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“裸足”运动方式对下肢生物力学功能调整的研究进展

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中国体育科技 2019年第1期55卷 61-74页

作者：顾耀东孙冬 Gusztáv Fekete 梅齐昌李建设宁波大学体育学院浙江宁波315211 奥克兰大学生物医学工程研究所罗兰大学机械工程系

足部作为人体动力链与外界环境接触的始端,形态的变化与功能的表现紧密相关。通过对即刻与短期裸足运动干预以及长期裸足运动人群的足部形态和运动学、动力学、肌肉活动度等生物力学特征进行系统总结归纳,旨在从生物力学角度揭示裸足运... 详细信息

足部作为人体动力链与外界环境接触的始端,形态的变化与功能的表现紧密相关。通过对即刻与短期裸足运动干预以及长期裸足运动人群的足部形态和运动学、动力学、肌肉活动度等生物力学特征进行系统总结归纳,旨在从生物力学角度揭示裸足运动的本质特征,探究形态与功能的关联。研究发现,习惯着鞋人群在短期裸足步行及跑步运动干预时,均表现出小步长、高步频的时空参数特征。短期裸足步行及跑步后足触地角度减小,踝关节跖屈增大,膝关节屈曲程度增大等运动学特征与习惯裸足人群的运动学特征相似。对习惯着鞋人群进行短期裸足步行及跑步干预时,比习惯裸足人群在着地期的冲击峰值及垂直负荷增长率均呈现降低。长期使用不合脚鞋具可改变足形和功能,如足部肌群横截面积减小,足前掌宽度及接触面积降低,拇指外翻及削弱绞盘功能等。被抑制的足部功能或许是习惯着鞋人群损伤风险较大的原因,而开展裸足运动时需综合考量足形态与功能,循序渐进,以实现足部功能训练,提高运动表现。

关键词： “裸足”运动方式下肢生物力学足形足功能

步频和步长的改变对下肢生物力学的影响研究进展

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中国运动医学杂志 2020年第2期39卷 138-144页

作者：王俊清张希妮罗震傅维杰上海体育学院运动健身科技省部共建教育部重点实验室上海200438

步频和步长作为跑步过程中最重要的两个参数,对跑步下肢生物力学和跑步损伤有着重要影响。本文就国内、外关于步频/步长即刻改变以及长期干预训练对下肢运动学、动力学以及肌电的影响及其与跑步损伤关系的研究进行系统回顾,结果发现,无... 详细信息

步频和步长作为跑步过程中最重要的两个参数,对跑步下肢生物力学和跑步损伤有着重要影响。本文就国内、外关于步频/步长即刻改变以及长期干预训练对下肢运动学、动力学以及肌电的影响及其与跑步损伤关系的研究进行系统回顾,结果发现,无论是步频/步长即刻改变还是长期训练,恒定速度下增加步频或缩短步长后,与跑步损伤相关的参数如地面反作用力峰值、负载率、膝关节接触力、足底压力以及髋内收角等显著降低,进而可能降低跑步相关损伤风险。但鉴于目前步频/步长干预训练的研究存在着受试者数量较少、干预训练时间较短及评价参数欠缺等问题,如何使步频/步长在一个较优范围、如何评价步频/步长改变的累积效应以及如何更合理地安排步频/步长干预训练从而进一步避免可能的跑步损伤,有待进一步深入研究。

关键词：步频步长下肢生物力学跑步损伤

两组不同离心训练背景的女性运动员在跳深动作中下肢生物力学的差异及对ACL损伤预防的启示

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中国体育科技 2022年第11期58卷 85-91页

作者：张鑫胡婧朱伟平阮棉芳伍勰上海体育学院上海200438 温州大学浙江温州325035

目的:考察两组不同离心训练背景的女性运动员在跳深动作中下肢生物力学的特征及运动表现的差异,探讨长期下肢离心训练是否在预防前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤方面具有积极作用。方法:招募女性大学生运动员24名,并... 详细信息

目的:考察两组不同离心训练背景的女性运动员在跳深动作中下肢生物力学的特征及运动表现的差异,探讨长期下肢离心训练是否在预防前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤方面具有积极作用。方法:招募女性大学生运动员24名,并根据有无离心训练经验将其分为跳跃组(跑跳类田径运动员,n=12)和非跳跃组(游泳运动员,n=12),所有受试者完成优势侧膝关节等速肌力测试[向心/离心120(°)/s]和40 cm高度跳深动作测试,采集并分析测试动作相关运动学、动力学及表面肌电信号。结果:1)在膝关节等速肌力中,跳跃组表现出更大的膝伸肌离心肌力和膝屈肌向心肌力(P0.05)。结论:长期下肢离心训练能够有效增强膝关节肌肉力量和提高跳跃表现,但可能并不能有效预防或降低女性跳跃运动员ACL损伤风险。

