不同款式的籃球護(hù)膝防護(hù)性能的研究

劉青青 浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院

閻玉秀 浙江理工大學(xué)； 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心

不同款式的籃球護(hù)膝防護(hù)性能的研究

劉青青 浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院

閻玉秀 浙江理工大學(xué)； 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心

在籃球運(yùn)動中，需要完成大量高速度和強(qiáng)對抗性的籃球技術(shù)動作，其中急停跳投與爭搶籃板球特別容易引起膝關(guān)節(jié)的損傷。本文運(yùn)用三維動態(tài)捕捉系統(tǒng)捕捉這兩個技術(shù)動作，探討在無護(hù)膝防護(hù)和兩種護(hù)膝防護(hù)狀態(tài)下，膝關(guān)節(jié)最大屈曲角，最大外旋角與最大外展角的變化，并進(jìn)行多重比較分析。結(jié)果得出兩種護(hù)膝裝置對膝關(guān)節(jié)均有防護(hù)效果，其中半剛性護(hù)膝防護(hù)性能最佳。

籃球運(yùn)動損傷 護(hù)膝 三維運(yùn)動捕捉 防護(hù)性能

引言

籃球運(yùn)動動作激烈，運(yùn)動員需要頻繁的使用膝關(guān)節(jié)做急起、急停、變向、轉(zhuǎn)身、跳躍等技術(shù)動作，這很容易導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷，徐小敏對江蘇十余所高校籃球運(yùn)動員的調(diào)研顯示，膝關(guān)節(jié)損傷在運(yùn)動員中較為普遍，約有88.57%的籃球運(yùn)動員都發(fā)生過不同程度的膝關(guān)節(jié)損傷[1]。隨著人們自我保護(hù)意識的提高，逐漸意識到佩戴護(hù)膝可對膝關(guān)節(jié)起到一定的固定作用，從而防止膝關(guān)節(jié)的損傷或者減輕膝關(guān)節(jié)的損傷程度。

目前國家標(biāo)準(zhǔn)中對護(hù)膝的規(guī)定只限定了護(hù)膝材料的安全性能，但是并沒有對護(hù)膝的防護(hù)性能做出相關(guān)要求，因此造成了市面上的護(hù)膝種類各異，性能也各異。通過本論文的研究可以評定不同款式的護(hù)膝在籃球運(yùn)動項目中的防護(hù)效果，為籃球運(yùn)動愛好者以及運(yùn)動員購買護(hù)膝提供參考。

一、實驗設(shè)計

（一）實驗對象

挑選在校男大學(xué)生籃球愛好者8名，年齡（23.25±1.20）歲，身高（176.38±1.87）cm，體重（71.33±2.32）kg，膝圍（37.23±2.03）cm，所有受試者6個月內(nèi)下肢無損傷史，且能很熟練的完成各種籃球動作。實驗在浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院人體科學(xué)實驗室進(jìn)行。

（二）實驗材料

通過文獻(xiàn)閱讀以及對護(hù)膝市場的調(diào)查，并針對護(hù)膝的選擇對籃球愛好者進(jìn)行問卷調(diào)查，對專業(yè)的籃球運(yùn)動員進(jìn)行了深度訪談，最終選取某品牌最常用的兩種不同類型的護(hù)膝來研究其防護(hù)性，護(hù)膝的具體參數(shù)如表1所示。

表1 護(hù)膝資料

（三）實驗設(shè)備

實驗主要儀器為美國Qualisys Track Manager三維動態(tài)捕捉系統(tǒng)，三維動態(tài)捕捉系統(tǒng)配備四百萬像素的動作捕捉攝相機(jī)9臺，反光Marker球和四個剛體，其中剛體是4個Marker點(diǎn)組成，主要用于系統(tǒng)的坐標(biāo)系設(shè)定。三維動態(tài)捕捉系統(tǒng)可通過高速攝像頭捕捉標(biāo)記在人體上的Marker點(diǎn)來記錄人體關(guān)節(jié)在運(yùn)動過程中的軌跡，再把數(shù)據(jù)導(dǎo)入Visual 3D軟件中，最后以三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)形式直接輸出到excle表中。

（四）實驗步驟

1.實驗原理

膝關(guān)節(jié)損傷最常見的類型有膝關(guān)節(jié)骨折、交叉韌帶損傷、側(cè)副韌帶損傷以及半月板損傷。前交叉韌帶和內(nèi)側(cè)副韌帶在屈膝最大時容易發(fā)生撕裂；籃球運(yùn)動時，膝關(guān)節(jié)經(jīng)常處于半屈位狀態(tài)，而此時在軸向負(fù)荷作用下，同時伴有內(nèi)收或者外展，容易出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)半月板損傷[2]。膝關(guān)節(jié)過度屈曲、外展和外旋是造成膝關(guān)節(jié)損傷的重要原因。護(hù)膝的主要作用是給予膝關(guān)節(jié)一定的固定和支撐，因此研究護(hù)膝是否能有效地減小膝關(guān)節(jié)最大屈曲角、外展角、外旋角來確定護(hù)膝的防護(hù)性能。其中膝關(guān)節(jié)最大屈曲角、外展角、外旋角指的是籃球動作中受試者膝關(guān)節(jié)屈曲、外展、外旋至最大時的角度。

