膝關節運動損傷防控的生物力學分析

羅 濱

膝關節運動損傷防控的生物力學分析

羅 濱

（深圳職業技術學院 醫學技術與護理學院，廣東 深圳 518055）

通過綜合膝關節運動損傷的相關文獻，從下肢形態異常、超負荷運動、股四頭肌內外側肌不均衡、膝關節周圍肌和韌帶過緊等生物力學因素，以及對膝關節承受來自地面的沖擊力、關節周圍骨骼肌活動及不同軸向的關節應力等生物力學特征方面的改變進行分析，認為應該加強核心肌群和膝關節周圍骨骼肌的力量，以提高膝關節穩定性，有效地增加下肢骨關節鏈的剛度系數，從而改善膝關節的拉伸彈性和旋轉彈性，并積極做好運動前的拉伸等熱身準備，合理地運用規范的運動動作以及運動后的牽拉等，是膝關節運動損傷防控的有效手段．

膝關節；運動損傷；功能解剖學；生物力學

隨著人們運動健康意識的不斷增強，相關運動損傷風險也越來越高．近70%的跑步深度愛好者曾經發生過或正在經受跑步傷病帶來的困擾，其中膝痛的發生率約30%[1]．因膝關節損傷導致的膝痛在不同運動項目中均有發生，在羽毛球運動占21%~37%[2-4]，籃球運動占13%~40%[5-6]，足球運動占25%~77%[7]，太極拳17%~85%[8-9]．這與膝關節的特殊解剖結構及其運動生物力學改變密切相關．為此，本文在膝關節運動損傷的相關文獻的基礎上，從人體長期進化所賦予膝關節的特殊解剖結構中，分析膝關節運動損傷的相關生物力學因素及其生物力學特征，對合理有效地防控膝關節運動損傷，盡量避免或減少膝關節運動損傷性疾病的發生具有重要意義．

1 膝關節運動損傷的功能解剖學基礎

研究[1-9]表明，各類運動項目所致的運動性損傷往往以膝關節損傷發生率最高．膝關節運動損傷的功能解剖學基礎，主要涉及膝關節解剖結構、運動軸及軸線角、軸向運動和關節穩定系統等幾個方面．

1.1 膝關節解剖結構

膝關節是人體最大的關節，由股骨遠端、脛骨近端和髕骨構成，包含2個關節即髕股關節和脛股關節．膝關節的解剖結構最為復雜，關節囊內有前、后交叉韌帶和內、外側半月板，關節囊外有髕韌帶、側副韌帶（脛腓側副韌帶）、腘斜韌帶、膝橫韌帶等結構．

1.2 膝關節運動軸及相關軸線角

膝關節作為下肢中間部位的一個關節，其主要繞橫軸（通過股骨內外側髁的冠狀軸）在矢狀面產生的屈伸運動．膝關節還可在屈位時繞小腿軸線進行旋轉運動．髖關節、膝關節和踝關節3個關節的中心在一條直線上，構成下肢的力線[10]．由于長的股骨頸致使股骨干的長軸線偏離下肢力線的外側，與下肢力線形成約60的夾角．而髖關節的中心要比踝關節的中心更偏離人體中軸線，使下肢力線與垂直軸大約有30夾角．女性骨盆較男性骨盆寬，上述夾角也相應增大，這就是為什么膝生理性外翻在女性較男性更明顯[10]．

1.2.1 膝關節軸線

主要包括股骨解剖軸線、股骨關節面切線、脛骨平臺面切線、脛骨解剖軸線等：1）股骨解剖軸線：股骨干的長軸線；2）股骨關節面切線：以股骨內外側髁關節面骨皮質最低點之間連線；3）脛骨平臺面切線：以連接脛骨平臺上內外關節凹面骨皮質最低點之間的連線；4）脛骨解剖軸線：脛骨干的長軸線．

1.2.2 膝關節軸線角[11-12]

