膝關節(jié)生物力學分析精選(九篇)

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第1篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

【關鍵詞】分析物理問題的能力 物理思維 物理模型 數(shù)理結合

步入教育行業(yè)有些年頭了，對于高中物理教學有一些思考，這兩年，我在教學中遇到了一些問題，就這些問題和同事也進行了交流和探討。物理難學是大部分學生遇到的問題，主要原因在于：物理規(guī)律來源于生活經驗，但生活經驗與物理結論往往是矛盾的，這導致學生學習物理的困難。要想物理出成績，必須從根源入手，靠題海戰(zhàn)術不能提高成績。以往在講解原理和規(guī)律時費時較少，而在習題上費時較多，這樣有點本末倒置，不利于培養(yǎng)學生的物理能力。

要提高學生的物理成績，必須從根源上培養(yǎng)學生物理的思維。遇到物理問題時，我們總是從已經學習的規(guī)律中猜測和探索新的概念、規(guī)律，并在問題和條件中尋找關系。通過這種新的概念、規(guī)律，去解決需要解決的問題，從而得到答案。如果答案是正確的，則問題被解決；如果答案錯誤，則進行新的猜測和探索，得出新的概念、規(guī)律，再次求解。這是我們思考物理問題的一般模式。從上述過程中可以看出，分析解決物理問題的過程中蘊含著多個小的過程，因此分析解析物理問題的能力也是一種更高級的能力。分析解決物理問題的能力包括以下幾個方面。

1、讀題的能力。讀題的能力是指正確理解題目的的含義，合理的選擇研究對象，發(fā)現(xiàn)題目中隱藏的條件，準確的分析研究對象的受力以及運動過程的能力。感覺物理難學的學生主要是這一能力不足，找不到問題中的隱藏條件，或者不會分析物理的運動過程、受力過程。在實際問題中不進行有的放矢，而是直接套公式，想當然的解題，最終一步錯步步錯。

2、物理模型的建立和再生能力。物理模型是指學習物理概念和規(guī)律時的原始材料、實驗探究和驗證的具體過程，以及在物理規(guī)律應用時學習過的例題。在思考問題時，我們總是思考問題與物理模型之間的聯(lián)系，從物理模型入手，進行思考。我們遇到的新題都是由我們學習過的物理模型衍生和再生而成的。所以我們學習時，除了掌握基本規(guī)律和概念以外，還要掌握各種物理模型。物理模型掌握的好，分析解決物理問題的能力一定強。

3、選擇解決問題方法和解題過程反思的能力。選擇解決問題方法的能力有兩個方面：第一就是對問題的主體有大致的猜測，并把將要使用的方法和要解決的問題聯(lián)系起來，對解決問題的可行性進行判斷的能力。這種能力強，就能從整體上把握問題的方向，從比較高的角度看待以后解題過程從而避免失誤。第二是選擇合適的解決問題的方法的能力，方法選對了，解題不僅快而且正確性高。解題過程中的反思能力有三個方面：第一根據已經解決的部分，判斷前面的解題方法是否正確，并思考接下來應該怎么做。第二在得到最后的結果后，對結果做出評價，是否與實際相符，若不相符還需要進行新的檢測和檢查。第三解決完問題后，對解題過程的歸納總結，形成物理模型，為以后的物理問題提供解題依據。

4、解決物理問題的運用數(shù)學的能力。運用數(shù)學的能力包括三個：第一把物理問題變成數(shù)學問題的能力，第二解題過程中的運算能力，第三數(shù)學估算的能力。

在教學過程中，我們要注意培養(yǎng)學生的這四種能力，才能培養(yǎng)學生分析解決問題的能力，減少教學過程中的盲目性，進而提高學生的成績。所以在教學中我們主要從四個方面進行培養(yǎng)。

1、讀題、審題的培養(yǎng)。讀題，是指拿到題目后，先進行整體的閱讀，再進行分部分的閱讀，對題目的整體做到心中有數(shù)；審題，是指審條件和目標，知道題目中的已知條件，隱藏條件是什么，明確題目的問題時什么。讀題審題本質上就是尋找解題的信息，形成解決問題方法的過程。在讀題審題的過程中，不要著急猜測解題的方法和盲目解題，一定要做到準確理解題意，特別是弄懂題目中的關鍵語句；并且要及時的將發(fā)現(xiàn)的信息以圖形的形式標注出來，將抽象思維轉換為形象思維。

2、建立物理模型，并將物理模型進行再造。分析解決物理問題的過程主要由兩種情景：第一種是在模型的啟發(fā)下，結合具體的情景，分析思考所要求解決的問題；第二種是沒有模型的啟發(fā)，需要自己建立解題模型。所以，在教學的過程中，要多培養(yǎng)學生建立盡量多的物理模型，并將模型進行再造和衍生。

3、培養(yǎng)學生直覺判斷的習慣，形成歸納總結的習慣。在教學過程中要求學生勇于嘗試憑直覺進行猜測，先猜測大致的解題思路，然后具體問題具體分析進行推理和演算。有的同學拿到題目后，著急進行具體運算，只要能算出得數(shù)，馬上算數(shù)。解題是手忙腳亂，往往忙活半天后才發(fā)現(xiàn)出錯，費時費力。尤其在考試中時間有限，每道題都做上來了，但是不能得分。教師要經常糾正學生的這種習慣。注意培養(yǎng)學生正確的習慣，例如：在理清思路后，運用所學的物理模型，進行知識、原理、方法的判斷，思考所列方程是否準確，題目中的已知條件是否都表述出來，是否有未知的物理量，最后在進行運算。

第2篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

在日常體育課教學及運動訓練中，弓步壓腿是發(fā)展人體下肢柔韌素質最為常用的手段，它可以對韌帶尤其是股二頭肌起到明顯的拉伸和刺激作用，由于動作簡單易行，且拉伸刺激效果明顯，常被體育教師或教練員作為基礎內容或輔助訓練手段運用于課堂和訓練。在大多數(shù)人印象中，弓步壓腿的做法是如此簡單，又是如此常做，甚或是不含有任何技術含量的動作，是不值得一提或探究它的動作要領的，對它所蘊含的具體生物力學意義進行探析更是嗤之以鼻。所以，長此以往，我們所面對的弓步壓腿的做法，只要“前腿一弓后腿一蹬”，動作別太歪，壓腿拉拉韌帶就得了，很少有人關注弓步壓腿所蘊含的生物力學意義。

通過多年的教學、訓練及日常生活實踐觀察，發(fā)現(xiàn)弓步壓腿這一普普通通最為常見的發(fā)展韌帶柔韌性的鍛煉方法，在實踐運用中存在著普遍錯誤，不但會對練習者的訓練效果大打折扣，而且長期如此訓練的話，會對練習者膝關節(jié)造成傷害?，F(xiàn)從弓步壓腿時膝關節(jié)和韌帶的受力角度著手，對其進行相關力學分析，以糾正我們長期以來犯的錯誤。

圖1是錯誤動作，也是我們常見的膝關節(jié)彎曲，拉伸韌帶的訓練方法。它的典型錯誤之一：以膝關節(jié)為軸，在下壓時大腿與小腿幾乎近似折疊，膝關節(jié)在承受大部分身體重量的情況下前后反復做一杵一收的壓或伸的動作，也就是說膝關節(jié)關節(jié)頭和關節(jié)窩在相應力量作用下，做不停的滾動摩擦，長此以往難免會對接觸面關節(jié)軟骨造成磨損性傷害。也就是說，這種壓法實是壓膝關節(jié)而不是壓韌帶。典型錯誤之二：降低了對韌帶的拉伸刺激效果，下壓時大腿與小腿折疊的角度越小，韌帶受力也就越小，甚至會出現(xiàn)幾乎拉伸不到韌帶而反過來拉伸股四頭肌的現(xiàn)象。如上兩種錯誤，想必多數(shù)人深有體會，這里不再累述，下面從膝關節(jié)和大腿韌帶受力角度介紹一下應該如何做。

