不同着地方式对跑步时下肢生物力学特征的影响
不同着地方式跑步的神经肌肉调谐规律
不同着地方式跑步的神经肌肉调谐规律作者：杨蕾李萌刘晔侍书琼来源：《体育学刊》2022年第03期摘要：采用連续小波变换分析跑步支撑相地面反作用力的时频分布特点，结合下肢刚度和下肢肌肉激活水平，探讨不同着地方式跑步时着地缓冲的神经肌肉调谐。
分别采集前足（FFS）、全足（MFS）和后足（RFS）3种着地方式跑步时地面反作用力和下肢肌肉表面肌电信号。
结果显示，FFS支撑相的最大小波功率和小波功率总和明显高于MFS和RFS（P<0.05）。
支撑相前20%阶段，FFS表现出明显较小的最大伪频率（PFmax），且PFmax出现时间也明显较晚。
此外，MFS的下肢刚度明显较高（P<0.05），FFS的下肢肌肉激活水平均较高。
研究表明，跑者通过改变着地方式可调整着地时的冲击频率，与MFS和RFS相比FFS的冲击频率和下肢刚度均较小，不利于下肢弹性能的储存和利用，加上较高的下肢肌肉激活水平，易引起机体疲劳。
关键词：运动生物力学;跑步;小波变换;神经肌肉调谐规律中图分类号：G804.6 文献标志码：A 文章编号：1006-7116（2022）03-0132-07The neuromuscular tuning law under different foot strike landing of running——A time frequency analysis of ground reaction forceIEONG Loi，LI Meng，LIU Ye，SHI Shuqiong（Key Laboratory of Ministry of Education，Beijing Sport University，Beijing 100084，China）Abstract： A continuous wavelet transform analysis was used for characterizing and manipulating the ground reaction whose statistics vary in time during the running stance phases and to investigate the neuromuscular tuning law by considering the lower limb stiffness and the activation degree of lower extremity muscles. 17 healthy males ran at forefoot （FFS）， mid-foot （MFS）and rearfoot strikes using natural stride speed， and ground reaction forces and lower extremity muscle surface EMG were assessed during stance. The results showed that the maximum signal power （Pmax） and the sum of signal power are significantly higher in the stance of FFS than in MFS and RFS （P<0.05）. In the early 20% of stance， the FFS exhibited a significantly less maximum pseudo-frequency （PFmax）， and the PFmax also appeared significantly later. In addition， MFS exhibited significantly stiffer lower limb stiffness （P<0.05）， while FFS had higher levels of lower extremity muscle activation in both. In conclusion， it is possible for runners to adjust the impact frequency by changing footstrike landing， FFS has a lower impact frequency and lower limb stiffness compared with MFS and RFS， which is not conducive to storage and utilization of lower limb elastic energy， and the higher level of lower extremity muscle activation easily led to fatigue.Keywords： sports biomechanics;running;wavelet transform;neuromuscular tuning law跑步是大众健身中最常见的减脂、减压和促进心肺健康的运动之一，但也易于发生损伤。
不同着地冲击模式的下肢生物力学研究
不同着地冲击模式的下肢生物力学研究张燊;傅维杰;刘宇【摘要】目的：比较主动和被动两种不同着地模式下，下肢运动学、冲击力特征、软组织振动和肌肉活化模式，以及全面理解人体下肢着地冲击的神经-肌骨系统调控机制。
方法：选取12名体育教育专业篮球专项男性运动员，受试者随机进行3种下落高度（30 cm、45 cm、60 cm）×两种下落方式的测试，每组测试重复3次。
