在人体各组织结构中,膝关节是其中较大的关节,并且它的结构也是十分复杂。它除了能对人体起到支撑作用,还能保证人的大腿和小腿之间有较好的相对伸曲能力。在关节骨组织结构特征的基础上,联合关节周围的肌肉和软组织,例如韧带、半月板、脂肪垫以及其它辅助性结构,这些不同的组织结构,共同保证了膝关节既有可靠的稳定性,又有较大活动范围的灵活性。从结构的角度看,与膝关节相连的两端,骨骼呈细长杆状,关节周围起到保护作用的肌肉少,因此是最容易造成运动性损伤的部位。一般情况下,很少出现由于膝关节软组织损伤而危及人身生命安全的现象发生。从显性特征上看,这种损伤不像骨伤和大出血那样,表现得那么凶险急促,但其反复发病的可能性很大,很难经过一次治疗彻底根除病痛。因此,给运动员师生造成很大生理和心理压力。正是由于这类损伤造成的病痛不是那么剧烈和明显,很容易导致患者的忽视,不能及时采取正确的处理措施,影响伤病的及时治疗。其后果就是这类损伤会逐渐发展成为慢性病,甚至会使膝关节丧失某种功能。随着全民健康意识的不断提高,越来越多的人群,参与到各种形式的健身运动中来,参加体育运动锻炼的居民越多,相应的各种运动性损伤案例也明显增多。在绝大数锻炼运动项目中,膝关节都起着不可替代的作用,而且也是负荷的关键部位。因此,膝关节损伤也成了各类运动性损伤中发病率高的部位。此外,人们在开展跳远运动锻炼时,由于对膝关节损伤产生的机理性原因认识不强,缺乏自我保护意识、运动强度过大和技术动作不规范等现象时有发生,甚至出现错误的动作。另外,还会受到其他外部因素的影响。例如选择的锻炼场地不适宜等情况,这些都是造成跳远运动性膝关节损伤的原因。鉴于以上存在的问题,为了揭示田径跳远运动与膝关节损伤之间存在的内在联系,最大限度的降低跳远运动锻炼中出现膝关节损伤几率,项目研究内容如下:(1)从膝关节的实际构造出发,分析了膝关节运动过程中各组织的作用与关联,同时也根据膝关节的运动特点和受力状况,分析了最容易产生磨损和伤害的组织受伤原因,尤其是当膝关节进行跳远等剧烈运动或超负荷运动进行深入地分析研究。(2)采用ANSYS软件建立膝关节有限元模型,对处于不同屈曲角度的膝关节,在人体重力作用下接触应力情况进行模拟研究。构建了两个不同情况的模型,其一考虑了软骨组织的缓冲作用,其二未考虑软骨组织的作用,通过对这两种情况下的膝关节平台的接触应力水平和损伤状况进行对比分析,发现软骨组织对减缓膝关节在弯曲过程中的接触应力有很大帮助。(3)考虑到运动员是在比较激烈状态下进行运动的,其膝关节除了要支撑起自身的重力以外,还会在跳远运动状态下产生跳跃冲击作用。为了研究冲击状态下膝关节伸屈过程中的应力水平,模拟研究了从事跳远运动时的两种极端地面条件下的工况。其一着地地面为刚性(硬)砂子铺垫相对较薄的地面;其二着地地面为柔性(软)砂子铺垫相对较厚的地面。通过研究这两种工况下,跳远冲击作用对膝关节胫骨平台产生的应力水平进行研究,发现了软骨组织和良好地面条件对避免膝关节受伤的有益作用。总之,本文针对人体在静态和动态这两种不同的情况,深入分析了膝关节各组织的受力状况,直观的阐明了膝关节各组织可能产生损伤的潜在隐患,同时也发现了膝关节软组织在减轻胫骨和股骨接触应力方面的突出作用,特别关注跳远运动时膝关节受力情况,以跳远锻炼为例,当跳远落地时遇到刚性(硬)砂子厚度薄或纯粹硬地环境,或者跳远落地时遇到柔性(软)砂子层厚的环境,分析其受力及损伤情况。因此,在平时的护理过程中,应重视软骨组织的护理和保养,防止软骨组织发生损伤,尤其是反复性的损伤,也要根据场地环境的不同,分析跳远运动膝关节可能发生的受损情况。