个性化鞋垫对3种篮球转身动作过程下肢关节生物力学的影响

目的探讨个性化鞋垫对篮球运动中原地转身、转身突破、转身投篮等3种转身动作过程下肢关节生物力学的影响。方法招募11名篮球专项男大学生作受试,年龄20.6±0.9岁,身高181.6±6.36 cm,体重80.4±12.6 kg,设计个性化足弓支撑鞋垫,受试者先后穿用个性化鞋垫或普通鞋垫,完成原地转身、转身突破和转身投篮三个动作,使用AMIT测力台、Vicon光学运动捕捉系统、Delsys表面肌仪采集数据,用Visual3D处理数据,用SPSS 22.0进行配对样本t检验。结果个性化鞋垫,显著降低原地转身时双下肢三关节的内旋角度、踝膝关节外展角度,减少支撑足三关节屈曲力、踝膝关节外展力,降低转动脚三关节在制动阶段的屈曲力,显著下降支撑足踝膝关节屈曲力矩与外展力矩。个性化鞋垫在转身投篮和转身突破中,降低了踝关节的内旋角度和膝关节的内旋和外展角度,减小了下肢三关节的外展力,显著降低双脚膝关节和踝关节的屈曲力矩和外展力矩。该鞋垫有效减小了原地转身、转身投篮和转身突破时的竖直反作用力。个性化鞋垫还能提高腿部肌肉的放电水平,尤其是腓肠肌。结论个性化鞋垫在篮球转身动作中降低了运动中下肢部分关节生物力学参数及运动损伤风险,提升动作质量和稳定性,特别是在篮球投篮动作中更有效。

不同楔形鞋垫影响膝关节炎患者膝关节受力的有限元分析

目的基于膝关节有限元模型比较不同倾斜角度楔形鞋垫对膝关节炎患者下肢步态和膝关节受力的即刻影响。方法招募1名65岁女性骨性膝关节炎患者作受试,分别使用设计的7种倾斜角度(0°、内倾及外倾3°/6°/9°)个性化鞋垫完成常速步行试验,利用Vicon三维动作捕捉系统、AMTI测力台和足底压强板进行步态采集分析;获取左膝MRI数据建立有限元模型,在ANSYS模型中加载各鞋垫下膝关节总受力,分析半月板、软骨的应力应变情况。结果各鞋垫明显影响步态中髋、膝、踝关节的运动角度及受力。依次在鞋垫角度0°、内倾3°、6°、9°及外倾3°、6°、9°下的左膝半月板应力均值(m Pa),内侧依次为3.8、4.1、3.9、3.9、3.9、4.1、4.2,外侧依次为1.2、2.1、1.7、2.1、1.5、2.0、1.8;同时股骨软骨应力均值,内侧依次为1.7、2.8、2.4、2.7、2.3、3.0、2.9,外侧依次为0.7、1.1、0.9、1.1、0.9、1.1、1.1。相比0°,楔形可减轻膝内侧半月板最大应力3.0%~10.0%,但增加外侧半月板最大应力约2.5%~9.5%。外侧3°和内侧6°鞋垫下左膝关节内外侧负荷更均衡。结论楔形鞋垫可调节下肢关节运动角度和力线并影响下肢各关节受力,特别是在膝关节屈伸方向。外侧3°和内侧6°楔形鞋垫可能有利于平衡膝关节内外侧载荷分布。