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4种算法评估落地动作中ACL负荷的对比研究

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体育科学 2018年第3期38卷 73-79页

作者：黄尚军伍勰阮棉芳张强陈晨上海体育学院运动健身科技省部共建教育部重点实验室上海200438 上海中医药大学附属第七人民医院康复治疗科上海200137 宁波大学体育学院浙江宁波315211 苏黎世联邦理工学院生物力学研究所瑞士

目的:采用4种不同的算法模型估算落地动作过程中ACL动态载荷并进行对比分析,探讨造成差异的生物力学机制。方法:选择1名女性田径项目运动员为对象,同步采集40 cm高台垂直落地动作中的下肢运动学、动力学和表面肌电数据。4种算法模型及... 详细信息

目的:采用4种不同的算法模型估算落地动作过程中ACL动态载荷并进行对比分析,探讨造成差异的生物力学机制。方法:选择1名女性田径项目运动员为对象,同步采集40 cm高台垂直落地动作中的下肢运动学、动力学和表面肌电数据。4种算法模型及相应技术路线分别为:1)基于逆向动力学算法模型计算胫前剪切力(ATSF_1);2)基于Paul Devita数学模型计算胫前剪切力(ATSF_2);3)采用Open Sim CMC过程优化膝关节周围肌肉群肌力,代入Paul Devita数学模型重新计算胫前剪切力(ATSF_3);4)基于Julia Kar提供的Open Sim ACL模型计算ACL拉力(F_(ACL))。结果:Open Sim CMC结果与EMG信号在曲线形态有较高的一致性;4种计算方法下所对应的落地过程中,ATSF_1、ATSF_2、ATSF_3、F_(ACL)峰值分别为1.1BW、2.0BW、4.5BW、1.7BW;峰值时刻分别为落地周期的62%、80%、55%、36%。结论:基于传统逆向动力学算法的ATSF_1可能低估了运动过程中的ACL载荷,可量化肌群肌力的不同算法模型下ACL载荷结果的不同,主要归因于估算肌力方法的本身差异。

关键词：落地动作前交叉韧带载荷评估 OpenSim 模拟仿真

核心稳定性训练对姿势控制及落地动作前交叉韧带损伤风险的影响

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核心稳定性训练对姿势控制及落地动作前交叉韧带损伤风险的影响

作者：林昌瑞山东体育学院

学位级别：硕士

研究目的:本研究通过六周干预训练对比和探讨核心稳定性训练对姿势控制及落地动作前交叉韧带损伤风险的影响,从而为今后损伤预防提供参考与借鉴。研究方法:本研究随机招募山东体育学院35位大学生为测试对象,并对其进行为期6周,每周3次,... 详细信息

研究目的:本研究通过六周干预训练对比和探讨核心稳定性训练对姿势控制及落地动作前交叉韧带损伤风险的影响,从而为今后损伤预防提供参考与借鉴。研究方法:本研究随机招募山东体育学院35位大学生为测试对象,并对其进行为期6周,每周3次,每次30分钟的核心稳定性训练,实验前后进行了核心稳定性测试、Y平衡测试与LESS测试,通过2×2混合设计方差分析来确定训练干预和性别对动态姿势控制能力和落地动作技术各项测试结果的影响。研究结果:(1)在核心稳定性测试中训练后躯干伸肌、躯干屈肌与侧桥耐力均有显著提高(p>0.05)。(2)在Y平衡测试中三个方向距离与总得分均显著提高,但无性别差异(p>0.05);左右前向距离差无差异(p>0.05),亦无性别差异(p>0.05)。(3)在落地动作模式中触地时刻与屈膝最大时刻的屈膝角、屈髋角、膝外翻角显著提高(p0.05);触地时刻躯干侧倾角无显著提高(p=0.085);落地技术得分显著改善(p动作模式,有助于降低落地时的前交叉韧带损伤风险3)核心稳定性的训练效果在男女之间不存在差异。

关键词：核心稳定性前交叉韧带落地动作动态姿势控制

半刚性护踝对男子排球运动员落地动作下肢关节的影响

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半刚性护踝对男子排球运动员落地动作下肢关节的影响

作者：原文惠中北大学

学位级别：硕士

本研究以半刚性护踝对男子排球运动员不同方式落地动作对下肢关节的运动学和动力学特征为研究对象,选取8名山西省大学生男子一级排球运动员为实验对象,运用VICON红外三维动作分析系统、AMTI测力台、台式电脑一台、Basler高速摄像机等设... 详细信息

