步长对弓箭步蹲起时下肢生物力学特征的影响

发布时间：2020-10-10 11:13

　　 研究目的:本文的研究目的是确定步长对弓箭步动作下肢生物力学的影响。针对四种不同步距(50%、70%、100%、120%腿长),分析其对下肢生物力学特征的影响,包括:下肢髋关节、膝关节、踝关节屈曲角度,屈伸力矩,臀大肌、股四头肌、腘绳肌和腓肠肌的激活情况以及膝关节髌股关节应力。研究方法:本实验筛选了北京体育大学20名健身健美专项大学生(平均年龄为23.9±3.7,平均身高为175.1±4.9),以受试者腿长为基础,分别以腿长的50%、70%、100%和120%的长度为弓箭步的步距,以10RM杠铃重量为负重,采用8摄像头红外高速运动捕捉系统、无线肌电测试仪和测力台对弓箭步动作下降阶段和上升阶段进行运动学、动力学和肌电数据同步采集。采集使用单因素重复测量方差分析检验不同步距下的峰值髋关节、膝关节、踝关节屈伸角度及峰值力矩、峰值髌股关节应力之间的差异;使用双因素重复测量方差分析检验不同步距下降阶段和上升阶段下肢肌肉的激活程度之间的差异。研究结果:120%步距下的最大髋关节屈曲角度大于100%步距,100%步距大于70%步距;120%步距下的最大膝关节屈曲角度大于70%、50%步距,100%步距大于70%、50%步距;120%步距下的最大踝关节屈曲角度大于100%、70%、50%步距,100%步距大于70%、50%步距。120%步距下的最大髋关节伸力矩大于100%、70%、50%步距,100%步距大于50%步距,70%大于50%步距;120%步距下的最大膝关节伸力矩大于100%、70%、50%步距,100%大于70%、50%步距,70%大于50%步距。120%步距下的峰值髌股关节应力小于100%、70%、50%步距。50%步距下臀大肌RMS小于70%、100%、120%步距,70%步距小于120%步距;臀大肌RMS在弓箭步下降阶段小于上升阶段RMS。股四头肌内侧头在50%步距下的RMS小于100%、120%步距,股四头肌内侧头RMS在弓箭步下降阶段小于上升阶段;股四头肌外侧头在不同步距下的RMS均无显著性差异,且在箭步蹲下降和上升阶段无显著性差异;股直肌在50%步距下的RMS小于70%步距;股直肌RMS在弓箭步下降阶段与上升阶段无显著性差异。股二头肌在50%步距下的RMS小于70%、100%、120%步距,70%步距小于120%步距;股二头肌RMS在弓箭步下降阶段小于上升阶段。半腱肌在50%步距小于70%、100%、120%步距,70%步距小于120%步距,100%步距小于120%;半腱肌RMS在弓箭步下降阶段小于上升阶段。腓肠肌内侧头在50%步距下的RMS小于100%、120%步距,70%步距小于100%、120%;腓肠肌内侧头RMS在弓箭步下降阶段与上升阶段的RMS无显著性差异。腓肠肌外侧头在50%步距小于100%、120%步距,70%步距小于100%、120%步距。研究结论:1、弓箭步蹲起时,随着步距增加,髋关节峰值伸力矩逐渐增加;较大步距下膝关节的峰值伸力矩较小,峰值伸力矩出现时刻的膝关节屈曲角度较小,峰值髌骨应力较小,建议髋关节损伤患者用箭步蹲进行康复训练时选用小步距;膝关节损伤或活动范围受限患者选用较大步距进行训练,建议在100%、120%步距下进行训练。2、在50%、70%、100%步距时,步距越大对下肢臀大肌、股二头肌、半腱肌、股内侧肌、股直肌和腓肠肌激活程度越高,而100%与120%步距则无差异,且120%步距下膝关节力矩更小,建议在运动训练中,使以臀大肌、股二头肌、股内侧肌、股直肌和腓肠肌为主要的训练目标,且使髋、膝关节力矩最小时,可以选择120%步距进行训练。
【学位单位】：北京体育大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：G804.6
【部分图文】：

100%腿长 120%腿长图 1 箭步蹲动作及步距示意图3.1.3 数据处理3.1.3.1 阶段划分将整个弓箭步蹲起动作分为下蹲阶段和上升阶段。下蹲阶段为膝关节屈曲a b c

图 2 阶段划分示意图运动学数据处理验所采集标志点的三维坐标运用 Motion Analysis Raptor-4 进行识别，随后用 Cortex 2.6 软件（Motion Analysis Corp. USA）对所有运动学数据进行 butterworth 低通滤波法进行 13.3Hz。识别好的标志点与测力台数据导出 C3D 格式，并将al 3D 软件（C- Motion, Inc., Rockville, MD, USA）。在其中骨盆、大腿、小腿采用海伦海耶斯模型建立方法建立。法计算大腿相对于骨盆、小腿相对于大腿、足相对于小腿相,转动顺序为 X-Y-Z,其中 X 轴为伸+/屈-（趾屈+/背屈-）,Y Z 轴为内+/外旋-。运动学参数指标包括髋关节、膝关机、踝、峰值力矩时刻对应的关节角度。动力学数据处理

27图 2 阶段划分示意图3.1.3.2 运动学数据处理本实验所采集标志点的三维坐标运用 Motion Analysis Raptor-4 自带数据处理软件进行识别，随后用 Cortex 2.6 软件（Motion Analysis Corp. , SantaRosa,CA, USA）对所有运动学数据进行 butterworth 低通滤波法进行平滑，截断频率为 13.3Hz。识别好的标志点与测力台数据导出 C3D 格式，并将 C3D 格式导入 Visual 3D 软件（C- Motion, Inc., Rockville, MD, USA）。在 V3D 中建立模型，其中骨盆、大腿、小腿采用海伦海耶斯模型建立方法建立。根据欧拉角计算方法计算大腿相对于骨盆、小腿相对于大腿、足相对于小腿相对转动的三维角度,转动顺序为 X-Y-Z,其中 X 轴为伸+/屈-（趾屈+/背屈-）,Y 轴为内收+/外展-，Z 轴为内+/外旋-。运动学参数指标包括髋关节、膝关机、踝关节最大屈曲角度、峰值力矩时刻对应的关节角度。3.1.3.3 动力学数据处理采用逆动力学的方法计算关节的三维净力矩，其中人体惯性参数采用 DeLeva 修正后的 Zatsiorsky-Seluyanovs 人体惯性参数。动力学参数指标包括髋关节、膝关节、踝关节峰值屈伸力矩，髌骨关节应力。髌骨关节应力的计算基于前人研究[93, 94]
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本文编号：2835107