FIFA 11+练习对高校足球运动员膝踝关节肌力、本体感觉和动态平衡的研究

吴加弘，袁陆军，袁空军

足球是一项对下肢肌力、本体感觉和动态平衡等神经肌肉功能要求很高的运动，它需要运动员突然的加速或减速、方向的快速转变、跳跃和着地等来应对足球场上的瞬息万变。同时，足球也是一项高强度、对抗性的团体活动，这种活动特征也致使足球成为受伤率最高的运动项目之一[1]，其受伤率远高于篮球和手球[2]。当前，足球运动损伤的部位主要集中于下肢，特别是膝踝关节及周边组织（如关节扭伤和肌肉拉伤等）[3]。通过对运动损伤原因的调查发现，足球膝踝关节运动损伤产生的生理机制与运动员膝踝关节肌力、本体感觉、平衡能力的缺失等有密切关系[4-6]。因此，为降低足球运动损伤的发生率，2006年国际足联医疗评估和研究中心（F-Marc）制定了专门用于足球运动损伤预防的方案，简称FIFA 11+练习；该练习是一项综合力量、协调和神经肌肉控制训练的综合热身活动。研究发现，长期FIFA 11+练习不仅可以预防运动损伤的发生，还能降低大约50%的足球运动损伤风险，尤其是对膝踝关节运动损伤[7-9]。鉴于FIFA 11+练习在降低足球运动损伤中的显著效果，截止2017年底，全球超过70多个国家及协会的万余名足球教练员接受了FIFA 11+练习的培训工作[10-12]，且FIFA 11+练习已经进入篮球[13]和手球[14]等项目中。但是，目前中国足球协会及足球教练尚未加入到FIFA 11+练习的推广及培训项目中，且FIFA 11+练习在国内足球运动中出现的频率极低，对它的研究也相对较少[15-18]。

鉴于足球膝踝关节运动损伤产生的生理学原因、FIFA 11+练习在降低膝踝关节运动损伤中的作用以及FIFA 11+练习在国外足球运动中的火热和国内足球中的冷淡情况，本研究欲探讨FIFA 11+练习是否是通过改善足球运动员膝踝关节肌力、本体感觉、动态平衡能力来降低足球膝踝关节运动损伤风险；同时，为预防足球运动员膝踝关节的损伤及FIFA 11+练习在国内足球运动中的推广提供理论支持。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

从体育学院足球班选取40名男子足球运动员为受试者，所有人的踢球优势足均为右足；将40名足球运动员随机分成FIFA 11+干预组（试验组）和对照组，每组20人。2组受试者在年龄、身高、体重和训练年限方面的差异均无统计学意义（P＞0.05，表1）。所有受试者在运动干预前下肢活动能力正常，且均无严重下肢损伤或疾病史（见表1）。

表1 受试者基本情况（M±SD）Table1 The Basic Situation of Subjects（M±SD）

1.2 研究方法

1.2.1 运动干预方案 试验组进行FIFA 11+练习，代替课上传统准备活动；它主要由慢速跑步练习（6个练习）、力量及协调性练习（18个练习）和快速跑步练习（3个练习）3大部分组成；第2部分练习又分为3个等级（难度递增），其中，前5周练习初级等级，中间5周练习进阶等级，最后5周练习高级等级（见表2）。对照组进行传统准备活动来热身，主要由慢跑、徒手操及带球练习等组成。2组受试者除了课上准备活动内容不同外，其他训练内容均相同，且均由同一教师完成；每周足球课均为3次，每次热身活动均为20 min左右，干预周期为15周，干预具体安排在2018年的春季学期。

1.2.2 神经肌肉功能测试 等速肌力测试：采用美国HUMAC NORM型等速肌力系统对足球运动员的踢球腿进行膝踝关节肌力测试。膝踝关节收缩方式均为向心—向心模式，测试速度为60°/s和240°/s 2种，测试动作为屈伸动作，每组连续5次。膝关节肌力测试采用坐位姿势，活动范围为5°～85°；踝关节肌力测试采用仰卧位姿势，活动范围为-35°～15°。评价指标为相对峰力矩（Relative Peak Torque，RPT）和屈伸肌力比。