本研究以半刚性护踝对男子排球运动员不同方式落地动作对下肢关节的运动学和动力学特征为研究对象,选取8名山西省大学生男子一级排球运动员为实验对象,运用VICON红外三维动作分析系统、AMTI测力台、台式电脑一台、Basler高速摄像机等设备对男子排球运动员不同方式落地动作对下肢关节的运动学和动力学参数进行采集。探讨使用半刚性护踝对男子排球运动员在不同落地方式下,下肢踝、膝、髋关节的运动学及动力学特征及其三关节之间的运动关系,在为排球损伤的预防提供理论依据的同时,也为丰富相关领域的研究提供一定的理论基础及实证研究成果。结论如下:1.半刚性护踝有效的限制了踝关节的活动范围,原地落地方式下左右踝关节受力均以踝关节受力X轴最大,Z轴其次,Y轴最小,与踝关节力矩结果相同,但没有明显的规律证明使用踝关节护具能够增大或减小踝关节受力、力矩以及角速度数据。2.三种落地方式下,使用半刚性护踝增大了髋关节角度,使人体呈现出一种较为僵直的姿势,因此会增大下肢所承受的冲击;半刚性护踝的限制作用也限制了髋关节的受力,与髋关节力矩结果相同。3.使用半刚性护踝减小了膝关节活动度,增大了膝关节角速度,当膝关节弯曲时,膝关节会吸收更多的冲击负荷;当膝关节活动范围被限制后,膝关节需要同时向不同的方向外展和旋转以保证人体在落地时身体重心的稳定,可能会导致膝关节和髋关节力矩增大,将造成前交叉韧带负荷的增加。

关键词：半刚性护踝排球运动员落地动作下肢关节

不同水平羽毛球男子运动员头顶区起跳杀球落地动作的生物力学分析

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不同水平羽毛球男子运动员头顶区起跳杀球落地动作的生物力学分析

作者：付萱琪北京体育大学

学位级别：硕士

研究目的:羽毛球头顶区起跳杀球落地动作容易造成较多的损伤,但目前国内外对其研究的文章较少。本文通过对比不同水平男子运动员头顶区单脚起跳杀球持拍手对侧腿的落地动作,研究出不同水平运动员落地动作的生物力学差异,分析出可能影响... 详细信息

研究目的:羽毛球头顶区起跳杀球落地动作容易造成较多的损伤,但目前国内外对其研究的文章较少。本文通过对比不同水平男子运动员头顶区单脚起跳杀球持拍手对侧腿的落地动作,研究出不同水平运动员落地动作的生物力学差异,分析出可能影响羽毛球运动员头顶区单脚起跳杀球落地损伤的生物力学因素,为预防羽毛球专业运动员和爱好者的头顶区杀球落地中发生损伤提供建议,同时也为后续研究羽毛球落地动作提供参考意见。研究方法:本实验研究受试者为24名北京体育大学男性羽毛球专项大学生（11名大学生高水平运动员和13名体育教育羽毛球专项生）,并根据水平将受试者分为两组。采用红外高速运动捕捉系统（200Hz）和三维测力台（1000Hz）对头顶区起跳杀球的落地动作的动力学和运动学数据进行采集。数据采用独立样本t检验来分析大学生高水平运动员和低水平运动员在落地动作的指标差异。研究结果:在触地时刻,低水平运动员踝关节和膝关节外旋角度显著大于高水平运动员（p=0.001）,髋关节内旋角度小于高水平运动员（p=0.017）;低水平运动员下肢关节内旋角度峰值和膝关节外旋峰值显著大于高水平运动员（p＜0.05）;低水平运动员踝关节屈伸活动范围比高水平运动员要大（p=0.014）;低水平运动员的膝关节触地时刻伸力矩（p=0.000）和伸力矩峰值（p=0.016）显著大于高水平运动员,髋关节伸力矩峰值比高水平运动员要小（p=0.032）;低水平运动员触地时刻膝关节内外翻力矩（p=0.015）和膝关节内翻力矩峰值（p=0.001）比高水平运动员要大;低水平运动员踝关节和膝关节垂直轴方向力矩比高水平运动员要大（p＜0.05）;低水平运动员的膝关节能量贡献率（p=0.006）比高水平运动员要大,髋关节能量贡献率（p=0.007）比高水平运动员要小;两种水平运动员地面反作用力不存在显著性差异（p＞0.05）。研究结论:1、与高水平运动员相比,低水平运动员以比较僵硬动作着地,同时较大的垂直轴方向上的角度可能使其下肢关节具有较高的损伤风险。2、与高水平运动员相比,低水平运动员较大的膝关节伸力矩以及较矢状轴和垂直轴方向的力矩可能会让低水平运动员下肢关节更容易产生损伤。3、对于高水平运动员而言,踝关节是落地动作中最主要吸收冲击力的关节,髋关节第二,膝关节最少。对于低水平运动员而言,踝关节同样是落地中最主要吸收冲击力的关节,其次为膝关节,缺少髋关节吸收这可能会造成低水平运动员下肢关节具有更大的损伤风险。

