研究目的:紧身装备被认为对运动员的耐力、力量、速度、平衡以及疲劳恢复都有一定的促进作用,但是由于其功效难以检测,对于其作用机制一直存在着较大的争议。本团队早期研究发现通过疲劳干预可以更有效地检测紧身装备的功效。于此同时,运动疲劳也是大量紧身装备应用中面对的实际场景和多种运动损伤的诱因。目前,新的观点认为紧身装备主要通过神经肌肉调控机制来优化动作,从而提高运动表现和抵抗疲劳。早前研究大多通过表面肌电来探讨这一机制,由于其无法解决多关节的控制问题,因此在多种实际运动中存在局限性。肌肉协同理论是一种具有神经起源证据的控制理论之一,可以通过非负矩阵分解多维的表面肌电数据,能有效分析人体多环节多维度的神经肌肉控制模式,我们试图通过这种方法来分析跨关节的紧身压力装备在疲劳前后对人体运动的影响,从而挖掘紧身装备的深层机制。因此,本研究目的是通过运动生物力学方法比较疲劳诱导前后受试者在穿着紧身装备及对照条件下的下肢生物力学差异,并利用非负矩阵分解算法获得肌肉协同模式,结合下肢生物力学表现及肌肉协同模式这两者的结果,探讨紧身装备对运动表现的潜在作用,并尝试理解其内在的神经肌肉控制机制。研究方法:研究一招募12名男性受试者（年龄:23.3±2.1岁,身高:177.2±6.6cm,体重:73.3±5.7 kg）随机穿着紧身装备（compression garments,CG）及普通短裤,共进行2次递增负荷的跑步疲劳实验,实验间隔至少48 h。使用Vicon红外运动捕捉系统、Bertec三维测力跑台、Noraxon无线表面肌电系统、k4b2气体代谢分析仪及便携乳酸测试仪分别在疲劳方案前后采集受试者的下肢髋、膝、踝运动学、动力学以及表面肌电（研究二）、气体代谢及血乳酸浓度数据。使用双因素重复测量方差分析探讨紧身和疲劳对下肢关节角度、角速度、活动范围、力矩、功率等参数的影响,当存在交互作用时,进行简单效应分析。研究二主要通过肌肉协同控制理论来分析研究一中的9导肌电数据（腓内、腓外、比目鱼、胫骨前肌、股直、股内、股外、股二、臀大）。首先对原始肌电信号进行预处理,经过20-400Hz带通滤波消除运动伪影,全波整流后再经过20 Hz低通滤波获取完整的包络曲线,采用各通道的振幅最大值进行标准化,进行重采样后利用研究一中的步态周期结果将包络曲线分割为10个周期,然后各通道的平均包络曲线,形成待分解矩阵,通过Matlab编写脚本对待分解矩阵进行非负矩阵分解算法提取n个肌肉协同模式及激活曲线,通过方差解释度大于90%确定最终n的取值。使用k-means聚类分析将疲劳前对照条件的协同分为6种参考基线协同模式,再通过皮尔逊相关系数将其他条件的协同模式进行归类,获取各个协同模式的平均肌肉权重和平均激活曲线。本研究采用双因素重复测量方差分析探讨紧身装备因素及疲劳因素对人均肌肉协同数量的影响及交互作用,对存在交互作用的情况进行简单效应分析;对于同一疲劳下的两组服装条件及同一服装条件下的两组疲劳条件的肌肉权重、激活时长、开始时刻、结束时刻等参数采用Welch T检验进行检验,上述统计分析的显著性水平p＜0.05。研究结果:研究一:在两种服装条件下,受试者达到疲劳的运动时间有显著的差异（p=0.014）,在最大心率、摄氧量以及主观疲劳程度这三个参数中,两种服装条件下没有显著性差异。另外,在穿着CG的情况下,疲劳后的血乳酸浓度更高（p=0.028）,在15mins静息后,血乳酸浓度没有显著性差异,但是CG条件下血乳酸浓度的变化量更大（p=0.048）。