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        優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期的生物力學(xué)偏側(cè)性研究

        2017-06-03 09:00:38毛曉錕張秋霞王國棟陸阿明

        毛曉錕 張秋霞 王國棟 陸阿明

        摘要:探討無損傷男性受試者跑步支撐期優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)下肢生物力學(xué)的差異性。方法:選取普通健康無損傷男性受試者12名,采用Vicon紅外高速運(yùn)動捕捉系統(tǒng)和Kistler三維測力臺對受試者跑步支撐期的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行同步采集。結(jié)果:1)優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期髓關(guān)節(jié)最大伸和膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度小于非優(yōu)勢側(cè)(P<0.05),踝關(guān)節(jié)在矢狀面兩側(cè)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);在額狀面的關(guān)節(jié)角度兩側(cè)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。2)跑步支撐期,內(nèi)側(cè)地面反作用力峰值優(yōu)勢側(cè)大于非優(yōu)勢側(cè),而到達(dá)峰值的時(shí)間晚于非優(yōu)勢側(cè)(P<0.05),外側(cè)地面反作用力峰值非優(yōu)勢側(cè)大于優(yōu)勢側(cè),且到達(dá)峰值的時(shí)間晚于優(yōu)勢側(cè)(P<0.05),垂直和前后地面反作用力峰值及到達(dá)峰值的時(shí)間兩側(cè)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。載荷率兩側(cè)差異比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。3)根據(jù)垂直地面反作用力峰值和第1載荷率計(jì)算的對稱性指數(shù)顯示兩側(cè)存在不對稱性。結(jié)論:1)在跑步支撐期,優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)矢狀面內(nèi)髖膝角度存在差異性,提示了在跑鞋、鞋墊及下肢矯形器等設(shè)計(jì)和臨床研究中,不能僅僅選擇一側(cè)來評價(jià)跑步的整體感覺、損傷風(fēng)險(xiǎn)和康復(fù)效果。2)跑步支撐期在內(nèi)外地面反作用力峰值存在的差異性、第1峰值和載荷率所表現(xiàn)出的偏側(cè)性,結(jié)合膝關(guān)節(jié)屈曲角度的差異性可能會增加優(yōu)勢側(cè)損傷的風(fēng)險(xiǎn)。長期積累,有可能會造成優(yōu)勢側(cè)脛骨應(yīng)力性骨折、足底筋膜炎及ACL的損傷。

        關(guān)鍵詞:優(yōu)勢側(cè);非優(yōu)勢側(cè);生物力學(xué);偏側(cè)性;損傷;跑步支撐期

        中圖分類號:G 804.6 文章編號:1009-783X(2017)01-0091-06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        學(xué)者們對跑步損傷的機(jī)制研究了近30年,但是其損傷的病因一直是專家和臨床醫(yī)生研究的難點(diǎn),且近年來損傷的概率一直在增加。流行病學(xué)研究報(bào)告指出,每年有高達(dá)70%的跑步者忍受著因跑步損傷帶來的痛苦。有研究對1583名老年人進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明膝骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生在右側(cè)(優(yōu)勢側(cè))的概率高于左側(cè)。如果損傷經(jīng)常出現(xiàn)在一側(cè)肢體,這可能與下肢不對稱性相關(guān),也就是說下肢偏側(cè)性或不對稱性可能是造成一側(cè)持續(xù)損傷的重要原因之一。此外,下肢不對稱性或偏側(cè)性已被證明是影響損傷發(fā)生率的因素。為此,了解跑步時(shí)下肢優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)的生物力學(xué)的偏側(cè)性對預(yù)防和治療下肢損傷具有重要的作用。

