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。     

青年篮球运动员变向能力与直线速度、力量、爆发力的相关研究

本文旨在研究青年篮球运动员变向能力与直线速度、力量和爆发力之间的相关性以及性别差异。方法:本研究对3 1.名青年篮球运动员(男子1 7.名,女子1 4.名)进行传统5-0- 5.变向测试和2 0.m冲刺、深蹲最大力量、垂直纵跳、助跑摸高等测试,并计算变向赤字。结果:男子篮球运动员变向赤字占比显著高于女子篮球运动员 ;男子、女子篮球运动员5-0- 5.测试时间与变向赤字均呈正相关 ;男子篮球运动员5-0- 5.测试时间、变向赤字与体重呈正相关,与深蹲体重比、垂直纵跳及助跑摸高净高度呈负相关 ;女子篮球运动员5-0- 5.左侧测试时间与垂直纵跳及助跑摸高净高度呈负相关,5-0- 5.左侧变向赤字与助跑摸高净高度呈负相关。结论:青年男子篮球运动员变向能力与体重呈正相关,与下肢相对力量、下肢爆发力呈负相关,而青年女子篮球运动员变向能力仅与下肢爆发力呈负相关,且呈现出左右侧肢体差异。此外,对于青年男子篮球运动员来说,仅用5-0- 5.测试可能无法准确评价其变向能力,推荐使用变向赤字作为其变向能力的评价方法 ;对青年女子篮球运动员来说,5-0- 5.测试与变向赤字均可以作为其变向能力的评价方法     

不同颗粒密度人造草坪对足球运动员运动表现及损伤的影响

目的:揭示人造草坪不同颗粒填充密度对足球运动员侧切和起动动作表现的影响,并通过动作过程的生物力学数据分析可能的损伤危险。方法:13名男子足球运动员分别在3种不同颗粒密度的人造草坪上进行45°侧切和直线起动动作,采集运动学和动力学数据。结果:随着颗粒密度的增加,鞋与草坪交互面牵引力增大;侧切制动阶段地面反作用力峰值和加载率增大,地面反作用力首次峰值时刻的垂直、前、后分力增大,膝伸力矩增大,内收力矩和外展角度减小;蹬伸阶段地面反作用力分量增大;直线起动的重心加速度无显著差异。结论:鞋与人造草坪交互面的牵引力随填充颗粒的密度增加而增加;在常速助跑情况下,较大的交互面牵引力可以为侧切提供良好的制动能力和蹬伸推进力,但不会对直线起动的运动表现造成影响;交互面牵引力的增大会引起侧切制动阶段地面反作用力相关指标的增大,造成地面反作用力峰值时刻ACL损伤敏感指标的改变,导致更大的损伤风险。     

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。     

不同速度正向单摇跳绳地面反作用力与下肢关节角度的变化特征关系

目的测试不同速正向单摇跳绳支撑期动力学及运动学参数,分析地面反作用力特征与下肢关节角度变化特征的关系。方法选取10名专业跳绳运动员进行慢速、中速、快速的连续跳绳测试。采集动作过程中支撑期垂直地面反作用力(VGRF)值,计算运动中下肢动力学参数,同步采集动作中的运动学参数。结果中速跳绳支撑期VGRF值、爆发力、落地阶段膝关节角度均显著大于慢速跳绳和快速跳绳(p<0.05);快速跳绳下肢关节活动范围均小于慢速跳绳和中速跳绳(p<0.05);慢、中、快速跳绳运动腿刚度由小到大为中速跳绳<慢速跳绳<快速跳绳。结论快速跳绳可以作为专项练习的辅助手段发展踝关节力量;快速跳绳可以锻炼膝关节和髋关节稳定性。中速跳绳可以练习踝关节、膝关节周围肌肉力量和爆发力且出现损伤的风险小。     

前交叉韧带易伤动作的下肢运动生物力学分析

对31名(13男,18女)普通大学生完成急停起跳、侧切和垂直落地前冲动作下肢运动学和动力学指标进行测试与分析,以了解不同前交叉韧带危险动作和性别对下肢力学指标的影响.应用红外光点运动测试系统和测力台对受试者完成动作过程中膝关节三维角度和地面三维反作用力进行测量.研究结果表明,3个动作着地阶段的力学指标有显著不同,证明3种运动形式在前交叉韧带损伤机制上存在差异.与急停起跳和垂直落地前冲动作相比,完成侧切动作将受到较高的水平方向地面反作用力,产生较小的膝关节屈角和较大的膝关节外展角.3个动作着地阶段中的力学差异不受性别影响.     

