基于统计参数映射弹性护踝对蹬跨步时下肢关节力矩的影响

目的踝关节损伤是运动中最常见的损伤,严重影响比赛成绩和运动表现,有研究认为弹性护踝能够有效预防踝关节损伤,但可能对膝关节产生影响。因此,本研究旨在通过统计参数映射分析弹性护踝对蹬跨步动作时下肢关节力矩的影响,比较整个蹬跨阶段中有无弹性护踝时的数据差异,为预防踝关节损伤提供参考。方法随即招募14名测试者,要求近1年无下肢损伤,在不佩戴弹性护踝和佩戴弹性护踝时,进行蹬跨步动作,使用Qualisys和测力台同步捕捉生物力学数据,使用统计参数映射配对样本t检验,对比分析有无弹性护踝情况下,踝关节内外翻力矩和膝关节内外翻力矩的异同。结果佩戴弹性护踝时,蹬跨步蹬跨阶段的踝关节内外翻力矩在51%~70%支撑阶段显著低于不佩戴弹性护踝(P<0.01);同时,佩戴弹性护踝和不佩戴弹性护踝两种条件下,膝关节内外翻力矩在蹬跨阶段没有显著性差异。结论相对于传统统计学方法,统计参数映射能够更加精确揭示具有显著性差异的局部特征。本研究结果显示,在支撑期51%~70%时,弹性护踝能够减少踝关节内外翻力矩,减少踝关节损伤的风险,同时,未发现蹬跨阶段膝关节内外翻力矩的显著性差异,表示弹性护踝未对膝关节产生显著影响。

老年人护踝鞋的功能及设计要点研究

当前,我国人口老龄化问题日益凸显,老年人已成为庞大鞋类市场受众群体,这为我国老年人护踝鞋设计带来多元发展机遇。本文基于设计分析视角,多维度分析老年人护踝鞋功能,包括安全功能、舒适功能等,探究我国老年人护踝鞋设计现状,挖掘老年人护踝鞋设计潜藏问题,探寻潜藏问题成因。基于此,结合老年人身心需求,明确多项老年人护踝鞋设计要点,提出针对性老年人护踝鞋设计优化策略。

护踝对功能性踝关节不稳患者下肢运动生物力学特征的影响

目的探究护踝对功能性踝关节不稳(functional ankle instability,FAI)患者的保护作用,为其护踝的选择提供依据。方法15名FAI患者随机佩戴半刚性、弹性护踝及无护踝以自选速度步行和跑步,运用红外光点运动捕捉系统和三维测力台采集其下肢运动生物力学参数。通过3×2重复设计的双因素方差分析检验护踝和运动模式对下肢运动学、动力学和能量吸收的影响。结果护踝与运动模式对本研究中所有指标均无交互作用(P>0.05)。不论运动模式,与无护踝相比,弹性护踝显著减少了FAI患者踝关节内翻角峰值、内翻角速度和踝关节能量吸收(P<0.05),同时增加了踝关节外翻力矩(P<0.001);而半刚性护踝增加了踝关节内翻角峰值和内翻角速度(P<0.05)。此外,弹性护踝可降低着地时刻的膝关节内旋力矩和外旋力矩峰值(P<0.05)。结论与无护踝相比,弹性护踝通过减小踝关节内翻角、内翻角速度和能量吸收,增大踝关节外翻力矩,继而起到预防踝关节扭伤的作用。FAI患者佩戴半刚性护踝后需定时关注踝关节慢性损伤风险。整体来看,弹性护踝的防护效果可能更有效,且未引起膝关节功能补偿,可作为预防FAI患者踝关节扭伤的有效措施。

佩戴护踝对篮球运动员静、动态平衡能力影响的研究

目的:通过对比佩戴两种护踝后篮球运动员静、动态平衡能力等参数,探究佩戴两种护踝对篮球运动员静、动态平衡能力的影响,为篮球运动员预防踝关节损伤方面提供参考。方法:选取12名高水平篮球运动员,受试者分别在佩戴弹性护踝、佩戴半刚性护踝和无护踝三种条件下完成静态平衡测试、动态平衡测试。使用Freemed足底压力平板采集受试者静态单足睁眼站立、静态单足闭眼站立数据,使用Y平衡采集受试者前侧、后中侧和后外侧3个方向的伸展距离。结果:静态平衡方面,与无护踝相比较,单足睁眼状态下佩戴半刚性护踝后Sway长度显著减少(P<0.05)、椭圆面积显著减少(P<0.05)、倾斜角度显著减少(P<0.05)、最大摆动显著减少(P<0.05)。单足闭眼状态下佩戴半刚性护踝后Sway长度显著减少(P<0.05)、椭圆面积显著减少(P<0.05);动态平衡方面,与无护踝相比较,佩戴半刚性护踝后各方向伸展距离虽有增加,但无显著性差异(P>0.05)。结论:佩戴半刚性护踝与弹性护踝对篮球运动员静、动态平衡能力产生有利影响,其中半刚性护踝的防护效果要优于弹性护踝,佩戴半刚性护踝能够提高踝关节稳定性,降低运动损伤风险。建议篮球运动员可以在训练或比赛中佩戴半刚性护踝来预防踝关节扭伤。

