1河北经贸大学体育部，河北省石家庄市 050061； 2河北省老年病医院放射科，河北省石家庄市 050011；3石家庄市中心医院放疗科，河北省石家庄市 050011

李元敬★，女，1973年生，河北省石家庄市人，汉族，河北师范大学毕业，硕士，讲师，主要从事体育教育训练学研究。 liyuanjing05@126.com

中图分类号:R873 文献标识码:A
文章编号:1673-8225
(2007)13-02459-03

收稿日期：2006-12-12
修回日期：2007-01-18
（06-50-12-8928/N·Y）

Biomechanics analysis on sports injury of the left knee joint at finally forcibly phase of female javelin throwers★

Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＡＩＭ: This article is aimed to investigate the knee joint injury of female javelin athletes using the cross-sectional questionnaire survey law and to analyze the data change and related reason of female javelin athletes at finally forcibly phase to get rid of the instantaneous knee joint movement using the biology mechanics analytic method.
ＭＥＴＨＯＤＳ: A total of 36 questionnaires were sent out between May and December 2004 to survey the knee joint injury constituent ratio of the national outstanding female javelin athletes. In May 2005, athletes who were competing and training were shot with two Sony video cameras with electronic shutter according to close-range dynamic stereophotogrammetry, and the frequency was 50 Hz, then sampling of the graphs and calculation of the data were conducted through the system of sports video quick feedback analysis, in order to acquire the index of biomechanics and analyze the possible sports injury and biomechanic characteristics of javelin athletes at finally forcibly phase.
ＲＥＳＵＬＴＳ: All 36 efficient questionnaires were taken back, with 100% retrieving rate.①Among 36 outstanding females javelins athlete, formation rate of knee joint damage was 41%, because of the unreasonable peaceful displacement and the intensity accounted for 37.8%, under the weary condition 31.1%, the wrong technology 9.3%, the unfull warming-up exercise 8.5%, the accident 6.4%, other 7.9%.②The constituent ratio of knee joint damage in female javelin athlete were in turn the meniscus damages 51%, knee cap damages 28%, the flank ligamentum accessorium damages 8%, the inside ligamentum accessorium damages 8%, other 5%.③The biomechanics index of knee joint at finally forcibly phase: Getting rid of the instantaneous left knee angle for (165±7)°, left knee mean speed (－0.20±0.34) m/s.
ＣＯＮＣＬＵＳＩＯＮ: ①The national outstanding female javelin athlete finally makes an effort at the stage javelin to get rid of instantaneous throwing, the left leg strongly straight pedal extends, which possibly attributes to the left knee joint flank meniscus damages.②Velocity strength is necessary for throwing the javelin, because the knee joint extends and bends excessively frequently, the whirbone cartilage and the thighbone hit or the muscle involve repeatedly for a long time, usually causing the whirbone strain.

Li YJ, Zhang CZ, Wang Y.Biomechanics analysis on sports injury of the left knee joint at finally forcibly phase of female javelin throwers .Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2007;11(13):2459-2461,2465(China)
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-13/13k-2459(ps).pdf]

摘要
目的：采用横断面问卷调查女子标枪运动员膝关节损伤情况，生物力学分析法分析其最后用力阶段标枪出手瞬间膝关节运动损伤的数据变化及其相关原因。
方法：2004－05/12发放调查问卷36份，调查36名国家级、健将级女子标枪运动员膝关节损伤构成比。2005－05采用近景动态立体摄影的测量方法，用两台有电子快门的进口松下摄像机，对运动员现场比赛、训练进行定点拍摄，拍摄频率为50 Hz。再采用爱捷运动录像快速反馈分析系统，进行图像采样和数据计算，获取生物力学指标。重点分析最后用力阶段标枪出手瞬间可能出现的运动损伤及其呈现的生物力学特点。
结果：36份问卷全部收回，问卷填写完整有效。①36名优秀女子标枪运动员膝关节损伤发生率为41%，损伤原因中因负荷安排量和强度不合理占37.8%，疲劳状态下投枪占31.1%，因技术错误占9.3%，准备活动不充分占8.5%，意外占6.4%，其他占7.9%。②膝关节损伤构成比依次是半月板损伤51%、髌骨劳损28%、外侧副韧带损伤8%、内侧副韧带损伤8%、其他5%。③最后用力阶段膝关节的生物力学指标：出手瞬间平均左膝角为（165±7）°，平均左膝水平速度为(－0.20±0.34) m/s。
结论：①国家优秀女子标枪运动员在最后用力阶段标枪出手瞬间，左腿强直蹬伸可能是造成左膝关节外侧半月板损伤的重要因素。②投掷标枪需要速度力量，由于膝关节经常过分伸屈，髌骨软骨与股骨长期反复撞击或肌肉反复牵扯，通常导致髌骨劳损。
关键词：标枪；膝关节；左膝角；左膝速度；运动损伤；生物力学

