羽毛球典型步法中下肢关节生物力学特征分析

采用即时红外高速摄影技术及三维测力台同步采集7名优秀羽毛球运动员蹬跨步上网接球动作的三维运动学及动力学数据,并计算各关节角参量、力矩和下肢关节肌群功率变化特征。研究结果表明：髋关节屈肌群、膝关节伸肌群、踝关节屈肌群的快速做功能力对羽毛球运动中蹬跨步上网具有极其重要的影响。同时,膝关节屈肌群的能力对跨步蹬跨步上网避免股后肌群的损伤具有不可忽视的作用,在训练中要加强对股后肌群的专项化力量训练。     

不同极简指数跑鞋对髌股关节受力特征的影响

聚焦跑步时髌股关节生物力学特征,探究穿着不同极简指数(MI)跑鞋对髌股关节接触力、应力等的即刻影响。选取15名习惯后跟着地的健康男性跑者,分别穿着两种MI跑鞋(MI 86%极简跑鞋和MI 26%缓冲跑鞋),使用Vicon红外运动捕捉系统、Kistler三维测力台同步采集3.33 m/s(速度变化范围±5%)跑速下的膝、踝关节运动学和地面反作用力,通过逆向动力学等计算股四头肌肌力、髌股关节接触力、髌股关节接触面积以及髌股关节接触应力。结果显示:两种跑鞋条件下的冲击力峰值和蹬地力峰值均无明显差异。与缓冲跑鞋相比,穿着极简跑鞋跑步时,膝关节最大屈曲角度显著降低(P<0.01);髌股关节接触面积显著减小(P<0.01);膝关节伸肌峰值力矩显著下降(P<0.01);髌股关节接触力和应力峰值均显著减小(P<0.05)。研究表明,相比缓冲跑鞋,穿着极简跑鞋在未影响触地后冲击力峰值的同时,通过降低伸膝力矩大幅度减少髌股关节接触力(下降17.02%)、降低髌股关节接触应力,从而有效改善支撑期髌股关节负荷,为进一步减小髌股关节疼痛综合征风险提供可能。     

鞋前掌楔形结构对羽毛球前场蹬跨步动作的生物力学影响

目的探讨放置在羽毛球鞋前掌部位的楔形结构对前场蹬跨步动作产生的影响,为提高羽毛球鞋的运动表现及防护羽毛球运动损伤提供参考。方法招募20名高校羽毛球专项学生作为受试者,采用重复性测量的实验设计。实验用鞋为前掌部位放置了2种不同高度楔形结构的羽毛球鞋和作为对照鞋的普通羽毛球鞋。结果楔形结构能够增大前场蹬跨步动作触地阶段的跖趾关节最大背屈角度(P <0. 05)和跖趾关节活动范围(P <0. 05),增加跖趾关节最大蹬伸速度(P <0. 01),增加踝关节最大外翻角度(P <0. 05),降低踝关节最大内翻角度(P <0. 05),能够降低前足受到的侧向力(P <0. 05),增加踝关节的最大外翻力矩(P <0. 05),增大踝关节最大跖屈力矩(P <0. 01)。结论 (1)在运动员完成前场蹬跨步动作的着地阶段,穿着前掌具有楔形结构的羽毛球鞋没有对膝关节运动产生影响,未来研究应关注于楔形结构的高度及材料硬度对膝关节的影响。(2)前掌楔形结构降低了运动员踝关节的稳定性,建议作为训练鞋使用以增加训练效果,但在比赛中应谨慎穿着。(3) 0. 008 m楔形高度羽毛球鞋不仅能够增加前场蹬跨步着地过程中跖趾关节的蹬伸速度,帮助提升运动表现,而且能够降低前足受到的侧向力,改善鞋的缓冲效果,有助于降低羽毛球运动中前足的损伤风险。     

