乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷機(jī)制研究
——對(duì)3種常用步法的膝關(guān)節(jié)負(fù)荷特征分析

周星棟，肖丹丹，郭文霞，黃習(xí)梅，張曉棟

步法技術(shù)是乒乓球項(xiàng)目訓(xùn)練與比賽中極其重要的一部分，是優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員所必備的技術(shù)。乒乓球運(yùn)動(dòng)步法要求運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)經(jīng)常于半屈曲位進(jìn)行起動(dòng)、移動(dòng)、制動(dòng)、扭轉(zhuǎn)和蹬伸等技術(shù)動(dòng)作，而半屈曲位是膝關(guān)節(jié)生理解剖薄弱的位置。乒乓球運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行訓(xùn)練和比賽時(shí)膝關(guān)節(jié)半月板、周圍的韌帶經(jīng)常受到磨損和過(guò)度牽拉，因此，乒乓球運(yùn)動(dòng)員是膝關(guān)節(jié)損傷的高危人群。乒乓球的快速運(yùn)動(dòng)，要求運(yùn)動(dòng)員的步法也要迅速準(zhǔn)確，此時(shí)膝關(guān)節(jié)就需要不斷調(diào)整彎曲角度、內(nèi)旋外旋角度、內(nèi)收外展角度，以保證運(yùn)動(dòng)員用最快和最準(zhǔn)確的動(dòng)作擊球，此時(shí)膝關(guān)節(jié)還要承受來(lái)自地面的反作用力。可想而知，步法是造成膝關(guān)節(jié)損傷的一個(gè)重要因素。

尚清華等（2012）的研究報(bào)道，國(guó)家乒乓球隊(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷人數(shù)約占所有在訓(xùn)總?cè)藬?shù)的20%，李莉（2012）對(duì)省隊(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷情況的調(diào)查結(jié)果顯示其發(fā)病率為22.4%。同時(shí)，乒乓球運(yùn)動(dòng)員退役后比同齡人更容易患膝關(guān)節(jié)炎。Rajabi等（2012）對(duì)新西蘭退役后的乒乓球運(yùn)動(dòng)員（年齡：56.64±5.17歲）膝關(guān)節(jié)炎的研究表明，其發(fā)病率達(dá)78.3%，高于同年齡段正常人群（36.3%）。乒乓球運(yùn)動(dòng)員多發(fā)的膝關(guān)節(jié)損傷包括髕骨、關(guān)節(jié)軟骨、半月板以及韌帶的各種急慢性損傷。其中，膝脂肪墊炎和慢性髕腱末端病（跳躍膝）的發(fā)病率最高，其次為半月板損傷（尚清華等，2012）。但運(yùn)動(dòng)員和教練員對(duì)這些慢性損傷的重視程度不足，會(huì)在損傷沒(méi)有完全康復(fù)的情況下讓受傷運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)進(jìn)行大運(yùn)動(dòng)量的訓(xùn)練和比賽，加重傷勢(shì)使之惡化，同時(shí)增加再次罹患運(yùn)動(dòng)損傷的危險(xiǎn)（周長(zhǎng)敬等，2015）。患有慢性膝關(guān)節(jié)損傷的運(yùn)動(dòng)員還易繼發(fā)半月板、交叉韌帶等部位的急性損傷（Feucht et al.，2015）。

乒乓球運(yùn)動(dòng)員一旦發(fā)生膝關(guān)節(jié)損傷，后果十分嚴(yán)重。可導(dǎo)致短期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中斷，甚至終止其運(yùn)動(dòng)生涯，也可能因罹患膝關(guān)節(jié)炎等繼發(fā)性損傷而嚴(yán)重影響退役后的生活質(zhì)量。例如，當(dāng)今的大滿貫運(yùn)動(dòng)員馬龍，一直受到膝關(guān)節(jié)損傷的困擾，始終無(wú)法保持系統(tǒng)的訓(xùn)練與參賽。2019年男子世界杯，馬龍?jiān)诳祻?fù)數(shù)月后再次返回賽場(chǎng)，但在比賽中明顯表現(xiàn)出了步法的緩慢，連續(xù)負(fù)于16歲日本運(yùn)動(dòng)員張本智和、18歲中國(guó)臺(tái)北運(yùn)動(dòng)員林昀儒，未能取得理想成績(jī)。