主要包括股骨下角、脛骨上角、股骨脛骨角及關節間隙角等．1）股骨下角：股骨解剖軸線與股骨內外側髁關節面最低點切線的外側夾角，其正常范圍75?~85?．該角的增大或減小提示膝內翻與膝外翻．2）脛骨上角：脛骨解剖軸線與脛骨平臺面切線的外側夾角，其正常范圍85?~100?．該角的增大或減小提示脛骨平臺骨折或膝內翻與膝外翻．3）股骨脛骨角：股骨解剖軸線與脛骨解剖軸線的外側夾角，其正常范圍165?~175?．4）關節間隙角：股骨關節面切線與脛骨平臺面切線的外側夾角，其正常范圍0.8?±1.4?．

1.3 膝關節內外偏移及軸向運動

由于膝關節內各關節面的不同形態結構，股骨解剖軸線與下肢力線不在同一直線上，使膝關節呈現生理性外翻．當超出正常范圍稱膝關節內外偏移．膝關節在重力負荷或運動負荷作用下必須受軸向的壓力才能運動[10]，表現為作屈伸運動和屈曲狀態下輕微的軸向旋轉運動．

1.3.1 膝關節內外偏移

當股骨脛骨角超過170?，膝關節向內側偏移，即膝關節內翻；當股骨脛骨角小于170?，膝關節向外側偏移，即膝關節外翻．1）膝關節偏移所致的內翻或外翻，使膝關節承受的力負荷不均勻地分布到膝關節的內外兩側，導致相應的關節軟骨面在膝關節反復作屈伸運動時異常磨損，隨著時間的積累而引起骨關節炎的發生，內翻導致脛股關節內側骨關節炎，外翻導致脛股關節外側骨關節炎．2）膝關節在作屈伸運動時，髕骨相對股骨在作移動，髕骨后面的關節面在股骨內外側髁之間的髕面凹槽軌道內作曲面運動．當膝關節內翻或外翻時，髕骨將偏離正常軌道，與股骨內側髁關節面或與股骨外側髁關節面接觸，如過早反復磨損也可導致相應的骨關節炎的發生．

1.3.2 膝關節軸向旋轉運動

當膝關節屈曲到合適角度時，膝關節可繞其長軸作輕微旋轉運動．膝關節內旋運動是使足趾朝向身體內側，內旋范圍為0?~40?，有助于使足內收和小腿內旋；膝關節外旋運動是使足趾朝向身體外側，外旋范圍為0?~30?，有助于使足外展和小腿外旋．1）股骨髁在脛骨平臺上的軸向轉動：膝關節外旋時，即脛骨相對于股骨外旋．股骨外側髁在脛骨外側關節面上向前移動，股骨內側髁在脛骨內側關節面上向后運動；膝關節內旋時，即脛骨相對于股骨內旋．股骨外側髁在脛骨外側關節面上向后移動，股骨內側髁在脛骨內側關節面上向前運動．膝關節這種軸向旋轉運動會相應地增加脛股關節面之間轉動摩擦等應力；2）髕骨相對脛骨的軸向旋轉運動：膝關節內旋時，股骨相對于脛骨外旋，牽動髕骨外移，髕韌帶向內下傾斜，將增加髕骨對股骨內側髁關節面的應力；膝關節外旋時，股骨相對于脛骨內旋，牽動髕骨內移，髕韌帶向外下傾斜，也將增加髕骨對股骨外側髁關節面的應力作用．

1.4 膝關節穩定系統

膝關節穩定系統包括側副韌帶、交叉韌帶、后關節囊韌帶復合體及關節周圍肌群等．

1）側副韌帶．側副韌帶在伸膝時緊張，屈膝時松弛．膝關節完全伸直時，受到緊張的側副韌帶的限制，旋轉運動和側向運動是不可能發生的，側副韌帶構成膝關節重要的橫向穩定．側副韌帶分為內側副韌帶和外側副韌帶．內側副韌帶即脛側副韌帶與關節囊和內側半月板緊密結合；側副韌帶即腓側副韌帶，與外側半月板不直接相連．

