婁彥濤 郝衛(wèi)亞 范祎 李艷輝 吳成亮

1 沈陽(yáng)體育學(xué)院（沈陽(yáng)110102）

2 國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所（北京100061）

3 湖北大學(xué)（武漢430062）

自由式滑雪空中技巧（以下簡(jiǎn)稱“空中技巧”）是一項(xiàng)結(jié)合體操空翻加轉(zhuǎn)體和滑雪技術(shù)的技巧類高危運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，要求運(yùn)動(dòng)員在極短時(shí)間內(nèi)完成空翻加轉(zhuǎn)體動(dòng)作后，著陸于38°的滑雪坡上。其動(dòng)作結(jié)構(gòu)由助滑、出臺(tái)起跳、空中翻轉(zhuǎn)和落地組成，運(yùn)動(dòng)員在完成動(dòng)作時(shí)，要求“穩(wěn)、難、準(zhǔn)、美”，是一項(xiàng)技術(shù)性和藝術(shù)表現(xiàn)力均很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目[1]（圖1）。根據(jù)FIS 自由式滑雪裁判手冊(cè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[2]，落地動(dòng)作成績(jī)占總成績(jī)的30%，因此運(yùn)動(dòng)員落地動(dòng)作的成敗對(duì)能否取得優(yōu)秀成績(jī)有決定性影響[3]。落地不穩(wěn)也是造成損傷的重要因素[4]。研究表明，運(yùn)動(dòng)員出臺(tái)后騰空高度一般在7～18 m，落地速度在9～19 m/s，下肢面臨較大的沖擊載荷，若超出人體下肢肌肉骨骼系統(tǒng)的承載范圍，極易造成損傷[5]。一旦落地不穩(wěn)，輕者導(dǎo)致動(dòng)作失敗，重者將造成膝關(guān)節(jié)和腰部損傷，甚至結(jié)束運(yùn)動(dòng)員的職業(yè)生涯。

圖1 自由式滑雪空中技巧動(dòng)作示意圖（助滑-起跳-空中翻轉(zhuǎn)-落地）

近些年來(lái)，落地動(dòng)作已成為運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，經(jīng)常參與帶有落地動(dòng)作項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員，下肢均存在較高的損傷率，大多損傷都是由落地動(dòng)作失敗造成的[6]。在落地過(guò)程中，由肌肉-肌腱產(chǎn)生的力、力矩以及反作用力作用于下肢肌肉骨骼系統(tǒng)[7]，只有當(dāng)肌肉骨骼系統(tǒng)能夠承受足夠的沖擊載荷時(shí)，才能避免損傷。早期研究[8]表明，落地時(shí)膝關(guān)節(jié)外翻和外展力矩的增加是引發(fā)前交叉韌帶（anterior cruciate ligaments，ACL）損傷的關(guān)鍵因素，說(shuō)明正確的落地動(dòng)作姿勢(shì)是預(yù)防損傷的保障，在落地穩(wěn)定性訓(xùn)練時(shí)要注重相關(guān)環(huán)節(jié)的肌肉力量，更要強(qiáng)調(diào)相關(guān)肌群的爆發(fā)力[6]。落地時(shí)，運(yùn)動(dòng)員還需較強(qiáng)的平衡能力來(lái)進(jìn)行調(diào)整[9]。研究認(rèn)為[10]，下肢本體反饋是觸發(fā)和調(diào)節(jié)人體自動(dòng)平衡校正的關(guān)鍵反應(yīng)。影響運(yùn)動(dòng)員落地穩(wěn)定性的因素較多，總體可分為運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)水平、身體素質(zhì)和外界環(huán)境等。對(duì)于影響空中技巧項(xiàng)目落地穩(wěn)定性的因素，目前尚無(wú)確切定論，仍處于探索研究階段。

縱觀近四屆冬奧會(huì)，空中技巧已成為我國(guó)雪上優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目。但與冬季項(xiàng)目開(kāi)展較好的歐美國(guó)家相比，我國(guó)并無(wú)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，尤其是男子方面，在動(dòng)作完成質(zhì)量和落地成功率兩方面均無(wú)優(yōu)勢(shì)。鑒于此，對(duì)于空中技巧落地穩(wěn)定性的研究已成為該項(xiàng)目必須要解決的問(wèn)題。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于空中技巧落地動(dòng)作、空中動(dòng)作及相關(guān)滑雪運(yùn)動(dòng)的文獻(xiàn)進(jìn)行匯總和提煉，為更深入了解落地動(dòng)作的生物力學(xué)機(jī)制提供參考，為備戰(zhàn)2022年北京冬奧會(huì)提供科技保障。

