大学生男子网球运动员正手上步截击急停动作膝关节的生物力学分析

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研究目的:在网球截击球过程中膝关节所受冲击力大,膝关节长期处于半屈曲状态,屈位支撑的负荷比直立时大,易造成肌肉产生疲劳,从而导致肌力不足,长此以往,终会导致病理症状的出现。因此,本研究主要运用运动生物力学实验研究方法,采用QUALISYS红外高速摄像捕捉系统,三维测力台及肌电测量仪三机同步的测量手段,获得下肢各环节运动学、足底三维支撑反作用力和相关肌群表面肌电图(s EMG)的结果,目的在于从运动生物力学角度对网球正手上步截击急停时膝关节的受力及跨膝关节主要肌群活动特征进行分析,更好的了解在网球正手上步截击急停运动过程中膝关节的受力情况及参与运动相关肌群的活动用力特征。为大学生运动员掌握科学的训练及正确的击球动作,保护膝关节避免运动损伤提供理论依据。研究方法:本文以西安体育学院8名网球国家二级运动员(男性),年龄在20-24岁的受试者为实验测试对象。采用QUALISYS红外高速摄像捕捉系统(200Hz),NORAXON肌电测试仪(1500Hz),KISTLER测力台(2000Hz)三机同步采集运动学、动力学及表面肌电数据。研究结果:运动学:1、各动作阶段时间变化分别为上步阶段:平分区为0.34?0.05s;占先区为0.32?0.04s。缓冲阶段:平分区为0.19?0.06s;占先区为0.17?0.06s。蹬伸阶段:平分区为0.35?0.10s;占先区为0.35?0.12s。2、缓冲起始时刻膝关节内收外展角平分区为11.38?9.95°,占先区为4.16?2.23°,经独立样本T检验(P<0.05)具有显著性差异。踝关节内、外旋角平分区为18.14?11.46°,占先区为14.90?6.28°,经独立样本T检验(P<0.05)具有显著性差异。动力学:1平分区与占先区在上步截击球中足底承受力在垂直方向上的受力均为人体体重的2.91倍。2.平分区足底承受力在前后方向上的受力为人体体重的1.21倍,占先区足底承受力在前后方向上的受力为人体体重的1.06倍。表面肌电:1、肌肉标准化RMS值:平分区股外侧肌最大为1.10uv.s;占先区股外侧肌最大为0.84uv.s。2、积分肌电平均值:平分区胫骨前肌最大为263.79uv.s;占先区股内侧肌最大为273.73uv.s。3、平分区胫骨前肌肌肉贡献率最大为31.02%;占先区半腱肌肌肉贡献率最大为35.59%。研究结论:1、在截击的3个动作阶段中,缓冲阶段时间用时最短,表明缓冲时足底制动最强,对下肢(包括关节)的冲击力大,特别是膝关节的受力就会比较直接。2、膝关节在平分区内收角度显著大于占先区,表明膝关节在平分区更易引起外侧副韧带的损伤。3、平分区上步截击球足底承受的力在前后方向上的受力比占先区足底承受力在前后方向上的受力大。足部受力越大,表明膝关节受力也就越大,更易导致膝关节受到损伤。4、在上步截击球过程中平分区胫骨前肌、股外侧肌放电量与贡献率表现最为突出,占先区半腱肌、股内侧肌放电量与贡献率表现最为突出。
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