研究目的:落地过程中胫股关节所承受的高冲击是引发该关节骨骼、韧带和软组织损伤的重要诱因之一。前人相关研究中采用的方法或宏观、或具有侵入性、或拍摄速率受限、或辐射剂量较大,测得的结果或欠缺真实性、或误差较大,使临床剖析高冲击运动中在体胫股关节内部骨骼真实、精确的运动和软组织形变的需求越发迫切。解决该需求有助于深层次探讨引起胫股关节损伤的潜在危险因素、可能致伤机理和科学防治方法。因此,本研究目的为:（1）为研究人员提供一种可选的、精准的,可同时分析在体骨骼运动和软骨接触特征的方法;（2）增加对落地动作中在体胫股关节内部骨骼相对运动的认识,探讨高冲击落地对胫股关节骨骼6自由度运动的影响;（3）增加对落地动作中胫股关节内部软骨接触特征的认识,探讨高冲击落地与胫股关节软骨和半月板损伤的关系;（4）为使用传统三维运动捕捉系统分析胫股关节运动的研究人员提供理论参考。研究方法:本研究共开展两个实验,完成四个研究。实验一,采用国际领先的高速双平面正交荧光透视成像系统（国内首套）结合磁共振成像重建三维骨骼模型进行配准的方法,获取猪后腿膝关节样本完成屈伸动作时,胫股关节6自由度运动的结果,使用皮尔逊相关分析和Bland-Altman图对该结果与临床金标准（金属珠模型）计算得到的结果的准确度、精确度和一致性进行检验。实验二,采用高速双平面正交荧光透视成像系统、三维运动捕捉系统与测力台系统同步的方法,拍摄15名青年男性从30cm和60cm跳台双腿落地时主动腿胫股关节的运动,计算胫骨相对于股骨完整、连续的6自由度运动学特征和软骨接触特征;使用双因素重复测量方差分析检验高度因素和平台因素或时刻因素对垂直地面反作用力峰值,特征时刻或特征阶段软骨接触轨迹移动范围、接触面积或接触形变量的交互影响或主要影响,当存在交互影响时,进一步进行简单效应分析,将胫股关节屈曲角度设置为协变量;使用配对样本t检验对两个高度之间特征时刻或特征阶段胫股关节6自由度运动学指标、软骨接触位置结果的差异,和受试者从同一高度落地时,高速双平面正交荧光透视成像系统与传统三维运动捕捉系统测得的胫股关节旋转结果的异同进行检验;使用线性和非线性回归分析判断高速双平面正交荧光透视成像系统测得的胫股关节旋转运动曲线结果与传统三维运动捕捉系统测得的对应结果的关系,为传统运动捕捉系统测得的对应结果建立线性和非线性校正方程。研究结果:1、高速双平面正交荧光透视成像系统,结合磁共振成像重建三维骨骼模型进行配准测得的胫股关节6自由度运动结果的准确度和精确度均在亚毫米级和次度级,与金标准测试对应结果的相关性高（r>0.917）,与金标准测试对应结果的差值均值基本在一致性区间内均匀分布。2、与完成低冲击落地动作相比,人体完成高冲击落地动作时,脚跟着地阶段人体受到的垂直、向内和向后地面反作用力峰值都显著增加（p<0.012）;第一谷时刻,胫股关节屈曲和外翻角度显著增加,内旋角度显著减小,胫骨更靠内（p<0.006）;第二峰时刻,胫股关节屈曲、外翻和外旋角度显著增加,胫骨更靠前（p<0.006）;第二谷时刻,胫股关节屈曲和外翻角度显著增加,胫骨更靠前和靠上（p<0.007）。脚跟着地阶段的垂直地面反作用力减小阶段,胫骨相对于股骨上移幅度显著增加（p=0.038）;垂直地面反作用力减小阶段,胫股关节内旋角度显著增加（p=0.036）;脚跟着地全阶段,胫股关节外旋角度显著减小（p=0.005）。3、与完成低冲击落地动作相比,人体完成高冲击落地动作时,第一谷时刻,胫股关节内侧和外侧软骨接触位置都更靠后（p<0.018）;第二谷时刻,胫股关节外侧软骨接触位置更靠后、靠外（p<0.004）;胫股关节软骨接触合轨迹前后移动距离显著减小（p=0.037）;胫股关节内侧软骨接触轨迹的前后移动范围显著减小（p=0.004）;胫股关节软骨接触合面积无显著性差异（p=0.687）,胫股关节内侧和外侧软骨接触面积最大值的和显著增加（p=0.034）;胫股关节软骨接触合形变量显著增加（p=0.013）,软骨接触形变量最大值显著增加（p=0.015）。软骨接触轨迹、接触面积和接触形变量部分指标受软骨接触区域影响或随特征时刻变化更明显,与落地高度无关。第二峰时刻,内侧软骨接触面积显著大于外侧软骨接触面积（p=0.001）;第二谷时刻内侧软骨接触面积显著大于第一谷时刻对应结果（p=0.006）;脚跟着地阶段的垂直地面反作用力减小阶段,内侧软骨接触形变量最大值显著大于外侧对应结果（p=0.009）;接触面积极值和接触形变量极值出现在内侧软骨接触区域比率更高。4、与高速双平面正交荧光透视成像系统测得的对应结果相比,从30cm跳台落地时,传统三维运动捕捉系统测得的胫股关节屈曲运动范围显著增加（p=0.007）;不论从30cm跳台落地还是60cm跳台落地,传统三维运动捕捉系统测得的胫股关节外翻范围显著减小（p<0.007）;第二谷时刻,胫股关节外翻角度显著减小（p<0.013）;从60cm跳台落地时,传统三维运动捕捉系统测得的胫股关节内外旋范围显著减小（p=0.032）。两套系统测得的胫股关节是内翻还是外翻的结论有差别。研究结论:1、高速双平面正交荧光透视成像系统结合磁共振成像重建三维骨骼模型进行配准的方法是一种准确度和精确度较高,一致性较好,可用于临床测量胫股关节6自由度运动和软组织接触特征的方法。2、与完成低冲击动作相比,健康青年男性完成高冲击落地动作时,表现为胫股关节屈曲角度增加为主,其它自由度随之小幅变化的安全方式。3、完成高冲击落地动作时,健康青年男性胫股关节软骨接触特征表现为与完成低冲击动作时的胫骨外侧平台支撑不同的平衡支撑（近内侧平台支撑）方式;可能增加胫股关节内侧软骨的损伤风险,还可能增加外侧半月板后角的损伤风险。4、传统三维运动捕捉系统测得的胫股关节旋转角度结果与高速双平面正交荧光透视成像系统测得的结果基本一致。传统三维运动捕捉系统可能低估胫股关节内外翻的运动范围;且随胫股关节屈曲角度增加,低估程度可能增加。