不同运动贴扎技术对跳深着陆时膝关节应力的影响

背景：贴扎作为一种有效预防运动过程中损伤的方法已得到广泛应用,但采用不同的贴扎方式对膝关节内部应力的影响尚不清晰。目的：分析不同类型贴扎在跳深着陆中对女性篮球运动者膝关节运动学、动力学和软骨、半月板、前交叉韧带应力分布差异的影响。方法：(1)招募10名武汉体育学院篮球专项女大学生,身高(166.60±1.64) cm,体质量(57.50±2.87) kg,年龄(22.40±1.77)岁。每名受试者分别在膝关节无贴扎、肌内效贴扎、重弹贴扎的条件下进行跳跃动作,采集跳深着陆时膝关节运动学与地面反作用力数据。(2)基于膝关节三维有限元模型,以垂直地面反作用力峰值时刻膝关节运动学数据作为边界条件,以股骨长轴方向的合力作为载荷,分析跳深着陆过程中膝关节模型的应力分布情况。结果与结论：(1)收集受试者跳深着陆数据显示,无贴扎组、肌内效贴扎组触地时刻膝关节外翻角度大于重弹贴扎组(P <0.05);无贴扎组垂直地面反作用力峰值时刻膝关节膝外翻角度大于肌内效贴扎组、重弹贴扎组(P <0.05),缓冲阶段峰值膝关节膝外翻角度均大于肌内效贴扎组、重弹贴扎组(P <0.05),缓冲阶段膝关节...     

肌内效贴对下肢侧切运动中生物力学特征的影响

背景:肌内效贴扎作为一种运动防护手段已被广泛应用,但作为纠正侧切动作时下肢生物力学异常变化手段的研究,其作用尚不明确。目的:对比受试者膝关节在肌内效贴扎、安慰剂贴扎及空白对照情况下,完成侧切动作时下肢运动学、动力学特征的变化。方法:招募39名篮球专项男性大学生为受试者,每位受试者分别在肌内效贴扎、安慰剂贴扎以及不进行任何贴扎情况下进行测试。采取力学矫正的贴扎方式对受试者优势侧膝关节进行贴扎干预。选取4.5-5.5 m/s的助跑速度完成45°侧切动作,并运用三维动态捕捉系统及测力台同步采集运动学及动力学数据。选取初始触地时刻、地面反作用力峰值时刻的运动学及动力学参数进行数据分析。采用SPSS 27.0软件对测试数据进行统计学分析。结果与结论:①运动学指标:肌内效贴条件下与无贴扎及安慰剂贴扎相比,初始触地时刻髋关节外展、膝关节外翻角度显著减小(P<0.05);侧向地面反作用力峰值时刻,髋关节外展、膝关节外翻及踝关节跖屈角度显著减小(P<0.05),膝关节屈曲角度显著增加(P<0.05)。②动力学指标:与无贴扎相比,肌内效贴扎及安慰剂贴扎条件下均可显著减小初始触地时刻髋关节外展、外旋力矩及膝关节外翻、外旋力矩(P<0.05),显著减小垂直地面反作用力峰值、水平向后地面反作用力峰值(P<0.05);与无贴扎及安慰剂贴扎相比,肌内效贴扎可显著减小侧向地面反作用力峰值(P<0.05)。③结果表明,对膝关节进行肌内效贴扎可在一定程度上改善篮球专项大学生在完成侧切动作时与下肢损伤风险因素相关的部分运动学、动力学指标,可能对预防侧切过程中损伤的发生有一定积极作用;此外,膝关节安慰剂贴扎与肌内效贴扎在部分指标变化方面的作用趋势较为一致,提示肌内效贴扎的作用机制可能存在安慰剂效应。     

