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疲劳与亚体感噪音对膝关节生物力学特性的影响

江键鑫  
【摘要】:前十字韧带是膝关节四大主要韧带之一,是稳固膝关节的一个主要结构。前十字韧带损伤是体育运动中最常见的韧带损伤之一,经常发生在变向、急停、旋转和跳下等运动中。疲劳被认为是前十字韧带损伤的一个非常重要的神经肌肉因素,相关的统计研究显示疲劳状态下运动员的前十字韧带损伤风险明显高于非疲劳情况下的。亚体感噪音在姿态平衡控制和触觉感知领域的研究成果表明亚体感噪音能增强体感反馈,感知更微弱的信号;然而,对于亚体感噪音能否能降低前十字韧带损伤风险的相关研究还是一片空白。因此,本研究有两个主要目的:一是从膝关节生物力学的角度揭示疲劳对前十字韧带损伤风险的影响机理;二是创新的研究亚体感噪音对预防前十字韧带损伤的潜在作用。32名男性受试者参与本实验,16名受试者在疲劳以及有亚体感噪音干预和无亚体感噪音干预作用下完成跳下和突然变向实验任务,另外16名受试者在非疲劳以及有亚体感噪音干预和无亚体感噪音干预作用下完成跳下和突然变向实验任务。本实验的亚体感噪音由微型马达振动产生。采用VICON运动捕捉系统和Bertec测力台收集受试者在实验过程中的运动学和动力学数据,对实验数据进行分析,综合疲劳和亚体感噪音得到以下结论:(1)受试者在疲劳条件下执行跳下实验任务过程的膝屈曲角增大。受试者通过增大落地时的膝屈曲角来减小地面冲击,试图降低前十字韧带损伤的风险。(2)受试者在疲劳条件下执行跳下实验任务时的膝旋转角和旋转力矩明显增大。膝旋转角和旋转力矩增大直接增加了前十字韧带的负荷。受试者在疲劳条件下的膝旋转角和旋转力矩增大可能是由于疲劳使得肌肉骨骼系统产生的肌肉力减小导致动作产生变形引起的。另外,受试者在疲劳条件下,身体的运动控制能力减弱,身体的协调性变差也可能导致膝旋转角和旋转力矩增大。(3)在亚体感噪音干预作用下,受试者在疲劳条件下落地初始和双腿支撑的膝垂直方向力明显大于非疲劳条件下的;而在没有亚体感噪音干预作用下,受试者在疲劳条件下落地初始和双腿支撑的膝垂直方向力明显小于非疲劳条件下的。亚体感噪音干预和疲劳存在交互效应,可能改变了疲劳状态下膝关节附近的肌肉活动。(4)本实验用亚体感噪音预防前十字韧带损伤,除受试者在非疲劳条件下落地初始的膝屈曲角和双腿支撑的膝屈曲角峰值有显著地改善外,其余的生物力学参数都没有明显的改善。亚体感噪音可能并不适合应用于预防前十字韧带损伤,因为前十字韧带损伤经常出现在高难度且高强度的运动上,而亚体感噪音增强体感反馈的能力可能有限,并不能显著地改变执行高难度且高强度运动时的膝关节生物力学特性。


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