青少年男子短跑运动员膝关节等速肌力特征研究

目的：通过对36名二级青少年男子短跑运动员双侧膝关节进行等速测试，探析青少年短跑运动员膝关节向心屈伸肌群的生物力学特性．为运动训练、科学选材及临床康复等提供理论依据。方法：利用Kinitech等速康复肌力测试系统对青少年男子短跑运动员膝关节屈伸肌群进行等速测试。结果：青少年男子短跑运动员双侧膝关节屈伸峰力矩随测试速度的增加呈递减趋势，且膝伸肌大于膝屈肌（P〈0．05），峰力矩屈伸比（V／E）随给定测试速度的增加呈递增趋势；最大功率随测试速度的增大而增加，同一测试速度下屈、伸肌群最大功率无明显差异，左、右侧相比也无显著性差异（600／s伸肌除外）；屈伸肌群达峰力矩的角度（APT）表现为伸肌角度明显低于屈肌角度，随速度增加左右两侧膝关节达峰力矩的角度无显著差异：双侧膝关节屈伸肌群达峰力矩的时间（TPT）随测试速度的增加而减小，同一测试速度下伸肌达峰力矩的时间大于屈肌；右侧膝关节屈肌相对峰力矩（PT／BM）与下肢形态学指标表现出不同程度的正相关。结论：青少年男子短跑运动员膝关节峰力矩变化规律与成年人相一致，但左右侧膝关节屈伸肌群做功能力发展不平衡，屈伸肌群运动达峰力矩角度、达峰力矩的时间存在显著差异。     

上海优秀男子青少年中跑运动员髋、膝关节等速肌力测试分析

通过对男子青少年中跑运动员进行髋、膝关节等速肌力测试,发现男子青少年中跑运动员髋、膝关节肌力特点及薄弱肌群。方法：对16名上海优秀男子青少年中跑运动员进行髋、膝关节单侧等速向心60°／s×6和240°／s×6测试记录测试峰力矩、最大功率、屈伸肌峰力矩比值。结果：髋关节屈肌峰力矩和相对峰力矩在两个速度存在显著差异（P〈0．05）,伸肌峰力矩和相对峰力矩两个速度存在高度显著差异（P〈0．01）,屈伸肌峰力矩比值存在显著差异（P〈0．05）,膝关节屈肌峰力矩及相对峰力矩无差异,而伸肌峰力矩和相对峰力矩在两个速度存在显著差异（P〈0．05）,屈伸肌峰力矩比值无差异。研究对象髋关节屈肌最大功率和相对最大功率在两个速度存在高度显著差异（P〈0．01）,伸肌最大功率和相对最大功率存在显著差异（P〈0．05）,膝关节屈伸肌最大功率和相对最大功率在两个速度存在高度显著差异（P〈0．01）。结论：髋关节随测试速度增加最大力矩呈现下降趋势,高速测试时峰力矩屈／伸值下降,髋关节屈肌力量需加强;膝关节伸肌峰力矩随测试速度增加减小,屈肌及峰力矩屈／伸值变化不明显。     

我国优秀青少年女子跳高运动员膝关节等速肌力特征研究

通过对18名二级以上青少年女子跳高运动员左右两侧膝关节进行等速测试,探析青少年跳高运动员膝关节向心屈伸肌群的生物力学特性,为运动训练、科学选材及临床康复等提供理论依据。利用Kinitech等速肌力测试系统对青少年女子跳高运动员膝关节进行等速肌力测试,发现青少年女子跳高运动员双侧膝关节屈伸肌群等速向心收缩时的峰力矩随运动速度的增大(60°/s→240°/s)呈减小趋势,在60°/s和120°/s测试速度下同侧肌群表现为伸肌峰力矩明显大于屈肌峰力矩(P<0.05),而240°/s测试速度下则反之,同一测试速度下,左、右侧膝关节屈肌群峰力矩具有显著性差异(P<0.01),峰力矩屈伸比(F/E)随运动速度的增加呈增大的趋势;最大功率随运动速度的增大而增加,同一测试速度下屈肌群与伸肌群最大功率无明显差异(60°/s伸肌除外),达峰力矩的角度表现为伸肌明显低于屈肌,并随运动速度的增加有增大趋势,而伸肌有减小趋势。达峰力矩的时间表现为随速度的增加而减小的趋势,同一测试速度下表现出伸肌大于屈肌;相对峰力矩只有在240°/s运动速度下与大小腿比例(D/X)呈高度负相关。得出结论,青少年女子跳高运动员膝关节屈伸峰力矩变化规律与成年人基本一致,但双侧膝关节屈伸肌群做功能力较弱,应加强下肢肌群的速度力量练习。     

