跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
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Methods: (1) In order to explore the relationship between running economy and the lower extremity stiffness, avoid physiology and kinesiology factors have effect on experimental results, 14 well trained middle and long distance runners( with 4.55±0.96 years of professional aerobic endurance training experience) were recruited into this study and were distributed into two groups according to their RE, MTU stiffness of lower extremity and pre-motion time of the achilles tendon reflex were measured for group comparisons, three dimension motion and force analysis were used to calculate the leg stiffness and joint stiffness of the lower extremity during contact phase of running, stable VO2 of running at the speed of 12km/h were collected to calculate RE value. Pearson correlation analysis method was used to explore the relationship between RE and leg stiffens, joint stiffness of the lower extremity. Independent-samples T test was used to compare the differences of the lower extremity stiffness between different RE groups. (2) In order to explore the mechanisms of strength training to improve RE and the effect of strength training on muscle exercise economy and mechanical properties, 30 untrained healthy men with no previous strength training experience and participate physical exercise less than once a week were recruited into this study, and were distributed into training and control group, only training group received 10 weeks
作 者： 聂文良 指导教师： 张 林（教授）
II
跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
英文摘要
Research on Lower extrimity Stiffness and Muscle Neuromuscular Strength Training Adaptability Related
中文摘要
研究目的：1）通过探讨影响下肢刚度的中枢因素、外周因素，以及中枢-外周 协同因素与跑步经济性（running economy, RE）之间的关系，寻找 RE 的生物力学 评价指标，以弥补当前 RE 生理学评价指标的不足。2）探讨力量训练对骨骼肌运 动经济性影响的力学特性与表面肌电反应特征，为揭示力量训练提高 RE 的机制， 弥补当前研究不足，以及为制定有针对性的 RE 提高方案，提供参考。
度值和股内侧肌的低刚度值，但未发现与 RE 之间有显著相关关系。3）优秀中长 跑运动员腿、髋关节、踝关节刚度在跑步支撑期表现为显著的前高后低的变化特 征，膝关节刚度则变化不大；前支撑期腿刚度与 RE 存在显著正相关（r = 0.565, p = 0.04）。4）本研究自制的跟腱反射触发器与表面肌电测试仪（ME6000，Finland） 组合，能够实现 ATRT 测试的可视化控制，并能满足测试精度要求；ATRT 的动作 前时（pre-motor time, PMT）组间比较发现，高 RE 组 PMT 有降低的趋势，但差异 不具有显著性；PMT 与 RE 无显著相关关系。5）10 周抗阻力量训练能够使骨骼肌 的力学特性得到改善，表现为最大力量、速度力量的提高以及活动肌在 SSC 周期 中弹性能量的利用能力增加，这种改善提高了肌肉的工作效率，使其运动经济性 得到了改善。6）本研究通过 5 组急性抗阻伸膝力量练习干预促使活动肌产生了急 性疲劳，疲劳导致活动肌最大力量、速度力量显著降低，使得肌肉工作效率 （aEMG/T）显著下降，活动肌工作效率的降低与肌肉本身功能受损而非中枢神经 系统（central nerve system，CNS）的驱动能力下降有关，为应对疲劳对肌肉工作 能力的影响，活动肌收缩预激活加强。
研究结果：1）受试者以 10km/h 和 12km/h 的给定速度在跑台上跑步时，在第 五分钟达到真正的代谢稳态，与前一分钟摄氧量差值分小于 2ml/kg。2）优秀中长 跑运动员下肢 MTU 刚度表现出一定的训练适应性，表现为跟腱和胫骨前肌的高刚
I
中文摘要
跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
研究结论：1）本研究首次对优秀中长跑运动员跑步支撑期下肢刚度和跑步经 济性关系进行了探索性研究，确定了跑步前支撑期腿刚度与跑步经济性之间的显 著正相关，研究首次确立了一个综合评价优秀中长跑运动员跑步经济性的生物力 学指标，弥补了生理学评价指标的不足，使跑步经济性的评价不再局限于生理学 指标。2）本研究自制的跟腱反射触发器与 ME6000 组合，能够实现 ATRT 测试的 可视化控制，测试的采样频率（1000Hz）能够满足测试对于精确度的要求，实现 了测试方法的创新，但仪器功能需要进一步完善。3）骨骼肌的力量能力的提高或 降低都能够使肌肉的工作效率产生同步变化，进而影响到肌肉运动经济性，力量 训练导致活动肌运动经济性的提高，与肌肉本身的功能改善有关。 关键词：跑步经济性 下肢相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
progressive strength training intervention. Parameters relate to muscle exercise economy and mechanical properties were measured and before and after the strength training intervention for statistical analysis. (3) In order to reveal the mechanisms of strength training to improve RE, explore the impact of muscle strength decrease on muscle exercise economy and neuromuscular sEMG characteristics, 17 well trained athletes with long term high load explosive strength training experiences were recruited into this study, all subjected endured 5 sets (10 repetitions per set) high load resistant knee extension exercise. Force and sEMG characteristic response of the muscle-tendon unit of quadriceps femoris (MTU-QF) to 5*10 high load resistant knee extension exercises were investigated by pre and post comparisons.
