非接触性前交叉韧带损伤危险因素的生物力学研究

【摘要】：前交叉韧带(ACL)断裂是体育运动中最常见的严重运动损伤之一。ACL损伤会严重影响患者的运动水平和生活质量。ACL损伤在多数情况下为非接触性损伤,即损伤发生时运动员之间没有身体上的接触,这一特点也表明该损伤是可预防的。大多数ACL损伤是在突然减速、着地和旋转时产生的。了解损伤的危险因素是预防损伤至关重要的一步。本研究在经过验证的ACL受力的生物力学模型基础上建立ACL损伤的随机生物力学模型,并运用这一模型在不致伤情况下确定受试者ACL损伤的可能性和危险因素。 本研究采集了足球、篮球、排球、武术、体操五个项目运动员及普通大学生侧切和急停起跳动作时的运动学、动力学和肌电数据,确定各自下肢运动形式特点以及与ACL受力有关的生物力学参数的分布状态。应用蒙特卡罗模拟得到受试者损伤和未损伤试跳的下肢运动生物力学特征及ACL损伤概率,通过比较确定损伤的危险因素。另外,本研究中保留女性身高体重特征和ACL极限负荷,用男性运动学特征值模拟试跳,进一步了解这些生物力学指标是如何影响ACL负荷和损伤概率的。 研究结果得出膝关节屈角和水平向后地面反作用力是影响ACL损伤的两个最主要因素。着地瞬间膝关节屈角越小,水平向后地面反作用力越大,ACL.损伤可能性就越大；足跟落地和小腿前倾会增加ACL损伤危险。膝关节旋内旋外力矩、股后肌群和腓肠肌肌力对ACL损伤影响不大。另外,女性ACL损伤危险显著高于男性。男女运动员下肢动作控制的不同是造成性别差异的主要原因。但是,女性ACL极限负荷小于男性的事实以及膝关节解剖结构的性别差异使得女性ACL损伤危险依然很高。侧切动作较急停起跳动作更容易引起ACL损伤。完成侧切动作时下肢非矢状面因素对ACL负荷的影响与急停起跳动作相比占了更大比例。在本研究涉及的运动项目中,篮球运动员ACL损伤危险性最高,其次是排球和足球运动员,武术、女性体操运动员和普通大学生ACL损伤的危险性较低。下肢生物力学指标的概率密度分布形式以及平均值和标准差均会影响ACL损伤的危险性。这些研究结果提示我们：预防ACL损伤的训练方案要根据不同项目、动作和性别针对性设计。在制定ACL损伤预防训练方案时,可以将着地时增大膝关节屈角和小腿后倾角以及足尖着地特征作为下肢形态训练的主要目标。减小向后地面反作用力也可以认为是训练目标。