基于OpenSim仿真的太极拳蹲起动作下肢生物力学特征研究

目的蹲起是一种人体常见且重要的动作,蹲起时下肢关节不同的动作模式对于人体运动时积极适应和避免受伤至关重要。本研究旨在通过定量分析,探讨太极拳蹲起与标准屈髋蹲起在下肢生物力学特征上的差异,并揭示太极拳蹲起在预防膝关节损伤方面的生物力学机制,为太极拳训练和膝关节保护提供科学依据。方法选取1名经验丰富的男性太极拳练习者作为研究对象。通过VICON三维运动捕捉系统和AMTI力台,以太极拳蹲姿“低架势”固定测试动作,同步采集太极拳蹲起动作与常规屈髋蹲起动作的运动学和动力学数据。进一步利用Open Sim软件中的全身肌肉骨骼模型,模拟对比膝关节在两种蹲起动作中的膝关节反作用力和关节角度。结果在整个动作周期中,太极拳蹲起动作的峰值地面反作用力和膝关节反作用力均显著低于常规屈髋蹲起(P<0.05)。在峰值地面反作用力时,太极拳蹲起的膝关节屈伸角、内收角和旋转角度也显著小于常规动作(P<0.05)。结论太极拳蹲起动作在下肢生物力学特性上与标准屈髋蹲起有显著差异,这些差异有助于减轻膝关节负荷,具有潜在保护作用。太极拳蹲起通过更温和的下肢运动和优化的力量传递路径,减少了膝关节的冲击力和损伤风险,展现了其在运动训练和康复领域的应用潜力。