若想更好地預(yù)防乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷，需先了解乒乓球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)致傷的根本原因。因此，本研究采用生物力學(xué)研究方法，對(duì)20名北京體育大學(xué)優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員完成3種常用步法（并步、跳步、跨步）動(dòng)作過(guò)程中的下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)分析乒乓球運(yùn)動(dòng)員完成不同步法時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征以及膝關(guān)節(jié)三維力和力矩峰值等指標(biāo)，了解乒乓球運(yùn)動(dòng)員在完成常用步法時(shí)膝關(guān)節(jié)負(fù)荷特征。同時(shí)，在一定程度上探究乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷的性別差異與技術(shù)差異。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本試驗(yàn)選取北京體育大學(xué)優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員，男女各10名，均為右手執(zhí)拍，運(yùn)動(dòng)等級(jí)在二級(jí)及以上（表1）。所有參加測(cè)試的運(yùn)動(dòng)員均沒(méi)有膝關(guān)節(jié)損傷史，并且在測(cè)試當(dāng)天沒(méi)有任何下肢關(guān)節(jié)疼痛和運(yùn)動(dòng)障礙。所有受試者在數(shù)據(jù)采集前簽署研究知情同意書(shū)。

表1 受試者基本情況Table 1 Basic Information of the Subjects M±SD

1.2 數(shù)據(jù)采集

測(cè)試時(shí)要求受試者在測(cè)力臺(tái)上依次完成并步、跳步和跨步步法。要求受試者根據(jù)喂球者發(fā)球方向（正手方向不轉(zhuǎn)球）調(diào)整步法，并盡全力揮拍擊球，與平時(shí)訓(xùn)練和比賽的狀態(tài)保持一致，每名受試者每個(gè)動(dòng)作采集3次有效數(shù)據(jù)用于研究。

測(cè)試時(shí)受試者穿乒乓球鞋和緊身衣，進(jìn)行3 min熱身活動(dòng)后，由試驗(yàn)專人在運(yùn)動(dòng)員身體關(guān)節(jié)部位貼反射標(biāo)志點(diǎn)，所有運(yùn)動(dòng)員標(biāo)志點(diǎn)的設(shè)置均由同一人完成。標(biāo)志點(diǎn)位置參考Yu等（2006），張美珍等（2015），肖曉飛等（2019）的研究設(shè)計(jì)，共計(jì)23個(gè)位置（包括肩、肘、腕、髖、髂后上棘中點(diǎn)、大腿、內(nèi)外膝、小腿、踝、足跟、足尖等）。

采用6鏡頭紅外光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（Qualisys MCU500，瑞典）以200 Hz的采集頻率對(duì)受試者動(dòng)作運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行采集，采集5 s，標(biāo)定測(cè)試空間。應(yīng)用2臺(tái)三維測(cè)力臺(tái)（Kistler 9281CA，瑞士）對(duì)地面反作用力及相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行采集，采集頻率為1 000 Hz。運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的采集由Motion紅外光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)進(jìn)行同步觸發(fā)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 膝關(guān)節(jié)角度

根據(jù)測(cè)試和計(jì)算的標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)建立大腿坐標(biāo)系和小腿坐標(biāo)系。大腿坐標(biāo)系由股骨內(nèi)側(cè)髁、股骨外側(cè)髁以及髖關(guān)節(jié)中心建立。膝關(guān)節(jié)中心即股骨內(nèi)外側(cè)髁中點(diǎn)。小腿坐標(biāo)系由外踝點(diǎn)、內(nèi)踝點(diǎn)以及膝關(guān)節(jié)中心建立。踝關(guān)節(jié)中心即內(nèi)、外踝中點(diǎn)。

