步频再训练对跑步时下肢冲击的生物力学影响研究
发布时间：2021-08-10 04:07
探讨12周增加步频的训练方式（步频再训练）对跑步着地冲击以及下肢生物力学的影响。选取30名习惯后跟着地的健康男性跑步爱好者（步频再训练组15名,对照组15名）进行12周步频再训练。其中步频再训练组保持步速不变,在自选步频基础上增加7.5%的步频进行跑步训练。采用Vicon红外运动捕捉系统和Kistler三维测力台获取标记点轨迹和地面反作用力,分析比较两组跑者训练前后的跑步着地冲击、下肢髋/膝/踝运动学和动力学特征。结果表明:12周步频再训练后,步频再训练组自选步频显著增加5.7%;冲击峰值、平均负载率和最大负载率、冲击冲量、触地垂直动量等均显著降低;触地时重心垂直速度、足与地面夹角、踝关节角速度、踝关节与髋关节矢状面距离均显著减少;支撑期重心垂直位移、膝关节最大屈曲角度、膝关节活动度显著降低;下肢各关节最大力矩无差异,但下肢刚度显著增加。据此,12周增加步频的训练方式对着地姿势和支撑期下肢运动所产生的生物力学适应性变化,能有效降低跑步着地时的冲击力,进而对减小跑步损伤风险起到积极作用。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
冲击力参数示意图Fig.2Schematicdiagramofimpactforceparameters
第5期王俊清，等：步频再训练对跑步时下肢冲击的生物力学影响研究2169步频通过手机软件“节拍器”播放设定的步频来调整。步频再训练总共12周，每周3次，每次训练持续5min~48min，随周数递增(见表2)[13-14]。本干预方案只是替代实验组部分的训练量，每周总跑步量保持不变。例如：第4周3次20min的训练完成12km的距离，受试者原本每周距离为24km，则剩下的12km，受试者可以使用过去习惯的步频完成。如无特殊情况，鼓励其在结束训练计划后，仍采用该步频进行跑步。训练期间，每周组织受试者进行一次集体训练，以了解其训练情况和督促其训练。收集受试者每次训练后的打卡信息并作相关记录，禁止受试者在训练期间参加相关赛事。2.4.2对照组(CON组)对照组受试者要求穿着习惯的跑鞋，采用原来习惯的方式进行跑步，即后跟着地姿势和自选步频。实验期间受试者的训练次数和时长同实验组，并禁止参加相关赛事。表212周步频再训练干预方案Tab.212-weekcadenceretrainingprotocol周数(week)时长(lengthoftime)/min每周频次(timesperweek)153210331534203525363037353840394231044311463124832.5实验参数和数据处理采用Visual3D生物力学分析软件对支撑期下肢三关节矢状面的生物力学数据进行处理，选取的参数包括冲击力参数、运动学参数、动力学参数。2.5.1冲击力参数地面反作用力对应截止频率为50Hz的Butterworth二阶双向低通滤波[15]。选取的参数包括冲击峰值、蹬伸峰值、平均和最大负载率等。在后跟着地跑姿中，冲击峰值指垂直地面反作用力第一峰值，蹬伸峰值则是垂直地面反作用力第二峰值。计算负载率时，选取
VA)分析比较时间因素(训练前后)和组别因素(SFR组和CON组)对冲击力学(冲击峰值和负载率)、运动学(关节角度和角速度、支撑期重心垂直位移以及支撑期时间等)，以及动力学(冲击冲量、触地垂直冲量、下肢刚度以及关节力矩等)等的影响。当存在交互作用时，采用独立样本T检验(评价组别的影响)和配对样本T检验(评估训练的影响)进行事后两两比较，显著性水平α设为0.05。利用SPSS20软件对所有数据资料进行统计分析。(a)步频再训练对步频的影响(theeffectofcadenceretrainingonstepfrequency)(b)步频再训练对步长的影响(theeffectofcadenceretrainingonsteplength)图412周步频再训练对步频和步长的影响Fig.4Theeffectof12-weekcadenceretrainingprotocolonstepfrequencyandsteplength3实验结果3.1步频改变由图4可知：12周步频再训练后，相比干预前SFR组步频显著增加(P<0.001，P为统计学中的概率)，步长显著降低(P=0.015)；而CON组步频和步长在再训练前后均没有显著变化。此外，再训练后，SFR组的步长相比CON组显著降低5%(P=0.04)。图中“*”表示同一组训练前后存在显著性差异；“#”表示两组间存在显著差异，P<0.05，下同。(a)冲击峰值(impactpeak)(b)蹬伸峰值(activepeak)(c)平均负载率(averageloadingrate)(d)最大负载率(maximumloadingrate)图512周步频再训练对冲击力特征的影响Fig.5Theeffectof12-weekcadenceretrainingprotocolonimpactcharacteristics
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于跑姿控制训练模式下的跟腱生物力学研究[J]. 张希妮,王俊清,杨洋,傅维杰. 体育科学. 2019(04)
[2]疲劳干预对拉长-缩短周期动作中下肢生物力学的影响[J]. 孙晓乐,夏锐,张希妮,杨洋,傅维杰. 中国运动医学杂志. 2018(01)
[3]不同疲劳诱导方案对落地时下肢关节力学、刚度和能量吸收的影响[J]. 张希妮,傅维杰,夏锐,刘宇. 体育科学. 2017(11)
