不同性別青少年非預期性單腿落地上的生物力學與能量吸收差異

青少年非預期單腿落地跳中的性別差異生物力學和能量吸收：對膝關節損傷力學的影響

Sex-specific landing biomechanics and energy absorption during unanticipated single-leg drop-jumps in adolescents: implications for knee injury mechanics

介紹：

前十字韌帶是最常見的韌帶損傷，其傷害發生率約在0.17-0.23每千小時運動訓練 (per 1000 athlete exposures)。其傷害發生率在過去十年有逐漸提高的趨勢。然而前十字韌帶傷害的發生率在男女之間是存在差異的，相較男性，女性有更高的前十字韌帶受傷發生率，現今理論也指出女性運動員的生物力學模式會讓膝韌帶產生較大的張力。

過去的研究指出女性在落地的姿勢中，會保持較為直挺的上半身，並且會減少膝關節與髖關節的屈曲 (flexion)，而這樣的機制被認為與前十字韌帶受傷有所關聯。

在落地撞擊地面時，地面反作用力會加速下肢關節屈曲，而撞擊力量傳遞會從撞擊點開始快速衰退，如果此時離心機群作用，可以吸收撞擊能量減少地面反作用力加速關節屈曲。

雖然過去實驗室內執行規範性的落地動作是有研究價值的，但是前十字韌帶的傷害大多發生非預期的落地機制，因此了解非預期性落地的生物力學參數是極具價值的。在本篇研究是為了瞭解男女性在非預期落地動作上生物力學參數的差異，還有了解等長肌力與落地能量吸收的相關性。

結果

運動學參數如下圖所示，可以看到男性受試者與女性受試者相比在落地時有較少的骨盆前傾、較大的軀幹屈曲，並且在執行落地動作時會有較小的髖關節內收 (hip adduction)，還有較大的踝關節內翻 (ankle eversion)。

以能量吸收的結果來看，男性受試者比女性受試者相比更依靠他們的髖關節來吸收落地的衝擊力，並且踝關節吸收較小比例的落地衝擊。而在峰值關節功率，男性受試者比女性受試者有更小的峰值功率在膝關節與踝關節上。

關節功率的標準化時序如下圖所示，可以看到女性在髖關節與踝關節出現峰值功率的時序都慢於男性受試者。

討論

男性受試者與女性受試者相比，展現出更大的軀幹向前屈曲，但是比較少的骨盆前傾。在本篇研究中也在 injury screening tool(DVJ) 發現在等長髖伸屈肌力與髖關節的力量吸收有中等相關性。

在男性受試者在執行落地動作時有較少的髖關節內收與較大的踝關節內翻，在本研究作者的解釋是在執行單腳落地時，如果有較大髖內收，可能會移動骨盆跟軀幹質量中心到落地腳上，還有幫助對側腳離開地面。

而女性受試者的落地策略出現骨盆向前塌陷 (collapse)，並且會保持較為直立的軀幹/胸部姿勢。本篇作者認為這可能是女性受試者較為薄弱的等長髖關節伸屈力量，如果髖關節伸肌無法幫忙作用，就會讓控制落下力量加速骨盆質量中心，造成落地時的骨盆塌陷，再來是為了避免軀幹的質量中心偏移身體的支撐中心 (base of support)，身體會減少身體向前屈曲作為代償。

過去研究也指出如果增加軀幹向前屈曲，可以提供機制上的優勢來增加腿後肌的使用，並且讓軀幹質量中心接近膝關節，進而減少股四頭肌的使用。

更高的負關節功率，也代表需要更大的離心收縮作用來消散撞擊能量。在關節功率峰值的時序上可以看出，男性受試者可以更好的將能量從遠端關節傳到近端關節。

過去研究也說明如果高度依賴踝關節庶屈 (plantar flexors) 來做能量吸收，可能對前十字韌帶傷害是有害的，會造成更大的腓腸肌收縮並孤立或共收縮腿後肌，因此造成更大的前十字韌帶壓力。

結論

未來再觀察運動員落地動作時，除了最大落地的衝擊，還需要注意的是使用下肢動作的時序，還有個下肢肌肉的肌力強度。

網球雙手反手擊球過程中的上肢運動學分析

Busuttil, N. A., Reid, M., Connolly, M., Dascombe, B. J., & Middleton, K. J. (2020). A kinematic analysis of the upper limb during the topspin double-handed backhand stroke in tennis. Sports Biomechanics, 1-19.

摘要

手腕是所有網球揮拍動作的關鍵並且是上肢動力鏈的最遠端關節，再來是經常有報導反應頂尖選手與休閒玩家有急性手腕疼痛的現象。但是從來沒有文獻量化過雙手反拍中的非慣用手位置對上肢動力鏈的影響。因此本篇文章量化不同的關節角度位置與擊球特徵，分別使用continental grip與eastern grip兩種不同的握法，來探討網球選手使用不同的非慣用手握拍方式對雙手反拍回擊地板球的影響。

方法

16位右撇子的亞菁英青少年選手，共十位男性與六位女性。所有受試者都是偏好慣用手使用continental grip，非慣用手使用eastern grip。所有選手都是使用自己的球拍以避免改變受使者的揮拍機制。總共比較四種不同的揮拍結果，continental揮短拍、continental揮長拍、eastern揮短拍、eastern揮長拍，並統計球拍的水平與垂直移動速度、精準度、球速、球的轉速…等等。

結果

在球與球拍的動力學中，大多數的結果都沒有顯著差異，除了在eastern grip有較快的拍頭速度與擊球後球速較快。再來是關節與球拍的動力學中，peak backswing中continental grip動作的左手肘更為延伸，並且揮長拍比揮短拍有更大的拍頭水平位移。在擊球中，左手腕與左手肘有更多的曲屈/伸屈，而continental grip有更大的手腕與手肘的伸屈。

討論

在擊球的精準度中continental與eastern grip並沒有顯著的差別，但是eastern grip可以提供更快的球速，這在比賽中會是不錯的考量。再來是受試者揮端拍比揮長拍有更好的精準度，但是短拍的球速比長拍慢，作者認為這就是速度與準度的權衡。由於過度延伸的手肘會增加手腕的關節角度，並可能增加支持結構的壓力。在本文中continental grip會造成非慣用手手肘的延伸，可能會因此增加非慣用手手腕關節在peak swing的脆弱性。再來是過去的研究指出尺骨偏斜會造成手腕的負荷，因此在雙手反拍擊球的過程中，遠端尺骨的負荷可能相當大，並可能造成尺骨側手腕的疼痛。因此本文作者認為continental grip可能不是最好的非慣用手雙手反拍的姿勢，並可能因此增加關節角度的受力。

心得

本篇文章比較好的地方是它有提到該篇文章的研究限制，並且有考量到受試者實驗動作的順序以避免學習效應，但是本文提到研究限制過少，只說受試者的同質性比較高，並沒有提到他的受試者都是習慣非慣用手使用eastern grip，可能會因此讓本來就有差異的結果更為顯著，例如：eastern grip的回球速度比continental grip的速度快，也沒有其他不同的受試者可以平衡結果。再來是文中說明仍然缺少kinetic model去證實continental grip是否有更大的關節受力。