1 自由式滑雪空中技巧落地動(dòng)作的力學(xué)特征

落地是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，一個(gè)動(dòng)作成功與否，落地穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用。

圖2 中，當(dāng)重力G 的投影線落在支撐面內(nèi)，人體對(duì)平衡的控制較易實(shí)現(xiàn)。若空翻速度不足，G 的投影線落在支撐面前方，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，導(dǎo)致落地時(shí)上體過(guò)分前傾，剩余的動(dòng)量矩導(dǎo)致上體向前的速度過(guò)大而破壞人體動(dòng)態(tài)平衡。反之，空翻速度過(guò)大，投影線落在支撐面后方，將產(chǎn)生后傾的旋轉(zhuǎn)力矩而導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)過(guò)度，著陸瞬間產(chǎn)生臀部或背部觸雪。上述情況偏離越大，人體的平衡控制越難實(shí)現(xiàn)。同理，N 與支撐面的關(guān)系也可促使人體產(chǎn)生前傾和后傾的旋轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)平衡控制原理，只有G、N 和F 的合力矩為零時(shí)，人體處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，可以平穩(wěn)沿斜坡下滑。因此，要求運(yùn)動(dòng)員在落地時(shí)控制適宜的姿態(tài)角，從而使G、N 和F 的力矩達(dá)到相互抵消的效果，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)著陸。

圖2 自由式滑雪空中技巧落地動(dòng)作示意圖

2 影響空中技巧運(yùn)動(dòng)員落地穩(wěn)定性的主要因素

穩(wěn)定的落地技術(shù)是運(yùn)動(dòng)員成功完成動(dòng)作的標(biāo)志，也是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練追求的最高目標(biāo)[11]。我國(guó)空中技巧運(yùn)動(dòng)員落地成功率較低，據(jù)統(tǒng)計(jì)，完成次難度動(dòng)作時(shí)，落地成功率為65%～75%；完成高難度動(dòng)作時(shí)，成功率卻不足60%。影響運(yùn)動(dòng)員落地穩(wěn)定性的因素主要包括運(yùn)動(dòng)員的姿勢(shì)控制能力、下肢剛度和肌肉特性、下肢載荷的分配、落地前的準(zhǔn)備、不同落地方式/落地策略、不同落地高度、個(gè)體膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)差異、運(yùn)動(dòng)裝備的研制及場(chǎng)地因素等方面。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于落地動(dòng)作的生物力學(xué)研究主要包括實(shí)驗(yàn)室模擬動(dòng)作研究和室外動(dòng)作的計(jì)算機(jī)仿真研究[12]，對(duì)空中技巧落地動(dòng)作研究較少，故本文以空中技巧和其他相似度較高的滑雪項(xiàng)目落地動(dòng)作研究為參考，對(duì)影響該項(xiàng)目落地穩(wěn)定性及造成損傷的機(jī)制進(jìn)行分析。

2.1 運(yùn)動(dòng)員的姿勢(shì)控制能力

姿勢(shì)控制是個(gè)體、任務(wù)和環(huán)境間相互作用的表現(xiàn)，在空間位置中身體的控制能力體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)間復(fù)雜的相互作用，這被稱為“姿勢(shì)控制系統(tǒng)”。姿勢(shì)常用來(lái)描述身體質(zhì)心的位置和身體相對(duì)環(huán)境的方向性。大多體育項(xiàng)目都需保持身體的垂直方向性，在建立方向性的過(guò)程中，應(yīng)用多種感覺(jué)參照，包括前庭系統(tǒng)、本體感覺(jué)系統(tǒng)以及視覺(jué)系統(tǒng)[13]?？罩屑记蛇\(yùn)動(dòng)員落地瞬間支撐階段的姿勢(shì)維持能力、落地后高速滑行階段的平衡控制能力、視覺(jué)對(duì)空間環(huán)境的判斷、前庭對(duì)旋轉(zhuǎn)的控制，本體感覺(jué)對(duì)著陸坡雪質(zhì)剛度、阻尼和摩擦的適應(yīng)，空中動(dòng)作旋轉(zhuǎn)過(guò)度或不足時(shí)雙下肢的姿勢(shì)控制能力均是影響落地穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

