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跑步频率对肌肉调谐和下肢刚度的影响

跑步频率对肌肉调谐和下肢刚度的影响

作者：侍书琼北京体育大学

学位级别：硕士

研究目的通过采集跑步过程中人体动力学、运动学、表面肌电以及肌肉振动数据,分析不同跑步频率对下肢刚度和肌肉调谐的影响,了解在不同跑步频率的情况下,神经-肌肉系统控制模式的变化,了解肌肉调谐与下肢刚度调节之间的关系,为人体运动... 详细信息

研究目的通过采集跑步过程中人体动力学、运动学、表面肌电以及肌肉振动数据,分析不同跑步频率对下肢刚度和肌肉调谐的影响,了解在不同跑步频率的情况下,神经-肌肉系统控制模式的变化,了解肌肉调谐与下肢刚度调节之间的关系,为人体运动时预防或减少运动损伤的发生提供理论依据。研究方法选取20名普通健康男性大学生为研究对象,令受试者分别以慢速(2.5±0.2m/s)、中速(3.25±0.2 m/s)和快速(4±0.2 m/s)三种速度进行跑步,应用三维测力台(Kistler,1000Hz)、8镜头红外高速运动捕捉系统(Qualisys,200Hz)、无线表面肌电/肌肉加速度测试仪(Delsys,2000Hz)同步采集受试者跑步过程中的运动学、动力学和表面肌电信号。在每一速度模式下,根据测得的跑步频率,将受试者分为低步频组和高步频组;根据支撑阶段垂直方向反作用力峰值、重心垂直位移等指标计算缓冲阶段和主动蹬伸阶段的下肢刚度;根据着地前、后50ms阶段的iEMG、RMS和地面反作用力第一峰值出现后0-100ms、100-200ms阶段的肌肉振动频率分析肌肉调谐情况。研究结果1.高步频组表现出更短的步长、步态周期时间(p下肢刚度。3.总体上,高步频组的下肢肌肉RMS在支撑阶段(中速时腓肠肌内侧p下肢肌肉iEMG小于着地后50ms阶段(慢速时股直肌、胫骨前肌、腓肠肌外侧、中速时股二头肌、胫骨前肌、快速时股二头肌、股直肌、胫骨前肌p下肢肌肉振动频率小于低步频组(100-200ms阶段慢速时股二头肌、股直肌、胫骨前肌、快速时股二头肌p下肢所受地面反作用力大小没有影响。3.不同跑步频率对支撑阶段、缓冲阶段的下肢刚度没有影响,在主动蹬伸阶段,低步频组的下肢刚度较高。4.低步频组的肌肉调谐作用更明显。5.下肢刚度的调节主要作用在蹬伸阶段,肌肉调谐主要作用在缓冲阶段。6.建议人们健身跑时,在同一速度下应尽量选择相对较高的步频,而习惯较低步频的跑步者应适当选择更专业的运动装备,以降低运动损伤的风险。

关键词：跑步频率肌肉调谐下肢刚度

下肢力量、刚度与短跑加速阶段和最大速度阶段运动表现的相关性

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下肢力量、刚度与短跑加速阶段和最大速度阶段运动表现的相关性

作者：林俊磊北京体育大学

学位级别：硕士

目的:探究下肢力量(最大力量和反应力量)、刚度与短跑加速阶段和最大速度阶段运动表现间的相关性。方法:通过对16名高水平男子短跑运动员进行50米跑、45cm跳深和大腿中位等长拉(Isometric mid-thigh Pull,IMTP)测试以获得加速阶段和最... 详细信息