弹性护踝防护性能的有限元分析

背景:足踝损伤是高发的运动损伤类型,常见的后遗症包括慢性足踝不稳定、足踝反复扭伤,长期发展会形成继发性关节炎,造成踝关节功能障碍。弹性护踝是常见的用于预防足踝运动损伤的护具。目的:采用有限元法预测弹性护踝对于不同运动状态下足踝内部组织应力的影响,以研究不同材料弹性护踝对于护踝防护性能的影响。方法:利用逆向工程技术,基于CT序列图像构建了健康的足踝三维有限元模型,并通过足底压力试验和前抽屉试验对模型的有效性进行验证,分别在无护踝和3种不同材料的弹性护踝作用下模拟足踝的内翻、外翻,提取足踝的整体位移以及内部组织的应力分布情况。结果与结论:①足踝有限元模型的足底压力模拟结果与试验结果有较好的一致性,前抽屉试验模拟结果与文献中的尸体实验有较好的一致性,证明了该模型具有一定的有效性:②弹性护踝可降低内翻、外翻、内旋、外旋状态下的足踝整体位移以及内部组织的峰值应力,且随材料的弹性模量增大效果增强,论证了弹性护踝的防护效果,为弹性护踝防护效果的数字化评价提供了参考。

护踝类型对落地时下肢运动学的影响:Meta分析和系统评价

目的系统评估护踝对运动员和普通大学生落地时踝关节运动生物力学的影响,为不同运动水平人群选择护踝提供理论依据。方法以(“护踝”或“踝关节支撑”)和(“落地”或“起跳”)和(“生物力学”或“运动学”或“动力学”或“肌电”或“神经肌肉”)为主题在CNKI、万方等数据库进行检索;以“(ankle brace OR ankle braces OR ankle bracing OR ankle support)AND(landing OR land OR jump OR hopped OR hopping)AND(biomechanics OR kinematics OR kinetics OR electromyography OR neuromuscular)”为英文检索策略,检索Web of science、EBSCO、PubMed等数据库,检索期限为2000年1月~2020年12月。选用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行质量评价,采用Meta分析中的亚组分析确定不同类型护踝对踝关节运动学的影响。结果共13项研究、222名受试者纳入Meta分析。对于运动员,两种护踝均可减少踝关节内翻(弹性护踝:26.7%,SMD=-1.647,P=0.040;半刚性护踝:25.8%,SMD=-0.562,P<0.001),但仅弹性护踝可减少踝关节跖屈8.4%(SMD=-3.42,P=0.021)。对于普通大学生,两种护踝均可减小踝关节内翻(弹性护踝:35.4%,SMD=-1.000,P=0.013;半刚性护踝:31.1%,SMD=-0.881,P<0.001)、跖屈(弹性护踝:23.3%,SMD=-1.381,P<0.001;半刚性护踝:36.3%,SMD=-1.605,P<0.001)。结论两种护踝对有5年以上训练史的业余篮球、排球、跑步运动员均有一定的预防作用,弹性护踝可以限制落地时踝关节内翻和跖屈,而半刚性护踝只能限制踝关节内翻,故弹性护踝的预防效果更好。对于无任何训练背景的普通大学生,两种护踝均可限制踝关节内翻和跖屈,其中弹性护踝对内翻限制更大,半刚性护踝对跖屈限制更明显。因此,若普通大学生有跟腓韧带损伤史,优先考虑选用弹性护踝;有距腓前韧带损伤史的普通大学生,则更适合半刚性护踝。

护踝对FAI者落地动作下肢运动生物力学的影响

目的本体感觉或神经肌肉缺陷引起的复发性踝关节不稳人群,定义为功能性踝关节不稳定者(FAI),护踝会改变着地动作的神经肌肉控制,然而不同护踝的防护效果存在争议。探讨护踝对FAI者踝关节损伤高危动作着地策略的影响,以期更全面了解护踝保护机制。方法10名FAI者随机佩戴Active ankle T2半刚性护踝、195型弹性护踝及无护踝,进行急停侧切。

