足弓刚度对纵跳动作的下肢生物力学影响

目的：通过对比跳高运动员足弓刚度对单腿纵跳成绩的影响,为跳高运动员选材及专项训练提供理论依据。方法：招募15名男性国家二级跳高运动员,对受试者足部形态进行红外光学扫描,采用红外运动捕捉系统和测力台同步采集受试者纵跳动作的下肢运动学和动力学数据。结果：在纵跳表现中,足弓刚度与地面反作用力峰值间存在线性关系,高刚度足弓受试者的峰值vGRF显著大于低刚度足弓的受试者(P<0.05),高刚度足弓组冲击加载率为15.2BW/s±1.8BW/s,低刚度足弓组地面反作用力加载率为12.3BW/s±0.9BW/s,且存在显著差异(P<0.05)。同时,高刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(21.24°±4.4°)显著性高于低刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(24.43°±3.6°),P<0.05。结论：在优秀跳高运动员中,足弓刚度与纵跳过程中的踝膝关节屈伸角度、地面反作用力及加载率有显著影响,且与地面反作用力峰值间存在显著正向线性关系。因此,在跳跃类项目我们应该关注运动员足底肌肉力量训练。在描述跳跃过程中的足部及其生物力学特征时,使用静态足部分类值得纳入考量。     

高弓足和正常足在赤足行走过程中的力学特征分析

研究目的：观察高弓足和正常足在赤足行走过程中的运动学和动力学参数变化,分析高弓足易损伤的原因,为高弓足的康复治疗提供实验依据。研究方法：选取9名高弓足受试者为实验组,10名正常足受试者为对照组。利用Vicon-MX红外摄像系统进行动作捕捉,采集受试者常速行走时髋、膝、踝三大关节的运动学参数,同时利用KISTLER三维测力台采集行走过程中的足-地接触力。研究结果：在行走过程中,高弓足者髋关节在足趾离地时的外展角度小于正常足（P﹤0.05）;在垂直方向上的第二峰值地面反作用力（GRF）两组间差异存在统计学意义（P﹤0.05）,垂直方向的第一、第二峰值GRF和向后方向上的峰值GRF出现的时间均早于正常足（P﹤0.05）。结论：高弓足与正常足行走时所表现出的差异性可能是造成高弓足易损伤的原因,也反映了它们控制机制的不同。     

竞走运动的足底压力及身体姿态特征分析

竞走作为一项流行运动与人类其他行走方式有着根本的区别。本研究的目的是描述竞走过程中的动力学和运动学指标与正常走各指标的差异,探讨受限于竞走规则的动作是否会造成对竞走运动员的潜在伤害。研究选取14名优秀竞走运动员作为测试对象,使用Rs-SCaB测力板和3台SONY摄像机采集竞走和正常走的动力学和运动学指标,采用配对T检验的统计学方法来比较两种行走方式的指标差异。在竞走中,足跟外侧（H1）和足跟内侧（Hm）压力峰值、地面反作用力第一、第二压力峰值和谷值大小、压力中心曲线在前后方向和左右方向的位移等指标都显著大于正常走。支撑腿着地时伸直的膝关节引起了足跟外侧（H1）和足跟内侧（Hm）压强峰值的增大;竞走中较大的水平速度、较大的水平冲力和较快的踝关节背伸速度分别造成了地面反作用力第一、第二峰值和谷值的增大;更多的大脚趾肌肉用力和较大的髋关节内收动作造成了竞走时足底压力中心曲线在前后方向和内外方向的位移增大。竞走时较大的足跟部位压力峰值和较大的踝关节外翻角度以及大脚趾肌群的过度利用可能是由竞走规则导致的潜在伤病因素。     