主要选择运动学、冲击力、软组织振动以及肌电图学相关参数进行分析。
结果：3种高度条件下的触地瞬间和缓冲期，主动着地相比于被动着地，髋关节和膝关节的关节角度显著减小（P＜0．05），角速度明显增大（P＜0．05）。
3种高度条件下，主动着地的冲击力峰值（P ＜0．05）、最大负载率（P ＜0．05）、冲击力频率（P＜0．05）均显著小于被动着地。
股四头肌（除60 cm）和腘绳肌在3种高度情况下，主动着地的加速度最大振幅均显著小于被动着地（P＜0．01）。
股四头肌和腘绳肌的软组织阻尼在3种高度情况下，主动着地均显著大于被动着地（P＜0．05）。
在触地前激活、触地后激活和缓冲阶段，主动着地部分肌肉的肌电振幅均显著大于被动着地（P＜0．05）。
结论：主动着地情况下，人体可以通过积极调整肌骨系统的落地策略，有效减少冲击传递下的软组织振动，进而达到有效完成动作控制和降低运动损伤风险的作用。
相反，被动着地时，肌骨系统需要承受更大的冲击力和相应软组织的振动，进一步增加了冲击损伤的危险。
%Objective:To examine the kinematics,impact force,tissue vibration and muscle activi-ty during active landing (AL)and passive landing (PL).In addition,the aim was to under-stand the regulation mechanism of nerves-muscle skeletal system during landing.Methods:Twelve trained basketball male volunteers in physical education were required to complete threedifferent attitudes(30 cm、45 cm、60 cm)× two different landing models (AL & PL).The variables were measured including kinematic of lower extremity,impact characteristics,soft tis-sue acceleration signal and EMG signals.Results:At three different attitudes,AL showed sig-nificantly decrease the knee and hip joint angle (P <0.05),and significantly increase angle ve-locity (P <0.05)during the instantaneous moment of touchdown and cushion phase compared with PL.The peak of impact force (P<0.05),maximum loading rate (P <0.05)and impact frequency (P<0.05)were significantly reduce during AL compared with PL at three different attitudes.AL showed significantly decrease the maximum amplitude of accelerate of quadriceps femoris (except 60cm)(P < 0.01)and hamstrings (P < 0.01)at three different attitudes compared with PL.At three different attitudes,AL showed significantly increase the tissue damping (P <0.05)compared with PL.The parts of muscles showed significant increase the EMG amplitude (P < 0.05)during AL in per-activation,post-activation and cushion phase compared with PL.Conclusion:At the case of AL,the human being can adjustment the landing strategy of muscle-skeletal system,which mean effective decrease the tissue vibrate under the impact force.Eventually,the effective motor control were resulted in decrease the risk of sports injuries.On the counter,muscle-skeletal system were bear higher impact force and tissue vi-brate,and improve the risk of sports injuries.【期刊名称】《体育科学》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】8页(P59-66)【关键词】冲击力;软组织振动;肌肉活化;着地【作者】张燊;傅维杰;刘宇【作者单位】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;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;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【正文语种】中文【中图分类】G804.6在跑、跳和落地的过程中，每一次与地面接触，下肢都承受着2～7倍的冲击力[11,12,18]。
