双侧下肢差异性

2.2.3.1 统计学分析

本研究中独立的变量包括：体侧（偏利侧和非偏利侧，2个水平），着陆高度（低、中、高，3个水平）。着陆高度在本节中仍被提及，一方面是为了增加实验数据，另一方面是为了便于与其他研究做比较，因为在多数关于着陆动作生物力学的实验研究中，着陆高度是一个非常重要的影响因素，在没有该方面研究之前，我们无法确认着陆高度与体侧是否存在显著性的交叉影响。

我们采用双因素方差分析来检验体侧和着陆高度对所有生物力学参数的影响及其交叉性影响。当以上分析发现着陆高度对具体参数有显著性影响时，采用Tukey's HSD事后检验来评价其显著性差异发生在何种状态之间。在所有分析中，P＜0.05被定义为显著性差异。所有的分析应用网络免费的统计学分析系统Vassar Stats完成（网站地址：http：//faculty.vassar.edu/lowry/Vassar Stats.html）。

2.2.3.2 统计结果

体侧和着陆高度的影响及其交叉影响统计结果如表2-3所示。在任何参数中未发现体侧和着陆高度两个因素之间有显著性交叉影响。三个方向的地面反力峰值、到达竖直方向地面反力峰值的时间和加载速率都未体现显著的双侧差异性。

表2-3 体侧与着陆高度对着陆生物力学参数的影响（x¯±s；n=16）

附注1：双侧显著性差异（P＜0.05）；

附注2：不同着陆高度情况下显著性差异（P＜0.05）；

附注3：任意参数间两因素之间不存在显著的交叉影响（P＞0.05）。

典型测试的三个方向地面反力及其合力的双侧比较如图2-9所示。随着陆高度的提高，竖直和前后方向地面反力峰值显著增加，而左右方向地面反力峰值、到达竖直方向地面反力峰值的时间和加载速率未受跳落高度的显著影响。典型测试的三个平面内踝关节角位移和角速度的双侧比较如图2-10～图2-12所示。随跳落高度的提高，所有的极限角位移和角速度都增加，但是着陆高度仅对极限背屈和内翻角度有显著性影响。偏利侧所有极限角位移和角速度都比对侧偏大，但显著性差异仅体现在极限背屈和外展角速度。

图2-9 典型测试双侧地面反力时间曲线比较

图2-10 典型测试双侧踝关节屈伸运动曲线比较

图2-11 典型测试双侧踝关节内/外翻运动曲线比较

图2-12 典型测试双侧踝关节内/外旋运动曲线比较

典型测试的胫骨前肌和外侧腓肠肌肌电图双侧比较如图2-13所示。两块肌肉的触地前肌电持续期在体侧间和不同着陆高度间都没有显著性差异。无论触地前后，非偏利侧胫骨前肌有显著较大的肌电绝对幅值。无论触地前后，随着陆高度增加，外侧腓肠肌的肌电绝对幅值都显著增大。

图2-13 典型测试双侧下肢肌电图比较

2.2.3.3 着陆生物力学的下肢双侧差异性

通过实验结果，未发现着陆高度与体侧偏利性在任意参数间存在显著的交叉性影响。因此，在分析偏利性影响的时候，就可以不用过多考虑着陆高度的影响。但是，由于着陆高度的影响十分重要，我们必须通过实验验证来排除其影响，才能使得后面的讨论更有说服力。在本研究中，偏利侧所受到的地面反力峰值在各个方向上都比非偏利侧更大，但是未发现显著性差异。Schot等人[22]发现，在着陆时竖直方向地面反力的双侧变异性为12.8%，双侧非对称性为52.5%。但是，关于这两个参数在其他研究中较少使用，缺乏与其他研究的比较。在本研究中，未发现偏利侧和非偏利侧达到竖直方向地面反力峰值的时间存在显著的差异性。

竖直方向地面反力峰值和达到竖直方向地面反力峰值的时间的对称性具有内在联系。我们猜想，在着陆过程中，因为神经系统出于本能的保护，两侧冲击力同时到达峰值，这样双足承受冲击会尽量保证同步性，以维持平衡和避免任意一侧单独承受较大冲击力。但是，这种本能的保护机制不是十分完美，所以达到竖直方向地面反力峰值的时间在两侧下肢并不完全一致，这个微小的差异会引起双足分别承受竖直方向地面反力峰值之和要大于双足竖直方向地面反力合力的峰值。这一点在本研究结果与Mc Nitt-Gray[23]的研究结果的比较过程中得到证实。Mc Nitt-Gray[23]的研究中着陆高度与本研究着陆高度一致，当分别从32cm和72cm高度跳落时，峰值地面反力分别为（3.93±1.3）BW和（6.26±1.9）BW。这些数值大于本研究单足受力峰值，而略小于双足受力峰值的和，所以这种机制得到了证实。