        偏側(cè)性是Broca首次提出的,并指出人體在左右兩側(cè)的運(yùn)動組織和大腦功能不同。研究表明偏側(cè)性10%~20%取決于遺傳,80%~90%取決于后天的環(huán)境因素,性別、工作的復(fù)雜性及發(fā)育特征也扮演著重要的角色。相對于步態(tài)分析,偏側(cè)性在其他科學(xué)領(lǐng)域如神經(jīng)生理學(xué)和運(yùn)動控制研究已久,但是偏側(cè)效應(yīng)或不對稱性與跑步相關(guān)的損傷并未引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注。一些研究者只選擇優(yōu)勢側(cè)進(jìn)行研究來代表下肢整體感覺,或是將損傷者與無損傷者進(jìn)行對比_,也有的學(xué)者甚至將左右兩側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均來比較。上述研究者并沒有考慮受試者優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)是否存在差異性,這在一定程度上就默認(rèn)了優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)肢體生物力學(xué)特征的對稱性。關(guān)于無損傷者跑步過程中優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)是否存在差異性,學(xué)者們對他們的優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)跑步時(shí)所穿跑鞋的舒適性、受試者生物力學(xué)特征等方面的對稱性或差異性進(jìn)行了研究;但是上述研究得出兩側(cè)的對稱性程度存在不同程度的差異性,并未達(dá)成共識??紤]到不同的性別對下肢力學(xué)影響機(jī)制的不同及無損傷男性受試者跑步支撐期下肢兩側(cè)生物力學(xué)的偏側(cè)性鮮見研究者探討。

        鑒于此,本研究采用Vieon紅外高速運(yùn)動捕捉系統(tǒng)和Kis-tier三維測力臺無損傷男性受試者跑步支撐階段優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)特征進(jìn)一步對比分析,并結(jié)合與損傷相關(guān)的載荷率指標(biāo)等探究兩側(cè)下肢在跑步支撐期是否存在一定的偏側(cè)性,以期為指導(dǎo)運(yùn)動員訓(xùn)練及預(yù)防運(yùn)動損傷提供重要的借鑒價(jià)值。

        1研究對象與方法

        1.1研究對象

        本研究選取普通健康無損傷者男性受試者12名,年齡(23.0±1.1)歲,身高(173.5±2.1)cm,體質(zhì)量(63.9±4.7)kg。受試者在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行問卷調(diào)查,并確認(rèn)其在實(shí)驗(yàn)前24 h之內(nèi)沒有進(jìn)行過大強(qiáng)度運(yùn)動,在過去的1年里沒有下肢損傷,沒有進(jìn)行過手術(shù),身體各方面機(jī)能良好。

        1.2實(shí)驗(yàn)儀器

        本研究采用英國生產(chǎn)的Vicon紅外高速運(yùn)動捕捉系統(tǒng)(包括8臺型號為MX13的紅外攝像頭、PC主機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)配件等)采集下肢髖、膝、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)數(shù)據(jù),采集頻率為200 Hz;根據(jù)Vi-con系統(tǒng)中的下肢模型(PlugInGait),將16個(gè)Marker球精確地貼在人體下肢各環(huán)節(jié)的標(biāo)志點(diǎn)上,如圖1所示。

        支撐期的力學(xué)指標(biāo)使用瑞士生產(chǎn)的Kistler三維測力臺采集,如圖2所示,采樣頻率為1000 Hz,經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊將Kistler力臺與Vicon進(jìn)行同步。

        1.3實(shí)驗(yàn)流程

        1.3.1測試方法

        實(shí)驗(yàn)前利用跑步機(jī)進(jìn)行5 min左右的熱身活動,利用踢球法來判定受試者的優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè),踢球時(shí)左右兩側(cè)均采用原地踢球。實(shí)驗(yàn)之前,首先讓受試者熟悉此動作,正式測試時(shí),每側(cè)各進(jìn)行3次踢球動作,記錄每一次的成績,分別選取兩側(cè)最遠(yuǎn)的成績進(jìn)行評定,踢球距離最遠(yuǎn)的一側(cè)評定為優(yōu)勢側(cè)。這是國內(nèi)外常用的一種判定下肢優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)較為簡便有效的方法。

