【期刊信息】

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刊名:水动力学研究与进展
主办:中国船舶科学研究中心
ISSN:1001-6058
CN:31-1563/T
语言:中文
周期:双月刊
被引频次:9745
数据库收录:
CSCD中国科学引文库(2017-2018);期刊分类:水利建筑

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人体运动过程中侧切落地模式和角度对下肢运动(3)

来源:水动力学研究与进展 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-23

作者:网站采编

关键词:

【摘要】以不同角度进行侧切时,髋关节的外展和内旋活动度也存在差异。在侧切动作的初始触地阶段,与45°侧切相比,110°侧切具有较高的髋关节外展活动度和较

以不同角度进行侧切时,髋关节的外展和内旋活动度也存在差异。在侧切动作的初始触地阶段,与45°侧切相比,110°侧切具有较高的髋关节外展活动度和较小的内旋活动度,较大的髋关节外展有助于在进行更大角度侧切时身体重心稳定的维持[19],但是较大的髋关节外展活动度也被认为是与膝关节外翻力矩相关的生物力学危险因素,同时也是非接触性前交叉韧带损伤的常见运动学特征之一[31]。以较大角度进行侧切时,髋关节内旋活动度的减少可能与膝关节负荷的增加有关[19]。

膝关节矢状面的运动学会随着侧切角度的变化而进行调整。SCHREURS 等[18]发现,当增加侧切角度时,受试者会降低膝关节的屈曲角度。CORTES 等[20]也发现,当向45°和180°进行侧切时,膝关节的平均屈曲角度由-53.9°转变为-41.2°,膝关节的屈曲角度减小。膝关节的屈曲角度越小,股四头肌对前交叉韧带的拉力就越大[18,33]。

侧切动作的角度也会影响侧切动作的临界速度。与进行45°侧切相比,运动者在进行90°侧切时,方向改变阶段具有更低的临界速度[34]。一些研究发现在相同距离的条件下,以较大角度进行侧切的运动者初始速度较慢[4,17-18]。

2.2.3 总结 目前对于侧切落地模式对下肢运动影响的研究还较少,并且大部分研究集中于对膝关节运动学的探讨,对于运动链中髋、踝关节运动学的探讨还存在着不足。此外,对不同侧切角度下的运动学研究还不够完善,在一项研究中很少对所有不同的侧切角度进行全面的探讨。并且前足落地模式在不同侧切角度下的运动学尚不清楚,因此,需要进一步研究落地模式和侧切角度对于侧切运动学的影响。

2.3 不同落地模式和角度对于侧切动力学的影响

2.3.1 落地模式 采用前足和后足落地模式进行侧切的运动都具有其特定的动力学特征。与侧切采用前足落地模式相比,后足落地模式存在着一个冲击瞬态,即初始触地阶段的50 ms,垂直方向地面反作用力出现一个峰值[13]。地面反作用力的急剧变化可能会增加膝关节周围组织损伤的风险[35]。此外,有研究表明,后足落地模式的地面垂直反作用力是前足落地模式的3.4 倍[36]。采用后足落地模式时膝关节会产生外翻,吸收垂直方向上的地面反作用力[22]。在侧切的初始触地阶段,后足落地模式具有较大的向后地面反作用力,这是通过增加胫骨的前剪切力来增加膝关节韧带结构的应变而产生的,这将导致胫骨向前移位,前交叉韧带的拉力增加[12,37]。

采用前足落地模式的运动者具有更高的踝关节跖屈力矩,更低的踝关节内收和内旋力矩,以及更低的膝关节外展峰值力矩;而采用后足落地模式的运动者膝关节具有更高的伸展力矩、外展力矩、外翻力矩和胫骨内旋力矩[11-13,15]。因此通过采用前足落地的方式可以帮助运动者更好地调整他们的下肢,减少冠状面的地面反作用力和力矩臂,从而降低膝关节的负荷[25]。踝关节的生物力学也与执行侧切动作时的表现有关[7,15],运动者可通过增加踝关节的跖屈力矩来提高运动表现[13]。在侧切的不同阶段会产生不同的膝关节旋转力矩,前足落地模式在侧切完整过程中大约47%阶段,会产生膝关节外旋力矩,而后足落地模式在侧切的前18%阶段膝关节的外旋力矩会转变为内旋力矩[11]。

有研究表明,当质心位于压力中心前方时,踝关节对于水平速度的产生起着至关重要的作用[38]。在方向改变的最后阶段,由于此时重心在朝向预定方向的脚前方,所以踝关节产生的功率和力量是非常重要的[1]。前足落地模式与后足落地模式相比,踝关节的峰值功率显著上升,膝关节的峰值功率显著下降[13]。在方向改变的过程中,采用前足落地模式的运动员髋关节做功较多,膝关节的做功较少[13],这可能是由于前足落地模式使骨盆朝向侧切方向进行了预旋转[2,13]。

落地模式的差异也致使受试者在减速、方向改变以及加速阶段能量的吸收情况发生了变化。DAVID 等[2]发现,采用前足落地模式的运动员,在侧切过程中,髋关节、膝关节和踝关节吸收的能量为21.2%,35.0%,43.8%;而采用后足落地模式的运动员,髋、膝和踝关节吸收的能量为26.6%,40.9%,32.5%。因此可得出结论,前足落地模式通过踝关节吸收更多的能量,从而降低了膝关节外展力矩和非矢状面的踝关节力矩;后足落地模式通过膝关节吸收更多的能量,使膝关节外展和屈曲力矩增加[1-2,13]。此外,在侧切动作方向改变的中期,使用后足落地模式具有更低的水平质心移动速度。降低质心移动速度是通过提高膝关节和髋关节屈曲活动度来实现的。前足落地模式具有较小的步宽,这可能是因为运用前足落地模式减少了改变方向阶段足与地面的接触时间[2]。


文章来源:《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/qikandaodu/2021/0623/617.html


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