高低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节的生物力学影响探析

□ 庞俊娣（昆明医科大学体育部 云南 昆明 650500）

前言

踝关节的屈伸活动度很大程度上影响篮球运动员的赛场表现，一旦出现扭伤，可导致运动员表现下降，甚至出现骨骼组织损伤和后遗症。不同篮球鞋对踝关节屈伸等方面活动的影响因此得到广泛重视。分析表明高低帮篮球鞋各具优劣势，为了解不同篮球鞋的应用价值，以及其对运动员赛场表现、保护作用、踝关节屈伸活动度的影响情况，本次研究以对比方式进行分析，结果如下：

1 、资料与方法

1.1、一般资料

选取某体育学院60名学生，随机分为高帮组和低帮组，每组30名。观察组男25名，女5名，年龄16-21岁，平均（18.6±1.1）岁。 身高 168-196cm，平均（186.3±4.6）cm，体重 47-76kg，平均为（60.7±3.4）kg。对照组男26名，女5名，年龄16-20岁，平均（18.4±1.2）岁。 身高 169-194cm，平均身高（185.9±4.7）cm，体重48-75kg，平均体重为（60.4±3.6）kg。两组一般资料差异无统计学意义（p＞0.05）。所有学生均接受篮球专业训练至少6个月，签署知情同意书。排除存在脚踝、膝盖等处重大伤病的学生。

1.2、方法

低帮组学生应用低帮篮球鞋，高帮组学生应用高帮篮球鞋。测试项目和过程相同：

首先进行准静态踝关节活动度，之后进行跳跃动作实验。为保证所获数据科学可信，使用MX13红外摄像头进行动作采样，共12个。所有摄像头的工作频率为120Hz，应用三维测力台进行力学数据的收集，工作频率1200Hz。高帮鞋以及低帮鞋，均为合格产品，鞋帮高度相差4.45cm。准静态踝关节活动度实验方面，所有学生自然站立，双足脚尖部位与肩部垂直位置相同，借助辅助物维持平衡缓缓下蹲，期间躯干部位应保持平稳。无法继续下蹲时停止动作，应用三维测力台进行数据收集。

跳跃动作实验方面，所有学生休息10min，保持机体处于自然放松状态，之后利用跑步机进行简单热身，维持速度在7.5km/小时左右，并执行基本的韧带拉伸工作。跳深动作，要求所有学生自然站立，双足脚尖部位与肩部垂直位置相同，站立于高度60cm（男）、55cm（女）的高台处，双手交叉抱肩，持续前倾，滑落至测力台处处权力起跳，跳跃至另一处测力台，保持躯体平衡，反复三次。上篮单腿跳动作准备工作与此相同，要求学生根据自身上篮习惯选取运球和助跑位置等，据此调整测力台位置，学生取散步上篮动作，第三步踏于测力台处并起跳，反复三次。