2）交叉韌帶．交叉韌帶又稱“十字韌帶”，位于關節正中位，且大部分都在髁間窩內，分前交叉韌帶和后交叉韌帶．前交叉韌帶起于髁間隆起的前內側和外側半月板前角的愈著部，斜向后上方外側，纖維呈扇形附著于股骨外側髁的內側面．后交叉韌帶起于髁間隆起的后方，斜向前上方內側，附著于股骨內側髁的外側面．前后交叉韌帶在解剖和功能上彼此相似，形成2根鉸鏈，相對彼此移動；前后交叉韌帶分別在伸直和屈曲時緊張，整體上對保證膝關節的前后、水平和旋轉穩定性具有極其重要作用．

3）后關節囊韌帶復合體．包括內側髁板、外側髁板，腘斜韌帶、腘弓狀韌帶，纖維健板．纖維腱板是由相關的肌腱、纖維構成的后內側角、后外側角、前外側角前內側角4部分組成．

4）關節周圍肌群．包括股四頭肌和髂脛束、半膜肌、縫匠肌、股薄肌、半腱肌、腘肌、股二頭肌、腓腸肌等，是構成膝關節穩定系統的重要組成部分．在大腦皮質控制下做某個特定動作時，這些相關肌群以一種完美同步的方式收縮[10]，并給予了只能被動反應的韌帶不可或缺的補助作用．

2 膝關節運動損傷的生物力學因素

正常的下肢軸線是確保關節載荷應力合理分布，軸線若發生改變將導致骨關節負荷紊亂[11]．下肢軸線的變化將引起膝關節生物力學的改變，當運動中不當的方法和動作或是參與某種運動或完成某項運動時，在外力直接作用，膝關節重復作屈伸運動，或微屈狀態下作旋轉運動，均有可能導致膝關節相關結構急性或慢性損傷．在各種不同運動項目或體育鍛煉中，膝關節常常因下肢形態異常、超負荷運動、股四頭肌內外側肌不均衡、膝關節周圍肌和韌帶過緊等生物力學因素的改變而引起膝關節損傷．

2.1 下肢形態異常

下肢形態異常如膝關節內外翻、過伸，脛骨異常內外旋，扁平足或高足弓等，或者不正確的運動姿勢和方法，均可使下肢力線異常偏移．可導致：1）髕骨運動軌跡可出現異常．膝關節作屈伸運動時使髕骨不規則地滑動，髕骨向外側或向內側偏移．可明顯增加髕骨與股骨間的應力作用或髕骨與股骨間的摩擦力．如步行與跑步等重復性與周期性高的屈伸運動，導致髕骨與股骨之間的軟骨磨損，極易導致膝關節的慢性損傷，出現膝關節疼痛．2）膝關節內外兩側關節面軟骨異常磨損．下肢力線異常偏移時，使重力負荷不均勻分布到膝關節的內外側兩側．膝關節外翻或內扣，“X”型腿，扁平足、外“八”足等時，下肢力線向外側偏移，膝關節外側關節軟骨應力負荷加大，如經長時間、反復持續屈伸運動，使其相應軟骨磨損，則可能導致脛股外側骨關節炎；反之，膝關節內翻，“O”型腿，高足弓、內“八”足等時，下肢力線向內側偏移，膝關節內側關節軟骨應力負荷加大，如經長時間、反復持續屈伸運動，使其相應軟骨反復磨損，則可能導致脛股內側骨關節炎．

