【摘 要】
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研究目的:前掌着地跑（Forefoot strike pattern,FFS）被证实具有降低冲击力、潜在减少冲击力相关的跑步损伤的优势。然而现阶段研究主要聚焦下肢运动学、动力学以及肌电的足触地模式差异,缺乏深层次地如对肌肉-肌腱复合体力学层面的理解。内侧腓肠肌-肌腱复合体的形态学和力学特性对跑步蹬伸效率至关重要。因此本研究基于超声同步运动捕捉系统的实时采集技术,旨在探究即刻转换足触地模式对内侧腓肠
【基金项目】
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国家自然科学基金委（No.11772201）；
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研究目的:前掌着地跑（Forefoot strike pattern,FFS）被证实具有降低冲击力、潜在减少冲击力相关的跑步损伤的优势。然而现阶段研究主要聚焦下肢运动学、动力学以及肌电的足触地模式差异,缺乏深层次地如对肌肉-肌腱复合体力学层面的理解。内侧腓肠肌-肌腱复合体的形态学和力学特性对跑步蹬伸效率至关重要。因此本研究基于超声同步运动捕捉系统的实时采集技术,旨在探究即刻转换足触地模式对内侧腓肠肌-肌腱复合体形态学及其力学特性的差异,以期为不同足触地模式对肌肉发力和蹬伸效率的影响提供更深层的生物力学依据,特别是在在体肌肉力学层面。研究方法:招募15名健康习惯后跟着地男性跑者,受试者穿着统一缓冲跑鞋并以9 km/h的跑步测试速度在后跟着地跑（Rearfoot strike pattern,RFS）和FFS条件下完成跑步实验。采用uSmart 3300超声影像仪实时获取跑步时内侧腓肠肌形态学影像,采用Vicon三维运动捕捉系统和Bertec三维测力跑台获取矢状面运动学和地面反作用力的数据,并计算踝关节运动学、动力学、内侧腓肠肌-肌腱复合体的形态学和力学特性指标。使用配对样本t检验比较两种足触地模式对参数的影响。显著性水平α设为0.05。研究结果:相比较RFS,1)FFS触地角度显著更小（FFS:-6.28±3.38°vs.RFS:14.18±4.90°）;2)FFS垂直地面反作用力蹬伸峰值显著更大（FFS:2.62±0.22 BW vs.RFS:2.44±0.22 BW）,触地时刻背屈踝关节角度显著更小,踝关节功率峰值显著更大,踝关节峰值力矩显著更大;3)FFS触地、离地时刻内侧腓肠肌肌束长度（FFS:4.72±0.88 cm vs.RFS:5.56±0.79 cm;FFS:3.57±0.60 cm vs.RFS:4.11±0.80 cm）、支撑期肌束收缩量（FFS:1.40±0.69 cm vs.RFS:1.75±0.32 cm）、变化量及其变化率、蹬伸期肌束收缩率（FFS:0.04±0.04 vs.RFS:0.07±0.03）、峰值收缩速度显著更小（FFS:15.01±7.26 cm·s-1 vs.RFS:19.65±7.97 cm·s-1）;肌肉峰值力量显著更大（FFS:1.19±0.18 BW vs.RFS:0.96±0.14 BW）;4)FFS 触地时刻内侧腓肠肌-肌腱复合体长度显著更小,收缩速度和功率、拉伸量（FFS:2.32±0.60 cm vs.RFS:1.45±0.25 cm）、拉伸速度（FFS:37.15±8.45 cm·s-1 vs.RFS:22.69±5.94 cm·s-1）和功率显著更大。研究结论:相较于RFS,FFS时产生的蹬伸力量更大;FFS更大的跖屈峰值力矩,更小的收缩量和速度提示:FFS时肌肉可以在同等时间下以更少的肌肉收缩量产生更大力量,即内侧腓肠肌收缩效率更高;FFS时肌肉-肌腱复合体拉伸量、拉伸和收缩功率显著大于RFS说明:FFS时肌肉-肌腱复合体能更优地利用伸长-缩短周期,这提高了其储存和释放能量的能力,即优化了肌肉-肌腱复合体传递力的特性。综上,从肌肉力学角度出发,相比于RFS,即刻转换成FFS后内侧腓肠肌-肌腱复合体形态学和力学特性更优,从而产生更佳的蹬伸效率。
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