膝關(guān)節(jié)角度定義為大腿坐標(biāo)系和小腿坐標(biāo)系之間的歐拉角，第1次轉(zhuǎn)動(dòng)圍繞冠狀軸，獲得屈伸角（正角為屈），第2次轉(zhuǎn)動(dòng)圍繞矢狀軸，獲得內(nèi)收外展角（正角為內(nèi)收，負(fù)角為外展），第3次轉(zhuǎn)動(dòng)圍繞垂直軸，獲得內(nèi)旋外旋角（正角為內(nèi)旋，負(fù)角為外旋）。

1.3.2 動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)

運(yùn)用Kistler數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而后用Microsoft Excel軟件進(jìn)行分析和處理。根據(jù)測(cè)力臺(tái)坐標(biāo)系在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中的位置關(guān)系，將所有測(cè)力臺(tái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中進(jìn)行分析。膝關(guān)節(jié)三維力矩通過(guò)逆動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算獲得（MS3D 7.0版，MotionSoft，Inc.，Chapel Hill，NC 2006）。地面反作用力和膝關(guān)節(jié)力矩被投影到小腿坐標(biāo)系（圖1）。為了排除體重對(duì)地面反作用力、膝關(guān)節(jié)三維力和膝關(guān)節(jié)力矩的影響，并使不同受試者的數(shù)據(jù)結(jié)果具有一定的可比性，本研究對(duì)地面反作用力值、膝關(guān)節(jié)三維力和膝關(guān)節(jié)力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，地面反作用力和膝關(guān)節(jié)的三維力標(biāo)準(zhǔn)化為體重的倍數(shù)，單位BW；膝關(guān)節(jié)力矩標(biāo)準(zhǔn)化為身高與體重乘積的倍數(shù)，單位BW·BH。

圖1 膝關(guān)節(jié)角度示意圖Figure 1. Diagram of the KneeAngle

1.3.3 Motion運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)

運(yùn)用Motion系統(tǒng)中的軟件獲得各標(biāo)志點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)。以受試者完成技術(shù)動(dòng)作的準(zhǔn)備階段、引拍階段、揮拍擊球階段、隨揮階段、還原階段為一個(gè)完整的動(dòng)作單元。利用Excel、Origin等軟件對(duì)原始三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑與計(jì)算，得到用于分析的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)平滑采用低通濾波方法，截?cái)囝l率是8 Hz。并根據(jù)采集的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算每次動(dòng)作中下肢關(guān)節(jié)中心的三維坐標(biāo)、小腿與地面的三維角度、膝關(guān)節(jié)三維角度、地面三維反作用力矢量等指標(biāo)。再根據(jù)逆動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算獲得膝關(guān)節(jié)三維力和力矩。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用方差分析法比較相同性別運(yùn)動(dòng)員在完成不同步法技術(shù)時(shí)膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)差異；運(yùn)用方差分析法比較完成同種步法技術(shù)時(shí)，不同性別運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)差異；所有統(tǒng)計(jì)分析均由SPSS 21.0軟件完成，統(tǒng)計(jì)分析的顯著性標(biāo)準(zhǔn)為P＜0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 膝關(guān)節(jié)三維角度分析

2.1.1 膝關(guān)節(jié)角度極值分析

乒乓球運(yùn)動(dòng)員完成步法技術(shù)動(dòng)作過(guò)程中，膝關(guān)節(jié)始終處于屈的狀態(tài)，屈角范圍約20°～60°，存在較大的內(nèi)旋角和內(nèi)收角。在3種步法中，男、女運(yùn)動(dòng)員均在完成跳步動(dòng)作過(guò)程中表現(xiàn)出更小的膝關(guān)節(jié)內(nèi)旋角（P＜0.05，表2）。

表2 受試者膝關(guān)節(jié)角度極值Table 2 Extremum of Subject’s KneeAngle °，M±SD

2.1.2 地面垂直反作用力最大時(shí)膝關(guān)節(jié)角度分析

當(dāng)?shù)孛娲怪狈醋饔昧ψ畲髸r(shí)，膝關(guān)節(jié)屈角約45°，同時(shí)存在一定的外展角和內(nèi)旋角。與男運(yùn)動(dòng)員相比，女運(yùn)動(dòng)員在完成3種步法動(dòng)作時(shí)表現(xiàn)出更小的膝關(guān)節(jié)外展角（P＜0.05）；在3種步法中，男、女運(yùn)動(dòng)員均在完成跳步動(dòng)作過(guò)程中表現(xiàn)出更小的膝關(guān)節(jié)外展角（P＜0.05，表3）。

