人工和天然草地对青年女性跳跃落地时下肢生物力学表现的影响

doi:10.12307/2025.270

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (6): 1101-1107.doi: 10.12307/2025.270

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人工和天然草地对青年女性跳跃落地时下肢生物力学表现的影响

芦劼明，李亚静，杜培洁，徐冬青

天津体育学院运动健康学院，天津市 301617

收稿日期:2024-02-08 接受日期:2024-04-03 出版日期:2025-02-28 发布日期:2024-06-20
通讯作者: 徐冬青，哲学博士，教授，天津体育学院运动健康学院，天津市 301617
作者简介:芦劼明，男，1990年生，天津市人，汉族，2016年天津体育学院毕业，理学硕士，助理研究员，主要从事运动损伤预防与康复相关研究。
基金资助:
天津市研究生科研创新项目(2020YJSB103)，项目负责人：芦劼明

Effects of artificial turf versus natural grass on biomechanical performance of the lower limbs in young females during jump-landing

Lu Jieming, Li Yajing, Du Peijie, Xu Dongqing

Institute of Sport, Exercise and Health, Tianjin University of Sport, Tianjin 301617, China

Received:2024-02-08 Accepted:2024-04-03 Online:2025-02-28 Published:2024-06-20
Contact: Xu Dongqing, PhD, Professor, Institute of Sport, Exercise and Health, Tianjin University of Sport, Tianjin 301617, China
About author:Lu Jieming, Master, Assistant researcher, Institute of Sport, Exercise and Health, Tianjin University of Sport, Tianjin 301617, China
Supported by:
Graduate Student Research and Innovation Program of Tianjin, No. 2020YJSB103 (to LJM)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
非接触性前交叉韧带损伤：根据损伤时的状态将前交叉韧带损伤划分为接触性损伤和非接触性损伤。非接触性前交叉韧带损伤的常见损伤动作有3种，包括跳跃后着地、行进中突然制动、突然变向伴随膝关节扭转，与此同时，在膝微曲(5°-25°)，处于外翻位，在这种情况下，前交叉韧带更易损伤。
跳跃落地：是体育运动中常见的动作之一，其落地过程中若出现异常的关节运动学、动力学等异常改变往往提示运动损伤风险的增高。

背景：研究发现运动者解剖结构、激素水平、神经肌肉功能等内部因素与前交叉韧带损伤风险密切相关，而运动场地材质等外部因素也成为影响非接触性前交叉韧带损伤发生的危险因素之一，但目前研究中对其关注度相对不足。
目的：探讨人工草地和天然草地对青年女性跳跃落地时下肢生物力学表现影响。
方法：根据测试需要将符合GB/T 20033.3-2006以及GB/T 19995.1-2005标准的人工草地和天然草地平整固定于2块三维测力台上。21名青年女性自愿受试者分别在人工草地和天然草地完成跳跃落地任务。受试者站立于台阶上随后向前跳跃，跳落至测力台后立即全力纵跳并再次落至测力台上，2次落地均要求双脚分别落至2块测力台上，整个跳跃动作流畅无停顿视为成功。同步采集下肢落地过程中运动学、动力学及肌电数据，比较分析二者差异。
结果与结论：①动力学方面，在天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻后向地面反作用力、纵向地面反作用力显著低于在人工草地时(P < 0.05；P < 0.01)；峰值地面反作用力时刻二者亦显著低于在人工草地时(P < 0.05；P < 0.05)，且表现出更高的膝关节屈曲力矩(P < 0.01)。②肌电方面，在天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻后100 ms内股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌肌电活动水平显著低于在人工草地时(P < 0.05；P < 0.01；P < 0.05)。③结果说明，在人工草地进行跳跃落地任务时较天然草地时会出现使前交叉韧带张力升高的生物力学表现。
https://orcid.org/0009-0001-5321-5430(芦劼明)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词:

