短道速滑单腿跳跃神经力学特征分析：聚焦起跳与落地阶段的关节-肌肉协同机制

来自多学科团队的研究人员通过结合3D运动学、地面反作用力和肌电信号(EMG)技术，探究健康女性单腿最大高度/距离跳跃的神经力学差异。研究发现两种跳跃模式在髋膝关节力矩、骨盆对位及肌肉协同策略存在显著差异：高度跳跃强调髋关节发力与膝伸肌离心控制，距离跳跃则需增加腰椎伸展力矩并采用保护性屈曲姿态。落地阶段需3组肌肉协同（起跳仅需2组），揭示了下肢任务复杂性。该研究为定制化运动功能评估提供了精准生物力学依据。

　　

通过分析短道速滑运动表现的相关因素，本研究深入探讨了单腿跳跃（包括最大高度和最大距离跳跃）在推进（propulsion）和落地（landing）阶段的神经力学（neuromechanical）差异，旨在识别关节和肌肉特异性缺陷。19名健康女性完成两种跳跃类型，评估内容包括三维（3D）运动学（kinematics）、地面反作用力（ground reaction forces）和肌电图（electromyography, EMG）。研究使用OpenSim计算关节运动学（joint kinematics）和扭矩（torques），并通过非负矩阵分解（Non-Negative Matrix Factorization）方法，以变异解释率（Variability Accounted For, VAF）为指导，从EMG数据中提取肌肉协同（muscle synergies）。采用统计参数映射（statistical parametric mapping）比较两种跳跃类型在质心位移（center of mass displacement）、角轨迹（angular trajectories）、关节力矩（joint moments）和神经命令（neural commands）方面的差异。最大高度跳跃需要更大的髋关节努力，并强调膝关节力学（knee mechanics）和骨盆在额状面（frontal plane）的错位（misalignments）。在落地过程中，高度跳跃对膝伸肌离心收缩（eccentric knee extension）和骨盆倾斜（pelvis list）提出更高要求，而距离跳跃则需要增加腰椎伸展扭矩（lumbar extension torques）。距离跳跃中膝关节伸展扭矩的减少以及膝、躯干和髋关节屈曲角度（flexion angles）的增加可能具有保护膝关节的作用。高度跳跃落地促进矢状面（sagittal plane）的骨盆前倾（anterior pelvic tilt）。分析显示，两种跳跃的推进阶段EMG信号可由两组肌肉协同重构，而落地阶段则需要三组，表明其复杂性更高。这些发现突显了针对下肢功能特定神经肌肉和生物力学方面进行定制化评估的必要性。