高低幫籃球鞋對跳躍動作踝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)影響探析

□ 龐俊娣（昆明醫(yī)科大學(xué)體育部 云南 昆明 650500）

前言

踝關(guān)節(jié)的屈伸活動度很大程度上影響籃球運動員的賽場表現(xiàn)，一旦出現(xiàn)扭傷，可導(dǎo)致運動員表現(xiàn)下降，甚至出現(xiàn)骨骼組織損傷和后遺癥。不同籃球鞋對踝關(guān)節(jié)屈伸等方面活動的影響因此得到廣泛重視。分析表明高低幫籃球鞋各具優(yōu)劣勢，為了解不同籃球鞋的應(yīng)用價值，以及其對運動員賽場表現(xiàn)、保護(hù)作用、踝關(guān)節(jié)屈伸活動度的影響情況，本次研究以對比方式進(jìn)行分析，結(jié)果如下：

1 、資料與方法

1.1、一般資料

選取某體育學(xué)院60名學(xué)生，隨機分為高幫組和低幫組，每組30名。觀察組男25名，女5名，年齡16-21歲，平均（18.6±1.1）歲。 身高 168-196cm，平均（186.3±4.6）cm，體重 47-76kg，平均為（60.7±3.4）kg。對照組男26名，女5名，年齡16-20歲，平均（18.4±1.2）歲。 身高 169-194cm，平均身高（185.9±4.7）cm，體重48-75kg，平均體重為（60.4±3.6）kg。兩組一般資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（p＞0.05）。所有學(xué)生均接受籃球?qū)I(yè)訓(xùn)練至少6個月，簽署知情同意書。排除存在腳踝、膝蓋等處重大傷病的學(xué)生。

1.2、方法

低幫組學(xué)生應(yīng)用低幫籃球鞋，高幫組學(xué)生應(yīng)用高幫籃球鞋。測試項目和過程相同：

首先進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)踝關(guān)節(jié)活動度，之后進(jìn)行跳躍動作實驗。為保證所獲數(shù)據(jù)科學(xué)可信，使用MX13紅外攝像頭進(jìn)行動作采樣，共12個。所有攝像頭的工作頻率為120Hz，應(yīng)用三維測力臺進(jìn)行力學(xué)數(shù)據(jù)的收集，工作頻率1200Hz。高幫鞋以及低幫鞋，均為合格產(chǎn)品，鞋幫高度相差4.45cm。準(zhǔn)靜態(tài)踝關(guān)節(jié)活動度實驗方面，所有學(xué)生自然站立，雙足腳尖部位與肩部垂直位置相同，借助輔助物維持平衡緩緩下蹲，期間軀干部位應(yīng)保持平穩(wěn)。無法繼續(xù)下蹲時停止動作，應(yīng)用三維測力臺進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。

跳躍動作實驗方面，所有學(xué)生休息10min，保持機體處于自然放松狀態(tài)，之后利用跑步機進(jìn)行簡單熱身，維持速度在7.5km/小時左右，并執(zhí)行基本的韌帶拉伸工作。跳深動作，要求所有學(xué)生自然站立，雙足腳尖部位與肩部垂直位置相同，站立于高度60cm（男）、55cm（女）的高臺處，雙手交叉抱肩，持續(xù)前傾，滑落至測力臺處處權(quán)力起跳，跳躍至另一處測力臺，保持軀體平衡，反復(fù)三次。上籃單腿跳動作準(zhǔn)備工作與此相同，要求學(xué)生根據(jù)自身上籃習(xí)慣選取運球和助跑位置等，據(jù)此調(diào)整測力臺位置，學(xué)生取散步上籃動作，第三步踏于測力臺處并起跳，反復(fù)三次。

1.3、觀察指標(biāo)

對比兩組學(xué)生跳躍高度、觸地時間、踝關(guān)節(jié)屈伸活動度、踝關(guān)節(jié)輸出功率峰值。輸出功率的計算方面，以壓縮期、蹬伸期的最大值表達(dá)。