圖2是正確動作，首先充分做前腿弓后腿蹬伸的弓步動作，要讓蹬伸腿充分后蹬伸，這樣可以避免促使向前杵動膝關節(jié)折疊大小腿。練習時，軀干姿勢可保持如圖1所示的立身中正、挺胸抬頭姿勢，也可如圖2所示的軀干稍前傾姿勢，關鍵要盡量保持膝關節(jié)處于穩(wěn)定狀態(tài)。在整個壓腿過程中，下壓前或下壓后的收回期間，大小腿夾角大于等于90度；下壓后，大小腿夾角仍大于等于90度。也就是說，在整個練習過程中始終保持大小腿的夾角大于等于90度，這樣膝關節(jié)就不會出現(xiàn)明顯的伸展或前后杵動，最大限度的減小了關節(jié)頭在關節(jié)窩間的滾動或滑動摩擦。所以，如此做法優(yōu)點之一，是在下壓過程中可使韌帶充分受力，能對韌帶起到更好的拉伸和刺激作用。優(yōu)點之二，可以避免如上所述對膝關節(jié)關節(jié)面軟骨在受力狀態(tài)下造成的磨損。

第3篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

太極拳教學 膝關節(jié) 生物力學特征

本人從事太極拳教學多年，時有同事和學生說起在練習24式簡化太極拳的過程中，膝關節(jié)會有不同程度的疼痛。于是我出于專業(yè)的好奇，查閱了一些文獻資料，結果是支持太極拳具有良好健身作用的文獻不勝其數(shù)。然而從事籃球專業(yè)訓練的運動員會多發(fā)籃球膝，原因主要是膝關節(jié)在籃球運動中常處于不穩(wěn)定的半蹲位，且膝關節(jié)在不斷的蹬伸過程關節(jié)軟骨不斷研磨，這樣容易造成關節(jié)的損傷，如果不及時休息恢復，很容易造成慢性損傷，導致骨關節(jié)炎。是不是太極拳的練習過程中若不注意太極拳的技法和要求，或者因為其他的原因等導致膝關節(jié)不同程度的損傷？

一、由關節(jié)的壓縮特性來談24式簡化太極拳的教學

關節(jié)軟骨是一種復合生物材料，由固體相膠原纖維、蛋白多糖和液體相水及電解質等組成。通過光學顯微鏡的觀察認為，關節(jié)軟骨具有淺表層、移行層、放射層、鈣化層四層結構。關節(jié)軟骨的生物力學特性是與其內部結構密切相關。膠原纖維在關節(jié)軟骨中，呈網狀結構，能夠限制大分子物質的自由擴散，而小分子物質則不受限制，可自由通過，因此，蛋白多糖在其中并不能自由擴散，而水分子則可以自由移動。關節(jié)軟骨材料特性在很大程度上取決于施加負荷的速度。因為在迅速施加并迅速解除負載的情況下，軟骨發(fā)生瞬間變形，沒有時間讓軟骨組織擠出液體，這種情況下，關節(jié)軟骨組織類似于一彈性單相物質，施加負載時馬上變形，負載消失后立即復原。這種關節(jié)軟骨瞬間變形和復原反應是軟骨組織能夠抵抗沖擊負荷。

關節(jié)軟骨不僅是一種良好的抗壓材料，而且是一種粘彈性十分明顯的材料。粘彈性材料的兩個基本反應是蠕變和應力松弛。蠕變是材料在恒定應力作用下，其應變隨著時間的延長而不斷加大；應力松馳則是指材料在保持恒定應變狀態(tài)下，所需要的外在應力隨著時間的延長而不斷地減小。不同材料的粘彈性發(fā)生的機理可以有所不同。

在軟骨組織負荷后，首先發(fā)生瞬間變形，但當負荷持續(xù)作用時，軟骨的抗壓作用迅速減少，而是出現(xiàn)一依賴時間的蠕變期。這是由于軟骨內液體被逐漸擠出的緣故。在初始階段，蠕變速度非?？欤@是由于外在壓力與軟骨內蛋白多糖滲透壓之間差距大，故液體滲出很快。隨著液體的進一步滲出，軟骨蛋白多糖濃度增加，滲透壓增大，反過來又阻止液體的滲出。結果滲出逐漸減少直至最后達到平衡，此時無液體滲出，軟骨變形停止，最后成為一直線。人體軟骨的蠕變量是很大的，初始應變與最大應變可以相差3～5倍，即使作用于關節(jié)軟骨的力很小，但只要作用時間足夠大就有可能因為蠕變作用而引起軟骨的較大變形。這種蠕變作用還有可能使得軟骨內的軟骨細胞發(fā)生損傷，或者是膠原纖維發(fā)生斷裂。只要時間足夠，較小的應力同樣可以產生較大變形。關節(jié)軟骨的粘彈，對于理解軟骨的正常生理及損傷機理具有重要意義。孟維春等關節(jié)軟骨壓縮特性的實驗研究生物力學方面論證了關節(jié)軟骨在遭受慢性應力作用時，因蠕變而引起的軟骨內部結構破壞，最終導致慢性骨關節(jié)炎的改變。Cooper的調查研究發(fā)現(xiàn)，經常從事長時間屈膝負重工作者，膝關節(jié)的骨關節(jié)炎的發(fā)生率明顯增高。因此，臨床上應盡量避免持續(xù)的慢性應力損傷。

由于關節(jié)軟骨可緩沖短暫而強烈的機械沖擊力，而在緩慢而持久的應力作用下，會出現(xiàn)一依賴時間的蠕變期，且蠕變作用使得軟骨內的軟骨細胞發(fā)生損傷和膠原纖維斷裂，只要時間足夠較小的應力同樣可以產生較大變形。

關節(jié)軟骨的粘彈與24式簡化太極拳的緩慢持久的運動特征是一對矛盾。在太極拳的練習中，膝關節(jié)軟骨較一般運動來說要承受較長的緩慢而持久的應力作用，也就是說在這種應力下很可能造成關節(jié)軟骨的軟骨細胞發(fā)生損傷和膠原纖維斷裂。所以在教學和練習中我們應注意：身體重心和虛實的轉換，別使某一膝關節(jié)軟骨處于較長時間的緩慢應力的作用下；要注意練習的時間和適當?shù)男菹?；要根據自己的身體條件安排練習的時間和強度，做到區(qū)別對待。

二、由膝關節(jié)的力學結構特點來談太極拳的教學

膝關節(jié)由屈曲至伸直并伴有旋轉時，最易造成半月板的損傷。膝半月板：位于股骨髁和脛骨髁之間，左右各一，它附在脛骨平臺上并隨脛骨在股骨上移動。當膝關節(jié)在半屈位旋轉時，半月板產生移位。單純的脛骨屈曲，半月板移位不大，只有當脛骨旋轉時半月板移位最大。瓦斯摩爾斯（德國）認為這種移位所產生的壓力在膝關節(jié)旋轉不穩(wěn)定中常能使半月板發(fā)生病理性損害。如半月板炎和半月板病，這些損害會進一步加重膝的旋轉不穩(wěn)定，甚至發(fā)展成膝關節(jié)骨關節(jié)病。

關節(jié)軟骨在受壓時，間質內的液體可被擠入關節(jié)表面，產生自壓形式的靜水作用，使關節(jié)軟骨面具有低磨擦系數(shù)。軟骨細胞則在軟骨粘連素及蛋白多糖的協(xié)助下與Ⅱ型膠原纖維相粘連。關節(jié)軟骨具有黏彈性的間質內液體流是軟骨滲透及蛋白多糖固定電荷集團的表現(xiàn),使其彈性系數(shù)高,抗張力性能強。關節(jié)面在受到突然的撞擊或扭轉后，軟骨基質中大分子網絡結構將承受巨大的剪力，在基質內的液體流動難以形成相對抗的壓力時，這種網絡結構將被破壞，細胞于基質中受到損傷，甚至延及至軟骨下骨。

在一般人看來，太極拳動作柔和、運動強度小、沒有危險,很適合老年人。然而，鍛煉不當會導致膝關節(jié)的損傷.太極拳的標志動作是馬步蹲襠,有資料顯示，人體屈膝30°，膝關節(jié)承受壓力和體重相等。屈膝60°,膝關節(jié)壓力為體重的4倍；屈膝90°,所承受的壓力是體重的6倍。如果膝關節(jié)長期處于緊張和負重狀態(tài)就容易加速關節(jié)軟骨的磨損,引起膝關節(jié)疼痛。