李元敬, 张朝珍，王筠.女子标枪运动员最后用力阶段标枪出手瞬间左膝关节运动损伤的生物力学数据分析[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11(13):2459-2461,2465 [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/07-13/13k-2459(ps).pdf]

0 引言

投掷标枪技术是一个比较复杂的平移加多轴性转动的速度力量型的运动项目，技术、速度、力量的协调发展是其成绩不断提高的基础。最后用力技术是决定完整动作质量和运动成绩的主要部分，左侧撑蹬技术又是最后用力过程的重要组成部分。由于膝关节解剖结构的特点，超过正常的力及重复性微细损伤的积累或由于运动员膝关节柔韧性以及膝部力量不足等原因，导致在训练和比赛中膝关节损伤比较常见[1－11]。本文从生物力学角度对中国女子标枪运动员最后用力阶段标枪出手瞬间膝关节的运动损伤进行分析，提供出基础的数据信息，旨在探讨造成运动损伤的技术性因素，为运动员减少运动损伤、延长运动寿命、提高运动成绩服务。

1 对象和方法

设计：横断面问卷调查和近景动态立体摄影的测量观察。
单位：河北经贸大学体育部。
对象：2004－05/12对中国36名国家级、健将级女子标枪运动员的生物力学指标和膝关节运动损伤情况进行了调查测量分析。36名运动员中，有1名曾经创造了全国青年田径记录和世界青年田径记录，1名获得过亚洲田径锦标赛女子标枪冠军，2名获得过亚运会女子标枪亚军或季军。总的来说被选取的观察对象基本上代表了中国女子标枪的最高水平。选取对象均为右手投枪。
设计、实施、评估者：均为作者，未采用盲法评估。
方法：2004－05发放问卷36份，主要内容包括运动员膝关节损伤的原因、损伤的性质及损伤发生的部位等，通过分析获得国家优秀女子标枪运动员膝关节损伤构成比。2004－05采用近景动态立体摄影的测量方法，用两台有电子快门的进口松下摄像机，对运动员现场比赛、训练进行定点拍摄，拍摄频率为50 Hz。再采用爱捷运动录像快速反馈分析系统，进行图像采样和数据计算，获取生物力学指标，包括最后用力阶段标枪出手瞬间左膝角、左膝速等指标。
主要观察指标：36名女子标枪运动员膝关节运动损伤的构成比以及最后用力阶段标枪出手瞬间左膝角、左膝速等指标。
统计学分析：将测量所得数据用Office2003中的Microsoft-Excel进行数据分析处理。利用图表中的制图功能制出相关角度、速度的变化曲线图。利用SPSS 11.0软件对所得数据进行相关性的统计分析，得出相应的平均数和标准差，并得出数据关键时相阶段与投掷成绩之间的相关系数，由第一作者进行统计分析。

2 结果

2.1 参与者数量分析 36份问卷全部收回并全部参与实验过程，问卷填写完整，有效率100%。
2.2 膝关节损伤的因素 36名优秀女子标枪运动员膝关节损伤发生率为41%。损伤因素中因负荷安排量和强度不合理占37.8%，疲劳状态下投枪占31.1%，因技术错误占9.3%，准备活动不充分占8.5%，意外占6.4%，其他占7.9%。
2.3 膝关节损伤部位 36名优秀女子标枪运动员膝关节损伤构成比依次是半月板损伤51%、髌骨劳损28%、外侧副韧带损伤8%、内侧副韧带损伤8%、其他5%。
2.4 最后用力阶段膝关节的生物力学指标 36名优秀女子标枪运动员出手瞬间平均左膝角为（165±7）°，平均左膝水平速度为（－0.20±0.34） m/s。