人工草地, 天然草地, 跳跃落地, 生物力学, 青年女性

Abstract:
BACKGROUND: It has been found that internal factors such as anatomical structure, hormone level and neuromuscular function of athletes are closely related to the risk of anterior cruciate ligament injuries, and external factors such as the material of the playing field also become one of the risk factors affecting the occurrence of non-contact anterior cruciate ligament injuries, but they are relatively under-attended in the current studies.
OBJECTIVE: To explore effects of artificial turf versus natural grass on the biomechanical performance of the lower limbs in young females during jump-landing.
METHODS: According to the test needs, artificial turf and natural grass in accordance with the standards of GB/T 20033.3-2006 and GB/T 19995.1-2005 were leveled and fixed on two three-dimensional force measuring platforms. Twenty-one young females were voluntarily recruited and completed the jump-landing task on the artificial turf and natural grass. Subjects stood on the steps and then jumped forward, jumped down to the force measuring platform and immediately jumped with full force to the force measuring platform again. The two landings were required to fall to the two force measuring platforms, and the whole jumping action was considered successful without any pause. The kinematic, kinetic and electromyographic data of the lower limbs during the landing process were collected synchronously to compare and analyze the differences between the two.
RESULTS AND CONCLUSION: In terms of kinetics, posterior and vertical ground reaction force at the initial landing moment during jump-landing on the natural grass were significantly lower than those on the artificial turf (P < 0.05, P < 0.01), as well as at the peak ground reaction force moment (P < 0.05, P < 0.05). Additionally, the knee flexion moment when jump-landing on the natural grass was higher than that on the artificial turf (P < 0.01). In terms of electromyography, within 100 ms after the initial landing moment, the electromyography activity levels of medial femoris muscle, lateral femoris muscle and anterior tibialis muscle when jump-landing on the natural grass were significantly lower than those on the artificial turf (P < 0.05, P < 0.01, P < 0.05). To conclude, compared with the natural grass, jump-landing on the artificial turf leads to an change in biomechanical performance that will cause an increase in anterior cruciate ligament tension.

Key words: artificial turf, natural grass, jump landing, biomechanics, young females

中图分类号:

芦劼明, 李亚静, 杜培洁, 徐冬青.

人工和天然草地对青年女性跳跃落地时下肢生物力学表现的影响

[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(6): 1101-1107.

Lu Jieming, Li Yajing, Du Peijie, Xu Dongqing. Effects of artificial turf versus natural grass on biomechanical performance of the lower limbs in young females during jump-landing[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(6): 1101-1107.

图/表（结果） 4

2.1 参与者数量分析测试过程共纳入21名受试者，无人员脱落，均进入结果分析。
2.2 不同草地上跳跃落地时地面反作用力比较在天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻后向地面反作用力、纵向地面反作用力显著低于在人工草地时(t=2.507，P < 0.05；t=2.883，P < 0.01)；在天然草地进行跳跃落地任务时峰值地面反作用力时刻后向地面反作用力、纵向地面反作用力显著低于在人工草地时(t=2.384，P < 0.05；t=2.540，P < 0.05)。在人工草地和天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻及峰值地面反作用力时刻外向地面反作用力无显著差异(P > 0.05)，见表1。

2.3 不同草地上跳跃落地时各关节角度比较在人工草地和天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻及峰值地面反作用力时刻各关节角度无显著差异(P > 0.05)，见表2。

2.4 不同草地上跳跃落地时各关节力矩比较在天然草地进行跳跃落地任务时峰值地面反作用力时刻膝关节屈曲力矩显著高于在人工草地时(t=-3.238，P < 0.01)，但在初始触地时刻并无显著差异(P > 0.05)。在人工草地和天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻及峰值地面反作用力时刻髋关节、踝关节力矩无显著差异(P > 0.05)，见表3。

2.5 不同草地上跳跃落地初始触地后100 ms内肌肉肌电活动比较在天然草地进行跳跃落地任务时初始触地时刻后100 ms内股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌肌电活动水平显著低于在人工草地时(t=2.243，P < 0.05；t=4.072，
P < 0.01；t=2.850，P < 0.05)，其余肌肉肌电活动水平未见显著差异(P > 0.05)，见表4。

