不同着地方式对跑步时下肢生物力学特征的影响

不同着地方式对跑步时下肢生物力学特征的影响研究目的:跑步是最普遍的健身项目之一,多年来跑步相关损伤发病率居高不下,导致跑步者训练量减小甚至停训。跑步的着地方式包括了前脚掌着地、足中部着地和足跟着地,本研究旨在探究不同着地方式时跑步者下肢生物力学特征,以及转变跑步方式对跑步者下肢生物力学特征的影响。

研究方法:本研究受试者10名习惯前脚掌着地的跑步者和13名习惯足跟着地者,近六个月均无下肢损伤史。采用8镜头红外高速运动捕捉系统(Motion Analysis Raptor-4,USA,200Hz)和三维测力台(Kistler

9281CA,Switzerland,1000Hz)同步采集受试者跑步步态运动学和动力学数据,要求习惯足跟着地者即刻转变成为前脚掌着地方式,然后对他们进行一周的POSE

跑法训练并以同样的方式采集跑步步态运动学和动力学数据。

分别采用独立样本T检验和配对T检验对这四种着地方式进行对比分析,统计分析的显著性标准定为一类误差概率不大于0.05。研究结果:(1)与习惯前脚掌着地者对比,习惯足跟着地者具有较大的伸膝力矩和较小的踝跖屈力矩,较大的关节净力加载率,较大的垂直地面反作用力加载率等特点;且其具有较大的膝关节屈角和较小的踝关节跖屈角峰值;(2)与习惯前脚掌着地者对比,即刻转变着地方式后二者伸膝力矩和踝跖屈力矩无差异,关节净力和其加载率均较小,垂直地面反作用力峰值极其加载率较小,且其具有较大的膝关节屈角峰值;与习惯足跟着地者对比,即刻转变着地方式后伸膝力矩较小,踝跖屈力矩较大,较小的垂直地面反作用力加载率和关节净力加载率,且其具有较大的髋屈角、膝屈角和踝关节跖屈角峰值;(3)经POSE跑法训练一周后与习惯前脚掌着地者对比,二者伸膝力矩、踝跖屈力矩、垂直地面反作用力加载率无差异,关节净力及其加载率较小,

且其具有较大的膝关节屈角和较小的踝关节跖屈角峰值;与习惯足跟着地者对比,其伸膝力矩较小,踝跖屈力矩较大,关节净力加载率较小,垂直地面反作用力加载率较小,且其具有较大的髋关节屈角峰值;与即刻改变着地方式相比,二者伸膝力矩和踝跖屈力矩无差异,其具有较大的关节净力加载率和垂直地面反作用力加载率,且其具有较大的髋关节屈角和较小的踝关节跖屈角峰值。

研究结论:(1)习惯足跟着地者跑步时下肢动作与习惯前脚掌着地者有一定差异。例如,习惯足跟着地者着地后髋关节运动和膝关节缓冲幅度更大,着地后地面垂直反作用力加载率更大,同时膝关节负荷也较大,但髋关节和踝关节负荷较小。

(2)习惯足跟着地者即刻转变为前脚掌着地后,与习惯前脚掌着地者的动作存在差异。例如髋关节运动幅度依然较大,着地时膝关节屈角较大,但着地后地面垂直反作用力加载率更低,髋、膝、踝三关节负荷均更小。

(3)与足跟着地相比,即刻转变为前脚掌着地后,髋关节和膝关节负荷减少,但踝关节负荷增加。(4)与习惯前脚掌着地者相比,习惯足跟着地者在经过一周的POSE跑法训练后,着地时下肢动作更加接近习惯前脚掌着地者的跑步特征,但髋关节和膝关节受力的加载率降低。

POSE跑法的训练可以使习惯足跟着地者成为前脚掌着地的跑步者,同时在

跑步时还能进一步降低髋关节和膝关节的负荷。