不同性别着地时下肢运动学特征的研究进展
不同性别着地时下肢运动学特征的研究进展【摘要】本文综合分析了不同性别着地时下肢运动学特征的研究进展。
在男女性别差异的现象部分，探讨了男女性别在着地时下肢运动学特征上的明显差异。
随后介绍了不同性别着地时下肢运动学特征的测量方法和对比研究，从而揭示了性别对下肢运动学特征的影响因素。
文章还探讨了不同性别着地时下肢运动学特征在运动领域的应用情况。
对未来研究的展望进行了探讨，并总结了目前研究的成果和局限性。
这些研究成果对于进一步探究不同性别在运动中的差异和发展个性化运动训练方案具有重要意义。
【关键词】不同性别着地、下肢运动学特征、男女性别差异、测量方法、对比研究、影响因素、应用领域、研究展望、总结与讨论。
1. 引言1.1 研究背景近年来，随着人们对运动损伤的关注不断增加，越来越多的研究开始关注不同性别在运动中的差异。
身体结构和生理特征的不同，导致了男女在运动中可能出现不同的运动学特征。
着地时的下肢运动学特征对于预防运动损伤和提高运动表现具有重要意义，因此对不同性别在着地时下肢运动学特征的研究成为了一个热门话题。
在过去的研究中，已经有一些关于男女着地时下肢运动学特征的差异进行了探讨，但仍然存在许多待解决的问题和争议。
有必要对不同性别在着地时下肢运动学特征进行更深入的研究，以便更好地了解这一领域的知识，并为运动训练和康复提供更科学的依据。
本文旨在对不同性别在着地时下肢运动学特征的研究进展进行综述，希望通过系统梳理已有的研究成果，分析男女性别差异的现象，探讨不同性别着地时下肢运动学特征的测量方法和对比研究，探讨影响因素，探讨应用领域，并展望未来研究方向，为相关领域的研究和实践提供参考依据。
1.2 研究目的本研究旨在探讨不同性别着地时下肢运动学特征的差异，为深入了解男女性别在运动表现上的差异提供依据。
通过对男女性别着地时下肢运动学特征的测量和比较研究，揭示不同性别在运动中的生理、生物力学及运动控制方面的差异，并探讨这些差异可能对运动表现和运动损伤风险的影响。
跑步常见生物力学错误及影响因素
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跑步常见生物力学错误及影响因素
生物力学错误：垂直偏移错误影响因素：跨步过大，核心肌无力
水平摆动、倾斜脊柱侧弯、下肢不等长、骨盆倾斜、臀中肌无力
躯干前倾:屈髋肌紧张、骶髂关节疼痛
手臂摆动越过中线:骨盆过度旋转、脊柱侧弯、双下肢不等长、腹肌无力不对称骨盆旋转:骶髂关节过度活动、双腿不等长、腰椎功能障碍
骨盆侧方倾斜过度对侧垂足畸形：优势下肢外展肌无力
同侧垂足畸形：肢体缩短代偿
足触地及站立中期前后位骨盆倾斜增加:臀肌和腹肌无力
腰椎伸展增加:屈髋肌紧张、腹肌无力
髋屈曲降低:屈髋肌无力、腘绳肌紧张、髋关节功能障碍（骨关节炎、关节唇功能障碍）
髋过度内旋:股骨内倾、外旋紧张、背伸受限
膝外翻:臀中肌无力、过度旋前、腰椎活动过度
膝内翻:髂胫束紧张、坚硬足
前足着地:跟腱紧张
足跟着地:胫骨旋转、外侧腘绳肌紧张、膝外翻
足外展:背伸受限、髋紧张、足外旋肌紧张
可编辑。
不同方向的“起跳―着地”对下肢关节影响的生物力学分析
不同方向的“起跳―着地”对下肢关节影响的生物力学分析摘要：通过招募16名健康男性受试者进行前、斜、横3个方向的“起跳-着地”测试，探讨不同方向的“起跳-着地”对下肢矢状面关节运动学、动力学和能量学的影响。
方法：利用6台JVC9800高速摄影机和1块JP6060测力板同步收集动作资料和地面反作用力参数；使用多因素方差分析比较3个方向的差异。
结果显示：髋关节着地瞬间角度、最大屈曲角度和膝关节的最大屈曲角度、活动范围、最大角速度、最大伸展力矩、最大负功率和做功量在前跳和斜跳中会产生较大的值；踝关节着地瞬间角度、活动范围、最大角速度、最大伸展力矩、最大负功率和做功量在横跳会产生较大的值；在进行不同方向的“起跳-着地”时，身体会利用不同的着地方式来适应相对应程度的负荷；进行前跳和斜跳时，会采用较柔软的着地方式，主要以膝关节的伸展肌群来进行能量的吸收；在进行横跳时，会采用较僵硬的着地方式，并增加踝关节跖屈肌群的能量吸收。
关键词：起跳着地；单脚着地；着地方式；生物力学；下肢关节中图分类号：G 804.6 文章编号：1009783X（2016）03028306 文献标志码：AAbstract：To investigate the effects of different jumplanding directions on sagittal plane kinematics，kinetics and energetics at lower extremity joints.Sixteen healthy males were recruited for this study.All subjects needed to perform different jumplanding protocols （forward，diagonal and lateral），including a doubleleg jumping and a singleleg landing （supporting leg