膝關節損傷對排球專項急停縱跳的生物力學影響研究

周 川

（電子科技大學，四川 成都 611731）

實驗與調查

膝關節損傷對排球專項急停縱跳的生物力學影響研究

周 川

（電子科技大學，四川 成都 611731）

本文從膝關節損傷產生的原因及具體表現方面入手，進行簡單的論述分析。其對排球專項急停縱跳的生物學影響，主要表現為以下方面：當練習者完成急停縱跳動作時，其力矩特征表現為髖關節伸展并且呈現內旋與外展位；膝關節呈現伸并且呈現內旋位；左膝呈現外展位、右膝呈現內收位；踝關節則為背屈，而且呈現收外旋位；受到損傷后，練習者多通過代償性來改變各關節的力矩及踝關節的外展角度來完成相應的動作。

膝關節；損傷；排球專項訓練；急停縱跳；生物力學

排球專項訓練的強度較大，極易給練習者的身體造成損傷。膝關節損傷就是排球專項訓練中最為常見的損傷之一。膝關節損傷主要發生在排球專項急停縱跳時，對排球專項急停縱跳有著明顯的生物力學影響。由于膝關節損傷對練習者有著極大的影響，因此，加強對膝關節損傷的研究，有著現實的意義。

1 膝關節損傷概述

在進行排球專項訓練時，訓練者需要連續完成起跳與落地、啟動與制動等動作。上述這些動作的完成，則需要練習者反復地做深蹲動作，而且需要練習者的動作幅度相對較大，以確保動作能夠完美展現。在做急停縱跳動作時，需要經過長時間的訓練，使得肌肉能夠產生記憶，在訓練時運動的負荷較大，進而極易造成膝關節損傷問題。而在比賽的過程中，急停縱跳動作的進行較為突然，需要運動員在運動的過程中，及時進行判斷，進而做出相應的動作。急停縱跳動作所造成的膝關節損傷叫做起跳膝綜合癥，對此類損傷，則需要根據損傷的具體情況，結合運動者的實際運動情況，進而做出合理的判斷，采取相應的治療恢復方法。

2 膝關節損傷的生物力學分析

2.1 旋轉與跳躍動作引發的膝關節損傷

從生物力學角度分析，排球運動時，運動者的膝關節周圍肌肉組織結構出現失常情況較為常見，而且會造成肌肉的力學平衡，進而引發膝關節深度損傷。急停縱跳動作進行時，運動者在球場上需要完成突然性的停止—縱起—跳躍動作，其需要運動者憑借爆發力，保持膝關節保持屈曲位姿勢。在進行運動時，運動者膝關節的穩定性需要依靠股四頭肌與髕骨等部位相互合作。在完成旋轉與屈伸動作時，髕骨的軟骨面將會承受最大的力，進而使得肌肉能夠發力。同時，髕骨的髕韌帶及張腱膜等組織也會受到較大的牽張力，除此之外，股骨關節面也承受著不同程度的擠壓力。

2.2 跨步與跨跳動作引發的膝關節損傷

膝關節是排球運動中運動者的主要支撐，而膝關節長期處于高強度與高負荷狀態下，其受力點始終保持高度集中，進而完成縱跳急停動作等，不僅會給膝關節造成損傷，同時還會給髕骨造成損傷。拋開急停動作，在完成動作的過程中，當運動者運用跨步或者跨跳步來移動救球時，若前腳向前跨或者跨越的步伐較大時，由于小腿前伸的幅度較大，而且前腳落地后，運動者的重心將會遷移，受到慣性的影響，使得重力作用線將會迅速穿越膝關節。

2.3 縱跳急停時平衡身體引發的膝關節損傷

在排球運動的過程中，為了確保身體的平衡度，則股四頭肌強大的收速力與地面之間產生的力將會給運動者造成強烈的制動力，對運動者的髕韌帶與ACI韌帶、PCL韌帶所產生的牽引力，極有可能會造成髕韌帶損傷、ACI韌帶損傷、PLC韌帶損傷。除此之外，運動者的半月板與關節軟骨在運動緩沖震蕩時，將會受到股骨踝與關節窩的強力撞擊、擠壓、擰轉等的力量，進而造成運動損傷。

2.4 扣球起跳落動作引發的膝關節損傷

除了運用跨步或跨跳步動作所引發的膝關節損傷外，扣球起跳動作的運用，其對膝關節的損傷影響也較大。跨步或者跨跳步動作，其在運動的過程中，需要運動者的前腳落地后其后腳要立即跟上，但是由于重心低，運動者的后腳跟在收腿的過程中，運動者的膝蓋極易與地面之間發生撞擊，進而造成運動者的內側副韌帶與髕骨等部位發生程度不同的損傷。而運動者在進行扣球起跳落動作時，若身體難以保持平衡，出現落地不穩問題或者搶救球的過程中出現摔倒及碰撞的情況，則極易造成膝關節損傷問題。

2.5 滑步動作引發的膝關節損傷

在完成縱跳急停動作時，需要依靠其他動作來完成，其中滑步動作是常用動作，運動者在進行此類動作時，其一側小腿會突然性地外展外旋，進而迅急地將其小腿與腳給固定住，運動者大腿由于突然內收與內旋，則極有可能會造成韌帶損傷或者韌帶撕裂問題。其另外一側的小腿，在運動的過程中，則會由于突然性的內收與大腿外展的影響，而發生韌帶扭傷或者運動撕裂問題。如果運動扭轉力較大，則可能會引發內外側副韌帶全部斷裂，以及內外側半月板損傷與十字交叉韌帶損傷等。