不同结构护踝对伞兵着陆时足外踝损伤防护的仿真研究

目的研究不同结构护踝对伞兵着陆于斜面时足外踝损伤的防护性能。方法测量伞兵着陆于20°斜面时的冲击时间和足底压力,建立完整的足-护踝结构有限元模型,模型包括护踝及足部骨骼、软骨、韧带、筋膜、软组织和皮肤,比较不同结构护踝对足外踝损伤的防护效果。结果护踝袜可有效地分布足底压力于前足外侧和跟骨区域,而护跖式护踝袜可降低腓骨29.9%的峰值应力,使跟腓和距腓前韧带的应变分别降低32.6%和32%。结论伞兵着陆于斜面时,合理选择对应的护踝结构对足外踝具有良好的防护作用。

穿戴护踝设备对足球运动员急停动作的影响研究

足球运动员在做急停动作时,由于突然的制动动作造成很大的加速度,使得踝关节要在非常短的时间里承受很大的力的作用,从而使得踝关节容易受到损伤。本研究对12名足球运动员在没有穿戴护踝设备、贴扎以及穿戴半刚性套筒式护踝条件下在三维测力台上进行急停动作,并采集其动力学相关数据。所得数据经描述性统计、重复测量ANVOA分析等处理。研究结果显示贴扎的使用可以减少踝关节的损伤风险,而护具由于较大地限制了穿戴者踝关节的灵活性,使得穿戴者感觉运动动作在一定程度上受到了影响,因此建议足球运动员在训练或者比赛中选择贴扎作为护踝装备。

介绍一种护踝鞋

在北京举行的第五届技巧世界杯赛男子单人项目比赛中,美国运动员史蒂夫·埃利奥特(全美冠军)穿了一双与众不同的护踝鞋,引起了笔者的兴趣,在训练现场特地进行了采访,并对保护鞋作了观察研究。此鞋在美国为兰、排、足球、体操、技巧、田径等运动员训练时穿用。可光脚穿着训练,也可以先着保护鞋后着球鞋后训练。此鞋英文为ANKLEBRACE,

踝护具防内翻性能评价系统设计及试验验证

目的:设计一种踝护具防内翻性能评价系统,并对其性能进行验证。方法:该系统主要由模拟平台、内翻角度采集系统、踝关节外侧张力采集装置及数据收集与处理系统等组成。模拟平台采用铝合金材料制作,由站立平台和着陆台组成,其中着陆台包括着陆平台和着陆斜台;内翻角度采集系统由标记物、影像采集装置和补光灯组成;踝关节外侧张力采集装置由张力传感器、检测传感器、固定用弹力布组成;数据收集与处理系统主要包括计算机或智能手机、iXControl软件、iXViewer软件及接收踝关节外侧张力采集装置实时数据的手机App等。采用该系统对裸足、穿戴柔性踝护具和新型踝护具的志愿者进行防内翻性能测试,验证该系统评价踝护具防内翻性能的可行性。采用传统肌电测试法对裸足、穿戴柔性踝护具和新型踝护具的志愿者进行肌电数据采集,验证该系统的测试结果与传统肌电测试法测试结果的一致性。结果:该系统可以较好地模拟人体高空着陆过程中的踝关节内翻过程,评价踝护具的防内翻性能,且测试结果与传统的肌电测试法具有较好的一致性。结论:该系统结构简单、操作便利,可有效评价踝护具的防内翻性能。

踝护具内翻防护性能仿真测试系统研究及踝护具内翻防护性能评价

目的旨在开发一种踝护具内翻防护性能仿真测试系统,以客观地评价踝护具的内翻防护性能、替代人体试验、减少主观因素及个体差异对测试结果的影响。方法踝护具内翻防护性能仿真测试系统主要包括人体踝关节仿真模型、动力机构和着陆斜台等,以模拟人体高空着陆过程。以新型非对称半刚性防护型踝护具为实验对象,以传统踝护具与裸足作为对照,评价指标为踝关节最大内翻角,验证系统的可行性与可靠性。结果踝护具内翻防护性能仿真测试系统结构简单、操作便捷、可重复性好。测试结果客观、数据离散小,能够客观反映踝护具的内翻防护性能,表明新型非对称半刚性踝护具具有良好的内翻防护性能。结论本研究解决了人体试验数据重复性低、离散大等问题,可为进一步推动踝护具内翻防护性能评价标准的建立提供参考。

