羽毛球運動中膝關(guān)節(jié)損傷的生物力學(xué)分析

[摘 要] 在羽毛球運動中，運動員下肢膝關(guān)節(jié)的損傷不僅影響鍛煉者的正常鍛煉，而且還會影響鍛煉者日常的工作和生活。通過對羽毛球運動愛好者膝關(guān)節(jié)損傷的生物力學(xué)分析，查閱和分析國內(nèi)外文獻資料作總結(jié)歸納，從生物力學(xué)的角度揭示了膝關(guān)節(jié)損傷的機理，提出了預(yù)防羽毛球運動鍛煉者膝關(guān)節(jié)損傷的建議。

[關(guān) 鍵 詞] 羽毛球；健身；膝關(guān)節(jié)；生物力學(xué)

[中圖分類號] G847 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）12-0060-02

隨著我國全民健身意識的普遍提高，群眾體育運動迅速發(fā)展。羽毛球這項體育運動深受廣大群眾的喜歡，根據(jù)調(diào)查可以看到我國從事羽毛球運動鍛煉的群眾排在各項體育運動的第二位，僅次于參加慢跑的鍛煉人群，群眾羽毛球的競技水平也得到了很大的提高。但由于健身者的運動技術(shù)、身體素質(zhì)等因素的影響，羽毛球這項運動對健身者的損傷也被提到一個新的高度，同時，它也成為影響羽毛球運動健身者技術(shù)水平發(fā)揮的一個不可忽視的因素。而其中健身者下肢膝關(guān)節(jié)損傷則是羽毛球運動中常見的運動損傷之一。如果處理不當(dāng)則會限制健身者的運動能力，并對健身者的工作和生活產(chǎn)生巨大的影響。本文從膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)知識、羽毛球技術(shù)動作、受傷的機制著手，揭示羽毛球運動中膝關(guān)節(jié)損傷的生物力學(xué)條件，分析其原理，為預(yù)防羽毛球健身者膝部損傷提供科學(xué)的健身方法。

一、膝關(guān)節(jié)解剖提要

膝關(guān)節(jié)由股骨、脛骨、髕骨及腓骨構(gòu)成。上下杠杠長，周圍肌肉小，是運動外傷中最易損傷的關(guān)節(jié)，腓骨頭與脛骨組成上脛腓關(guān)節(jié)，不參與膝的活動。膝關(guān)節(jié)主要是伸（180°）屈（30°），在伸屈過程中脛骨輕度旋轉(zhuǎn)，即屈膝時小腿內(nèi)旋，伸直時外旋。與此相應(yīng)，髕骨在股骨滑車上的滑行軌跡，在膝屈曲時由外上向內(nèi)下滑行，以適應(yīng)小腿內(nèi)旋脛骨結(jié)節(jié)轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)的軸線。相反，當(dāng)膝伸直時，小腿外旋，脛骨結(jié)節(jié)向外移約半個髕骨的距離，髕骨在滑車上也由內(nèi)下向外上滑動，以使髕骨與髕腱的軸線在一條直線上。這種膝的伸屈旋轉(zhuǎn)與髕骨的運動之間是很協(xié)調(diào)的。膝關(guān)節(jié)有兩種韌帶，關(guān)節(jié)內(nèi)與關(guān)節(jié)外。前者為前后十字韌帶，后者為膝的內(nèi)外側(cè)副韌帶。膝關(guān)節(jié)的肌肉分前部、外側(cè)和內(nèi)側(cè)的肌肉三組。半月板內(nèi)外各一位于股骨與脛骨平臺之間，是使關(guān)節(jié)吻合、緩沖撞擊、保護膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的重要因素之一。