Albertsen等[14]研究表明：視覺(jué)輸入提供了頭部相對(duì)于周圍物體位置和運(yùn)動(dòng)的信息。物體排列的方向性為視覺(jué)輸入提供了參考系。另外，頭部移動(dòng)過(guò)程中，周圍物體向相反方向移動(dòng)，故視覺(jué)系統(tǒng)也報(bào)告了頭部運(yùn)動(dòng)方向?？罩械母咚俜D(zhuǎn)、頭部的前后移動(dòng)都對(duì)運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)提出較高要求，運(yùn)動(dòng)中視覺(jué)信息傳送至中樞神經(jīng)，進(jìn)而處理信息并整合發(fā)送指令使人體產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)受到干擾時(shí)將影響落地穩(wěn)定性；對(duì)前空翻動(dòng)作的研究表明，頭和眼的解剖結(jié)構(gòu)將影響運(yùn)動(dòng)員對(duì)環(huán)境信息的收集，從而增加落地站穩(wěn)的難度[15]。Mcnit 等[16]對(duì)大學(xué)生體操運(yùn)動(dòng)員的研究發(fā)現(xiàn)，前、后空翻時(shí)，足在垂直方向上的速度均比踝關(guān)節(jié)小，小腿比膝關(guān)節(jié)小，而大腿在前空翻時(shí)比髖關(guān)節(jié)快，在后空翻時(shí)則比髖關(guān)節(jié)慢，這充分反映了落地前翻轉(zhuǎn)方向?qū)σ曈X(jué)的限制性差異，相比于簡(jiǎn)單動(dòng)作，高難度動(dòng)作對(duì)視覺(jué)的干擾程度更大。因該項(xiàng)目難度系數(shù)不同，快速空翻加轉(zhuǎn)體動(dòng)作將影響運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)判斷，因此建議增加視覺(jué)的抗干擾訓(xùn)練，以提高落地穩(wěn)定性。

姿勢(shì)控制由各環(huán)節(jié)主動(dòng)肌、拮抗肌、視覺(jué)、前庭功能和本體感覺(jué)多種系統(tǒng)相互協(xié)同作用來(lái)表現(xiàn)[17]。體感系統(tǒng)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)提供身體位置和運(yùn)動(dòng)信息；前庭系統(tǒng)則是提供頭部在重力和慣性下的位置和運(yùn)動(dòng)信息，為姿勢(shì)控制提供參考框架[18]。Cai 等[19]研究了成人雙側(cè)周圍前庭缺失時(shí)矢狀面和額狀面上多方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的姿勢(shì)反應(yīng)，結(jié)果表明前庭對(duì)矢狀面的影響較早，主要控制下肢肌群；對(duì)額狀面的影響較晚，以控制軀干肌群為主。Oie 等[20]提出“感覺(jué)權(quán)重理論”，認(rèn)為每種感覺(jué)條件對(duì)姿勢(shì)控制都起著獨(dú)特作用，不同感覺(jué)條件下姿勢(shì)反應(yīng)的變化由感覺(jué)權(quán)重變化產(chǎn)生，感覺(jué)的相關(guān)權(quán)重依據(jù)年齡、動(dòng)作和環(huán)境的功能而發(fā)生變化。因此，運(yùn)動(dòng)員落地穩(wěn)定性與姿勢(shì)控制能力密切相關(guān)，需對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。

2.2 運(yùn)動(dòng)員下肢剛度和肌肉特性

下肢剛度也是影響落地穩(wěn)定性的重要因素。首先，從運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)角度來(lái)說(shuō)，一定水平的剛度可有效發(fā)揮肌肉的伸-縮循環(huán)功能，使儲(chǔ)存在肌肉骨骼系統(tǒng)中的彈性勢(shì)能在落地過(guò)程中有效釋放[21]。其次，下肢剛度過(guò)大或過(guò)小也可能導(dǎo)致?lián)p傷，落地時(shí)較小的下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度（range of motion，ROM）會(huì)導(dǎo)致剛度增加，進(jìn)而加劇沖擊載荷[22]。Lorimer 等[23]認(rèn)為下肢剛度增加會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力性骨折風(fēng)險(xiǎn)增大。研究表明[24]，相對(duì)于高足弓者，低足弓運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)因小腿的剛度降低而增大了軟組織損傷概率或風(fēng)險(xiǎn)。Greene等[25]發(fā)現(xiàn)，人體跳躍落地時(shí)通過(guò)增大膝關(guān)節(jié)的屈曲角度，可使下肢剛度減小2 倍，因此，空中技巧運(yùn)動(dòng)員需要適度調(diào)整下肢剛度來(lái)改變關(guān)節(jié)力矩，從而加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)或預(yù)防損傷。