不同类型踝关节护具对蹦床运动起跳动作的生物力学研究

目的:本文通过比较不同类型踝关节护具对人体脚踝的影响,选出较为合适的护具,以达到有效预防踝关节损伤和提高运动成绩的目的。方法:选取体育学院在校大学生10名,分别穿戴三种不同类型的护具:肌内效贴、绷带和护踝,在蹦床网面上做垂直起跳动作,对照组为光脚组。通过Vicon2.1动作捕捉系统和肌肉电信号测试仪对受试者运动下肢进行同步测量,采用重复性方差检验,得到穿戴不同护具时受试者下肢及脚踝关键部位的运动学参数以及下肢肌肉的运动特点。结果表明:通过表面肌电信号的积分肌电值,分析得到受试者在蹦床运动的踩网阶段,股内侧(701.1)、腓肠肌内侧(619.19)和胫骨前肌(561.34)较为明显;从十名受试者的肌肉输入贡献率来看贴扎肌内效贴时最大,其次穿戴是护踝,然后是缠绕绷带,最后是光脚时。三种不同类型护具跳跃时下肢肌肉均有显著影响(p<0.05),其中肌内效贴最为明显。对受试者垂直跳跃的运动学实验数据比对经过重复性方差检验结果为:膝关节最大角度屈伸变化量中,绷带组显著大于光脚组(P<0.05),肌内效贴和护踝组并未达显著差异(P>0.05);在踝关节最大角度变化量上,肌内效贴组显著小于无贴扎组(P<0.05)。结论:蹦床运动时,出于对人体脚踝的保护作用,使用肌内效贴护具效果最好,能更好地控制踝关节屈伸角度和预防其损伤,此外蹦床运动员训练时可安排股内侧肌、腓肠肌内侧和胫骨前肌的强化训练,从而提高踩网力度,得到更高的腾空高度,取得更加优异的成绩。

不同种类踝关节护具对运动中人体下肢生物力学的影响

目的:该研究的目的在于探究在训练和比赛过程中使用踝关节护具作为预防踝关节损伤常见方法的效果,旨在系统评估不同类型踝关节护具对下肢各个关节运动学、动力学以及神经肌肉控制的影响。方法:该研究通过广泛检索PubMed、Web of Science、中国知网等多个权威数据库,系统梳理了有关踝关节护具对下肢生物力学影响的文献,并进行了综合而深入的分析。结果与结论:尽管在运动过程中,关于不同踝关节护具对踝关节生物力学变化的影响已经取得一定的共识,然而在对其他下肢关节影响方面仍存在较少的一致性和深入探究,特别是对于膝关节和髋关节运动学、动力学变化的了解,以及踝关节护具对下肢肌肉调控机制所产生的可能影响,仍需要进一步的研究来阐明。因此,该研究强调了在未来的研究中应综合考虑多种因素,如运动类型、个体差异和长期佩戴对生物力学变化的影响,以揭示踝关节护具对于整体下肢运动的综合影响机制。这将有助于为运动员、教练员和临床医生提供更准确的建议,以优化运动表现,并最大程度地降低踝关节损伤的风险。

模拟跳伞着陆中踝关节防护对下肢肌电活动性的影响

目的研究踝关节外固定防护在模拟半蹲式跳伞着陆中对下肢肌电(Electromyogram,EMG)活动性的影响及其性别差异。方法男女各8名健康成人受试者从0.72m高平台跳落,模拟半蹲式跳伞着陆。实验状态分赤足对照、佩戴护踝和绷带3组。测量其胫骨前肌、外侧腓肠肌、股直肌和股二头肌的肌电图。使用二因素方差分析评价防护和性别对EMG参数的影响。结果使用护踝显著增加男性胫骨前肌触地前EMG幅值(赤足对照:266μV;绷带:368μV;护踝:552μV),防护对其他EMG参数无显著性影响。结论使用护踝仅对男性跳伞者有显著的防护作用;踝关节防护对膝关节EMG活动性无显著性影响。

足踝形态与弹性护具压力分析及应用研究

弹性护踝为足踝提供一定的压力而起到保护作用,但是压力过大或是分布不均会带来不舒适性,为提高弹性护踝的舒适性,本研究扫描了306个足踝样本数据,分析弹性护踝织物经纬线与足踝形态曲线之间的映射关系,通过凸闭曲线的方式构建弹性护踝相应的形态曲线,确立足踝形态与弹性护踝形态以及织物拉、压力之间的关系。根据扫描样本数据,建立足踝和弹性织物的标准模型,通过与标准模型的比例系数,将足踝尺寸划分为9个类型组。以特征曲线为代表计算了不同足踝尺寸类型的最大压力及相应的位置,结果显示6个适合的护踝尺寸,同时找出弹性护踝对足踝产生的极小压力区域。结合影响压力变化的织物弹性系数和织物伸长量要素,提出形态变化的方法增加相应位置所需压力,从而消除压力分布不均的问题。

