有無注意任務對跳深落地動作的影響

周 琴，任園園，陸阿明，張殿祥，黃鍶慧

（蘇州大學 體育學院，江蘇 蘇州 215021）

跳深是發展下肢肌肉快速力量的常用訓練方法， 其工作形式為離心-向心收縮， 這種工作形式也被稱為肌肉拉長-縮短周期收縮，這種收縮形式能有效發展運動員神經-肌肉系統的反應能力， 對于體能訓練以及專項技能訓練都是非常有效的方法。 但由于跳深落地動作這一特殊性，因而有研究指出快速制動的落地過程極易發生損傷［1］，且影響跳深質量的因素眾多［2］。 相關的研究表明，跳深的高度［3-4］、動作的正確性［5-6］以及訓練水平［7-8］等與跳深落地過程中的損傷和跳深的質量有密切關系。 由于跳深落地時需要雙腳穩定支撐，在積極緩沖的同時為后續起跳做好準備， 因而其落地動作模式與單純的跳落緩沖動作必然存在一定的差異。 近年來，在落地緩沖動作中，注意任務對動作質量和損傷的影響受到了關注。 注意的選擇性理論認為信息加工需要一些注意資源， 當不同的活動爭奪這一資源就會使活動績效下降。 相關研究也證實了認知任務的注意需求對動作有影響，且任務難度越大影響越大［9］。 有研究表明同時執行注意分配任務和跳躍著陸任務會降低跳躍質量并增加ACl 損傷風險［10］。Lin 也認為分散注意任務可能會影響姿勢控制，導致動態姿勢穩定性差，并可能增加下肢損傷的風險［11］。另外一個關注點是落地動作過程中優勢與非優勢腿的活動差異，有研究認為優勢側落地穩定性和動作控制能力均優于非優勢側［12］，因而在落地過程中非優勢側較易發生損傷［13］，也有研究認為優勢側與非優勢側的落地差異是對稱的［14］。由于跳深落地動作對穩定性的控制要求更高， 可能引起跳落動作損傷和質量下降的這些因素對跳深落地動作的影響更為明顯。 因此，本研究對有無注意任務下跳深落地動作中優勢與非優勢腿落地動作的差異進行了探討， 旨在揭示注意任務對跳深落地動作質量的影響及其與損傷風險的可能關聯， 以期為跳深練習成績的提升和預防損傷提供理論支撐。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

受試者均來自蘇州大學體育學院的男性， 排除各項因素后，共有 15 人自愿參與本次實驗（年齡 21.67±2.61 歲，身高174.49±6.83cm，體重 67.85±11.40kg）所有受試者半年內無下肢損傷及手術史，實驗前24h 無劇烈運動，受試者均無運動等級。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗法

1）Vicon 運動捕捉系統

采用英國生產的Vicon 紅外高速運動捕捉系統， 軟件版本為Vicon Nexus 1.5.1， 此系統由八臺紅外攝像機 （型號為MX13）、pc 主機以及相關的配件組成。選用系統自帶的下肢模型（Plug-in-Gait）對跳落動作進行捕捉和采集，采集頻率為100Hz。 將28 個直徑為14mm 的Market 球準確的貼在人體下肢各環節的骨性標志處。 貼點位置如圖1 所示。

2）三維測力臺

采用兩塊由瑞士生產的Kistler 三維測力臺90cm×60cm×10cm（長×寬×高），對 X、Y、Z 三個方向的力進行采集，主要采集落地動作的動力學指標。 采集頻率為1 000Hz，通過連接線轉換模塊連接三維測力臺和Vicon 紅外高速運動捕捉系統， 從而實現同步測量。

3）實驗過程

準備工作：1）帶領受試者更換緊身褲和運動鞋；2）詢問受試者基本信息；3）測量受試者優勢側與非優勢側；4）由經過多次培訓的實驗人員對受試者進行Market 球的黏貼；5）測量受試者的身高、體重、腿長、膝寬、踝寬；6）讓受試者站上力臺，雙腳自然張開與肩同寬，兩眼目視前方不要說話不要動進行靜態采集；7）讓受試者進行熱身，以4km/h 的速度進行5min 熱身；8）受試者進行熱身時講解跳深和3D 多目標跟蹤（3D Multiple Object Tracking，3D-MOT）任務，并進行示范。為保證實驗的可靠性，準備工作由同一人完成。