肌肉力量是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)力來(lái)源，落地穩(wěn)定性需要下肢肌肉收縮來(lái)完成緩沖過(guò)程[26]。落地階段，運(yùn)動(dòng)員下肢和軀干肌群的收縮方式為先快速離心收縮后快速向心收縮[27]，膝股四頭肌除了承擔(dān)體重外，還要承擔(dān)落地瞬間較大的沖擊力，此時(shí)對(duì)其離心收縮能力要求較高。若離心收縮力量不足，輕者造成落地動(dòng)作失衡，重者將造成膝關(guān)節(jié)或腰部的損傷[28]。Haslinger 等[29]發(fā)現(xiàn)高山滑雪運(yùn)動(dòng)員單日訓(xùn)練后，股四頭肌和腘繩肌向心和離心峰力矩值均降低，損傷風(fēng)險(xiǎn)增加，表明疲勞是造成肌力下降的因素之一。合理的訓(xùn)練頻率和負(fù)荷對(duì)預(yù)防損傷具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)空中技巧國(guó)家隊(duì)男女運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌群比值（H/Q）較低[30]，膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性較差，需重點(diǎn)發(fā)展股后肌群力量。因此運(yùn)動(dòng)員需重視下肢力量，通過(guò)靜力性訓(xùn)練與離心訓(xùn)練相結(jié)合的方法，增加膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性。

落地動(dòng)作中，股四頭肌和腘繩肌的激活對(duì)穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)至關(guān)重要，同時(shí)還會(huì)影響ACL 應(yīng)力[31]。其中，對(duì)股四頭肌的研究結(jié)果尚存爭(zhēng)議：有研究認(rèn)為[32]，其激活會(huì)增加ACL 應(yīng)力，從而增加損傷風(fēng)險(xiǎn)。然而，Withrow 等[33]發(fā)現(xiàn)股四頭肌對(duì)ACL 應(yīng)力的影響多取決于膝關(guān)節(jié)的屈曲角度。Aune 等[34]也得到類似結(jié)論，對(duì)高山滑雪運(yùn)動(dòng)員落地動(dòng)作的肌電信號(hào)研究中發(fā)現(xiàn)股四頭肌的激活對(duì)ACL負(fù)荷的影響不顯著。出現(xiàn)不同結(jié)論的原因可能受落地類型及下肢肌群力量不同的影響。對(duì)于腘繩肌，多數(shù)研究均表明其激活能降低ACL負(fù)荷，并增加膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性[35]。因此在落地前最大程度激活腘繩肌對(duì)穩(wěn)定性是有益的。F?rber 等[36]提出用口頭指令的方式來(lái)激活腘繩肌，發(fā)現(xiàn)口頭提示組的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)的腘繩肌激活率顯著高于未提示組，但這種方法是否真的能降低ACL 損傷率尚不清楚。目前，國(guó)內(nèi)外在空中技巧項(xiàng)目中對(duì)膝關(guān)節(jié)肌群激活情況的研究較少，未來(lái)可開(kāi)展動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和表面肌電三者同步的綜合研究，探討影響落地穩(wěn)定性的內(nèi)部機(jī)制問(wèn)題。

2.3 雙下肢負(fù)荷的均衡性

落地動(dòng)作的動(dòng)力學(xué)研究多采用三維測(cè)力臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，因滑雪運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，測(cè)量較為困難，因此如何獲得落地時(shí)的地面反作用力（ground reaction force，GRF）是一個(gè)技術(shù)難題。早期Virmavirta 等[37]將測(cè)力板安裝在起跳臺(tái)上，研究起跳動(dòng)作的動(dòng)力學(xué)特征；還有學(xué)者將穿戴式傳感器和壓力鞋墊安裝到雪板或雪靴上測(cè)量GRF，其優(yōu)點(diǎn)是在不影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的情況下監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員從出臺(tái)到落地全程的受力特征[38]。

落地動(dòng)作在足觸地后50 ms 內(nèi)GRF 迅速增大，且大多ACL 損傷發(fā)生在足觸地后17～50 ms 之間[39]。不同項(xiàng)目落地動(dòng)作中，雙側(cè)下肢間的GRF 存在差異?？v跳落地時(shí)，雙下肢間最大垂直GRF 差值在0.3～0.5 倍體重[40]；體操運(yùn)動(dòng)員差異程度更大，前空翻為0.7～0.78倍體重，后空翻為0.95～1.1倍[41]。由此可知，難度較大的落地動(dòng)作會(huì)增加下肢不對(duì)稱程度，造成重心偏移，導(dǎo)致身體失衡引發(fā)下肢不同類型的損傷。Veronica[42]等用足底壓力鞋墊采集22 名跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員在兩種不同姿勢(shì)落地過(guò)程中雙下肢的GRF 分布，發(fā)現(xiàn)平行腿動(dòng)作落地時(shí)81%的運(yùn)動(dòng)員雙下肢GRFmax 不對(duì)稱，50%的運(yùn)動(dòng)員雙下肢沖量不對(duì)稱；在前后分腿動(dòng)作落地時(shí)，62%的運(yùn)動(dòng)員GRFmax 不對(duì)稱，而68 %的運(yùn)動(dòng)員沖量不對(duì)稱。這表明不同落地方式對(duì)雙下肢載荷分配也存在一定影響。Zatsiorsky[43]進(jìn)一步研究指出：落地時(shí)能量經(jīng)多關(guān)節(jié)肌從遠(yuǎn)端向近端傳遞，多關(guān)節(jié)肌的選擇性募集對(duì)下肢負(fù)荷的分配有益。雖然從產(chǎn)生關(guān)節(jié)扭矩和應(yīng)力的角度來(lái)看，這種方法可能是矛盾的，但腘繩肌的激活可起到穩(wěn)固關(guān)節(jié)、減小骨應(yīng)力或防止疲勞的作用，為落地動(dòng)作訓(xùn)練提供理論參考。

