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目的:模拟军事跳伞训练环境下新伞兵半蹲式跳伞着陆实验,对比研究新兵着陆过程踝关节的运动学、动力学特征;及踝关节的跖屈和背屈肌群的肌电活动特性,并探讨它们之间的关系,为预防新兵跳伞着陆踝部损伤提供生物力学技术上的支持.
方法:共有18名受试者自愿参与本实验,实验组为9名新伞兵,伞龄为1年及以内,对照组为9名老伞兵,伞龄为4年及以上.受试者从30cm和60cm的跳台以半蹲式跳伞着陆姿势跳落到测力台上.采集踝关节的运动学数据、地而反作用力数据和下肢的肝骨前肌(TA)、外侧膝肠肌(LG)的表而肌电信号数据,所测试的参数包括:踝关节背屈角度、角速度、着陆时间，地而反作用力(X轴,Y轴和Z轴三个方向)、触地前后肝骨前肌(TA)外侧膝肠肌的肌电幅值.所测地而反作用力均除以体重进行标准化.使用两组独立样本的T检验来比较新兵和老兵的生物力学差异.
结果:新兵和老兵的着地时间无明显统计学差异(P=0.403).新兵踝关节角位移(P=0.001)和角速度(P=0.035)比老兵大.新兵Z轴方向地而反作用力和老兵无明显统计学差异(P=0.076),新兵Y轴方向地而反作用力(Fy)比老兵小(P=0.047),新兵X轴方向地而反作用力(Fx)比老兵大(P=0.018).新兵胫骨前肌触地前EMG激活强度比老兵低(p<0.019),触地后激活强度和老兵相比无明显统计学差异(P=0.734).新兵外侧膝肠肌触地后激活强度比老兵低(P=0.030),触地前激活强度和老兵无明显统计学差异(P=0.085).
结论:新兵触地时更趋向于通过增大踝关节的运动来转化落地时自身的强大冲量,其踝关节易达到背屈极限值而发生损伤.新兵触地时前后方向的地而反力较小,小利于其将前后方向的动能转化成摩擦能,发生前后方向摔倒的风险较大.新兵触地时地而侧方的地而反力较大,其踝关节发生内外翻扭伤和内外踩骨折的风险较大.新兵踝关节触地前背伸肌群肝骨前肌(TA)的肌肉力量较弱,易导致踝关节触地时背伸小充分而发生内外翻扭伤及骨折.新兵踝关节触地后趾屈肌群外侧膝肠肌(LG)的肌力较弱,容易导致踝关节触地后着陆小稳发生损伤.