24式簡化太極拳膝關節(jié)在練習中不斷的屈伸扭轉，且很多動作膝關節(jié)都是在屈曲至伸直并伴有旋轉，譬如野馬分鬃，左右攬雀尾等動作。運動中為了避免脛骨和股骨較大的相對運動。在練習時我們應該適當?shù)淖⒁庑┘毠?jié)。練習野馬分鬃和摟膝拗步時，后撤撇前腳的外撇幅度不能太大，這樣在接下來弓步的蹬伸過程中膝關節(jié)不會太大的扭轉。練習左右攬雀尾，當左攬雀尾轉右攬雀尾時要注意左腳的內扣。還有蹬轉的過程中應該注意虛實的轉化，后腳的蹬伸以前腳掌為軸要圓活，盡量避免膝關節(jié)扭轉時脛骨和股骨的相對運動。換句話說，也就是要做到“邁步如貓行”的輕盈圓活。且在24式簡化太極拳的練習中不光是這幾個動作僅僅如此，只是舉個例子而已。另外，在練習中所有的弓步和馬步不要屈膝不要太深，因根據自己的身體條件而定，要做到“中正安舒”。所以我們在教學中要注意：動作正確，尤其注意膝關節(jié)不要因扭轉造成脛骨和股骨很大的相對運動；應根據習練者得身體條件提出練習要求。

三、小結

運動創(chuàng)傷和勞損是膝關節(jié)疼痛的一個重要原因，因此明確膝關節(jié)在進行太極拳練習時可能造成哪些損傷及損傷原因對進行太極拳教學非常重要。

太極拳運動對腿部的要求較高，膝關節(jié)始終處于半蹲位的靜力性支撐，這就對膝關節(jié)的要求較高；動作姿勢的不正確是直接造成膝部損傷又因素之一；運動前準備活動不充分，運動結束后沒有適當?shù)恼矸潘苫顒?，使運動中產生的疲勞堆積形成損傷；沒有根據自己的實際情況安排好運動時間和運動強度，忽略了運動應遵循的循序漸進原則；從生物力學的角度分析，由于膝關節(jié)股骨內外髁的外形和長度不同，即內髁關節(jié)面較外髁長，致使臏骨關節(jié)面不平穩(wěn)。股內側肌無力或變得萎縮，則能失去股內側肌這種弓弦作用，增加了膝的旋轉不穩(wěn)定，結果可導致臏骨軟骨病。因此股內側肌肌力不足，無法保證膝關節(jié)的穩(wěn)定，也是造成損傷的又一個重要原因。

24式簡化太極拳是全國推廣的具有很好健身效果且老少皆宜的健身手段。如果我們在練習中不注意習練的技法和要求，不遵循體育鍛煉的一般原則也許會對身帶來不良的后果；此外，要根據自己的身體條件安排習練的時間和強度，注意休息和恢復不能急功冒進。

參考文獻：

[1]孟維春，董啟榕.關節(jié)軟骨壓縮特性的實驗研究[J].醫(yī)用生物力學，2003，18（1）

[2]韓雨平.對體育運動中膝關節(jié)的穩(wěn)定性的研究[J].民營科技，2010，（6）.

第4篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

1方法

1．1三維重建1)CT影像重建:將以上CT信息經Import(導入)Mimics，生成Mask(蒙板)，再經Threshold(閾值分割)、RegionGrowing(區(qū)域增長)、Editing-Masks(蒙板編輯)、Calculate-3D(模型運算)建立下肢全長，股骨、髕骨、脛骨三維雛型［2］，作為下一波測量分析的儲備。2)MR影像重建:基本步驟同上，但側重于EditingMasks，以便手工分割出灰度值相差不大的膝關節(jié)內外側韌帶［4］，作為下一波測量分析的儲備。3)二模融合:雖然CT和MR掃描針對同一個體，但兩機不可能同時同層面掃描，獲得的掃描參數(shù)(層厚、分辨率及空間坐標等)不一樣，因此，本研究計劃參照我們的前期研究成果“9點3面方案”配準原理［7-8］，在MR重建的韌帶模型選擇明顯的標志點，以便利用這些標志點進行配準并融合到CT重建的骨骼模型中，繼而建立包含股骨、脛骨和髕骨以及兩側韌帶的膝關節(jié)個性化生物模型。

1．2解剖學測量以逆向軟件分別測量模型中的下肢機械軸、股骨解剖軸、脛骨解剖軸、股骨外旋角、脛骨平臺后傾角等解剖學數(shù)據。

1．3運動學分析將重建出來的所有上述幾何體導入ANSYSWorkbench，進行網格劃分(材料賦值如表1)，施加載荷，最后從等效應力(equivalentstress)和等效應變(equivalentelasticstrain)云圖中提取最大值以逐一分析膝關節(jié)的主要運動力學特征。

2結果

CT數(shù)據被輸入Mimics后，把Threshold閾值設置為標準的成人骨質范圍226～1778HU［6］;RegionGrowing對初步閾值分割蒙板上彼此不相連接的分割區(qū)域進一步細分亞組，提取出股骨、脛骨部分;EditingMasks對蒙板分割修補、去除干擾、修補漏洞。之后的Calculate結果高亮顯示骨骼與周圍組織界限清晰如圖1(a)所示。至于計算機輔佐下的MR影像，因各種組織灰度值相差不大，尤其是韌帶自動分割圖像困難，Editingmasks［6］手工分割成為首選，結果分辨出膝關節(jié)諸如內外側韌帶等附件［1］的2D影像如圖1(b)的偽彩染色帶。啟動逆向軟件Mimics的測量模塊分別檢測:股骨、脛骨解剖學軸線、下肢機械軸線及其兩者夾角，股骨前緣厚度、內外髁寬度、內外髁連線及其與后髁連線的夾角，股骨內外髁的寬度，脛骨關節(jié)面的前后徑與橫徑間距、脛骨后傾角等參數(shù)如圖2。啟動Workbench的Generate指令生成有限元分析模型如圖3(a)所示，經除噪、過濾、光順、拋光、網格化等處理后如圖3(b)所示，對骨骼、韌帶、假體等結構賦值(包括彈性模量和泊松比)如圖3(c)所示，分別向股骨加載280N壓力、股四頭肌800N拉力后的靜力、方向和形變如圖3(d)所示。

3討論

由于CT對骨性結構顯示清楚，但對軟組織顯示受限;MR掃描軟組織成像清晰，清楚顯示關節(jié)軟骨、半月板、韌帶等結構，所以本實驗分別以CT掃描膝關節(jié)骨組織、以MR掃取軟組織數(shù)據。把CT、MR掃描的二維斷層輸入到Mimics后，經過圖像分割提取區(qū)域，并對快速滿足膝關節(jié)運動學分析的需要。以上重建的解剖結構顯示，凸起的股骨關節(jié)面和凹陷的脛骨關節(jié)面彼此吻合，使膝關節(jié)得以在矢狀面上伸屈(約135°的屈曲和5～10°的過伸范圍)、前后移位，并可在冠狀面上內外移位、內收外展;外側脛骨關節(jié)面的特征性凹陷決定了外重建起來的模型進行不同角度觀察如圖4，以側脛股關節(jié)面并非完全吻合，從而允許膝關節(jié)在水平面上內外旋(約3°)、上下移位。不完全屬于鉸鏈形態(tài)的屈伸功能在運動中發(fā)揮著重要作用。如圖5所示，相對于脛骨，它有滑動和滾動兩種形式。單純的鉸鏈設計無法達成膝關節(jié)運動，通過骨性結構、半月板、關節(jié)囊及附屬韌帶的共同作用，才能保持膝關節(jié)的動態(tài)穩(wěn)定。內側副韌帶控制脛骨在股骨上的外旋，外側副韌帶、股二頭肌、髂脛束共同維持外側結構的穩(wěn)定，前、后交叉韌帶更是維持膝關節(jié)最堅強的韌帶。