綜上所述，GRF 值是動(dòng)力學(xué)研究的重要指標(biāo)之一，但較多研究?jī)H停留在量化階段，并未結(jié)合其結(jié)果來(lái)探究造成損傷的閾值問(wèn)題。落地時(shí)能量耗散由下肢以及軀干等環(huán)節(jié)共同控制來(lái)完成，多關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉控制可影響下肢的力學(xué)特性，因此對(duì)關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和下肢主要肌肉募集的綜合分析，可更全面評(píng)價(jià)GRF 峰值對(duì)機(jī)體外部和內(nèi)部負(fù)荷的影響。

2.4 落地前的準(zhǔn)備

在完成空中翻騰和轉(zhuǎn)體動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員必須對(duì)各動(dòng)作完成時(shí)間進(jìn)行合理分配，為成功落地做準(zhǔn)備。落地準(zhǔn)備包括觸地時(shí)將環(huán)節(jié)置于最佳位置、調(diào)節(jié)下肢環(huán)節(jié)速度和激活緩沖GRF 所需的肌肉活動(dòng)。因此，落地動(dòng)作需要在確保足觸地前有充分準(zhǔn)備時(shí)間的情況下完成。當(dāng)準(zhǔn)備時(shí)間不足時(shí)，空翻的余角動(dòng)量導(dǎo)致人體過(guò)分前傾[3]，轉(zhuǎn)體的余角動(dòng)量導(dǎo)致人體繼續(xù)向左或右側(cè)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)騰空高度和遠(yuǎn)度較大時(shí)，落地準(zhǔn)備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則導(dǎo)致空翻動(dòng)作已完成而人體仍未著陸，余角動(dòng)量使人體過(guò)分后仰，旋轉(zhuǎn)過(guò)度造成危險(xiǎn)落地[44]。該項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員需合理控制空翻和轉(zhuǎn)體的完成時(shí)間，為落地動(dòng)作提供充裕的時(shí)間。

空中轉(zhuǎn)體技術(shù)的完成質(zhì)量是影響落地穩(wěn)定性的重要因素之一。國(guó)外學(xué)者基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的準(zhǔn)確性和便捷性來(lái)探究空中翻騰動(dòng)作對(duì)落地動(dòng)作的影響。Gheluwe[45]從空中動(dòng)作姿勢(shì)控制入手，建立6 環(huán)節(jié)計(jì)算機(jī)仿真模型，對(duì)運(yùn)動(dòng)員3 周臺(tái)動(dòng)作進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)空中轉(zhuǎn)體動(dòng)作是因不對(duì)稱的上肢運(yùn)動(dòng)造成的。Yeadon 等[46]從空中旋轉(zhuǎn)動(dòng)作入手，建立11 環(huán)節(jié)模型對(duì)3 周臺(tái)空翻轉(zhuǎn)體動(dòng)作進(jìn)行仿真，表明在空翻時(shí)軀干的旋轉(zhuǎn)可以使身體向前傾斜；翻騰過(guò)程中，只有雙臂的擺動(dòng)保持一致，才能使身體在出臺(tái)和落地時(shí)不處于旋轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)?。或v空階段采用轉(zhuǎn)體技術(shù)，可使運(yùn)動(dòng)員在落地階段身體不產(chǎn)生傾斜，但落地前也必須適當(dāng)控制轉(zhuǎn)體，使人體在矢狀面內(nèi)垂直落地?？罩修D(zhuǎn)體分為繞橫軸和縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，若繞橫軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)度，就會(huì)造成人體體位角度增大，軀干后傾，落地瞬間臀部或背部觸雪導(dǎo)致落地失敗或被扣分；反之則造成人體體位角減小導(dǎo)致軀體前傾，落地瞬間造成運(yùn)動(dòng)員前滾翻，該動(dòng)作也是造成運(yùn)動(dòng)員頸部或腰部損傷的重要原因。

