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研究目的:从能量代谢及下肢关节做功等角度综合分析慢跑鞋前掌屈曲刚度对跑步经济性的影响及机制,为跑鞋的设计制造及消费者选鞋提供参考。研究方法:通过改变中底凹槽的密度和深度制作5双不同屈曲刚度的慢跑鞋(A、B、C、D、E鞋的屈曲刚度依次减小),鞋码为欧码41码。选取11名青年男性大学生。第一阶段,进行无氧阈强度测试,测出每一位受试者自己适应的个体跑步经济性速度,在跑台(h/p/cosmos Mercury4.0,Germany)上完成,通过Cortex气体代谢分析系统(Metalyzer 3B,Cortex Biophysik,Leipzig,Germany)进行气体分析,正式实验室选用低于无氧阈强度0.8km/h的速度进行测试。测试第二阶段为跑步经济性测试,按随机顺序测试穿每双鞋慢跑时的耗氧量。测试第三阶段,应用三维测力台(Kistler 9281CA,Switzerland,采样频率1000Hz)和8镜头红外高速运动捕捉系统(Motion Analysis Raptor-4,USA,200Hz)同步记录穿不同鞋慢跑过程中的运动学和动力学参数,速度采用每人的个体跑步经济性测试速度。采用单因素重复测量方差分析统计慢跑鞋前掌屈曲刚度对耗氧量及下肢关节功等参数的影响。研究结果:慢跑鞋前掌屈曲刚度对跑步经济性的影响表现出统计学差异(P=0.013),A、E鞋均显著大于C鞋和B鞋。鞋前掌屈曲刚度对下肢跖趾关节的正功(P=0.001)、负功(P<0.001)、净功(P<0.001)以及关节角度、力矩均表现出统计学差异,对踝关节角度也表现出统计学差异,但对髋关节和膝关节的生物力学参数没有影响。研究结论:(1)慢跑鞋前掌屈曲刚度对跑步经济性的影响呈现倒“U”型趋势,适当屈曲刚度的跑鞋比刚度过大或过小的跑鞋有利于提高跑步经济性;(2)慢跑鞋前掌屈曲刚度对跖趾关节机械功的影响呈现“U”型趋势,适当前掌屈曲刚度的跑鞋能有效的减少跖趾关节的能量流失,但对髋关节、膝关节和踝关节的机械功影响不显著;(3)慢跑鞋前掌屈曲刚度对跖趾关节机械功的影响可能是其影响跑步经济性的一部分原因。