為了簡化實驗過程，我們忽略膝關節(jié)運動的支變力學、軟骨和半月板的變化，針對膝關節(jié)屈伸位姿的受力作有限元分析，發(fā)現(xiàn)膝關節(jié)負荷表現(xiàn)為脛股關節(jié)之間的壓應力，其力度隨步態(tài)和運動進程而變化。當兩腿直立時，沒有產生彎曲力矩和肌力，兩膝分別承受膝關節(jié)以上體重的一半(約為體重的0．43倍)，受力方向平行于下肢機械軸;當平地步行時，重力、髕韌帶拉力、股脛關節(jié)壓力等三者合力構成膝關節(jié)的承載負荷可達體重的3．02倍，登樓梯時則可達4．25倍［10］;當單腿站立時，身體重力位于膝內側，負重之腿向外側傾斜、股骨傾向脛骨內髁以維持身體平衡，如果力量失衡就會造成脛骨內外髁受力不均甚至膝關節(jié)內外翻。由于膝關節(jié)是復雜結構的力學單元，股脛關節(jié)、內外側副韌帶和伸膝裝置并不代表全部，故不能保證結論絕對準確，改進這一短處可望在后續(xù)研究中減少實驗誤差。

4結論

第5篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

關鍵詞 鞭打動作 體育項目 應用

中圖分類號：G804.66 文獻標識碼：A

0引言

人體在結構上是由關節(jié)將身體各環(huán)節(jié)相連，在體育動作中，當希望環(huán)節(jié)鏈末端產生最大的速度和力量時，肢體的運動形式往往表現(xiàn)為由近端環(huán)節(jié)到遠端環(huán)節(jié)依次加速與制動，各環(huán)節(jié)的速度也表現(xiàn)為由近端到遠端的依次增加，把這種動作形式稱為鞭打動作。人體四肢結構類似于鞭子，它們近端環(huán)節(jié)的質量大，末端環(huán)節(jié)的質量小，因此在作鞭打動作時，鞭根近端環(huán)節(jié)先加速揮動，獲得動量，然后制動，在制動過程中，動量向鞭梢末端環(huán)節(jié)傳遞，因此獲得極大的運動速度。人體鞭打動作在體育運動技術中有著舉足輕重的作用，它幾乎滲透到各項體育運動技術動作中，所有的投擲項目無一例外的都與鞭打技術有關，如：標槍、棒球和壘球，其中標槍的鞭打技術最為復雜，再如排球的扣球、乒乓球、羽毛球及網球的扣殺動作，無一例外首先要解決好鞭打的技術，足球運動員的大力踢球、散打中的鞭腿、游泳中的打水，以及體操中的腿鞭打都與鞭打技術有關。

鞭打動作的分類，主要分為上肢鞭打動作和下肢鞭打動作，其中上肢鞭打動作又可以分為投擲性鞭打動作（例如：投擲標槍、壘球等）和打擊性鞭打動作（例如：排球扣球、發(fā)球，乒乓球和羽毛球的扣殺等），下肢鞭打動作常在足球、體操、武術技術中運用，足球中射門、傳球和武術中的鞭腿都是下肢鞭打動作的典型范例。另外，也有人提出全身鞭打，但由于最后的發(fā)力是通過肢體末端，也可以歸到下肢鞭打動作（例如：蝶泳等）。

1上肢鞭打動作

在上肢鞭打中“力的曲線”呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，首先人體上肢環(huán)節(jié)的反向運動使肢體的肌肉預先拉長，緊接著肌肉由離心收縮轉向向心收縮，力的曲線出現(xiàn)了第一次波峰，由于軀干的制動和身體的另一部分的固定，使力的曲線出現(xiàn)了一個小小的波谷，最后在鞭打動作即將結束時，力的曲線出現(xiàn)了第二次波峰，達最大值。人體各環(huán)節(jié)的曲線圖，呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，肩關節(jié)首先出現(xiàn)速度峰值，接著開始減速，肘關節(jié)出現(xiàn)速度峰值。接著開始減速，最后腕關節(jié)出現(xiàn)速度峰值，以上說明鞭打動作的一個特點，即每一個環(huán)節(jié)最大運動速度是在前一個環(huán)節(jié)達到最大速度后，獲得的近端環(huán)節(jié)制動的同時遠端環(huán)節(jié)做加速運動，遠端環(huán)節(jié)速度是由近端環(huán)節(jié)動量傳遞和速度依次疊加而成的，使遠端獲得最大的角速度和線速度。當然，動量傳遞只是肢體鞭打動作快速有力的一個方面，在這一過程中，使遠端環(huán)節(jié)在鞭打方向上加速的原動肌也發(fā)揮著較大的作用肢體各關節(jié)依次發(fā)力，使各環(huán)節(jié)的動量逐步積累，末端環(huán)節(jié)手或足的運動速度是由其各近側環(huán)節(jié)的運動速度的依次疊加而成，這是另一個重要方面。排球的扣球、發(fā)球等均為上肢打擊性鞭打中的無器械鞭打動作形式，打擊性鞭打動作，其運動規(guī)律與投擲性鞭打動作相仿，其特點是在做動作之前，各關節(jié)的肌肉更加放松被拉長，以保證肢體完成鞭打動作的速度和幅度。

2下肢鞭打動作

下肢鞭打動作角速度特征為：后擺時表現(xiàn)為大腿逐漸減速，小腿加速――最大角速――減速的特點；前擺時表現(xiàn)為大腿加速――最大角速度――減速，小腿持續(xù)加速的特點。髖關節(jié)的屈肌力矩，膝關節(jié)的伸肌力矩，踝關節(jié)的背屈力矩在下肢鞭打動作前擺階段起主導作用。髖關節(jié)的內收，外展力矩起定向作用。髖關節(jié)旋內、旋外力矩，膝關節(jié)旋內、旋外力矩以及踝關節(jié)內翻力矩的主要作用是對腳的方位及傾斜程度進行調整。股直肌、股內肌、股外肌、脛骨前肌在下肢鞭打動作前擺階段起主導作用。小腿加速前擺的初期伸膝肌群產生的伸膝力矩在起支配作用，后期是伸膝力矩與來自大腿角動量的傳遞共同在起作用。

3結論與建議

鞭打動作中，肢體的反向動作，給原動肌一個最適宜的初長度，同時也提高了原動肌的爆發(fā)式收縮力，盡可能延長了肌力工作距離。鞭打過程中，各環(huán)節(jié)的依次加速與制動，最終近端獲得最大的角速度與線速度。鞭打效果的好壞，不僅與動量的傳遞有關，而且與原動肌加速有關，同時與動量的逐步積累和依次疊加有著密切關系。

因此，教師在教學過程中應該注意強調發(fā)力順序，注重對學生動作的規(guī)范性。學生自己在學習過程中應該勤于思考多加練習，注重對自己發(fā)力的體會，注重各項目間的相通性，學會發(fā)現(xiàn)規(guī)律并應用于實踐中。

參考文獻

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[2] 陳瑞瑞.排球扣球中鞭打動作的肌電分析與力量訓練方法的探討[D].北京體育大學，2010.

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[5] 楊子峰.羽毛球正手高遠球技術的上肢鞭打動作分析研究[J].科技信息，2010，28：290.