排球运动起跳过程中踝关节的生物力学特性

文题释义： 急停起跳：在激烈的排球比赛中,急停起跳动作是运动员比赛过程中出色完成扣球、拦网、跳发球、跳传球等技术所必不可少的关键阶段,也是运动员获得较好起跳高度的关键实施环节。 踝关节的活动范围：研究发现长期从事举重项目的人比正常人的踝关节活动度要小,长期从事游泳项目的人比正常人的踝关节活动度要大。踝关节的活动范围往往还跟运动成绩相关联,如短跑、速滑等竞速性项目运动成绩好的运动员踝关节的活动度也相对较好。 背景：目前对踝关节的生物力学特性研究多集中于方法学的探讨,对复合动作模式下踝关节生物力学特征的研究较少。 目的：分析对排球运动员起跳落地时踝关节的运动学和动力学特性。 方法：研究选取天津体育学院排球专项运动的学生男女各20名。主要采用Vicon三维运动捕捉系统和Kistler三维测力台,同步采集受试者在起跳落地时踝关节运动学与动力学参数,总共获得3次有效数据,利用统计学方法对数据进行对比分析。研究方案的实施符合天津体育学院的相关伦理要求,所有受试者均为自愿参加,并对试验过程完全知情同意。 结果与结论：①发现在该动作模式中,踝关节跖屈角度男性明显小于女性,在起跳阶段踝关节处于内翻和内旋状态,在落地缓冲阶段踝关节处于内翻和外旋状态,且角度男性组略大于女性,此时极易造成踝关节损伤;②三维方向的峰力矩和力值男性组均大于女性;三维方向峰值力矩和力出现的时间男性组晚于女性,而且存在双腿力量不均衡以及双脚不同时着地情况。 ORCID: 0000-0003-4584-148X(鲍春雨) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

膝关节生理解剖环境对膝关节生物力学特性的影响

背景：了解膝关节的生物力学特点对理解人工膝关节假体的设计原理和手术操作原则是至关重要的。 目的：分析膝关节周围的力学环境及与膝关节生物力学的关系,进一步探索膝关节的稳定性及损伤机制。 方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1998-01/2011-08关于膝关节生物力学方面的文章,在标题和摘要中以“膝关节,韧带,半月板,关节软骨,生物力学”或“knee joints,ligament,meniscus,cartilage,biomechanical”为检索词进行检索。选择文章内容与膝关节生物力学有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到163篇文献,根据纳入标准选择关于膝关节损伤生物力学特性方面的25篇文献进行综述。 结果与结论：膝关节的稳定除了依赖膝关节骨以外,还以依赖前后交叉韧带的制约、内外副韧带的平衡、以及伸膝装置与股四头肌及腘绳肌的力量均衡,尤其是内外侧副韧带的平衡和稳定作用。说明膝关节的解剖环境决定了膝关节在负荷、运动及稳定等生物力学特性上的复杂性,因此,了解膝关节生理结构和解剖特点有利于掌握膝关节的生物力学特点,因此此方面的研究对膝关节疼痛、损伤及组织工程研究至关重要。     

同侧带蒂踝关节移植代膝关节的新设计方案

以往 Salzer 对股骨下端恶性肿瘤在瘤段截除后,把小腿旋转180°上移用踝关节代膝关节,由于足部外形欠佳和安装假肢的不便,应用受限.我们通过下肢标本的解剖学研究,设计了膝部瘤段截除后,用同侧带胫前动、静脉的踝关节移植代膝关节,避免了上述缺点.     

身体承重对膝关节生物力学研究的影响

为了解自体承重对膝关节生物力学的影响，本研究以连续性Ｘ光数位化系统拍摄及分析十二位正常人的膝关节，将其分成有自体承重及无自体承重两组来探讨，分析比较的参数包含膝关节弯曲角度，股四头肌的力臂，髌骨肌腱受力与股四头肌力的比值及髌股骨关节受力与髌骨肌腱受力的比值。研究结果显示，自体承重的确对膝关节生物力学分析有所影响，所以本研究建议，膝关节生物力学的研究应考虑自体承重的因素。     

膝关节单髁置换术后膝关节登梯动作生物力学分析

目的 探讨内侧膝关节单髁置换(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)手术对登楼梯时膝关节生物力学的影响.方法 9例接受固定平台内侧UKA骨关节炎患者,术前3周及术后(7±2)月对其进行登楼梯动作的生物力学测试.采用双平面X线装置收集患者UKA手术前后行走时的影像资料,健侧膝关节作...     