两种习惯性着地方式对跑步支撑期下肢动力学特征的影响

目的：探究习惯后足着地者和习惯前足着地者在跑步支撑期下肢动力学的不同。方法：采用 Kistler三维测力台（采集力学指标,1 000 Hz）采集受试者跑步支撑期（测试足从足着地到足离地）的动力学数据。结果：习惯后足着地组（RFS）在支撑时间上比习惯前足着地组（FFS）的时间微长,但二者不具有显著差异（P>0.05）;RFS组在支撑期内外方向的最小值和最大值均小于FFS组,且呈显著差异（P＜0.05）;RFS组在支撑期前后方向的最小值（即制动力峰值）和最大值（即加速力峰值）均要高于FFS组,且呈显著差异（P＜0.05）;FFS组在支撑期垂直方向的最大峰值力和第一载荷率均高于RFS组,但不具有显著差异,且出现峰值时间无显著差异（P＞0.05）。结论：跑步时不同的着地方式影响了下肢的生物力学特征,习惯后足着地者跑步支撑期下肢动力学特征与习惯前足着地者主要在内外方向和前后方向上具有一定的差异。     

地表面倾斜度与踝关节护具对垂直着地运动中地面反作用力、踝关节运动学和动力学的效应

研究背景：现有研究文献尚无有关在着地过程中不同表面倾斜度和踝关节护具效应的运动学、动力学和地面反作用力的综合数据。通过对比25°斜面和平面的着地以及使用和不使用踝关节护具情况下来检测踝关节的生物力学特性。研究方法： 11名健康受试者[年龄：（24.6±3.5）岁,身高：（24.6±0.10）m,质量：（65.6±14.9）kg）参与本次研究。受试者在4个动态运动条件下各进行5五次实验：从0.45米高处垂直下落至25°的斜面（IS）或平面（FS）上,使用或不使用半刚性踝关节护具,同时采集三维运动学和测力台地面反作用力数据。利用2×2(表面X踝关节护具)的重复测量方差分析来评估选定的变量。研究结果：与平面着地相比,斜面着地造成较小的垂直和内侧地面反作用力峰值。研究还发现踝关节背曲运动范围、着地角度和背曲速度、最大外翻与跖曲角速度提高,但产生了更大内翻角度和运动范围、着地内翻速度和最大跖曲力矩。踝关节护具在斜面着地时减少了达到地面反作用力第二垂直峰值的时间、着地角度、背曲速度、最大外翻和跖曲速度,但增加了跖曲力矩的最大值。研究结论：斜面增加踝关节额状面的运动范围和踝关节负荷。但是,就斜面着地而言,踝关节护具对踝关节额状面的运动范围和踝关节负荷的影响是相当有限的。     

健步走对中老年超重、肥胖人群血清脂联素水平的影响

目的:研究健步走对超重、肥胖中老年人血清脂联素(ADPN)及相关指标身体质量指数(BMI)、体脂%等的影响,为制定有针对性的运动处方提供依据。方法:92名中老年(50-65岁)单纯型肥胖患者随机分为实验组(70人)和对照组(22人),实验组根据BMI分为肥胖组(BMI≥25)和超重组(23≤BMI﹤25)。递增负荷运动试验测定功能能力(F.C.)并推算靶心率。肥胖组和超重组进行为期3个月的运动处方(健步走)干预,对照组保持日常生活习惯不变。与实验前后分别测定血清脂联素、BMI和体脂%。结果:组内实验前后比较,肥胖组BMI、体重、体脂%和血清ADPN水平均显著性下降(P<0.05或P<0.01);超重组除BMI显著性下降(P<0.01)外,其他指标均无显著性差异;对照组各指标均无显著性变化(P>0.05)。实验后组间比较,肥胖组BMI、体重和血清ADPN水平均高于对照组(P<0.05或P<0.01);超重组只有ADPN水平均高于对照组(P<0.05)。体脂%与血清ADPN水平的相关系数r=-0.587(P<0.01)。结论:3个月的健步走运动未能使超重组体脂%和血清ADPN出现显著变化;体脂%与血清脂联素水平存在负相关;健步走是中老年肥胖人群提高血清ADPN水平、降低体脂%的有效健身方法。     

