ACLR术后运动员单腿垂直跳跃高度对称性掩盖其异常下肢生物力学特征

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背景:前交叉韧带重建(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)术后,单腿水平跳跃距离肢体对称指数(limb symmetry index,LSI)>90%被认为是安全重返运动的分界点。然而,尽管实现单腿水平跳跃距离对称性,ACLR运动员仍存在异常下肢生物力学特征,意味着仍处于前交叉韧带二次损伤的高风险当中。与单腿水平跳跃距离对称性相比,单腿垂直跳跃高度对称性更难达到,并且可以更好地代表膝关节功能。目的:评估单腿垂直跳跃高度LSI>90%的ACLR术后运动员下肢运动学、动力学特征,并与单腿垂直跳跃高度LSI<90%的ACLR术后运动员和健康运动员比较。探究单腿垂直跳跃高度LSI>90%是否能够代表ACLR术后运动员正常的下肢生物力学特征。方法:根据单腿垂直跳跃高度LSI,将46名ACLR术后运动员分为低对称组(跳跃高度LSI<90%,n=23)和高对称组(跳跃高度LSI>90%,n=23),同时选取24名健康运动员作为对照组。比较低对称组和高对称组以及对照组在双腿垂直跳跃过程中的运动学、动力学特征。应用9镜头红外高速运动捕捉系统(Vicon T40,200 Hz)采集跳跃过程中下肢的运动学参数;应用三维测力台(Kistler,1000 Hz)采集跳跃过程中的下肢动力学参数。所有数据在起跳阶段和着陆阶段提取。感兴趣的运动学变量包括髋、膝、踝关节峰值角度;动力学变量包括髋、膝、踝关节力矩均值,髋、膝、踝关节功率均值,矢状面下肢总功率、垂直地面反作用力均值。采用SPSS 25.0统计软件进行统计学处理。对于运动学、动力学变量,组内比较采用配对样本t检验,组间比较采用单因素方差分析。P<0.05视为差异具有统计学意义。结果:(1)在起跳阶段,与对照组相比,低对称组双侧均表现出更高的髋关节峰值屈曲角度(P<0.05)、踝关节峰值外翻角度(P<0.05),低对称组术侧显示出更低的膝关节伸直力矩(P=0.002)、矢状面膝关节功率(P=0.01)、矢状面踝关节功率(P=0.045)、垂直地面反作用力(P=0.002)。(2)在起跳阶段,与对照组相比,高对称组双侧均显示出更高的踝关节峰值外翻角度(P<0.05)。与健侧相比,高对称组术侧表现出更低的膝关节伸直力矩(P=0.001)、矢状面膝关节功率(P=0.002)、矢状面下肢总功率(P=0.001)、髋关节外展力矩(P=0.002)、膝关节外翻力矩(P=0.036)。(3)在着陆阶段,与对照组相比,低对称组双侧均显示出更高的髋关节峰值屈曲角度(P<0.05)、更低的膝关节峰值屈曲角度(P<0.05),低对称组术侧表现出更低踝关节峰值背屈角度(P=0.018)、膝关节伸直力矩(P=0.005)、矢状面膝关节功率(P=0.037)、矢状面踝关节功率(P=0.002)、矢状面下肢总功率(P=0.042),更高的膝关节外旋力矩(P<0.05)。(4)在着陆阶段,高对称组双侧均显示出更高的踝关节峰值外旋角度(P<0.05),更低的踝关节外旋力矩(P<0.05),高对称组术侧表现出更低的水平面膝关节功率(P=0.001)。与健侧相比,高对称组术侧显示出更低的膝关节伸直力矩(P=0.002)、踝关节跖屈力矩(P=0.003)、矢状面膝关节功率(P<0.001)、矢状面下肢总功率(P=0.001)、水平面膝关节功率(P=0.001)、垂直地面反作用力(P=0.027)。结论:(1)与单腿垂直跳跃高度LSI<90%的ACLR术后运动员相比,跳跃高度LSI>90%的ACLR术后运动员表现出更良好的下肢生物力学特征。(2)与健康运动员和健侧相比,单腿垂直跳跃高度LSI>90%的ACLR术后运动员术侧仍然存在异常下肢生物力学特征。(3)单腿垂直跳跃高度的对称性并不能代表ACLR术后运动员正常的下肢生物力学特征。
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