2.5 不同的落地策略/落地方式

落地策略的選擇決定其穩(wěn)定性[47]。落地策略一般分為軟著陸和硬著陸。硬著陸是指落地時(shí)膝關(guān)節(jié)角度小于63°，而軟著陸為大于63°[48]。Dai 等[47]指出軟著陸可有效吸收落地時(shí)下肢GRF 并降低ACL 負(fù)荷，為損傷風(fēng)險(xiǎn)較小的方式。Lepp?nen 等[49]對(duì)硬著陸的研究中發(fā)現(xiàn)，這種以膝關(guān)節(jié)伸展為特征的落地方式會(huì)產(chǎn)生更大的GRF 值，與ACL 損傷風(fēng)險(xiǎn)有顯著相關(guān)性。Markolf 等[50]認(rèn)為硬著陸增加脛骨前移幅度，使ACL 應(yīng)力增加而造成損傷。因此，軟著陸是一種更安全的落地策略。但Bradshaw 指出軟著陸時(shí)髖、膝、踝關(guān)節(jié)的ROM 較大，導(dǎo)致人體重心移動(dòng)幅度增加，因此落地穩(wěn)定性降低[51]。Dana 等[52]對(duì)硬著陸、軟著陸的研究發(fā)現(xiàn)，硬著陸可以在不增加膝峰值外翻角度的情況下提高落地穩(wěn)定性和跳躍性能。綜上所述，兩種落地策略各有優(yōu)劣，因此空中技巧運(yùn)動(dòng)員應(yīng)根據(jù)不同難度系數(shù)的動(dòng)作來(lái)選擇策略，進(jìn)而在預(yù)防損傷的同時(shí)最大限度地提高動(dòng)作成績(jī)。

落地方式一般分為前腳掌落地、全腳掌落地和足跟落地。不同落地方式下人體運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)均有差異，且會(huì)影響肌肉激活情況和損傷發(fā)生部位[53]。因此落地方式會(huì)改變沖擊載荷的大小和分布。Oggero等[54]指出，隨著落地高度增加，速度和動(dòng)能也增加，著陸者應(yīng)以更大的關(guān)節(jié)屈曲角度來(lái)進(jìn)行緩沖；全腳掌落地相比其他方式，垂直GRF 值最大。在空中技巧和體操等追求穩(wěn)定落地的項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員多采用全腳掌著地。婁彥濤等[27，55]將男子空中技巧運(yùn)動(dòng)員在50 cm 高度下以前腳掌落地和全腳掌落地進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)全腳掌落地穩(wěn)定性較好，前腳掌落地緩沖效果好；在損傷預(yù)防方面，全腳掌落地的安全性較低。綜上所述，建議從落地策略與落地方式相結(jié)合的角度開(kāi)展研究，根據(jù)不同動(dòng)作的難度系數(shù)和運(yùn)動(dòng)員身體素質(zhì)特點(diǎn)，找到其最適合的落地動(dòng)作方式。目前，既穩(wěn)定又可達(dá)到安全效果的落地方式未見(jiàn)報(bào)道，此問(wèn)題仍需進(jìn)一步研究，在空中技巧項(xiàng)目的落地方式和策略問(wèn)題上探索全新理論。

2.6 不同落地高度

落地高度決定下肢沖擊載荷的大小，且一定程度上影響落地成功率和穩(wěn)定性[56]。高度越高，人體受到的GRF 值越大，髖、膝、踝關(guān)節(jié)的能量吸收也會(huì)相應(yīng)增大[57]，極易造成下肢關(guān)節(jié)損傷。空中技巧落地高度取決于動(dòng)作難度系數(shù)和出發(fā)點(diǎn)的選擇。一方面，空中技巧的跳臺(tái)有平臺(tái)、1 周臺(tái)、2 周臺(tái)和3 周臺(tái)，運(yùn)動(dòng)員會(huì)根據(jù)比賽情況選擇動(dòng)作難度，隨著跳臺(tái)高度的增加，落地高度也隨之增加。另一方面，如果從動(dòng)作結(jié)構(gòu)逆向循序找原因，其順序是：落地動(dòng)作—落地前的準(zhǔn)備—空中翻轉(zhuǎn)—起跳出臺(tái)—助滑上臺(tái)—出發(fā)點(diǎn)的選擇[58]。運(yùn)動(dòng)員通過(guò)助滑來(lái)獲得出臺(tái)速度，出發(fā)點(diǎn)的選擇決定助滑速度的大小。Schindelwig 等[59]對(duì)高山滑雪運(yùn)動(dòng)員145次落地動(dòng)作的研究發(fā)現(xiàn)，不同落地高度主要受起跳角度、起跳速度和著陸面陡度影響。合適的出臺(tái)速度和體位角度可為運(yùn)動(dòng)員提供空中騰空高度、遠(yuǎn)度和落地時(shí)間，當(dāng)騰空高度和遠(yuǎn)度較小時(shí)，動(dòng)作完成時(shí)間縮短，將造成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作完成較晚，來(lái)不及進(jìn)行落地的準(zhǔn)備動(dòng)作。因此，合適的出發(fā)點(diǎn)選擇會(huì)影響落地成功率，運(yùn)動(dòng)員可根據(jù)不同策略和難度系數(shù)進(jìn)行選擇。