3 基于案例分析膝關節損傷對排球專項急停縱跳的生物力學影響

3.1 案例分析

3.1.1 案例概述分析 某研究組以北京體育大學學生作為實驗對象，選取38名排球專項運動學生，對膝關節損傷對急停縱跳的生物力學的具體影響做了相關研究，其選取的學生符合研究條件。基于膝關節臨床診斷相關標準，對實驗對象進行膝關節損傷研究，將實驗對象分為4組，其中21名男排專項實驗對象中共計8人存在單側膝關節損傷情況，17名女排專項實驗對象中共計6名學生出現單側膝關節損傷情況。數據采用的是紅外光點運動捕捉系統，由學生完成急停縱跳動作，對其全過程進行數據采集，學生全面按照急停縱跳動作程序進行，即三步助跑一步過渡制動，兩腳同時落地后全力向上起跳。數據指標：下肢關節的角度、反作用力、力矩。運用逆動力學法，計算下肢關節三維力矩，通過分析力矩與關節角度，得出研究結論。數據統計與分析方法使用的是SAS6.0統計軟件，對數據進行處理，使用 M±SD表示，采用t檢驗，差異性顯著，即P＜0.05，數據研究具有使用價值。

3.1.2 案例數據分析 （1）VISA評分結果分析：該研究案例采用VISA評分，作為膝關節損傷疼痛程度的評價指標，以75分為標準來劃分疼痛程度。該研究案例中，＞75分的學生占據的比例為64%，在此研究案例中，參與研究的學生，并未出現不適癥狀，對照2組之間具有顯著性差異，即P＜0.05，具有研究價值。

（2）力矩結果分析：此研究案例得出，男子損傷組與對照組，除去髖關節外，其他力矩未出現顯著性差異；髖關節屈伸及收展力矩在單側（或者雙側）損傷組與左右腿之間。沒有發現顯著性差異；對照組的學生踝關節旋轉力矩較小，對照2組的力矩旋轉的方向不同，P＜0.05，具有顯著性差異，具有可比性；由男子組數據可知，踝關節受內旋力矩的影響，可能會造成受傷一側的踝關節位置處產生內旋運動。

（3）下肢關節角度分析：此研究案例通過學生完成急停縱跳動作，對其膝關節損傷組的角度變化特征進行分析發現，損傷組學生的下肢髖關節與膝關節角度的變化程度不明顯，而且呈現規律性。其數據顯示，損傷組的髖關節與膝關節的屈曲角度略有增大的趨勢，而無傷組學生的髖關節收展角度為負值，數值為-1.6±6.92，且P＜0.05，具體表現為其外展與損傷組學生的內收相反。對男子組膝關節未出現損傷組數據進行分析發現，學生的踝關節內收角度呈現增大趨勢，而且P＜0.01，具有顯著性差異；無傷組學生的踝關節，具體表現出內收角度顯著增大，而且與損傷組踝關節外展的角度方向不同。通過對比損傷組學生的左右腿踝關節角度數據，包括屈伸角度、旋轉角度、最大屈曲角度等并未發現明顯變化。

3.2 膝關節損傷對急停縱跳的生物力學影響研究結論

排球運動的急停縱跳動作，其主要是用下肢制動所完成的身體水平方向運動轉化的動作。急停縱跳技能是排球運動員必須具備的技術，該動作包括急停緩沖制動與蹬伸起跳環節，該動作完成的質量與運動者的下肢髖關節、膝關節、踝關節的力矩存在著極大的影響。透過研究數據能夠發現，學生完成動作時，無損傷學生下肢關節的力矩主要特征如下：髖關節呈現伸髖與內旋、外展位；無損傷者的膝關節呈現伸膝與內旋位置，其左腿則呈現外展位，而右腿呈現內收位；無損傷者的踝關節呈現背屈與內收及外旋位。膝關節損傷者在進行急停縱跳動作時，主要是利用髖關節旋轉力矩來代償，進而完成動作，運動者膝關節雙側損傷的髖關節，其內旋力矩不斷增大，同時單側損傷使得側髖關節的外旋力矩增大。膝關節雙側損傷的運動員，則是利用增大優勢腿伸展力矩，來代償側腿發力效果。單側膝關節損傷的運動員，主要是利用增大膝關節外展力矩及側腿伸力矩，而實現的代償。膝關節損傷的運動者，其在進行急停縱跳動作時，則采取的是增加踝關節內旋力矩實現的代償，以及合理地增加踝關節外展角度，以此來減小運動者膝關節外展位能力，以此減輕急停縱跳動作給運動者膝關節造成的負荷。

4 結束語

膝關節損傷是排球運動中常見的運動損傷，在完成各種排球專項動作時，或者進行排球訓練時，極易造成膝關節損傷問題。若發生膝關節損傷問題，則會給運動者造成程度不一的影響，輕則造成膝關節損傷問題，重則會影響運動者日后的行動情況，因此，加強對膝關節損傷的研究，有著現實的意義。本文對膝關節損傷，以研究案例為主，論述了其對急停縱跳動作的生物力學影響，意在為預防膝關節損傷提供研究數據支持。

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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：體育教育、民族傳統體育。