下肢形態異常導致的力線偏移還可因髖關節外展和外旋肌群肌力不足所引起，在女性尤為突出．文獻[13]研究運動性膝關節痛中發現髖關節外展與外旋骨骼肌的肌力女性比對照組減弱20%~35%．文獻[14]通過等速肌力測試，發現女性跑者膝痛患者的髖關節內收和外展力量減弱并有失衡現象存在．由于髖外展和外旋的肌力不足，加之女性骨盆較男性更寬，導致髖關節過度內收及內旋，從而增加膝關節的外旋和髕骨的外移活動．這也進一步佐證了女性髕股關節綜合征的發生率明顯高于男性．

2.2 膝關節超負荷運動或久坐不動

膝關節運動負荷越大（過量和高強度運動），膝關節運動損傷發生率越高．有過膝關節外傷史和膝關節手術史的運動員，在傷后及術后半年到1年內，常有膝關節疼痛的主訴，且往往是雙側或原先的健側．這可能與傷后或術后健側體重負荷和運動負荷加大密切相關．美國權威期刊《骨科與運動物理治療》在2017年6月公布的報告中的數據說明：競技跑者的關節炎發生率13.3%，久坐不動人群的關節炎發生率10.2%，健身跑者的關節炎發生率是3.5%．更有研究報道，長年（10年，15年，甚至更久）的健身跑步對膝關節的健康有好處，而過量和高強度的跑步者以及久坐不動者引發關節炎的風險增高．這是由于：1）健跑者的適量運動，膝關節的軟骨能被重復壓縮和釋放，便于關節滑液在關節內到處流動，起到潤滑和營養作用；2）長期超負荷運動者，膝關節的軟骨來不及修復，積勞成疾，可導致局灶性的軟骨軟化、破裂．軟骨無法得到修復，引起關節退變，易誘發膝關節炎；3）長期不運動者，膝關節周圍的骨骼肌也會日漸萎縮，膝關節穩定性下降，損傷的幾率將大大增加．

2.3 股四頭肌內外側肌不均衡

股四頭肌為膝關節唯一的伸肌．股四頭肌包括股內側肌、股外側肌、股中間肌和股直肌4個頭，除股直肌有伸膝屈髖作用外，其余3個為單關節伸肌，共同產生一個沿大腿長軸向上的合力，即伸膝力．股內側肌和股外側肌還會產生側向分力，即股內側肌的斜行纖維產生使髕骨向內移動力，而股外側肌與闊筋膜張肌（髂脛束）則產生使髕骨向外運動的力，共同防止髕骨向外或向內“滑脫”．Mohr KJ等[15]應用肌電圖（EMG）測試股內側肌與股外側肌在屈伸時的收縮順序后發現，運動膝痛患者的股內側肌收縮速度慢于對照組，且肌力也較弱．這樣由于患者在伸膝時股內側肌收縮時間延遲可導致髕骨的外移[16]．Ekrem A等[17]研究報道，在對傷膝患者進行了6W的股四頭肌等速力量訓練后，患者膝痛明顯下降，且EMG測試顯示股內側肌的激活延遲得到改善，從而減少髕骨向外偏移．研究提示加強股四頭肌特別是股內側肌的力量訓練對于膝關節的穩定具有重要意義．

2.4 膝關節周圍骨骼肌及韌帶過緊

膝關節周圍骨骼肌及韌帶過緊可引起膝關節內壓力增加，可導致髕骨向外偏移，膝關節在作屈伸運動時，增加了髕股關節面的壓力負荷．Witvrouw E等[18]研究認為股四頭肌柔韌性不足導致股四頭肌腱、髕腱以及周圍軟組織過緊而致髕股間壓力增高．Piva SR等[19]研究認為腿部后群肌過緊、柔韌性差，可使股四頭肌必須克服更大的阻力來完成伸膝運作，故髕股間的壓力也會相應的增加很多．此外，研究還發現小腿三頭肌柔韌性下降或膝關節屈曲攣縮[20]時，在阻抗伸膝增加髕股間壓力的同時，也可能引起下肢力線異常等改變．Puniello MS[21]認為髂脛束及膝關節外側韌帶過緊可能會引起跑者膝關節痛． Panagiotopoulos E等[22]報道髕骨內側的穩定性50%來自于內側髕股間韌帶，而髕骨外側的穩定性主要來源外側韌帶及髂脛束．若外側韌帶及髂脛束過緊可導致髕骨穩定性下降，髕骨可出現異常偏移運動，增加膝關節相關結構損傷幾率．上述學者的臨床研究涉及配布到膝關節周圍骨骼肌及韌帶生物力學特征的改變，能更好地詮釋與支持運動前柔韌訓練和加強骨骼肌的牽拉刺激為什么如此重要的觀點．

