不同颗粒密度足球人造草坪对急停起跳膝关节前交叉韧带损伤的影响

摘要

本研究通过改变人造草坪中橡胶颗粒的填充密度造成鞋与人造草坪交互面的牵引力改变,对运动员在不同牵引力人造草坪上急停纵跳进行运动学和动力学测试,揭示不同牵引力条件下运动员完成急停纵跳的生物力学特征变化,旨在发现足球鞋与人造草坪交互面牵引力的改变对球员ACL损伤的影响,同时为人造草坪的标准制定提供理论支持和实验依据.结果说明随着鞋与人造草坪交互面牵引力的增大，运动员在急停起跳制动阶段的地面反作用力水平面合力峰值及其加载率相应增大，胫骨近端向前剪切力峰值相应增大，而垂直方向地面反作用力峰值及其加载率没有显著变化。在急停起跳制动阶段首次水平向后地面反作用力峰值时刻，随着交互面牵引力的增大，水平向后地面反作用力、膝伸力矩和膝内旋力矩都相应增大，而垂直地面反作用力、膝内收力矩及膝关节三维角度均未发生显著变化。人造草坪填充颗粒密度的增大造成交互面牵引力增大，使得急停纵跳制动阶段的地面反作用力水平面合力峰值及其加载率、胫骨向前剪切力均增大，从而增加了下肢损伤风险；交互面牵引力的增大也会影响首次向后地面反作用力峰值时刻ACL损伤的敏感指标，增加ACL损伤风险。本研究认为填充颗粒密度的增大会产生较大的交互面牵引力，而牵引力的增大会增加急停纵跳过程中膝关节ACL的损伤风险。因此单从减小膝关节负荷的角度出发，应该尽量降低人造草坪中填充的颗粒密度。但另一方面，填充密度的增大可以提高人造草坪的缓冲性能，有效减小竖直方向落地产生的冲击力，本文未就缓冲性能进行探讨，在今后的研究中可以将场地的缓冲和牵引力性能相结合来探讨对运动损伤的影响。同时，牵引力的增大也可以使运动员获得更好的制动力和推进力，带来更好的运动表现，因此合适的填充密度范围还应结合运动表现和运动损伤的双重研究来进行标准的制定。