2.2 地面反作用力極值分析

受試者完成3種步法過(guò)程中，受到向上的地面反作用力較大，均值1.41～1.68 BW。同時(shí)，相對(duì)于并步和跳步，男、女運(yùn)動(dòng)員均在完成跨步技術(shù)動(dòng)作過(guò)程中表現(xiàn)出更大的向左地面反作用力（P＜0.05）；此外，男運(yùn)動(dòng)員還表現(xiàn)出更大的向上地面反作用力（P＜0.05），女運(yùn)動(dòng)員還表現(xiàn)出更大的向前地面反作用力（P＜0.05，表4）。

2.3 受試者膝關(guān)節(jié)受力極值分析

受試者完成3種步法過(guò)程中，受到垂直向上的力最大，均值1.46～1.65 BW，其次是水平向后的力和水平向左的力，未表現(xiàn)出顯著的性別差異與技術(shù)差異（表5）。

2.4 膝關(guān)節(jié)力矩極值分析

受試者完成步法動(dòng)作過(guò)程中，受到伸膝力矩最大，外展力矩次之，未表現(xiàn)出顯著的性別差異。但在3種步法中，運(yùn)動(dòng)員在完成跳步技術(shù)動(dòng)作過(guò)程中表現(xiàn)出更小的膝關(guān)節(jié)外展力矩（P＜0.05，表6）。

表3 地面垂直反作用力最大時(shí)受試者膝關(guān)節(jié)角度Table 3 Subject's KneeAngle When the Ground Reaction Force was Maximum °，M±SD

表4 受試者膝關(guān)節(jié)所受地面反作用力極值Table 4 Extreme Ground Reaction Force of Subject’s Knee Joint BW，M±SD

表5 受試者膝關(guān)節(jié)受力極值Table 5 Extreme Force of Subject’s Knee Joint BW，M±SD

表6 受試者膝關(guān)節(jié)力矩極值Table 6 Extreme Moment of Subject’s Knee Joint BH·BW，M±SD

3 討論

3.1 3種乒乓球步法的技術(shù)特點(diǎn)分析

為更加清晰地呈現(xiàn)本研究中受試者步法技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，以下分析均以右手執(zhí)拍運(yùn)動(dòng)員往正手方向移動(dòng)的步法為例，與本研究中受試者所做動(dòng)作一致。

并步技術(shù)動(dòng)作的要領(lǐng)是左腳向著右腳的方向先并半步，在左腳著地的同時(shí)，右腳向來(lái)球方向移動(dòng)一步。并步技術(shù)動(dòng)作沒(méi)有騰空的過(guò)程，運(yùn)動(dòng)員身體重心起伏相對(duì)較小，移動(dòng)過(guò)程相對(duì)平穩(wěn)。

跳步技術(shù)動(dòng)作是以左腳蹬地發(fā)力為主，通過(guò)左腳蹬地，雙腳幾乎同時(shí)離地，向來(lái)球方向跳動(dòng)，隨后左腳先著地，右腳后落地。跳步動(dòng)作過(guò)程中會(huì)有短暫的騰空時(shí)間，整個(gè)過(guò)程中身體重心快速轉(zhuǎn)換，跳步前后雙腳間距的改變不大，適用于連續(xù)來(lái)回還擊離身體稍遠(yuǎn)的球。因存在騰空，運(yùn)動(dòng)員的身體重心必然起伏，運(yùn)動(dòng)員常常需要依靠膝關(guān)節(jié)的調(diào)節(jié)來(lái)緩解這種重心的起伏。

跨步技術(shù)動(dòng)作要求運(yùn)動(dòng)員左腳蹬地，右腳向著來(lái)球方向跨一大步，左腳隨后跟上一小步?？绮絼?dòng)作相對(duì)較快，幅度也相對(duì)較大，移動(dòng)中一般會(huì)降低身體重心。