3 膝關節運動損傷的生物力學特征分析

重復性的超負荷屈膝運動和過度轉膝動作，都有可能導致膝關節損傷．各種運動因不同的足著地方式、屈膝角度和轉膝程度，膝關節承受來自地面的沖擊力、關節周圍骨骼肌活動以及不同軸向的關節應力[23]等生物力學特征的改變，在時間和量的累積和疊加效應后，可導致膝關節的慢性損傷．Daoud AI等[24]認為，采取后足著地方式的跑者比采取前足著地方式的跑者更易發生運動損傷．胡浩宇等[25]認為，不同的足著地方式與膝關節損傷并沒有顯著性差異，跑步足著地方式只是不同跑者的習慣而已．在跑步中足著地的方式和性別之間以及足著地的方式和跑速之間存在差異，在不同性別中，男性跑者更傾向于前足著地，而女性跑者更多的是后足跟著地．Kasmer[26]通過在比賽途中安裝攝像頭觀察運動員跑步中足著地的方式顯示，前足著地時跑步的速度較其他方式快，但是大部分運動員采用全足著地的方式．目前，眾多研究文獻資料也不能證明，不同的足著地方式對膝關節損傷存在明顯差異．但在不同類型的運動項目中，因不同的運動方法和動作要求而采取不同足著地方式、不同屈膝度和轉膝程度，若長時間、反復持續性的改變了膝關節縱向和/或橫向生物力學，將對膝關節損傷產生不同的影響．

3.1 地面沖擊力

在大多數情況下，步行和跑步先是以后足外側下部著地，隨著重心向前推移，與地面支撐瞬間轉至前中足，足后跟同時向內側傾倒，在離地時向上翻轉．后足著地的方式，其行程過程中產生2個地面反作用的沖擊力．而較快速的跑步或步行是以前足著地方式，即前足內側下部著地（常常是第1-2近節趾骨與第1-2跖骨結合處），只在初始觸地即刻產生1個地面反作用的沖擊力．這些地面反作用的沖擊力在瞬間依次傳導至足踝、小腿、膝部等處，被相關骨骼及其他軟組織吸收消化，且不斷衰減．一直以來，多數學者認為前足和中足著地方式時產生的垂直地面的反作用沖擊力比后足著地方式時產生的要小．Mercer JA等[27]認為，較高程度的后足著地方式的地面沖擊力比小程度的后足著地方式要大80%．因此，地面沖擊力被認為是膝關節運動性損傷的重要原因之一．

3.2 骨骼肌活動

骨骼肌活動因不同的足著地方式或重心的移動而發生改變．膝關節周圍的骨骼肌不僅是產生運動的動力，還可增加關節的穩定性和減少關節的載荷[28-29]，髖部骨骼肌可增加骨盆穩定和限制膝關節內側力矢量力臂[29-30]，而膝關節損傷患者的骨骼肌力量明顯會影響到膝關節功能與步態[31]．足著地方式會影響骨骼肌的活性，肌力與地面反作用沖擊力密切相關[32]．后足著地方式跑步時，屈髖肌活動的增加可減少負荷載率；前足著地方式會較多使用腓腸肌內外側頭，而后足著地方式會較多使用脛骨前肌和腘繩肌外側肌[33]．不同足著地方式所引起的骨骼肌活動可能與膝關節的軸線角以及后足角度、足偏角等差異有關．一些需要轉體的運動項目，屈膝和轉膝狀態下重心發生移動，為保證膝關節穩定性和靈活性，膝關節周圍骨骼肌活動發揮著極其重要作用，同時，膝關節相關的軸線角或關節間隙角以及關節內外受力等也相應地因骨骼肌活動而發生變化．