2.6 不良事件在测试过程中，均无受试者发生跌倒受伤、肌肉、韧带拉伤等相关运动损伤。

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引言

跳跃落地是体育运动中常见动作，也是易引发非接触性前交叉韧带损伤的常见动作之一，即损伤发生时运动者间并无直接的身体接触，而是由于自身运动控制失衡造成膝关节承受了较大的力，超过了前交叉韧带所能承载的极限负荷，下肢触地时若出现膝关节屈曲角度和力矩减小、地面反作用力增加等异常的运动学、动力学表现都可能增大前交叉韧带所受张力[1-3]，这些生物力学指标的变化也被用作评判非接触性前交叉韧带损伤风险的重要依据。流行病学研究显示运动性前交叉韧带损伤的发生率仍相对较高且呈不断增长趋势[4]，特别是青年女性运动者中表现出相对更高的损伤发生率[5-6]。近年来国内外学者针对影响损伤发生的风险因素开展了广泛研究，发现运动者解剖结构、激素水平、神经肌肉功能等内部因素与前交叉韧带损伤风险密切相关，而运动场地材质等外部因素也成为影响非接触性前交叉韧带损伤发生的危险因素之一[7-9]，但目前研究中对其关注度相对不足。
近年来针对前交叉韧带损伤的高发生率，国内外学者针对影响损伤发生的风险因素开展了广泛研究。目前有研究认为多数非接触性前交叉韧带损伤的发生是由于多重因素交互作用引起的，有学者将其分为内部因素和外部因素，前者包括性别、解剖结构、激素水平、神经肌肉功能等，而后者则包括运动装备、天气、运动场地等[7-9]。
而研究更多关注了神经肌肉功能等内部因素对非接触性前交叉韧带损伤风险的影响，如发现运动性骨骼肌疲劳会引起受试者跳跃落地时出现膝关节屈曲角度减小等引起前交叉韧带损伤风险增加的生物力学改变[10-11]，而对外部因素的关注度则相对缺乏。
就足球、橄榄球等运动项目而言，其多在天然草地上完成训练或比赛，而考虑到较低维护成本、较高耐用性以及不易受环境温度影响等特点，人工草地得到广泛推广，其由弹性基层、人造草纤维和填充颗粒组成，也被应用于各类训练和比赛中[12]。但由于人工草地较天然草地有着较高的硬度和摩擦系数，其是否会引起运动过程中下肢生物力学发生改变，增高非接触性前交叉韧带损伤发生风险成为了关注的焦点[13-14]。XIAO等[15]学者对2000年后发表的与前交叉韧带及草地类型等要素相关的文献进行荟萃分析发现，女性运动者在人工草地运动时较在天然草地运动时发生前交叉韧带损伤风险更高；BALAZS及NGATUVAI等[16-17]学者对发生前交叉韧带损伤的运动者进行调查分析也同样发现，在人工草地运动时较在天然草地运动时前交叉韧带损伤发生率更高。但HOWARD等[18]根据美国大学体育学会运动损伤数据库自2004-2014年间前交叉韧带损伤发生情况进行分析，结果发现在天然草地训练的运动员较在人工草地训练的运动员发生前交叉韧带损伤风险更高。而CARD等[19]对2017-2018赛季至2021-2022赛季美国职业橄榄球大联盟公开数据分析发现，在人工草地运动时发生前交叉韧带损伤风险仅有升高趋势，但其与在天然草地运动时损伤发生率并无显著差异。
综上，目前关于人工草地和天然草地对前交叉韧带损伤风险影响相关研究多局限在综述性研究或流行病学调查研究，且受限于人群特征、损伤类型等因素影响，相关研究并未得出统一的结论。而关于前交叉韧带损伤风险研究现多采用运动生物力学手段开展，但就不同草地类型对运动时下肢生物力学表现的影响尚不清楚，其是否会引起前交叉韧带损伤相关生物力学风险升高有待进一步探讨。因此，此项研究提出假设：在人工草地进行跳跃落地任务时会较在天然草地运动时出现引起前交叉韧带损伤风险升高的生物力学表现，并观察女性受试者在人工草地和天然草地上完成跳跃落地时下肢生物力学表现，分析探讨不同草地对前交叉韧带损伤发生风险的影响，为进一步补充完善影响前交叉韧带损伤发生风险因素提供理论和实验依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods
1.1 设计下肢生物力学对比分析。
1.2 时间及地点试验于2022年4月至2023年12月在天津体育学院运动生物力学实验室完成。
1.3 对象
纳入标准：①女性、年龄18-30岁；②体质量指数在18.5-23.9 kg/m2范围内；③具有跑步、蹬车等规律运动习惯但无专业运动训练背景；④身体健康；⑤PAR-Q问卷各选项均为否。
排除标准：存在运动及感觉系统功能障碍或相关手术史。
研究最终选取21名天津体育学院女性自愿受试者，年龄为(24.48±1.36)岁，身高为(164.05±4.41) cm，体质量为(56.67±4.97) kg，体质量指数为(21.03±1.27) kg/m2。该研究获得天津体育学院伦理委员会审批通过(TJUS2022-029，
2022年3月)。研究中的全部受试者已知晓试验全部内容，并已签署知情同意书。
1.4 方法
1.4.1 试验前准备采集受试者年龄、身高、体质量等基础信息。受试者首先熟悉整个测试流程、动作及要求，更换统一紧身上衣、短裤以及运动鞋并完成5 min慢跑及牵拉的准备活动。为采集受试者肌电数据，剔除受试者股内侧肌、股外侧肌、股直肌、半腱肌、股二头肌、腓肠肌、胫骨前肌肌腹处皮肤表面毛发，用体积分数75%乙醇进行擦拭，将电极粘贴在每一块待测肌肉收缩时肌腹隆起最高处，并与肌纤维走形方向一致，两电极片间间距2 cm。将电极片与导线相连并连接于肌电仪(Noraxon，采样频率1 500 Hz)，利用扎带及弹性绷带固定导线及肌电盒，随后进行最大自主等长收缩测试(maximum voluntary contraction，MVC)用于数据标准化。为采集受试者运动学等数据，根据体表解剖学标志在受试者身上粘贴反光标志点，标志球直径14 mm，粘贴位置为受试者双侧髂前上棘、髂后上棘、大转子下方、股骨内外侧髁、腓骨小头、胫骨粗隆、内外踝、第二跖骨头表面、第一跖趾关节、第五跖趾关节、足跟。