1.3、观察指标

对比两组学生跳跃高度、触地时间、踝关节屈伸活动度、踝关节输出功率峰值。输出功率的计算方面，以压缩期、蹬伸期的最大值表达。

2 、结果

2.1、两组动作高度对比

两组动作高度接近，见表1：

表1 两组动作高度对比（x±s，单位：m）

2.2、两组触地时间对比

两组触地时间接近，见表2：

表2 两组触地时间对比（x±s，单位：s）

2.3、两组踝关节屈伸活动度对比

低帮组学生踝关节屈伸活动度较理想，见表3：

表3 两组踝关节屈伸活动度对比（x±s，单位：°）

2.4、两组踝关节输出功率对比

低帮组单腿上篮起跳动作踝关节输出功率较高，高帮组跳深动作踝关节输出功率较高，见表4：

表4 两组踝关节输出功率对比（x±s，单位：w/kg）

3 、讨论

篮球鞋的舒适度、设计方式、材料等均影响其使用价值，着眼于运动员跳跃动作下踝关节生物力学特点，鞋帮高度得到广泛重视。此前学者分析发现，较高的鞋帮，会使篮球鞋限制运动员的踝关节活动度，较低鞋帮篮球鞋降低约5%-8%左右。也有学者分析发现，高鞋帮篮球鞋有助于运动员跳深动作的发力，但会降低上篮起跳动作发力水平。有学者在起跳高度方面的研究中证实，鞋帮的高低变化，对运动员起跳影响不大，高帮和低帮球鞋的差异一般不超过2%。另有学者针对不同求和的起跳落地时间进行分析，因运动员起跳差异较小，不同鞋帮高度的篮球鞋没有明显影响远动员的触地时间。本次研究结果与此相似，高帮组运动员单腿上篮起跳动作高度、跳深动作高度分别为（0.42±0.03）m、（0.35±0.06）m，单腿上篮起跳动作触地时间为 （0.21±0.04）s、跳深动作触地时间（0.34±0.05）s，均与低帮组十分接近。

具体而言，踝关节屈伸活动度方面，高帮组单腿上篮起跳动作、跳深动作两组实验所获结果均略逊于低帮组。踝关节属于滑车关节，可沿通过横贯距骨体的冠状轴做背屈及跖屈运动。跖屈模式下，踝关节还可进行侧向运动，机体跳跃动作中，踝关节的动作缺乏变化，但在篮球运动员的运动过程中，需要频繁变化运动方向、发力，这又对踝关节屈伸活动度提出了高要求。本次研究中，高帮组学生单腿上篮起跳动作踝关节屈伸活动度为（35.81±5.04）°，跳深动作踝关节屈伸活动度为 （48.63±6.85）°低于低帮组的（39.19±7.76）、（53.32±7.55）°，这是由于高帮球鞋的鞋帮对运动员的踝关节形成了明显的物理约束，当运动员进行跖屈运动时，这种约束可降低其出现关节活动无限制、扭伤的问题。

针对踝关节输出功率的研究中，有学者发现鞋帮高度的差异可影响运动员踝关节输出功率，低帮球鞋有助于运动员提升单腿上篮起跳动作输出功率，高帮球鞋则能提升运动员跳深动作踝关节输出功率。本次研究结果与此相似，高帮组学生单腿上篮起跳动作的踝关节输出功率为（5.26±0.83）w/kg，低于低帮组的（6.17±1.25）w/kg。低帮组学生跳深动作踝关节输出功率为 （15.14±4.92）w/kg，低于高帮组的（17.03±5.99）w/kg。 这与鞋帮对关节的保护作用以及力平衡态势存在关联，高帮球鞋的物理约束会影响运动员起跳，导致部分作用力在对抗鞋帮约束的过程中消失，作用于地面（或其他作用面）的力变小，力平衡的达成条件不变，但作用方向更加多样，力处于分散状态，低帮篮球鞋则无此困扰。而在执行跳深动作时，运动员机体运动态势存在一个变化的过程，其踝关节以及下肢远端的力平衡处于一个持续变化的状态下，高帮篮球鞋对运动员踝关节和下肢远端产生的物理约束，可使持续变动的力平衡态势，维持在一个相对线性的框架之内，力不会因平衡态势的变化出现明显分散，运动员发力过程中的作用力也相对单一，影响、波动较小，大部分力可作用于地面（或其他作用面），输出功率也因此较大。

综上所述，高低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节的生物力学存在明显影响，二者在触地时间和跳跃高度上相似，高帮篮球鞋踝关节屈伸活动度较差，跳深动作踝关节输出功率较高，低帮篮球鞋踝关节屈伸活动度理想，单腿上篮起跳动作踝关节输出功率较高。高帮篮球鞋理论上有助于预防扭伤，但会限制运动员表现，低帮篮球鞋有助于运动员提升动作舒展程度、动作幅度，但可能增加扭伤风险，应在后续工作中根据需要酌情选用球鞋。