跑鞋纵向抗弯刚度调整对青少年下肢生物力学影响的研究

分类： 力学 >> 应用力学 提交时间： 2023-03-20 合作期刊: 《应用力学学报》

叶靖怡 陈海荣 宋杨 孙冬 顾耀东

摘要： 探讨青少年跑者在不同纵向抗弯刚度(longitudinal bending stiffness ,LBS）跑鞋条件下进行跑步运动时的下肢生物力学参数变化。选取10名有一定训练基础的约13周岁青少年跑者,年龄(13.50.6)岁;身高( 166.3 1. 9) cm;体质量( 50.8 3.1 ) kg;足长(25.40.2 ) cm,分别选用3种LBS不同的跑鞋(低刚度鞋:5.0 Nm;中刚度鞋:6.3 Nm;高刚度鞋:8.6 Nm)进行跑步运动生物力学综合测试,通过VICON三维运动捕捉系统和AMTI三维测力台同步采集受试者下肢反光标记点轨迹和地面反作用力,分析比较不同LBS跑步支撑期的下肢关节角度、峰值力矩、关节功率和做功变化。在3种不同IBS条件下,中刚度鞋和高刚度鞋的髋关节屈伸活动度显著小于低刚度鞋;高刚度鞋的跖趾关节屈伸活动度显著小于低刚度鞋与中刚度鞋;矢状面上,中刚度鞋和高刚度鞋的髋关节峰值力矩显著小于低刚度鞋;低刚度鞋与中刚度鞋的踝关节峰值力矩显著小于高刚度鞋;中刚度鞋和高刚度鞋的跖趾关节峰值力矩显著小于低刚度鞋。中刚度鞋和高刚度鞋髋关节做正功和负功显著小于低刚度鞋;中刚度鞋和高刚度鞋膝关节做正功显著小于低刚度鞋;低刚度鞋膝关节做负功显著大于中刚度鞋;中刚度鞋和高刚度鞋踝关节做正功和负功显著大于低刚度鞋。随着跑鞋L.BS增加,青少年跑者伸髋角度、峰值力矩、关节做功减小,踝关节跖屈角度减小、关节做功增大,跖趾关节屈曲活动度和峰值力矩降低。恒定跑速下,随着鞋具LBS调整,下肢做功在不同关节间出现转移与重新分布。青少年跑者不同LBS的下肢运动生物力学参数可能为跑鞋IBS设计与优化提供科学参考。

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