表2 FIFA 11+练习内容Table2 FIFA 11+Exercise Content

本体感觉测试：采用美国HUMAC NORM型等速肌力系统对足球运动员的踢球腿进行膝踝关节位置觉的测试，具体测试方法为被动位置觉复位测试，目标角度为膝关节屈曲45°和踝关节背屈5°。测试时，相应关节分别从中立位被仪器带至目标角度，运动员集中注意力感受此时的关节位置5 s，然后返回中立位；随后，相应关节在仪器的带动下以1°/s的运动速度被动运动，当运动员认为关节到达目标角度时按下STOP按钮（此时运动员眼睛被眼罩遮住，排除视觉对复位的影响）；测试人员记录运动员复位的实际角度与目标角度之间差值的绝对值，代表关节的位置觉，所得绝对值越小表示位置觉越好。

动态平衡测试：动态平衡测试采用的仪器为德国Balancecheck平衡测试仪，该仪器测试平台主要由1个圆柱体（直径和高度均为10 cm）链接的上下两踏板构成，其中，上踏板可进行一定程度的前后左右移动。测试模式选取动态平衡灵敏度最好及难度最高的10-hard模式，测试状态为睁眼双足站立，两足具体放于足印处（见图1）；测试时人体根据自身的平衡感及测试屏幕中红球（压力中心）的移动（见图2）调节两腿的用力来实现动态平衡，测试时间为60 s。评价指标为平衡得分（Score）、平均旋转角速度（Rot.Speed）、最大旋转角速度（Max Rot.Speed）和平衡等级（Grade）；其中，第1个指标值越大以及后3个指标值越小表示动态平衡越好。

图1 试验仪器Figure1 Experimental Instrumen

图2 测试界面Figure2 Testing Interface

为降低试验误差，所有测试均脱鞋着袜进行，且测试前先进行适应性练习；其次，每项测试均进行3次，每次间歇1 min；最后，等速肌力和动态平衡数据以最好的一次数据作为最终结果，而本体感觉数据则以3次数据的平均值作为最终结果。1.2.3 统计学分析 采用SPSS 20.0统计学软件对试验结果进行统计学分析，其结果均以均值±标准差表示。数据处理前所有数据均进行正态性检验，以试验结果服从正态分布且方差齐同为前提。同时期（干预前和干预后）组间对比采用独立样本t检验，同组内干预前、后比较采用配对样本t检验进行。P＜0.05为具有显著性差异，P＜0.01为具有非常显著性差异。

2 结果

2.1 FIFA11+练习和传统准备活动干预前后膝踝关节等速肌力比较

在组间对比方面，在角速度为60°/s和240°/s时，同时期（干预前和干预后）各肌力指标在2组间的差异均无统计学意义（P＞0.05）。在组内对比方面，试验组受试者干预后膝踝关节屈伸相对峰力矩和膝踝关节屈伸肌力比值与干预前相应指标值间的差异均具有统计学意义（P＜0.05）；而对照组受试者干预后仅有60°/s角速度下膝屈相对峰力矩值较干预前得到显著提高（P＜0.05）（见表3～表4）。

2.2 FIFA 11+练习和传统准备活动干预前后膝踝关节本体感觉比较

同时期（干预前和干预后）各指标值在组间方面的差异均无统计学意义（P＞0.05）。而在组内对比方面，干预后2组受试者的膝踝关节位置觉值均显著小于干预前相应值（P＜0.05），并根据P值的大小发现试验组各指标值的提高程度均大于对照组（见表5）。

表3 运动干预前后2组受试者60°/s等速肌力对比结果Table3 Comparison of 60°/s Isokinetic Muscle Strength Between the Two Groups Before and After Exercise Intervention

表4 运动干预前后2组受试者240°/s等速肌力对比结果Table4 Comparison of 240°/s Isokinetic Muscle Strength Between the two Groups Before and After Exercise Intervention