运动学:对于踝关节,疲劳因素对支撑期的背屈峰值角度（p=0.008）有显著性的影响,疲劳后角度增大。对于膝关节,疲劳因素对支撑期的最大屈曲角度（p=0.016）及触地角度（p=0.025）有显著性的影响,疲劳后屈曲和触地角度增加。紧身装备对膝关节支撑期的最大（p=0.029）、最小屈曲角度（p=0.01）及触地角度（p=0.029）都有显著性的影响,CG时各个角度减小。对于髋关节,疲劳因素对支撑期的最大屈曲角度（p＜0.001）、最大屈曲角速度（p=0.031）及关节活动范围（p＜0.001）有显著性的影响,三者疲劳后都增加。紧身装备对髋关节支撑期的最大（p＜0.001）及最小关节角度（p＜0.001）都有显著性的影响,表现为穿着紧身装备时,最大屈曲角度显著减小,最小角度及伸展的角度增大。动力学:对于踝关节,紧身装备及疲劳因素对支撑期的背屈力矩、跖屈力矩、冲击吸收功率、蹬伸功率都没有发现任何显著的主效应及交互作用。对于膝关节,本研究发现紧身装备因素对蹬伸力矩峰值有显著的主效应（p=0.035）,具体表现为穿着紧身装备时,膝关节蹬伸力矩峰值显著提高。对于髋关节,紧身装备及疲劳因素对支撑期的屈曲力矩、等速力矩及蹬伸功率都没有发现任何显著的主效应及交互作用。对于垂直刚度及做功,本研究发现疲劳因素对下肢的垂直刚度及垂直做功有显著的影响（p=0.016）,疲劳后两者都下降。紧身装备对垂直做功有显著的影响,具体为穿着CG时垂直做功增加。研究二:本研究共聚类6种参考协同,疲劳因素与紧身因素对人均协同数量都没有造成显著的主效应,有交互的趋势但是并没有达到显著性（p=0.053）。协同Synergy2在紧身条件下没有出现。各个协同模式的主要肌群在4种条件下都没有显著的变化,部分协同次要肌群有变化但权重较低。各个协同模式的激活曲线存在一定的变化,其中主要集中在Synergy3、4,对于负责体重支撑的协同Synergy3的激活曲线,疲劳后的激活开始时刻显著延后将近4%（p＜0.001）,从触地前开始激活变为触地后开始激活。激活时长在对照条件下疲劳后显著降低了36%（p=0.022）。对于SYN4的激活曲线,在对照条件下,疲劳后激活时长显著提高将近25%（p=0.013）。在紧身条件下,疲劳后激活时长显著降低了 25%（p＜0.001）,疲劳后激活开始时刻显著延后了将近5%（p=0.021）。研究结论:1)下肢紧身装备能延迟跑步时到达疲劳状态的时间并在静息时加快乳酸的代谢,提示紧身装备能延缓疲劳并促进疲劳恢复。紧身装备能减小髋、膝关节屈曲角度,增加膝关节蹬伸力矩,提高下肢整体的做功能力,与疲劳因素造成的影响相反,提示这些运动学和动力学的变化可能带来了更为优化的动作。2)肌肉协同模式与相关研究相比相似度很高,表明该方法的可重复性高、协同模式的结构稳定,受疲劳和紧身装备因素的影响较小,支持该理论的神经起源假说。同时肌肉协同模式能对应至步态周期内具体的力学目标,并结合激活曲线和运动表现来整体的阐述神经肌肉控制的变化及策略。3)穿着下肢紧身装备时,小腿三头肌跨关节的腓肠肌的肌肉协同模式更有利于蹬伸及维持膝关节角度。另外,穿着紧身装备时控制下肢体重支撑及膝关节稳定功能的协同模式在疲劳后的激活时长更长,这被认为可以减小能量损耗,提高做功能力。因此我们认为下肢紧身装备的力学特性能辅助人体完成部分力学目标并提高肌肉间的协同工作能力,有助于人体在应对疲劳时利用下肢跨关节的肌群协同作用来维持整体的做功能力,减小机械能损失。