“欧洲步”上篮蹬地斜跨步动作下肢运动特征研究

近年来,越来越多的篮球运动员在赛场上运用“欧洲步”上篮动作取分,本研究应用生物力学方法,运用Delsys表面肌电测试仪、Motion红外光点高速运动捕捉测试系统和Kistler测力台同步采集一级篮球运动员“欧洲步”动作的各项生物力学数据,着重对蹬地斜跨步这一环节进行量化分析,研究发现:“欧洲步”上篮蹬地腿一侧肌肉激活和募集程度要强于异侧;膝关节和踝关节的关节角度变化幅度较大;该动作足底在水平方向上发力作用明显。建议运动员有针对性地对腓肠肌进行锻炼,强化蹬伸能力;加强臀大肌、股二头肌的力量以及髋关节处肌肉的延展性,以增强动作稳定性;提升胫骨前肌的肌肉耐力,以防运动性疲劳带来相应的损伤;加强膝、踝关节处的力量训练,或佩戴护具;适当减速,注重动作节奏。     

乒乓球运动员膝关节损伤机制研究——对3种常用步法的膝关节负荷特征分析

目的:了解不同性别乒乓球运动员完成并步、跳步、跨步3种常用步法时膝关节的负荷特征,并探析乒乓球运动员膝关节的损伤机制。方法:对乒乓球男、女各10名运动员完成3种常用步法动作时的下肢运动学、动力学数据进行采集和处理,并运用方差分析法比较不同性别、不同技术之间的差异。结果:受试者在完成3种步法过程中,膝关节屈角大致范围在20°~60°。当地面反作用力最大时,女运动员比男运动员表现出更小的外展角(P<0.05),跳步比并步和跨步表现出更小的外展角(P<0.05);在三维受力方面,膝关节受到垂直方向上的力最大,水平向后和向左的力次之,未表现出显著的性别差异和技术差异;在三维力矩方面,膝关节受到的伸膝力矩较大,也未表现出显著的性别差异和技术差异。结论:膝关节屈曲状态下,较大的地面反作用力和膝关节外展角易导致乒乓球运动员前交叉韧带损伤,女运动员的损伤风险小于男运动员,跳步的损伤风险小于并步和跨步;水平向后和向左的力易造成乒乓球运动员软骨和半月板损伤;过大的伸膝力矩易导致乒乓球运动员髌腱末端病和髌骨软化。     

跆拳道运动员前横踢动作优势侧和非优势侧的生物力学偏侧性研究

目的：探索跆拳道运动员前横踢动作下肢优势侧和非优势侧的运动生物力学特征差异性。方法：采用Vicon三维运动捕捉系统、Kistler三维测力台和Deado电子护具计分系统,采集13名跆拳道运动员前横踢动作下有效得分时髋、膝、踝关节的运动学和动力学数据,使用Visual3D软件对采集数据进行逆向运动学和动力学计算,并对结果采用配对样本T检验的方法进行差异性分析。结果：(1)进攻腿：髋关节屈曲力矩峰值、膝关节伸展力矩峰值优势侧大于非优势侧(p<0.05),膝关节屈曲最大角度优势侧大于非优势侧(p<0.01),髋关节伸展力矩峰值、外展最大角度非优势侧大于优势侧(p<0.01)。(2)支撑腿：髋关节屈曲幅度、屈曲功率峰值、外展功率峰值优势侧大于非优势侧(p<0.05),髋关节外展力矩峰值、膝关节伸展力矩峰值优势侧大于非优势侧(p<0.01),髋关节伸展角速度峰值、踝关节跖屈力矩峰值非优势侧大于优势侧(p<0.05),髋关节外展角速度峰值、膝关节屈曲力矩峰值、踝关节旋外角速度峰值非优势侧大于优势侧(p<0.01)。(3)进攻腿击打力度值及进攻腿和支撑腿垂直...     