由于在竖直方向地面反力峰值和达到竖直方向地面反力峰值的时间上存在较好的两侧对称性，所以加载速率在偏利侧和非偏利侧之间也未体现显著性差异。另外，加载速率的计算中存在除法操作，这会放大分母的方差。因此，加载速率甚至表现出比其自身均值更大的方差。较大的方差会弱化其在比较过程中均值的差异，这可能也是加载速率不受着陆高度和体侧因素显著性影响的另外一个原因。从其他分析中也可以发现，这个参数对其他因素的影响也都不敏感，所以在今后的研究中，不必对其过度关注。

有趣的是，体侧偏利和着陆高度因素对踝关节运动学参数有非常相似的影响效果。任何极限角位移都不存在显著的两侧差异性，但是背屈和外展的极限角速度都体现为显著的两侧差异性。这个现象从未在其他文献中报道过，这个结论非常有意义，因为较大的关节角位移和角速度极值通常意味着更大的损伤风险，这可能是导致在着陆中踝关节右侧扭伤明显多于左侧扭伤的原因之一。

与期望一致，两块踝关节肌肉未在持续期表现出显著的双侧差异性。跳落高度因素对外侧腓肠肌的影响比对胫骨前肌的影响更大，与之相反，体侧偏利性因素对胫骨前肌的影响比对外侧腓肠肌的影响更大。对触地前后胫骨前肌绝对EMG幅值，体侧都有显著性影响，而对触地前后外侧腓肠肌绝对肌电幅值，两侧比较P值都约为1。这是一个非常有意义的结论，即无论触地前还是触地后，非偏利侧胫骨前肌比对侧胫骨前肌提供更强的肌电活动性。胫骨前肌是最主要的踝背屈肌之一。胫骨前肌活动性的非对称性有可能与背屈角速度双侧差异性有关，即在着陆动作中非偏利侧下肢提供更强有力的踝关节背屈肌活动性来有效控制踝关节活动。这种保护机制具有明显的非对称性。

在肌电活动性分析中，我们使用了绝对肌电幅值。在讨论这种分析方法的合理性时，不得不涉及肌电幅值归一化（或无量纲化）问题。对测量的肌电幅值进行归一化，长期以来在运动人体科学研究中被应用。Burden等人[24]在他们的研究工作中清晰讲述了关于肌电归一化的知识。肌电归一化的方法包括峰值动态法、均值动态法、等长和等动最大随意收缩法和次最大随意收缩法。关于使用哪种方法在肌电图分析中更为合理，目前并未形成统一的意见。Burden等人[24]认为，相对于未经归一化的原始数据，等动最大随意收缩法归一化的肌电幅值有较大的个体性差异，所以认为等动最大随意收缩法归一化肌电幅值并不合理。峰值和均值动态法归一化肌电幅值具有两个局限性。首先，在降低个体差异性的同时，也抹煞了原始数据中存在的正常的差异性。其次，根据这两种方法中归一化因子的本质含义，它们不能反映肌肉的活动性程度，而这恰是研究者或医务工作者希望知道的。

在着陆动作研究中，Suda等人[25]使用等长最大随意收缩法来归一化他们测量的肌电幅值。但是他们发现这些归一化后的数据有很大的标准差，从而掩盖了本来的统计学差异。例如，他们未发现两个实验组间的胫骨前肌触地前肌电幅值具有显著性差异，但是在讨论时却一味强调均值体现的趋势。这是违反统计学分析原则的，但也正体现了不合理的肌电归一化方法所带来的尴尬。另外，Yang和Winter[26]也早就警告过，等长最大随意收缩法归一化肌电幅值可靠性较差。

在着陆动作研究中，Santello等人[7]也应用最大随意收缩法归一化肌电数据，其原因在于他们的实验分为有视觉和无视觉两个不同的状态，两个状态的实验间隔为一周，所以在比较分析中需要一个校准。事实上，许多关于从不同高度跳落着陆的研究中，肌电幅值数据都是采用本课题研究中所用到的相对幅值，即其他高度跳落时的肌电幅值与从最低高度跳落时的肌电幅值相比得到的数值。虽然Santello和Mc Donagh[6]以相对幅值形势来表达他们的肌电测量数据，但是在实际分析中依然使用了原始数据，即绝对肌电幅值。此外，Hopper等人[27]也通过分析绝对肌电幅值得到满意的结果。

肌电数据受很多因素的影响。在本研究中，我们尽量对实验条件进行控制，不同受试者之间粘贴的表面电极位置、电极间距等都尽量保持一致，最大限度减少由于实验状态对结果个体差异性的影响。鉴于对不同的归一化方法优劣都无定论，以及表面肌电图的影响因素非常复杂，使用原始的绝对肌电幅值进行分析也不失是一种恰当的选择。