立定跳远是运动员下肢爆发力训练的主要项目之一,而摆臂动作、触地姿势是引起膝关节损伤的主要原因两个方面。目前对不同摆臂和触地姿势下地面反作用力（Ground reaction force,GRF）如何作用于膝关节各组织的具体机理并不清晰。从冲击生物力学的角度来讲,有必要明确立定跳远不同触地姿势和摆臂动作下的膝关节冲击损伤机制。所以,本研究招募16名受试者,分别以自由摆臂（jumping free,JF）和限制摆臂（jumping restricted,JR）起跳、“外八”（toe-out,TO）和正常姿态（baseline,BL）落地,使用Vicon采集系统和Kistler测力台获取受试者下肢运动学数据和地面反作用力数据。基于一名志愿者的膝关节MRI/CT数据进行三维重建,获取膝关节有限元模型并验证模型的有效性;使用Visual 3D进行逆动力学计算获取膝关节反力,将膝关节运动学数据和反力带入膝关节有限元模型作为边界条件和荷载,获取不同摆臂和触地模式下膝关节内部的力学响应,明确不同触地模式下膝关节的损伤风险。研究发现,JRBL的髌骨接触应力峰值较大,为6.12MPa,其次为JRTO和JFBL,分别为4.99MPa和4.57MPa,JFTO的髌骨接触应力峰值最小,为4.01MPa。JRTO的股骨软骨接触应力峰值最大,为13.11MPa,其次为JRBL和JFBL,分别为11.82MPa和11.68MPa,当采用JFTO触地方式时股骨软骨的接触应力峰值最小,为8.89MPa。JFTO与JRTO的双侧半月板von Mises应力分布主要集中于内侧半月板体部偏下和外侧半月板前角;JFBL与JRBL的半月板von Mises应力分布主要集中在内侧半月板体部偏上以及外侧半月板体部。当受试者以JRTO方式触地时外侧胫骨软骨接触应力峰值最大,为6.72MPa,其次为JFBL和JRBL,分别为5.85MPa和5.27MPa,以JFTO触地时最小,为5.21MPa。所以,与外八姿态相比,正常姿态触地时膝关节外展程度显著较小;自由摆臂动作能够有效降低触地过程中的v GRF峰值,但h GRF峰值显著升高,提示JFTO可能会提高膝关节韧带损伤的风险。采用JFTO模式时主要由外侧半月板承担触地过程中的膝关节冲击荷载,可能增大外侧半月板前角损伤风险;尽管采用JFTO模式时接触应力峰值较低,但外八姿态可能会导致膝关节内部受力环境较为异常。采用JFBL模式时的关节应力水平较高,但关节内部的力学环境较为良好,触地过程中的冲击荷载由双侧半月板和胫骨软骨平台共同承担,不会出现应力集中的情况。从冲击损伤的角度分析,采用JFBL模式会降低触地过程中的膝关节损伤风险,缓解关节软骨及半月板磨损。