击剑弓步中膝、髋关节生物力学表现与弓步速度的灰色关联分析

探讨击剑运动员双侧下肢膝、髋关节在弓步过程中,生物力学表现对弓步速度的影响。14名击剑运动员以最快速度完成原地弓步动作,同步 采集运动学数据和地面反作用力,运用Visual 3D软件计算运动员弓步速度及下肢膝、髋关节生物力学参数,对运动员弓步动作重心水平速度峰值和 其影响因素进行灰色关联分析。结果：弓步动作中各因素对重心水平速度峰值的影响程度依次为,后膝关节活动范围＞后膝关节伸峰功率＞后髋 关节活动范围＞前髋关节活动范围＞前膝关节活动范围＞前髋关节屈峰功率＞后髋关节伸峰功率＞前膝关节伸峰功率。结论：后膝关节活动范围 及峰功率是弓步速度的主要影响因素,双侧髋关节和前膝关节的关节活动范围同样能够对弓步速度产生重要影响。     

足球运动员在急停起跳和侧切动作中前交叉韧带损伤的生物力学特征研究

目的:确定大学生男、女足球运动员在急停起跳和侧切动作中下肢动作的运动学和动力学特点和性别差异,确定有无足球训练对急停起跳和侧切动作中的下肢运动学和动力学的影响.研究方法:对定期参加足球训练的大学生和无训练背景的普通大学生完成急停起跳和侧切动作时的下肢运动学和动力学特征进行采集与分析.结果与结论:多个与AC负荷有关的生物力学指标在性别间、动作间和群体间存在差异.女子足球运动员完成侧切和急停起跳动作时的膝关节屈角较小,足底压力中心更靠近脚尖.足球运动员在完成侧切跑时受到了更大的地面反作用力和膝关节力矩影响.结果说明,不良的落地技术是使女性运动员ACL损伤高发的原因,而足球运动员所受外力较大可能是其ACL损伤率高于非运动员群体的主要原因.     

短跑运动控制的生物力学分析

目的:通过建立短跑最高速阶段下肢的生物力学模型,探讨短跑运动下肢肌肉在多关节运动中协调、控制功能的生物力学机制,为短跑技术分析、技术最佳化提供依据.方法:使用三维红外高速摄像系统(300 Hz)、三维测力台(1 200 Hz)采集8名高水平短跑运动员在塑胶跑道上全力跑动时的数据.使用环节互动动力学分析短跑最高速时一个步态周期的运动学、动力学数据.研究结果: 1)触地初期,地面反作用力通过膝关节和髋关节前方,在膝、髋关节处产生伸膝、屈髋力矩的外力矩(EXF),此时肌肉力矩(MUS)的主要作用是对抗地面反作用力产生的外力矩(EXF).此时,膝、髋关节处最大MUS分别为203.40±93.60 Nm和455.24±198.72 Nm;蹬伸末期,在髋关节处出现较大的由大腿加速度和髋线加速度产生的惯性力矩(INT),在离地后小腿后摆运动中起到积极作用;2)摆动初期,小腿的后摆主要是惯性力矩引起的;摆动末期肌肉力矩(MUS)与惯性力据(INT)出现最大值,膝关节处为249.32±38.81 Nm、194.01±30.90 Nm,髋关节处为650.81±101.06 Nm、410.80±78.67 Nm.结论:支撑期,肌肉力矩(MUS)和地面反作用力产生的外力矩(EXF)是主要控制下肢运动的主要力矩.支撑末期,大腿加速度及髋线加速度在髋关节处产生较大的惯性力矩(INT),为离地后小腿的积极后摆提供帮助;腾空期,摆动腿的运动主要受肌肉力矩(MUS)和惯性力矩(INT)控制,其中,惯性力矩(INT)主要由小腿的角加速度产生的,两力矩相互作用,以控制与完成下肢的目标动作.     