在实验室中央搭建长约6 m、宽约3 m的测试场地，测试场地中央并排放置两块三维测力台(Kistler，采样频率1 000 Hz)，测力台长60 cm、宽50 cm，测力台与测试场地处于同一平面。以测力台为中心，在四周放置8台红外摄像机(Qualisys，采样频率100 Hz)，用于动作捕捉。在测力台后方放置30 cm高台阶，二者间距离为受试者50%身高[20]，见图1。正式测试开始前根据测试需要将符合GB/T 20033.3-2006以及GB/T 19995.1-2005标准的人工草地和天然草地平整固定于测力台上。

1.4.2 试验方案受试者以随机顺序分别在人工草地或天然草地上完成跳跃落地测试，借鉴DAI等[21]研究设计，为尽可能避免疲劳等因素影响每次测试间隔10 min。跳跃落地测试方法为受试者站立于台阶上随后向前跳跃，跳落至测力台后立即全力纵跳并再次落至测力台上。测试过程受试者双手放于腰部，两次落地均要求双脚分别落至两测力台上，整个跳跃动作流畅无停顿视为成功[20]，见图2。测试过程中同步采集受试者运动学、动力学及肌电数据，每种草地类型需采集3次成功数据。

1.4.3 指标选取和数据处理使用QTM软件对所有受试者的静态及动态模型进行修点，截取所需部分动态模型，导入Visual3D软件进行数据分析计算。下肢局部环节坐标系的建立方法参考文献[22]的计算方法，采用欧拉角的方法计算髋、膝、踝的三维角度，其中膝关节角度定义为小腿坐标系与大腿坐标系之间的欧拉角，第1次转动围绕x轴，获得屈伸角(正角为屈，负角为伸)，第2次转动围绕y轴，获得内收外翻角(正角为内收，负角为外翻)，第3次转动围绕z轴，获得旋内旋外角(正角为内旋，负角为外旋)。依据逆动力学的计算方法获取下肢髋、膝、踝的关节净力矩[23]，并进行标准化。地面反作用力的数据采用除以受试者的体质量进行标准化，运动学和动力学数据选取跳跃落地时初始触地时刻(触地后地面反作用力> 10 N的时刻)髋、膝、踝关节矢状面、冠状面、水平面的角度和力矩。
截取受试者在最大自主等长收缩时中间3 s以及跳跃落地时初始触地时刻后100 ms的原始肌电数据[24]，使用表面肌电信号处理软件(MR-XP 1.07 Master Edition)进行滤波(40-500 Hz)后获取原始数据。采用同样的方法对所有肌肉MVC的信号进行处理，并截取MVC信号中振幅最大的1 s数据，作为该肌肉的标准，所有肌肉均以各自的MVC进行标准化。计算各肌肉均方根振幅并进行标准化，得出股内侧肌、股外侧肌、股直肌、半腱肌、股二头肌、腓肠肌、胫骨前肌激活比。
1.5 主要观察指标 ①不同草地上跳跃落地时地面反作用力、各关节角度、各关节力矩；②不同草地上跳跃落地初始触地后100 ms内肌肉肌电活动情况。
1.6 统计学分析试验数据采用SPSS 29.0进行统计分析，结果以x±s表示，采用配对样本t检验比较不同草地类型(人工草地、天然草地)对跳跃落地时下肢运动学、动力学和肌电等指标的影响，P < 0.05视为差异有显著性意义。该文的统计学方法已经天津体育学院统计学专家审核。