目的:探究下肢力量(最大力量和反应力量)、刚度与短跑加速阶段和最大速度阶段运动表现间的相关性。方法:通过对16名高水平男子短跑运动员进行50米跑、45cm跳深和大腿中位等长拉(Isometric mid-thigh Pull,IMTP)测试以获得加速阶段和最大速度阶段的分段成绩(5-15米和35-45米),各步态值(踏地时间、腾空时间、步频、相对步长和绝对步长),反应力量(反应力量指数和反应力量比),下肢刚度(垂直刚度、膝关节和踝关节刚度)以及最大力量变量(0-250ms时刻力值和力生成速率),并通过Pearson相关性分析50米跑的运动学指标与各能力指标之间的相关性。结果:(1)150ms、200ms、250ms 时刻力值,0-150ms、0-200ms、0-250ms力生成速率,下肢最大力量与5-15米成绩呈中等负相关(r:-0.32～-0.43,p0.05)。反应力量指数和反应力量比与5-15米成绩的相关系数不具有统计学意义(p>0.05),而与35-45米成绩呈中等负相关(p下肢垂直、膝关节和踝关节刚度与5-15米和35-45米成绩的相关系数均不具有统计学意义(p>0.05)。(2)加速阶段的踏地时间与150ms、200ms、250ms时刻力值,0-150ms、0-200ms、0-250ms力生成速率呈高度负相关(r:-0.52～-0.63,p下肢最大力量呈高度正相关(r=0.50,p0.05)。(3)反应性力量指数、反应力量比与加速阶段的踏地时间呈中等负相关(r:-0.40～-0.49,p0.05)。(4)对于加速阶段和最大速度阶段,绝对、相对垂直刚度与踏地时间呈非常高度负相关(p刚度与踏地时间均呈高度负相关(P下肢刚度指标的相关系数均不具有统计学意义(p>0.05)。结论:(1)对于高水平短跑运动员,力-时间曲线与加速阶段成绩呈中等负相关,反应力量与最大速度阶段成绩呈中等负相关。(2)加速阶段的踏地时间与力-时间曲线呈高度负相关,最大速度阶段的踏地时间与力-时间曲线呈中等负相关。(3)加速阶段和最大速度阶段的相对步长与力-时间曲线呈中等正相关,加速阶段的相对步长与下肢最大力量呈高度正相关。(4)反应力量与加速阶段的踏地时间呈中等负相关,与最大速度阶段的踏地时间呈非常高度负相关。且反应力量与最大速度阶段步频呈中等正相关。(5)对于加速阶段和最大速度阶段,垂直刚度与踏地时间呈非常高度负相关,与步频(p刚度与踏地时间均呈高度负相关。踝关节与加速阶段步频呈非常高度正相关,与最大速度阶段步频呈高度正相关。

关键词：加速阶段最大速度阶段最大力量反应力量下肢刚度

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不同高度跳深条件下下肢刚度与爆发力的关系

不同高度跳深条件下下肢刚度与爆发力的关系

作者：徐丽媛北京体育大学

学位级别：硕士

研究目的：本文综合应用定量超声波分析技术、生物力学的动力学和运动学方法,研究在不同下落高度的跳深练习下肢刚度的变化特征。比较不同下肢刚度指标与爆发力间的相互关系以及不同下肢刚度指标间的差异性及相关性。为体能训练中跳深... 详细信息

研究目的：本文综合应用定量超声波分析技术、生物力学的动力学和运动学方法,研究在不同下落高度的跳深练习下肢刚度的变化特征。比较不同下肢刚度指标与爆发力间的相互关系以及不同下肢刚度指标间的差异性及相关性。为体能训练中跳深练习高度的选择提供依据,有助于加强对人体运动中肌肉与下肢刚度变化规律的认识,可以为体能训练中提高爆发力手段的设计、实施提供理论和实证依据。研究方法：本文选取北京体育大学运动人体科学专业男性学生60名,随机分为三组,分别为40cm跳深组、80cm跳深组和120cm跳深组。应用定量超声波技术和测力台,测算不同下落高度跳深练习前后小腿三头肌的肌一腱复合体的刚度(总刚度、肌纤维刚度、肌腱刚度);应用测力台和高速摄像机,测算不同高度条件下跳深练习中的爆发力指标以及下肢垂直刚度。对不同下肢刚度指标与爆发力以及不同下肢刚度指标间进行相关性分析,分析不同下肢刚度指标与爆发力在跳深运动中的变化规律。研究结果：1、随着跳深高度的增加,下肢垂直刚度和爆发力增加。2、下肢垂直刚度与爆发力间存在中高程度的相关关系,且相关度随着跳深高度增加而升高,但体重对二者的影响程度则随之降低。3、跳深高度低于80cm时,缓冲阶段的下肢垂直刚度高于蹬伸阶段,当高度达到80cm以上时,二者趋向一致。4、一次跳深练习可引起小腿三头肌肌-腱复合体刚度上升,在80cm高度效果最为显著。且小腿三头肌肌-腱复合体刚度与下肢垂直刚度之间未表现出相关关系。研究结论：1、跳深高度低于80cm的条件下,缓冲阶段所储存的弹性势能,在蹬伸阶段不能充分的回转释放为动能,而在高度达到80cm及以上时,才能获得较佳的弹性势能回转效率。2、一次跳深练习可提高肌肉的预激活水平,且在较低的高度就可以取得较佳的效果。3、小腿三头肌肌-腱复合体刚度与下肢垂直刚度在反映下肢的弹性特征方面一致性不佳。