二、羽毛球運動技術(shù)動作對人體膝關(guān)節(jié)的影響

（一）羽毛球運動技術(shù)分析

羽毛球運動是一項集人體速度、力量、柔韌素質(zhì)為一體的高強度的體育運動項目。速度素質(zhì)分為反應(yīng)速度、動作速度和位移速度。反應(yīng)速度的特點是：羽毛球運動員反應(yīng)速度屬于復(fù)雜反應(yīng)速度，而且是對競賽中瞬息多變的信號迅速做出相應(yīng)的回答反應(yīng)。動作速度的特點是：羽毛球運動的技戰(zhàn)術(shù)動作有時快，有時相對要慢。羽毛球運動員在場上身體移動的距離一般不超過2～5米，移動的方向可以說是四面八方。身體移動中的動作大都不是同一動作的重復(fù)。羽毛球運動員的位移速度可以說是單個動作速度和動作轉(zhuǎn)換速度的總和。羽毛球運動員不僅需要具有相當(dāng)大的肌力和非常好的快速力量，而且還要有非常好的耐力。從肌肉收縮的形式上看，羽毛球運動員既需要有良好的等長收縮能力，又需要有良好的等張及離心收縮能力。如羽毛球運動員在接發(fā)球時腿部的半蹲動作，其股四頭肌的收縮就是等長收縮；跳起扣殺時，股四頭肌的活動是等張收縮的向心收縮；落地時，股四頭肌有離心收縮的成分。羽毛球運動員的靈敏素質(zhì)與大腦皮層神經(jīng)過程的靈敏有密切的關(guān)系。突然啟動、急停和迅速轉(zhuǎn)換動作等，就要求興奮—抑制及其快速轉(zhuǎn)變。在羽毛球運動中，還要求一種隨機應(yīng)變的靈敏素質(zhì)，即必須在不斷變化的外界條件下，隨著場上形勢的變化迅速準確地加以判斷，并當(dāng)機立斷地完成各種動作。柔韌素質(zhì)在羽毛球運動中能保證動作幅度的加大。

（二）羽毛球運動獲得力量和位移的物理學(xué)分析

羽毛球運動是一項力量和速度相結(jié)合的運動項目，擊球力量的大小和位移速度將直接影響到擊球的質(zhì)量。擊球力量的大小，主要體現(xiàn)在擊球點，發(fā)力的順序，所以在運功場上運動員做出快速移動，選擇好合適的擊球位置，這是打出高質(zhì)量回球的首要條件。為了獲得最快的反應(yīng)速度運動員基本上采用低位，屈膝動作在場上不停地變換移動方向、加速、急停、起跳，膝部受到的力是相當(dāng)大的。

三、膝關(guān)節(jié)損傷的病理分析

在羽毛球的運動中常見的膝關(guān)節(jié)損傷是髕骨軟骨病、半月板損傷、膝十字韌帶和側(cè)副韌帶損傷。特別是髕骨軟骨病和膝十字韌帶損傷在羽毛球運動中比較常見。病理有以下幾種意見。

（一）髕骨軟骨病

髕骨與股骨的滑車面構(gòu)成髕骨關(guān)節(jié)，髕骨的關(guān)節(jié)面高低不平，一般將其分成七個面。其形成，是因為髕骨滑車轉(zhuǎn)動時，彼此適應(yīng)的結(jié)果。正常情況下，當(dāng)股四頭肌緊張用力膝完全伸直時，髕骨的下緣與股骨滑車的內(nèi)踝軟骨嵴平，髕骨的中部與股骨外踝軟骨嵴平，因此，基本處于髕上囊部。膝屈曲時髕骨才進入滑車。不同的膝屈角，髕股間的接觸面也不同。髕骨沿股骨滑車繞行時，兩者間的力距長度不斷變化，因此，股四頭肌同樣的收縮力，其完成的功卻不同。一般膝位于150度角支持時（即膝屈30度時）力距最大。膝60度支撐時（屈120度），髕骨位于雙踝之間，接觸面近滑車尾，力距最少，因此，運動時膝多在150度位發(fā)力，長時間就會造成髕骨的磨損。

（二）半月板損傷

當(dāng)膝伸屈時，半月板的上面沿股骨髁的半月板區(qū)滑動；屈曲時半月板向后，伸直時半月板向前移動，而當(dāng)站位，膝旋轉(zhuǎn)時則不同，其活動面在半月板下面與脛骨平臺之間。半月板隨股骨髁的旋轉(zhuǎn)而移動，例如股骨內(nèi)旋（即小腿外旋）時，內(nèi)側(cè)半月板后移，外側(cè)半月板前移。在運動員疲勞情況下或動作不正確，很容易造成半月板撕裂。內(nèi)側(cè)副韌帶的拉傷對半月板損傷也有很大的影響。

四、膝關(guān)節(jié)損傷的生物力學(xué)探析

髕骨沿股骨滑車繞行時，兩者間的力距長度不斷變化，因此，股四頭肌同樣的收縮力，其完成的功卻不同。一般膝位于150度角支持時（即膝屈30度時）力距最大。膝60度支撐時（屈120度），髕骨位于雙踝之間，接觸面近滑車尾，力距最少，因此，運動時膝多在150度位發(fā)力。

在股骨旋轉(zhuǎn)的同時，膝又突然伸直或屈伸，則半月板前后角之間即產(chǎn)生矛盾著的方向不同的力量，甚而將半月板撕裂，即所謂的“半月板矛盾運動”。因此，在羽毛球運動中后場移動起跳擊球，雖然可以獲得更高的擊球點和力量，但常常會損傷半月板。

