中文摘要：

我们对我国空降兵跳伞伤大样本流行病学调查发现跳伞时踝关节损伤是特有的X、Y、Z轴多向合力的致伤结果;是和平时期空降兵停训的常见原因，在跳伞伤中比例可达40%；是空降兵非战斗减员的重要原因，高达15%。但对空降兵踝关节多轴多向合力作用下特有损伤机制的生物力学及有限元研究尚属空白，因而未有满意预防措施。如何了解其有特有的损伤机制并加以预防是唯空军急待解决的重要课题。本课题通过模拟跳伞踝关节易伤体位下的动态和静态生物力学研究，建立并结合跳伞踝关节易伤体位三维有限元数据模型，能够更准确的获得跳伞着陆时踝关节应力分布，应力集中点，应变力等力学参数和损伤阈值，从而拟解决高空军事跳伞、高空运动跳伞和现代运动等特定环境下踝关节损伤的特有致伤力学机制、并对进一步预防高空军事跳伞、高空运动跳伞等踝关节损伤、改进现有训练模式和随身防护装置提供实验依据。此课题不仅有重要的军事意义，同时具备鲜明的公共医学意义。

结论摘要：

课题组通过对我国空降兵跳伞伤大样本流行病学调查发现跳伞时踝关节损伤是特有的多轴多向合力的致伤结果。本课题包括3项内容:踝关节三维有限元数据模型建立及力学分析；踝关节人体标本组织损伤阈值测定；模拟跳伞着陆踝关节生物力学指标测定。①踝关节三维有限元数据模型可以提供力学传导、分布、应力集中位点等指标，通过实验获得以下结论胫骨前侧中下段为主要应力集中区域，区域颜色越鲜艳则应力越集中，胫骨前侧主要为拉伸应力，胫骨后侧应力集中区域也主要分布于中下段，表现为压缩应力。胫骨力线并非沿着胫骨轴向走行，有向后弯曲的倾向。胫骨前侧拉伸应力最大值约为3609N，后侧压缩应力最大值为5212N。胫距关节面上压力主要分布于胫骨远端关节面中央及后踝处，分布不均匀，应力值约为1291N。应用Mimics及Ansys软件构建人体胫骨及踝关节三维有限元模型，可以实现对胫骨及踝关节受力情况的分析，为下一步动静态生物力学试验及三维有限元分析研究高空跳伞环境下踝关机易伤机制奠定了基础。 ②人体踝关节标本组织损伤的生物力学阈值测定结果模拟空降兵跳伞着陆瞬间踝关节由跖屈状态到内翻状态下外侧副韧带及关节囊纤维组织在抗内翻应力作用时呈现“等长收缩”及“等张收缩”特性。踝关节外侧副韧带及关节囊损伤时的承载力均值约为2207.18N。实际情况下，伞兵着陆损伤是一个动态的过程，力的变化较为复杂，仍有待于动态生物力学实验进一步研究。 ③ 模拟跳伞着陆踝关节生物力学指标测定在采取正确的着陆姿势条件下，踝关节角速度、受力时间和缓冲时间是反映足踝部稳定性和受力衰减的直接生物力学指标，而直接反作用力的大小与足踝部的稳定性没有相关性。着陆时足底第1-4足趾区受力最大，此区域可能是需要防护的部位。但在实际跳伞着陆过程中，并不能忽视外界的干扰因素，如着陆地点的地形、地貌，坏境因素、心理因素等。因此，加强跳伞着陆下肢的协调性专项训练和突发事件应变能力的培养是降低跳伞着陆踝关节损伤发生率的重要措施。