跑步再训练对髌股疼痛综合征跑者髌股关节压力的影响

跑步运动损伤的发生率很高,其中髌骨疼痛综合征是最常见的膝关节损伤疾病。通过改变跑步时跑者的落地模式和步频来修正异常的下肢生物力学目前受到越来越多学者的关注。研究目的为针对跑步再训练后跑者髌股关节应力的变化,综述跑步再训练后跑者髌股关节生物力学变化的研究和进展。目前研究已证实通过改变跑步落地模式和步频能够对髌股关节生物力学产生影响,但是针对患有髌骨疼痛综合征跑者的即刻效应的研究较少,且对于同时改变步频和落地模式的效果存在一定争议,未来需进一步探讨髌骨疼痛综合征跑者的跑步再训练效果。     

落地侧切动作对下肢关节的影响与分析

目的:确定运动员在落地后即刻启动完成侧切变向(LSC)动作的下肢踝、膝和髋三关节矢状面的运动学和动力学特点,并与平地跑动侧切变向(SC)对比分析、探讨这些差异对下肢关节造成的影响。方法:以14名高水平足球运动员为背景的大学生完成落地侧切和平跑侧切动作时的下肢运动学和动力学数据进行采集与分析。结果:LSC动作的踝、膝关节ROM和关节角速度显著增加,髋关节ROM则呈相反趋势(P<0.05或P<0.01);LSC的踝、膝和髋关节力矩峰值,踝、髋关节功率峰值呈现显著大于SC(P<0.01),膝关节功率峰值小于SC(P<0.05);LSC在水平向后、垂直向上地反峰值及峰值加载率有明显的增加(P<0.01),水平向右地反无明显差异(P>0.05)。结论:LSC虽然略降低了膝关节功率峰值,但其余所有运动学、动力学及GRF都预示其下肢关节所承受的损伤风险更高,尤其是踝关节和膝关节。踝关节的高功率和跖屈肌的持续紧张、伸膝力矩和三维地反的显著升高,使得该动作比公认高损伤风险的平跑侧切损伤风险几率更大。     

基于足底压力的羽毛球运动足部受力特征研究

分析羽毛球常用步法的足底压力特征,为减少羽毛球运动中下肢损伤(特别是足部损伤)提供建议,并希望成为羽毛球鞋具设计的依据。利用足底压力测试系统对高水平羽毛球运动员左前场蹬跨步、右前场蹬跨步、一步蹬转起跳等常用步法动作进行测试。结果发现3种步法在离地阶段,足前区的内侧跖骨区以及大拇趾和第1、2跖骨区的最大压力均高于其他部位(P<0.05);着地阶段,蹬跨步是把足底压力集中于脚后跟和足外侧进行缓冲制动,蹬转起跳步则把压力集中于大拇趾以及第1、2跖骨区(P<0.05)。由此可见,羽毛球运动员应注意在采用不同步法时,足前区和足跟区中部及足外侧的负荷变化,并尽可能地选择穿着能够分散上述区域压力的专项鞋来避免足部受力的过度集中。     

优秀400m栏运动员下肢力量和无氧能力的实验研究

为了探讨男子400m栏运动员下肢力量和无氧能力特征,为针对性力量训练和伤病预防提供依据。采用Wingate方案及多关节等速测力系统,对8名优秀男子400m栏运动员进行无氧能力和膝关节肌力进行测试,分析400m栏运动员膝关节屈伸肌相对峰值力矩和相对功的关系,屈伸肌群力矩比、膝关节肌群力量与无氧功能力在不同角速度时的关系。研究结果表明:400m栏运动员膝关节屈伸肌相对峰值力矩和相对功随测试速度的增加呈减小趋势,作为评价肌肉力量指标,相对功比相对峰值力矩更具实践意义;屈伸肌群力矩比指标低于专家推荐值,运动员应加强屈肌群力量训练,以保持关节的平衡和协调;膝关节肌群力量与无氧功能力之间存在密切相关,不同角速度时,膝关节肌群峰值力矩之间呈显著相关关系。     

