膝关节损伤对排球专项急停纵跳的生物力学影响研究

周 川

（电子科技大学，四川 成都 611731）

实验与调查

膝关节损伤对排球专项急停纵跳的生物力学影响研究

周 川

（电子科技大学，四川 成都 611731）

本文从膝关节损伤产生的原因及具体表现方面入手，进行简单的论述分析。其对排球专项急停纵跳的生物学影响，主要表现为以下方面：当练习者完成急停纵跳动作时，其力矩特征表现为髋关节伸展并且呈现内旋与外展位；膝关节呈现伸并且呈现内旋位；左膝呈现外展位、右膝呈现内收位；踝关节则为背屈，而且呈现收外旋位；受到损伤后，练习者多通过代偿性来改变各关节的力矩及踝关节的外展角度来完成相应的动作。

膝关节；损伤；排球专项训练；急停纵跳；生物力学

排球专项训练的强度较大，极易给练习者的身体造成损伤。膝关节损伤就是排球专项训练中最为常见的损伤之一。膝关节损伤主要发生在排球专项急停纵跳时，对排球专项急停纵跳有着明显的生物力学影响。由于膝关节损伤对练习者有着极大的影响，因此，加强对膝关节损伤的研究，有着现实的意义。

1 膝关节损伤概述

在进行排球专项训练时，训练者需要连续完成起跳与落地、启动与制动等动作。上述这些动作的完成，则需要练习者反复地做深蹲动作，而且需要练习者的动作幅度相对较大，以确保动作能够完美展现。在做急停纵跳动作时，需要经过长时间的训练，使得肌肉能够产生记忆，在训练时运动的负荷较大，进而极易造成膝关节损伤问题。而在比赛的过程中，急停纵跳动作的进行较为突然，需要运动员在运动的过程中，及时进行判断，进而做出相应的动作。急停纵跳动作所造成的膝关节损伤叫做起跳膝综合症，对此类损伤，则需要根据损伤的具体情况，结合运动者的实际运动情况，进而做出合理的判断，采取相应的治疗恢复方法。

2 膝关节损伤的生物力学分析

2.1 旋转与跳跃动作引发的膝关节损伤

从生物力学角度分析，排球运动时，运动者的膝关节周围肌肉组织结构出现失常情况较为常见，而且会造成肌肉的力学平衡，进而引发膝关节深度损伤。急停纵跳动作进行时，运动者在球场上需要完成突然性的停止—纵起—跳跃动作，其需要运动者凭借爆发力，保持膝关节保持屈曲位姿势。在进行运动时，运动者膝关节的稳定性需要依靠股四头肌与髌骨等部位相互合作。在完成旋转与屈伸动作时，髌骨的软骨面将会承受最大的力，进而使得肌肉能够发力。同时，髌骨的髌韧带及张腱膜等组织也会受到较大的牵张力，除此之外，股骨关节面也承受着不同程度的挤压力。

2.2 跨步与跨跳动作引发的膝关节损伤

膝关节是排球运动中运动者的主要支撑，而膝关节长期处于高强度与高负荷状态下，其受力点始终保持高度集中，进而完成纵跳急停动作等，不仅会给膝关节造成损伤，同时还会给髌骨造成损伤。抛开急停动作，在完成动作的过程中，当运动者运用跨步或者跨跳步来移动救球时，若前脚向前跨或者跨越的步伐较大时，由于小腿前伸的幅度较大，而且前脚落地后，运动者的重心将会迁移，受到惯性的影响，使得重力作用线将会迅速穿越膝关节。

2.3 纵跳急停时平衡身体引发的膝关节损伤

在排球运动的过程中，为了确保身体的平衡度，则股四头肌强大的收速力与地面之间产生的力将会给运动者造成强烈的制动力，对运动者的髌韧带与ACI韧带、PCL韧带所产生的牵引力，极有可能会造成髌韧带损伤、ACI韧带损伤、PLC韧带损伤。除此之外，运动者的半月板与关节软骨在运动缓冲震荡时，将会受到股骨踝与关节窝的强力撞击、挤压、拧转等的力量，进而造成运动损伤。

2.4 扣球起跳落动作引发的膝关节损伤

除了运用跨步或跨跳步动作所引发的膝关节损伤外，扣球起跳动作的运用，其对膝关节的损伤影响也较大。跨步或者跨跳步动作，其在运动的过程中，需要运动者的前脚落地后其后脚要立即跟上，但是由于重心低，运动者的后脚跟在收腿的过程中，运动者的膝盖极易与地面之间发生撞击，进而造成运动者的内侧副韧带与髌骨等部位发生程度不同的损伤。而运动者在进行扣球起跳落动作时，若身体难以保持平衡，出现落地不稳问题或者抢救球的过程中出现摔倒及碰撞的情况，则极易造成膝关节损伤问题。

2.5 滑步动作引发的膝关节损伤

在完成纵跳急停动作时，需要依靠其他动作来完成，其中滑步动作是常用动作，运动者在进行此类动作时，其一侧小腿会突然性地外展外旋，进而迅急地将其小腿与脚给固定住，运动者大腿由于突然内收与内旋，则极有可能会造成韧带损伤或者韧带撕裂问题。其另外一侧的小腿，在运动的过程中，则会由于突然性的内收与大腿外展的影响，而发生韧带扭伤或者运动撕裂问题。如果运动扭转力较大，则可能会引发内外侧副韧带全部断裂，以及内外侧半月板损伤与十字交叉韧带损伤等。