3.3 不同軸向的關節應力

不同足著地方式，步長、步幅、步頻、關節角或軸線角都不盡相同．有研究[34-35]認為,前足著地較后足著地的跑者，步頻更快、步長更短，與地面接觸時間更短．后足著地跑者通過著地時更大程度地屈膝來使步長縮短，使步頻變快，與地面接觸時間縮短．后足著地方式較前足著地方式的屈膝角度要大．姚杰等[36]認為屈膝角度達到最大時產生明顯的應力集中．王俊然等[37]研究發現，隨著屈膝角度的增大，脛股關節軟骨和半月板的接觸應力也逐漸增加，在0°~60°屈膝運動中，內側半月板的接觸應力始終大于外側半月板的接觸應力．因此，過度屈膝或抬膝越高的動作，膝關節所受到的縱向應力就越大．此外，膝過度外翻或內翻，導致關節軸線和關節間隙角度等改變，除增加縱向應力還會相應地增加橫向應力，特別是一些需要轉體動作的運動項目，在重力負荷的作用下，尤其在較大屈膝狀態下，膝關節要承受較大（往往幾個）重力負荷，此時的重力負荷將分解成為不同軸向上的關節應力．而且隨著轉體運動進程，膝關節各關節面之間（包括股骨內外側關節面與半月板之間）的接觸面大小也發生改變，從而改變關節應力的分布，在某些接觸面（區）所承受的扭轉碾壓應力將隨屈膝角度和轉膝程度的加大而增大．劉婷等[38]認為異常的膝關節內外旋轉運動會減少關節吸收沖擊和分散接觸應力，改變應力分布狀況，往往導致載荷轉移到通常不承力的軟骨區域，造成軟骨磨損．

4 結 語

本文認為：1）各類運動應遵循膝關節的功能解剖及其運動生物力學特征，確保膝關節穩定和下肢力線正常，使膝關節適度的屈伸或輕微的旋轉；2）不同的運動項目，因不同程度的屈膝、轉膝動作，膝關節周圍骨骼肌活動方式也不盡相同，對膝關節生物力學特征有著不一樣的影響．由于膝關節相關軸線、軸線角、關節形態等存在個體差異以及自身運動方法和動作習慣的不同，不論是哪種運動，膝關節承受來自地面的沖擊力，還是因屈膝或轉膝動作受到的關節軸向應力都不盡相同；3）運動時應最大限度地減少對膝關節的沖擊力和不同軸向上的有效應力．地面沖擊力經下肢關節鏈及相關軟組織吸收（類似彈簧減震效應）而呈遞減傳導至膝部，在這種沖擊力的緩沖過程中，足部和小腿部的骨骼肌、筋膜等組織起到非常重要的作用；在各個不同軸向上最終作用到膝關節的有效應力才真正發揮著關鍵性作用．因此，加強核心肌群的力量練習，增強膝關節周圍骨骼肌的力量，加強柔韌性和靈活性的訓練，提高膝關節穩定性，有效地增加下肢骨關節鏈的剛度系數[39]，從而改善膝關節的拉伸彈性和旋轉彈性，并積極做好運動前的拉伸等熱身準備，合理地運用規范的運動動作以及運動后的牽拉等，是膝關節運動損傷防控的最有效手段．

