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神经肌肉疲劳对男女运动员双脚落地策略的影响

李晓霖  
【摘要】:研究目的 本次研究的主要目的是通过对落地动作的运动学和动力学进行分析,进而探讨神经肌肉疲劳过程对下肢运动学和动力学的影响,进而探讨不同性别的受试者在相似神经肌肉疲劳程度下进行双腿自然落地时下肢落地策略的差异,以期分析不同程度疲劳状态下落地策略对下肢力学机制的影响。研究方法 本次研究的研究对象为上海体育学院运动训练专业篮球队男女二级运动员各10名。运用自主研发的光信号控制运动训练器对运动员进行全身疲劳干预,同时利用连续原地纵跳来进一步刺激下肢疲劳,并以此作为判断疲劳等级的标准。利用Vicon三维运动捕捉系统采集运动员从台子上自由落地过程中的运动学数据,并利用Kistler测力台来收集运动员右脚受到的地面反作用力数据,利用Visual3D软件对收集到的运动学数据进行处理,并结合测力台上的地面反作用力,运动逆向动力学方法计算得到下肢的动力学数据。疲劳前后的所有数据会按照支撑期进行百分比标准化,同时动力学数据会参照受试者身高体重进行标准化。统计学分析采用SPSS19.0软件,统计学方法为双因素重复测量方差分析,疲劳等级(共三级)为组内变量,性别为组间变量。事后检验采用Bonferroni法,显著性差异水平α=0.05,实验所得数据均以“平均值±标准差”的形式进项表示。 研究结果 1)男女运动员在双脚落地的触地瞬间下肢髋关节和踝关节的屈曲角度均存在显著的性别差异,其中髋关节触地瞬间的屈曲角度男性均大于女性,膝关节同样存在这一趋势。而踝关节触地瞬间的屈曲角度女性大于男性。 2)男女运动员触地瞬间的膝关节外翻角度存在显著的性别差异,女性在触地瞬间表现为明显的膝关节外翻位。 3)在整个支撑期过程中男女运动员受到的垂直方向上地面反作用力的峰值出现的时刻存在着显著性的差异,在支撑过程中女性运动员垂直方向地面反作用的峰值出现的时刻要晚于男性运动员。而随着疲劳程度的增加,女性这一峰值时刻的出现时间会发生明显的前移,而男性这一峰值时刻的出现时间则不会受到疲劳的显著性影响。 4)落地过程中男女受到的垂直方向地面反作用力存在显著的性别差异,其中女性受到的垂直方向地面反作用力要明显大于男性。同时疲劳也会对垂直方向地面反作用力产生显著性影响。 5)落地过程中膝关节伸肌力矩峰值存在性别上的显著性差异,女性膝关节伸肌力矩要明显大于男性。 研究结论 疲劳会引起男女双腿自然落地时下肢落地策略产生差异,并可能会增大女性下肢损伤的风险: 1)女性受试者落地时倾向于采取更小髋关节和膝关节屈曲程度,从而使落地过程中的下肢刚度增加,由于女性运动员在肌力上的不足,采取这种落地策略更有助于防止其落地后摔倒,但是刚度的增加同时也会增加韧带受到的张力;男性在落地时则更倾向于采取较大的髋关节膝关节触地角度,因为这样一来便可以更好的利用肌肉来缓冲落地冲击,从而减小了韧带的受力。 2)女性受试者的落地策略更加依赖踝关节的缓冲,因此一旦其踝关节活动度受到限制就会造成踝关节缓冲能力的下降,使更多的能量传递到了膝关节和髋关节,而此时的膝关节和髋关节处于更加伸直的状态(相比于男性),因此更加容易造成膝关节和髋关节损伤风险的提高。 3)随着疲劳程度的增加,女性受到的垂直方向地面反作用力峰值时刻的出现时间会发生明显的前移,而男性这一峰值时刻的出现时间则不会受到疲劳的显著性影响。由于非接触性ACL损伤一般都相对的出现在支撑相的早期,因此我们可以认为疲劳引起的这一峰值时间的偏移可能是造成女性ACL损伤风险加大的一个重要的影响因素。


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