第6篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

一、 膝關節(jié)的結構

膝關節(jié)是人體最大的關節(jié)。也是最容易受傷的關節(jié)。膝關節(jié)由四部分骨組成,形成光滑、穩(wěn)定的活動。組成關節(jié)的骨有脛骨、腓骨、髕骨及股骨。這些骨的表面襯以關節(jié)軟骨,關節(jié)亦襯以滑膜,分泌液體以關節(jié),保護及營養(yǎng)關節(jié)?；鹤甜B(yǎng)關節(jié)軟骨,維持關節(jié)活動,無痛。另有四條韌帶維持關節(jié)的穩(wěn)定和排列關系。在膝關節(jié)的中央是前后交叉韌帶,穩(wěn)定關節(jié)的前后方向的活動;還有內外側副韌帶維持關節(jié)的側方穩(wěn)定。股骨與脛骨之間為半月板。其功能是緩沖外力,吸收能量,在旋轉穩(wěn)定上也有一定的作用。半月板經常易于損傷,由各種外力的作用造成撕裂。另外,還有兩條連接髕骨的韌帶,髕骨下面的叫髕韌帶,上面的叫四頭肌肌腱,這個符合體的作用是完成關節(jié)的屈伸活動。

二、造成膝關節(jié)損傷動作的生物力學分析

膝關節(jié)在縱向上能夠承受比較大的壓力,但是橫向力和剪切力對膝關節(jié)有著較大的損害,這樣的動作對于膝關節(jié)來說就是剪切力,這種動作做一兩次沒有什么大的影響,如果長時間的做這樣的動作,量變就會導致質變,由于人體所有的組織都是粘彈性的組織,長時間的受同一方向的力,而這個方向機體又無法恢復時,就會使組織產生形變。長時間的做旋轉的動作也會使膝關節(jié)的韌帶變得松弛,加上休息不好,韌帶彈性無法恢復,這就會造成膝關節(jié)面的不穩(wěn)定,也就很容易產生損傷。

三、預防措施

運動損傷的發(fā)生在所難免,但我們可以采取各種措施,盡量的減少不必要的運動損傷,對此我有以下幾點建議和看法:

1、加強運動員的思想教育

對運動員進行思想教育,使其充分認識到運動損傷對身體的危害,加強自我保護意識,提高運動員的組織紀律性,對于技術動作不熟練或在練習高難度動作時都應該在教練的保護和指導下進行練習。

2、重視準備活動

在教學訓練中,讓學生理解準備活動與正常訓練的關系,訓練前做好充分的準備活動,有針對性的加強易傷部位的訓練提高它們的功能,特別是膝踝關節(jié)及其周圍組織的鍛煉。

3、科學的安排運動訓練

在訓練中,教練應該根據運動員的運動技術水平及運動訓練水平,合理的安排運動強度,加強運動員全面的身體訓練,提高各方面的身體素質,加強基本技術的教學,使運動員正確的掌握運動技術的要領。

4、增強自我監(jiān)督意識

運動員應該與教師或醫(yī)務人員配合,及時反饋運動后身體運動器官局部的不良反應,合理調整運動內容和運動量,可減少因身體狀況不佳和局部負荷過量引起的運動損傷。之外運動員最好學習掌握一些基本的損傷臨場處理知識,以便在運動損傷后能夠及時的進行處理,這樣有利于機體的治療和康復。

第7篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

摘要：側踢在截拳道比賽和實戰(zhàn)運用中的威力很大，是比賽中取勝的關鍵技術。截拳道側踢既有速度又有強大沖擊力的標志性實用踢技，有著豐富的技戰(zhàn)術內容，以及實用性和觀賞性都很高的特點，同時還具有健體、防身的作用，因而日益受到廣大武術愛好者的喜愛。

關鍵詞：截拳道 側踢腿法

截拳道是李小龍以詠春拳為基礎，吸取世界各國其它武技，如拳擊、空手道、跆拳道等之精華，并融匯中西哲學為其理論指導的無特定招式，隨機應變，注重身體素質的搏擊特質（心理素質、速度、協(xié)調、平衡反應能力等）訓練的一種純粹以實戰(zhàn)為目的的技擊術。截拳道對抗激烈，攻防轉換速度變化莫測，不僅需要練習者具備良好的身體素質和嫻熟的技術動作，而且還要具備良好的戰(zhàn)術素養(yǎng)、過硬的心理素質和頑強的意志品質。

1、截拳道側踢腿的種類

側踢是截拳道最厲害的一種踢擊法，是腿擊法中的一張王牌，可在遠、中距離發(fā)揮巨大的威力，而且這種腿法若從較遠的地方沖過去，還可利用沖擊的慣性來增加腿擊的力量，因此有效的一腳，完全可以將對手踢倒在地。在實戰(zhàn)中，最有效的踢擊是和先于對手的側踹攻擊。另外，側踹還可以用作防衛(wèi)的手段。比如，當對手向前移動攻擊時，即在其攻擊尚未到達之際，便可以用側踢腿快速踢擊其身體，以阻截其發(fā)起的攻擊。

1.1高位側踢

前腳向前滑動一小步，身體迅速推進或向前突然進攻――這要根據對手的距離而定。后腳站穩(wěn)的同時，前腳就應起腳踢擊――踢擊中的爆發(fā)力，有發(fā)力踢擊前的猛然扭臂合髖產生。踢擊后要迅速將腳收回，必須與協(xié)調的動作來完成側踢，高位側踢（大于90°）主要攻擊對手的頭部，配合以假動作進攻或者直接進攻，也可用來截擊對手的進攻，對頭部的截擊破壞力極強。

1.2中位側踢

從開始起腳至踢完，腰部只能只能水平移動，上身不可前傾，腰部應有迅速前挺的過程，充分利用腹肌，以協(xié)調驅趕、下肢動作。中位側踢（近似于90°）主要攻擊對手上身的胸部或腹部，用來主動進攻，或者阻截對手的進攻，同時起到攻守兼?zhèn)涞男Ч?/p>

1.3低位側踢

前腳向前滑動一小步，并帶動后腳向前，幾乎與此同時，提起前腳用力擰腰提髖，向斜下方提出有利的一腳，上身要保持傾斜，不要直立，避免對方的打擊。低位側踢（小于90°以下）――主要攻擊對手的前腿膝關節(jié)，用來作為后續(xù)進攻的前奏，或者在對手進攻后的反擊。更主要的是用來阻截對手的進攻。

2、前后側踢

2.1前腿側踢動作

以截拳道右手在前為例站立；而后，重心稍前移，左腳向右腳前移并步，并支撐身體重心；隨之右腿屈膝大腿帶動小腿向體內側收提起，右肘回收至右腰間；上動不停，右腿屈膝上抬至腰部高時，利用左擰腰右轉髖的動作送出大腿，大腿推動小腿，快速向體側中部伸膝出腳踢出，腳尖稍內扣，腳掌正對攻擊目標；在腿踢完后快速按原路線將腿收回[1]。

從預備開始，上體稍向側后仰，重心稍后移，前腿屈膝提起與胯同高，小腿外擺，腳尖勾起微向外翻出，展胯伸膝向前踹出，支撐腳順發(fā)力方向腳后跟斜向前方，以腳跟三分之二從側面橫向攻擊對手。原地提膝動作環(huán)節(jié)實際上是左側下肢進行屈髖、屈膝、伸踝運動，參與屈髖的主要肌肉有髂腰肌、股直肌、闊筋膜張肌及恥骨肌等，參與屈膝的主要肌肉則有股二頭肌、半腱肌、縫匠肌及腓腸肌等。在完成提膝動作后緊接著髖關節(jié)內旋并外展完成展髖動作，使小腿出于水平狀態(tài)，參與展髖的主要肌群有臀中肌、臀大肌上部及犁狀肌和闊筋膜張肌等， 當展髖動作完成后緊接著過渡到踹腿動作，在踹擊時使大腿在髖關節(jié)處伸展的主要肌群包括臀大肌、臀小肌及臀大肌上步、犁狀肌等，使膝關節(jié)伸展的主要肌肉為股四頭肌，在踹擊時為了維持自身的穩(wěn)定性，應始終讓身體重心的投影位于支撐面內，同時軀干適當向右側傾斜以保持自身平衡。在身體微向右側傾斜時，支撐腿應稍微屈曲以維持支撐腿平衡，出擊時支撐腳以腳前掌為軸輾動，使腳尖朝向體前。踹擊的瞬間擰動髖部，支撐腿向斜下方用力蹬地伸直，以便增加擊打力量和加大距離。為了增大踹擊時身體的穩(wěn)固性，提高踹擊效果，此時踝關節(jié)周圍的肌群、韌帶都應相對緊張，以免腳掌與對方身體碰撞時踝關節(jié)發(fā)生晃動使踹擊力量分散，同時也可以避免踝關節(jié)的損傷。