[4]网球运动员在复合运动模式下踝关节的动力学特征分析[J]. 鲍春雨,孟庆华,郭翠红,王保臣. 应用力学学报. 2017(04)
[5]着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响[J]. 杨洋,王熙,傅维杰. 医用生物力学. 2017(02)
[6]不同着地冲击模式的下肢生物力学研究[J]. 张燊,傅维杰,刘宇. 体育科学. 2016(01)
本文编号：3333422
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
冲击力参数示意图Fig.2Schematicdiagramofimpactforceparameters
第5期王俊清，等：步频再训练对跑步时下肢冲击的生物力学影响研究2169步频通过手机软件“节拍器”播放设定的步频来调整。步频再训练总共12周，每周3次，每次训练持续5min~48min，随周数递增(见表2)[13-14]。本干预方案只是替代实验组部分的训练量，每周总跑步量保持不变。例如：第4周3次20min的训练完成12km的距离，受试者原本每周距离为24km，则剩下的12km，受试者可以使用过去习惯的步频完成。如无特殊情况，鼓励其在结束训练计划后，仍采用该步频进行跑步。训练期间，每周组织受试者进行一次集体训练，以了解其训练情况和督促其训练。收集受试者每次训练后的打卡信息并作相关记录，禁止受试者在训练期间参加相关赛事。2.4.2对照组(CON组)对照组受试者要求穿着习惯的跑鞋，采用原来习惯的方式进行跑步，即后跟着地姿势和自选步频。实验期间受试者的训练次数和时长同实验组，并禁止参加相关赛事。表212周步频再训练干预方案Tab.212-weekcadenceretrainingprotocol周数(week)时长(lengthoftime)/min每周频次(timesperweek)153210331534203525363037353840394231044311463124832.5实验参数和数据处理采用Visual3D生物力学分析软件对支撑期下肢三关节矢状面的生物力学数据进行处理，选取的参数包括冲击力参数、运动学参数、动力学参数。2.5.1冲击力参数地面反作用力对应截止频率为50Hz的Butterworth二阶双向低通滤波[15]。选取的参数包括冲击峰值、蹬伸峰值、平均和最大负载率等。在后跟着地跑姿中，冲击峰值指垂直地面反作用力第一峰值，蹬伸峰值则是垂直地面反作用力第二峰值。计算负载率时，选取
VA)分析比较时间因素(训练前后)和组别因素(SFR组和CON组)对冲击力学(冲击峰值和负载率)、运动学(关节角度和角速度、支撑期重心垂直位移以及支撑期时间等)，以及动力学(冲击冲量、触地垂直冲量、下肢刚度以及关节力矩等)等的影响。当存在交互作用时，采用独立样本T检验(评价组别的影响)和配对样本T检验(评估训练的影响)进行事后两两比较，显著性水平α设为0.05。利用SPSS20软件对所有数据资料进行统计分析。(a)步频再训练对步频的影响(theeffectofcadenceretrainingonstepfrequency)(b)步频再训练对步长的影响(theeffectofcadenceretrainingonsteplength)图412周步频再训练对步频和步长的影响Fig.4Theeffectof12-weekcadenceretrainingprotocolonstepfrequencyandsteplength3实验结果3.1步频改变由图4可知：12周步频再训练后，相比干预前SFR组步频显著增加(P<0.001，P为统计学中的概率)，步长显著降低(P=0.015)；而CON组步频和步长在再训练前后均没有显著变化。此外，再训练后，SFR组的步长相比CON组显著降低5%(P=0.04)。图中“*”表示同一组训练前后存在显著性差异；“#”表示两组间存在显著差异，P<0.05，下同。(a)冲击峰值(impactpeak)(b)蹬伸峰值(activepeak)(c)平均负载率(averageloadingrate)(d)最大负载率(maximumloadingrate)图512周步频再训练对冲击力特征的影响Fig.5Theeffectof12-weekcadenceretrainingprotocolonimpactcharacteristics
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于跑姿控制训练模式下的跟腱生物力学研究[J]. 张希妮,王俊清,杨洋,傅维杰. 体育科学. 2019(04)
[2]疲劳干预对拉长-缩短周期动作中下肢生物力学的影响[J]. 孙晓乐,夏锐,张希妮,杨洋,傅维杰. 中国运动医学杂志. 2018(01)
[3]不同疲劳诱导方案对落地时下肢关节力学、刚度和能量吸收的影响[J]. 张希妮,傅维杰,夏锐,刘宇. 体育科学. 2017(11)
[4]网球运动员在复合运动模式下踝关节的动力学特征分析[J]. 鲍春雨,孟庆华,郭翠红,王保臣. 应用力学学报. 2017(04)
[5]着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响[J]. 杨洋,王熙,傅维杰. 医用生物力学. 2017(02)
[6]不同着地冲击模式的下肢生物力学研究[J]. 张燊,傅维杰,刘宇. 体育科学. 2016(01)
本文编号：3333422
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