膝关节损伤对排球运动员急停纵跳的影响

目的:对辽宁省排球队女运动员下肢急停纵跳落地时的力矩和最大关节角度进行研究,以期对有膝关节损伤的排球运动员进行科学训练提供参考。方法:以14名辽宁省排球队女运动员为研究对象,将运动员分为两组,其中无伤组8人,损伤组6人,采用三维测力平台和红外光电运动捕捉系统,记录受试者在完成急停纵跳动作落地时的髋关节、膝关节、踝关节的力矩以及最大关节角度数据。结果:在急停纵跳落地时,损伤膝关节的旋转、收展力矩大于无伤组,屈伸力矩小于无伤组,损伤组的髋关节的屈伸、收展、旋转力矩均大于无伤组;损伤组的踝关节旋转力矩小于无伤组,收展力矩和屈伸力矩大于无伤组。损伤组的踝关节在屈伸、收展和旋转时的最大关节角度大于无伤组;损伤组的膝关节在屈伸和收展时的最大关节角度大于无伤组,旋转时小于无伤组;损伤的髋关节屈伸和收展时的最大关节角度大于无伤组,髋关节旋转时的最大关节角度左侧小于无伤组,右侧大于无伤组。结论:膝关节损伤的运动员完成急停纵跳动作落地时,通过代偿性改变增大髋关节力矩、增加膝关节旋转和收展力矩,增大踝关节收展和屈伸力矩,增加膝关节和髋关节在屈伸和收展时活动角度,增加膝关节屈伸和收展时活动角度来完成动作。     

女子羽毛球运动员后场击球后不同场区单脚落地的生物力学差异——基于三维加速度计的分析

为了探寻女子羽毛球运动员后场击球后单脚落地对膝关节前十字韧带损伤的影响,通过比较正手、反手场区头顶击球单脚落地时躯干加速度及运动变量的差异,寻求运动风险的变量因素。10名优秀女子羽毛球运动员穿戴三维加速计进行单打比赛,使用同步摄像机记录产生超过4g加速度的时刻,分析了加速度>4g时着陆点躯干倾斜角和髋关节外展角。结果显示:在头顶击球过程中,正手场区和反手场区的躯干侧弯及躯干加速度存在差异,反手区头顶击球时横向加速度大于正手区(P<0.05,es=0.706);反手场区单脚落地时躯干倾斜角(24°±7°)大于正手侧(17°±13°);正反手两侧躯干倾斜角均大于先前报道的受伤角度,反手侧的髋外展角(23°±11°)大于正手侧的髋外展角(-1°±8°);反手场区的3个轴的加速度与躯干侧弯、髋外展角度均呈显著相关性。反手场区头顶击球后,单脚落地姿势与前交叉韧带损伤的落地姿势相似,反手侧躯干过度侧弯和高风险落地姿势可能与羽毛球比赛中膝关节前十字韧带损伤有关。     

助跑速度和性别对45度变向动作中下肢生物力学负荷的影响

目的:探究不同助跑速度下45°变向动作中男、女运动员下肢生物力学参数的变化情况。方法:运用三维红外高速摄像机和测力台对26名篮球运动员在不同助跑速度下45°变向动作中下肢生物力学运动学和动力学信号进行采集。运用Visual-3D分析软件对采集的信号进行处理并计算相关生物力学参数。结果:男、女运动员在快速助跑下足与地面接触时刻的膝关节外展角显著大于低速助跑(p<0.05)。快速助跑下男子运动员的最大膝关节外展角显著增加(p<0.05)。助跑速度显著影响男、女运动员的垂直地面反作用力、膝关节屈力矩和外展力矩参数(p<0.05)。女子运动员在膝关节屈角和最大膝关节外展角参数方面与男子运动员存在显著性差异(p<0.05)。快速助跑时女子运动员的垂直地面反作用力和膝关节屈力矩峰值均显著高于男子运动员(p<0.05)。中速助跑时,女子运动员的垂直地面反作用力峰值参数显著大于男子运动员(p<0.05)。结论:不同助跑速度对45°变向动作中男、女运动员部分下肢生物力学参数具有显著性影响。另外,同一助跑速度下部分下肢生物力学负荷参数也存在明显的性别差异性。     