[1] 五沛珣，戴劍松．跑者膝的病因機制及治療現狀研究綜述[J]．吉林體育學院學報，2018，34（3）：73-77．

[2] 張躍聹．體育院校羽毛球專選生運動損傷的調查研究[J]．運動人體科學，2019，9（6）：9-10．

[3] 王堯．高校羽毛球教學中運動損傷的原因和預防策略探究[J]．學校體育學，2018，8（18）：131，133．

[4] 李俊，張波．羽毛球運動中的膝關節損傷[J]．體育科技文獻通報，2019，27（2）：155-156．

[5] 王帥，董偉平，郭惠杰．解剖學視角下的男子大學生籃球運動損傷的特征研究[J]．綿陽師范學院學報，2018，37（5）：123-127．

[6] 馬蕭．西北師范大學男籃運動員運動損傷成因及預防措施研究[J]．體育世界（學術版），2019（1）：99-100．

[7] 吳海琴．足球運動中膝關節安全防護與損傷護理[J]．運動人體科學，2018，8（18）：19，21．

[8] 王媛，汪鑫．太極拳練習者膝蓋疼痛現象及康復療法研究[J]．中華武術研究，2017，6（10）22-24，26．

[9] 曾文決．太極拳運動與膝關節疼痛問題研究[J]．運動人體科學，2015，5（31）：18-19，21．

[10] KAPANDJI A I．骨關節功能解剖學（第6版）[M]．顧冬云，戴尅戎，譯．北京：人民軍醫出版社，2011：66-155．

[11] 焦嫣，張丹，李高陽，等．膝脛股關節軟骨損傷與關節軸線角相關性研究[J]．CT理論與應用研究，2019，28（1）：53-60．

[12] 王清玉，王佳佳，李良華，等．膝關節骨關節炎不同分期與膝關節軸線角的相關性分析[J]．中國中醫骨傷科雜志，2016，24（11）：24-29．

[13] Nakagawa T H, Baldon Rde M, Muniz T B, et al. Relationship among eccentric hip and knee torques, symptom severity and functional capacity in females with patelloofemoral pain syndrome[J]., 2011，12（3）：133-139．

[14] 方健輝，李國新，張文，等．女性髕股關節疼痛綜合征患者髖關節等速肌力測試分析[J]．中國運動醫學雜志，2013，32（12）：1112-1113．

[15] Mohr K J, Kvitne R S, Pink M M. Electromyography of the quadriceps in patellofemoral pain syndrome with patellar sublux subluxation[J]., 2003（415）：261-271．

[16] Crossley KM, Cowan SM. Altered hip and trunk muscle function in individuals with patellofemoral pain[J].2009，43（8）：584-588．

[17] Ekrem A, Ali S. The effect of isokinetic exercise on symptoms, functional status and EMG activation onset time of the vastus medials oblique and vastus laterals in female patients with patellofemoral pain syndrome[J]., 2010（18）：157-161．

[18] Witvrouw E, Lysens R, Bellemans J. Intrinsic risk factors for the development of anterior knee pain in an athletic population: A two-year prospective study[J]. Am J Sports Med, 2000，28（4）：480-489．

[19] Piva S R, Goodnite E A, Childs J D. Strength around the hip and flexibility of soft tissues in individuals with and without patellofemoral pain syndrome[J]., 2005，35（12）：793-801．

[20] 蔣雷生．膝關節屈曲攣縮對下肢力線影響的研究及其臨床意義[J]．中國臨床解剖學雜志，2003，21（3）：235-237．

[21] Puniello M S. Iliotibial band tightness and medial patellar glide in patients with petellofemoral dysfunction[J].1993，17（3）：144-148．

[22] Panagiotopoulos E, Strzelczyk P, Herrmann M, et al. Cadveric study on static medial patellar stabilizers:the dynamizing role of the vastus medialia obliquus on medial patellofemoral ligament[J].,, 2006，14（1）：7-12．

[23] 趙瀅，陸阿明．跑步足著地方式與下肢損傷關系的研究進展[J]．山東體育學院學報，2018，34（6）：99-104．

[24] Daoud A I, Geissler G J, Wang F, et al. Foot Strike and Injury Rates in Endurance Runners: A Retrospective Study[J]., 2012，44（7）：1325-1334．