表5 运动干预前后两组受试者本体感觉对比结果Table5 Comparison of Proprioception Between the Two Groups Before and After Exercise Intervention

2.3 FIFA 11+练习和传统准备活动干预前后动态平衡能力比较

在组间对比方面，干预前，各动态平衡指标值在2组间的差异均不具有统计学意义（P＞0.05）；而干预后试验组Rot.Speed、Max Rot.Speed和Grade值显著低于对照组（P＜0.05）。在组内对比方面，试验组干预后各动态平衡指标值与干预前相应值间的差异均具有统计学意义（P＜0.01）；而对照组干预后Score和Max Rot.Speed值与干预前相应值间的差异具有统计学意义（P＜0.05）（见表6）。

表6 运动干预前后两组受试者动态平衡能力对比结果Table6 Comparison of Dynamic Balance Ability Between TwoGroups of Subjects Before and After Exercise Intervention

3 讨论

3.1 FIFA11+练习对膝踝关节肌力的影响

根据等速肌力的测试原理，本研究选取慢速60°/s和快速240°/s的角速度测试来分别反映受试者被测关节的最大力量和爆发力[19-20]。本研究结果发现，FIFA 11+练习能显著提高足球运动员膝、踝关节的最大力量和爆发力。FIFA 11+练习改善膝踝关节肌力的具体原因主要与FIFA 11+练习的动作结构有关，股后肌群训练、下蹲训练以及跳跃训练等练习的增强式训练能提高膝踝关节屈伸的最大肌力，而第2部分的增强式练习及第3部分的中高速跑练习则对改善膝踝关节的爆发力有显著作用[21]。在最大力量方面，F.M.IMPELLIZZERI[22]研究发现，FIFA 11+练习能显著增强青年足球运动员膝关节的最大屈伸肌力，该研究在一定程度上支持了本研究结果；而D.M.GHAREEB等[23]仅发现FIFA 11+练习对膝关节向心屈肌最大力量的改善有显著效果，对膝关节伸肌最大力量的改善效果不明显；造成这种结果差异的主要原因可能与FIFA 11+干预时对动作的规范性要求不严格所致。在爆发力方面，A.DANESHJOO等[24]发现足球运动员经过FIFA 11+练习后，优势侧股四头肌和股后肌群在300°/s下的等速肌力分别增加了27.7%和22.1%；与此同时，贾蒙蒙等[16]也证实，FIFA 11+练习能显著提高高校足球运动员膝关节屈伸肌肉的爆发力；本研究结果与上述两研究结果相似，这也侧面证明了本研究结果的准确性。

屈伸肌力比是指关节屈肌群与伸肌群力矩的比值，反映了关节活动拮抗肌群之间的肌力平衡状况[25]，对评价人体关节的稳定性及运动中预防弱势拮抗肌群的运动损伤具有重要意义[26]。A.DANESHJOO等[27]及J.BRITO等[28]均发现足球运动员经过FIFA 11+练习的干预，膝关节向心60°/s等速运动时屈伸肌力比均得到一定程度的提高，而在其他角速度下的提高不具有显著性差异。而贾蒙蒙等[16]则发现，FIFA 11+练习能提高3种不同角速度下（60 °/s、180 °/s、300 °/s）的膝关节屈伸肌峰力矩比。本研究根据干预前后膝关节屈伸肌力比增加（比值小于1）和踝关节屈伸肌力降低（比值大于2）的显著变化（P＜0.05），我们发现FIFA 11+练习能显著提高膝踝关节肌力的稳定性。上述学者在FIFA 11+练习改善肌力方面的研究主要集中于膝关节，鲜有发现FIFA 11+练习对足球运动员踝关节肌力方面的研究；考虑到足球运动中踝关节损伤的比例相对较高（如崴脚）以及末端关节肌力对射门的准确性具有重要作用，未来应加强FIFA 11+练习对踝关节肌力的研究。