乒乓球运动员正手弧圈球技术的地面支撑作用力分析

运用两块瑞士产 KISTLER 三维测力台对10名优秀男乒乓球运动员正手拉弧圈球技术过程中地面对人体的地面支撑反作用力进行测试.用两种发力方式拉弧圈球,一为用最大力量,二为中等力量.从垂直、水平、前后3个方向对完成轻拉和重拉时左右脚地面支撑反作用力的生物力学特征进行了描述,并对两种技术动作之间左右脚支反力的最大力值进行了对比分析,得出:(1)完成轻拉和重拉时,垂直方向上的地面支撑反作用力最大.左右和前后方向上的支反力较小;身体重心的移动影响地面支撑反作用力的变化,两者之间有密切联系.(2)发力拉弧圈球时,更要注重增加左右方向和前后方向上的蹬地力和重心移动幅度.     

两组不同离心训练背景的女性运动员在跳深动作中下肢生物力学的差异及对ACL损伤预防的启示

目的：考察两组不同离心训练背景的女性运动员在跳深动作中下肢生物力学的特征及运动表现的差异,探讨长期下肢离心训练是否在预防前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）损伤方面具有积极作用。方法：招募女性大学生运动员24名,并根据有无离心训练经验将其分为跳跃组（跑跳类田径运动员,n=12）和非跳跃组（游泳运动员,n=12）,所有受试者完成优势侧膝关节等速肌力测试[向心/离心120（°）/s]和40 cm高度跳深动作测试,采集并分析测试动作相关运动学、动力学及表面肌电信号。结果：1）在膝关节等速肌力中,跳跃组表现出更大的膝伸肌离心肌力和膝屈肌向心肌力（P<0.05）,但H∶Q无显著性差异。2）在跳深动作中,跳跃组表现出更高的重心腾空高度和更短的动作完成时间（P<0.05）。3）在跳深动作中,跳跃组表现出更小的着地跖屈角,髋、膝、踝关节ROM,膝关节离心功及贡献度,更大的踝关节离心功贡献度和更高的垂直地面反作用力（P<0.05）,两组运动员着地膝屈角未表现出显著性差异（P>0.05）。结论：长期下肢离心训练能够有效增强膝关节肌肉力量和提高...     

影响大学生运动员中跑经济性的动力学研究

在研究开始,本文参照800m最后结果和VO2max评估值,确定7人为研究对象（年龄（20.98±0.36）岁;参训年数（5.47±0.76）年;体重（64.57±3.79）kg;身高（171.6±4.12）cm;RE（36.94±2.79）mL.kg-1.min-1）,通过动力学视角探讨制约中跑运动员跑步经济性（running economy,RE）差异的原因。研究发现,RE分别与力的波动范围、力的峰值及冲量关联度都不显著。研究结果表明,造成中跑运动员RE差异的原因,并不是由于跑步支撑阶段冲量和内外方向、前后方向和垂直方向的地面反作用力,但是可能是人体下肢肌肉做功所导致的RE的差异,RE值不高的中跑运动员表现出在垂直方向冲量较大。     

优势侧和非优势侧踝关节在连续纵跳下落阶段中的表现

目的:探索在连续纵跳下落阶段优势侧和非优势侧踝关节的运动学、地面反作用力差异.方法:采用13名健康男性作为受试者,每名受试者进行连续纵跳5次,以起跳时的重心高度作为标准,选取5次中最好成绩动作的下落阶段进行分析.运动过程中采集两侧下肢的地面反作用力以及两侧踝关节的运动学数据,利用配对t检验对所采集的两侧数据进行分析.结果:在连续纵跳的下落阶段,优势侧踝关节的背屈方向和外旋方向上的角速度、垂直方向上的地面反作用力均大于非优势侧(P＜0.05),但踝关节的其他运动学、动力学指标均没有显著性差异.结论:在连续纵跳的下落阶段,与优势侧相比,非优势侧可能在屈伸与外旋方向有较大的运动限制,而与非优势侧相比,优势侧在下落着地过程中出现运动损伤的可能性较大.     

