跑鞋纵向抗弯刚度调整对青少年下肢生物力学影响的研究

作者：叶靖怡; 陈海荣; 宋杨; 孙冬; 顾耀东^*

来源：应用力学学报, 2022, 39(02): 209-217.

• 跑鞋
• 纵向抗弯刚度(LBS)
• 青少年
• 下肢生物力学

探讨青少年跑者在不同纵向抗弯刚度(longitudinal bending stiffness, LBS)跑鞋条件下进行跑步运动时的下肢生物力学参数变化。选取10名有一定训练基础的约13周岁青少年跑者，年龄(13.5±0.6)岁；身高(166.3±1.9) cm;体质量(50.8±3.1) kg;足长(25.4±0.2) cm,分别选用3种LBS不同的跑鞋(低刚度鞋：5.0 N·m;中刚度鞋：6.3 N·m;高刚度鞋：8.6 N·m)进行跑步运动生物力学综合测试，通过VICON三维运动捕捉系统和AMTI三维测力台同步采集受试者下肢反光标记点轨迹和地面反作用力，分析比较不同LBS跑步支撑期的下肢关节角度、峰值力矩、关节功率和做功变化。在3种不同LBS条件下，中刚度鞋和高刚度鞋的髋关节屈伸活动度显著小于低刚度鞋；高刚度鞋的跖趾关节屈伸活动度显著小于低刚度鞋与中刚度鞋；矢状面上，中刚度鞋和高刚度鞋的髋关节峰值力矩显著小于低刚度鞋；低刚度鞋与中刚度鞋的踝关节峰值力矩显著小于高刚度鞋；中刚度鞋和高刚度鞋的跖趾关节峰值力矩显著小于低刚度鞋。中刚度鞋和高刚度鞋髋关节做正功和负功显著小于低刚度鞋；中刚度鞋和高刚度鞋膝关节做正功显著小于低刚度鞋；低刚度鞋膝关节做负功显著大于中刚度鞋；中刚度鞋和高刚度鞋踝关节做正功和负功显著大于低刚度鞋。随着跑鞋LBS增加，青少年跑者伸髋角度、峰值力矩、关节做功减小，踝关节跖屈角度减小、关节做功增大，跖趾关节屈曲活动度和峰值力矩降低。恒定跑速下，随着鞋具LBS调整，下肢做功在不同关节间出现转移与重新分布。青少年跑者不同LBS的下肢运动生物力学参数可能为跑鞋LBS设计与优化提供科学参考。