《水动力学研究与进展》
背景:侧向跨步切入动作是运动领域最常见的进攻技术,这显著增加了运动员膝关节受伤的风险,但目前相关侧向跨步动作的生物力学表现策略及下肢关节负荷特征并不十分清楚。
目的:选择大学女子甲组篮球、足球运动员进行侧向跨步切入下肢动作策略,进行生物力学测试,并分析下肢关节的运动学及动力学参数,从而为运动员及教练员预防下肢伤害,尤其是膝关节十字韧带损伤提供重要参考。
方法:选择某高校女子甲组足球及篮球各12名运动员作为研究对象,利用三维测力台及运动图像拍摄系统同步获取其侧向跨步切入动作的相关运动学及动力学参数,并运用SPSS 21.0分析软件对相关数据进行处理分析。该试验方案经天津体育学院伦理委员会批准。
结果与结论:①足球运动员有较大的着地瞬间踝关节跖屈角度及髋关节外展角度、最大踝关节外翻角度、膝关节屈曲及内旋角度、膝关节屈曲及内旋角度变化量;②足球运动员有较大的踝关节外旋与髋关节内收力矩峰值,篮球运动员则有较大的踝关节跖屈力矩峰值;③篮球运动员有较小的前后分力制动第一及第二峰值、垂直分力第一峰值及较大的前后分力推蹬力峰值;④结果表明,跨步切入动作过程中,足球运动员习惯于前足着地方式进行急停,进而产生较高的地面反作用力,并增加膝关节屈曲角度进行缓冲,同时有较大的踝关节外翻角度及膝关节内旋角度,而篮球运动员在切入过程中膝关节屈曲角度较少,不利于下肢关节对地面反作用力的缓冲,并进而增加前十字韧带损伤风险。
直线前进;侧向跨步;外翻;力矩;内旋;前十字韧带;运动学;动力学;生物力学
国家社会科学基金项目(19BTY087),项目参与人:李尚华
BACKGROUND:Side-step cutting is the most common offensive technique in the field of sports that greatly increases the risk of knee , the biomechanical performance strategies and the characteristics of lower limb joint load during the side-step cutting are not very clear.
OBJECTlVE:To carry out the biomechanics test of the side-step cutting in lower limb movement strategy among college female basketball and football players, and to analyze the kinematics and dynamics parameters of the lower limbs, providing an important reference for athletes and trainers to prevent lower limb injuries, especially cruciate ligament injury.
METHODS:Twelve female football and basketball players coming from a university were selected as the experimental kinematics and dynamics parameters of the side-step cutting were acquired synchronously by using the three-dimensional dynamometer and the motion image shooting relevant data were processed and analyzed by SPSS 21.0 study protocol was approved by Tianjin University of Sports in China.
RESULTS AND CONCLUSlON:(1) Football players had greater ankle metatarsal flexion angle and hip abduction angle, maximum ankle valgus angle, knee flexion and rotation angle with knee flexion and rotation angle changes.(2) Football players had greater peak ankle rotation and hip adduction moment, while basketball players had larger plantar flexion moment.(3) Basketball players have smaller first and second peak values of forward and backward partial braking force, the first peak value of vertical partial braking force and larger peak value of forward and backward partial pushing force.In the process of side-step cutting, football players are accustomed to stop in a sudden way with their forefeet touching, thus producing higher ground reaction force and increasing knee flexion angle to buffer, while having greater ankle valgus angle and knee rotation players have smaller knee flexion angle in the process of side-step smaller angle is not conducive to the lower limb joint to buffer the ground reaction force, and then increases the risk of anterior cruciate ligament injury.
0 引言 Introduction
足球与篮球2个项目有截然不同的规则、场地、装备及训练模式等,但2种运动却有极为相同的比赛模式,比赛中运动员始终不停地在跑动,依据攻守情况的变化,要经常变换跑的速度和方向,必要时还要做急停、起动、转身及跳跃等动作[1-4]。下肢段的移动技术对掌握和运用攻守技术有极重要的作用。在下肢段的移动技术当中,侧向跨步过人切入动作是一种在防线前最快速切入且前进的步法,也是为了突破防守、急切到球门区前射门时经常采用的实用步法[5-8]。
侧向跨步切入动作是以单足部先固定于地面,然后再以它作为支点,使身体做不同方向的移动或旋转的动作。例如,1名足球运动员带球前进时,如前方有防守者、阻挡者,必须中途转向,并决定向左或向右移位,以躲避对方。当运动员选择向左移位躲开防守者时,必须以反方向的足部,即右足为支撑点,并以右下肢产生比身体质量更大的力量,将身体推向左侧。此时,主导身体改变方向的右足,将使踝关节同时处在跖屈及内翻,跖屈是因为需以脚趾推进身体,内翻是因身体向左方改变方向,在膝关节内翻及外转的情况下,此时右足不但受力比本身更大的力量(推进身体向左侧之反作用力)且又是在踝关节及膝关节不稳定的状态,使右脚踝关节及膝关节暴露在易最受伤的环境下。另外,由于疲劳、肌力不足或外力撞击等(如外力来源是在左侧),踝关节及膝关节会因此而受伤;同样地,这2项运动都是当前热门运动项目且都有着对膝关节无接触前十字韧带损伤风险,女性运动员发生前十字韧带损伤的人次明显高于男性[1,9]。前十字韧带损伤机制可以分为接触性与非接触性,前者属于与他人剧烈碰撞造成膝关节或下肢前方、外侧、后侧承受过大的外在力量,使之过度伸展、外翻或外旋,因而造成损伤;后者属于当人体下肢进行急停、着地、改变方向等减速动作时,或是进行跳跃时的加速动作等使下肢姿势不当,且无其他外力施加于身上而造成的损伤[10-11]。一场激烈的比赛,当运动员从直线前进突然变换方向成切入动作,这是常见且需要纯熟运用的技巧,与此同时亦增加了运动员膝关节受伤的风险[12]。先前研究表明,侧向跨步切入动作有较高发生无接触前十字韧带伤害的风险[13-16]。有学者使用仿真模拟验证膝关节在切入时最主要的伤害机制,结果发现若要降低前十字韧带的负荷,增加着地时髋关节和膝关节屈曲或髋关节内旋速度就能降低过度前十字韧带外翻的负荷[17];另一方面,由于女性运动员在直线跑、侧向跨步急切、交叉跨步急切等3种动作皆比男性有更小膝关节弯曲角度、较大膝关节外翻角度、较大股四头肌收缩及较小腿后肌群收缩[18-20]。这些与前十字韧带伤害相关因子中,如膝关节外翻力矩、内旋力矩和髋关节外展等,常被用来预测膝关节前十字韧带伤害的风险因素[21-22]。此外,还有学者指出在进行跨步切入动作时踝关节与膝关节的连动关系,当踝关节呈现外翻动作时会使膝关节增加内旋角度,这与前十字韧带损伤亦有着环环相扣的关联[23]。