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1、分级压力腿套在跑步期间对下肢生物力学特征和跑步经济性的影响研究目的:下肢压力装备在运动爱好者中被广泛使用,占据一定的运动装备市场,但其作用一直没有被清晰建立。本研究拟选择不同压力程度的分级压力腿套与只穿着普通跑步袜进行对比,在长时间耐力运动过程中,采集运动学、动力学数据与耗氧量结果,探寻分级压力腿套在疲劳过程中对下肢生物力学参数的影响,发现其可能存在的联系。研究方法:选取12名男性跑步爱好者,对比不穿着与穿着高、低两种压力程度的分级压力腿套。首先进行最大摄氧量测试,使用德国生产的h/p/cosmos Mercury 4.0跑台与Cortex气体代谢分析系统(Metalyzer 3B,Corte
2、x Biophysik,Leipzig,Germany),记录最大摄氧量出现时对应的跑步速度,据此明确正式测试阶段所使用的速度。其次,正式测试分为跑道-跑台-跑道三个阶段的测试,采用8镜头的红外光点运动捕捉系统(Qualisys-oqus700+,Swede,200Hz)采集全部过程中的运动学数据;采用三维测力台(Kistler 9281CA,Switzerland,1000Hz)同步采集两个跑道阶段的动力学数据。受试者完成准备工作后,以给定速度在跑道上完成自然跑步状态的数据采集,使用便携式测速系统(Newtest Powertimer,Finland)监测受试者跨上测力台时速度,确保数据一致
3、性。此后,立即佩戴气体采集装置,移动至跑台,完成30min恒速跑步,分别采集第5min、15min、25min三个时间点后1min的运动学数据,确保每次采集包含三个完整的步态周期。跑台测试后,受试者重新回到跑道,重复第一步测试过程。该阶段测试在一周内完成,所有受试者尽量保证每次测试时间相同,减小气体测试误差。最后,为了检验气体采集的信效度,受试者随机分为三组,每组四人,重复实验条件完成检验测试。应用双因素重复测量方差分析,确定不同压力程度的分级压力腿套及疲劳对生物力学参数和跑步经济性的影响;使用Pearson相关分析法,探寻跑步经济性与下肢运动生物力学参数之间可能存在的联系,以及气体数据的可重
4、复性。研究结果:跑道测试中,疲劳主要影响了髋关节的活动范围(p=0.036),膝关节屈角和关节力(p<0.050,p=0.001),踝关节屈角、刚度(p<0.050,p=0.026)以及地面反作用力(p=0.014);压力程度则改变了膝关节角度和刚度(p<0.050,p=0.021),踝关节关节力(p=0.027)以及加载率(p=0.005)。跑台测试中,疲劳在髋关节、膝关节和踝关节去叫上均表现出显著差异(p<0.050),压力主要改变了膝关节角度和活动范围(p=0.018,p=0.022)。气体采集的可重复性有统计学意义(r=0.63,p=0.000),随着时间的累积
5、,跑步经济性显著下降(p=0.000)。相关性分析中,髋(r=-0.498,p=0.000)、膝(r=-0.276,p=0.000)、踝(r=-0.623,p=0.000)关节的角速度最大值,着地指数(r=-0.340,p=0.000)均与耗氧量呈负相关关系;膝关节离地时刻角度(r=0.499,p=0.000)和正功(r=0.349,p=0.003),踝关节角速度活动范围(r=0.547,p=0.000)与耗氧量显著正相关。研究结论:长时间耐力运动中,压力腿套对跑步经济性没有影响;伴随疲劳的累积,耗氧量升高,跑步经济性降低。压力腿套主要影响膝关节与踝关节刚度。踝关节处34-46mmHg的压力可以增加缓冲期的制动以及膝关节的稳定性。疲劳会增加髋关节和膝关节的屈伸角度,促进膝关节更多的能量被吸收。着地时刻髋关节屈曲角度与离地时刻膝关节屈曲角度的增加,导致跑步经济性下降;相同趋势的着地指数与离地时刻踝关节角度可以有效提升跑步经济性;且下肢各关节角速度的变化对跑步经济性影响显著。