3 讨论

3.1 膝关节易损伤部位与生物力学的关系 研究学者普遍认为，交叉步结束右脚着地后，左腿以低平快的前移动作促使左脚快速着地，以直腿或近乎直腿的运动形式形成牢固的左腿支撑，由于巨大的冲击力，左腿势必被迫屈膝缓冲而后又迅速蹬伸，形成左侧支撑－被迫缓冲－蹬伸的用力形式[12－15]。膝关节的骨由股骨、胫骨、腓骨及髌骨构成，上下杠杆长，周围肌肉少，是运动创伤中较易损伤的关节。膝关节的各韧带使胫骨和股骨在各种范围内保持相对稳定，大腿肌可控制膝的旋转，减速，并可作为原动肌参与运动。膝关节主要的运动方式是屈膝和伸膝，半屈曲位时有轻微旋转活动。膝关节负重大，结构复杂，在运动中，投掷标枪对膝关节的要求很高，需要运动员在高速运动情况下制动腿突然制动用力，若超过正常的力及重复性微细损伤的积累将导致损伤。这就表现在许多方面，直接损伤将造成膝关节闭合型伤，如压碎的半月板。间接损伤机制包括关节错乱及旋转性或传递性转力矩，如侧副韧带损伤[16－18]。标枪运动员的膝关节损伤应当引起运动员以及教练员的高度重视。
左膝角是指左髋关节转动中心和左膝关节转动中心的连线与左膝关节转动中心和左踝关节转动中心的连线之间形成的夹角。左膝角是衡量左腿撑蹬状态的重要指标。标枪出手瞬间，国家优秀女子标枪运动员左膝角平均为（165±7）°，左腿着地制动支撑后的蹬伸效果较好，但未达到较为理想的175 °以上[10]，因此，左腿的蹬伸能力仍有待提高。左膝角的大小或者说左腿蹬伸程度的高低是能否有效的将动量矩向上肢和标枪传递转移的重要标志。经相关分析得出，标枪出手瞬间左膝角与投掷成绩高度相关(r =0.709，P < 0.05)，可以说标枪出手瞬间左膝角的大小在一定程度上决定了投掷成绩的好坏。标枪出手瞬间，由于左膝的撑蹬作用，国家优秀女子标枪运动员左膝水平速度均值为（－0.20±0.34）m/s。数据和技术录像表明，此时相左膝水平速度体现出优秀女子标枪运动员左腿制动效果较为明显。研究表明，标枪出手瞬间左膝角与左膝水平速度呈高度负相关（r =－0.821 7，P < 0.05），说明左腿蹬伸动作有利于制动左膝水平速度，充分有力的左腿快速蹬伸，对标枪出手速度起着重要的影响作用。良好的左腿蹬伸动作，有利于提高身体重心，增加出手高度，还有利于最大限度制动助跑所获得的水平速度并取得向前上方发力的垂直速度的增加，最终使标枪以最快的出手合速度沿着合理的角度飞出。国家优秀女子标枪运动员在最后用力阶段标枪出手瞬间，由于身体做“鞭打”动作，躯体前屈，左腿强直蹬伸以加强“鞭打”的效果，此时容易造成左腿膝关节外侧半月板的损伤。在胫骨关节面上有内侧和外侧半月形状骨，叫半月板，其边缘部较厚，与关节囊紧密连接，中心部薄，呈游离状态。外侧半月板呈环形，近似“O”形，体积较小。中部稍宽，前后端略窄，其前角起自胫骨髁间隆起前方，前交叉韧带止点的后方，并与股－半月板前韧带相连；后角附着于髁间隆起的后方，外侧半月板前角比外侧半月板后角为大。但由于前后角附着点接近，且与侧副韧带不相连接，因而外侧半月板活动度较大。半月板可随着膝关节运动而有一定的移动，伸膝时半月板向前移动，屈膝时向后移动。半月板属纤维软骨，其本身无血液供应，其营养主要来自关节滑液，只有与关节囊相连的边级部分从滑膜得到一些血液供应[19－22]。因此，除边缘部分损伤后可以自行修复外，半月板破裂后不能自行修复，半月板切除后，可由滑膜再生一个纤维软骨性的又薄又窄的半月板。正常的半月板有增加胫骨髁凹陷及衬垫股骨内外髁的作用，以增加关节的稳定性和起缓冲震荡的作用。投掷标枪需要速度力量，由于膝关节经常过分伸屈，髌骨软骨与股骨长期反复撞击或肌肉反复牵扯，通常导致髌骨劳损[23－26]。
3.2 损伤因素 国家优秀女子标枪运动员膝部损伤主要是由于负荷安排量和强度不合理，在疲劳状态下频频投枪而致伤。由于标枪运动技术特点不同与其他投掷项目，所以在最后用力阶段左膝容易出现的损伤也有所不同。女枪再次改进后对速度要求更高了，因此国家女子标枪运动员应加强身体的全面训练，科学地增加运动量，抓好专项技术训练，注重加强膝关节周围肌力练习，提高膝关节的稳定性，加强左脚积极着地意识，建立完整的运动条件反射过程，掌握好左脚的落地方向和用力方向，形成牢固的左侧支撑转动轴，提高快速助跑中完成动作的能力。膝关节损伤后应积极治疗，避免重复受伤，治疗膝关节损伤最有效的方法是采用积极而又系统的训练方法，逐渐加大受伤部位的训练负荷，促使膝关节损伤部位及其周围的软组织坚实有力，能够承受大强度的训练负荷，从而达到练中求愈的目的。
结论：①国家优秀女子标枪运动员在最后用力阶段标枪出手瞬间，左腿强直蹬伸可能是造成左膝关节外侧半月板损伤的重要因素。②投掷标枪需要速度力量，由于膝关节经常过分伸屈，髌骨软骨与股骨长期反复撞击或肌肉反复牵扯，通常导致髌骨劳损。

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