讨论

运动过程中运动表面的物理特性与下肢运动损伤的发生有着密切联系，其作为运动性前交叉韧带损伤的可能风险因素受到了学者的广泛关注，但现阶段相关实验证据还不够完善。此次研究比较了在人工草地和天然草地上完成跳跃落地任务时下肢运动学、动力学和主要肌肉激活程度的变化，研究发现在人工草地完成跳跃落地任务时较在天然草地时初始触地时刻及峰值地面反作用力时刻表现出更高的后向、纵向地面反作用力，峰值地面反作用力时刻时表现出更小的屈膝力矩，且在触地后100 ms内股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌表现出更高的肌电活动水平，这些生物力学改变一定程度上会引起前交叉韧带所受张力升高，这一结果与此次研究假设相符。
自20世纪60年代引入人工草地以来现已发展至第三代人工草地，尽管其已更接近天然草地特征，但在实践中由于较大的表面硬度成为可能引起下肢生物力学表现改变的因素之一[12，25]。运动中下肢关节会承受来自地面的作用力，在这一过程中由于运动材质的材料或结构特性不同导致其缓冲减震能力不同，表面硬度较大的运动材质吸收地面冲击能力较差[26]，表现为在人工草地完成跳跃落地任务时下肢承受了更高的地面反作用力。而较大的地面反作用力被认为是影响非接触性前交叉韧带损伤风险的危险因素之一，HASHEMI等[27]学者指出跳跃落地时地面反作用力会通过胫骨向上传递，并在胫骨近端内外两侧同时形成大小相近的关节压缩力，而当膝关节处于较小屈曲角度时或接近伸膝位时地面反作用力会作用于呈现后倾状态的胫骨平台并形成向前的关节压缩力分力，使得胫骨出现相对股骨前移的趋势并引起前交叉韧带所受张力升高[28-29]。此外研究还发现在人工草地完成跳跃落地任务时较天然草地时表现出更高的后向地面反作用力，其为下肢触地后地面反作用力所转化的朝向膝关节后方的分力，在运动中方向向后的地面反作用力分力会使膝关节产生方向向后的力矩，此时机体会通过神经肌肉动员增加股四头肌收缩从而产生向前的伸膝力矩来与之平衡，而较大的后向地面反作用力分力会引起股四头肌更大程度的收缩，使得前交叉韧带所受张力越大[28-31]。
有学者指出在运动过程中非接触性前交叉韧带损伤可能发生在初始触地后的100 ms内[32]，因此，此次研究观察了在人工草地和天然草地完成跳跃落地任务时初始触地后的100 ms内下肢主要肌肉活动变化，结果发现在硬度相对较高的人工草地完成跳跃落地任务时触地后100 ms内股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌肌肉活动水平显著高于在天然草地完成跳跃落地任务时，这一结果与部分学者观点相近，其亦认为运动表面材质的硬度与肌肉激活程度呈正相关关系[33]。在运动过程中机体会根据外界环境的变化通过把感受器官所采集的信号传入大脑经加工整合处理后调节动员运动系统[34-35]，当在人工草地完成跳跃落地任务时由于其表面硬度较天然草地更高，吸能作用较弱，所形成的地面反作用力更高，下肢关节需尽可能延长地面反作用力对下肢关节的作用时间以降低地面冲击，因此出现落地后股四头肌、胫骨前肌肌肉活动水平增高的变化可能与在人工草地完成跳跃落地缓冲时股四头肌、胫骨前肌需被更多动员完成离心收缩，从而加强膝关节和踝关节减速运动以减少所收到的冲击有关。对膝关节而言股四头肌和腘绳肌的共同收缩为膝关节提供了主动的保护和被动的限制，适当的肌肉激活为膝关节创造了一种主动的稳定状态。COLBY等[36]学者指出下肢触地时股四头肌完成离心运动并逐渐达到激活水平峰值阶段，而触地后腘绳肌开始收缩以对抗股四头肌产生的前剪切力。而当股四头肌激活增加，腘绳肌收缩产生的保护作用不足时，可能会增加前交叉韧带所受张力，引起前交叉韧带损伤风险上升[37]。而由于在人工草地运动时落地阶段表现出更高的股内侧肌、股外侧肌活动水平，这可能导致了峰值地面反作用力时刻伸膝力矩增加，进而表现出相对较小的屈曲力矩水平。YU等[28]发现伸膝力矩与胫骨前剪切力呈正相关关系，即随着伸膝力矩的升高，屈膝力矩下降，前交叉韧带所受张力升高，引起损伤风险上升。
