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借助测量仪防止花样滑冰运动中的关节应力损伤

2014年 10月 30日

by Fanny Griesmer

花样滑冰是一项非常优美但又充满危险的运动;在冰上反复地跳跃和落地,会产生非常大的关节应力。研究人员正致力于研究一种“智能”冰刀,用来测量冰刀施加在冰上的力。这些数据可以用来防止运动中对身体产生的伤害。

花样滑冰对身体造成诸多伤害

如果您见过花样滑冰运动员向空中跃起然后又重重地落到冰面上的情景,您就可以想象,长此以往,这种猛烈撞击的动作对花滑运动员的关节会造成多大的压力。事实上,根据 Phys.org 网站最近刊登的一篇文章,当一位花滑运动员跳起并落地时,他(她)可能“承受的力的大小达到自身体重的六倍之多。”想象一下一遍又一遍地反复做这些动作。

为了让您有一个更清楚的认识,请观看下方视频(来自 Wikipedia.com),了解一些常见的花样滑冰跳跃动作:点冰跳(包括后外点冰跳、后内点冰跳、勾手跳)和刀刃跳(包括后外结环跳、后内结环跳、一周半跳)。


“本视频演示了各种花样滑冰跳跃动作。”由 Oharaek 提供。已通过 Wikimedia Commons,并得到 Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 许可。

应力损伤不同于创伤,它与过度使用有密切的关系。在冰上过度地跳跃容易导致应力性骨折和反应、肌腱炎、臀部肌肉拉伤、膝关节损伤及其他伤害。值得庆幸的是,如果一开始就加以注意,因过度使用造成的损伤其实是可以避免的。

收集相关数据,保护花滑运动员免受应力损伤

为了帮助花滑运动员免受应力损伤,研究人员正着手研究一种仪器,用来测量运动员起跳后落到冰面时的受力情况。目前的仪器版本可以测量水平和竖直载荷,接下来的计划是进一步提高这一系统的准确性。通过测量花滑运动员落地时所承受的巨大冲击力数据,就可以利用该仪器决定何时以及如何调整日常训练,或者根据情况结束训练,从而避免花样滑冰过程中产生关节应力损伤问题。

花样滑冰鞋的刀片。
花样滑冰鞋的特写镜头。

装有测量仪的冰刀

那么这种测量仪是如何工作的呢?这种仪器由电池驱动,直接装在花样滑冰鞋的刀片上。连接刀片与靴子的支柱上装有电阻应变计。当花滑运动员跃起并落地时,这些支柱(即应变计),会由于受力而发生变形。

在变形的同时,应变计的电阻也会发生改变。接着,惠斯登电桥电路会测量电阻的变化,而中央控制系统会计算整体受力情况。据报道,整个装置仅重 142 克,而且不会接触冰面,因此不会干扰花滑运动员的任何动作;对运动员来说,这是一种理想的测量装置。

如果将一些应力和应变仿真结果与测试数据相比较,您会发现一些非常有趣的地方…

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