不同推橇阶段支撑期冲量特征与速度的关系研究

目的：探讨钢架雪车运动员不同推橇阶段支撑期冲量特征与速度之间的关系。方法：使用Vicon三维运动捕捉系统和Kistler测力台，同步采集17名国家钢架雪车运动员推橇阶段的运动学（速度与制动期、推进期时长）和动力学参数（地面反作用力、冲量）。结果：1）与第3步相比，推橇20 m处的制动期时长更长而推进期时长更短，制动力和垂直力峰值更大而推进力峰值更小，水平制动冲量更大而水平推进冲量、净水平冲量更小；2）在第3步和20 m处，水平推进冲量、净水平冲量与速度均呈强的正相关关系（r=0.650, r=0.624, r=0.615, r=0.850, P<0.01）；垂直冲量与第3步速度呈强的正相关关系（r=0.662, P<0.01）；水平制动冲量与推橇20 m处速度呈中度正相关关系（r=0.536, P<0.05）。结论：对于我国优秀钢架雪车运动员来说，较大的推进冲量和净水平冲量对推橇阶段的速度极为重要，且在推橇加速阶段产生相对较大的垂直冲量可能更有利于提高推橇速度，但同时也不能忽视最大速度阶段制动冲量的作用。     

不同运动界面对业余跑步者的下肢生物力学分析

目的：通过对比水泥路面和人造草坪两种不同的运动表面,分析不同运动界面对业余跑步者的下肢生物力学影响。方法：选取10名健康男性大学生,近半年内无任何下肢损伤,采用8摄像头三维运动捕捉系统和测力台同步采集受试者在3.3m/s±0.2m/s速度下的下肢运动学和动力学参数。结果显示：在水泥路面和人造草坪地面上,下肢三维角度、力矩、功率和地面反作用力均发生显著性差异。水泥界面跑步支撑期的踝关节内外翻活动范围（P=0.035）、踝关节最大跖屈功率（P=0.001）和踝关节最大背屈功率（P=0.002）明显大于人造草坪地面;踝关节最大背屈角度（P=0.004）、踝关节最大内翻角度（P=0.004）、踝关节最大跖屈力矩（P=0.0036）和膝关节最大屈曲角度（P=0.033）在水泥路面跑步时明显小于人造草坪;膝关节内外旋活动范围（P=0.008）、膝关节最大外旋角度（P=0.019）、膝关节最大屈曲力矩（P=0.001）、膝关节最大伸展力矩（P=0.001）在水泥界面跑步时明显大于人造草坪地面;水泥路面跑步支撑期内的垂直负荷增长率（P=0.024）明显大于人造草坪地面。     

基于高速荧光透视成像探究裸足与着鞋对跑步时距上和距下关节在体运动学的影响

目的：采用国内首套高速双平面荧光透视成像系统（dual fluoroscopic imaging system,DFIS）独立量化裸足与着鞋跑时距上和距下关节的在体六自由度（6 degree of freedom,6DOF）运动学。方法：选取12名健康男性跑者,通过计算机断层扫描获取踝中立位影像学数据,构建踝关节模型并建立距上、距下关节局部坐标系。利用DFIS采集受试者在裸足与着鞋条件下后跟着地时（3 m/s±5%跑速）的荧光成像,并通过3D-2D图像配准技术获取距上、距下关节的6DOF运动学特征。采用配对样本t检验比较2种条件下距上和距下2个关节的6DOF参数。结果：相比裸足,着鞋跑显著降低了支撑中期距上关节的峰值跖/背屈角度与整个支撑期的屈伸活动度（P<0.05）;显著增加了支撑中期距下关节的峰值背屈与峰值外翻角度（P<0.05）;在整个支撑期3个平动方向（内外、前后、上下）上的运动学特征无显著性差异。结论：上述发现有效弥补了现阶段采用传统测量技术只能获取单一踝关节运动学结果的缺陷;而着鞋跑显著增加了距下关节的外翻,未来研究可进一步探究距下关节外翻与跑步损伤之间的关联;...     

