4.2.3 影响因素分析
4.2.3.1 影响着陆生物力学的因素
本研究还分析不同因素对Pv GRF的影响。分析性别因素时,如果性别未在文中明确指出,或者两种性别混杂在同一实验中,将该研究剔除。选择的文献中,包含两种形式的着陆:跳台式和悬挂式。跳台式着陆,指的是受试者最初站在高台上,并从高台跳下或迈步完成着陆动作。悬挂式着陆,指的是受试者最初是被悬吊在高处,自行或被动松解后自由下降完成着陆动作。本研究区分了穿鞋和赤足两种状态,如果文献中未明确指出,则该文献实验在本次比较中被剔除。同时,本研究还比较了是否佩戴踝关节外防护装备(绷带或护踝)的差别。此外,本研究还比较了软和硬两种地面硬度的差别。如果测力台上覆盖垫子,则认为是软地面,否则为硬地面。我们还将采样频率分为三个等级:低频(<1000Hz);中频(1000~1200Hz)和高频(>1200Hz)。
设想一名受试者从DH=0处跳落,根据方程(5-1),得到Pv GRF=b。这个临界状态其实就是受试者静止双足站立状态,其Pv GRF值极少被外界因素影响,也就是说,在这个方程中,参数b在各种状态下是极少发生变化的。这也意味着,对于同等DH,不同状态下Pv GRF的改变,主要决定于参数a。因此,我们采用了一个修正的Pv GRF (modified Pv GRF),来确定各种因素对Pv GRF的影响。m PVGRF由以下公式确定:

其中,b-为b的加权平均值。因此,不同DH对应的集成数据可以在一起进行比较分析,可以用m Pv GRF来评价各种因素对Pv GRF的影响。基于正态分布特征,我们将同状态的数据集整合起来,计算均值和标准差。两种状态之间的比较,我们采用独立的t检验来计算P值,当三种状态之间进行比较时,则采用方差分析的方法来计算P值。
4.2.3.2 分析结果
各种因素对Pv GRF的影响分析如图4-5所示。地面硬度对Pv GRF的影响不显著,而其他因素对Pv GRF都有显著性影响。相对来说,男性比女性所受竖直方向地面反力峰值显著较大,从平台跳落着陆比悬挂着陆所受的竖直方向地面反力峰值显著较大,赤足状态比穿鞋状态所受竖直方向地面反力峰值显著较大,踝关节进行防护后的竖直方向地面反力峰值更大。测量频率越高,所测得的竖直方向地面反力峰值也更大。

图4-5 各种影响因素对竖直方向地面反力峰值(Pv GRF)的影响[17]
4.2.3.3 结果解读
在着陆运动中,女性面临的下肢损伤风险比男性更大[9,11]。许多研究比较了着陆中两性在生物力学的差别。如上文所述,目前在这一问题上并没有形成共识,认为某种性别承受的Pv GRF比另外一种性别显著更高。本研究依据大量实验结果,显示男性比女性承受更大的Pv GRF。因此,女性的高损伤风险与承受的Pv GRF无关。研究者们应该努力在其他参数中寻找相关原因。我们此前的研究认为,男性更易于将动能通过冲击吸收[9]。这个结论被本研究进一步验证。
本研究发现,跳台式比悬挂式着陆所遭受的Pv GRF更大。因为跳台式着陆通常伴随着迈步或跳跃动作,以获得初始能量,使受试者离开跳台。这就造成了实际跳落的高度可能略高于报道的DH。而同样的现象不会发生在悬挂式着陆中。因此,相对来说,当考虑DH的影响时,悬挂式着陆动作测试更加可靠。
穿鞋可以显著性降低Pv GRF。这个结果与Shultz等人[21]和La Porta等人[22]的研究结果有所不同。前者认为穿鞋组相对赤足组在着陆运动中Pv GRF显著性更大,而后者则认为两组之间无显著性差异。我们认为,鞋子为足与地面提供了一个软而平的缓冲介质,可以将冲击力较均匀地分散出去,不致于大的峰值出现,从而有利于损伤防护。
踝关节外防护显著增大Pv GRF,这个结果与先前的报道都一致[18,22]。我们先前研究发现半刚性护踝可以显著增大Pv GRF[22],由于踝关节外防护通过抑制关节活动,可以有效地预防韧带扭伤,本来由关节运动吸收的能量被迫由冲击吸收。增大的冲击力有可能影响到足踝骨和软骨,以及其他相邻区域组织的生物力学环境,可以认为这是防护带来的副作用。因此,在今后的踝关节防护装备设计中,应该进一步优化,既能限制过度的关节运动预防损伤,又能允许必要的运动以吸收能力进行缓冲。
地面硬度对Pv GRF无显著性影响。同样的结论也出现在对照性实验研究中[16,24]。有人认为软的地面会降低Pv GRF,但Mc Nitt-Gray等人[25]却发现完全相反的结论,使用垫子会显著增大体操着陆的Pv GRF。他们认为,改变地面硬度会使得受试者自发进行姿势调整,姿势调整产生的效应和缓冲效应的交互影响,最终导致软地面反而Pv GRF更高。
本研究还发现,当采样频率大于1200Hz时,比小于1000Hz时测得的Pv GRF要显著较小。关于采样频率对着陆动作的Pv GRF的影响,此前很少有人关注。Hori等人[26]曾评价了在反跳着陆动作中采样频率对地面反力的影响,发现当频率为25Hz和500Hz时,地面反力峰值之间的差异最小。他们认为,基于反跳着陆的测量需要,采样频率可以低至200Hz。但是,本研究却提醒,低于1000Hz的频率,在着陆动作测试中就会对Pv GRF造成显著性影响。