我国目前优秀女子标枪运动员技术特征的运动学分析

对我国女子标枪全国锦标赛前6名运动员助跑最后4步进行生物力学分析,结果表明,后4步助跑速度没有体现出应有的水平,原因可能有:自身的速度能力不足;专项能力欠缺,有意识地控制了助跑速度;运动员在倒数第2步时出现了相对明显的速度下降;应该强调踝、膝关节积极地向前摆动,达到加大肢体动作幅度的技术效果。李玲蔚比赛中所表现出的运动学参数,基本上代表了我国女子标枪优秀运动员的技术特征,体现着标枪技术合理的动作结构。     

排球不同扣球起跳动作下肢运动学特征比较分析

运用文献资料法、实验法和数理统计法,以10名辽宁省排球队女运动员为研究对象,获取受试者3步助跑后衔接跳跃扣球的起跳期在三维空间坐标中的轨迹和与地面的反作用力参数,以及髋关节、膝关节、踝关节的最大伸肌力矩和最大伸肌功率,研究排球不同扣球起跳下肢运动学的特征,为提高排球扣球起跳时的动作质量提供参考。结果表明:(1)后排先行脚、跟随脚的动作时间、动作总时间短于后排,后排起跳动作距离长于前排(P<0.01);(2)先行脚和跟随脚的髋关节、膝关节伸肌力矩后排大于前排(P>0.05);在踝关节伸肌力矩中,后排的先行脚大于前排(P>0.05),后排的跟随脚大于前排(P<0.05);(3)除先行脚的膝关节向心功率后排均小于前排外,先行脚和跟随脚的髋关节、膝关节、踝关节伸肌向心功率后排均大于前排。先行脚和跟随脚的髋关节、膝关节肌坏踝关节离心功率后排大于前排。     

青少年男子篮球运动员膝关节等速肌力特征研究

通过对36名二级青少年男子篮球运动员双侧膝关节进行等速测试,探析青少年篮球运动员膝关节向心屈伸肌群的生物力学特性,为运动训练、科学选材及临床康复等提供理论依据.方法:利用 Kinitech等速康复肌力测试系统,对青少年男子篮球运动员膝关节屈伸肌群进行等速测试.结果表明:青少年男子篮球运动员双侧膝关节屈伸峰力矩随测试速度的增加呈递减趋势,且膝伸肌大于膝屈肌(P<0.05),峰力矩屈伸比(F/E)随给定测试速度的增加呈递增趋势;最大功率随测试速度的增大而增加,同一测试速度下屈、伸肌群最大功率无明显差异,左、右侧相比也无显著性差异(60°/s伸肌除外);屈伸肌群达峰力矩的角度(APT)表现为伸肌角度明显低于屈肌角度,随速度增加左右两侧膝关节达峰力矩的角度无显著差异;双侧膝关节屈伸肌群达峰力矩的时间(TPT)随测试速度的增加而减小,同一测试速度下伸肌达峰力矩的时间大于屈肌;右侧膝关节屈肌相对峰力矩(PT/BM)与下肢形态学指标表现出不同程度的正相关.本研究结论,青少年男子篮球运动员膝关节峰力矩变化规律与成年人相一致,但左右侧膝关节屈伸肌群做功能力发展不平衡,屈伸肌群运动达峰力矩角度、达峰力矩的时间存在显著差异.     

等速训练对篮球运动员弹跳力的影响

研究等速训练对篮球运动员弹跳能力的影响，探讨篮球运动员下肢力量训练的新方法。方法：以武汉体育学院男子篮球队10名队员为研究对象，运用实验法、数理统计分析法、文献资料法等进行研究。结果：左右屈髋肌和伸髋肌在60°／s、120°／s和180°／s时相对峰力矩训练后较训练前提高非常显著、左右屈膝肌在120°／s、180°／s时相对峰力矩训练后较训练前提高非常显著、左右踝跖屈肌在60°／s、120°／s时相对峰力矩训练后较训练前提高非常显著；左右屈髋肌、屈膝肌和踝跖屈肌在60°／s和120°／s时到达峰力矩时间训练后较训练前缩短非常显著；立定跳远和助跑单脚跳摸高成绩均显著提高。结论：等速训练可以有效地提高篮球运动员下肢弹跳能力，是一种值得实践推广的训练方法。     