关键词：超等长训练女性运动员跳深动作下肢生物力学前交叉韧带损伤

定制矫形鞋垫对慢性非特异性下背痛患者下肢生物力学指标的影响

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中华物理医学与康复杂志 2018年第12期40卷 938-941页

作者：南海鸥王跃文徐肖倩焦志宇内蒙古医科大学附属医院呼和浩特010050 内蒙古医科大学公共卫生学院

目的探讨物理治疗结合个体化定制矫形鞋垫调整慢性非特异性下背痛(LBP)患者下肢生物力学后,患者症状与功能恢复情况,为临床治疗提供参考依据。方法选取非特异性LBP患者60例,按随机数字表法分为实验组和对照组,每组患者30例。实验组... 详细信息

目的探讨物理治疗结合个体化定制矫形鞋垫调整慢性非特异性下背痛(LBP)患者下肢生物力学后,患者症状与功能恢复情况,为临床治疗提供参考依据。方法选取非特异性LBP患者60例,按随机数字表法分为实验组和对照组,每组患者30例。实验组在物理治疗的前提下穿戴定制矫形鞋垫,对照组仅给予物理治疗。2组患者接受常规康复治疗,包括康复教育(含康复训练中错误动作的纠正、日常生活中错误姿势的纠正和正确姿势的学习)、超短波、干扰电、手法松动、牵拉和运动训练,每日1次,连续治疗2周。实验组患者在常规康复治疗的基础上,根据患者个体足底生物力学的改变针对性地制作并穿戴定制矫形鞋垫。于矫正前、矫正2周后(矫正后)以及实验组佩戴6个月后(随访时)评估2组患者的疼痛程度和功能状态,并于治疗前和随访时行下肢生物力学指标测量。结果于矫正前、矫正2周后(矫正后)以及实验组佩戴6个月后(随访时)评估2组患者的疼痛程度和功能状态,并于治疗前和随访时行下肢生物力学指标测量。随访时,对照组左侧下肢立姿跟骨休息位、胫骨扭转与组内矫正前比较,差异均有统计意义(P下肢立姿跟骨休息位、胫骨扭转、前足外翻与组内矫正前比较,差异均有统计意义(P下肢立姿跟骨休息位与组内矫正前比较,差异有统计意义(P下肢立姿跟骨休息位、胫骨扭转、前足外翻与组内矫正前比较,差异均有统计意义(P下肢生物力学异常,减轻腰部疼痛。

关键词：下背痛矫形鞋垫下肢生物力学

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不稳定鞋对下肢生物力学影响的研究进展

皮革科学与工程 2023年第6期33卷 59-65页

作者：汤运启任慧邹利民杜特刚梁佩瑶程诗哲陕西科技大学设计与艺术学院陕西西安710021 井冈山大学体育学院江西吉安343009 际华三五一三实业有限公司陕西西安710068

通过文献整理的方法,系统综述了不稳定鞋对步态参数、运动学、动力学和肌电活动的影响,旨在为大众选鞋提供指导建议。采用主题词检索法,在包括PubMed、中国知网等中英文数据库在内的近10年文献中,共检索到了424篇论文,最终纳入了14篇进... 详细信息

通过文献整理的方法,系统综述了不稳定鞋对步态参数、运动学、动力学和肌电活动的影响,旨在为大众选鞋提供指导建议。采用主题词检索法,在包括PubMed、中国知网等中英文数据库在内的近10年文献中,共检索到了424篇论文,最终纳入了14篇进行分析。研究发现,与普通鞋相比,短时间穿着不稳定鞋会引起双支撑时间缩短,摆动期时间增长,使足底压力重新分布,中足区域的接触面积和峰值压强显著增大,而前足和后跟区域的峰值压强则有不同程度的降低。长时间穿着不稳定鞋会增加下肢肌肉活动,提高胫骨前肌、腓肠肌、股二头肌和股直肌的激活程度。因此,建议在使用不稳定鞋时应循序渐进,特别是对于新手,要注意使用时间和使用频率,尽可能降低损伤风险。