关键词：跳深运动下肢刚度肌-腱复合体爆发力

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不同坡度与速度走跑运动下肢刚度特征分析

四川体育科学 2018年第2期37卷 33-39页

作者：袁川廖方萍杨世军彭彪陈庆果四川师范大学体育学院四川成都610101

研究目的:分析不同坡度和速度条件下走跑运动下肢刚度特征,并探讨其与运动损伤的关联性。研究方法:选取8名男性受试者在跑台上分别完成3种速度下的7种坡度走跑运动,每个阶段为期4min。利用VICON红外三维运动分析系统采集受试者动力学、... 详细信息

研究目的:分析不同坡度和速度条件下走跑运动下肢刚度特征,并探讨其与运动损伤的关联性。研究方法:选取8名男性受试者在跑台上分别完成3种速度下的7种坡度走跑运动,每个阶段为期4min。利用VICON红外三维运动分析系统采集受试者动力学、运动学参数。根据弹簧质量模型来计算垂直刚度(Kvert)和腿刚度(Kleg)。并用方差分析对不同坡度和速度间的时空参数、下肢刚度差异性进行比较,对各参数与下肢刚度的相关性进行分析。研究结果:不同速度的走跑运动的步频、步长、Tf、Tc均存在显著性差异,P下肢长和体重与Kvert和Kleg相关性极低,R0.7),Tc则呈高度负相关(R=-0.89)。结论:垂直刚度和腿刚度随着坡度和速度的增加而增加,并且腾空时间与下肢刚度呈高度正相关,接触时间则相反呈高度负相关。同时在上坡跑中更容易出现应力性骨损伤,而下坡跑中更容易出现软骨组织、韧带和骨骼肌损伤。

关键词：上坡跑下坡跑下肢刚度 VICON红外三维运动分析系统运动损伤

健身跑过程中跑步频率对肌肉调谐和下肢刚度的影响

维普期刊数据库

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健身跑过程中跑步频率对肌肉调谐和下肢刚度的影响

短跑不同阶段下肢刚度差异及其与运动表现的关系

第十一届全国体育科学大会

作者：侍书琼刘晔张一民北京体育大学运动与体质健康教育部重点实验室

研究目的:随着我国经济水平的不断提高,人们的健康意识不断增强。运动是促进和维持人体身心健康的重要手段,而跑步是最常见的运动项目,不受运动场地和运动水平的限制,较为简单,人人都能进行,深受人们喜爱。在正常的人体运动中,跑步速度... 详细信息