足球运动员膝踝关节运动损伤与膝踝肌力不足存在一定的关联[24，29]；研究发现，腘绳肌因肌力不足而导致的膝关节损伤约占足球总运动损伤的12%～17%[29]。此外，膝关节屈伸肌力的协调发展是影响膝关节损伤的决定性因素之一[27，30-31]，其中，较低的膝关节屈伸肌力比与膝关节肌肉损伤显著相关。FIFA 11+练习第2部分中的股后肌群练习（跪地前倾练习）有助于屈肌离心力量的发展，长时间FIFA 11+练习不仅能改善足球运动员腘绳肌的肌力不足情况，还能提高膝关节屈伸肌力比。由上述内容可知，FIFA 11+练习对足球运动员膝踝关节肌力的改善也是预防及降低足球膝踝关节运动损伤的肌力机制。

3.2 FIFA 11+练习对膝踝关节本体感觉的影响

本体感觉是指肌肉、肌腱、关节等器官在运动或静止时产生的深感觉，它对肢体空间位置、运动状态和运动方向的感知以及精确运动的神经肌肉控制等具有重要的作用[31]。研究显示，本体感觉训练[32]或热身训练[33-34]均可以改善足球运动员的本体感觉功能。A.DANESHJOO等对足球运动员进行2个月的FIFA 11+练习干预，发现FIFA 11+练习能显著改善足球运动员膝屈45°和60°时的本体感觉功能。本研究不仅发现FIFA 11+练习能提高足球运动员膝关节的本体感觉功能，对踝关节本体感觉也具有相同功效。至于FIFA 11+练习提高运动员本体感觉功能的原因，I.HOLM等[35]认为FIFA 11+练习后本体感觉增强的原因之一可能是这些练习提高了大脑对本体感觉线索的注意力；初期是加强运动早期的意识水平，末期则是强化自主水平。与此同时，也有学者认为在热身期间，肌肉组织随着肌肉温度和粘弹性的升高，再结合充足的氧分，这将导致机械感受器敏感性的增强[36-37]；这些改变促使机械感受器和运动觉功能的提高[36]，最终改善足球运动员的本体感觉功能。但是，W.GRITSANADILOK等[38]却发现FIFA 11+练习对青少年五人制足球运动员踝关节本体感觉功能的改善程度不大；本研究结果与其不同，造成这种结果的原因可能与足球的人数、场地大小、赛制（11人制与5人制）等不同导致人体本体感觉的不同及统计学分析方法（他们的研究只进行同时期组间对比，未进行干预前后对比）不同有关。此外，研究还发现，本体感觉训练或热身训练对运动损伤风险的降低及损伤后的康复等具有重要的价值。其中，运动员本体感觉的恶化会导致姿势摇摆增加、平衡降低、跌倒风险增加；进而导致运动员踝关节扭伤风险的增加。E.ERGEN等[39]证实本体感受训练可将复发性踝关节扭伤运动员的踝关节扭伤发生率降低到与无踝关节扭伤者相同的水平。本研究发现，FIFA 11+练习能显著提高足球运动员的膝踝关节本体感觉，再结合FIFA 11+练习能使足球膝和踝损伤分别减少48%和32%[9]；本研究认为，FIFA 11+练习对本体感觉功能的改善是FIFA 11+练习降低足球运动损伤的重要生理学机制之一。最后，鉴于FIFA 11+练习的流行度及本体感觉的重要性，今后的研究应侧重于FIFA 11+练习在运动损伤康复方面及使用本体感觉评估运动损伤风险的研究。

3.3 FIFA 11+练习对动态平衡能力的影响

动态平衡是指人体受到内外力作用时，躯体通过自我调整以维持姿势稳定的一种能力；它是姿势控制的一种重要形式，也是人们日常生活及活动、运动员技术动作完成以及人们预防跌倒的重要因素。研究证实，科学的运动训练可以显著改善足球运动员的动态平衡功能，并能有效降低运动损伤的发生率[40-41]。F.AYALA等[42]通过4周FIFA 11+练习（每周3次，每次20 min）干预前后Y型动态平衡数值的变化，发现FIFA 11+练习能显著改善足球运动员的动态平衡能力。与此同时，M.T.KERMAN等[43]也发现，FIFA 11+练习在改善运动员动态平衡方面具有较好的效应。本研究也得到相似的研究结果，即15周的FIFA 11+练习不仅能显著改善足球运动员的动态平衡功能，且改善效果优于传统准备活动。但是，I.M.NWOBA[44]却发现，FIFA 11+练习不能提高足球运动员的动态平衡能力；其原因可能与研究对象处于不同的年龄阶段有关，即上述所有研究对象的年龄阶段均为青年，而I.M.NWOBA的研究对象则为9～11岁的少年。