此外膝關(guān)節(jié)周圍的韌帶損傷也是不可忽視的，從力學(xué)方面考慮，韌帶具有潛變行為：即當(dāng)韌帶受到一定持續(xù)負荷后（骨間連接），會逐步開始變形并產(chǎn)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。在臨床上隨著年齡增長，韌帶強度有隨之減弱和松弛的趨勢。這樣會造成肌肉的受力面加大，負荷增強。

五、預(yù)防羽毛球運動員膝部損傷的建議

（一）正確的技術(shù)動作

羽毛球運動發(fā)力順序應(yīng)當(dāng)是由下至上，在移動到最佳位置時，腳的方向?qū)\動員的膝部起到保護作用（即小腿的旋轉(zhuǎn)角度），通過下肢的蹬轉(zhuǎn)軀干向前扭轉(zhuǎn)到上肢完成擊球的完整動作。通過以上的論證要想獲得大的擊打力量，在擊打球時的身體轉(zhuǎn)動非常關(guān)鍵，而在正確的羽毛球技術(shù)動作中，高水平運動員由于自身身體素質(zhì)比較強，在最短的時間里產(chǎn)生較大的爆發(fā)力，不會對膝關(guān)節(jié)造成損傷，而業(yè)余運動員就很難達到，不能盲目地模仿，尤其是在開始學(xué)習(xí)羽毛球運動的新選手。

（二）加強肘部肌肉群力量

股四頭肌腱止于髕骨上緣，止點分三部，直頭最淺，內(nèi)外側(cè)頭腱次之，股中頭肌腱最深。股四頭肌腱通過髕骨，借髕韌帶附于脛骨粗隆，是伸膝的主要裝置，其肌力大于腘繩肌二到三倍。當(dāng)股四頭肌收縮時，牽拉髕骨向上，即可防止髕骨向外滑脫。膝外側(cè)肌，其作用可屈膝并使小腿外旋，髂脛束是伸肌的協(xié)助肌，是小腿內(nèi)旋，固定半月板及穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)的作用。因此，必須加強膝部肌肉力量。根據(jù)對有關(guān)專家的訪問得出：肌肉力量若沒有及時跟上專業(yè)發(fā)展的需要，引起膝部損傷可能性就大，所以，在從事羽毛球運動時是不能忽視膝部各肌肉群力量的練習(xí)。

（三）做好專項準備活動，安排合理的練習(xí)時間

運動前不做準備活動或準備活動不充分，身體狀態(tài)不佳，缺乏適應(yīng)環(huán)境的訓(xùn)練，以及在練習(xí)中時間過長，是造成鍛煉著膝部運動損傷的首要原因。運動損傷中急性多于慢性，急性損傷治療不當(dāng)、不及時或過早參加訓(xùn)練等原因可轉(zhuǎn)化為慢性損傷、勞損、再傷或肌腱韌帶的松弛。所以，羽毛球運動在練習(xí)前準備活動是必不可少的，特別是專項準備活動，科學(xué)安排運動量，提高身體素質(zhì)，加強醫(yī)務(wù)監(jiān)督與安全教育。

（四）選擇合適的運動器材

運動器材是一個鍛煉者必備的健身裝備，羽毛球場質(zhì)量，是預(yù)防鍛煉者受傷的直接原因。不合格的場地，對練習(xí)者容易產(chǎn)生傷害，當(dāng)鍛煉者大力擊球后在制動腳步打滑，膝部肌肉的產(chǎn)生較大的拉力，很容易造成鍛煉者技術(shù)變形，膝部肌肉、韌帶拉傷，引發(fā)運動損傷。

綜上所述，膝關(guān)節(jié)損傷是羽毛球運動中常見的損傷之一，國內(nèi)外的研究很多，其重視程度也越來越高，不正確的羽毛球動作技術(shù)、過度的運動、體育衛(wèi)生習(xí)慣不正確，都能造成不同程度的損傷。在分析人體的運動系統(tǒng)的功能及基本的生物力學(xué)原理之后，我們可以得出，掌握羽毛球的正確技術(shù)的重要性，增加膝關(guān)節(jié)周圍肌肉的力量，不斷加強膝部肌肉的力量練習(xí)，可以在膝關(guān)節(jié)在遇到大的拉伸力時預(yù)防受傷。因此，提高膝關(guān)節(jié)運動能力成為羽毛球項目不可或缺的一部分。同時，掌握羽毛球正確的技術(shù)，做好專項準備活動是羽毛球這項群眾體育活動中值得重視的問題。

參考文獻：

[1]曲錦域.實用運動醫(yī)學(xué)[M].人民體育出版社，1982.

[2]張博.《羽毛球》體育運動入門叢書[M].人民體育出版社，1996.

[3]任占兵.正向和背向跑步支撐階段髕骨關(guān)節(jié)壓力的比較[J].體育學(xué)刊，2015（5）.