落地高度对高水平短跑运动员跳深动作下肢生物力学和反应性力量的影响

目的:检查落地高度对高水平短跑运动员跳深动作下肢生物力学和反应性力量的影响并进一步确定下肢生物力学指标与反应性力量指标之间的关联性以及跳深动作的最佳负荷高度。方法:14名男子高水平短跑运动员参与四种落地高度下(0.15m、0.30m、0.45m和0.60m)的跳深动作测试。6台红外高速摄像机和2块三维测力台同步采集跳深动作的运动学和地面反作用力信号。结果:落地高度显著影响跳深动作的碰撞力和蹬伸阶段的垂直地面反作用力峰值(p=0.000和0.039),髋关节伸力矩(p=0.038)、踝关节跖屈力矩(p=0.030)和下肢支撑力矩(p=0.010),髋、膝和踝关节离心功率(p均为0.000),平均功率输出(p=0.009),反应力量指数(p=0.006)和反应力量比(p=0.029);落地高度与平均功率输出显著相关,最佳负荷高度为0.465m(R~2=0.117,p=0.037);蹬伸阶段的垂直地面反作用力峰值(r=0.816,p=0.000;r=0.927,p=0.000)和平均功率输出(r=0.961,p=0.000;r=0.770,p=0.000)与反应力量指数和反应力量比均显著相关。结论:落地高度显著影响跳深动作的下肢生物力学和反应性力量指标,蹬伸阶段垂直地面反作用力和平均功率输出与反应性力量指标均存在非常显著的相关性,在0.15m～0.60m的落地高度范围内存在实现跳深动作最大平均力学功率输出的最佳负荷高度。建议针对高水平短跑运动员跳深训练时应该根据个体运动员的最大平均功率输出、反应力量指数和反应力量比等指标确定最佳负荷高度,以实现最佳训练效果并预防运动损伤。     

髌骨软化症产生原因与防治

髌骨软化症也叫髌骨劳损,是田径训练中常见的一种损伤,损伤后将不同程度地影响技术的发挥和成绩的提高。如果处理不当,还会给运动员带来终生痛苦。因此,有效地预防其发生和及时正确处理,对保证训练的正常进行、提高训练质量、促进健康、延长运动寿命大有裨益。 一、髌骨软化症的产生原因 髌骨为人体内最大籽骨,位于股四头肌肌健中,是略呈三角形的扁平骨,它参与组成膝关节。前面粗糙,而与股骨相接触的里面,除髌尖部被髌腱附着点占据一小部分外,其它面积被较厚的软骨层所覆盖。所以,无论膝关节做何运动,总有髌软骨与股骨关节面相接触的地方。当膝关节半蹲位起跳“发力”或屈伸扭转时,韧带松弛。关节的稳定作用完全靠股四头肌和髌骨来维持,髌骨负担较重,髌软骨和股     

基于LifeMod对跳马过程中体操运动员-落地垫动力学关系的计算机仿真

体操运动员跳马落地时下肢受到较大的冲击负荷,通常会导致关节损伤,探寻运动员落地垫力学特性的改变对下肢关节负荷的影响,旨在为下肢关节损伤的预防提供科学依据.首先,通过人体运动仿真软件LifeMod/ADAMS构建19个环节的个性化人体模型,之后,通过受试者落地过程的动作捕捉、高速摄像和测力台实验对模型加以验证,证明所建立模型的有效性.利用所建的模型,对高水平运动员在实际比赛中完成跳马技术动作进行捕捉,随后改变跳马落地垫的力学参数进行仿真研究.结果发现,人体落地冲击分为冲击和平衡两个阶段,人体肌肉骨骼系统具有缓冲减震的功能,踝、膝和髋关节分别延迟15 ms、17ms和19ms达到关节反作用力峰值.另外,落地过程中膝关节的伸肌力矩和髋关节的外展力矩分别在矢状面、额状面内起主导作用.当增加落地垫的阻尼导致踝关节在矢状面内受到的负荷明显增大,但增加刚度对体操运动员负荷的影响相对较小.而在额状面内,增加落地垫的刚度和阻尼导致下肢各关节的力矩明显增大,将增加下肢损伤的风险.     

