研究目的:非接触性前交叉韧带损伤是女子足球运动员一种高发的膝关节损伤类型,常发生于一些急速的变向动作中,如侧切和转身动作。已往研究表明疲劳和非预期因素均可导致侧切和转身动作过程中运动表现下降,并增加前交叉韧带(ACL)损伤风险,但对于疲劳与非预期双因素混合作用对侧切和转身动作的生物力学影响的实验性研究尚不多见,也未形成统一的结论与观点。本文在前人研究的基础上,采用更接近足球运动特征的疲劳构建方案以及非预期变向选择的测试方案,目的是考察疲劳与非预期两因素对女子足球运动员在完成侧切和转身动作过程中的下肢生物力学所产生的影响,着重分析疲劳与非预期双因素混合所产生的主效应及交互作用,并据此讨论侧切和转身动作中非接触性ACL损伤风险的生物力学机制。研究方法:选取21名上海市高校女子足球运动员作为研究对象,热身活动后先完成疲劳前的预期、非预期条件下侧切、横切和转身动作的测试,然后依据既定的疲劳方案对受试者进行疲劳的诱导,待受试者达到本研究既定的疲劳判定标准后,立即对受试者进行疲劳后测试,测试内容同疲劳前。采用红外运动捕捉系统(16个T40摄像头,200Hz,Vicon Motion Analysis,UK),采集粘贴在受试者身上38个反光Marker球(直径14mm)在变向动作过程中的三维坐标时间序列。同步采集变向动作过程中支撑腿的地面反作用力(9287C,1000Hz,Kistler Instruments AG Corp.,Switzerland)。将采集到的原始数据导入Visual 3D(C-Motion,Inc.,USA)分析软件,采用Butterworth四阶低通滤波器对原始运动学和动力学进行滤波平滑(截止频率分别为12Hz和100Hz),在此基础上进行人体建模和运算,并输出所需要的运动学和动力学指标结果。采用2×2双因素重复测量方差分析对所考察指标进行统计分析,显著性水平设为0.05。考虑到足球运动中的变向动作特点,本研究选择变向测试动作中的侧切和转身两种动作进行分析。研究结果:1)疲劳与非预期因素的交互作用在侧切动作过程中的各指标上不表现显著性(P>0.05)。但在转身动作中的髋关节和踝关节的内外旋活动度,以及髋,膝,踝关节的矢状面屈伸力矩上则交互作用显著(P<0.05);具体表现为:在预期条件下,疲劳后踝关节的内外旋活动度显著减小(P<0.05),髋关节内外旋活动度以及伸髋力矩、屈膝力矩、跖屈力矩显著大于疲劳前(P<0.05),而在非预期条件下,疲劳前后髋关节和踝关节的内外旋活动度,以及髋,膝,踝关节的矢状面屈伸力矩的差异不具有显著性(P>0.05)。2)疲劳主效应对侧切动作过程中的运动学指标的影响不具有显著性(P>0.05),但疲劳因素对髋关节、膝关节和踝关节额状面的内外翻力矩的影响具有显著性(P<0.05)。结果显示与疲劳前相比,疲劳后预期条件下额状面上关节内翻力矩显著下降,疲劳后非预期条件下由内翻向外翻力矩转换的趋势(P<0.05)。对于转身动作,疲劳后膝关节内外翻ROM显著增大(P<0.05),并且疲劳后的垂直地面反作用力、水平前后地面反作用力和侧向地面反作用力第一峰值及垂直地面反作用力第一峰值负载率都显著下降(P<0.05)。3)与疲劳因素的主效应相比,非预期因素的主效应表现更为明显。在侧切和转身动作中大部分髋、膝、踝关节的运动学和动力学指标在非预期条件下(相对预期条件)都产生了显著性变化(P<0.05)。结论:1)在完成侧切和转身动作过程中,未发现疲劳和非预期存在叠加效应,预示疲劳和非预期同时存在时并不会增加ACL损伤风险。2)与疲劳前相比,疲劳后在完成侧切动作时髋关节和膝关节处受到外翻力矩的作用,将会导致其稳定性的下降;转身动作过程中地面反作用力下降,可能会影响运动员后续的运动表现。3)非预期条件下,侧切和转身动作过程中下肢采用了不同于预期条件下的运动学和动力学载荷模式,这将会导致ACL损伤风险的增加。4)在非预期条件下,相对于侧切动作,转身动作采用了较僵直的落地模式,将会增加ACL损伤发生风险。