FIFA 11+提高足球运动员动态平衡能力的原因主要与FIFA 11+的动作构成有关。（1）FIFA 11+练习第2部中的核心稳定性训练，该部分中的单腿持球练习、下蹲练习和跳跃练习等练习易使足球运动员处于稳定与不稳定状态的交替转换中，长期练习易使运动员掌握这种“外部干扰-内部平衡适应”的姿势控制，进而增强人体的动态平衡功能[45]。（2）FIFA 11+的动作构成中有专门针对下肢及核心力量、本体感觉和神经肌肉控制的训练，这些神经肌肉功能的改善为动态平衡的提高奠定了基础[33，43，46]。（3）FIFA 11+练习中有专门负责不同方向控制的动作，如快速前后冲刺跑和跑步急速转向有利于运动员前后方向的运动控制，而侧身跳和方形跳则有利于运动员左右方向的运动控制。

3.4 FIFA 11+练习降低足球运动损伤的综合分析

人体的姿势控制能力与运动损伤的降低密切相关，其中，肌力和本体感觉是影响人体姿势控制的重要生理学因素。肌力是肌肉力量的重要表现形式，它是姿势控制的力量源泉；本体感觉主要是指在没有视觉的帮助下评估肢体位置、运动状态及发力大小的能力，是姿势控制的3大感觉系统之一；由于肌肉感受器对肢体本体感觉的发展起着最重要的作用，因此，肌肉力量及功能状态的改变必然会促进本体感觉的发展[47]。与此同时，许多研究证实肌力和本体感觉的改善均有助于人体的姿势控制[36，48-49]。动态平衡是姿势控制的一种重要表现形式，也是评价运动损伤风险的重要手段；目前，多数研究均已证实平衡功能的改善与运动损伤的降低密切相关[16，40，43]。由此可知，肌力和本体感觉是衡量运动损伤风险大小的内在基础，而动态平衡则是其重要的外在表现；因此，肌力、本体感觉和平衡功能的提高均与运动损伤之间存在密切关系。鉴于足球膝踝关节运动损伤产生的生理机制与运动员膝踝关节肌力、本体感觉、平衡能力的缺失等有密切关系[4-6]，且FIFA 11+练习能显著降低足球运动员膝踝关节的运动损伤风险[8-9]；而本研究发现FIFA 11+练习在改善足球运动员膝踝关节最大肌力及稳定性、膝踝关节本体感觉和动态平衡功能等方面具有良好的功效，因此，这也是FIFA 11+练习预防及降低膝踝关节足球运动损伤的重要生理学机制。考虑到FIFA 11+练习在改善足球运动员膝踝关节肌力等方面的效果，且FIFA 11+练习还具备内容简单、易操作等优点；因此，FIFA 11+练习可以代替足球运动的传统准备活动作为足球运动员的专项准备活动；同时，未来也应该加强FIFA 11+练习在校园足球运动中的大力推广。

4 结论

本研究分别对高校足球运动员进行为期15周的FIFA 11+练习热身活动和传统准备活动的干预，结果发现FIFA 11+练习不仅能提高高校足球运动员膝踝关节的最大肌力、爆发力和肌力稳定性，还能显著改善高校足球运动员膝踝关节本体感觉和动态平衡能力；而这也是FIFA 11+练习预防及降低膝踝关节足球运动损伤的重要生理学机制。因此，未来应推动教练员或足球教师将FIFA 11+练习引入校园足球运动中，作为校园足球竞赛或活动的专项准备活动。