研究目的:跳跃落地动作是体育锻炼与日常生活中的基本动作之一,单腿落地是引发膝、踝关节损伤的高发动作。单腿落地的生物力学偏侧性逐渐得到证实,本研究探讨不同高度下两侧单腿落地的控制策略差异,进一步理解落地缓冲的神经-肌骨调控机制。通过对单腿落地缓冲过程中的运动学、动力学等生物力指标的分析,讨论单腿落地缓冲阶段双侧下肢三关节工作的非对称性特点、单侧落地的稳定性以及身体控制能力的差异。为人体从高处下落时落地缓冲阶段控制策略的非对称性提供理论支持,为人们日常活动中预防单腿落地导致的下肢损伤提供指导意义。研究方法:招募10名健康女性受试者(身高160.30±3.93cm,体重52.67±6.47kg,年龄24.10±0.94岁)参与实验。受试者未患过下肢损伤且惯用腿为右腿。受试者在跑步机上以6.5km/h的速度进行5分钟的热身活动,然后更换实验运动装备。实验人员按照解剖要求在其骨盆、膝、踝关节、足部等处粘贴36个反光球,并讲解实验动作。受试者分别在30cm、40cm、50cm高度的跳台上分别完成两侧单腿垂直落地动作。动作标准:受试者双脚与肩同宽,自然站立在水平跳台上,受试者在动作开始前双手叉腰以减少摆臂产生的影响。同步信号发出以后,受试者无初速度垂直稳定落地,测试腿稳定落地后保持2-3秒。为减小实验误差,每个动作保持3次有效动作的采集。测试仪器:采用VICON红外高速摄影系统,频率200Hz、两块Kistler三维测力台频率分别采集垂直跳跃落地的运动学、动力学数据处理:使用Visual3D软件对运动学和动力学进行滤波处理,截止频率分别为10HZ和100HZ。统计方法使用双因素组内重复测量方差分析(3种落地高度×2种侧别),观察不同高度下双侧单腿落地的运动学以及动力学的差异,配对样本t检验进行事后t检验。统计软件为SPSS20.0,显著水平α设置为0.05。研究结果:(1)垂直地面反作用力(GRF):第一波峰峰值在3种不同高度下存在显著差异,表现在三种高度下两两之间分别存在显著差异,同时在左右侧别的单腿之间也存在显著差异,右侧腿的第一波峰峰值(1.38±0.96BW)显著高于左侧腿的第一波峰值(1.23±0.99BW)(P=0.014)。第二波峰峰值在3种不同高度下存在显著差异,不同高度下的冲击力可达体重的5.18-7.34倍,但在单腿之间无统计学差异。(2)至地反力峰值时间与平均负载率:至地反力峰值时间在30cm、40cm、50cm下分别为44.3±6.5 ms、41.7±5.63ms、38.4±3.9 ms,30cm、50cm之间存在显著差异(P<0.05)。平均负载率在不同高度下同样存在显著差异,至地反力峰值时间与平均负载率在侧别上均无统计学差异。(3)关节力矩:矢状面下肢三关节力矩峰值在不同高度下均存在显著差异(P<0.01),伸髋力矩峰值、伸膝力矩峰值和跖屈力矩峰值分别随着高度的增加而增加。左右侧别的差异(P=0.003)主要体现在踝关节力矩峰值上,左侧踝关节力矩峰值(2.92±0.16N·m/kg)显著大于右侧(2.48±0.12N·m/kg),髋、膝关节力矩峰值虽无显著差异,但均表现为左侧腿大于右侧腿。(4)关节角度与关节活动范围(ROM):触地时刻矢状面髋、膝、踝三关节角度变化不大,不同高度落地时的关节角度的差别主要体现在踝关节背屈上,30cm、40cm高度下的关节角度分别为-27.24±4.49度、-30.83±3.73度、-30.82±3.86度,且具有统计学差异(P<0.05);髋、膝、踝关节ROM:矢状面上髋关节在3个高度下两两之间有显著差异,膝关节、踝关节在30cm、50cm高度下有显著差异,左侧腿下肢三关节ROM在30cm、50cm高度上均大于右侧腿,在40cm高度上均小于右侧腿;冠状面上髋关节ROM在3个高度下两两之间有显著差异,膝关节ROM在30cm、50cm上有显著差异,踝关节ROM在高度上无统计学差异,且踝关节ROM在侧别上有明显差异(P=0.061),左侧腿明显小于右侧腿。(5)压心(COP):在矢状面上3个高度下左侧腿的移动距离均小于右侧腿,且在3个连续高度上左腿比右腿的变化范围更小;在冠状面上表现出与矢状面下肢三关节ROM相似的表现形式,在30cm、50cm高度下左腿的COP移动距离小于右腿,在40cm高度下略大于右腿,总体来说左腿表现出更好的控制能力。研究结论:人体从高处单腿下落时在落地控制策略上存在侧别的差异性,要体现在踝关节的控制上,具体表现为右侧腿比左侧腿更高的GRF第一波峰力值(标准化后)、更小的踝关节力矩和更大的冠状面踝关节ROM。不同高度下相比左侧腿,右侧腿有更大的COP移动,更小的矢状面下肢三关节力矩和ROM。不同高度单腿落地的控制策略存在非对称性特点,对于惯用腿为右侧腿的人群来说,左侧腿可能为落地的优势腿,具有更好的控制能力和稳定性。