研究目的:随着我国经济水平的不断提高,人们的健康意识不断增强。运动是促进和维持人体身心健康的重要手段,而跑步是最常见的运动项目,不受运动场地和运动水平的限制,较为简单,人人都能进行,深受人们喜爱。在正常的人体运动中,跑步速度、距离和频率等因素通常由运动者任意决定或选择。每个人都有各自的适宜频率,这种适宜频率给人体软组织带来的冲击力也是不同的。通过同步采集动力学和运动学以及表面肌电数据的手段,了解不同跑步频率下人体的运动学、动力学、表面肌电信号的变化特征,分析跑步频率对下肢刚度和肌肉调谐的影响,探索神经-肌肉系统针对跑步频率的变化通过肌肉调谐和改变下肢刚度的途径对运动学、动力学表现做出适应性调控的具体作用机制,为人们进行跑步运动时合理选择跑步频率,为预防或减少运动损伤的发生提供理论依据。研究方法:选取20名北京体育大学在校男性大学生（年龄21.49±2.16岁、身高175.59±4.28厘米、体重72.43±10.53千克、BMI23.45±2.94）,未受系统专项训练,有跑步或其他形式的锻炼习惯,所有受试者在实验前填写知情同意书,确保受试者身体健康无运动系统、神经系统疾病及其他重大病史,目前状态下无运动损伤情况,运动能力良好。实验测试前24小时内未从事剧烈运动,无肌肉疲劳感。本研究应用三维测力台（Kistler,1000Hz）、8镜头红外高速运动捕捉系统（Qualisys,200Hz）、无线表面肌电测试仪（Delsys,2000Hz）同步采集受试者跑步过程中的运动学、动力学和表面肌电信号。根据测得的跑步频率,将受试者分为低频组和高频组;根据垂直方向最大反作用力、重心垂直位移等指标计算下肢刚度;根据着地前、后50毫秒阶段的积分肌电、均方根振幅和下肢受到最大冲击力后0-100毫秒、100-200毫秒阶段的肌肉振动频率分析肌肉调谐情况。贴点方案为海伦海耶斯模型。受试者站在距离测力台直线距离13m的位置起步,分别以2.5±0.2 m/s、3.25±0.2 m/s、4±0.2 m/s的速度跑过26m的跑道,使用Newtest Powertimer便携式测速系统监控跑速。测试前未告知受试者测力台具体位置,要求受试者无步伐调整,以左脚完整踩在测力台上,采集过程中无反光标志点脱落作为一次有效数据。每名受试者每个速度采集6次有效数据,结果去除最大值和最小值再取平均值。本研究以右足跟着地到右足跟再次着地定义为一个步态周期,选取步频、步长、步态周期、触地时、最大垂直力时、离地时的下肢三关节角度、支撑期三关节活动度、地面反作用力峰值、下肢刚度、支撑阶段、着地前、后50毫秒阶段的积分肌电（IEMG）和均方根振幅（RMS）、最大冲击力后的0-100毫秒阶段和100-200毫秒的肌肉振动频率等指标,用平均数±标准差表示,检验方式为独立样本T检验,显著性水平设定为P＜0.05。研究结果:用中位数法分别将每个速度的跑步频率分为高频、低频两组,三种速度下低频组和高频组的步长均无显著性差异,慢速下低频组的相对支撑期显著高于高频组,而中速和快速下低频组的相对支撑期高于高频组,但是无显著性差异。慢速下低频组的支撑期重心位移高于高频组,但无显著性差异,中速和快速下低频组的支撑期重心位移显著高于高频组。着地时刻关节角度:三个速度下低频组的踝关节跖屈背屈角度均显著高于高频组,中速下低频组的踝关节内旋外旋角度显著高于高频组,快速下低频组的髋关节内旋外旋角度显著高于高频组。离地时刻关节角度:慢速下低频组的膝关节屈伸角显著高于高频组,中速和高速下低频组的髋关节内收外展角显著低于高频组。冲击力最大时刻关节角度:慢速下低频组的膝关节屈伸角度显著大于高频组,中速下低频组的踝关节内旋外旋角度显著大于高频组。支撑期关节活动度:慢速下低频组的髋关节屈伸角度显著大于高频组,中速和高速下低频组的膝关节屈伸角度显著大于高频组。慢速和中速跑时,高频组的地面反作用力第一峰值大于低频组,快速跑时相反。慢速和快速跑时,高频组的第二峰值大于低频组,中速时相反。整个支撑期内,受试者在慢速和中速跑时,高频组的下肢刚度比低频组大,而在快速跑时相反。被动冲击阶段,受试者在慢速和中速跑时,高频组的下肢刚度比低频组小,在快速跑时相反。主动冲击阶段,在三种速度下,高频组的下肢刚度均比低频组小。三种速度下,最大冲击力时刻后100-200毫秒的下肢肌肉振动频率均低于最大冲击力时刻后0-100毫秒,而且在慢速和快速时的股二头肌、股四头肌、胫骨前肌、腓肠肌外侧、中速时的股四头肌、胫骨前肌、腓肠肌内、外侧表现出极显著性差异,在慢速和快速时腓肠肌内侧、中速时的股二头肌表现出显著性差异。着地后50毫秒阶段的肌肉活动显著大于着地前50毫秒阶段。在着地前50毫秒阶段和着地后50毫秒阶段均表现出跑步频率越高,均方根振幅值越小的变化趋势。研究结论:1跑步频率对下肢所受到的冲击负荷没有影响。2跑步频率越高,主动冲击阶段的下肢刚度越小,肌肉

