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不同认知任务跑步时髌股关节痛患者 下肢运动学和动力学特征
范婷,张美珍,张力文,刘卉
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(1.太原理工大学 体育学院,山西 太原  0300242.北京体育大学 中国运动与健康研究院,北京  100084)

      要:明确髌股关节痛患者在不同认知任务跑步时下肢运动学和动力学特征的影响,旨在寻找降低髌股关节痛患者跑步时髌股关节应力的运动模式。招募46名男性髌股关节痛患者为实验对象,运用红外光点运动捕捉系统(Nokov Mars2H)和三维测力台(Bertec)获得其在无任务、音乐任务和心算任务跑步时的运动学和动力学特征。采用重复测量方差分析确定不同认知任务对下肢运动生物力学参数的影响,通过Pearson双变量相关探究下肢运动生物力学特征与髌股关节应力的关系。结果显示:(1)与无任务相比,音乐任务与心算任务均使髌股关节痛患者步长增大(P0.001);音乐任务还使其膝关节屈角增加(P=0.005)、踝关节跖屈力矩减小(P=0.022);心算任务减小髋关节内收力矩(P0.05)和步频(P0.001)(2)无论何种认知任务,步长、膝关节屈曲角与髌股关节应力峰值正相关(P0.05),踝关节跖屈力矩(P0.05)与髌股关节应力峰值呈负相关。心算任务下,髋关节内收力矩(R2=0.162P=0.006)和步频(R2=0.123P0.017)等与髌股关节应力峰值呈负相关。研究认为:髌股关节痛患者在音乐任务跑步时膝关节屈曲、踝关节背屈和步长增加可能会增大髌股关节应力,在心算任务跑步时较小的髋关节内收、长步长和慢步频等运动特征,可能使髌股关节应力增加。建议髌股关节痛患者在听音乐跑步时,应采用膝关节更为直立的动作模式降低髌股关节应力,还应注意减小步长。此外,还可通过增强髋关节内收及踝关节跖屈肌群的力量来减小髌股关节应力,预防跑步时思维游离引起的疼痛复发。

    运动生物力学;髌股关节痛患者;髌股关节应力;认知任务;跑步

中图分类号:G804.6G804.5    文献标志码:A    文章编号:1006-7116(2023)03-0136-09


Lower-limb kinematic and dynamics characteristics for patellofemoral joint pain patients during running with different cognitive tasks
FAN Ting1,ZHANG Meizhen1,ZHANG Liwen1,LIU Hui2

(1.College of Physical EducationTaiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China

2.China Institute of Sport and Health ScienceBeijing Sport UniversityBeijing 100084China)

 

Abstract: The study aimed to clarify the lower limb kinematic and dynamics characteristics of patellofemoral pain (PFP) patients during running with different cognitive tasks, so as to provide references for finding movement patterns that could reduce patellofemoral joint stress (PFJS) during running. The study recruited 46 male patellofemoral pain patients, and the lower-limb kinematics and dynamics data in no task, musical task and mental arithmetic task were respectively collected by infrared motion capture system (Nokov Mars2H) and three-dimensional force plate (Bertec). Repeated measurement ANOVA was used to identify the effects of different cognitive tasks on lower-limb biomechanics parameters, and the relationship between lower-limb biomechanics characteristics and PFJS was identified by Pearson's bivariate correlation. The results showed that: (1) Compared with no task, both the music task and the mental arithmetic task increased the step length of PFP patients (P<0.001). The music task also increased knee flexion angle (P=0.005) and decreased ankle plantarflexion moment (P=0.022) for PFP patients, and the mental arithmetic task decreased the hip adduction moment (P<0.05) and step frequency (P<0.001). (2) Regardless of the cognitive task, the step length and knee flexion angle were positively correlated with peak PFJS (P<0.05), and ankle plantarflexion moment was negatively correlated with peak PFJS (P<0.05). Under the mental arithmetic task, hip adduction moment (R2=0.162, P=0.006) and step frequency (R2=0.123, P<0.017) were negatively correlated with peak PFJS. The conclusion showed that: patellofemoral joint stress may be increased by increased knee flexion, ankle dorsiflexion and increased stride length during musical task running in patellofemoral pain patients; movement characteristics such as smaller hip inversion, long stride length and slow stride frequency during mental arithmetic task running may increase patellofemoral joint stress. It is recommended that listening to music during running, patellofemoral pain patients should use a more upright knee movement pattern to reduce patellofemoral joint stress and also take care to reduce stride length. Furthermore, patellofemoral pain patients can reduce patellofemoral joint stress and prevent pain recurrence by strengthening the hip adductors and ankle plantar flexors, which help prevent pain recurrence caused by mind-wandering during running.

Keywords: sports biomechanicspatellofemoral pain patientspatellofemoral joint stresscognitive taskrunning



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