3種步法的動(dòng)作要領(lǐng)存在差別，但也有共同點(diǎn)，即都是根據(jù)來(lái)球方向調(diào)整重心，蹬地發(fā)力，移動(dòng)步法，然后支撐腿落地，隨后支撐腿蹬地發(fā)力參與揮拍擊球的過(guò)程。本研究結(jié)果顯示，3種步法的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與動(dòng)力學(xué)特征僅有個(gè)別部分的細(xì)微差異，在整體上無(wú)明顯差異。

3.2 膝關(guān)節(jié)屈角對(duì)其損傷的影響

膝關(guān)節(jié)屈角在0°～45°時(shí)，股四頭肌的收縮力能對(duì)前交叉韌帶產(chǎn)生較大拉力，當(dāng)膝關(guān)節(jié)角度超過(guò)60°時(shí)，股四頭肌的收縮力對(duì)前交叉韌帶的影響并不明顯（劉卉等，2008）。Tatsuo等（2008）的研究進(jìn)一步明確了隨著膝關(guān)節(jié)屈角的減小，髕腱-脛骨縱軸夾角增大，進(jìn)而會(huì)使髕腱向前剪切力增加，從而使脛骨向前的剪切力和前交叉韌帶負(fù)荷增加，特別是當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈角度很小時(shí)。Gisela等（2016）研究了爬樓梯運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體內(nèi)前交叉韌帶的應(yīng)力，研究顯示，當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲較小時(shí)前交叉韌帶更容易受損傷。李翰君等（2014）的研究也證明，較小的膝關(guān)節(jié)屈角是非接觸性前交叉韌帶損傷的重要因素。從本試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，運(yùn)動(dòng)員完成動(dòng)作時(shí)膝關(guān)節(jié)屈角約在20°～60°，且地面垂直反作用力最大時(shí)刻的膝關(guān)節(jié)屈角約45°。顯然，運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈角是造成乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷的重要因素。乒乓球運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)的訓(xùn)練和比賽中膝關(guān)節(jié)始終處于彎曲狀態(tài)，并且需要根據(jù)來(lái)球的位置不斷在半屈狀態(tài)下快速移動(dòng)，膝關(guān)節(jié)負(fù)荷巨大，損傷風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。

3.3 膝關(guān)節(jié)外展角對(duì)其損傷的影響

Hewett等（2016）的研究指出，受試者在做垂直跳躍的動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)處于外展?fàn)顟B(tài)，容易使膝關(guān)節(jié)的前交叉韌帶受傷，即膝關(guān)節(jié)在受到較大向前剪切力的同時(shí)外展，使前交叉韌帶的負(fù)荷增加，導(dǎo)致前交叉韌帶損傷。乒乓球運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員的支撐腿調(diào)整重心著地后，需緊接著參與蹬地發(fā)力、揮拍擊球的過(guò)程。支撐腿蹬地發(fā)力使地面反作用力向上傳遞，同時(shí)身體向左轉(zhuǎn)，由于支撐腿的小腿來(lái)不及隨著上身轉(zhuǎn)動(dòng)，故膝關(guān)節(jié)形成外展的角度。本研究結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)孛娣醋饔昧ψ畲髸r(shí)，女運(yùn)動(dòng)員在完成3種步法時(shí)膝關(guān)節(jié)外展角小于男性受試者，因此，可以推測(cè)出乒乓球女運(yùn)動(dòng)員前交叉韌帶的損傷率低于男運(yùn)動(dòng)員。這一推論與肖丹丹團(tuán)隊(duì)在第十三屆全運(yùn)會(huì)上的調(diào)研結(jié)果一致（李亮 等，2019；周星棟 等，2019）。另外，在3種步法中，跳步技術(shù)的膝關(guān)節(jié)外展角顯著小于并步技術(shù)和跨步技術(shù)，也在一定程度上說(shuō)明，跳步技術(shù)造成前交叉韌帶的損傷風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)小于另兩種步法。