3 基于案例分析膝关节损伤对排球专项急停纵跳的生物力学影响

3.1 案例分析

3.1.1 案例概述分析 某研究组以北京体育大学学生作为实验对象，选取38名排球专项运动学生，对膝关节损伤对急停纵跳的生物力学的具体影响做了相关研究，其选取的学生符合研究条件。基于膝关节临床诊断相关标准，对实验对象进行膝关节损伤研究，将实验对象分为4组，其中21名男排专项实验对象中共计8人存在单侧膝关节损伤情况，17名女排专项实验对象中共计6名学生出现单侧膝关节损伤情况。数据采用的是红外光点运动捕捉系统，由学生完成急停纵跳动作，对其全过程进行数据采集，学生全面按照急停纵跳动作程序进行，即三步助跑一步过渡制动，两脚同时落地后全力向上起跳。数据指标：下肢关节的角度、反作用力、力矩。运用逆动力学法，计算下肢关节三维力矩，通过分析力矩与关节角度，得出研究结论。数据统计与分析方法使用的是SAS6.0统计软件，对数据进行处理，使用 M±SD表示，采用t检验，差异性显著，即P＜0.05，数据研究具有使用价值。

3.1.2 案例数据分析 （1）VISA评分结果分析：该研究案例采用VISA评分，作为膝关节损伤疼痛程度的评价指标，以75分为标准来划分疼痛程度。该研究案例中，＞75分的学生占据的比例为64%，在此研究案例中，参与研究的学生，并未出现不适症状，对照2组之间具有显著性差异，即P＜0.05，具有研究价值。

（2）力矩结果分析：此研究案例得出，男子损伤组与对照组，除去髋关节外，其他力矩未出现显著性差异；髋关节屈伸及收展力矩在单侧（或者双侧）损伤组与左右腿之间。没有发现显著性差异；对照组的学生踝关节旋转力矩较小，对照2组的力矩旋转的方向不同，P＜0.05，具有显著性差异，具有可比性；由男子组数据可知，踝关节受内旋力矩的影响，可能会造成受伤一侧的踝关节位置处产生内旋运动。

（3）下肢关节角度分析：此研究案例通过学生完成急停纵跳动作，对其膝关节损伤组的角度变化特征进行分析发现，损伤组学生的下肢髋关节与膝关节角度的变化程度不明显，而且呈现规律性。其数据显示，损伤组的髋关节与膝关节的屈曲角度略有增大的趋势，而无伤组学生的髋关节收展角度为负值，数值为-1.6±6.92，且P＜0.05，具体表现为其外展与损伤组学生的内收相反。对男子组膝关节未出现损伤组数据进行分析发现，学生的踝关节内收角度呈现增大趋势，而且P＜0.01，具有显著性差异；无伤组学生的踝关节，具体表现出内收角度显著增大，而且与损伤组踝关节外展的角度方向不同。通过对比损伤组学生的左右腿踝关节角度数据，包括屈伸角度、旋转角度、最大屈曲角度等并未发现明显变化。

3.2 膝关节损伤对急停纵跳的生物力学影响研究结论

排球运动的急停纵跳动作，其主要是用下肢制动所完成的身体水平方向运动转化的动作。急停纵跳技能是排球运动员必须具备的技术，该动作包括急停缓冲制动与蹬伸起跳环节，该动作完成的质量与运动者的下肢髋关节、膝关节、踝关节的力矩存在着极大的影响。透过研究数据能够发现，学生完成动作时，无损伤学生下肢关节的力矩主要特征如下：髋关节呈现伸髋与内旋、外展位；无损伤者的膝关节呈现伸膝与内旋位置，其左腿则呈现外展位，而右腿呈现内收位；无损伤者的踝关节呈现背屈与内收及外旋位。膝关节损伤者在进行急停纵跳动作时，主要是利用髋关节旋转力矩来代偿，进而完成动作，运动者膝关节双侧损伤的髋关节，其内旋力矩不断增大，同时单侧损伤使得侧髋关节的外旋力矩增大。膝关节双侧损伤的运动员，则是利用增大优势腿伸展力矩，来代偿侧腿发力效果。单侧膝关节损伤的运动员，主要是利用增大膝关节外展力矩及侧腿伸力矩，而实现的代偿。膝关节损伤的运动者，其在进行急停纵跳动作时，则采取的是增加踝关节内旋力矩实现的代偿，以及合理地增加踝关节外展角度，以此来减小运动者膝关节外展位能力，以此减轻急停纵跳动作给运动者膝关节造成的负荷。

4 结束语

膝关节损伤是排球运动中常见的运动损伤，在完成各种排球专项动作时，或者进行排球训练时，极易造成膝关节损伤问题。若发生膝关节损伤问题，则会给运动者造成程度不一的影响，轻则造成膝关节损伤问题，重则会影响运动者日后的行动情况，因此，加强对膝关节损伤的研究，有着现实的意义。本文对膝关节损伤，以研究案例为主，论述了其对急停纵跳动作的生物力学影响，意在为预防膝关节损伤提供研究数据支持。

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G842

A

1674-151X（2017）03-074-02

10.3969/j.issn.1674-151x.2017.05.036

投稿日期：2017-01-10

周川(1961—)，副教授。研究方向：体育教育、民族传统体育。