踝关节扭伤防护及其康复研究进展

踝关节扭伤是临床最常见的外科损伤之一。阐述足踝部解剖结构,重点回顾踝关节运动过程中韧带的生物力学状态。同时,分析踝关节扭伤机制,归纳目前踝关节扭伤预防和康复的主要手段,并着重介绍踝护具预防踝关节扭伤的使用及研究进展。进而归纳踝护具的分类及特点,对踝关节扭伤的预防和踝护具的发展进行展望。踝关节外侧韧带损伤的多发性源于踝关节生理结构的内外侧差异,踝护具的改进及新型踝护具的开发应考虑此结构特点。佩戴踝护具对踝关节扭伤防护具有积极意义,在临床康复方面具有缩短康复时间和避免再次受伤的作用。对于踝关节严重扭伤的康复,半刚性护踝比弹性护踝效果更好。

踝关节内翻防护型半刚性踝护具的力学特征

目的为探究踝关节易内翻扭伤的机制,设计一款适用于人体踝关节非对称生理结构、可有效防护内翻的踝护具。方法分析导致踝关节内翻的解剖学因素,基于踝关节解剖的非对称结构,构思一种非对称结构踝护具。运用Kinect系统及Geomagic Studio软件,对成年男子踝关节进行三维扫描并数字建模,通过3D打印技术建立踝关节模型。以EVA膜、硅胶膜和裹边紫铜网为原材料,采用立体裁剪及复合材料加工技术,制备两种非对称结构的踝护具。对踝护具的塑形性能、拉伸性能、疲劳性能、外衬面料透气性和摩擦性等进行表征。结果非对称结构踝护具的外侧具有良好的塑形性能,拉伸弹性回复率低。在小应力长时间作用下,EVA复合材料和硅胶膜复合材料均能保持较好的弹性回复,可有效承受内翻外力。外衬面料的透气性和摩擦性试验结果表明,针织涤纶面料较适合作为外衬材料。结论所设计制备的非对称结构踝护具的力学性能可满足踝关节内翻防护要求。外覆面料可提高踝护具的吸湿透气性能,摩擦性能较好。

踝关节外侧韧带加强型踝护具设计及其性能验证

目的:基于踝关节的解剖结构与内翻损伤机理,设计并制备一种针对踝关节内翻的非对称结构踝护具。方法:首先运用Solidworks软件构建非对称结构踝护具模型,并以单面起绒布与半刚性铜网为材料一体成型制备踝护具,并对踝护具的拉伸性能、固定性能、耐疲劳性能、可塑性能以及透气性能进行实验验证。结果:该踝护具外侧部分拉伸伸长率低,仅为(11.49±2.37)%,拉伸强度大,高达(16.10±0.85)MPa;固定效果好,粘合扣间形成的剪切强度最低为12.5 N/cm^2,皮肤与面料之间的静摩擦系数在干湿态下均较大;外侧的最大塑性变形率不超过2%,粘合扣在离合3 000次后剪切强度仍可保持在8.5 N/cm^2;外侧部分的缓弹性回复角仅为(16.5±2.5)°,体现出优异的可塑性能;透气性优良,干态条件下透气率达到688 mm/s。结论:该踝护具制备工艺简单、力学防护效果可靠,并且具有较好的运动灵活性,适用于踝关节不稳患者以及高空着陆运动人群的防护。

半刚性非对称结构踝护具的内翻防护效果研究

目的:通过人体实验,对半刚性踝护具内翻防护效果进行研究,对该护具的内翻防护性能进行评价。方法:对14名男性志愿者进行平面与斜面着陆测试。平面着陆实验在不同高度(40 cm、50 cm、60 cm)及不同状态(裸足、弹性护具、半刚性护具)下进行,斜面着陆实验设置高度为40 cm,比较不同状态(裸足、弹性护具、半刚性护具)下的各项数据。利用Vicon三维动态捕捉系统收集运动学和地面反力数据。结果:平面着陆实验中,弹性护具组的最大内翻角度和最大外翻力矩最小(P<0.05)。斜面着陆中,半刚性护具组的最大外翻力矩最大(P<0.05),且最大内翻角度显著小于裸足(P<0.05)。两种着陆中最大内翻角速度均没有显著差异(P>0.05)。相较于平面着陆,斜面着陆下最大内翻角度、最大内翻角速度和最大外翻力矩均较大。结论:斜面着陆中,半刚性护具的最大内翻角度显著减小,表明其内翻防护性能较好;最大内翻角速度和最大外翻力矩能否作为护具内翻防护效果的评价参数有待进一步探讨。