分級壓力腿套在跑步期間對下肢生物力學(xué)特征和跑步經(jīng)濟(jì)性的影響

分級壓力腿套在跑步期間對下肢生物力學(xué)特征和跑步經(jīng)濟(jì)性的影響研究目的:下肢壓力裝備在運(yùn)動愛好者中被廣泛使用,占據(jù)一定的運(yùn)動裝備市場,但其作用一直沒有被清晰建立。本研究擬選擇不同壓力程度的分級壓力腿套與只穿著普通跑步襪進(jìn)行對比,在長時(shí)間耐力運(yùn)動過程中,采集運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)與耗氧量結(jié)果,探尋分級壓力腿套在疲勞過程中對下肢生物力學(xué)參數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)其可能存在的聯(lián)系。研究方法:選取12名男性跑步愛好者,對比不穿著與穿著高、低兩種壓力程度的分級壓力腿套。首先進(jìn)行最大攝氧量測試,使用德國生產(chǎn)的h/p/cosmosMercury4.0跑臺與Cortex氣體代謝分析系統(tǒng)(Metalyzer3B,CortexBiophysik,Leipzig,Germany),記錄最大攝氧量出現(xiàn)時(shí)對應(yīng)的跑步速度,據(jù)此明確正式測試階段所使用的速度。其次,正式測試分為跑道-跑臺-跑道三個(gè)階段的測試,采用8鏡頭的紅外光點(diǎn)運(yùn)動捕捉系統(tǒng)(Qualisys-oqus700+,Swede,200Hz)采集全部過程中的運(yùn)動學(xué)數(shù)據(jù);采用三維測力臺(Kistler9281CA,Switzerland,1000Hz)同步采集兩個(gè)跑道階段的動力學(xué)數(shù)據(jù)。受試者完成準(zhǔn)備工作后,以給定速度在跑道上完成自然跑步狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集,使用便攜式測速系統(tǒng)(NewtestPowertimer,Finland)監(jiān)測受試者跨上測力臺時(shí)速度,確保數(shù)據(jù)一致性。此后,立即佩戴氣體采集裝置,移動至跑臺,完成30min恒速跑步,分別采集第5min、15min、25min三個(gè)時(shí)間點(diǎn)后1min的運(yùn)動學(xué)數(shù)據(jù),確保每次采集包含三個(gè)完整的步態(tài)周期。跑臺測試后,受試者重新回到跑道,重復(fù)第一步測試過程。該階段測試在一周內(nèi)完成,所有受試者盡量保證每次測試時(shí)間相同,減小氣體測試誤差。最后,為了檢驗(yàn)氣體采集的信效度,受試者隨機(jī)分為三組,每組四人,重復(fù)實(shí)驗(yàn)條件完成檢驗(yàn)測試。應(yīng)用雙因素重復(fù)測量方差分析,確定不同壓力程度的分級壓力腿套及疲勞對生物力學(xué)參數(shù)和跑步經(jīng)濟(jì)性的影響;使用Pearson相關(guān)分析法,探尋跑步經(jīng)濟(jì)性與下肢運(yùn)動生物力學(xué)參數(shù)之間可能存在的聯(lián)系,以及氣體數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。研究結(jié)果:跑道測試中,疲勞主要影響了髖關(guān)節(jié)的活動范圍(p=0.036),膝關(guān)節(jié)屈角和關(guān)節(jié)力(p<0.050,p=0.001),踝關(guān)節(jié)屈角、剛度(p<0.050,p=0.026)以及地面反作用力(p=0.014);壓力程度則改變了膝關(guān)節(jié)角度和剛度(p<0.050,p=0.021),踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)力(p=0.027)以及加載率(p=0.005)。跑臺測試中,疲勞在髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)去叫上均表現(xiàn)出顯著差異(p<0.050),壓力主要改變了膝關(guān)節(jié)角度和活動范圍(p=0.018,p=0.022)。氣體采集的可重復(fù)性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(r=0.63,p=0.000),隨著時(shí)間的累積,跑步經(jīng)濟(jì)性顯著下降(p=0.000)。相關(guān)性分析中,髖(r=-0.498,p=0.000)、膝(r=-0.276,p=0.000)、踝(r=-0.623,p=0.000)關(guān)節(jié)的角速度最大值,著地指數(shù)(r=-0.340,p=0.000)均與耗氧量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;膝關(guān)節(jié)離地時(shí)刻角度(r=0.499,p=0.000)和正功(r=0.349,p=0.003),踝關(guān)節(jié)角速度活動范圍(r=0.547,p=0.000)與耗氧量顯著正相關(guān)。研究結(jié)論:長時(shí)間耐力運(yùn)動中,⑴壓力腿套對跑步經(jīng)濟(jì)性沒有影響;伴隨疲勞的累積,耗氧量升高,跑步經(jīng)濟(jì)性降低。⑵壓力腿套主要影響膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)剛度。踝關(guān)節(jié)處34-46mmHg的壓力可以增加緩沖期的制動以及膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。⑶疲勞會增加髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的屈伸角度,促進(jìn)膝關(guān)節(jié)更多的能量被吸收。⑷著地時(shí)刻髖關(guān)節(jié)屈曲