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研究目的:跑步是深受人类喜爱的体育活动之一。诸多影响跑步运动损伤发生的生物力学因素中,跑步路面被认为是一个潜在的风险因素,不同的地面由于其表面材料特性不同会影响跑步中下肢的运动学和动力学变化。然而,关于在不同路面上的跑步的运动学和动力学研究,结论大多是存在争议的。本研究的目的在于探究不同地面跑步时人体的运动学调整,以及由于这些调整引起的下肢关节动力学、足底压力变化的基本规律特征。研究方法:本研究共招募32名男性跑步爱好者志愿参与本研究(平均年龄24.3±2.4岁,身高172.3±5.8 cm,体重68.5±2.1 kg),分别在实验室构造的四种地面(混凝土地面、橡胶地面、草地、Ethylene Vinyl Acetate(EVA)泡沫板地面)以3.33m/s的速度进行跑步测试。有10台红外摄像机Vicon捕捉受试者跑步时的运动学情况,采样频率为200HZ,联合使用三维测力台进行三维地面反作用力测量,采样频率为2000HZ。通过VICON Nexus软件和Visual 3D软件处理和获取跑步时的髋关节、膝关节和踝关节的三维关节角度、三维角速度和三维关节力矩,还有前后方向、左右方向和垂直方向运动的地面反作用力。所有数据均以平均数和标准差的方式表示,采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析。重复性方差测量被用于比较不同路面跑步时下肢运动学和动力学参数的差别,Bonferroni方法用于多重比较。统计学显著性水平确定为p<0.05。研究结果:1、在四种不同地面跑步时髋、膝、踝关节的峰值角度在矢状面、冠状面、水平面上均无显著性差异。2、在髋关节冠状面上混凝土地面的最大内收角速度显著低于草地(p=0.023)。在踝关节矢状面上,EVA泡沫板地面的最大跖屈角速度分别小于混凝土地面(p=0.017)和橡胶地面(p=0.019)呈显著性差异。3、在髋关节矢状面上,橡胶地面的触地角度和EVA泡沫板呈显著性差异(p=0.012),在EVA地面上有更大的屈髋角度。4、在膝关节矢状面上,混凝土地面上最大伸展力矩显著低于草地(p=0.003)、橡胶(p<0.001)和EVA地面(p<0.001)。在踝关节力矩上,最大背屈力矩上EVA地面显著低于草地(p=0.039)和橡胶地面(p=0.001),最大跖屈力矩上面EVA地面显著低于混凝土(p<0.001)、橡胶(p<0.001)和草地(p<0.001)。在混凝土地面上,最大内翻力矩显著低于EVA地面(p=0.04),最大外翻力矩显著大于草地(p=0.021)、橡胶(p=0.044)和EVA地面(p=0.026),最大外旋力矩在混凝土地面显著高于橡胶地面(p=0.032)和EVA地面(p=0.029)。5、在前后方向,混凝土地面最大地面反作用力显著低于橡胶地面(p=0.033),混凝土最小地面反作用力面显著高于草地(p<0.001)、橡胶(p<0.001)和EVA地面(p=0.001)。在左右方向,最大地面反用力在混凝土地面显著低于橡胶地面(p=0.021)和EVA地面(p=0.012)。在垂直方向,最大地面反作用力在混凝土地面显著低于橡胶地面(p=0.027);第一峰值地面反作用力在EVA地面显著高于混凝土地面(p=0.028)和草地(p=0.011);第一峰值冲量在EVA地面显著高于混凝土地面(p=0.005)、草地(p<0.001)和橡胶地面(p=0.002)。研究结论:在极端软地面上,接触地面峰值屈髋角度会高于其他地面,同时踝关节最大跖屈角速度小于其他地面,说明在极端软地面上,形变较大而弹性势能转换为动力势能较慢,导致离地的时候产生的跖屈速度更低。因此,在极端软地面,跑步效率更低,应避免在此种地面跑步。在接触地面时,神经肌肉系统会进行预激活调节下肢刚度,在混凝土地面上踝关节吸收了大量动能,导致踝关节负荷承载较高。在较软地面,为了获得和硬地面相似的速度,膝关节会产生较大的伸膝峰值力矩,导致膝关节的负荷承载较高。