Heinrich 等[60]運(yùn)用OpenSim 仿真來(lái)探討落地高度對(duì)滑雪運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)ACL峰值應(yīng)力的影響，最終發(fā)現(xiàn)，滑雪運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)軀干傾斜度對(duì)ACL峰值應(yīng)力的敏感度是落地高度的8 倍，表明與高度相比，姿勢(shì)控制對(duì)ACL 應(yīng)力影響更大。婁彥濤等[61]利用線性回歸方程對(duì)二周臺(tái)動(dòng)作落地GRF 進(jìn)行推算，得出運(yùn)動(dòng)員受到的沖擊力約是體重的7.06～8.13 倍，并指出此高度下運(yùn)動(dòng)員受到的沖擊力在下肢可承載范圍內(nèi)，完成穩(wěn)定落地的關(guān)鍵還需具備較強(qiáng)的身體素質(zhì)來(lái)抵抗人體剩余的動(dòng)量和角動(dòng)量。否則，騰空高遠(yuǎn)度過(guò)小，落地時(shí)將造成運(yùn)動(dòng)員前滾翻或頸部和腰椎損傷；高遠(yuǎn)度過(guò)大，將造成運(yùn)動(dòng)員背部觸雪或下肢損傷。

2.7 個(gè)體膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的差異

性別因素致使個(gè)體膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)存在差異。女性膝關(guān)節(jié)囊較松馳，關(guān)節(jié)過(guò)伸的角度、髂脛束的彈性均較男性高[62]，同時(shí)女性股四頭肌的活動(dòng)性更強(qiáng)，高強(qiáng)度離心收縮會(huì)在脛骨近端施加一個(gè)較大的前向剪切力，增加ACL 應(yīng)力[63]。因此，女性運(yùn)動(dòng)員非接觸性ACL 損傷的風(fēng)險(xiǎn)更高[64]。該風(fēng)險(xiǎn)在不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、年齡類別和競(jìng)技水平中都較為明顯[65]。大多數(shù)非接觸性ACL 損傷均是在瞬間減速、制動(dòng)或是跳躍后產(chǎn)生較大沖擊載荷的落地動(dòng)作中發(fā)生的[66]。Pappas 等[67]發(fā)現(xiàn)，女性運(yùn)動(dòng)員在跳躍落地過(guò)程中雙側(cè)下肢膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)外翻角度的不對(duì)稱程度均顯著高于男性，表明性別是導(dǎo)致男女落地?fù)p傷率不同的一個(gè)重要因素，并提出女性落地穩(wěn)定性較男性低的結(jié)論。然而，Orishimo 等[68]對(duì)舞蹈運(yùn)動(dòng)員落地動(dòng)作的研究發(fā)現(xiàn)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)方面不存在性別差異，并認(rèn)為這與早期開(kāi)展專項(xiàng)訓(xùn)練有關(guān)。Tosi 等[69]發(fā)現(xiàn)舞者和花樣滑冰選手ACL 損傷較少，究其原因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員加強(qiáng)了針對(duì)性訓(xùn)練所致?？罩屑记蛇\(yùn)動(dòng)員完成3 周臺(tái)動(dòng)作時(shí)，騰空高度為16～17 m，落地瞬間膝關(guān)節(jié)承受較大的沖擊載荷。因此，訓(xùn)練中要科學(xué)監(jiān)測(cè)和評(píng)估不同性別之間膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)差異，增加專項(xiàng)訓(xùn)練，以提高下肢關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，達(dá)到降低損傷率的目的。

2.8 運(yùn)動(dòng)裝備的研制及場(chǎng)地因素

空中技巧落地動(dòng)作主要是運(yùn)動(dòng)員的滑雪板和50 cm 厚的雪面之間的接觸。滑雪靴是滑雪板固定系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)滑雪靴將運(yùn)動(dòng)員和雪板連接起來(lái)，其主要目的是將運(yùn)動(dòng)員的力和力矩傳遞到滑雪板上[70]。落地時(shí)運(yùn)動(dòng)員身體重心后移是一種常見(jiàn)的損傷機(jī)制，表現(xiàn)為滑雪板尾部先觸雪，致使滑雪靴的后部撞擊脛骨的后部迫使其向前移動(dòng)，導(dǎo)致ACL 撕裂[71]。因此，雪板和雪靴的研制對(duì)損傷預(yù)防尤為重要。