        要求受試者統(tǒng)一身著實(shí)驗(yàn)室的緊身短褲,赤腳站立,與肩同寬,此時(shí)對受試者的身高、體重、腿長、膝寬、踝寬等形態(tài)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測量。正式測試前,要求受試者赤足在長約8 m的木質(zhì)地板上(力臺安放于之間)試跑幾次,調(diào)整起始步位置使測試足完全踏在力臺上面,使受試者足底適應(yīng)接觸的力臺,減少測試儀器對受試者跑步動作的影響,直至受試者感覺自己可以正常測試為止。要求受試者在此跑步過程中“無視”力臺的存在,避免出現(xiàn)跨步、踮腳、忽快忽慢等現(xiàn)象,要求受試者的跑速控制在(3.5±5%)m/s。跑速的測試儀器采用蘇大自主研發(fā)的光電感應(yīng)計(jì)時(shí)系統(tǒng),主要包括起點(diǎn)觸發(fā)設(shè)備、終點(diǎn)采集設(shè)備、電腦控制端。將起點(diǎn)觸發(fā)設(shè)備放于8 m距離的起點(diǎn),終點(diǎn)采集設(shè)備放于8 m距離的終點(diǎn)。受試者從2采集器中間穿過,儀器結(jié)束采集并自動計(jì)算受試者穿越起點(diǎn)和終點(diǎn)設(shè)備的時(shí)間,計(jì)算跑速。正式測試時(shí),每個(gè)受試者的兩側(cè)各按要求做3次動作,每次動作間隔2 min,以避免疲勞對研究結(jié)果的影響。endprint

        1.3.2指標(biāo)選取

        1)運(yùn)動學(xué)指標(biāo)包括髖、膝、踝關(guān)節(jié)在矢狀面和額狀面內(nèi)的角度。矢狀面包括:足跟著地時(shí)刻、足趾離地時(shí)刻的髓、膝、踝關(guān)節(jié)角度;踝關(guān)節(jié)最大背伸角度;膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度;髖關(guān)節(jié)最大屈角度和最大伸角度。額狀面包括:足跟著地時(shí)刻、足趾離地時(shí)刻的髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度;踝關(guān)節(jié)最大外翻角度;膝關(guān)節(jié)最大內(nèi)翻角度;髓關(guān)節(jié)最大內(nèi)收和外展角度,單位是(°)。

        2)動力學(xué)指標(biāo)主要是經(jīng)體重標(biāo)準(zhǔn)化處理后的三維地面反作用力峰值。包括:垂直方向的第1和第2地面反作用力峰值(FGRF and SGRF);內(nèi)外方向上的地面反作用力峰值(MGRFand LGRF);前后方向的加速力峰值和制動力峰值(peak accel-eration GRF and peak braking GRF,AGRF.and BGRF)。如圖3所示。

        3)經(jīng)支撐期總時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化處理后的著地時(shí)刻至地面反作用力峰值的時(shí)間Δt。

        4)載荷率(LR),單位是kg/s,公式為:垂直方向的第1載荷率=第1地面反作用力峰值除以到達(dá)第1峰值的時(shí)間;垂直方向的第2載荷率=垂直第2峰值減去波谷值再除以兩力值之間的時(shí)刻差。

        5)對稱指數(shù)(SI),本研究主要計(jì)算垂直地面反作用力和載荷率對稱性,公式如下:

        SI是由Robinson等首次提出的,用來量化左右兩側(cè)的差異,當(dāng)SI=0時(shí)表示兩側(cè)完全對稱,SI≤10%時(shí),表示兩側(cè)比較對稱,SI越大說明兩側(cè)對稱性越低。其中XD(Dominant)代表優(yōu)勢側(cè),XN(Non-dominant)代表非優(yōu)勢側(cè)。本研究未對內(nèi)外和前后方向的地面反作用力對稱指數(shù)進(jìn)行計(jì)算,主要是因?yàn)镾I不適合較小數(shù)值的運(yùn)算。

        1.3.3數(shù)據(jù)處理

        本研究采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)的各指標(biāo)差異進(jìn)行配對t檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)選α=0.05。

        2研究結(jié)果

        2.1優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期的運(yùn)動學(xué)特征

        從跑步支撐期優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)關(guān)節(jié)角度(見表1和表2)可以看出:優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期額狀面內(nèi)的髓、膝、踝關(guān)節(jié)角度兩側(cè)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);在矢狀面,非優(yōu)勢側(cè)膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度大于優(yōu)勢側(cè)(P<0.05),非優(yōu)勢側(cè)髖關(guān)節(jié)最大伸角度大于優(yōu)勢側(cè)(P<0.05),其他角度兩側(cè)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

        2.2優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期的動力學(xué)特征

        2.2.1優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期的地面反作用力峰值特征和對稱指數(shù)

