分級壓力腿套在跑步期間對下肢生物力學特征和跑步經(jīng)濟性的影響

分級壓力腿套在跑步期間對下肢生物力學特征和跑步經(jīng)濟性的影響研究目的:下肢壓力裝備在運動愛好者中被廣泛使用,占據(jù)一定的運動裝備市場,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行對比,在長時間耐力運動過程中,采集運動學、動力學數(shù)據(jù)與耗氧量結果,探尋分級壓力腿套在疲勞過程中對下肢生物力學參數(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。首先進行最大攝氧量測試,使用德國生產的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)時對應的跑步速度,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-跑道三個階段的測試,采用8鏡頭的紅外光點運動捕捉系統(tǒng)(Qualisys-oqus700+,Swede,200Hz)采集全部過程中的運動學數(shù)據(jù);采用三維測力臺(Kistler9281CA,Switzerland,1000Hz)同步采集兩個跑道階段的動力學數(shù)據(jù)。受試者完成準備工作后,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三個時間點后1min的運動學數(shù)據(jù),確保每次采集包含三個完整的步態(tài)周期。跑臺測試后,受試者重新回到跑道,重復第一步測試過程。該階段測試在一周內完成,所有受試者盡量保證每次測試時間相同,減小氣體測試誤差。最后,為了檢驗氣體采集的信效度,受試者隨機分為三組,每組四人,重復實驗條件完成檢驗測試。應用雙因素重復測量方差分析,確定不同壓力程度的分級壓力腿套及疲勞對生物力學參數(shù)和跑步經(jīng)濟性的影響;使用Pearson相關分析法,探尋跑步經(jīng)濟性與下肢運動生物力學參數(shù)之間可能存在的聯(lián)系,以及氣體數(shù)據(jù)的可重復性。研究結果:跑道測試中,疲勞主要影響了髖關節(jié)的活動范圍(p=0.036),膝關節(jié)屈角和關節(jié)力(p<0.050,p=0.001),踝關節(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節(jié)角度和剛度(p<0.050,p=0.021),踝關節(jié)關節(jié)力(p=0.027)以及加載率(p=0.005)。跑臺測試中,疲勞在髖關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(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節(jié)角度和活動范圍(p=0.018,p=0.022)。氣體采集的可重復性有統(tǒng)計學意義(r=0.63,p=0.000),隨著時間的累積,跑步經(jīng)濟性顯著下降(p=0.000)。相關性分析中,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)均與耗氧量呈負相關關系;膝關節(jié)離地時刻角度(r=0.499,p=0.000)和正功(r=0.349,p=0.003),踝關節(jié)角速度活動范圍(r=0.547,p=0.000)與耗氧量顯著正相關。研究結論:長時間耐力運動中,⑴壓力腿套對跑步經(jīng)濟性沒有影響;伴隨疲勞的累積,耗氧量升高,跑步經(jīng)濟性降低。⑵壓力腿套主要影響膝關節(jié)與踝關節(jié)剛度。踝關節(jié)處34-46mmHg的壓力可以增加緩沖期的制動以及膝關節(jié)的穩(wěn)定性。⑶疲勞會增加髖關節(jié)和膝關節(jié)的屈伸角度,促進膝關節(jié)更多的能量被吸收。⑷著地時刻髖關節(jié)屈曲