关键词：杀球头顶区落地动作生物力学

膝内翻人群落地动作的下肢神经肌肉控制特征研究

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膝内翻人群落地动作的下肢神经肌肉控制特征研究

作者：王雪丽燕山大学

学位级别：硕士

目的:比较膝内翻、偏侧性、疲劳因素对落地缓冲策略和肌肉激活的影响和交互作用,以此探究膝内翻人群下肢神经肌肉控制特征变化,从而为膝内翻人群提出合理的运动建议。方法:随机招募12名膝内翻男性大学生为实验组,匹配12名下肢形态正常... 详细信息

目的:比较膝内翻、偏侧性、疲劳因素对落地缓冲策略和肌肉激活的影响和交互作用,以此探究膝内翻人群下肢神经肌肉控制特征变化,从而为膝内翻人群提出合理的运动建议。方法:随机招募12名膝内翻男性大学生为实验组,匹配12名下肢形态正常的男性大学生为对照组。运用8镜头红外高速运动捕捉系统、三维测力台、和14通道便携式无线遥测表面肌电同步测试受试者在自行车疲劳方案前后进行45cm平台落地动作过程中双侧下肢的运动学、动力学和表面肌电信号。结果:(1)与对照组相比,实验组左侧触地时刻髋外展角度、膝内收角度和峰值髋外展力矩、髋外旋力矩、膝内旋力矩显著升高(P落地阶段冠状面和水平面负荷显著增加,对应矢状面负荷的降低,提示三个平面的运动会互相影响,因此运动锻炼也应注意对维持侧方及旋转运动相关稳定肌肉力量的锻炼。(2)膝内翻人群在预激活和后激活阶段股内侧肌、腓肠肌外侧头激活幅度增加,股直肌和股二头肌在疲劳后激活增加,提示膝内翻人群落地时神经肌肉控制策略之一是增加股内侧肌和腓肠肌外侧激活稳定膝关节,二是增加股直肌和股二头肌共激活。(3)膝内翻发生时,冠状面和水平面负荷向左侧倾斜更多,且左侧缓冲负荷的能力较右侧弱,这种不平衡会加速左腿膝关节内侧骨关节炎的损伤进程,因此建议膝内翻人群应注意两侧下肢运动协调能力练习,以及加强对左侧下肢肌肉侧方力量的发展。(4)随着运动时间的累积,膝内翻人群的屈伸肌群肌肉补偿激活会越来越明显,而生物力学的损伤风险的变化不显著。

关键词：膝内翻落地动作疲劳偏侧性表面肌电

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有无注意任务对跳深落地动作的影响

湖北体育科技 2022年第9期41卷 779-784页

作者：周琴任园园陆阿明张殿祥黄锶慧苏州大学体育学院江苏苏州215021

目的通过比较有无注意任务跳深落地动作下肢的生物力学差异,以及下肢优势侧与非优势侧表现的差异,从而间接分析注意任务对跳深运动的影响,为跳深练习提供理论上的指导和预防损伤的依据。方法采用Vicon运动捕捉系统与三维测力台同步采... 详细信息

目的通过比较有无注意任务跳深落地动作下肢的生物力学差异,以及下肢优势侧与非优势侧表现的差异,从而间接分析注意任务对跳深运动的影响,为跳深练习提供理论上的指导和预防损伤的依据。方法采用Vicon运动捕捉系统与三维测力台同步采集15名无运动等级体育生在有无注意任务状态下跳深落地动作的下肢生物力学参数,使用SPSS26.0对各项数据进行配对样本t检验比较。结果 1)与无注意任务比较,有注意任务的T、T显著减少(p动作完成的质量,并可能增加下肢损伤的风险。因此在进行跳深训练时,不宜分散运动员的注意。2)优势侧与非优势侧在同一注意下的落地呈对称性,无显著性差异。