        優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)支撐期地面反作用力峰值見表3,垂直地面反作用力峰值及到達(dá)峰值的時(shí)刻兩側(cè)差異比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),前后地面反作用力峰值及到達(dá)峰值的時(shí)刻兩側(cè)差異比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。內(nèi)側(cè)地面反作用力峰值優(yōu)勢側(cè)大于非優(yōu)勢側(cè),而到達(dá)峰值的時(shí)間晚于非優(yōu)勢側(cè)(P<0.05),外側(cè)地面反作用力峰值非優(yōu)勢側(cè)大于優(yōu)勢側(cè),且到達(dá)峰值的時(shí)間晚于優(yōu)勢側(cè)(P<0.05)。

        地面反作用力峰值對稱指數(shù)如圖4所示,其中FGRF(21.62+11.37)均值大于10%,SGRF(6.47±4.56)均值小

        2.2.2優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)跑步支撐期的載荷率特征和對稱指數(shù)

        跑步支撐期載荷率特征如圖5所示,跑步支撐期優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)載荷率特征兩側(cè)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。第1載荷率(34.92±28.48)和第2載荷率(20.95+17.44)對稱指數(shù)均值大于10%,如圖6所示。

        3分析與討論

        本研究發(fā)現(xiàn)在跑步支撐期,非優(yōu)勢側(cè)與優(yōu)勢側(cè)相比僅在矢狀面內(nèi)的膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度和髓關(guān)節(jié)最大伸角度表現(xiàn)出差異性(P<0.05),在額狀面內(nèi)的關(guān)節(jié)角度兩側(cè)差異比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。關(guān)于無損傷者跑步支撐期優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)下肢關(guān)節(jié)角度的研究較少,Brown等對研究指出無損傷女性受試者跑步時(shí)優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)運(yùn)動學(xué)參數(shù)未表現(xiàn)出差異性,性別和所選指標(biāo)的不同可能是導(dǎo)致上述結(jié)果不同的原因。此外,有學(xué)者對優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)單腿下落著地的生物力學(xué)偏側(cè)性進(jìn)行研究,指出非優(yōu)勢腿落地時(shí)膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)在矢狀面活動范圍較小增加了非優(yōu)勢腿在單側(cè)動態(tài)運(yùn)動時(shí)的損傷風(fēng)險(xiǎn);而有研究對兩側(cè)連續(xù)縱跳的生物力學(xué)進(jìn)行了分析,指出非優(yōu)勢側(cè)可能在屈伸與外旋方向進(jìn)行了較大的運(yùn)動限制,減小了其下落損傷的風(fēng)險(xiǎn)。上述研究說明了不同的運(yùn)動形式表現(xiàn)出不同的下肢對稱性,其易損傷的機(jī)制可能就有所不同;因此,在不同運(yùn)動形式中所呈現(xiàn)出的下肢不對稱性及損傷的機(jī)制有待學(xué)者們進(jìn)一步探索,對下肢損傷與康復(fù)具有重要的作用。本研究所呈現(xiàn)出的運(yùn)動學(xué)差異性,提示了在跑鞋、矯形儀器以及臨床康復(fù)治療時(shí),不能只選擇一側(cè)來代表整個(gè)下肢的感受或康復(fù)效果,需要考慮其存在的差異性。