[25] 胡浩宇，鄭依莉，王雪強，等．上海國際馬拉松跑者膝關節損傷情況及其影響因素分析[J]．中國康復醫學雜志，2019，34（3）：297-302．

[26] Kasmer M E, Liu X C, Roberts K G, et al. Foot-strike pattern and performance in a Marathon[J]., 2013，8（3）：286-292．

[27] Mercer JA, Horsch S. Heel-toe running: A new look at the influence of foot strike pattern on impact force[J]., 2015，13（1）：29-34．

[28] Bennell K L, Hunt M A, Wrigley T V, et al．Role of muscle in the genesis and management of knee osteoarthritis[J]．，2013，39（1）：145．

[29] Mundermann A, Dyrby C O, Andriacchi T P. Secondary gait changes in patients with medial compartment knee osteoarthritis: increased load at the ankle，knee，and hip during walking[J]. Arthritis ＆ Rheumatology, 2005，52（9）：2835-2844．

[30] Chang S H, Mercer V S, Giuliani C A, et al．Relationship between hip abductor rate of force development and mediolateral stability in older adults[J].,2005，86（9）：1843-1850．

[31] Park S K, Kobsar D, Ferber R. Relationship between lower limb muscle strength, selfreported pain and function，and frontal plane gait inematics in knee osteoarthritis[J].，2016，38：68-74．

[32] Hamner S R, Seth A, Delp S L. Muscle contributions to propulsion and support during running[J].,2010，43（14）：2709．

[33] Schmitz A, Pohl M B, Woods K, Noehren B. Variables during swing associated with decreased impact peak and loading rate in running[J]., 2014，47（1）：32．

[34] De WB, De CD, Aerts P. Biomechanical analysis of the stance phase during barefoot and shod running[J]., 2000，33（3）：269．

[35] Shih Y, Lin K L, Shiang T Y. Is the foot striking pattern more important than barefoof or shod conditions in running?[J]. G, 2013，38（3）：490-494．

[36] 姚杰，牛文鑫，王旸，等．跳傘著陸過程中膝關節損傷的有限元研究[J]．醫用生物力學，2010，25（4）：244-248．

[37] 王俊然，杜瑋瑾，王長江，等．有限元分析不同屈曲狀態下脛-股關節的生物力學變化[J]．中國組織工程研究，2018，22（31）：4975-4981．

[38] 劉婷，甘云，劉杰民，等．具備內外旋自由度的雙側減壓輔具對膝關節生物力學的影響[J]．醫用生物力學，2016，31（5）：443-448．

[39] 王德會，方菲．整體彈性關節剛度系數的計算[J]．機械工程與自動化，2012，171（2）：168-169．

Biomechanical Analysis of Prevention and Control of Knee Joint Sports Injury

LUO Bin

（)

Based on the research on knee joint sports injury, the bio-mechanical factors such as abnormal morphology of lower limbs deformation, overload exercise, imbalance of internal and external muscles of quadriceps femoris, excessive tightening of muscles and ligaments around knee joint, bio-mechanical characteristics of knee joint bearing impact force from the ground, skeletal muscle movement around joint and joint stress in different directions are analyzed. It is suggested that the strength of the core muscle group and the skeletal muscle around the knee joint should be enhanced to improve the stability of the knee joint. The stiffness coefficient of the bone and joint chain of the lower extremity can be effectively increased to improve the tensile elasticity and rotating elasticity of the knee joint. By reasonably using the standardized exercise movement, including warming-up such as stretching before and after exercise, and the traction after exercise, a person can achieve the most effective means to prevent and control the knee joint sports injury.

knee joint; sports injury; functional anatomy; biomechanics

2019-07-04

羅濱，男，江西吉安人，碩士，教授，研究方向：臨床應用解剖學、運動生物力學．

R873

A

1672-0318（2020）03-0035-07

10.13899/j.cnki.szptxb.2020.03.006