关键词：不稳定鞋下肢生物力学运动学动力学肌肉活动

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下肢生物力学研究现状及研究力量分布

浙江体育科学 2018年第5期40卷 101-107页

作者：梁志强李建设顾耀东宁波大学体育学院浙江宁波315211 宁波大学大健康研究院浙江宁波315211

对CNKI收录的有关下肢生物力学文献进行全纳式检索及可视化分析,探索研究领域的发文详情、研究前沿与热点、研究力量分布。结果显示:下肢生物力学的发文量整体呈波浪式增长,峰值年将其发展历程划分为四个不同阶段。三十余年的发展,生物... 详细信息

对CNKI收录的有关下肢生物力学文献进行全纳式检索及可视化分析,探索研究领域的发文详情、研究前沿与热点、研究力量分布。结果显示:下肢生物力学的发文量整体呈波浪式增长,峰值年将其发展历程划分为四个不同阶段。三十余年的发展,生物力学、运动生物力学和生物力学原理等成为研究热点,生物力学原理、腰间盘突出症等成为研究前沿。目前,研究领域已形成国内、外科研人员共同参与的情形;医院、理工和专业性院校是下肢生物力学的主要科研机构,但科研机构合作却处于较低的水平。

关键词：下肢生物力学研究现状研究力量可视化

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内触式不稳定结构鞋垫对下肢生物力学的影响

内触式不稳定结构鞋垫对下肢生物力学的影响

作者：张瀛月宁波大学

学位级别：硕士

研究目的:不稳定结构鞋的概念是依靠不稳定训练装备的设计理念,将鞋底结构设计成不稳定的凸面,鞋底结构的改变,造成人体在行走状态下的“不稳定”,迫使人体在运动状态下不断地调整姿势,加强肌肉激活程度,以保持身体平衡。本研究结合不... 详细信息

研究目的:不稳定结构鞋的概念是依靠不稳定训练装备的设计理念,将鞋底结构设计成不稳定的凸面,鞋底结构的改变,造成人体在行走状态下的“不稳定”,迫使人体在运动状态下不断地调整姿势,加强肌肉激活程度,以保持身体平衡。本研究结合不稳定鞋具设计理念的同时,通过在鞋垫的中足区域添加不稳定结构元素,与足底直接贴合,更进一步验证不稳定结构所产生的下肢运动学和动力学及足底压力特征变化,探讨人体在穿着内触式不稳定结构实验鞋与普通对照鞋进行正常行走与慢跑过程中对人体机能产生的变化,验证对人体下肢运动系统的运动学和动力学的影响。研究方法:12名女性参与测试,实验选取常见的普通运动鞋为对照组,实验组为在鞋内底的中足部位前2/3添加凸起的不稳定结构的运动鞋。使用Vicon三维运动捕捉系统,测力台,及Novel Pedar鞋垫式足底压力测量系统同步采集行走和慢跑状态下一个步态周期内的下至生物力学数据。采用SPSS 17.0软件(SPSS,Chicago,IL,US),使用配对样本T检验分析实验鞋与对照鞋间运动学及动力学测试指标间的差异显著性,显著性水平设定在0.05。研究结果:穿内触式不稳定结构鞋垫行走和慢跑时步长显著性低于穿着普通鞋(p下肢的踝、膝关节以及髋关节角度与穿普通运动鞋有着明显变化,尤其是脚后跟刚着地时期的关节角度以及峰值角度。跑步状态下,穿内触式不稳定结构鞋垫使得垂直负荷增长率以及被动冲击力峰值显著性减小。穿着不稳定结构鞋垫运动时增加了中足区域接触面积,显著减弱了跖骨区域的峰值压强以及时间压强积分,降低了足底跖骨区域承受的压力。

关键词：不稳定下肢生物力学运动学足底压力

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注意控制能力对步行下肢生物力学特征的影响

注意控制能力对步行下肢生物力学特征的影响

作者：赵滢苏州大学

学位级别：硕士

研究目的:注意控制(AC)作为认知系统的功能之一,已被证实对人体的动作控制表现具有影响。本研究以步行作为研究对象,探讨不同注意控制能力人群在完成不同步行任务过程中下肢生物力学特征差异,揭示注意控制能力与步行动作控制间的内在联... 详细信息