to Running Economy
Abstract
Objective: This study aims to: (1) explore the relationships between factors affecting the lower extremity stiffness and running economy (RE), determine biomechanical index for running economy evaluation, compensate for the shortage of physiological index of running economy evaluation; (2) explore the effect of strength training on skeletal muscle work economy, mechanical properties and surface EMG signal characteristics, reveal the mechanism of strength training to improve RE, compensate for the current research shortage, provide reference to draw up targeted training plan for runners’ RE improvements.
SOOCHOW UNIVERSITY
博士学位论文
论文题目 跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉
研究生姓名 指导教师姓名 专业名称 研究方向
力量训练适应性研究
聂文良 张林 体育教育训练学 体育运动中竞技能力的开发与评定
论文提交日期
2013 年 3 月
跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
中文摘要
研究方法：1）为排除生理学和运动学因素对 RE 的影响，突出下肢刚度与跑 步经济性之间的关系，研究选取 14 名经过长期耐力训练（专业训练年限 4.55±0.96 年）的二级中长跑优秀运动员为实验对象，根据给定速度（12km/h）的稳态摄氧 量计算的 RE 值分为高 RE 组和低 RE 组，测量影响下肢动作刚度的“外周因素” ——肌-腱联合体（muscle-tendon unit，MTU）初始组织刚度、“中枢因素”——动 作前时（PMT，pre-motion time），以及利用三维图像解析和测力方法，采集实验 对象 12km/h 跑步时运动学和动力学数据，计算并评价影响下肢刚度的“中枢-外周 结合因素”——外显刚度，对实验对象的下肢刚度影响因素及其跑步经济性进行 相关研究，比较并分析不同 RE 组下肢刚度的差异。2）为揭示力量训练提高 RE 的机制，探讨力量训练对肌肉运动经济性和力学特性的影响，研究募集了 30 名没 有力量训练经历，并且每周的体育锻炼不超过一次的健康成年男性作为实验对象， 以排除个体力量、耐力等训练经历对实验结果的影响。将实验对象随机分为训练 组与对照组，训练组接受 10 个星期的渐进性抗阻力量训练干预，对照组不参与训 练，测试并比较力量训练干预前后活动肌运动经济性和力学特性的变化。3）为揭 示力量训练提高 RE 的机制，探讨活动肌力量能力下降对肌肉运动经济性的影响， 以及活动肌的表面肌电反应特征，研究选取 17 名具有长期大强度力量训练经历的 运动员作为为实验对象，比较 5*10 组大强度爆发性抗阻力量练习前后股四头肌肌 -腱联合体(MTU-QF, muscle tendon unit of quadriceps femoris)肌力-肌电特征的变 化。
作 者： 聂文良 指导教师： 张 林（教授）
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跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
英文摘要
Research on Lower extrimity Stiffness and Muscle Neuromuscular Strength Training Adaptability Related
中文摘要
研究目的：1）通过探讨影响下肢刚度的中枢因素、外周因素，以及中枢-外周 协同因素与跑步经济性（running economy, RE）之间的关系，寻找 RE 的生物力学 评价指标，以弥补当前 RE 生理学评价指标的不足。2）探讨力量训练对骨骼肌运 动经济性影响的力学特性与表面肌电反应特征，为揭示力量训练提高 RE 的机制， 弥补当前研究不足，以及为制定有针对性的 RE 提高方案，提供参考。
度值和股内侧肌的低刚度值，但未发现与 RE 之间有显著相关关系。3）优秀中长 跑运动员腿、髋关节、踝关节刚度在跑步支撑期表现为显著的前高后低的变化特 征，膝关节刚度则变化不大；前支撑期腿刚度与 RE 存在显著正相关（r = 0.565, p = 0.04）。4）本研究自制的跟腱反射触发器与表面肌电测试仪（ME6000，Finland） 组合，能够实现 ATRT 测试的可视化控制，并能满足测试精度要求；ATRT 的动作 前时（pre-motor time, PMT）组间比较发现，高 RE 组 PMT 有降低的趋势，但差异 不具有显著性；PMT 与 RE 无显著相关关系。5）10 周抗阻力量训练能够使骨骼肌 的力学特性得到改善，表现为最大力量、速度力量的提高以及活动肌在 SSC 周期 中弹性能量的利用能力增加，这种改善提高了肌肉的工作效率，使其运动经济性 得到了改善。6）本研究通过 5 组急性抗阻伸膝力量练习干预促使活动肌产生了急 性疲劳，疲劳导致活动肌最大力量、速度力量显著降低，使得肌肉工作效率 （aEMG/T）显著下降，活动肌工作效率的降低与肌肉本身功能受损而非中枢神经 系统（central nerve system，CNS）的驱动能力下降有关，为应对疲劳对肌肉工作 能力的影响，活动肌收缩预激活加强。
研究结果：1）受试者以 10km/h 和 12km/h 的给定速度在跑台上跑步时，在第 五分钟达到真正的代谢稳态，与前一分钟摄氧量差值分小于 2ml/kg。2）优秀中长 跑运动员下肢 MTU 刚度表现出一定的训练适应性，表现为跟腱和胫骨前肌的高刚
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中文摘要
跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
研究结论：1）本研究首次对优秀中长跑运动员跑步支撑期下肢刚度和跑步经 济性关系进行了探索性研究，确定了跑步前支撑期腿刚度与跑步经济性之间的显 著正相关，研究首次确立了一个综合评价优秀中长跑运动员跑步经济性的生物力 学指标，弥补了生理学评价指标的不足，使跑步经济性的评价不再局限于生理学 指标。2）本研究自制的跟腱反射触发器与 ME6000 组合，能够实现 ATRT 测试的 可视化控制，测试的采样频率（1000Hz）能够满足测试对于精确度的要求，实现 了测试方法的创新，但仪器功能需要进一步完善。3）骨骼肌的力量能力的提高或 降低都能够使肌肉的工作效率产生同步变化，进而影响到肌肉运动经济性，力量 训练导致活动肌运动经济性的提高，与肌肉本身的功能改善有关。 关键词：跑步经济性 下肢相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
progressive strength training intervention. Parameters relate to muscle exercise economy and mechanical properties were measured and before and after the strength training intervention for statistical analysis. (3) In order to reveal the mechanisms of strength training to improve RE, explore the impact of muscle strength decrease on muscle exercise economy and neuromuscular sEMG characteristics, 17 well trained athletes with long term high load explosive strength training experiences were recruited into this study, all subjected endured 5 sets (10 repetitions per set) high load resistant knee extension exercise. Force and sEMG characteristic response of the muscle-tendon unit of quadriceps femoris (MTU-QF) to 5*10 high load resistant knee extension exercises were investigated by pre and post comparisons.
to Running Economy
Abstract
Objective: This study aims to: (1) explore the relationships between factors affecting the lower extremity stiffness and running economy (RE), determine biomechanical index for running economy evaluation, compensate for the shortage of physiological index of running economy evaluation; (2) explore the effect of strength training on skeletal muscle work economy, mechanical properties and surface EMG signal characteristics, reveal the mechanism of strength training to improve RE, compensate for the current research shortage, provide reference to draw up targeted training plan for runners’ RE improvements.
SOOCHOW UNIVERSITY
博士学位论文
论文题目 跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉
研究生姓名 指导教师姓名 专业名称 研究方向
力量训练适应性研究
聂文良 张林 体育教育训练学 体育运动中竞技能力的开发与评定
论文提交日期
2013 年 3 月
跑步经济性相关下肢刚度与神经肌肉力量训练适应性研究
中文摘要
研究方法：1）为排除生理学和运动学因素对 RE 的影响，突出下肢刚度与跑 步经济性之间的关系，研究选取 14 名经过长期耐力训练（专业训练年限 4.55±0.96 年）的二级中长跑优秀运动员为实验对象，根据给定速度（12km/h）的稳态摄氧 量计算的 RE 值分为高 RE 组和低 RE 组，测量影响下肢动作刚度的“外周因素” ——肌-腱联合体（muscle-tendon unit，MTU）初始组织刚度、“中枢因素”——动 作前时（PMT，pre-motion time），以及利用三维图像解析和测力方法，采集实验 对象 12km/h 跑步时运动学和动力学数据，计算并评价影响下肢刚度的“中枢-外周 结合因素”——外显刚度，对实验对象的下肢刚度影响因素及其跑步经济性进行 相关研究，比较并分析不同 RE 组下肢刚度的差异。2）为揭示力量训练提高 RE 的机制，探讨力量训练对肌肉运动经济性和力学特性的影响，研究募集了 30 名没 有力量训练经历，并且每周的体育锻炼不超过一次的健康成年男性作为实验对象， 以排除个体力量、耐力等训练经历对实验结果的影响。将实验对象随机分为训练 组与对照组，训练组接受 10 个星期的渐进性抗阻力量训练干预，对照组不参与训 练，测试并比较力量训练干预前后活动肌运动经济性和力学特性的变化。3）为揭 示力量训练提高 RE 的机制，探讨活动肌力量能力下降对肌肉运动经济性的影响， 以及活动肌的表面肌电反应特征，研究选取 17 名具有长期大强度力量训练经历的 运动员作为为实验对象，比较 5*10 组大强度爆发性抗阻力量练习前后股四头肌肌 -腱联合体(MTU-QF, muscle tendon unit of quadriceps femoris)肌力-肌电特征的变 化。