乒乓球运动员膝关节损伤机制研究——对3种常用步法的膝关节负荷特征分析

目的:了解不同性别乒乓球运动员完成并步、跳步、跨步3种常用步法时膝关节的负荷特征,并探析乒乓球运动员膝关节的损伤机制。方法:对乒乓球男、女各10名运动员完成3种常用步法动作时的下肢运动学、动力学数据进行采集和处理,并运用方差分析法比较不同性别、不同技术之间的差异。结果:受试者在完成3种步法过程中,膝关节屈角大致范围在20°~60°。当地面反作用力最大时,女运动员比男运动员表现出更小的外展角(P<0.05),跳步比并步和跨步表现出更小的外展角(P<0.05);在三维受力方面,膝关节受到垂直方向上的力最大,水平向后和向左的力次之,未表现出显著的性别差异和技术差异;在三维力矩方面,膝关节受到的伸膝力矩较大,也未表现出显著的性别差异和技术差异。结论:膝关节屈曲状态下,较大的地面反作用力和膝关节外展角易导致乒乓球运动员前交叉韧带损伤,女运动员的损伤风险小于男运动员,跳步的损伤风险小于并步和跨步;水平向后和向左的力易造成乒乓球运动员软骨和半月板损伤;过大的伸膝力矩易导致乒乓球运动员髌腱末端病和髌骨软化。     

篮球运动员膝关节损伤早期动力学特征研究

为了探讨篮球运动员膝关节损伤早期下肢关节在完成急停起跳动作时的动力学特征,将男子篮球专项大学生40名,根据膝关节损伤的筛查结果,分成对照组、单侧损伤组和双侧损伤组。运用Motion Analysis数字影像捕捉分析系统和Kistler三维测力台,采集与分析受试者完成急停起跳动作全过程中的各项运动学与动力学数据,统计分析不同组各项数据指标之间的差异水平。结果表明:在落地缓冲地面垂直反作用力峰值时刻,损伤组骨盆后倾与对照组前倾方向相反,双侧损伤组后倾明显大于单侧损伤组;损伤组髋关节内收、内旋的角度和力矩均呈现显著性的变化;双侧损伤组伸膝和外展力矩变化显著;损伤组踝关节外展角度增大。结论:膝关节损伤早期所表现出的动力学特征较为明显,通过改变骨盆、髋、踝关节的角度来调整身体姿势,通过代偿性改变髋、膝、踝关节的力矩来完成动作。     

鞭腿击打不同类型目标对支撑腿膝关节损伤的危险因素变量分析

为预防鞭腿技术动作运用不规范对支撑腿膝关节造成的运动损伤,运用VICON System 3D运动采集系统与Polygon分析软件,对鞭腿击打3种不同类型目标研究表明:支撑腿膝关节的外展内收、回旋角度、回旋角速度及回旋力矩等方面都存在显著性差异(P<0.05);鞭腿击打沙包时,支撑腿膝关节外展内收、大幅度回旋运动导致角速度方向快速变化;支撑脚触及测力台的峰值地反力瞬间到作用腿击打目标物瞬间,支撑腿的膝关节角度快速内收、外旋运动,因受到地面反作用力的冲击导致膝关节运动速度减慢、外旋角度减小、关节力矩加大,导致支撑腿膝关节部位上下扭转,成为支撑腿膝关节运动损伤的主要危险因素。     

