前言 踝关节损伤是所有运动损伤中最常见的运动损伤,这已经成为学术界不争的事实。这类损伤经常发生在篮球、网球和足球等通常需要迅速敏捷地跑动、急停和跳起的项目中。因此,体育运动中足踝部的伤病发生机制与防治已经成为体育学术界研究的热点。此外,随着专项运动员和教练员对专项运动鞋防伤与功能表现力要求的不断提高,对不同运动足部的生物力学特征研究显得更加紧迫和必要。然而相关领域的研究者文献大多通过问卷调查法和改变足踝部运动条件的实验法,来探讨足踝损伤的发生几率和内外部致因。寥有研究者从不同专项特点出发来揭示足踝部运动学、动力学特征与足踝损伤的关系,并阐述专项鞋结构功能设计的理论基础。本文在阅读大量相关文献的基础上,综合前人研究结果和方法,对篮球、网球、足球三个专项的特征动作的足部运动进行了生物力学分析,试图通过不同项目指标的对比分析得出不同专项的足底压力和运动学特征,从而为足踝部损伤研究和运动鞋专项化的相关领域提供实验依据和理论基础。实验方法 (1)实验对象为6名青年男子大学生运动员,其中足球、篮球和网球专项运动员各两名。 (2)实验设备为pedar-mobile system (novel inc.)足底压力分布测试系统,采集频率为50Hz;qualisys红外跟踪分析系统,采集频率为150Hz。每名受试者进行各专项两个特征动作的测试,六个特征动作为:篮球侧滑步、后转身跳投动作;网球发球、网前急停反手截击球动作;足球急停转向跑、足弓短传动作。(3)足底压力分布指标的生成方法:将足底分为前、中、后三个压力区,并在前足区定义出趾区、其他四趾区和第一跖趾关节区。根据每个分区的压力值,计算得到各分区压力峰值、压力峰值百分比、压强峰值等六个测试指标。运动学测试指标是:足翻转角、趾伸角、踝屈伸角。(4)数据处理:使用测试系统自带软件和Excel、Origin等工具软件进行数据处理,运动学指标计算由VB自编程序完成。结果与分析 我们得到并比较了六个特征动作的足底压力分布和运动学基本特征,发现在除了足球短传动作的其他所有动作中,不论是离地蹬伸阶段还是落地缓冲阶段,前足都是最重要的承载区域;但是在动作的缓冲阶段或者足部承担缓冲任务时,前足受到较大压力峰值的同时,中、后足受力明显增大甚至也成为主要承载区域。第一跖趾关节区和趾区对人体重心位移起着重要的推动作用。网球发球动作中,发生在趾部位的前足压强峰值(50 N/cm2)比篮球落地缓冲的前足压强峰值(41.1N/cm2)高出20%。而在足球项目的跑动和急停中,前足内侧压强峰值达到65 N/cm2左右,比网球和篮球运动中前足内侧区的最大压强峰值(50 N/cm2)还高出30%以上。对比三个项目特征动作的内翻情况,篮球动作的足部翻转幅度和发生过度内翻趋势最小,侧滑步动作和转身跳投动作足翻转幅度均小于15°。网球动作足内翻幅度普遍大于篮球动作,在发球和急停截击球的支撑阶段(不包括腾空阶段),最大足翻转幅度在 15°— 25°之间。足球运动足翻转幅度在三个项目中表现最大,在急停转身跑和短传球支撑阶段的足部翻转基本超过了25°。结论 (1)足部离地蹬伸时,前足受力最大,中、后足几乎不受力;足部落地缓冲时,后足和中足<WP=3>受力增大。(2)足球项目前足内侧压强峰值最大,网球次之,篮球最小。(3)篮球运动中,第一跖趾关节区压强峰值明显大于趾区;网球运动特征动作中,趾区的压强峰值超过第一跖趾关节区;足球运动中第一跖趾关节区和趾区在所有项目动作中压强峰值最大。(4)足球运动中始终存在一定程度的翻转角度,且足翻转程度最大;网球运动次之;篮球运动最小。(5)网球和足球动作中,最大跖屈与足部最大翻转常常伴随发生。