4）3D 多目標跟蹤方案

受試者熱身結束后對其進行MOT 測試，采用由 8 個相同球體組成的 3D-MOT 任務［15］。 每個任務分為 4 步：1）屏幕上出現8 個相同顏色的圓球；2）8 個圓球中有3 個會變成其他顏色，隨后又變回原來的顏色；3）變回顏色后的8 個小球在屏幕內以相同的速度隨機運動；4）圓球運動停止后，受試者依次找出發生變色的3 個小球。 為了保證受試者接受的MOT 任務負荷相同， 在實驗開始前對受試者進行MOT 初始速度的測量，測量方式為：任務以隨機速度出現，若受試者能正確識別目標球體，下一次進行的任務則加快，若不能正確識別，則減慢，球體的速度呈階梯式進行升降調節， 直至受試者的臨界速度被確定。 為保證受試者在跳落過程中能準確識別目標球體，將實驗中的MOT 速度設為初始速度的30%，實驗中受試者沒有找出3 個變色球體的位置則重新開始實驗， 直至找對為止。 同時，下落動作與MOT 任務保持同步，若受試者完成MOT 任務時長超過兩秒則重新開始實驗。 3D-MOT 任務如圖3 所示。

5）優勢側測量方案

采用踢球法測量優勢側，踢球時左右側均采用原地踢球動作，實驗時受試者雙腳前后開立， 支撐腳放置于球同側后方約10 cm 位置， 踢球腳自然向后邁出， 兩腳間距離以受試者自我感覺舒適為宜， 雙手背于體后， 重心前傾移至支撐腿， 同時踢球腿開始積極送髖， 大腿前擺， 小腿后屈， 以膝關節為軸，小腿加速前擺全力將球踢出。 判定優勢側非優勢側的標準為球的落點和踢球點間的位移，記錄每側有效成績3 次， 選取每側最遠的1 次成績進行雙側比較， 評定受試者的優勢側（Dominant Side，DS）和非優勢側（Non-dominant Side，NDS）［16］。

1.2.2 實驗方案

受試者站在高為30cm 的跳臺上，跳臺與力臺的距離是身高的 50%［17］，進行有注意任務（Attention Task，AT）或者無注意任務（No Attention Task，NAT）跳落，受試者雙手叉腰，聽到實驗人員口令后完成跳落動作。 跳落動作分為兩個階段：1）受試者從跳臺上跳下來，兩只腳分別落在兩個力臺上；2）受試者立即盡可能高的垂直向上跳后兩腳分別落在兩個力臺上。 這兩部分動作在后面的闡述中分為第一階段和第二階段。 著地方式都為“足趾-足跟”模式。 受試者注意任務：1）NAT：受試者雙眼目視前方、 雙手叉腰跳到90cm×60cm×10cm 的力臺上后迅速垂直向上跳后再次落在力臺上；2）AT：受試者雙眼看著前方的屏幕進行MOT 任務的同時雙手叉腰，從跳臺上跳落到力臺上，跳落后快速垂直向上跳后再次落在力臺上，完成跳落動作的同時觀察小球的變化，結束后快速指出小球的位置。 每個動作有效完成3 次，結果取3 次有效動作的平均值。 每次正式實驗前給予受試者指導并成功完成兩次跳落預實驗。 跳落動作包括被試從跳臺上跳下來并降落在力臺上和被試立即盡可能垂直向上跳，如圖4 所示。

1.2.3 數據處理與統計分析

跳深落地動作分成兩個階段， 第一階段為被試從跳臺上跳落至測力臺上到緩沖結束， 第二階段為被試立即在測力臺蹬伸開始到盡可能垂直向上跳再次落地緩沖結束。 第一階段落地時刻為t0，達到地面反作用力峰值時刻為t1，緩沖結束時刻同時為第二階段蹬伸的開始時刻為t2， 第二階段離地時刻為t3、再次落地時刻為t4，第二階段落地地面反作用力峰值時刻為t5、第二階段緩沖結束時刻為t6。 第一階段著地至峰值力的時間為Ta1= t1- t0，第一階段著地至緩沖結束時刻為Tb1= t2-t0，騰空時間Tc1= t4- t3，第一階段著地至第二階段峰值力Ta2=t5-t0，第一階段著地至第二階段緩沖結束即整個動作完成時間Tb2=t6-t0。 2）采用SPSS 26.0 對數據進行正態分布檢驗，用配對樣本t 檢驗對同一側（優勢側或非優勢側）數據不同注意任務進行統計學分析， 同樣用配對樣本t 檢驗對同一任務不同側進行統計學分析。實驗數據采用±標準差（）表示，觀察受試者在不同注意任務下的下肢生物力學參數。

2 結果

2.1 落地動作的時間變化特征

表 1 中優勢側（DS）或非優勢側（NDS）有無注意任務（AT、NAT） 進行跳深動作時的時間變化可以發現大部分的參數都發生了顯著性變化， 優勢側中 NAT 的Tb2以及 Ta2顯著大于AT，p＜0.05。 非優勢側中 NAT 的 Tb2，Ta2顯著大于 AT，而 Ta1卻顯著小于AT，p＜0.05。相同注意條件下的優勢側與非優勢側落地動作的時間差異無統計學意義。

