基于Anybody的足球运动员大角度侧切下肢生物力学仿真分析

作     者：姚军威 韦俏丽 马勇 郑伟涛 程阳 Yao Junwei;Wei Qiaoli;Ma Yong;Zheng Weitao;Cheng Yang

作者机构：武汉体育学院国家体育总局体育工程重点实验室武汉430079 湖北省体育科学研究所武汉430079 

出 版 物：《中国运动医学杂志》 (Chinese Journal of Sports Medicine)

年 卷 期：2022年第41卷第1期

页      面：9-16页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0403[教育学-体育学] 04[教育学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 100216[医学-运动医学] 10[医学] 

基　　金：国家重点研发计划“科技冬奥”专项(2018YFF0300904) 武汉体育学院东湖学者计划 武汉体育学院“十四五”湖北省优势特色学科(群)(鄂教研5号) 2021年度武汉体育学院校级科研团队资助(21KT02) 

主　　题：侧切 Anybody 膝关节 肌肉活动度 肌肉受力 

摘      要：目的:对足球运动员大角度(135°、180°)侧切下肢运动学、动力学、肌肉活动度以及肌肉受力进行分析,探讨大角度侧切下肢膝关节损伤风险,通过比较不同角度侧切生物力学特征,为足球侧切防伤训练方案的制定提供理论依据。方法:招募12名男性足球二级运动员,运用Vicon三维动作捕捉系统、Kistler三维测力台同步采集受试者135°、180°侧切的下肢运动学、动力学数据。通过Anybody逆动力学计算,获取并分析膝关节力矩以及下肢主要肌群肌肉活动度和肌肉受力,同时采用Noraxon表面肌电同步采集运动过程中电生理学数据,以验证模型的有效性。结果:(1)135°、180°侧切肌肉活性仿真结果与表面肌电肌肉活性具有高度相关性(R0.75)。(2)与135°侧切相比,180°侧切膝关节屈曲触地时刻(initial contact,IC)角变大,膝关节屈曲最大角变大(P0.05);180°和135°侧切踝关节跖屈/背伸IC角无显著性差异(P0.05);与135°侧切相比,180°侧切完成时间增加(P0.05)。(3)与135°侧切相比,180°侧切水平地面反作用力(HGRF)峰值变大(P0.05),垂直地面反作用力(VGRF)峰值无显著性差异,膝关节内/外翻力矩峰值和伸/屈膝力矩峰值无显著性差异;与135°侧切相比,180°侧切内/外旋力矩峰值减小(P0.05)。(4)135°侧切与180°侧切腓肠肌外侧头、胫骨前肌、腓骨短肌、股外侧肌、半腱肌、阔筋膜张肌肌肉活动度均超过1;与135°侧切相比,180°侧切腓骨短肌、梨状肌肌肉活动度降低,且梨状肌肌肉活动度小于1(P0.05),缝匠肌、长收肌肌肉活动度增高,但并未超过1;两种角度侧切时下肢相关肌肉除股二头肌长头和大收肌受力有显著性差异外,其他肌肉受力无显著性差异。结论:运用Anybody仿真分析侧切可行、有效;随着侧切角度增大,人体需要更长的缓冲时间、更大的屈膝角度以吸收冲击。大角度侧切属于高损伤风险动作,其易损伤肌肉为腓肠肌外侧头、胫骨前肌、腓骨短肌、股外侧肌、半腱肌、阔筋膜张肌,进行足球防伤训练时应重点加强。