2.實驗操作

三維動態(tài)捕捉實驗按照防護(hù)狀態(tài)分為3組，分別是無護(hù)膝防護(hù)組、繃帶護(hù)膝防護(hù)組和半剛性護(hù)膝防護(hù)組，然后進(jìn)行急停跳投和搶籃板球的動態(tài)實驗。

首先在八位受試者相應(yīng)部位貼上Marker點(diǎn)，如圖1所示，其中四個剛體分別綁在受試者左右大腿中部外側(cè)，左右小腿中部外側(cè)。表2是各Marker點(diǎn)對應(yīng)在下肢上的位置介紹。采集受試者靜止?fàn)顟B(tài)下的數(shù)據(jù)，讓受試者雙手抱于胸前保持靜止，采集30秒。在靜態(tài)點(diǎn)的基礎(chǔ)上減少左右下肢的FTC、FLE、FME、FAL、TAM這十個點(diǎn)，受試者先通過抽簽的方式隨機(jī)選擇護(hù)具測試順序，隨后進(jìn)行急停跳投和搶籃板球的動態(tài)測試。受試者在聽到“開始”口令后做動作，動作結(jié)束站穩(wěn)后要保持靜止3秒鐘，以防捕捉不到落地時的三維數(shù)據(jù)。每次動作間休息1min，以避免肌肉疲勞對測試結(jié)果產(chǎn)生影響，每種測試條件下每個動作采集3次有效數(shù)據(jù)。

表2 Marker點(diǎn)位置

圖1 Marker點(diǎn)黏貼部位

二、實驗結(jié)果與分析

動態(tài)捕捉的數(shù)據(jù)是以三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)形式直接輸出到excle表中的，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并提取膝關(guān)節(jié)最大屈曲角，最大外展角，最大外旋角。實驗數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±S）形式表示，采用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。采用單因素方差分析比較護(hù)膝裝置防護(hù)間各實驗參數(shù)的差異是否有統(tǒng)計學(xué)意義，若有統(tǒng)計學(xué)意義則繼續(xù)采用多重比較確定顯著性差異發(fā)生在具體哪兩個水平之間。

（一）護(hù)膝對各角度防護(hù)性能分析

將不同籃球動作下，佩戴繃帶護(hù)膝和半剛性護(hù)膝所得到的膝關(guān)節(jié)最大屈曲角、最大外展角和最大外旋角分別與無防護(hù)狀態(tài)下的各個角度進(jìn)行單因素方差分析，確定與無防護(hù)狀態(tài)相比，三種防護(hù)狀態(tài)下各個角度的變化是否有顯著性差異，并采用多重比較確定不同護(hù)膝間的各個角度是否有顯著性差異。結(jié)果如表2所示。

表2 不同防護(hù)狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度參數(shù)分析

由表2可以得出以下結(jié)果：

1.膝關(guān)節(jié)最大屈曲角，無論是急停跳投還是爭搶籃板球，相對于無護(hù)膝防護(hù)，繃帶護(hù)膝防護(hù)、半剛性護(hù)膝防護(hù)均有明顯的減小，其中半剛性護(hù)膝防護(hù)的減小非常顯著；半剛性護(hù)膝防護(hù)與繃帶護(hù)膝防護(hù)相比明顯減小。

2.膝關(guān)節(jié)最大外展角和膝關(guān)節(jié)最大外旋角，在急停跳投和爭搶籃板球動作中，相對于無護(hù)膝防護(hù)，繃帶護(hù)膝防護(hù)、半剛性護(hù)膝防護(hù)明顯減小，其中半剛性護(hù)膝防護(hù)的減小更為顯著；半剛性護(hù)膝防護(hù)和繃帶護(hù)膝防護(hù)相比無統(tǒng)計學(xué)意義。

三、結(jié)論

（1）無論是在急停跳投動作還是爭搶籃板球動作，半剛性護(hù)膝、繃帶護(hù)膝均能有效減小膝關(guān)節(jié)的最大屈曲角、最大外展角和最大外旋角，具有良好的防護(hù)效果；半剛性護(hù)膝對膝關(guān)節(jié)最大屈曲角、最大外展角和最大外旋角的減小作用最明顯。

（2）綜合考慮，防護(hù)性能最佳的護(hù)膝為半剛性護(hù)膝，它可以加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)在冠狀面和矢狀面的穩(wěn)定性，因為它采用EVA墊片，有效加強(qiáng)保護(hù)膝蓋，承受髕骨壓力，避免移位，護(hù)膝兩側(cè)有可彎曲的彈簧，能支撐膝關(guān)節(jié)的屈曲，加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性.

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