关键词：跑步频率肌肉调谐下肢刚度

来源： cnki会议评论

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短跑不同阶段下肢刚度差异及其与运动表现的关系

不同运动表面对人体跑步过程中肌肉调谐和下肢刚度调节的影响

第十一届全国体育科学大会

作者：庄薇殷可意刘宇上海体育学院

研究目的:关于刚度这一概念的研究在生物力学中由来已久。多年来,很多研究者从不同的角度尝试探讨刚度的变化和下肢运动控制之间的关系。其中,研究随着速度的变化下肢刚度的变化,其结果显示并不完全一致。目前有研究的结论表明从低速-... 详细信息

研究目的:关于刚度这一概念的研究在生物力学中由来已久。多年来,很多研究者从不同的角度尝试探讨刚度的变化和下肢运动控制之间的关系。其中,研究随着速度的变化下肢刚度的变化,其结果显示并不完全一致。目前有研究的结论表明从低速-中速的阶段,下肢垂直刚度（verticalStiffness）和腿刚度（legstiffness）均增加。通常,这被解释为,随着速度的增加,刚度增加可以提升推进力（push-offforce）的产生速率。相反,也有研究的结果显示,随着速度的增加,下肢腿刚度（legstiffness）保持不变,有时还出现了下降。这被解释为适当减小下肢的刚度,有利于拉长-缩短周期中弹性能的储存。高速跑或冲刺时（sprint）下肢刚度的研究多使用以上速度影响刚度的思路,然而也有研究指出,在达到高速阶段时,下肢的肌肉控制策略（MuscularStrategies）和处于低速或中速时略有不同。在接近高速时,更多的是靠增加蹬地的频率来提高速度。这似乎意味着,当速度接近最大速度时,下肢刚度的并不会产生明显的变化。因此,本研究的目的是:通过计算短跑运动员不同短跑阶段（速度维持阶段和加速阶段）的下肢刚度（垂直刚度、腿刚度）。1)、描述这一变化,以验证前人的研究;2、探讨下肢刚度和推进力、支撑期时间、运动表现（速度）之间的相关关系;3、尝试解释在高速跑下,人体下肢的控制策略。本研究的假设为:1)、不同阶段,刚度不同。速度维持阶段（最大速度阶段）下肢的刚度更大;2)、此刚度的增加可能是由于地面反作用力和重心下降高度共同造成的;3)、刚度的变化,和速度、支撑期时长之间存在相关关系。研究方法:2.1实验对象本研究选取上海体育学院短跑专业大学生运动员11名,受试者运动水平为国家二级运动员。身高1.77±0.05cm,体重69±5kg,最好成绩11.17±0.23s。2.2实验仪器准备本实验在上海体育学院室内田径场百米跑道上完成。运动学数据捕捉使用Vicon红外高速运动捕捉系统,采样频率200Hz。实验开始前,首先进行实验场地的布置。共使用12个高速摄像头。