然而，此次研究结果也与前人研究发现有所差别，STRUTZENBERGER等[38]学者探讨了8名青年女性在人工草地和天然草地上完成侧切变向动作时下肢运动学的差异，但研究仅发现在人工草皮上完成侧切变向动作时表现出膝关节外翻角度降低的趋势，膝关节外翻角度与在天然草皮上时并未表现出显著差异，研究认为该结果无法证明在人工草地上完成侧切变向动作时较在天然草地时前交叉韧带损伤风险会增加。该研究仅观察了在不同类型草地上运动时运动学指标的差异，并未观察动力学及相关肌肉肌电活动有无不同，可能制约了进一步探讨不同类型草地的影响。另该研究采用侧切变向作为动作模型，该动作生物力学表现可能更多与不同类型草地牵引力有关[39]，而此次研究采用跳跃落地模型可能与不同类型草地缓冲能力关联更为紧密，使得两研究结果有一定差异。此外，此次研究与前人学者部分流行病学研究结果亦存在一定差异，HOWARD等[18]学者研究发现在天然草地训练会较在人工草地时引起更高的前交叉韧带损伤发生率，而CARD等[19]研究则认为在天然草地和人工草地运动时前交叉韧带损伤发生风率并无显著差异。这一方面由于影响前交叉韧带损伤发生危险因素相对复杂，如性别、训练水平、神经肌肉功能、运动装备等，受限于样本量较小等因素上述研究可能无法充分控制混杂因素以深入分析草地类型对损伤发生率的影响，这可能影响了流行病学研究的分析结果，另一方面多关节多平面的异常运动动力学变化是引起前交叉韧带损伤发生的关键，尽管较高地面反作用力、较高的股四头肌活动水平对提示前交叉韧带损伤发生风险具有重要意义，但由于前交叉韧带损伤发生影响因素众多，其无法直接代表前交叉韧带损伤的发生。
综上，此次实验室研究发现在人工草地进行跳跃落地任务时较在天然草地时下肢关节表现出引起前交叉韧带所受张力升高的生物力学表现，提示发生前交叉韧带损伤风险上升，可见在人工草地进行训练和比赛前更应加强下肢神经肌肉功能训练，特别是加强对前交叉韧带具有保护作用的腘绳肌等肌群训练，并改善运动者落地模式，如增加落地时膝关节屈曲角度等以降低前交叉韧带所受张力。
尽管研究发现了上述差异，但仍存在一定局限。前人研究指出跳跃落地时较小的髋、膝关节角度等运动学改变也会引起前交叉韧带损伤风险升高，但并未发现在人工草地和天然草地跳完成跃落地任务时表现出上述差异。这可能也与运动时机体良好的控制能力有关，在应对不同类型草地下进行跳跃落地任务时能够及时调整神经肌肉活动，避免出现进一步运动控制失衡。而在实际运动中通常伴有复杂认知需求或伴随出现运动性疲劳，有研究证实运动中认知需求会占用大脑资源，影响对外界信息的加工处理速率，导致后续神经肌肉调控能力受到负面影响[40-41]；而运动性疲劳会延缓神经肌肉反应速度、减弱募集能力，对运动控制产生不利影响[10-11]，这是目前研究的局限之一。因此未来研究中也应考虑探讨运动控制水平与不同类型草地对跳跃落地时下肢生物力学表现的交互影响。此外，此次研究考虑到影响前交叉韧带损伤发生的危险因素较为复杂，基于目前研究所显示青年女性前交叉韧带损伤发生率相对较高的现状仅纳入青年女性受试者，但由于不同性别人群可能存在神经肌肉功能水平差异，因此无法确定在男性受试群体中是否也会发现近似差异，未来研究也有待进一步补充完善，这是此项研究的局限性。
结论：在人工草地进行跳跃落地任务时较在天然草地时引起青年女性落地时下肢关节承受更大的纵向及后向地面反作用力，股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌活动水平更高，并表现出较小的膝关节屈曲力矩，即在人工草地进行跳跃落地任务时较天然草地时会出现使前交叉韧带张力升高的生物力学表现。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

人工和天然草地对青年女性跳跃落地时下肢生物力学表现的影响

Effects of artificial turf versus natural grass on biomechanical performance of the lower limbs in young females during jump-landing

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