优秀青少年游泳运动员蹲踞式与抓台式游泳出发技术的对比分析

目的:基于青少年的生理特点,通过对比青少年游泳运动员采用蹲踞式和抓台式2种游泳出发技术时的运动学和动力学数据,以期为青少年游泳运动员的运动训练与比赛提供参考。方法:使用Kistler测力台和高速摄像机记录从青少年游泳运动员从准备姿势到入水的整个过程,通过对2种游泳出发技术参数的统计对比分析,总结这2种游泳出发技术的特点。结果:从游泳出发技术上来看,男性采用蹲踞式的加速蹬伸时间、地面反作用力峰值、腾空时间、腾空距离、平均水平腾空速度、出发总时间大于抓台式,而入水角度较小;女性采用蹲踞式的加速蹬伸时间、地面反作用力峰值、腾空距离、平均水平腾空速度大于抓台式,而腾空时间、入水角度、出发总时间较小。从性别角度看,男性采用蹲踞式的加速蹬伸时间、平均水平腾空速度、入水角度小于女性,而地面反作用力峰值、腾空时间、腾空距离、出发总时间较大;男性采用抓台式的加速蹬伸时间、平均水平腾空速度、入水角度小于女性,而地面反作用力峰值、腾空时间、腾空距离、出发总时间较大。结论:从游泳出发技术上来看,蹲踞式在滞台阶段加速蹬伸时间较长,但地面反作用力较大,且获得了更大的平均水平腾空速度,弥补了其滞台时间较长的缺点;在腾空阶段,在腾空时间无显著差异的情况下,蹲踞式具有明显较大的腾空距离,则蹲踞式在该阶段更具优势。从性别上来看,男性的加速蹬伸时间较小,且地面反作用力较大,但平均水平腾空速度较小,减小了男性在滞台阶段的优势;在腾空阶段,男性的腾空时间明显大于女性,但其腾空距离也较大。     

不同速度正向单摇跳绳地面反作用力与下肢关节角度的变化特征关系

目的测试不同速正向单摇跳绳支撑期动力学及运动学参数,分析地面反作用力特征与下肢关节角度变化特征的关系。方法选取10名专业跳绳运动员进行慢速、中速、快速的连续跳绳测试。采集动作过程中支撑期垂直地面反作用力(VGRF)值,计算运动中下肢动力学参数,同步采集动作中的运动学参数。结果中速跳绳支撑期VGRF值、爆发力、落地阶段膝关节角度均显著大于慢速跳绳和快速跳绳(p<0.05);快速跳绳下肢关节活动范围均小于慢速跳绳和中速跳绳(p<0.05);慢、中、快速跳绳运动腿刚度由小到大为中速跳绳<慢速跳绳<快速跳绳。结论快速跳绳可以作为专项练习的辅助手段发展踝关节力量;快速跳绳可以锻炼膝关节和髋关节稳定性。中速跳绳可以练习踝关节、膝关节周围肌肉力量和爆发力且出现损伤的风险小。     

前交叉韧带易伤动作的下肢运动生物力学分析

对31名(13男,18女)普通大学生完成急停起跳、侧切和垂直落地前冲动作下肢运动学和动力学指标进行测试与分析,以了解不同前交叉韧带危险动作和性别对下肢力学指标的影响.应用红外光点运动测试系统和测力台对受试者完成动作过程中膝关节三维角度和地面三维反作用力进行测量.研究结果表明,3个动作着地阶段的力学指标有显著不同,证明3种运动形式在前交叉韧带损伤机制上存在差异.与急停起跳和垂直落地前冲动作相比,完成侧切动作将受到较高的水平方向地面反作用力,产生较小的膝关节屈角和较大的膝关节外展角.3个动作着地阶段中的力学差异不受性别影响.     

太极拳运动对中老年人运动耐力及肺功能影响分析

通过对太极拳逆腹式呼吸和健步走腹式顺式呼吸的对比,并与未参加锻炼的普通人群对照,从6min步行实验（6MWT）、血氧饱和度（Sa）、肺功能角度探讨太极拳运动对中老年人运动耐力及肺功能的改善与提高情况,为太极拳健身功能提供一定的理论依据.