不同程度急性屈膝肌疲劳对跳跃落地任务中下肢关节运动学表现的影响

【作者】 张舒蕊； 郑晓丹； 徐冬青；

【机构】 天津体育学院；

【摘要】 研究背景与目的:前交叉韧带(ACL)损伤是膝关节最常见的运动损伤之一,好发于跳跃落地、侧切变向等常规的运动动作中。研究显示,在这些动作中下肢落地时的运动学模式对ACL承载的负荷影响极大,触地时刻髋膝关节屈曲角度减小、膝外展角度增大等变化均会加大ACL负荷,因此上述相关生物力学指标常被用以评估ACL的损伤风险。在跳跃落地动作中,相较于双腿落地,单腿落地动作对膝关节的功能要求更高,能够更好地反映膝关节的功能状态,分析单腿落地动作的下肢生物力学表现可能更有助于探究ACL损伤的风险性。神经肌肉是人体运动的控制和执行器官,其功能状态直接影响着运动动作表现。良好的神经肌肉功能可以更好地维持关节的动态稳定,进而减少运动损伤的发生。在体育运动中神经肌肉疲劳是很难避免的现象,随着疲劳的进展,神经肌肉反应能力随之降低,肌肉力量进一步下降,肌群间协同收缩方式异常等变化都可能直接影响着关节运动。然而其是否会增加ACL损伤风险却并未完全定论,不同研究中疲劳程度的差异可能是导致结论不一致的重要原因之一。现阶段仅有少量学者初步观察了不同程度疲劳对ACL损伤风险性的影响,相关研究仍需丰富。屈膝肌对于膝关节稳定的维持非常重要,且由于腘绳肌相较于股四头肌含较多的Ⅱ型纤维,使得其抗疲劳能力更差,但目前关于屈膝肌疲劳对ACL损伤风险性影响的研究尚未见报道。综上,本研究以健康女大学生为研究对象,采用膝关节屈肌重复抗阻收缩疲劳诱导模型,对比观察不同程度屈膝肌疲劳时下肢关节完成跳跃落地任务中的运动学表现,分析探究不同疲劳程度对非接触性ACL损伤风险性的影响。研究结论将有助于进一步明确ACL损伤的机制,为制定更加综合、有效的ACL损伤预防方案提供理论支持。研究方法:本研究选取16名18-30岁的无运动训练基础的健康女大学生为研究对象,利用HUMAC等速测试系统,令其优势侧下肢以180°/s的角速度进行连续屈膝抗阻等速收缩诱导疲劳,将连续3次未能达到最大屈膝力矩的75%、50%及25%分别判定为轻度疲劳、中度疲劳及重度疲劳。受试者分别于疲劳前、不同程度疲劳后执行向前跳跃并以优势侧单腿落地的动作任务,Kistler三维测力台、Qualisys三维运动捕捉系统同步采集相应下肢各关节运动学数据。测试指标包括初始触地时刻髋关节(屈/伸、内收/外展、内/外旋)、膝关节(屈/伸、内收/外展、内/外旋)以及踝关节(跖/背屈)角度。本研究所有的数据资料均使用SPSS24.0软件进行统计分析,通过单因素重复测量方差分析评估不同疲劳程度中下肢各关节运动学参数的差异,显著水平为P<0.05。研究结果:(1)髋关节:不同疲劳程度时初始触地时刻的髋关节屈曲角度差异均具有统计学意义。其中中度疲劳后初始触地时刻(P=0.012)的髋关节屈曲角度均显著小于无疲劳阶段;重度疲劳后初始触地时刻(P=0.021)的髋关节屈曲角度也均显著小于无疲劳阶段;其他的指标无显著性差异。(2)膝关节:不同疲劳程度时初始触地时刻的膝关节屈曲角度差异均具有统计学意义。其中中度疲劳后初始触地时刻(P=0.029)的膝关节屈曲角度均显著小于无疲劳阶段;重度疲劳后初始触地时刻(P=0.024)的膝关节屈曲角度也均显著小于无疲劳阶段;其他的指标无显著性差异。(3)踝关节:不同疲劳程度时初始触地时刻的踝关节跖/背屈角度差异无统计学意义。研究结论:女大学生在执行跳跃落地任务时下肢关节的应对策略受屈膝肌疲劳程度的影响:轻度疲劳时下肢关节的运动学表现尚无明显变化,但在中、重度疲劳后的髋、膝关节在初始落地时刻屈曲角度显著减小。这些变化会导致ACL的负荷增大,提示屈膝肌疲劳对ACL损伤风险性的影响可能存在程度拐点,中度疲劳后会使ACL在跳跃落地动作中存在更大的损伤风险。更多还原