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倾斜平面着陆研究现状

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:着陆于倾斜平面,其研究的难点在于实验设计。另一方面,在斜面着陆时,他们强调了绝对安全的实验设计,左足处于内翻状态,右足处于水平面,但是高度高于左足位置,这可能会导致大部分体重作用在右足上,在正常着陆动作中找不到合适的对应。实验过程中,同步测量踝关节的运动学和胫骨前肌、腓骨长肌和内侧腓肠肌的表面肌电图。斜面着陆实验存在较大风险,但是对于模拟仿真来说,并不存在风险问题。

着陆于倾斜平面,其研究的难点在于实验设计。在实验中,设计者要考虑安全因素,不能将受试者置于危险环境中,即尽可能避免因实验而导致的损伤发生。但是,着陆于倾斜平面本身是非常具有危险性的一种行为,这就造成一对矛盾:是保证实验的客观性还是要安全性? 在多大程度上平衡?

Grüneberg等人[4]进行了一项实验,研究踝关节内翻状态着陆于倾斜平面时小腿肌肉的反射。他们采用11名健康受试者进行实验,受试者从30cm高度跳落双足着陆,并测量小腿肌肉的肌电图以用来分析。一方面,他们进行传统的水平地面着陆,双足落于同一水平面。另一方面,在斜面着陆时,他们强调了绝对安全的实验设计,左足处于内翻状态,右足处于水平面,但是高度高于左足位置,这可能会导致大部分体重作用在右足上,在正常着陆动作中找不到合适的对应。

Morey-Klapsing等人[5]研究了着陆于倾斜平面时足部姿态的主动调整。实验中,24名健康受试者从40cm高度跳落,单腿着陆于水平地面或斜面(踝关节处于内翻或外翻状态),该情况下测试受试者的地面反力、足部运动学和小腿6条肌肉的表面肌电图。但是,在该研究中,倾斜平面的角度被确定为3°,这个角度明显偏小,难以对有些参数造成显著性的改变。类似地,美国长岛大学的研究采用3.6°的倾斜平面着陆,也是有此不足[68]

在第3章内容中,我们测试了受试者,分别穿着高帮鞋或低帮鞋,从40cm高度跳落,着陆于4种不同类型的地面:15°内翻、30°内翻、25°内翻+10°跖屈、25°内翻+20°跖屈。实验过程中,同步测量踝关节的运动学和胫骨前肌、腓骨长肌和腓骨短肌的表面肌电图。同样,Bhaskaran等人[9]的研究中,采用12名运动员作为受试者,从30cm高度跳落,着陆于3种不同类型地面:水平、25°内翻、25°内翻+25°跖屈。实验过程中,同步测量踝关节的运动学和胫骨前肌、腓骨长肌和内侧腓肠肌的表面肌电图。在这两项实验中,研究者都同样采用了双足着陆,一只脚着陆于水平面而另一只脚着陆于非水平面的设计,借此来对受试者进行保护。

斜面着陆实验存在较大风险,但是对于模拟仿真来说,并不存在风险问题。Kasturi等人[10]通过有限元方法模拟研究了斜面滚翻式着陆,研究者们模采用人体数据生成(Generator of Body Data,GEBOD)程序,建立50百分位男性成人的三维有限元模型和多刚体模型的合成模型。研究中,模型以5.18m/s的速度着陆于10°倾斜的平面上(前后倾斜),仿真结果认为由于斜面上的内翻构成的损伤威胁性大于冲击力构成的威胁。同样情况的受试者测试几乎是无法在实验室环境下完成的。

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