损伤的影响   对于侧切动作而言，其主要参与的运动包括足球、篮球、手球、排球等[1]。在侧切过程中，引起损伤的因素有很多，其中包括内在因素和外在因素。内在因素包括人体生物力学的异常、性别、之前损伤的病史；外在因素包括侧切角度、速度、核心力量或者足的落地模式[13，18，32，39，62]。外在因素的改变会导致内在因素产生适应性的变化，侧切的落地模式和角度会影响下肢力的传导以及生物力学的改变，进而造成损伤的发生率发生变化。有研究显示，侧切动作导致的非接触性前交叉韧带损伤的发生率为70%[11，22，63]，在美国，每年有8 000-250 000的受伤者[52]。前交叉韧带损伤后，超过50%的运动者在2年的康复训练后不能恢复到相同的竞技水平[64]。 如上所述，侧切动作的初始触地阶段下肢的矢状面关节角度和足的落地模式发现，采用后足落地模式会增加非接触性前交叉韧带损伤的风险，而前足落地模式可以降低膝关节的负荷[13]。此外，后足落地模式会导致下肢的刚度增加，削弱地面反作用力的能力减弱，从而导致膝关节的负荷增加[11， 23，25]。因此，采用后足落地模式的运动者的反复压力损伤发生率比采用前足落地模式的运动者高[65]。不同的落地模式导致了下肢能量分布的不均衡，后足落地模式主要靠膝关节吸收外在的负荷，前足落地模式主要由踝关节吸收能量[13]，这与直线跑的结果一致，前足落地模式更适用于膝关节不稳定的运动者，而后足落地模式更适合踝关节不稳定的运动者[11，35]。运用前足的落地模式能够更好地保护前交叉韧带，并且还能通过增加踝关节的跖屈力矩提高运动者的灵活性[1]。 不同角度的侧切具有不同的运动学和动力学特征。膝关节外翻力矩是前交叉韧带损伤的重要预测因子，与45°侧切相比，以更大的角度进行侧切时会产生更大的膝关节外翻力矩，因此侧切角度增大时，膝关节损伤的风险也会增加。为了降低损害的风险，应采取一系列的措施，例如，通过躯干向预定运动方向的旋转来帮助运动者提高侧切动作的灵活性，或者是在进行侧切动作时，给予口头指令，帮助运动者纠正其动作[18]。 众多研究表明，采用后足落地模式以及侧切角度增大时会增大膝关节损伤的风险，因此建议在进行侧切动作时采用前足落地模式、较小的侧切角度，以减少膝关节的负荷。此外，通过增强式训练、抗阻训练、平衡训练等多种训练方法，可增强膝关节周围肌肉力量，促进股四头肌和腘绳肌的协同收缩，从而增加触地时膝关节的屈曲角度，进而对膝关节起到保护作用[66]。然而目前的研究都集中于膝关节，对踝关节损伤风险的研究还较少，因此，今后的研究方向应注重于侧切对踝关节损伤风险的影响。 "