拍摄范围以测力台为中心,摄像头均匀围绕安置。动力学数据使用3块Kistler三维测力台,采样频率1000Hz。测试前在跑道上挖置三个长宽高同测力台尺寸一致的坑洞,将三块测力台放入其中并在测力台表面牢固粘贴和跑道颜色一致的塑胶垫。塑胶垫和测力台之间用双面胶粘贴牢固,防止在测试中由于快速跑动而使塑胶垫发生滑动。测力台布置如图1所示。为了采集短跑最大速度阶段与中程加速阶段动作,起跑线与第一块测力台的距离分别为40米与12米。测试前未告知受试者测力台具体位置。2.3实验流程实验开始前采集受试者的基本信息,包括身高、体重、运动水平、最好成绩有无伤病,告知受试者完整实验流程。受试者按照平时训练要求充分热身。准备就绪后,正式实验开始前受试者进行简短的再次热身,随后实验正式开始。受试者在起点处的起跑器准备完全后,测试人员发出起跑指令。受试者听到起跑指令后,全力最大速度完成冲刺。在距离测力台10m处,测试人员操作开始同步采集运动学、动力学和表面肌电数据。受试者按照自己习惯节奏完成动作。当受试者测试腿踏在三块测力台中任意一块上,并且Marker点捕捉完整的情况视为动作完成。2.4数据处理及统计采用Visual3D软件,计算相关的运动学和动力学数据。统计学方法使用配对样本T检验,使用SPSS25进行统计学检验,结果以平均值±标准差表示,统计学指标设定为P＜0.05.研究结果:3.1运动学统计结果显示最大速阶段（速度维持阶段）的跑速为9.17±0.47m/s,显著高于加速阶段的7.52±0.69m/s（P=0.006）。最大速度阶段支撑期时长显著高于加速阶段（P=0.018）,推进期占比和支撑阶段重心垂直下降高度,两阶段间无显著性差异。3.2动力学通过对地面反作用力进行体重标准化处理,主要探讨垂直方向和前进方向的地面反作用力,结果显示无论垂直方向还是前进方向,最大速度阶段的地面反作用力均显著高于加速阶段（P=0.023,P=0.006）3.3下肢刚度下肢的刚度计算了垂直刚度和腿刚度,计算公式依据弹簧-质量模型。统计结果表明,最大速度和速度维持阶段垂直刚度分别为62.76±11.67k N/m,47.08±9.15kN/m,无显著性差异。腿刚度的计算,根据水平速度和支撑期时长,发现存在显著性差异（P=0.001）最大速度阶段下肢腿刚度为15.11±2.00k N/m,速度维持阶段下肢腿刚度为12.54±1.98k N/m。3.4相关性通过皮尔逊相关分析得出,最大速度阶段下垂直刚度和支撑期时长和重心下降高度显著相关,相关系数为（r=-0.754;r=-0.762）。腿刚度与支撑期时长和垂直方向地反力（体重标准化）显著相关（r=-0.754;r=-0.751）。加速阶段,垂直刚度除了和支撑期时长（r=-0.933）、重心下降高