运动鞋对羽毛球典型步法中跖趾关节和后足稳定性的影响

以优秀男子羽毛球运动员为研究对象,以最常用的前场蹬跨步法为例,重点运用现代生物力学技术分析了蹬伸(前足屈曲)和着地(稳定)动作的生物力学特性,就不同运动鞋与裸足运动时的生物力学特征进行了对比,探讨了运动鞋对羽毛球运动员下肢生物力学特征的影响及其可能机制.研究发现,对羽毛球运动而言,跖趾关节在足部功能具有一定的重要性;着鞋相对于裸足而言应该更有利于跖趾关节背屈,进而提高蹬地效果;羽毛球运动蹬跨步法着地时不同着鞋状态均呈现一定程度的后足外翻;利用鞋可以有效控制足后部的外翻,进而降低因过度外翻而造成的肌腱、肌肉、韧带的过度负荷,保护下肢免于受到伤害;判断鞋是否确实存在提高后足运动活动度以足够缓冲地面冲击负荷的关键就在于外翻过度的"度"确切为多少.在上述研究基础上,从前足屈曲和后足稳定等几个角度探讨了羽毛球运动下肢生物力学特征对运动鞋研发的启示,认为羽毛球专用鞋应具有适当屈曲刚度,既不会改变足的易屈曲性,也不会额外增加足部负担以克服鞋刚度进行屈曲,又能够辅助提高蹬地效率,增强足部"扒地"效果;羽毛球专用鞋应能有效控制足后部的外翻运动,进而降低因过度外翻而造成的肌腱、肌肉、韧带的过度负荷,保护下肢免于受到伤害.     

羽毛球运动中膝、踝关节的损伤的防治

<正>在羽毛球运动中,经常会出现反复的短距离内瞬间变向,侧身及前屈、后伸、起跳、跨步、后蹬等动作。膝、踝关节的稳定装置不断承受剧烈拉应力和牵扯力,一旦某个动作不协调或过度用力,或过度疲劳常常容易引发这两个关节的各种损伤。因此,在进行羽毛球运动时,特     

髌腱末端病运动员膝关节屈伸峰力矩和表面肌电图的变化特征

目的:比较与分析髌腱末端病运动员膝关节力学特征和股四头肌表面肌电图的变化规律,为髌腱末端病的预防与治疗提供参考依据;方法:20名运动员为实验对象,(正常对照组10名,髌腱末端病组10名),分别进行膝关节力量和sEMG的测试,比较与分析膝关节屈肌力矩、伸肌力矩和股四头肌sEMG的变化;结果:1)在等长运动时,末端病组的伸肌PT明显小于对照组、F/E比值明显大于对照组;2)在等速运动时,末端病组的伸肌PT明显小于对照组,并随着运动角速度增加而变化显著;3)末端病组iEMG的VM/VL比值在等长运动和等速运动时,均明显低于对照组;结论:髌腱末端病运动员膝关节屈肌与伸肌的力量差距较为突出,存在股内侧肌活动低下和股内侧肌与股外侧肌之间不平衡的现象.     

运动创伤研究进展

本文介绍运动创伤方面运动医学近年来的进展,重点介绍膝关节损伤的临床研究。膝交叉韧带断裂是导致运动员终止运动生涯的常见原因,本文阐述了手术治疗中的材料问题和术后康复方法。本文还探讨了髌股关节疼痛综合症中髌骨运动中的生物力学、髌骨稳定因素、发生不稳定的可能机制以及治疗方法。最后本文介绍了膝关节内损伤的发生和防治,包括半月板损伤、关节软骨损伤及膝外侧盘状半月板损伤等。