only）.Multiple ANOVA with repeated measures was used to compare each parameter between three jumplanding directions.Results：Greater hip contact angle，peak hip flexion angle，peak knee flexion angle，knee range of motion，peak knee angular velocity，peak knee extension moment，peak knee negative power and net knee work occurred at forward and diagonal jumplanding directions.However，greater ankle contact angle，ankle range of motion，peak ankle angular velocity，peak ankle plantar flexion moment，peak ankle negative power and net ankle work occurred at lateral jumplanding directions.Our findings indicated that landing strategy changed across different jumplanding directions in a way that maintained the same level of shock attenuation via altering body position.We proposed that the knee extensors showed major contributions to energy absorption during soft landing strategy for forward and diagonal directions，andincreased the use of ankle plantarflexors to energy absorption during stiff landing strategy for lateral direction.Keywords：jumplanding；singleleg landing；landing style；biomechanics；joints of lower limbs起跳与着地是2个不同的动作，在大多数的研究中将起跳动作与着地动作分开进行分析。
不同触地模式对跑步经济性的影响研究进展
不同触地模式对跑步经济性的影响研究进展摘要跑步触地模式被认为是跑步经济性的潜在影响因素之一，近年来一起许多研究者的关注。
本文从动力学和能量代谢两个方面总结了跑步触地模式对跑步经济性的影响。
目前研究发现不同触地模式的肢动力学存在差异，但在能量代谢上出现不一致的结果。
0 引言根据跑步触地模式分类，跑步技术通常分为前足触地（rearfootstrike, RFS），中足触地（midfootstrike, MFS）和前足触地（forefootstrike, FFS）。
以最初与跑步表面接触的足部位置作为界定标准，RFS定义为足跟先接触地面；MFS定义为足跟和脚掌（跖骨所在区域）同时接触地面；FFS定义为的前脚掌在足跟之前接触地面[1]。
跑步经济性（runningeconomy, RE）是指在给定次最大跑速下的耗氧量，而触地模式对RE的影响近年来一直是跑步相关研究的关注点。
有研究发现顶尖高水平长跑运动员在比赛中更趋向于采用中足或前足触地跑步[2, 3]，这引起很多研究人员的兴趣。
已有研究表明，相比较RFS，FFS会增加缓冲阶段的能量存贮和蹬伸阶段弹性势能的释放[4]，并由此认为FFS跑步可能提高跑步经济性。
有研究发现RFS即刻转变为FFS后，有更高的跑步经济性[5]，但也有研究发现FFS与RFS之间没有跑步经济性差异[6, 7]。
不同触地跑步动力学差异可能是导致机体产生不同的适应性策略，该过程中可能存在能量代谢的差异，而目前对不同触地模式的能量的研究尚未有普遍的一致性结果。
1 不同触地模式对能量代谢的影响已有研究探讨了不同触地模式的能量代谢差异。
Gruber等人[8]的研究结果发现，习惯性FFS和RFS之间的耗氧量（）和碳水化合物氧化率（%CHO）均无差异。
此外，Di Michele等[9]也得出了相似的研究结果，习惯性RFS跑者与习惯性MFS跑者之间的耗氧量没有差异。
在Gruber等人的研究中，两种习惯性触地模式之间的跑步经济性相似，在慢速（3.0m/s）和中速（3.5m/s）的情况下，习惯性RFS跑者执行FFS会增加和%CHO，这符合对RFS组的假设，但习惯性FFS组的耗氧量没有发现差异。
不同性别着地时下肢运动学特征的研究进展
不同性别着地时下肢运动学特征的研究进展
随着运动科学的不断发展和深入研究，人们越来越关注运动员的运动学特征，特别是不同性别运动员的下肢运动学特征。
因为不同性别运动员的生理构造和生理特征不同，其身体结构和机能水平的差异也会影响其运动技能和表现。
本文将对不同性别着地时下肢运动学特征的研究进展进行探究。
女性运动员的下肢运动学特征较男性运动员略有不同。
研究表明，女性运动员在着地时一般会出现膝关节内翻和跖翻现象。
这是因为女性运动员的髋部外展和膝关节内收角度较大，致使腿部在着地时未能保持正常的位置和稳定度，从而导致膝关节内翻和跖翻。
此外，女性运动员在跳跃和落地时，由于臀肌和腰背肌的力量相对较弱，导致下肢承受重量的能力有限，易出现膝关节和踝关节受伤。