3.4 地面反作用力對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷的影響

乒乓球運(yùn)動(dòng)所受的地面垂直反作用力是自身體重的1～2倍。Terada等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，地面反作用力是前交叉韌帶損傷的重要機(jī)制。Yu等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，在完成急停起跳的過(guò)程中，垂直地面反作用力的增加與前交叉韌帶損傷負(fù)荷的增加有關(guān)，地面垂直反作用力越大，股四頭肌的收縮力就越大，從而使前交叉韌帶所受的負(fù)荷越大。張美珍等（2015）的研究結(jié)果也顯示，地面垂直反作用力是膝關(guān)節(jié)損傷的重要因素。綜上可以證明，乒乓球運(yùn)動(dòng)員在完成步法技術(shù)動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)所受的地面垂直反作用力對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷有重要影響。這與本研究假設(shè)中的膝關(guān)節(jié)所受地面垂直反作用力是乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷的重要因素相一致。

3.5 膝關(guān)節(jié)受力對(duì)其損傷的影響

從膝關(guān)節(jié)受力的角度看，完成3種步法技術(shù)動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)三維力主要在Z軸，即垂直方向的力。乒乓球運(yùn)動(dòng)員在做技術(shù)動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)所受垂直方向的力約為1倍自身體重，有的可達(dá)1.5倍。膝關(guān)節(jié)垂直受力是脛骨和股骨之間的壓力問(wèn)題，垂直方向的壓力在正常情況下都不足以導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)損傷，但壓力很大加之側(cè)向和來(lái)回地內(nèi)收外展與內(nèi)旋外旋，就會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)部不利。張美珍等（2015）的研究也證實(shí)了此結(jié)論，膝關(guān)節(jié)內(nèi)收外展和內(nèi)旋外旋的力能夠單獨(dú)對(duì)膝關(guān)節(jié)的損傷產(chǎn)生影響。在乒乓球運(yùn)動(dòng)員完成3種步法技術(shù)動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)受到垂直壓力的同時(shí)伴有左右和前后方向的力，使膝關(guān)節(jié)做出擰轉(zhuǎn)和側(cè)向滑移的動(dòng)作，這一動(dòng)作過(guò)程對(duì)軟骨和半月板損傷有嚴(yán)重影響。半月板在脛骨和股骨中間，膝關(guān)節(jié)半屈位擠壓和旋轉(zhuǎn)是致使半月板損傷的必要條件。乒乓球運(yùn)動(dòng)員在完成步法動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)始終保持在半屈位置，并且膝關(guān)節(jié)的內(nèi)旋外旋和內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)普遍存在，尤其是在步法運(yùn)動(dòng)支撐發(fā)力腿著地瞬間和技術(shù)動(dòng)作支撐發(fā)力腿蹬伸發(fā)力瞬間，膝關(guān)節(jié)的內(nèi)收外展和內(nèi)旋外旋角度達(dá)到最大值，此時(shí)對(duì)于膝關(guān)節(jié)的損傷最為嚴(yán)重。須曉東（2004）的調(diào)查結(jié)果同樣提到，乒乓球運(yùn)動(dòng)員的半月板損傷發(fā)病率為17.6%，是所有損傷中的第2位。

本研究結(jié)果顯示，乒乓球運(yùn)動(dòng)員的支撐發(fā)力腿膝關(guān)節(jié)主要受垂直方向的力，所受的左右方向和前后方向的力較小。單次完成各種步法技術(shù)動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)所承受的左右方向和前后方向的力對(duì)于膝關(guān)節(jié)的影響不大。但乒乓球運(yùn)動(dòng)員在常年的訓(xùn)練和比賽過(guò)程中，常處于半屈膝狀態(tài)。加之膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)的特殊性，不能主動(dòng)做內(nèi)收外展和內(nèi)旋外旋，只有在膝關(guān)節(jié)保持半屈位時(shí)才能做。在乒乓球運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員需要在半屈膝狀態(tài)下不斷移動(dòng)和調(diào)整身體重心，膝關(guān)節(jié)長(zhǎng)期在半屈位被動(dòng)做擰轉(zhuǎn)，膝關(guān)節(jié)的髕骨和半月板不斷摩擦，長(zhǎng)期積累對(duì)于膝關(guān)節(jié)的損傷影響不容忽視。這也是造成部分調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的損傷主要以慢性損傷為主的原因。

