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跑鞋抗弯刚度调整对下肢生物力学表现及跑步经济性的影响研究

         
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目的:探究跑鞋纵向抗弯刚度(longitudinal bending stiffness,LBS)调整对跑步过程中下肢生物力学功能调整以及跑步经济性(running economy,RE)的影响。方法:选取15名男性马拉松跑者为受试者,对照跑鞋的LBS为0.06 Nm/deg(LLBS),通过在鞋中底添加全掌碳板增加LBS至0.32 Nm/deg作为高LBS测试跑鞋(HLBS)。同步采集受试者在4 m/s配速下随机穿着2种跑鞋的下肢运动学与地面反作用力参数,通过逆向运动学与逆向动力学计算下肢髋、膝、踝及跖趾关节角度、力矩、功率及做功(能量学)特征。采集跑台疲劳测试过程的氧耗量反映跑步经济性。结果:随着跑鞋抗弯刚度提升,跖趾关节背屈活动受限,跖屈触发时间提前,跖屈力矩增大,跖趾关节做正功增加,做负功减少,同时膝关节做正功减少;跑步经济性在跑步疲劳测试期间的平均值无显著差异,HLBS跑鞋可提升受试者接近疲劳(80%时刻)状态时的跑步经济性水平。结论:跑鞋LBS增加使下肢关节在恒定跑速下做功重新分布,关节做正功随着鞋具LBS的增加由膝关节向跖趾关节分散。据此推测跖趾关节处能量反馈效率的提升,可能是碳板弹性势能助力导致跖趾关节跖屈力矩增大以及支撑期跖屈触发时间提前共同作用的结果。跑台测试接近疲劳状态时,跑鞋LBS增加导致跑步经济性提升的机制可能是下肢做功由近端大关节向远端小关节分散,近端关节周围大肌群做功减少,耗氧量降低。

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