关键词：有无注意落地动作多任务跳深生物力学

疲劳干预对男子跳远运动员落地动作的ACL动态载荷影响

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通化师范学院学报 2022年第2期43卷 99-104页

作者：李三三铜陵职业技术学院体育与心理健康教育中心安徽铜陵244061

招募20名男子专业跳远运动员进行实验,基于逆向动力学算法(ATSF1)探究疲劳干预方案对男子跳远运动员落地动作的ACL动态载荷影响,结果显示:跳远运动员落地动作ACL动态载荷的主要表现是下肢三关节矢状面角速度特征和下肢三关节额状面角速... 详细信息

招募20名男子专业跳远运动员进行实验,基于逆向动力学算法(ATSF1)探究疲劳干预方案对男子跳远运动员落地动作的ACL动态载荷影响,结果显示:跳远运动员落地动作ACL动态载荷的主要表现是下肢三关节矢状面角速度特征和下肢三关节额状面角速度特征,以及冲击力和负载率.疲劳干预方案能对跳远运动员的髋关节、膝关节及踝关节矢状面和额状面的触地角速度、最大角速度及最小角速度产生显著性影响;疲劳干预后落地时对跳远运动员下肢三关节的逆向冲击力和负载率明显下降.

关键词：疲劳干预落地动作动态载荷逆向动力学算法

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排球扣球和拦网技术落地动作的研究

当代体育科技 2019年第14期9卷 26-27,29页

作者：荆晓伟母应秀朱桂华贵州理工学院体育教学部贵州贵阳550003 贵阳中医学院体育教学部贵州贵阳550025

本文通过对排球运动扣球和拦网后落地动作的研究,探究扣球和拦网动作落地时地面对人体垂直方向上的反作用力。研究将16名运动员分为2组进行10次扣球,二号位、四号位分别进行10次拦网三个动作,并用三维测力台和三维运动影响捕捉系统对运... 详细信息

本文通过对排球运动扣球和拦网后落地动作的研究,探究扣球和拦网动作落地时地面对人体垂直方向上的反作用力。研究将16名运动员分为2组进行10次扣球,二号位、四号位分别进行10次拦网三个动作,并用三维测力台和三维运动影响捕捉系统对运动员动力学和运动学数据进行捕捉。研究发现:(1)由于扣球动作需要更大力量来达到最大高度,因此每次扣球动作的垂直反作用力均比拦网动作的垂直反作用力大;(2)通过对扣球、二号四号位拦网三个动作和双脚受力的分析,进行二号位的拦网时右脚的垂直反作用力明显高于左脚;(3)所有运动员之间存在较大的个体差异,教练员在制定训练计划进行训练之前必须对运动员的技术进行全面的检查和纠正。

关键词：垂直反作用力排球髌腱炎落地动作

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百米跑落地动作的生物力学分析

中国体育科技 1987年第9期 16-18页

作者：李诚志

生物力学告诉我们前蹬制动力是短跑的主要阻力之一。而这种阻力的大小取决于脚着地瞬间相对地面的水平速度,脚着地瞬间正向水平速度越大,前蹬制动力就越大,反之则小。由于脚落地动作是整个摆动阶段的终止环节,因此它与摆动是不可分的。... 详细信息

生物力学告诉我们前蹬制动力是短跑的主要阻力之一。而这种阻力的大小取决于脚着地瞬间相对地面的水平速度,脚着地瞬间正向水平速度越大,前蹬制动力就越大,反之则小。由于脚落地动作是整个摆动阶段的终止环节,因此它与摆动是不可分的。所以如何实现在快速摆动的前提下,最大限度地减小脚着地时的水平速度,是当前短跑技术中一项重要的课题。近年来,这个问题已引起了国内广大教练员与科研人员的兴趣,但至今仍缺少对于脚落地动作的定量与研究。本研究的目的是以世界水平的短跑运动员为对象,通过定量分析摆动腿的各个环节运动对脚着地速度的影响,来揭示短

关键词：摆动腿运动方向相对稳定落地动作水平速度生物力学生物物理学