3.6 膝關(guān)節(jié)力矩對(duì)其損傷的影響

雖有研究表明，在跳躍落地時(shí)伸展力矩大容易導(dǎo)致前交叉韌帶損傷，其原因?yàn)樘S落地時(shí)脛骨有前移趨勢(shì)，前交叉韌帶易被拉扯致傷。不過(guò)在乒乓球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)始終保持在屈膝狀態(tài)，其前交叉韌帶相對(duì)較松。一般情況下，伸展力矩變大對(duì)于乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶影響不大，但肌肉力的增加會(huì)導(dǎo)致股骨關(guān)節(jié)和髕骨關(guān)節(jié)的接觸面碾磨增加，導(dǎo)致髕骨軟化癥。另外，伸膝力矩過(guò)大，使髕腱下緣位置常被拉扯，可能導(dǎo)致髕腱末端病。這與尚清華等（2012）對(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷的調(diào)查結(jié)果一致，髕腱末端病和髕骨軟化的發(fā)病率最高。

周志鵬等（2017）的研究報(bào)道顯示，運(yùn)動(dòng)員在疲勞后膝關(guān)節(jié)的損傷風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增大。鄒利民等（2019a，2019b）通過(guò)誘導(dǎo)疲勞和非預(yù)期變向測(cè)試驗(yàn)證了疲勞因素和非預(yù)期因素對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷的影響確實(shí)存在。中國(guó)優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員劉國(guó)正曾經(jīng)在比賽過(guò)程中髕骨骨折，這在一定程度與上述因素有關(guān)。激烈的比賽過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員在疲勞狀態(tài)下，始終進(jìn)行著大強(qiáng)度的非預(yù)期性運(yùn)動(dòng)，造成某一瞬間伸膝力矩過(guò)大。加之內(nèi)收外展和內(nèi)旋外旋力矩對(duì)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行擰轉(zhuǎn)、碾磨，膝關(guān)節(jié)內(nèi)部接觸面摩擦，如果還伴隨著翻、收等動(dòng)作，那么髕骨正常的上下移動(dòng)就被動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)移動(dòng)狀態(tài)，以致發(fā)生髕骨骨折。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

不同性別乒乓球運(yùn)動(dòng)員在完成不同步法動(dòng)作時(shí)，膝關(guān)節(jié)負(fù)荷特征大致相似，較清晰地表現(xiàn)出了損傷的機(jī)制：1）膝關(guān)節(jié)受到較大地面垂直反作用力，同時(shí)存在外展角，易導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員前交叉韌帶損傷，女運(yùn)動(dòng)員前交叉韌帶損傷風(fēng)險(xiǎn)小于男運(yùn)動(dòng)員，跳步技術(shù)的損傷風(fēng)險(xiǎn)小于其他兩種技術(shù)；2）膝關(guān)節(jié)垂直方向受力的同時(shí)，還伴隨有一定的水平向后和向左的力，易造成運(yùn)動(dòng)員軟骨和半月板損傷，但水平向后和向左的力不大，表現(xiàn)為一種慢性??；3）過(guò)大的伸膝力矩是導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員髕腱末端病和髕骨軟化的主要原因，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致髕骨骨折。

4.2 建議

1）乒乓球運(yùn)動(dòng)員應(yīng)加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)防傷意識(shí)，切勿過(guò)度訓(xùn)練，或在未痊愈的狀態(tài)下參與大強(qiáng)度訓(xùn)練；2）乒乓球運(yùn)動(dòng)員應(yīng)加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)相關(guān)肌群的力量，提高膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，以減小前后、左右方向的扭轉(zhuǎn)；3）未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步對(duì)不同年齡段、不同水平運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行全面的測(cè)試，以深入了解乒乓球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)損傷機(jī)理。