        優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)在跑步支撐期所表現(xiàn)出的運(yùn)動學(xué)差異可能與下肢僵硬程度有關(guān)。Brauner等對單腿跳躍時(shí)優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)腿部僵硬程度進(jìn)行了研究,并指出優(yōu)勢側(cè)較大的肌肉力量可能會導(dǎo)致其腿部僵硬程度較高;但研究結(jié)果卻表明兩側(cè)的腿部僵硬程度相似。De等指出赤足跑與穿鞋跑相比,在支撐期腿部更加僵硬。本研究受試者赤足跑步支撐期優(yōu)勢腿與非優(yōu)勢腿是否存在不同的僵硬程度,有待進(jìn)一步研究。此外,下肢屈伸肌肉力量也可能是造成上述運(yùn)動學(xué)差異性的原因之一,Lanshammar等對159名健康女性(非運(yùn)動員)下肢優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)屈伸肌力量進(jìn)行了對比,指出優(yōu)勢腿的屈肌弱于非優(yōu)勢腿,伸肌力量強(qiáng)于優(yōu)勢腿。Rahnama等也指出足球運(yùn)動員優(yōu)勢腿膝關(guān)節(jié)屈肌較弱。優(yōu)勢腿較弱的膝關(guān)節(jié)屈肌可能是造成膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度較小的原因。由表1和表2可知,髖、膝、踝關(guān)節(jié)無論是在矢狀面還是額狀面,在足跟著地時(shí)刻和足趾離地時(shí)刻兩側(cè)角度的差異比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),在跑步支撐期相似的著地和離地角度。說明無論是優(yōu)勢側(cè)還是非優(yōu)勢側(cè)在著地和離地時(shí)刻分別采用了相同的控制策略,間接反映了兩側(cè)在此時(shí)刻的控制機(jī)制的相似性。此前已有研究指出跑速會影響跑步時(shí)運(yùn)動學(xué)參數(shù)的變化,由于本研究對受試者的跑速進(jìn)行了控制,那么隨著跑速的增加,在著地和離地時(shí)刻或者說在整個(gè)支撐期的關(guān)節(jié)角度是否會因跑速的增加表現(xiàn)出不同的差異性,今后的實(shí)驗(yàn)研究中可以考慮跑速的變化對兩側(cè)下肢運(yùn)動學(xué)參數(shù)偏側(cè)性的研究。此外,從研究結(jié)果還可以看出:矢狀面內(nèi)的髖關(guān)節(jié)最大伸角度和膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度兩側(cè)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),此時(shí)處于支撐中期;但是足跟著地時(shí)刻和足趾離地時(shí)刻兩側(cè)髖膝角度差異比較未見統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),從足跟著地時(shí)刻過渡到支撐中期再到足趾離地時(shí)刻,神經(jīng)機(jī)制是如何在控制下肢運(yùn)動,使得矢狀面兩側(cè)髖膝角度在支撐期經(jīng)歷了相似、差異、相似的過程,未知而復(fù)雜的神經(jīng)控制機(jī)理可能是學(xué)者和臨床醫(yī)生對跑步損傷的原因研究多年,還一直有所困惑的重要原因之一。endprint

        在跑步支撐期,優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)主要在內(nèi)外地面反作用力峰值存在差異性,內(nèi)側(cè)地面反作用力峰值優(yōu)勢側(cè)大于非優(yōu)勢側(cè),外側(cè)地面反作用力峰值非優(yōu)勢側(cè)大于優(yōu)勢側(cè)(P<0.05)。這種差異性說明在跑步支撐期優(yōu)勢側(cè)關(guān)節(jié)有外翻的趨勢,但是本研究中額狀面并未在優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)膝或踝內(nèi)外翻角度發(fā)現(xiàn)差異性,可能與研究樣本量有關(guān)。在跑步支撐期垂直地面反作用力值最大,其次是前后地面反作用力,內(nèi)外地面反作用力最小。當(dāng)前研究主要集中于垂直方向的地面反作用力,對前后和內(nèi)外方向上的地面反作用力研究較少,可能與其力值較小有關(guān)。而本研究認(rèn)為雖然內(nèi)外方向上的地面反作用力較小,但是內(nèi)外側(cè)力代表了平衡機(jī)制控制的穩(wěn)定性,同時(shí)是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)炎的重要因素之一;為此,兩側(cè)表現(xiàn)出的差異性不容忽視,在臨床診斷、治療和康復(fù)等方面應(yīng)該引起重視。