连续疲劳干预对膝关节主被动生物力学特性的影响

目的 探究连续疲劳干预对膝关节主被动生物力学特性的影响。方法 招募27位健康大学生在等速力量测试系统上进行疲劳实验。疲劳实验包括3个疲劳周期,每个疲劳周期至少30次股四头肌连续等长收缩。对比不同疲劳周期的最大被动力矩、平均最大自主收缩（maximum voluntary contraction,MVC）力矩、股外侧肌和股二头肌肌电积分值以及协同收缩指数（co-contraction index,CI）。结果 疲劳周期3后,最大被动力矩显著下降（P<0.05）。疲劳周期1、2、3过程内平均MVC力矩、股外侧肌和股二头肌肌电积分值都显著下降（P<0.05）,然而二者CI全程无显著变化（P>0.05）。结论 股四头肌等长收缩训练剂量为90次的连续疲劳干预会显著影响膝关节主被动生物力学特性。疲劳干预后,膝关节抵抗被动屈伸能力下降。并且随着疲劳干预进程,股四头肌主动收缩能力下降,股四头肌和腘绳肌肌肉激活也下降,但二者肌群协同收缩水平不变。这种温和的肌群协同收缩模式有益于保持良性膝关节力学加载环境。研究结果有助于理解疲劳后膝关节主被动生物力学特性。     

膝关节后交叉韧带损伤对侧副韧带生物力学的影响

背景：目前对膝关节后交叉韧带损伤后的研究多集中于软骨、后外侧结构及关节的松弛度等方面。 目的：观察后交叉韧带断裂对膝关节内、外侧副韧带生物力学的影响。 方法：取12具正常成人新鲜尸体膝关节标本,在200 N载荷下,测试膝关节屈曲0°,30°,60°,90°位时,内、外侧副韧带中点的应变,后将12具标本的后交叉韧带全部切断再进行相同的测试。 结果与结论：膝屈曲0°和30°位时,后交叉韧带断裂前后内、外侧副韧带中点的应变均为压应变,且差异无显著性意义 (P > 0.05);膝屈曲30°~90°位时,内侧副韧带中点的应变随着角度增加而逐渐增大;膝屈曲60°和90°位时,后交叉韧带断裂后拉应变较断裂前明显增大(P < 0.05),其中内侧副韧带中点的应变均为拉应变,而外侧副韧带中点的应变在后交叉韧带完整情况下膝屈曲60°时为压应变。说明后交叉韧带完全断裂对30°内的膝关节运动无明显影响,但是随着屈曲角度的增加,内、外侧副韧带受到的影响逐渐增大。     

膝关节后外侧角生物力学特性的研究*

目的研究膝关节后外侧角的功能解剖和生物力学，为临床治疗膝关节后外侧角的损伤提供解剖学和生物力学数据。方法选择新鲜的冷冻尸体8具。男5具，女3具。解剖显露膝关节后外侧角结构主要是腓侧副韧带、腘肌腱、腘腓韧带。剔除软组织，只保留腓侧副韧带、腘肌腱、腘腓韧带。在生物力学机上行牵拉试验（分别单独测试三个结构），记录疲劳断裂数值。并作统计学分析。结果生物力学牵拉试验显示腓侧副韧带、腘腓韧带、腘肌腱的疲劳断裂强度分别为287N、289N、695N。腘肌腱的疲劳断裂强度明显高于其它两个结构，相比有明显的统计学差异（P=0．05）。结论三个结构的疲劳断裂数值研究说明它们在断裂前能够抵抗较大的负荷，其损伤后对膝关节稳定性是有明显的影响的，也表明了对其重建来说是很必要的。也对重建移植物的选择提供了生物力学依据。     