研究目的:注意控制(AC)作为认知系统的功能之一,已被证实对人体的动作控制表现具有影响。本研究以步行作为研究对象,探讨不同注意控制能力人群在完成不同步行任务过程中下肢生物力学特征差异,揭示注意控制能力与步行动作控制间的内在联系以及任务对动作控制的影响,为神经系统功能水平对动作控制的影响研究提供理论性指导。研究方法:随机选取符合测试要求的50名男性体育运动爱好者,根据注意控制能力测试(Stroop测试),将受试者按反应时从低到高排列,前30%的受试者分为高注意控制能力组(HAC),后30%的受试者分为低注意控制能力组(LAC),每组各15人。然后随机进行单任务步行(ST-步行)、单任务2-back(ST-2-back)和双任务(DT)实验,运用E-prime软件、Zebris步态分析、VICON红外高速运动捕捉分析系统以及Cometa无线表面肌电测试系统分别对两组受试者的认知任务指标、步态的运动学指标和下肢表面肌电指标进行采集,应用连续相对相位法(CRP)计算下肢协调性。采用双因素重复测量方差分析方法比较组内与组间的差异。研究结果:认知任务指标结果:(1)HAC的正确率(CR)大于LAC的CR(P0.05);(4)步行时摆动期髓-膝MARP和支撑期期髋-膝DP的差异具有统计学意义(P下肢协调性特点,HAC表现出更稳定的步态以及更好的支撑期膝-踝协调性和摆动期髋-膝协调性,提示注意控制能力与人体运动表现具有一定的相关性,可用于神经系统功能水平对动作控制的影响方面研究的理论支撑;(3)任务会影响步行的下肢生物力学特征,主要差异体现在标准化步长、步宽、足偏角、步时、步频、步态周期百分比、关节角度、下肢表面肌电和下肢协调性的变化等。

关键词：注意控制双任务步态下肢生物力学

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糖尿病人群下肢生物力学特征及矫形干预研究

糖尿病人群下肢生物力学特征及矫形干预研究

作者：杜晨振重庆大学

学位级别：硕士

背景:糖尿病患者的下肢生物力学病变是引起高残疾率和死亡率的重要因素,也是临床医治和预防足溃疡的主要着手点。对糖尿病患者的全下肢生物力学特征参数进行收集和分析可以进一步解释足溃疡和生物力学改变的多因素关系,为临床提供一定... 详细信息

背景:糖尿病患者的下肢生物力学病变是引起高残疾率和死亡率的重要因素,也是临床医治和预防足溃疡的主要着手点。对糖尿病患者的全下肢生物力学特征参数进行收集和分析可以进一步解释足溃疡和生物力学改变的多因素关系,为临床提供一定理论支持。目的:收集糖尿病患者的步态、平衡以及足部三维参数等生物力学相关特征参数,建立相应的生物力学运动学、动力学及有限元模型。利用模型计算数据对神经病变患者进行一定程度的减压干预,并验证患者使用减压鞋/鞋垫后的获益。材料及方法:使用可穿戴设备对80名糖尿病患者的步态和平衡数据进行检测,运用统计学方法和机器学习方法对数据进行分析。根据D-H矩阵法建立糖尿病患者的下肢运动学模型,基于Open Sim仿真工具搭建下肢动力学模型。获取患者的CT图像通过逆向建模的方式构建其足部内踝、外踝、主骨骼、及软组织的有限元模型并分析计算。设立对照实验,分析定制鞋垫矫形干预治疗的获益性,并用可穿戴设备进行随访统计。结果:对2型糖尿病患者的步态和平衡数据分析显示,2型糖尿病患者的步态和平衡能力明显低于同等年龄和性别的健康人群,且在其病程早期已产生了步态和平衡功能的受损。此外,这些患者主要依靠髋关节调节机制来抵消小范围的摆动,以维持身体的静平衡。糖尿病患者骨骼-肌肉动力学模型的行走过程仿真结果显示,步态中习惯性的外摆会额外增加外侧腓肠肌的负担。足部步态过程中受力情况的有限元分析结果准确评估出糖尿病患者的前掌处易产生高压,与临床经验一致,表明有限元模型可靠、有效。基于上述生物力学模型设计的定制治疗鞋可以改善患者步态和平衡的稳定性,防止溃疡复发。此外,依从性是减压获益的关键。结论:本研究设计的糖尿病患者全下肢生物力学模型方案合理、有效,可为足溃疡的临床治疗和预防提供一定的理论支持。基于生物力学设计的定制减压鞋垫可预防患者的生物力学进一步病变,可穿戴设备的使用同样为糖尿病患者的预后管理提供了一个有效的建议。

关键词：糖尿病足溃疡下肢生物力学可穿戴设备有限元分析减压治疗