2.2后退側踢動作

當后腿側踹出時， 施力物體可以看成是一個質點， 這個質點可以是一條腿或一條腿和腰胯關節(jié)的總和或整個身體。如果在練習的時候總是拋腿， 膝關節(jié)沒有伸直， 腰胯關節(jié)是松的， 力量脫節(jié)，那么施力物體的質量肯定就小很多， 只能是膝關節(jié)以下部位或者是一條腿的質量，不可能是身體的最大質量[2]。如果膝關節(jié)伸直， 緊腰展髖， 身體重心明顯前移， 把力量比較充分完整地送達腳底， 這時的施力物體的質量M就很大， 就很可能是整個人體的質量。所以做動作時必須要緊腰展髖， 膝關節(jié)伸直，身體重心明顯前移， 整個側踢腿和上體在一個平面上， 在肌肉力量一定的情況下就大大地提高了打擊力量， 增強了打擊效果。

3、關于截拳道側踢腿在運動中應注意的問題

3.1 實戰(zhàn)中側踢的距離

在截拳道中都是運用了“短距原理”由于其攻擊路線最短，所以速度也很快，對脛骨和膝關節(jié)發(fā)起側面踢，可謂是首要的。因為這個目標距離你最近，并且暴露在外面，不易防守。此外，你若站在有把握的距離上踢擊，則能一次攻擊便使對手致殘。

3.2 實戰(zhàn)中側踢的時間

在截拳道中，最有效的踢擊是先于對手的側踢。因為往往有效的一腳，完全可以將對方擊倒。雖然這是一種人們所喜愛的腿法，但是如果時機掌握不好或者使用不當，是很可能被對方格開或抓住踢出的腿，因此必須謹慎使用。當對手向前移動進攻時，在其攻擊尚未到達時可用側踢快速踢擊其身體，以阻截其發(fā)起的攻擊。

3.3實戰(zhàn)中技擊的位置

中線是人體外形的幾何對稱分界線，而由于人體重要器官（如頭部、咽喉、心坎穴、襠部等）與人體的重心均接近中線，故此敵我雙方都想向對方中線攻擊，并要嚴守中線避免被攻擊。從自己的中線發(fā)招攻向敵人的中線，是最短的攻擊線路，故此速度最快；更由于擊打中線時，敵人較難卸力，攻擊效果更佳，而敵人想閃躲攻擊也需要更大的動作，若打偏時可輕易躲閃開來。

4、小結

側踢作為一種在散打實戰(zhàn)中使用率和成功率較高，擊打效果明顯，攻防俱佳的重要腿法技術，在運用時除了距離感的訓練之外，還應通過實戰(zhàn)不斷提高如何尋找空當捕捉戰(zhàn)機的能力，同時還應注意踹擊的角度和時間差總之，在實戰(zhàn)中用好側踢必須掌握好“空當”、“角度”、“距離感”和時間差以及進攻時的提膝速度和腿擊速度，將這幾大基本要素有效的糅合成一體，相互配合。這樣才能使對方防不勝防，進攻和防守都能做到出其不意，使對方措手不及，更加成功和有效的掌握和運用側踢這一基本技術，最終取得良好的實戰(zhàn)效果。

參考文獻：

第8篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

摘 要 在短跑運動中，與短跑性能有關的兩個力學參數(shù)分別為觸地時間和支撐期緩沖蹬伸比。在之前的一些研究中，研究者們運用了多種不同的運動學方法來評估緩沖到蹬伸的轉換點，而這些研究最終得出的結論并不一致。這一研究的目的是通過比較以下三種判定標準來區(qū)分這一轉換點：膝關節(jié)最大伸展位，重心下降的最低點和垂直方向上重心的加速度。我們給出的假設是以上三個位置發(fā)生在不同的時間點上，分別代表周期性擺動的不同時刻。實驗利用高速攝影測量法對7名男性2級短跑運動員的短跑動作進行運動學分析。

關鍵詞 短跑支撐期 運動學 緩沖期

一、前言

本次研究的目的是對短跑過程中支撐期膝關節(jié)最大屈曲位和重心下降最低點這兩個時刻進行比較。而這實際上是目前學術界判斷緩沖-蹬伸轉換點的兩個最常用的運動學標準。由于重心在水平方向上加速度的變化趨勢實際上代表的是運動員跑動方向的加速度，這種方法也是判斷緩沖-蹬伸轉換點的方法之一，因此我們也會用這一標準與上面兩個標準進行比較。研究的假設是上述三個事件將會發(fā)生在短跑的不同時刻。這一分析將會對總支撐時間內緩沖期和支撐期的時間提供更加深入的研究并找出緩沖-蹬伸轉換點的位置。

二、研究方法

實驗受試者為上海體育學院體育訓練專業(yè)7名短跑運動員（身高180±5cm，體重75±11kg）。所有受試者均為2級水平運動員（個人最好百米成績：10.94±0.45s），運動年限大于等于4年。運動學的分析是通過使用上海體育學院運動生物力學教研室魏文儀教授編制的Sbcas 運動分析系統(tǒng)實現(xiàn)的。數(shù)據是通過1臺產自美國的 MotionProX?高速攝像機來進行采集，采樣頻率為200Hz。實驗時在受試者髖膝踝的關節(jié)中心處貼上反光球。參考系的設定方法為跑動方向為X（水平）軸，Y軸為橫軸，Z軸為垂直軸。每位運動員在測試前先進行適當?shù)臒嵘砭毩暎缓筮M行6次次最大速度（8.5m/s）的短跑，短跑采用站姿起跑，采集區(qū)前有25m的加速空間，每次短跑之間都進行充分的恢復。所有受試者均穿著釘鞋。為保證高質量的對數(shù)據進行采集，在保證腳著地位置位于采集區(qū)中心的同時其速度差異應保持在5%以內，以便于后期數(shù)據的分析。為排除雙側下肢（左腿支撐或右腿支撐）對結果的影響，我們對5名受試者的數(shù)據進行了初步分析：對同一次測試雙側下肢的運動學數(shù)據進行觀察，并用秩和檢驗的方法比較其差異。結果顯示左右兩側下肢的運動學數(shù)據不存在顯著性差異。

在整個步態(tài)周期中的關鍵幀為下列時刻：1.腳著地，以腳接觸地面的第一幀為準。2.腳離地，以腳離開地面的第一幀為準。3.膝關節(jié)角速度為零點，或稱為膝關節(jié)最大屈曲位。4.重心軌跡垂直方向的最低點（重心垂直方向速度為零）。5.水平方向重心加速度方向變?yōu)檎臅r刻。重心的計算是根據身體各環(huán)節(jié)重心的平均重量來進行的，并用到溫特的人體測量表。

接觸時間是通過計算腳著地到腳離地的時間差獲得的。以此類推，三個不同的緩沖期的時間分別為腳著地到膝關節(jié)最大屈曲位、腳著地到重心垂直方向軌跡最低點和腳著地到重心水平方向加速度變?yōu)檎龝r。緩沖期的絕對時間會以占接觸時間的百分比的形式進行表達。我們使用科隆巴赫系數(shù)信度分析來比較同一受試者兩次試驗是否存在差異。在考慮過所有可能的參數(shù)差異的情況下，信度分析的結果呈現(xiàn)出非常高的穩(wěn)定性，分別為接觸時間（a=0.92），膝關節(jié)最大屈曲位（a=0.80），重心垂直方向軌跡最低點（a=0.76），重心水平方向加速度變?yōu)檎龝r（a=0.89）。因此可以用兩次測試的平均值來進行分析。

統(tǒng)計學分析采用非參數(shù)方差分析來檢驗三種方法得出的時間百分比是否存在差異。顯著性差異水平設為p

三、實驗結果

三種方法得出的緩沖期時間的絕對值分別為重心垂直方向軌跡最低點的32.8±9.5ms、膝關節(jié)最大屈曲位的46.9±9.6ms和重心水平方向加速度變?yōu)檎龝r的59.4±10.5ms。

表1顯示的是接觸時間和三種不同方法得出的三個觀察點對應的時刻占整個支撐期的百分比。重心垂直方向軌跡最低點的平均值與其他兩個時刻相比存在的差異最大（與膝關節(jié)最大屈曲位相比存在13.33%的差異，p