2 、結(jié)果

2.1、兩組動作高度對比

兩組動作高度接近，見表1：

表1 兩組動作高度對比（x±s，單位：m）

2.2、兩組觸地時間對比

兩組觸地時間接近，見表2：

表2 兩組觸地時間對比（x±s，單位：s）

2.3、兩組踝關(guān)節(jié)屈伸活動度對比

低幫組學(xué)生踝關(guān)節(jié)屈伸活動度較理想，見表3：

表3 兩組踝關(guān)節(jié)屈伸活動度對比（x±s，單位：°）

2.4、兩組踝關(guān)節(jié)輸出功率對比

低幫組單腿上籃起跳動作踝關(guān)節(jié)輸出功率較高，高幫組跳深動作踝關(guān)節(jié)輸出功率較高，見表4：

表4 兩組踝關(guān)節(jié)輸出功率對比（x±s，單位：w/kg）

3 、討論

籃球鞋的舒適度、設(shè)計方式、材料等均影響其使用價值，著眼于運動員跳躍動作下踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特點，鞋幫高度得到廣泛重視。此前學(xué)者分析發(fā)現(xiàn)，較高的鞋幫，會使籃球鞋限制運動員的踝關(guān)節(jié)活動度，較低鞋幫籃球鞋降低約5%-8%左右。也有學(xué)者分析發(fā)現(xiàn)，高鞋幫籃球鞋有助于運動員跳深動作的發(fā)力，但會降低上籃起跳動作發(fā)力水平。有學(xué)者在起跳高度方面的研究中證實，鞋幫的高低變化，對運動員起跳影響不大，高幫和低幫球鞋的差異一般不超過2%。另有學(xué)者針對不同求和的起跳落地時間進(jìn)行分析，因運動員起跳差異較小，不同鞋幫高度的籃球鞋沒有明顯影響遠(yuǎn)動員的觸地時間。本次研究結(jié)果與此相似，高幫組運動員單腿上籃起跳動作高度、跳深動作高度分別為（0.42±0.03）m、（0.35±0.06）m，單腿上籃起跳動作觸地時間為 （0.21±0.04）s、跳深動作觸地時間（0.34±0.05）s，均與低幫組十分接近。

具體而言，踝關(guān)節(jié)屈伸活動度方面，高幫組單腿上籃起跳動作、跳深動作兩組實驗所獲結(jié)果均略遜于低幫組。踝關(guān)節(jié)屬于滑車關(guān)節(jié)，可沿通過橫貫距骨體的冠狀軸做背屈及跖屈運動。跖屈模式下，踝關(guān)節(jié)還可進(jìn)行側(cè)向運動，機體跳躍動作中，踝關(guān)節(jié)的動作缺乏變化，但在籃球運動員的運動過程中，需要頻繁變化運動方向、發(fā)力，這又對踝關(guān)節(jié)屈伸活動度提出了高要求。本次研究中，高幫組學(xué)生單腿上籃起跳動作踝關(guān)節(jié)屈伸活動度為（35.81±5.04）°，跳深動作踝關(guān)節(jié)屈伸活動度為 （48.63±6.85）°低于低幫組的（39.19±7.76）、（53.32±7.55）°，這是由于高幫球鞋的鞋幫對運動員的踝關(guān)節(jié)形成了明顯的物理約束，當(dāng)運動員進(jìn)行跖屈運動時，這種約束可降低其出現(xiàn)關(guān)節(jié)活動無限制、扭傷的問題。

針對踝關(guān)節(jié)輸出功率的研究中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)鞋幫高度的差異可影響運動員踝關(guān)節(jié)輸出功率，低幫球鞋有助于運動員提升單腿上籃起跳動作輸出功率，高幫球鞋則能提升運動員跳深動作踝關(guān)節(jié)輸出功率。本次研究結(jié)果與此相似，高幫組學(xué)生單腿上籃起跳動作的踝關(guān)節(jié)輸出功率為（5.26±0.83）w/kg，低于低幫組的（6.17±1.25）w/kg。低幫組學(xué)生跳深動作踝關(guān)節(jié)輸出功率為 （15.14±4.92）w/kg，低于高幫組的（17.03±5.99）w/kg。 這與鞋幫對關(guān)節(jié)的保護(hù)作用以及力平衡態(tài)勢存在關(guān)聯(lián)，高幫球鞋的物理約束會影響運動員起跳，導(dǎo)致部分作用力在對抗鞋幫約束的過程中消失，作用于地面（或其他作用面）的力變小，力平衡的達(dá)成條件不變，但作用方向更加多樣，力處于分散狀態(tài)，低幫籃球鞋則無此困擾。而在執(zhí)行跳深動作時，運動員機體運動態(tài)勢存在一個變化的過程，其踝關(guān)節(jié)以及下肢遠(yuǎn)端的力平衡處于一個持續(xù)變化的狀態(tài)下，高幫籃球鞋對運動員踝關(guān)節(jié)和下肢遠(yuǎn)端產(chǎn)生的物理約束，可使持續(xù)變動的力平衡態(tài)勢，維持在一個相對線性的框架之內(nèi)，力不會因平衡態(tài)勢的變化出現(xiàn)明顯分散，運動員發(fā)力過程中的作用力也相對單一，影響、波動較小，大部分力可作用于地面（或其他作用面），輸出功率也因此較大。

綜上所述，高低幫籃球鞋對跳躍動作踝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)存在明顯影響，二者在觸地時間和跳躍高度上相似，高幫籃球鞋踝關(guān)節(jié)屈伸活動度較差，跳深動作踝關(guān)節(jié)輸出功率較高，低幫籃球鞋踝關(guān)節(jié)屈伸活動度理想，單腿上籃起跳動作踝關(guān)節(jié)輸出功率較高。高幫籃球鞋理論上有助于預(yù)防扭傷，但會限制運動員表現(xiàn)，低幫籃球鞋有助于運動員提升動作舒展程度、動作幅度，但可能增加扭傷風(fēng)險，應(yīng)在后續(xù)工作中根據(jù)需要酌情選用球鞋。