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男子篮球运动员膝关节损伤的生物力学特征

编辑:刘海涛|李海伟|高维纬 单位:北京体育大学|山西师范大学

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-06-01 08:21:29浏览:247次

研究目的:通过测试篮球专项男大学生完成急停起跳动作时下肢生物力学指标,探讨该群体完成急停起跳动作时下肢运动学和动力学特点以及膝关节损伤对下肢运动学和动力学的影响,为探寻膝关节损伤的发病原因提供生物力学依据。

研究方法:以北京体育大学竞技体育学院102名篮球专项男大学生为研究对象,由高年资骨科和创伤外科医生按膝关节损伤诊断标准对全部受试对象的膝关节状况行临床筛查,依据最终筛查结果,分为无膝关节损伤组、单侧膝关节损伤组、双侧膝关节损伤组。受试者测试时穿着统一准备的紧身衣和短裤,头戴泳帽,自备无气垫低帮不反光运动鞋,受试者进行急停起跳动作前进行10分钟热身活动。之后,按照Helen Hayes模型的要求在受试者体表相应位置粘贴反光标志点。急停起跳测试动作由3步助跑,随后两脚分别跳到两块测力台上制动,接着立即尽全力垂直向上跳起组成。应用8镜头Motion Analysis数字影像捕捉分析系统对受试者动作运动学指标进行采集,数据采集频率为120Hz。应用四块Kistler 9281CA(瑞士)三维测力台(规格:40*60*10CM)对受试者动作过程中动力学指标进行采集与处理,数据采集频率为1000Hz。运动学与动力学数据的采集实现同步触发。每个受试者采集3次有效数据。本研究选取急停起跳动过中地面垂直反作用力峰值时刻优势腿的生物力学数据进行分析。数据处理通过受试者体表红外光点标志点建立环节坐标系,根据环节坐标系计算髋、膝、踝关节力矩或角度。采用 Cortex(版本号:2.6.2.1169)进行运动学数据处理。应用逆动力学方法计算下肢关节三维力矩。动力学数据运用Kistler Bioware(版本号:3.2.6.104)进行提取与分析。力矩标准化为身高与体重乘积的倍数,地面反作用力标准化为体重的倍数。实验数据均以平均值±标准差(mean±SD)表示,使用单因素方差分析比较各组之间的差异,显著性差异水平为p<0.05

研究结果:地面垂直反作用力峰值时刻,单侧损伤组伤侧与无伤组相比,髋关节内旋角度显著减小(p<0.01);膝关节屈曲角度显著减小(p<0.05),内旋角度显著减小(p<0.05);踝关节外旋角度显著增大(p<0.05)。单侧损伤组健侧、双侧损伤组与无伤组相比,急停纵跳着地期间膝关节最大屈曲角度均显著增大(p<0.05);髋关节最大屈曲角度均显著增大(p<0.05)。单侧损伤组伤侧与无伤组相比,地面垂直反作用力峰值显著减小(p<0.05)。地面水平向后反作用力峰值,四个组别之间无显著性差异(p>0.05)。地面垂直反作用力峰值时刻,单侧损伤组健侧与单侧损伤组伤侧、无伤组相比,伸髋力矩显著增大(p<0.01)。双侧损伤组与无伤组相比,伸膝力矩显著增大(p<0.05)。单侧损伤组健侧与无伤组相比,踝关节跖屈力矩显著减小(p<0.05)。单侧损伤组健侧与无伤组相比,踝关节内旋力矩显著增大(p<0.05)。双侧损伤组与无伤组相比,踝关节内旋力矩显著增大(p<0.05)。

研究结论:男子篮球运动员膝关节损伤后会减小髋关节和膝关节内旋角度,增大踝关节外旋角度,从而增加下肢支撑面积。膝关节损伤后,会减小地面反作用力,增加髋关节、膝关节屈曲角度,从而减少膝关节负荷和韧带所受的剪切力。单侧膝关节损伤后,健侧下肢会出现代偿现象,具体表现为增大健侧伸髋力矩和踝关节内旋力矩,减小踝关节跖屈力矩。双侧膝关节损伤后,增大优势腿的伸膝力矩和踝关节内旋力矩实现代偿。
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