注：受試者支撐期平均值和腳著地到各關鍵幀所用時間占整個支撐期的百分比

Ⅰ表示與膝關節(jié)最大屈曲角度存在顯著性差異

Ⅱ表示與重心水平方向加速度零存在顯著性差異

注：選自受試者陳元新的兩次成功測試的一次。水平軸代表支撐期的百分比。

為了便于理解我們以一個受試者（陳元新）為例來進行說明，圖1是該受試者一次測試所得到的數(shù)據，通過這張圖我們可以清楚的看到重心在垂直方向的位移曲線與X軸的交點位于支撐期的29%，膝關節(jié)屈曲角度曲線的交點則在47.5%處，而重心水平方向加速度的曲線與X軸的交點則在50.5%處。

四、討論

本次研究的目的是比較三種不同方法評定跑步步態(tài)中緩沖-蹬伸轉換點的差異，分別以膝關節(jié)最大屈曲位、重心垂直方向軌跡最低點和重心水平方向加速度變?yōu)檎龝r來進行判定。研究結果明顯的支持研究假設即上述三個事件發(fā)生于三個不同的時刻。

在短跑中支撐期的效率是影響短跑技術正確性和高效性的主要因素。而決定短跑支撐起效率的關鍵性因素即為緩沖-蹬伸比，而之前的許多研究使用了多種不同的運動學方法來找到這個轉換點。事實上，一些研究者通過重心軌跡的最低點來判定這一時刻，然而其他一些研究認為支撐期的中點或者膝關節(jié)最大屈曲位即為緩沖-蹬伸轉換點。當我們把緩沖和蹬伸的持續(xù)時間用接觸時間的百分比表示后，便得到一個百分比，根據之前的研究這一比例理想值為40%-60%，而本次研究中膝關節(jié)最大屈曲位的結果也正好位于這一區(qū)間為45.82%。相對的重心軌跡最低點（31.34%）與這一比值相比則存在顯著差異，與重心水平方向加速度變?yōu)檎龝r（57.61%）相比同樣差異明顯。因此，可以證明重心在水平方向的加速度變?yōu)檎臅r刻與膝關節(jié)的伸展有著顯著的聯(lián)系（即變?yōu)檎院螅リP節(jié)開始伸展）。

實驗結果表明緩沖-蹬伸轉換點的值會受到評定方法的影響，因此我們在對支撐期的運動學分析時需要一個統(tǒng)一的標準去評定緩沖和蹬伸，從應用的觀點來看設立一個含義明確的緩沖和蹬伸評定方法是十分重要的，因為這與運動訓練息息相關。例如，緩沖期的減少和隨之而來的支撐效率的改善可能并不只是由于觸地時足尖與壓心的距離導致的，而也有可能是由于膝關節(jié)角度增加使肌肉長度發(fā)生變化引起的。因此對教練員和運動員來說，根據緩沖、蹬伸時間和百分比來設定一個合理的訓練目標是十分重要的，因為緩沖-蹬伸比是反應步態(tài)結構性能的關鍵點。

本次研究的結果同樣具有比較大的理論價值，例如在跑步生物力學的數(shù)學模型領域。事實上，之前使用的模型只是簡單的將緩沖-蹬伸轉換點設在了支撐期的中點，而這一做法并不能夠得到實驗數(shù)據的支持。

本次研究的一個局限性是實驗對象單純的由中等水平的運動員組成，因此目前的結果只能推廣到中等運動員群體。因此將來對緩沖-蹬伸轉換點的研究可以在更廣泛的運動群體中進行分析研究，同時還可以在次最大速度到最大速度等不同的速度下進行分析。

總之，目前的研究顯示判定短跑次最大速度下緩沖-蹬伸轉換點的三種不同的運動學方法時用到的三個標準時刻出現(xiàn)在跑步步態(tài)周期的三個不同時刻。這一結果強調我們在進行緩沖-蹬伸轉換點評定時需要一個標準的運動學標準。

參考文獻：

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第9篇：膝關節(jié)生物力學分析范文

【關鍵詞】滑膜炎顆粒；膝關節(jié)；骨性關節(jié)炎

文章編號：1004-7484（2013）-02-0831-03

膝骨性關節(jié)炎是一種慢性關節(jié)疾病，它的主要改變是關節(jié)軟骨面的退行性變和繼發(fā)性的骨質增生。主要表現(xiàn)是關節(jié)疼痛和活動不靈活。膝骨關節(jié)炎的患病率隨著年齡增長而增加，女性比男性多見［1］。世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，50歲以上人群中，膝骨關節(jié)炎的發(fā)病率為50%，55歲以上的人群中，發(fā)病率為80%［2］。我國膝骨關節(jié)炎的發(fā)病情況約占總人口的10%，為1億人左右［3］。膝骨性關節(jié)炎關節(jié)鏡下清理術為本病治療的主要手術方法［4］。本研究對膝骨性關節(jié)炎關節(jié)鏡下清理術后應用滑膜炎顆粒的患者進行了隨訪，旨在客觀評價其療效和安全性，以期為臨床提供更多的治療選擇。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2010年5月至2011年6月共收治210例膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者共255個膝關節(jié)，單側160例，雙側50例，均行膝骨性關節(jié)炎關節(jié)鏡下清理手術。術后將所有患者隨機分為兩組，實驗組105例患者應用滑膜炎顆粒治療，其中，男65例，女40例；年齡38-54歲，平均45歲；病程7個月-6年。對照組105例患者應用酮基布洛芬治療，其中，男70例，女35例；年齡40-52歲，平均46歲；病程6個月-7年。兩組患者的性別組成、年齡、病程經統(tǒng)計學分析，兩組差異無顯著性，P0.05，見表1。

1.2 診斷標準 參考《骨關節(jié)炎診治指南》［5］制定的膝關節(jié)骨性關節(jié)炎診斷標準擬定病例納入標準：①年齡大于或等于38歲；②因骨關節(jié)炎引起的局部關節(jié)、肌肉的疼痛，關節(jié)功能障礙患者。③典型X線及MRI表現(xiàn)：膝關節(jié)X線片的主要表現(xiàn)為關節(jié)腫脹，關節(jié)內鈣化，骨質增生，關節(jié)骨質破壞。冠狀面MRI表現(xiàn)為T2加權像可見增生的滑膜，剝離的關節(jié)軟骨、關節(jié)面、骨贅、關節(jié)游離體，破損的半月板等結構（見圖1）。

1.3 排除標準 本臨床研究排除了關節(jié)嚴重畸形的膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者；合并其他風濕病如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、干燥綜合癥或合并有心血管、肝、腎和造血系統(tǒng)等嚴重原發(fā)疾病者；哺乳或妊娠婦女；過敏體質者或對多種藥物過敏者。

1.4 手術方法及術后康復 手術方法：連續(xù)硬膜外麻醉，采用仰臥位，下肢垂于手術床緣（支架固定），消毒鋪巾。按標準關節(jié)鏡探查切口置通道管。適當沖洗關節(jié)腔后即開始全面探查關節(jié)腔，我們習慣于按進鏡后按髕上囊內側溝內側間隙髁間窩髕股關節(jié)外側溝外側間隙順序順序進行，最后對后側間室和內外側半月板進行清理，刨削增生的滑膜，摘除剝離的關節(jié)軟骨、修平關節(jié)面、切除骨贅、摘除關節(jié)游離體，修切破損的半月板等（見圖2）。

術后常規(guī)處理：①用彈力繃帶對患肢適度加壓，抬高患肢，并給予患膝冰敷48h，以達到止血和減輕疼痛的目的；②在醫(yī)生指導下，按計劃功能鍛煉，鼓勵早期功能鍛煉，術后囑患者多活動足趾，并練習股四頭肌靜力性收縮，逐漸加強力量與頻次，24h即可逐漸屈伸膝關節(jié)，利于患肢消腫，避免下肢血栓形成；③術前功能障礙的患者術后輔助CPM機鍛煉。