表1 不同注意任務下落地動作的時間特征

表1 不同注意任務下落地動作的時間特征

注：＊表示同一側下，有任務注意與無任務注意的顯著性差異；# 表示同一注意任務下，優勢側與非優勢側的顯著性差異。＊/# 差異具有顯著性p＜0.05；＊＊/## 差異具有顯著性p＜0.01；下表同

時間(s)NAT AT DS NDS DS NDS Tb2 Ta1 Tb1 Tc1 Ta2 0.910±0.147＊0.053±0.022 0.143±0.052 0.452±0.073 0.838±0.030＊0.906±0.147＊0.044±0.012＊＊0.140±0.052 0.432±0.108 0.838±0.117＊0.858±0.112＊0.059±0.021 0.142±0.036 0.420±0.066 0.788±0.091＊0.854±0.116＊0.056±0.017＊＊0.137±0.037 0.401±0.055 0.785±0.090＊

2.2 落地動作的角度變化特征

表2 是踝關節的角度變化， 踝關節角度在各個時刻沒有顯 著 性 變 化 ， 優 勢 側 的 AT 在 t0、t1、t2、t5、t6的 踝 關 節 角 度 較NAT 大。 非優勢側中，AT 在 t0、t1、t2、t6比 NAT 大，而在 t5 卻比NAT 小。 相同注意條件下的優勢側與非優勢側踝關節角度的差異無統計學意義。

表2 不同注意任務下落地動作的踝關節角度變化（x±s）

表3 是髖關節在各個時刻的角度變化， 無論是優勢側還是非優勢側， 髖關節角度在t2、t5和t6均具有顯著性變化，且NAT 髖關節角度顯著大于 AT，p＜0.05。 相同注意條件下，優勢側的 NAT、AT 在 t0、t5、t6顯著小于非優勢側，且在 AT 下，優勢側 t1、t2顯著小于非優勢測，p＜0.05。

表3 不同注意任務下落地動作的髖關節角度變化（x±s）

表4 為膝關節在各個時刻的變化， 從表中可以看出優勢側中，t6的 NAT 顯著大于 AT，p＜0.05，非優勢側中無統計學意義。 相同注意條件下的優勢側與非優勢側膝關節角度的差異無統計學意義。

表4 不同注意任務下落地動作的膝關節角度變化（x±s）

2.3 落地動作的垂直地面反作用力變化特征

表5 為各時刻垂直地面反作用力，從表中可以看出，在優勢側中，NAT 在 t5的力顯著大于 AT，p＜0.05。 非優勢側中，NAT 的 t0的力顯著小于 AT，p＜0.05。 相同注意條件下的優勢側與非優勢側垂直地面反作用力的差異無統計學意義。

表5 不同注意任務下落地動作的垂直地面反作用力變化特征（x±s）

3 討論與分析

3.1 注意任務對跳深落地動作的影響

3.1.1 注意任務對跳深質量的影響

有限容量理論認為，人的心理資源的總量是有限的，完成每一項任務都要動用心理資源， 同時操作幾項任務需要消耗共同的心理資源［18］。 當同時進行兩個任務時，人們特定數量的資源就會分配給這些任務，兩項任務共同競爭注意資源，從而致使其中的一項任務的動作速度或質量受到影響， 而另外的任務相對未受影響，也可能兩項任務都受到了影響［19］。 本文對跳深落地時間進行研究， 結果顯示無注意任務整個動作完成時間顯著大于有注意任務，且騰空時間明顯大于有注意任務，說明有注意任務的騰空高度小于無注意任務。 這可能是注意任務剝奪了受試者的部分認知， 從而削弱了受試者在垂直跳躍上的精力，降低受試者跳深質量。 過濾器模型理論也證實了注意資源是有限的， 如果任務需要的注意量接近或超過注意資源，動作績效就會下降。 另一方面，身體各個部位的協調配合也是動作質量評定的標準。 研究表明，當運動員面臨有注意任務和跳落任務時，任務-運動交互會加劇動態姿勢的不穩定性［20］。 歐陽一毅等［21］也表明增加注意任務時，人們動作姿勢的預期調節會下降，外界訊息無法較好地提供給中樞神經系統，進而導致身體的平衡控制能力下降， 從而降低動作完成的質量。 本文對膝關節屈曲角度與髖關節屈曲角度進行研究，結果顯示無注意任務髖關節和膝關節屈曲角度程度較有注意任務大，說明無注意任務時動態姿勢的穩定性較有注意任務強，動作完成的協調性好，動作完成的質量高。 Lin［11］也證實分散注意力任務會影響姿勢控制，導致動態姿勢穩定性差，動作完成質量低。根據Dempsey 等人［22］的研究，在注意力分散的情況下進行的跌落跳躍會顯著增加GRF， 因為參與者無法將高水平的注意力投入著陸階段。 而本研究中在進行有注意任務跳躍時GRF 沒有顯著增加，反而比無注意任務時小。 這可能是在實驗時沒有固定受試者垂直跳躍高度所致， 也充分說明了在有注意任務時，運動員完成動作的質量受到了影響。 這一系列研究結果提示， 增加注意任務會對動作完成的質量產生負面影響，今后在進行有關跳深練習時，注意任務不易考慮在跳深訓練中。

