不同杠铃位置的深蹲训练对训练者腰椎关节生物力学分析:基于有限元法

目的近年来,许多下蹲运动引起的腰背疼痛和腰椎不适症状的案例被归因于深蹲,加剧了关于在运动中倾斜或直立躯干以减少腰部损伤风险的争论。本研究的主要目标是全面调查腰椎损伤的生物力学机制和根本原因。方法收集了16名参与者进行高杠深蹲(HBBS)和杠铃前蹲(FBS)的运动学和动力学数据,并输入到肌肉骨骼模型中计算运动学和动力学变量。随后,利用CT图像创建了腰椎有限元模型。最后,获取的腰椎运动学和动力学数据被用作模拟不同下蹲动作时的边界和载荷条件,探索了腰椎和周围软组织的力分布。结果在FBS中,腰椎关节的伸展角度显著高于HBBS(FBS:-13.4°~-18.6°,HBBS:-17.3°~-23.0°,P=0.003<0.05)。此外,HBBS和FBS在运动的0%~26%(FBS:-0.18~0.23 Nm/kg,HBBS:-0.05~0.34 Nm/kg,P<0.001)和34%~77%(FBS:0.43~0.67 Nm/kg,HBBS:0.53~0.81 Nm/kg,P<0.001)阶段的腰椎关节伸展力矩存在显著差异。此外,椎体和椎间盘上的von Mises应力值低于HBBS所受到的应力。结论研究结果表明,从保护腰椎的角度来看,FBS可以在可比条件下有效减轻腰椎的负荷。这一发现为初学者和容易腰部受伤的个体提供了理论基础,帮助他们在选择适当的深蹲运动并将其纳入训练计划时做出明智的决策。