跑步疲劳进程中下肢生物力学模式的非线性变化研究

作者：罗震; 王俊清; 张希妮; 杨洋; 邓力勤; 傅维杰^*

来源：中国体育科技, 2021, 57(03): 29-36.

DOI：10.16470/j.csst.2020033

• 测力跑台
• 跑步疲劳
• 关节活动度
• 刚度

目的:确定跑步疲劳进程中下肢生物力学模式的变化,包括垂直和前后地面反作用力(ground reaction force,GRF)、垂直地面反作用力(vertical ground reaction force,vGRF)负载率、关节力学和刚度。方法:14名男性受试,采用Vicon红外摄像头和Bertec三维测力跑台,每隔2 min采集受试疲劳干预中的15 s GRF数据以及标记点轨迹。受试需穿着统一的跑鞋在测力跑台以恒速3.33 m/s跑至疲劳。满足以下标准时,干预结束:1)最大心率大于当下年龄的90%;2)受试不能继续跑步。对比受试跑至疲劳进程中4个时刻(疲劳前、33%、67%和100%)的着地冲击和下肢三关节触地角度、最大角度、关节活动度、角度变化量、关节蹬伸力矩和刚度等特征,采集并分析受试安静状态、疲劳后即刻、疲劳后4 min、疲劳后9 min的血乳酸浓度。结果:与疲劳前相比,1)血乳酸浓度在疲劳后即刻、疲劳后4 min和疲劳后9 min均显著增加;2)垂直/前后矢状轴GRF和vGRF负载率等参数在疲劳干预过程中均未观察到显著性变化;3)髋关节活动度在疲劳过程的33%、67%和100%时刻显著增加,膝关节活动度在67%时刻显著增加;4)踝关节运动学及踝、膝和髋关节的蹬伸力矩峰值均无变化;5)垂直刚度在67%和100%时刻显著降低。结论:疲劳干预过程中,GRF特征参数均没有明显变化,但是观察到下肢运动学和动力学模式的非线性改变。特别是从疲劳干预中期开始,人体下肢通过增加髋、膝关节活动度并减小垂直刚度实现"软着陆"策略,维持相似的冲击力特征,以减小长时间跑步可能带来损伤的风险。

• 单位
  上海体育学院