3.1.2 注意任務對跳深下肢損傷的影響

研究表明， 雙重任務跳躍過程中較大的垂直地面反作用力和較小的膝關節屈曲角度是造成下肢損傷的主要因素［23］。本文對膝關節屈曲角度進行了研究， 研究結果顯示在優勢側中，有注意任務在 t0、t2、t5、t6、時的膝關節屈曲角度小于無注意任務，這很有可能是膝關節緩沖不充分造成。 此外，研究中非優勢側有注意任務垂直地面反作用力顯著大于無注意任務。有研究表明運動員在執行認知任務時， 在著陸過程中可能會暴露出較大的地面反作用力［24］，Hughes Gerwyn［25］也表明多任務分別注意會導致初始接觸時膝關節屈曲度降低， 垂直地面反作用力增加，著地穩定性降低。 而較大的地面反作用力與較小的膝關節屈曲角度是造成ACL 損傷的主要原因［26］。 這與本研究中非優勢側有無注意任務結果相符。

研究表明， 髖關節和膝關節屈曲角度增加能夠預防運動任務期間較高的峰值［27］。 本文中無注意任務的髖關節角度在t5時顯著大于有注意任務。 且無注意任務在t5的峰值顯著大于有注意任務。這與Traub Rachel 結論相一致。研究也表明軀干的前傾程度越大，越有利于下肢蹬伸力量的傳遞［28］。 本文中有注意任務的髖關節角度均小于無注意任務。 說明無注意任務軀干傾斜角度較有注意任務大， 有利于蹬伸力量的傳遞。Malfait 等人［29］也證實了更直立的著陸模式會增加前交叉韌帶損傷的風險。 因此，在有注意任務時，髖關節較為直立的落地模式更不利于蹬伸力量的傳遞，更易于髖關節的損傷。

3.2 跳深落地過程中優勢側與非優勢側的差異

研究表明，優勢腿在足球運動員中更容易受傷，可能是在足球運動中優勢腿比非優勢腿產生更高的球速， 使用頻率也更高導致［30］。 相反，也有研究表明非優勢腿的損傷風險較優勢腿大。 Junqing Wang 在研究女性單腳落地優勢腿與非優勢腿的不對稱性時表明，女性足球運動員在單側動態運動中，非優勢腿的受傷風險可能高于優勢腿［31］。 許多學者對優勢側與非優勢側的不對稱性進行了研究，得出的結論也有所不同。 這可能是研究對象、 研究條件的不同而致使結果的多樣化。 本文中，研究認為在跳落過程中，優勢側與非優勢側髖、膝、踝關節的屈伸是為了更好的緩沖，并不存在顯著的差異性。 有研究表明，在正常的行走過程中，非優勢側并不比優勢側產生更多的保護機制，這可能與受試者所做的動作比較簡單有關［32］。 本文中非優勢側踝關節屈曲角度較優勢側大，但差異不明顯。 這有可能是跳深動作對于體育運動生比較熟悉， 能夠輕松完成動作。 也有可能是所選指標較少 ，不足以得出優勢側與非優勢側的差異。 相關研究表明，雙腿落地時的沖量是相等的，當人體下落著地時，神經系統保護機制會自發的進行調節，使著地階段沖量平均的分配到雙腿［33］。 本文對落地時的垂直反作用力進行了研究， 研究結果顯示優勢側與非優勢側垂直地面反作用力差異不明顯。 此外本文的非優勢側髖關節角度在t0、t5、t6顯著大于優勢側，在有注意任務情況下，差異更加明顯。 說明非優勢側軀干前傾角度較優勢側大， 更有利于蹬深和防止損傷。 但由于其他數據都沒有顯著性的差異，不足以說明優勢側與非優勢側之間是否存在差異。 因此，本研究認為在跳深過程中，優勢側與非優勢側落地呈對稱性。 Nicole Mueske［14］也表明，正常生物力學在雙足和單足落地時是對稱的。

4 結論

有注意任務模式會改變跳深動作完成的質量， 并可能增加下肢損傷的風險。 因此在進行跳深訓練時，不宜分散運動員的注意。

同一注意任務下跳深落地的優勢側與非優勢側整體呈現較好的對稱性，無顯著性差異。