        由圖3可以看出:垂直方向的地面反作用力呈現(xiàn)出“兩峰一谷”的特征,其中的第1峰值(A)出現(xiàn)在足著地期為沖擊力峰值,而第2峰值(C)出現(xiàn)在蹬地時(shí)刻為推動力峰值,也有學(xué)者將第2峰值稱之為活躍峰值。本研究中的第1峰值和第2峰值兩側(cè)相比差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(PI>0.05),但是優(yōu)勢側(cè)和非優(yōu)勢側(cè)的第1峰值(沖擊力峰值)對稱性指數(shù)SI(21.62±11.37)大于10%,說明兩側(cè)在腳著地后所受的沖擊力值出現(xiàn)了偏側(cè)性。腳著地初期所受到的較高的、較快的沖擊力一直被認(rèn)為是造成下肢損傷的重要原因之一。相比非優(yōu)勢側(cè),優(yōu)勢側(cè)在跑步支撐期較小的膝關(guān)節(jié)屈曲角度和髓關(guān)節(jié)伸角度,卻承受與非優(yōu)勢側(cè)相似的沖擊力,較小的膝關(guān)節(jié)屈曲角度,使得膝關(guān)節(jié)內(nèi)部承受的壓力增大,瞬間表現(xiàn)出ACL張力增加,以及兩側(cè)在腳著地后所受的沖擊力值的偏側(cè)性,都說明了優(yōu)勢側(cè)膝關(guān)節(jié)更容易損傷。有研究指出,在支撐相前50%的時(shí)間內(nèi)較小的膝關(guān)節(jié)屈曲角度,此時(shí)主要股四頭肌的長頭腱在維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定,膝關(guān)節(jié)易損傷就預(yù)示著前交叉韌帶(ACL)損傷的概率大幅提高,甚至?xí)霈F(xiàn)ACL斷裂的現(xiàn)象,提示了優(yōu)勢側(cè)膝關(guān)節(jié)ACL容易損傷。沖擊力峰值出現(xiàn)在腳著地之后,此時(shí)沖擊力主要是通過足跟墊、跟骨、距骨然后轉(zhuǎn)移到腿部,將沖擊力轉(zhuǎn)移到骨也是一種緩沖震蕩的機(jī)制,也可能代表了骨的載荷。Lieberman等指出沖擊力轉(zhuǎn)移出現(xiàn)在足跟著地后的前50 ms,而沖擊力轉(zhuǎn)移和垂直載荷率及脛骨沖擊相關(guān),可能造成骨和軟組織損傷(應(yīng)力性骨折和足底筋膜炎)。本研究中的第1載荷率和第2載荷率兩側(cè)相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),如圖5所示。結(jié)合圖6有關(guān)計(jì)算的載荷率對稱性指數(shù)可知,其對稱性指數(shù)均大于10%,說明兩側(cè)在跑步支撐期的載荷率并不對稱。有學(xué)者指出載荷率反映了垂直地面反作用力需要多長時(shí)間可以達(dá)到第1峰值,也可以稱為沖擊載荷,其主要指身體在單位時(shí)間內(nèi)吸收地面反作用力的快慢,單位時(shí)間內(nèi)吸收的能量越多,其損傷的風(fēng)險(xiǎn)就越高。長期勞損積累,可能會造成優(yōu)勢側(cè)脛骨應(yīng)力性骨折和足底筋膜炎。從圖5所得到的數(shù)據(jù)可以看出優(yōu)勢側(cè)第1載荷率均值高于非優(yōu)勢側(cè),其對稱性指數(shù)(34.92±28.4)大于10%。說明第1載荷率偏向于優(yōu)勢側(cè),不對稱的載荷率,再一次說明了在跑步支撐期優(yōu)勢側(cè)較易損傷。目前,關(guān)于跑步載荷率的研究主要集中于沖擊載荷(第1載荷率),主要是因?yàn)闆_擊載荷與跑步常見損傷相關(guān)。

        4結(jié)論

        1)男性跑步者在跑步支撐期,優(yōu)勢側(cè)與非優(yōu)勢側(cè)矢狀面內(nèi)髖膝角度存在差異性,提示了在跑鞋、鞋墊及下肢矯形器等設(shè)計(jì)和臨床研究中,不能僅僅選擇一側(cè)來評價(jià)跑步的整體感覺、損傷風(fēng)險(xiǎn)和康復(fù)效果。

        2)跑步支撐期在內(nèi)外地面反作用力峰值存在的差異性、第一峰值和載荷率所表現(xiàn)出的偏側(cè)性,結(jié)合膝關(guān)節(jié)屈曲角度的差異性可能會增加優(yōu)勢側(cè)損傷的風(fēng)險(xiǎn)。長期積累,有可能會造成優(yōu)勢側(cè)脛骨應(yīng)力性骨折、足底筋膜炎及ACL的損傷。endprint

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