女大学生裸足跑与穿鞋跑的生物力学特征对比研究

发布时间：2017-09-14 07:17

  本文关键词：女大学生裸足跑与穿鞋跑的生物力学特征对比研究

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【摘要】：研究目的:跑步已经成为流行的训练和锻炼手段,并且一直被认为是最重要的娱乐活动之一,2014-2015年我国经常跑步(每年跑步次数≥50次)的人群增加了10.6%,研究表明每周进行一次150min的中等强度跑步训练可以使冠心病的发病率减少35%,使Ⅱ型糖尿病的发病率减少50%。最新的统计学研究结果表明随着跑步运动的流行,跑步引起的下肢运动损伤的发病率为19-78%,。足落地时较大的下肢冲击力是造成运动损伤的主要原因,而在运动损伤中,膝、踝关节的损伤较为常见。而由于与穿鞋跑步相比,裸足跑可以减少落地时的垂直加载(Fz)、改变跑步过程中运动学参数,因此裸足跑被认为是一种预防过度使用性损伤的手段。因此,对裸足跑和穿鞋跑进行测试,,用可靠的生物力学参数(运动学、动力学和肌电)来评价和衡量的差异,对预防运动损伤以及跑步训练理论都有重要意义。研究方法:1).三维录像解析法:使用两台摄像机(拍摄频率为50Hz)同步拍摄受试者裸足跑和穿鞋跑的运动过程,用星高钛解析软件对选取的录像片段进行三维解析并获得相关运动学参数。2).采用瑞士奇石乐仪器公司的Kistler三维测力台对裸足跑、穿鞋跑进行测试,采集频率为1000赫兹。使用Bioware软件对原始的信号数据进行处理,获取动力学参数。3).表面肌电测试:使用DELYSY无线表面肌电测量系统,采集频率为1000赫兹。测试过程中选取了左侧股二头肌、腓肠肌、胫骨前肌、股外侧肌进行测试。采用EMG works Analysis软件分析获得相关的肌电数据,选取积分肌电(IEMG)和肌肉振幅百分比进行对比分析。4).使用Spss16.0对获得的数据进行统计学处理。研究结果:1).运动学结果:裸足跑是前脚掌着地方式,而穿鞋跑是足跟着地方式;裸足跑的步时(单步)为0.335s,穿鞋跑的步时为0.365s,相比较而言裸足跑用时要短于穿鞋跑,裸足跑的步频180.05步/分要显著高于穿鞋跑的170.38步/分;裸足跑足-地接触时间(0.217s)要少于穿鞋跑(0.249s),裸足跑步长短于穿鞋跑。与穿鞋跑左脚足跟着地时刻(S1)相比,裸足跑左脚前脚掌着地时刻(B1)有更大的膝关节屈曲,穿鞋跑有更大的踝关节跖屈;裸足跑左脚足跟着地时刻(B2)与穿鞋跑左脚前脚掌着地时刻(S2)相比,裸足跑的膝关节角度(155.31°)小于穿鞋跑的161.60°,踝关节角度大于穿鞋跑,裸足跑B3时刻与穿鞋跑S3时刻对比发现,髋关节角度表现为裸足跑小于穿鞋跑,裸足跑左脚前脚掌离地时刻(B4)与穿鞋跑左脚前脚掌离地时刻(S4)相比,有更大的膝关节屈曲,且膝关节角度存在非常显著性差异;裸足跑髋关节角度最小值(146.21°)小于穿鞋跑(152.63°),髋关节角度变化值(27.97°)大于穿鞋跑(21.49°);裸足跑的膝关节角度最大值及变化值都要小于穿鞋跑,膝关节角度最小值大于裸足跑的膝关节角度最小值;裸足跑的踝关节角度最大值、最小值及变化值均要高于穿鞋跑。2).动力学测试结果:裸足跑的F-t曲线为单峰值的平滑曲线,而穿鞋跑则表现为在垂直方向上有两次波动的双峰值曲线。裸足跑B1时刻与穿鞋跑S1时刻三维测力参数说明裸足跑在前后及垂直方向的力值均大于穿鞋跑,裸足跑B2时刻与穿鞋跑S2时刻动力学数据显示,前后、左右和垂直方向的分力均表现为裸足跑小于穿鞋跑,裸足跑与穿鞋跑在垂直方向的力值均达到最大值,这是裸足跑能够减少运动损伤的主要原因;裸足跑前后方向晃动较大,而左右及垂直方向分力均小于穿鞋跑;裸足跑在前后方向上不稳定,在左右方向较稳定,穿鞋跑左右晃动较大;在垂直方向分力Fz方面,裸足跑的最大值、最小值、平均值和变化值都要要与穿鞋跑,说明裸足跑对下肢的冲击力较小,有效的减少运动损伤的发生率。3).表面肌电系统测试结果:在支撑初期,裸足跑与穿鞋跑的平均积分肌电值腓肠肌最大,胫骨前肌的活动最弱,裸足跑腓肠肌和股二头肌的肌肉振幅百分比较大;在支撑中期,裸足跑和穿鞋跑的平均积分肌电值表现为腓肠肌最大,股二头肌最小,裸足跑胫骨前肌及股二头肌肌肉振幅百分比较小,而腓肠肌和股外侧肌振幅百分比较大;在支撑末期,裸足跑和穿鞋跑均为胫骨前肌最活跃,股二头肌平均积分肌电值最小。穿鞋跑胫骨前肌、腓肠肌振幅百分比要高于裸足跑。