护踝对功能性踝关节不稳患者下肢运动生物力学特征的影响

目的 探究护踝对功能性踝关节不稳(functional ankle instability,FAI)患者的保护作用,为其护踝的选择提供依据。 方法 15 名 FAI 患者随机佩戴半刚性、弹性护踝及无护踝以自选速度步行和跑步,运用红外光点运动捕捉系统和三维测力台采集其下肢运动生物力学参数。 通过 3×2 重复设计的双因素方差分析检验护踝和运动模式对下肢运动学、动力学和能量吸收的影响。 结果 护踝与运动模式对本研究中所有指标均无交互作用(P>0. 05)。不论运动模式,与无护踝相比,弹性护踝显著减少了 FAI 患者踝关节内翻角峰值、内翻角速度和踝关节能量吸收(P<0. 05),同时增加了踝关节外翻力矩( P < 0. 001);而半刚性护踝增加了踝关节内翻角峰值和内翻角速度(P<0. 05)。 此外,弹性护踝可降低着地时刻的膝关节内旋力矩和外旋力矩峰值(P<0. 05)。 结论 与无护踝相比,弹性护踝通过减小踝关节内翻角、内翻角速度和能量吸收,增大踝关节外翻力矩,继而起到预防踝关节扭伤的作用。 FAI 患者佩戴半刚性护踝后需定时关注踝关节慢性损伤风险。 整体来看,弹性护踝的防护效果可能更有效,且未引起膝关节功能补偿,可作为预防 FAI 患者踝关节扭伤的有效措施。     

护踝类型对落地时下肢运动学的影响：Meta分析和系统评价

目的 系统评估护踝对运动员和普通大学生落地时踝关节运动生物力学的影响,为不同运动水平人群选择护踝提供理论依据。方法 以（“护踝”或“踝关节支撑”）和（“落地”或“起跳”）和（“生物力学”或“运动学”或“动力学”或“肌电”或“神经肌肉”）为主题在CNKI、万方等数据库进行检索;以“(ankle brace OR ankle braces OR ankle bracing OR ankle support) AND (landing OR land OR jump OR hopped OR hopping) AND (biomechanics OR kinematics OR kinetics OR electromyography OR neuromuscular)”为英文检索策略,检索Web of science、EBSCO、PubMed等数据库,检索期限为2000年1月~2020年12月。选用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行质量评价,采用Meta分析中的亚组分析确定不同类型护踝对踝关节运动学的影响。结果 共13项研究、222名受试者纳入Meta分析。对于运动员,两种护踝均可减少踝关节内翻（弹性护踝：26.7%,SMD=-1.647,P=0.040;半刚性护踝：25.8%,SMD=-0.562,P＜0.001）,但仅弹性护踝可减少踝关节跖屈8.4%（SMD=-3.42,P=0.021）。对于普通大学生,两种护踝均可减小踝关节内翻（弹性护踝：35.4%,SMD=-1.000,P=0.013;半刚性护踝：31.1%,SMD=-0.881,P＜0.001）、跖屈（弹性护踝：23.3%,SMD=-1.381,P＜0.001;半刚性护踝：36.3%,SMD=-1.605,P＜0.001）。结论 两种护踝对有5年以上训练史的业余篮球、排球、跑步运动员均有一定的预防作用,弹性护踝可以限制落地时踝关节内翻和跖屈,而半刚性护踝只能限制踝关节内翻,故弹性护踝的预防效果更好。对于无任何训练背景的普通大学生,两种护踝均可限制踝关节内翻和跖屈,其中弹性护踝对内翻限制更大,半刚性护踝对跖屈限制更明显。因此,若普通大学生有跟腓韧带损伤史,优先考虑选用弹性护踝;有距腓前韧带损伤史的普通大学生,     