足弓刚度对纵跳动作的下肢生物力学影响

目的：通过对比跳高运动员足弓刚度对单腿纵跳成绩的影响,为跳高运动员选材及专项训练提供理论依据。方法：招募15名男性国家二级跳高运动员,对受试者足部形态进行红外光学扫描,采用红外运动捕捉系统和测力台同步采集受试者纵跳动作的下肢运动学和动力学数据。结果：在纵跳表现中,足弓刚度与地面反作用力峰值间存在线性关系,高刚度足弓受试者的峰值vGRF显著大于低刚度足弓的受试者(P<0.05),高刚度足弓组冲击加载率为15.2BW/s±1.8BW/s,低刚度足弓组地面反作用力加载率为12.3BW/s±0.9BW/s,且存在显著差异(P<0.05)。同时,高刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(21.24°±4.4°)显著性高于低刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(24.43°±3.6°),P<0.05。结论：在优秀跳高运动员中,足弓刚度与纵跳过程中的踝膝关节屈伸角度、地面反作用力及加载率有显著影响,且与地面反作用力峰值间存在显著正向线性关系。因此,在跳跃类项目我们应该关注运动员足底肌肉力量训练。在描述跳跃过程中的足部及其生物力学特征时,使用静态足部分类值得纳入考量。     

女子链球运动员冬季准备期前后的等速测试

通过对两名高水平女子链球运动员双侧的髋关节和膝关节进行等速测试,探究运动员髋关节和膝关节周围肌群的生物力学特性,为运动训练和运动康复等提供理论依据。利用等速肌力测试系统对两名运动员的髋关节和膝关节屈伸肌群以及髋关节的旋内旋外肌群进行等速测试。结果发现:两名运动员双侧髋关节和膝关节屈伸肌群以及髋关节的旋内旋外肌群的峰力矩随测试速度的增加呈递减趋势,髋膝关节峰力矩屈伸比和髋关节旋内旋外比随既定测试速度的增加呈递增趋势;同一测试速度下,伸肌肌群的峰力矩大于屈肌肌群,髋关节旋外肌群的峰力矩大于旋内肌群。     

自由式滑雪空中技巧国家队运动员膝关节屈伸肌群肌肉力量特征

目的：为了观察我国自由式滑雪空中技巧队男女运动员下肢膝关节屈伸肌群力量特点,发现目前下肢力量训练中存在的问题,以便为力量训练提供参考依据。方法：使用美国BIODEX公司生产的biodex system4等动测试系统对自由式滑雪空中技巧队男女运动员（男5名,女6名）的下肢膝关节屈伸肌群进行向心收缩的等动测试,测试速度分别为60°/s和180°/s。结果：男女运动员伸肌群的相对峰值力矩和相对平均功率都要显著高于屈肌群（P<0.01）。相对峰值力矩随着测试速度的增加而显著减小（P<0.01）,相对平均功率随测试速度的增加而显著增加（P<0.01）。男女运动员下肢屈伸肌比平均在50%～65%之间,并且随着测试速度的增加屈伸肌比显著增加（P<0.05）。在同一速度下,男女运动员伸肌峰值力矩出现的角度要显著大于屈肌（P<0.01）,但是在不同速度下,男女运动员伸肌峰值力矩出现的角度表现出不同的变化。随着测试速度的增加,屈伸肌群峰值力矩出现的时间显著变短（P<0.01）,并且同一速度下,屈肌群峰值力矩出现的时间要短于伸肌群（P<0.05）。左右腿膝关节屈伸肌群相对峰值力矩、相对平均功率、屈伸肌比等指标没有差异（P>0.05）。结论：了解到目前我国自由式滑雪空中技巧队男女运动员下肢肌肉的力量特点,其中男女运动员下肢膝关节屈伸肌比（H/Q）较低,应该注重发展股后肌群的力量,以提升屈伸肌比值。左右腿肌肉力量发展比较均衡。     

高校一级水平跳高运动员助跑与起跳技术运动学分析

通过运动生物力学测试和比较分析的方法,对7名一级男子跳高运动员最后两步助跑与起跳技术进行运动学分析,结果表明,男子一级水平的跳高运动员在技术上主要表现为助跑最后两步步长较短,助跑速度相对较慢,起跳过程中摆动腿动作幅度与高水平运动员相比有一定的差距,提高我国运动员跳高最后两步的助跑速度与摆动腿、臂的技术动作将有利于我国运动员进一步提高其运动成绩和跳高技术水平.