【关键词】：生物力学 裸足跑 穿鞋跑
【学位授予单位】：成都体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G804.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 前言11-12
• 1.1 选题依据11
• 1.2 研究目的与意义11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 本研究的主要技术路线12
• 2 文献综述12-20
• 2.1 跑步步态的研究12-14
• 2.2 跑步引起的运动损伤14-15
• 2.3 裸足跑问题的提出15-16
• 2.4 裸足跑与穿鞋跑不同着地方式的研究16-18
• 2.5 裸足跑与穿鞋跑研究现状18-20
• 2.6 国内外研究现状总结20
• 3 研究对象与研究方法20-24
• 3.1 研究对象20-21
• 3.2 研究方法21-24
• 3.2.1 文献资料法21
• 3.2.2 专家访谈法21
• 3.2.3 三维录像解析法21-22
• 3.2.4 三维测力系统测试22-23
• 3.2.5 表面肌电测试23
• 3.2.6 数理统计法23-24
• 4 研究结果24-37
• 4.1 动作时刻、阶段的划分24-25
• 4.2 裸足跑与穿鞋跑的运动学对比分析25-30
• 4.2.1 裸足跑与穿鞋跑部分运动学参数的对比分析25-26
• 4.2.2 裸足跑B1时刻与穿鞋跑S1时刻运动学对比分析26-27
• 4.2.3 裸足跑B2时刻与穿鞋跑S2时刻运动学对比分析27
• 4.2.4 裸足跑B3时刻与穿鞋跑S3时刻运动学对比分析27-28
• 4.2.5 裸足跑B4时刻与穿鞋跑S4时刻运动学对比分析28
• 4.2.6 裸足跑与穿鞋跑过程中下肢各关节角度变化比较分析28-30
• 4.2.6.1 髋关节角度变化比较分析28-29
• 4.2.6.2 膝关节角度变化比较分析29
• 4.2.6.3 踝关节角度变化比较分析29-30
• 4.3 裸足跑与穿鞋跑的动力学对比分析30-34
• 4.3.1 裸足跑B1时刻与穿鞋跑S1时刻三维测力参数对比31
• 4.3.2 裸足跑B2时刻与穿鞋跑S2时刻三维测力参数对比31-32
• 4.3.3 裸足跑B3时刻与穿鞋跑S3时刻三维测力参数对比32
• 4.3.4 裸足跑B4时刻与穿鞋跑S4时刻三维测力参数对比32
• 4.3.5 Fx、Fy、Fz数值变化情况分析32-34
• 4.4 裸足跑与穿鞋跑的肌电对比分析34-37
• 4.4.1 支撑初期肌电对比分析34-35
• 4.4.2 支撑中期肌电对比分析35-36
• 4.4.3 支撑末期肌电对比分析36-37
• 5 结论37-40
• 5.1 运动学结论38-39
• 5.2 动力学结论39
• 5.3 表面肌电结论39-40
• 6 参考文献40-45
• 致谢45-46
• 在读期间发表的学术论文与研究成果46

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 朱晓兰;赵芳;周兴龙;;老年人步态特征的分析及其评价系统的初步建立[J];北京体育大学学报;2006年02期

2 吴剑,李建设;青年女性着高跟鞋平地行走时步态的生物力学研究[J];体育科研;2003年03期

3 汤荣光;正常人足底静态和动态压力分布的测定[J];中国生物医学工程学报;1994年02期

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本文编号：848631