有限元法在足踝生物力学研究中的应用进展

有限元法以其高效、精确、可重复利用等特点成为生物力学研究的有效工具。由于足踝部位复杂的解剖结构和运动特性,有限元法可以借助强大的仿真建模和数据计算能力解决真实实验难以解决的问题,具有独特的优势并得到了广泛应用。本文归纳整理了近5年来国内外应用有限元法研究足踝生物力学问题的文献资料,从足踝在不同运动状态下的生物力学分析、组织特性研究、临床治疗分析以及支具与鞋的研究4个方面进行综述,为足踝生物力学的研究提供理论参考,并对未来有限元法在足踝生物力学领域的应用发展提供新思路。     

女性全身关节过度活动患者跳深着陆时膝关节应力分析

目的 分析全身关节过度活动(generalized joint hypermobility, GJH)女性患者与健康女性在跳深着陆中膝关节软骨、半月板von Mises应力分布差异。方法 采集女性GJH患者与女性健康受试者在跳深着陆缓冲阶段垂直地面反作用力(vertical ground reaction force, VGRF)峰值时刻的膝关节运动学与地面反作用力特征,通过逆动力学计算膝关节反作用力,并将膝关节沿股骨长轴方向的合力作为载荷;基于1名女性膝关节三维有限元模型,分别对2组受试者跳深着陆过程进行数值仿真,计算膝关节软骨与半月板von Mises应力及应力分布。结果 在跳深着陆VGRF峰值时刻,GJH组和对照组膝关节屈曲、外翻角度具有统计学意义(P<0.05)。相比于对照组,GJH组膝关节屈曲角度降低、外翻角度增加;在跳深着陆中,GJH组膝关节内部承受应力更大且胫股关节内、外侧室负重区应力分布不均衡,其股骨软骨外侧髁外侧、外侧胫骨软骨前部/中部外侧以及外侧半月板前角、体部外侧缘为应力集中部位。结论 女性GJH患者因膝关节活动范围增大、关节囊松弛,导致在跳跃类项目中膝关节...     

人体膝关节韧带生物力学研究进展

韧带是稳定膝关节的主要组成部分。如何在生物力学模型中模拟韧带将会影响膝关节动力学特性以及韧带力．韧带应变和接触力分布的计算。本文就韧带在生物力学模型中的简化方法及其力学参数的选择以作一综述．并提出建模的具体方法。     

双膝骨关节炎对女性老年人踝关节策略动态平衡能力的影响

目的 探索双膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)对女性老年人踝关节策略动态平衡能力的影响.方法 采用动态平衡能力测试仪测试KOA患者(KOA组)和一般老年人(对照组)平衡得分、旋转速度、最大旋转速度、目标球在各区域的停留时间百分比等指标,并进行对比分析.结果 KOA组的平衡得分低于对照组;KOA...     

士兵负重单脚落地时膝关节生物力学特征以及与等速肌力的关系

目的 分析士兵负重单脚落地对膝关节产生的影响,并探讨与肌力的关系,为日常负重训练提供依据。方法 采用Vicon动作捕捉系统和AMTI测力台分别采集12名士兵学员不负重和负重15 kg从30 cm高度单脚落地时膝关节的运动学和动力学数据,同步采集大腿前后侧肌群表面肌电(surface electromyography, sEMG),并进行膝关节屈伸等速肌力测试。结果 与无负重相比,负重15 kg落地时膝关节屈曲角度和胫骨反作用力显著增加(P<0.05),股直肌、股内外侧肌和股二头肌sEMG最大值均显著增加(P<0.05),其余指标负重前后无显著差异(P>0.05)。伸膝峰值力矩与无负重单脚落地垂直地面反作用力呈显著负相关(P<0.05),其余指标无显著相关关系(P>0.05)。结论 负重15 kg单脚落地增加了膝关节屈曲角度和胫骨反作用力,大腿前后侧肌群的激活可缓解落地时的地面反作用力,肌力对于预防落地损伤具有一定作用。     