Webster 等[72]早在1996年就證實(shí)滑雪落地?fù)p傷與滑雪靴后部的剛度（skiboot rear stiffness，SBRS）有關(guān)，但未涉及到對(duì)ACL載荷的影響。Eberle等[73]在此基礎(chǔ)上采集527 次有受傷風(fēng)險(xiǎn)的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員落地過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行蒙特卡羅模擬仿真，對(duì)滑雪靴后部賦予4 個(gè)不同剛度值（13 Nm/°，16 Nm/°，24 Nm/°，27 Nm/°），分析不同滑雪靴剛度對(duì)落地時(shí)ACL 最大應(yīng)力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著SBRS的增加，最大ACL應(yīng)力的平均值顯著增加，從觸地到產(chǎn)生最大ACL 應(yīng)力的時(shí)間逐漸減少；股四頭肌的平均肌力隨著SBRS 的增加而增加，腘繩肌和脛前肌的平均肌力減小。因此，除了日常的肌力訓(xùn)練，對(duì)雪靴和雪板的研制和改進(jìn)也成為研究的重點(diǎn)，旨在為運(yùn)動(dòng)員提供最安全且合適的運(yùn)動(dòng)裝備。

此外，場(chǎng)地因素同樣不可忽略，其包括雪質(zhì)、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫等，不同場(chǎng)地的條件不同，這些因素都會(huì)對(duì)空中動(dòng)作完成的質(zhì)量和著陸的成功率產(chǎn)生影響[74]。如長(zhǎng)期在松軟的場(chǎng)地上訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，膝傷的發(fā)生率比在硬場(chǎng)低[75]。Charalambous 等[76]研究了冷溫（1.8 ℃～2.4 ℃）和暖溫（14.5 ℃～15.2 ℃）兩種不同落地面溫度對(duì)落地動(dòng)作的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者落地時(shí)下肢的受力大小、能量吸收和關(guān)節(jié)角速度均存在差異。鄭凱等[77]基于不同雪質(zhì)、風(fēng)速等環(huán)境條件，針對(duì)助滑距離起點(diǎn)、終點(diǎn)和助滑速度之間的關(guān)系建立了數(shù)學(xué)模型，有利于運(yùn)動(dòng)員最佳技術(shù)水平的發(fā)揮。因此，運(yùn)動(dòng)員和教練員需掌握?qǐng)龅匾蛩氐挠绊?，加?qiáng)運(yùn)動(dòng)員在各種場(chǎng)地下的技術(shù)訓(xùn)練并預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷。

3 小結(jié)與展望

空中技巧運(yùn)動(dòng)員的落地穩(wěn)定性是受多種因素影響的復(fù)雜過(guò)程，運(yùn)動(dòng)員在完成高質(zhì)量、高難度動(dòng)作的同時(shí)想要穩(wěn)定落地，需要完善出臺(tái)技術(shù)、空中姿勢(shì)控制能力、落地前的準(zhǔn)備（時(shí)間、環(huán)節(jié)位置與速度、肌肉活動(dòng)）、下肢和軀干肌肉力量等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此專項(xiàng)身體素質(zhì)訓(xùn)練和深入探索該項(xiàng)目落地動(dòng)作特征不可或缺。在專項(xiàng)技術(shù)或體能訓(xùn)練中，要依據(jù)影響落地穩(wěn)定性的因素，設(shè)計(jì)出專門(mén)的（如抵抗多種感覺(jué)系統(tǒng)干擾的姿勢(shì)控制能力、下肢和軀干肌群的協(xié)同激活訓(xùn)練、落地策略和落地方式等）訓(xùn)練方法和手段，建議增加落地動(dòng)作的訓(xùn)練計(jì)劃，結(jié)合運(yùn)動(dòng)員自身特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。只有全面發(fā)展和提高該方面的素質(zhì)，才能保證運(yùn)動(dòng)員出色完成技術(shù)動(dòng)作。

同時(shí)，在科研方法和手段方面，目前落地動(dòng)作人體內(nèi)部受力特征（如下肢各關(guān)節(jié)力矩、關(guān)節(jié)承受最大沖擊載荷的閾值、關(guān)節(jié)能量耗散、神經(jīng)肌肉的協(xié)同控制特征）仍不明確，需進(jìn)一步開(kāi)展計(jì)算機(jī)仿真，膝關(guān)節(jié)有限元分析以及表面肌電結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的深層次綜合研究，細(xì)化落地動(dòng)作的研究指標(biāo)，深入探討損傷機(jī)制，為預(yù)防損傷和指導(dǎo)訓(xùn)練提供依據(jù)。