关键词：下肢刚度短跑阶段短跑运动表现

来源： cnki会议评论

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不同运动表面对人体跑步过程中肌肉调谐和下肢刚度调节的影响

不同程度疲劳对着陆瞬间下肢生物力学特征影响探究

第十一届全国体育科学大会

作者：刘晔李静北京体育大学

研究目的:跑步是一种重要的健身方式,跑步的场地多种多样,不同硬度、材质的运动表面给人体软组织带来的冲击力也是不同的。有研究认为,跑跳等动作在着地前神经肌肉系统会根据着地的情况与条件（如着地速度、地面硬度等）进行明显的自我... 详细信息

研究目的:跑步是一种重要的健身方式,跑步的场地多种多样,不同硬度、材质的运动表面给人体软组织带来的冲击力也是不同的。有研究认为,跑跳等动作在着地前神经肌肉系统会根据着地的情况与条件（如着地速度、地面硬度等）进行明显的自我调节,使得组织振动降低到最小,研究者把此过程称为肌肉调谐（muscle tuning）,以避免软组织与冲击力产生共振,降低关节和肌腱的负荷,减少由此可能产生的运动损伤。另外,下肢刚度与跑跳过程中力量发挥、弹性势能的储存转换以及运动损伤具有密切的关系,也是近年来人体生物力学特征方面的研究热点。然而,目前国内外针对不同运动表面与冲击力关系的研究结果并不一致,且未见不同运动表面跑步过程中肌肉调谐与下肢刚度变化的系统报道。本研究综合应用生物力学的动力学和运动学方法以及表面肌电技术,探讨人体在不同材质运动表面（跑台、柏油马路、塑胶跑道、草地）跑步过程中肌肉调谐和下肢刚度变化规律,研究肌肉调谐和下肢刚度变化之间的关系,了解在不同材质运动表面跑步时人体神经-肌肉系统的调节机制,以及肌肉调谐在预防运动损伤方面的作用机制,可为健身跑过程中运动场地的筛选提出合理化建议,为运动损伤预防和运动表面的防护设计提供理论和实证依据。研究方法:本研究应用国际材料试验协会（ASTM）颁布的运动表面测试指标-球体回弹高度（ASTMF2117-2010）评价运动表面硬度。选取14名普通男性大学生为研究对象,身体健康,日常有跑步健身习惯,近期无运动损伤史,无神经肌肉系统、心肺功能方面的疾病,运动能力正常,且近期未进行大负荷运动,测试前一天休息良好,肌肉无疲劳感。让受试者先在实验室内的跑步机上以12 km/h速度慢跑,采集稳定后共4个复步（stride）的胫骨粗隆处加速度信号,同时利用机械节拍器记录踏步节拍。根据室内测试时节拍器所记录的节拍控制步频,受试者在拍油路、草地、塑胶跑道上完成3组15 m跑（即3×15 m）。对跑台、柏油路、草地、塑胶跑道四种运动表面采集途中跑共4个复步的信号,运用Delsys系统采集下肢相应肌肉的肌电信号和肌肉加速度值,分析在不同运动表面跑步时下肢肌肉活化的时序特征和程度,以及肌肉振动的主频和振幅,与胫骨结节上三轴加速度计测得的冲击力时序和频率进行比较,观察肌肉调谐方式的差异。同步拍摄受试者的跑步录像,解析得出跑步过程中小腿胫骨粗隆最大垂直位移（Δy）,根据三轴加速度计测得的胫骨粗隆处的最大轴向加速度,乘以身体质量计算出胫骨轴向最大反作用力Fmax,将其分解到垂直地面方向得到最大垂直地面反作用力F,根据公式K=F/Δy计算小腿刚度,分析其差异。根据肌肉调谐的相关理论,从总体上分析在不同运动表面跑步时下肢肌肉调谐与刚度变化之间的关系,探讨肌肉是如何通过神经控制调节刚度,从而适应不同运动表面,以避免运动损伤的机理。研究结果:1.本研究采用的几种运动表面的硬度大小顺序为柏油马路＞塑胶跑道＞跑步机＞草地;2.在四种不同运动表面跑步时的下肢刚度值呈现地面硬度越大,下肢刚度值越小的变化趋势;3.在跑步机跑步时的肌肉均方根振幅（RMS）和积分肌电（iEMG）值普遍低于其他三种运动表面,在另外三种运动表面上的肌电数据普遍呈现地面硬度越大,肌电数值（RMS和iEMG）越大的变化趋势;4.下肢伸膝和屈踝肌肉受到最大冲击后50ms的肌电信号（RMS和iEMG）普遍高于受冲击前50ms;5.下肢肌肉受到最大冲击后的第100-200ms的肌肉振动频率明显低于受冲击后第0-100ms的肌肉振动频率。研究结论:1.跑步时运动表面的硬度会影响下肢刚度,地面硬度越大,下肢刚度越小;2.跑步时运动表面会影响肌肉活动状况,地面硬度越大,肌肉活动程度越高;3.人体在受到冲击后,会出现相应肌肉放电量和肌肉振动频率的明显改变;4.人体在跑步运动中存在肌肉调谐现象,在硬度较低地面跑步时这一现象更明显;5.人体在跑步机跑步时的肌肉活动和调节特征与在实际地面跑步时存在较大差异。

关键词：运动表面肌肉调谐下肢刚度跑步

来源： cnki会议评论

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不同程度疲劳对着陆瞬间下肢生物力学特征影响探究

作者：陈浩天津体育学院

学位级别：硕士

研究背景与目的:落地是体育运动中常见的动作,在跳跃着陆时地面对人体产生的冲击力可达到体重的2-10倍,强大的冲击力及其在肌骨系统上的传导,是导致运动损伤的主要原因。如ACL损伤,约70%的运动性ACL损伤发生时运动者之间并无直接的身体... 详细信息

