《Scientific Reports》：A study on the effects of different isokinetic testing modes of knee flexion-extension muscle strength ratios on lower extremity stiffness during jumping
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为探究膝关节屈伸肌力比值对下肢刚度影响，研究人员开展相关研究，发现二者显著正相关，具重要意义。
在运动的世界里，人体就像一台精密的仪器，各个部位相互协作，共同完成各种动作。而膝关节屈伸肌力比值和下肢刚度，在运动中起着至关重要的作用。想象一下，运动员在赛场上跳跃、冲刺，他们的下肢需要具备合适的刚度，才能高效地完成动作，同时避免受伤。但目前，膝关节屈伸肌力比值（F/E）在不同运动速度下对下肢刚度（K
vert）的具体影响还不明确。为了解开这个谜团，河南师范大学体育学院的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为了探究不同等速测试条件下膝关节屈伸肌力比值对跳跃时下肢刚度的影响，选取了 55 名健康的男性大学生作为研究对象。他们运用了 Biodex 等速肌力测试仪、高速摄像机以及 Kistler 三维力平台等关键技术设备。通过 Biodex 等速肌力测试仪，在 60°/s、150°/s 和 240°/s 三种速度下对膝关节屈伸肌群进行测试，计算出屈伸肌力比值；利用高速摄像机和 Kistler 三维力平台收集原地垂直跳跃时蹬地和缓冲阶段的力学参数，进而计算出下肢垂直刚度。
研究结果
- 不同测试速度对膝关节屈伸肌力的影响：研究发现，随着膝关节屈伸速度的增加，屈伸肌力比值逐渐增大，且组间差异具有统计学意义。在不同速度下，通过百分位数排名将参与者的测试结果分为低、中、高三个组，对比发现速度越快，屈伸肌力比值越高1。
- 膝关节屈伸肌力比值对下肢垂直刚度的影响：在下肢蹬地阶段，随着膝关节屈伸肌力比值的增加，峰值垂直地面反作用力增大，质心垂直位移减小，且高速测试时高屈伸肌力比值组达到最高峰值。在着陆缓冲阶段，中高速测试时，峰值垂直地面反作用力随着膝关节屈伸肌力比值的增加而显著增大。在蹬地阶段，质心垂直位移在低速和高速测试间差异显著，且整体上随屈伸肌力比值增加而减小；着陆缓冲阶段，质心垂直位移在三种测试模式下无显著差异，也无一致变化趋势2。
- 不同膝关节屈伸肌力比值对下肢垂直刚度的具体影响：在推进阶段，所有测试模式下，下肢垂直刚度都随着膝关节屈伸肌力比值的增加而增加，高、低 F/E 比值组间差异显著。在着陆缓冲阶段，中高速测试模式下，垂直刚度随着 F/E 比值增加有上升趋势，高、低 F/E 比值组间差异显著。在快速测试模式下，高组的 F/E 值在 0.76 - 1 范围内时，推进阶段和着陆缓冲阶段的下肢垂直刚度达到最大34。
研究结论与讨论
研究表明，膝关节屈伸肌力比值与下肢垂直刚度之间存在显著的正相关关系，尤其是在快速运动模式（240°/s）下，F/E 值的增加显著提高了下肢垂直刚度。这一发现为运动训练和康复提供了重要的实证依据。
从运动训练角度来看，建议运动员增加高速运动训练（如 240°/s），提高膝关节屈伸比值和下肢刚度，从而提升运动表现并预防受伤。对于膝关节受伤的患者，康复时应根据具体情况选择合适的速度进行训练，在低速（60°/s）下调整屈伸肌力比值，逐渐增加下肢刚度，改善关节功能，同时避免刚度过高加重损伤。此外，还应定期评估膝关节屈伸肌力比值和下肢刚度，根据变化调整训练强度和速度，制定个性化的训练方案，以提高训练和康复效果。
不过，该研究也存在一定的局限性。样本仅包含 55 名健康男性大学生，未涵盖女性和其他年龄组，样本量较小，研究结果的普适性受限；且只采用了三种速度模式，未覆盖更广泛的速度范围；同时未结合其他生物力学参数（如关节角度、肌肉激活水平等）进行综合分析。未来研究可扩大样本规模，涵盖不同性别、年龄和运动水平的人群，增加更多速度模式，并结合更多生物力学参数，进一步揭示膝关节屈伸肌力比值与下肢刚度之间的内在机制。