術后實驗組應用滑膜炎顆粒由神威藥業(yè)張家口藥廠生產，按滑膜炎顆粒說明書，口服滑膜炎沖劑3次/d，每次1袋，7d為一療程，共4個療程。術后對照組應用市售酮基布洛芬，3次/d，每次50mg，7d為一療程，共4個療程。實驗組與對照組均以7d為1療程，治療28天后進行統(tǒng)計。兩組患者在治療期間均停用其他與本病有關的藥物及相關療法。

1.5 觀察指標及療效評定標準 記錄患者個人基本信息；疾病發(fā)生情況，體格檢查、影像學檢查及實驗室檢查結果；患者的治療效果，以及不良反應。

1.5.1 視覺模擬量表（VAS）評分 利用10分制視覺模擬量表（VAS）進行疼痛評分。給患者一個標有0-10刻度的直尺，“0”端標明無疼痛感覺，“10”端標明疼痛感覺非常劇烈，由患者根據疼痛程度，在尺上劃定某一位置，依次進行計分。

1.5.2 參考《中藥新藥治療骨性關節(jié)炎的臨床研究指導原則》［6］，應用有關膝骨性關節(jié)炎的臨床半定量化判定評分標準和膝關節(jié)炎病情程度指數(shù)（Lequesene index）進行評分，觀察項目包括：夜間痛、活動痛、晨僵或起床后痛、行走距離、日常活動，總積分為35分。臨床痊愈癥狀積分減少≥95%；顯效：癥狀積分減少≥70%；有效：癥狀積分減少≥30%；無效：癥狀積分減少

1.5.3 國際膝關節(jié)評分委員會（IKDC）膝關節(jié)功能主觀評分表以及Lysholm膝關節(jié)功能綜合評分標準對患肢功能進行評估［5］。

1.5.4 主要觀察指標 ①在用藥前和用藥后按上述觀察表內容逐項登記評定方法中的各評分②治療過程中所出現(xiàn)的不良反應。

1.6 統(tǒng)計學分析 所有數(shù)據應用SPSS17.0軟件（version 17.0，SPSS Inc.，Chicago，IL）進行分析。采用方差分析、配對t檢驗對各項指標進行統(tǒng)計學分析，P

2 結 果

2.1 兩組患者的性別組成、年齡、病程、術后疼痛程度計分、癥狀總積分和主要癥狀積分經統(tǒng)計分析，兩組差異無顯著性，P>0.05。

2.2 所有210例患者均獲得隨訪，將兩組患者疼痛計分（VAS）進行比較，結果見表3。由表3可知，經t檢驗，兩組VAS評分術后與隨訪時改善情況比較，實驗組和對照組術后與隨訪時組內比較，均有顯著性差異，P

2.3 將兩組患者癥狀總積分的療效評價情況進行比較，結果見表4。有效率=（痊愈+顯效+有效）/總例數(shù)×100%，愈顯率=（痊愈+顯效）/總例數(shù)×100%。愈顯率經卡方檢驗，兩組有顯著性差異（P0.05）結果見表5。表5顯示兩組在治療膝關節(jié)骨關節(jié)炎方面都有良好的療效，實驗組有效率高于對照組，但無顯著統(tǒng)計學意義；而實驗組的痊愈顯率明顯高于對照組，經統(tǒng)計學分析有顯著性差異。

2.4 實驗組臨床癥狀積分改善率高于對照組，術后疼痛程度計分（VAS）實驗組為（3.5±2.0）分；對照組為（3.4±1.8）分、國際膝關節(jié)評分委員會（IKDC）膝關節(jié)功能主觀評分實驗組為（81.3±3.2）分，對照組為（81.1±4.3）分；Lysholm膝關節(jié)功能評分實驗組為（80.1±2.9）分，對照組為（81.5±4.5）分。最后隨訪時，VAS評分實驗組為（1.1±0.8）分，對照組為（2.3±1.2）分；膝關節(jié)功能主觀評分實驗組為（89.9±7.3）分，對照組為（82.0±4.1）分，Lysholm膝關節(jié)功能評分為實驗組為（91.3±7.3）分，對照組為（81.9±5.4）分。3 討 論

膝關節(jié)骨關節(jié)炎的主要病理改變?yōu)檐浌峭诵行宰冃院拖?，以及關節(jié)邊緣韌帶附著處和軟骨下骨質反應性增生形成骨贅，并由此引起關節(jié)疼痛、僵直畸形和功能障礙。其發(fā)病原因至今為止尚不清楚。它的發(fā)生發(fā)展是一種長期、慢性、逐步漸進的病理過程，涉及全身及局部許多因素，可能是綜合因素所導致。諸多因素中有軟骨營養(yǎng)、代謝異常，生物力學方面的應力平衡失調，生物化學的改變，酶對軟骨基質的異常降解作用的累積性微小創(chuàng)傷等。骨性關節(jié)炎的主要臨床癥狀是關節(jié)疼痛，該疾病隨著病情發(fā)展有逐漸加重的趨勢，開始疼痛與負重有關，休息后好轉，但逐漸發(fā)展為休息痛，活動范圍減小，如果不及時進行外科干預，最終將導致膝關節(jié)功能喪失。因此，盡快消除關節(jié)疼痛、改善活動范圍是治療的主要目的之一［6］。

膝關節(jié)OA傳統(tǒng)治療方法為非甾體類消炎止痛藥、關節(jié)內注射、理療等，效果不確切。關節(jié)鏡下清理術的作用在于：①清除了腫脹和退變松動的關節(jié)軟骨、撕裂的半月板、增生的滑膜組織和骨贅等；②對關節(jié)腔進行大量生理鹽水關注，清除了膝關節(jié)內引起疼痛的關節(jié)軟骨碎屑、蛋白溶解性金屬蛋白酶（如膠原酶等）、炎性致痛因子和鈣磷結晶；③調整了關節(jié)液的滲透壓、酸堿度和補充了電解質，改善了關節(jié)內環(huán)境，使滑膜炎迅速減退，正常的滑液得到恢復［7］。該手術具有創(chuàng)傷小、恢復快、并發(fā)癥少、可重復應用等優(yōu)點。膝關節(jié)OA關節(jié)鏡術后，康復治療是重要的組成部分。膝關節(jié)OA單行鏡下清理術，不進行關節(jié)本身力學平衡和穩(wěn)定性的訓練，其終結療效是不理想的［8］。制定系統(tǒng)的康復計劃進行關節(jié)鏡術后康復治療，早期訓練使術后早期就獲得良好的關節(jié)活動度，出院后繼續(xù)堅持家庭康復訓練，是保證良好療效的關鍵。本組患者效果良好，與術后系統(tǒng)康復訓練密切相關；并且我們注意到盡可能讓患者晚些時間才完全負重，以免讓患者關節(jié)再度損傷而引起滑膜炎。

膝骨性關節(jié)炎關節(jié)鏡清理手術后康復治療關鍵亦在于強筋骨、活血通絡、消腫止痛［9］。夏枯草、女貞子、功勞草、黃芪、防已、薏苡仁、土茯苓、絲瓜絡、澤蘭、丹參、當歸、川牛膝等中藥材諸藥合用，共同發(fā)揮活血通絡、祛瘀止痛、消炎發(fā)散、清熱利濕、補益肝腎作用［7］。共奏清熱利濕、活血通絡之功效，從而達到消腫止痛，消除關節(jié)腔積液，促進關節(jié)康復的目的。本研究客觀評價了膝骨性關節(jié)炎關節(jié)鏡清理手術后應用滑膜炎顆粒輔助治療的臨床療效以及安全性。本研究結果顯示，兩組在隨訪時，關節(jié)疼痛均明顯緩解。而實驗組膝關節(jié)疼痛緩解及活動程度改善同對照組比較，差異有顯著統(tǒng)計學意義（P

綜上所述，經過我們的臨床觀察，膝骨性關節(jié)炎關節(jié)鏡清理手術后應用滑膜炎顆粒輔助治療具有以下優(yōu)點：①可有效緩解關節(jié)鏡清理術后關節(jié)腫脹疼痛的臨床癥狀。②使用安全、方便、不良反應小。③避免了因口服非甾體類藥物引起的胃腸道反應及激素類藥物對軟骨代謝的影響。

參考文獻

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