研究背景与目的:落地是体育运动中常见的动作,在跳跃着陆时地面对人体产生的冲击力可达到体重的2-10倍,强大的冲击力及其在肌骨系统上的传导,是导致运动损伤的主要原因。如ACL损伤,约70%的运动性ACL损伤发生时运动者之间并无直接的身体接触,而是发生在减速或着陆时,原因是动作过程中膝关节受到了自身产生的较大力或力矩,超出了前交叉韧带(Anterior cruciate ligament,ACL)所能承受的极限负荷,即非接触性ACL损伤。且在比赛后期,运动损伤发生几率更高。现在研究普遍认为比赛后期发生的运动非接触性ACL损伤通常与疲劳有关。本研究通过折返跑+纵跳的疲劳干预方案,构建人体不同程度分级的疲劳模型,探究人体在疲劳后的生物力学策略调整规律,以及生物力学指标和ACL损伤之间的关系,以期为预防ACL损伤,指导大众健身提供参考依据。研究方法:选取20名健康男性大学生为研究对象,通过折返跑+纵跳的疲劳干预方案,以最大垂直跳跃高度衰减率作为疲劳判定标准,当纵跳衰减至80%时视为中度疲劳,最大垂直跳跃衰减至70%时视为重度疲劳。受试者在无疲劳(Non-fatigue,NF)、中度疲劳(Medium-fatigue,MF)、重度疲劳(Seriousfatigue,SF)状态完成3次有效的双腿着陆测试,采用16台红外高速摄像头组成的qualysis运动捕捉系统和kistler测力台进行同步数据采集。通过SPSS22.0软件进行单因素重复测量方差分析,评估三种疲劳状态着陆的运动学、动力学、下肢刚度及下肢做功的差异。研究结果1.疲劳干预效果:受试者在SF状态和MF状态的最大心率和RPE量表评分在MF和SF状态均出现了极显著性差异。2.运动学特征:髋关节屈曲角度变化量在SF状态时较MF显著降低(p=0.041),MF状态的触地时刻膝关节屈曲角度较NF显著升高(p=0.034);关节角度变化量方面,NF与MF和SF状态的膝关节屈曲角度变化量均具有显著性差异(p=0.017,p=0.040);MF状态的地面反作用力峰值时刻膝关节屈曲角度较NF状态显著降低(p=0.020);地面反作用力第二峰值加载时长在MF状态较NF状态显著增加(p=0.045)。3.动力学特征:SF状态的GRF2及LR2较NF状态显著升高(p=0.030,p=0.042);MF状态的膝关节伸展力矩峰值显著降低较NF状态显著降低(p=0.011);MF状态踝关节跖屈力矩较NF状态的显著增加(p=0.045),而由MF状态到SF后,踝关节跖屈力矩峰值显著减少(p=0.037)4.下肢刚度和下肢做功:由MF状态到SF状态时,蹆刚度显著增加(p=0.023);膝关节的关节刚度在NF状态到MF状态显著减小(p=0.049),NF状态到MF状态踝关节刚度显著减小。(p=0.01);膝关节做的负功的值在MF到SF阶段时显著增加。(p=0.038)。结论:1.受试者执行着陆任务时的下肢生物力学变化特征受疲劳程度影响,中度疲劳后的着陆生物力学策略调整,使动作策略上呈现“软着陆”变化趋势。2.重度疲劳后,受试者着陆时产生的动作策略上呈现“硬着陆”变化趋势。可能是导致其下肢关节损伤风险增加的重要原因。

关键词：疲劳着陆下肢刚度下肢做功

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经颅直流电刺激对纵跳生物力学特征的影响

体育科学 2020年第7期40卷 57-64页

作者：王玮朱志强殷可意宋林杰姜祎凡刘宇上海体育学院上海200438

目的:通过观察经颅直流电刺激前后,纵跳生物力学曲线和瞬时特征的变化,探究其对纵跳运动表现的影响。方法:15位跳跃类国家二级运动员接受随机交叉设计的阳极刺激(电流2 mA,持续20 min)和假刺激两种实验条件。分别在刺激前,刺激后即刻和... 详细信息

目的:通过观察经颅直流电刺激前后,纵跳生物力学曲线和瞬时特征的变化,探究其对纵跳运动表现的影响。方法:15位跳跃类国家二级运动员接受随机交叉设计的阳极刺激(电流2 mA,持续20 min)和假刺激两种实验条件。分别在刺激前,刺激后即刻和刺激后30 min完成纵跳测试。通过双因素重复测量方差分析(刺激条件×时间)比较两种实验条件前后纵跳生物力学指标的差异。结果:1)瞬时特征:纵跳高度在阳极刺激后即刻和刺激后30 min显著高于刺激前;质心最低点地面反作用力在阳极刺激后即刻和刺激后30 min显著高于刺激前;峰值蹬地功率、发力率和下肢刚度在阳极刺激后即刻显著高于刺激前,阳极刺激组峰值蹬地功率在刺激后即刻和刺激后30 min显著高于假刺激组(P下肢力量及神经肌肉系统功能。

关键词：非侵入性脑刺激力量-时间曲线垂直冲量肌肉主动做功下肢刚度