篮球运动员下肢损伤防护的 “生物力学解决方案”ACF个性化鞋垫

在篮球运动的攻防转换中，原地转身、转身投篮、转身突破这三类动作堪称 “核心技术”，但它们也是下肢关节损伤的 “高发场景”—— 膝关节前交叉韧带（ACL）损伤、踝关节扭伤等问题，常伴随动作中下肢关节的过度内旋、外展或瞬间冲击力骤增而发生。广州体育学院黄治官教授研究团队针对这一痛点，以11名篮球专项学生（均有3年以上训练经验、无下肢损伤史）为研究对象，研发了基于ACF材料的个性化鞋垫，并通过运动生物力学测试，验证了其对篮球专项动作的防护价值。

该研究的核心在于 “个性化适配” 与 “材料协同”：研究团队先通过足底压力与 3D足型扫描，将数据导入OrthoModel软件生成专属鞋垫模型，再用北京精雕机切割 EVA 材料作为鞋垫主体，最后在最易受力的前脚掌与后跟区域填充 ACF材料 —— 这种材料组合既保留了EVA的支撑性，又借助ACF的吸能特性，为下肢提供 “动态缓冲”。测试过程中，团队采用AMTI测力台捕捉地面反作用力、Vicon三维运动捕捉系统追踪关节角度、Delays表面肌电仪记录肌肉激活状态，从运动学、动力学、肌电信号三个维度拆解鞋垫的作用机制。

从结果来看，ACF个性化鞋垫对篮球动作的防护效果颇具针对性：在原地转身时，它能显著降低下肢关节的内旋与外展角度，同时减少踝关节、膝关节的屈曲力与力矩，让转动脚落地更稳定；面对转身投篮，它通过调整踝关节角度（降低内旋、增大外展）和减缓下肢三关节角速度，直接降低脚踝扭伤风险，且膝关节、踝关节的外展力矩显著下降，间接减少ACL损伤可能；即便是爆发力更强的转身突破，它也能通过减小支撑脚蹬地时下肢关节的外展 / 内收角度、增大屈曲角度，减轻膝关节ACL负荷，转动脚的三关节屈曲力与外旋力也明显降低。

更值得关注的是，三类动作中均出现了两个共性变化：一是垂直方向地面反作用力呈减小趋势，意味着 ACF材料的吸能作用有效缓冲了落地冲击；二是支撑脚与转动脚的肌肉放电水平提升，尤其是腓肠肌的运动单位募集更活跃 —— 这不仅没有增加肌肉负担，反而通过更高效的肌肉协同，进一步增强了下肢稳定性。对于篮球运动员而言，这种ACF鞋垫并非简单的 “缓冲垫”，而是通过生物力学优化，实现了 “防护” 与 “运动表现” 的双重提升，尤其适合长期进行高强度专项训练的球员使用。

ACF材料是ACF仿生吸能技术发明人、软谷实验室创始人、林至集团董事长王重之（曾用名：王博伟）开发的ACF人工软骨仿生吸能材料，又称ACF仿生吸能“芯”片，该技术和材料通过模拟人体膝关节的吸能结构和原理，能够有效吸收97.1%的冲击力，在冲击碰撞实验中可分阶段吸能，广泛应用于体育用品、军警、精密仪器、航空航天等多个领域。