外侧半月板后根部损伤不同缝合位置对膝关节生物力学的影响

目的对损伤的外侧半月板后根部进行不同位置的修复固定,比较不同缝合方式时膝胫股关节的生物力学结果,探讨外侧半月板后根部损伤最佳缝合术式。方法使用8例人体尸体膝关节,胫腓骨固定装置维持膝关节在0°位,在1 k N压缩载荷下,采用Tek-scan压力感测片收集膝关节外侧半月板后根部完整、外侧半月板后根部断裂、将外侧半月板后根部分别缝合至中心点、中心点偏后5 mm、中心点偏前5 mm、中心点偏外5 mm位置下的平均接触压力、峰值压力以及接触面积。结果在外侧间室,与完整状态相比半月板后根部损伤断裂后会导致平均接触压力和峰值压力明显增加(P0. 01),接触面积减少(P0. 05)。4种缝合固定方法均可减少平均压力和峰值接触压力,接触面积较根部断裂时均有增加。在半月板后根部中心点偏外5 mm缝合时,生物力学结果更接近完整膝关节(P0. 05)。比较缝合位点在根部中心点和中心点偏后5 mm时,平均接触压力影响差别微小,峰值接触压力、接触面积均无统计学差异(P0. 05)。在内侧间室,生物力学指标各组间均无统计学差异(P0. 05)。结论外侧半月板后根部发生撕裂后会导致膝关节外侧间室的平均接触压力、峰值压力以及接触面积相比正常膝关节发生显著改变;半月板缝合位置在原根部中心点偏外5 mm时,其生物力学功能更接近完整膝关节。     

Prophylactic Ankle Taping and Bracing: A Numbers-Needed-to-Treat and Cost-Benefit Analysis

OBJECTIVE: Taping and bracing are thought to decrease the incidence of ankle sprains; however, few investigators have addressed the effect of preventive measures on the rate of ankle sprains. Our purpose was to examine the effectiveness of ankle taping and bracing in reducing ankle sprains by applying a numbers-needed-to-treat (NNT) analysis to previously published studies. DATA SOURCES: We searched PubMed, CINAHL, SPORT Discus, and PEDro for original research from 1966 to 2002 with key words ankle taping, ankle sprains, injury incidence, prevention, ankle bracing, ankle prophylaxis, andnumbers needed to treat. We eliminated articles that did not address the effects of ankle taping or bracing on ankle injury rates using an experimental design. DATA SYNTHESIS: The search produced 8 articles, of which 3 permitted calculation of NNT, which addresses the clinical usefulness of an intervention by providing estimates of the number of treatments needed to prevent 1 injury occurrence. In a study of collegiate intramural basketball players, the prevention of 1 ankle sprain required the taping of 26 athletes with a history of ankle sprain and 143 without a prior history. In a military academy intramural basketball program, prevention of 1 sprain required bracing of 18 athletes with a history of ankle sprain and 39 athletes with no history. A study of ankle bracing in competitive soccer players produced an NNT of 5 athletes with a history of previous sprain and 57 without a prior injury. A cost- benefit analysis of ankle taping versus bracing revealed taping to be approximately 3 times more expensive than bracing. CONCLUSIONS/RECOMMENDATIONS: Greater benefit is achieved in applying prophylactic ankle taping or bracing to athletes with a history of ankle sprain, compared with those without previous sprains. The generalizability of these results to other physically active populations is unknown.     

膝关节韧带的生物力学研究进展

膝关节韧带的生物力学是近年来研究的热点之一,力学刺激对调控韧带功能、韧带组织愈合和重建有着重要的作用,作者从膝关节韧带的结构、力学与生化特点、愈合与重建、施加应力与制动对韧带的影响、应力对韧带细胞分化的影响和前交叉韧带与内侧副韧带的对比研究等方面综述了近年来的一些研究进展。