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超重肥胖对儿童跑步时膝关节生物力学的影响

杨海英 付常喜 何瑞波 马刚

杨海英, 付常喜, 何瑞波, 马刚. 超重肥胖对儿童跑步时膝关节生物力学的影响[J]. 中国学校卫生, 2022, 43(4): 570-573. doi: 10.16835/j.cnki.1000-9817.2022.04.021
引用本文: 杨海英, 付常喜, 何瑞波, 马刚. 超重肥胖对儿童跑步时膝关节生物力学的影响[J]. 中国学校卫生, 2022, 43(4): 570-573. doi: 10.16835/j.cnki.1000-9817.2022.04.021
YANG Haiying, FU Changxi, HE Ruibo, MA Gang. Impact of overweight and obesity on knee joint biomechanics during running in children[J]. CHINESE JOURNAL OF SCHOOL HEALTH, 2022, 43(4): 570-573. doi: 10.16835/j.cnki.1000-9817.2022.04.021
Citation: YANG Haiying, FU Changxi, HE Ruibo, MA Gang. Impact of overweight and obesity on knee joint biomechanics during running in children[J]. CHINESE JOURNAL OF SCHOOL HEALTH, 2022, 43(4): 570-573. doi: 10.16835/j.cnki.1000-9817.2022.04.021

超重肥胖对儿童跑步时膝关节生物力学的影响

doi: 10.16835/j.cnki.1000-9817.2022.04.021
基金项目: 

天津市重点实验室开放基金项目 SY-04-20203-004

江苏省教育科学“十四五”规划课题项目 T-C/2021/14

武警后勤学院基础科研项目 WHJ202106

详细信息
    作者简介:

    杨海英(1982-),男,黑龙江五大连池人,硕士,讲师,主要研究方向为运动健康促进

    通讯作者:

    马刚,E-mail:sdsgmg@qq.com

  • 利益冲突声明  所有作者声明无利益冲突。
  • 中图分类号: R723.14 G806 G804.49

Impact of overweight and obesity on knee joint biomechanics during running in children

  • 摘要:   目的  探讨超重肥胖对儿童跑步时膝关节生物力学的影响,为超重肥胖儿童科学制定运动处方并降低运动损伤风险提供理论支持。  方法  2020年6—8月,选取江苏省徐州市某小学7~11岁正常体重(健康组)和超重肥胖(超重肥胖组)儿童各15名。受试者以[3.5×(1-5%)~3.5×(1+5%)]m/s的速度跑过测力平台,利用Simi Motion动作捕捉系统和Kistler三维测力平台同步采集膝关节运动学与动力学数据,采用外周定量计算机断层扫描测定胫骨平台表面积和密度。对比两组膝关节角度以及基于胫骨平台维度的冲击力学与膝关节力矩的差异。  结果  超重肥胖组跑步时支撑相膝关节外展峰值角度[(6.14±4.16)°]高于健康组[(2.57±1.36)°](t=-3.16,P < 0.01);基于胫骨平台密度标准化后,超重肥胖组的冲击力学(垂直地面反作用力峰值、冲击峰值、最大负载率及平均负载率)与膝关节力矩(膝关节屈膝力、伸展力、内收力矩峰值)均高于健康组(t值分别为-4.26,-4.52,-2.97,-2.74;-2.17,-4.27,-3.70,P值均 < 0.05)。  结论  超重肥胖儿童表现出异常的跑步力学和膝关节负荷模式,跑步时支撑相膝关节承受较大负荷,可能增加前交叉韧带损伤或骨关节炎的发生风险。
    1)  利益冲突声明  所有作者声明无利益冲突。
  • 表  1  健康组和超重肥胖组儿童胫骨平台密度和表面积比较(x±s)

    Table  1.   Comparison of tibial plateau density and surface area between healthy group and overweight/obese group(x±s)

    组别 人数 胫骨平台密度/
    (mg·cm-3)
    体重与胫骨平台密度比值/[kg·
    (mg·cm-3)-1]
    胫骨平台表面积/mm2 体重与胫骨平台表面积比值/
    (kg·mm-2)
    健康组 15 196.41±30.80 0.16±0.03 1 257.32±372.30 0.03±0.01
    超重肥胖组 15 183.47±25.41 0.25±0.05 1 393.06±521.58 0.04±0.02
    t 1.26 -7.02 -0.82 -2.58
    P 0.22 < 0.01 0.42 0.02
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    表  2  健康组和超重肥胖组儿童冲击力学比较(x±s)

    Table  2.   Comparison of impact mechanics between healthy group and overweight and obese group(x±s)

    组别 人数 垂直地面反作用力峰值 冲击峰值
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    健康组 15 76.32±13.81 2.61±0.46 0.07±0.02 0.40±0.08 53.20±12.86 1.79±0.46 0.05±0.02 0.27±0.07
    超重肥胖组 15 104.88±20.10 2.29±0.33 0.09±0.04 0.58±0.14 77.53±16.64 1.72±0.41 0.07±0.03 0.43±0.12
    t -4.22 2.19 -1.71 -4.26 -4.46 0.44 -1.70 -4.52
    P < 0.01 0.04 0.10 < 0.01 < 0.01 0.66 0.10 < 0.01
    组别 人数 最大负载率 平均负载率
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    健康组 15 2 719.62±516.74 91.80±19.77 2.35±0.84 14.28±3.82 2 234.05±425.68 75.33±15.02 1.93±0.67 11.79±3.60
    超重肥胖组 15 3 449.35±854.27 77.58±24.51 2.96±1.77 18.91±4.90 2 856.83±648.04 63.04±14.35 2.42±1.30 16.14±4.77
    t -2.83 1.75 -1.22 -2.97 -3.11 2.28 -1.30 -2.74
    P 0.01 0.09 0.24 0.01 < 0.01 0.03 0.21 0.01
    下载: 导出CSV

    表  3  健康组和超重肥胖组儿童膝关节力矩比较(x±s)

    Table  3.   Comparison of knee joint torque between healthy group and overweight and obese group(x±s)

    组别 人数 膝关节屈膝力矩峰值 膝关节伸展力矩峰值
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    健康组 15 9.16±3.61 0.31±0.13 0.01±0.00 0.05±0.02 47.61±8.73 1.60±0.31 0.04±0.02 0.25±0.06
    超重肥胖组 15 11.63±3.87 0.26±0.09 0.01±0.01 0.07±0.02 64.02±10.18 1.43±0.33 0.06±0.03 0.36±0.08
    t -1.81 1.34 -1.05 -2.17 -4.72 1.51 -1.32 -4.27
    P 0.08 0.19 0.30 0.04 < 0.01 0.14 0.20 < 0.01
    组别 人数 膝关节内收力矩峰值 膝关节外展力矩峰值
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    绝对值/N 体重标准化/
    (N·kg-1)
    胫骨平台表面积标准化/(N·mm-2) 胫骨平台密度标准化/
    [N·(mg·cm-3)-1]
    健康组 15 5.69±1.93 0.19±0.07 0.01±0.00 0.03±0.01 13.87±3.36 0.47±0.12 0.01±0.00 0.07±0.02
    超重肥胖组 15 8.81±3.25 0.20±0.08 0.01±0.01 0.05±0.02 11.79±3.03 0.26±0.09 0.01±0.01 0.07±0.02
    t -3.20 -1.11 -1.83 -3.70 1.78 5.33 0.89 0.78
    P < 0.01 0.91 0.08 < 0.01 0.09 < 0.01 0.38 0.44
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-27
  • 修回日期:  2022-03-11
  • 网络出版日期:  2022-04-25
  • 刊出日期:  2022-04-25

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