因此，对于女性运动员，应加强核心肌群的训练和提升腿部肌肉的力量，从而有效预防和减少运动伤害的发生。
然而，男性运动员在利用跳跃技能时会过分依赖膝关节而不是髋关节的力量，容易导致膝关节损伤。
因此，对于男性运动员，应该提高髋关节肌肉的哑铃力量，增加核心肌群的稳定性，从而减轻膝关节的负荷。
三、运动员着地时下肢运动学特征的对比分析。
不同跑步着地方式的下肢生物力学分析及其保护措施
研究与交流不同跑步着地方式的下肢生物力学分析及其保护措施陈雪玲吉林体育学院摘要：跑步是世界上最流行的运动项目之一，同时跑步运动也会对下肢局部造成一定程度的损伤。
采用文献资料法和逻辑分析法，发现不同的跑步着地方式对下肢力的作用点也不同，分析了前脚掌着地和脚后跟先着地两种跑步着地方式的下肢生物力学原理，并提出相应的保护措施。
前脚掌着地的跑步方式要加强踝关节的锻炼和保护，脚后跟先着地的跑步方式要注意小腿前侧的保护，而且任何一种跑步着地方式都应该穿鞋进行，避免足底表面组织损伤。
关键词：跑步；着地方式；下肢生物力学；分析；保护措施随着全民健身热潮的掀起，越来越多的大众投身于运动健身的行列，而跑步是最流行的运动方式之一。
随着学者对跑步的深入研究，发现跑步运动对人体既有裨益也有伤害，好处是增强心肺功能，帮助控制体重，促进身心健康。
相关研究表明，跑步会造成下肢局部损伤，而且“损伤率由19.4%上升至79.3%，通常会有小腿骨骼应力不足、踝关节韧带劳损、足底筋膜损伤等现象”[1]。
不同的跑步着地方式对下肢损伤程度也不一样，个体可能由于没有掌握科学的跑步着地方式，会造成严重的损伤。
本研究通过分析不同的跑步着地方式对下肢产生的受力情况，并提出与其对应的保护措施，为跑步者提供参考。
一、足弓的类型相关数据显示普通人群中有较少的部分是高足弓的人[2]，高弓足，指的是足底与地面接触的面积占足底总面积的比例较少。
正常足和高弓足的损伤概率分别是23%和60%[3]，说明高弓足的损伤率比正常足的损伤率高。
现在通用的足弓高度的测量方法是足弓高度指数或比率（Arch Height Index，AHI）来判断，足弓高度是指足底到足背的距离除以截去足纸骨剩余的长度（AHI=AH/TFL）（如图1）[4]。
当AHI≥0.356为高弓足，0.356＜AHI＜0.275为正常足，AHI≤0.275为扁平足，这种判别方法已经得到国际上著名学者的普遍认定[5]。
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不同着地方式对跑步时下肢生物力学特征的影响研究目的:跑步是最普遍的健身项目之一,多年来跑步相关损伤发病率居高不下,导致跑步者训练量减小甚至停训。
跑步的着地方式包括了前脚掌着地、足中部着地和足跟着地,本研究旨在探究不同着地方式时跑步者下肢生物力学特征,以及转变跑步方式对跑步者下肢生物力学特征的影响。
研究方法:本研究受试者10名习惯前脚掌着地的跑步者和13名习惯足跟着地者,近六个月均无下肢损伤史。
采用8镜头红外高速运动捕捉系统(Motion Analysis Raptor-4,USA,200Hz)和三维测力台(Kistler
9281CA,Switzerland,1000Hz)同步采集受试者跑步步态运动学和动力学数据,要求习惯足跟着地者即刻转变成为前脚掌着地方式,然后对他们进行一周的POSE
跑法训练并以同样的方式采集跑步步态运动学和动力学数据。
分别采用独立样本T检验和配对T检验对这四种着地方式进行对比分析,统计分析的显著性标准定为一类误差概率不大于0.05。
研究结果:(1)与习惯前脚掌着地者对比,习惯足跟着地者具有较大的伸膝力矩和较小的踝跖屈力矩,较大的关节净力加载率,较大的垂直地面反作用力加载率等特点;且其具有较大的膝关节屈角和较小的踝关节跖屈角峰值;(2)与习惯前脚掌着地者对比,即刻转变着地方式后二者伸膝力矩和踝跖屈力矩无差异,关节净力和其加载率均较小,垂直地面反作用力峰值极其加载率较小,且其具有较大的膝关节屈角峰值;与习惯足跟着地者对比,即刻转变着地方式后伸膝力矩较小,踝跖屈力矩较大,较小的垂直地面反作用力加载率和关节净力加载率,且其具有较大的髋屈角、膝屈角和踝关节跖屈角峰值;(3)经POSE跑法训练一周后与习惯前脚掌着地者对比,二者伸膝力矩、踝跖屈力矩、垂直地面反作用力加载率无差异,关节净力及其加载率较小,
且其具有较大的膝关节屈角和较小的踝关节跖屈角峰值;与习惯足跟着地者对比,其伸膝力矩较小,踝跖屈力矩较大,关节净力加载率较小,垂直地面反作用力加载率较小,且其具有较大的髋关节屈角峰值;与即刻改变着地方式相比,二者伸膝力矩和踝跖屈力矩无差异,其具有较大的关节净力加载率和垂直地面反作用力加载率,且其具有较大的髋关节屈角和较小的踝关节跖屈角峰值。
研究结论:(1)习惯足跟着地者跑步时下肢动作与习惯前脚掌着地者有一定差异。
例如,习惯足跟着地者着地后髋关节运动和膝关节缓冲幅度更大,着地后地面垂直反作用力加载率更大,同时膝关节负荷也较大,但髋关节和踝关节负荷较小。
(2)习惯足跟着地者即刻转变为前脚掌着地后,与习惯前脚掌着地者的动作存在差异。
例如髋关节运动幅度依然较大,着地时膝关节屈角较大,但着地后地面垂直反作用力加载率更低,髋、膝、踝三关节负荷均更小。
(3)与足跟着地相比,即刻转变为前脚掌着地后,髋关节和膝关节负荷减少,但踝关节负荷增加。
(4)与习惯前脚掌着地者相比,习惯足跟着地者在经过一周的POSE跑法训练后,着地时下肢动作更加接近习惯前脚掌着地者的跑步特征,但髋关节和膝关节受力的加载率降低。
POSE跑法的训练可以使习惯足跟着地者成为前脚掌着地的跑步者,同时在
跑步时还能进一步降低髋关节和膝关节的负荷。