研究目的：根据之前关于人体负重能耗的研究表明，在足部负重1.5kg后行走时人体能耗显著增大，因此本次研究所选负重方式为脚踝、脚背负重，负重物重量为1.5kg。本研究的目的在于探讨分别在两侧脚背和脚踝处负重1.5kg的沙袋常速行走对下肢关节的影响，研究负重步态策略下，下肢关节运动学、动力学规律以及下肢主要肌肉放电水平的变化，并与无负重情况进行对比，进而探讨能耗增大的内在意义。研究方法：本实验的研究对象为13名正常青年人，受试者常速行走过程中的运动学和动力学数据通过红外三维运动捕捉与分析系统（VICON T40，英国，16摄像头，采样频率100Hz）和三维测力台（KISTLER9287C，瑞士，采样频率1000Hz）同步采集得到。采用Delsys肌电采集系统下肢所选肌肉的表面肌电数据，而后利用Vicon拍摄的静态在Visual-3D软件中建立人体运动模型，通过逆向动力学方法计算得到动力学数据。由EMGworks4Analysis软件处理得到肌肉均方根振幅数据。本次实验采用SPSS19.0软件对实验数据进行统计学分析，采用的统计学方法为单因素重复测量方差分析，组内水平共3个（无负重、脚踝负重、脚背负重），显著性差异水平α=0.05，所得数据均以“平均值±标准差”的形式表示。研究结果：1）关节角度：脚背负重行走与无负重行走相比，踝关节外旋角度峰值AA1-T、AA2-T显著增大（P=0.015，P=0.003）；相较无负重行走，脚踝、脚背负重行走时屈膝角度峰值KA1-S显著增大(P=0.003,P=0.004)；脚背负重行走时膝关节内旋角度最大值KA2-T较无负重行走、脚踝负重行走显著增大（P=0.02，P=0.043）；脚背负重与无负重相比，膝关节外旋角度峰值KA3-T显著减小（P=0.045）；脚踝负重行走的屈髋角度峰值HA1-S明显大于无负重行走(P=0.004)。2）关节力：在踝关节处，脚背负重行走时踝关节所受外侧力第二峰值AF2-M、远端力第一峰值AF1-P较无负重行走明显增大（P=0.019；P=0.01）。脚踝负重与脚背负重相比，前者外侧力AF2-M值显著增大(P=0.001)）。在膝关节处，脚踝负重行走膝关节所受向后力峰值KF1-A显著减小、向前力峰值KF2-A、远端力峰值KF1-P明显大于无负重行走((P=0.008；P=0.029；P=0.021)。3）关节力矩：无论脚踝负重还是脚背负重行走，下肢三个关节在右脚与地面接触期间的力矩峰值、谷值均无显著变化。4）关节功率：脚踝、脚背负重行走较无负重行走，膝关节输入功率第二峰值KP3显著增大（P=0.011；P=0.022）。5）脚背负重行走时股二头肌在单支撑期放电水平加强（P=0.036）；股直肌、股内肌、胫骨前肌在第二个双支撑期放电水平加强（P=0.016；P=0.004；P=0.048）；脚踝负重行走较无负重行走股内肌放电水平显著提高（P=0.004）。结论：脚背、脚踝负重行走时人体需要消耗更多的能量，这些能量主要是由于负重后下肢肌肉收缩加强所消耗。包括股二头肌在单支撑期所消耗、股直肌、股内肌以及胫骨前肌在第二个双支撑期放电水平提高所消耗能量。从下肢各关节运动幅度的变化可知，脚踝、脚背负重行走与无负重行走相比，负重行走时踝关节外旋幅度增大，屈膝、屈髋幅度增大。负重后关节受力方面，只有踝、膝两个关节的受力显著增大。其中脚背负重行走时踝关节所受外侧力增大；脚踝负重行走时膝关节所受向后力、远端力增大。但是这些力都在关节可以承受的范围内，并不会对人体关节造成损伤。脚踝、脚背两个部位的负重形式下，三个关节的力矩都有不同程度的变化，但是差异并不显著。在关节功率方面，膝关节输入功率增大了，这说明在摆动前期股四头肌等伸膝肌群在负重后需要消耗更多能量才能顺利完成摆腿动作。