着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响

目的探讨穿鞋和裸足跑在不同触地方式下对足部受力特征的影响。方法利用Medilogic鞋垫式足底压力测试系统和Kistler三维测力台采集12名健康男性受试者在着鞋与裸足情况下分别进行后跟触地与前掌触地慢跑(3 m/s)时的受力特征,包括地面反作用力、冲击力峰值、最大负载率、足底压力峰值以及冲量。结果 (1)后跟触地时,穿着运动鞋可以显著降低最大负载率,并且延缓冲击力峰值出现的时间。前掌触地时,穿鞋时的最大蹬地力量要显著大于裸足;(2)不同触地方式对于足底各区域压力峰值参数的影响相较于着鞋条件更多,主要表现为两种触地方式之间对于足中区和足后区足底压力峰值和出现时间的差异。结论不同触地方式对慢跑时的足部受力影响更为显著。穿鞋后跟触地跑能降低冲击负荷,而裸足前掌触地跑则会使足底压力过度集中于足前部,提示慢跑时无论采用何种触地方式均可以通过选择合理的运动鞋来减小足部受力。     

个性化鞋垫对步行足部感知及足功能的影响

目的 通过对主观舒适度和行走时足底压力的评测,整合主观感知和生物力学指标,探究个性化鞋垫对正常足型足部感知和足功能的影响。方法 招募16名具有正常足型的男性受试者,采用视觉模拟量表评价极简鞋和个性化鞋垫着鞋干预下主观舒适度指标的差异;通过单因素重复测量方差分析赤足、极简鞋、个性化鞋垫3种着鞋条件支撑期各阶段时间和足底压力的变化;通过多重线性回归筛选极简鞋和个性化鞋垫下影响着鞋总体舒适性的主要指标。结果 在足底压力测评上,着鞋行走的步态支撑期缓冲阶段高于赤足和极简鞋(P<0.05),个性化鞋垫的动态足弓指数(arch index, AI)大于极简鞋和赤足行走(P<0.05),极简鞋动态AI大于赤足(P<0.05),加入个性化鞋垫中足冲量占比高于赤足行走(P<0.05),着鞋时压力中心(center of pressure, COP)轨迹的平均斜率低于赤足(P<0.05),个性化鞋垫COP轨迹斜率低于极简鞋(P<0.05);在主观舒适度测评上,加入个性化鞋垫后鞋总体舒适性、后跟缓冲、前足缓冲、足弓支撑性、前足包裹和足部控制性高于极简鞋(P<0.05...     

神经肌肉疲劳前后运动鞋对下肢落地冲击的生物力学影响

目的探讨神经肌肉疲劳前后缓冲型运动鞋对落地动作下肢冲击力特征,以及对运动学和动力学的影响。方法比较15名篮球专项运动员在疲劳干预前后,穿不同缓冲性能的运动鞋从60 cm高落地时的冲击力、负载率、下肢运动学、关节力矩、关节/下肢刚度等。结果疲劳前高缓冲鞋仅使后跟处负载率峰值减小,且到达后跟负载率时间比对照组更短。疲劳后高缓冲鞋显著减小后跟处冲击力峰值、负载率峰值和前脚掌的负载率峰值,同时显著延长到达冲击力和后跟负载率峰值的时间;穿高缓冲鞋使得踝关节触地角度、最小角度显著增大。在下肢刚度、踝关节峰值力矩和刚度方面两组鞋并未发现显著性的改变。结论在疲劳后,当人体下肢神经肌肉控制策略减弱时,高缓冲鞋能够有效地衰减冲击,进而有利于避免或减小潜在的冲击性运动损伤。     

篮球鞋对主动与被动落地时冲击力特征和肌肉活化的影响

目的探讨人体在主动和被动落地过程中,穿着篮球鞋对落地冲击力特征和下肢相关肌群活化程度的影响。方法选取具备强缓冲性能的篮球鞋作为测试用鞋,并辅以对照鞋。12名球类专项男运动员作为受试者,在翻板器上完成包括由低到高3种下落高度和2种下落方式(主动落地反跳和被动着地)在内的着地动作。利用测力台和肌电分析系统同步采集冲击力和下肢5块主要肌群的EMG信号。结果主动落地反跳时,穿着篮球鞋并没有对冲击力的振幅和频率以及下肢肌群的激活程度产生影响;但被动着地时,穿着篮球鞋却能够显著降低冲击力和负载率的峰值,减小冲击频率(P<0.05),同时显著降低下肢各主要肌群的后激活程度(P<0.05)。结论在主动控制完成动作的情况下,运动鞋影响冲击力和肌肉活化的效果并不明显;然而当人体未完全控制着地状态时,篮球鞋能够改变输入于下肢的冲击力信号,达到缓冲避震并适当减小肌肉活化的效果,为避免落地时运动损伤的发生及机能节省化起到了积极的作用。     

老年鞋舒适性和安全性的生物力学研究

目的 对老年男性在穿着实验改良鞋进行快走运动时的鞋舒适性和安全性进行评估,为老年鞋具的设计提供数据参考。 方法 16 名 55~ 65 岁男性受试者穿着 3 款不同老年运动鞋,使用视觉模拟评分法( visual analoguescale,VAS)和足底压力参数从主观舒适性和生物力学进行综合评价。 使用垂直地面反作用力( vertical groundreaction force, vGRF)、压力中心(center of pressure, COP)位移和摩擦因数分别从冲击衰减特性、步态稳定性和鞋防滑性三方面对老年运动鞋的安全性进行评价。 结果 在第 2 ~ 5 趾骨区,B 鞋的平均压力、峰值压强均显著低于 A 鞋;在第 2~ 4 跖骨区,B 鞋峰值压强显著低于 C 鞋;在第 5 跖骨区,C 鞋平均压力、峰值压强均显著低于 A、B 鞋;在足弓内侧区,C 鞋平均压力显著高于 A、B 鞋;外侧区,B 鞋平均压力显著低于 C 鞋,峰值压强显著低于 A 鞋。 3 双鞋 vGRF 第 1 峰值力存在显著性差异;B 鞋 vGRF 第 2 峰值力显著低于 C 鞋。 C 鞋足底 COP 在从触地到 vGRF 第 1峰值力产生时间段内左右方向上的位移变化量(COPX-LR)显著高于与 A、B 鞋,而在整个支撑期左右方向上的位移变化量(COPXD)显著高于 B 鞋。 B 鞋脚掌蹬伸摩擦因数峰值显著高于 A、C 鞋,C 鞋着地阶段峰值时刻显著慢于 B 鞋。 结论 B 鞋安全性较高,但仍需进一步的改进以减少第 5 趾骨区的足底压力。 在设计老年人鞋具时,为达到减震缓冲效果而仅采取厚底设计,可能会给老年人的步态稳定性带来负面影响。     

个性化足跟痛缓冲鞋垫的生物力学研究

目的研究带有不同结构后跟垫的个性化鞋垫对足跟痛患者足部应力集中的作用效果。方法结合统计学和有限元分析方法,建立足跟痛患者足部及个性化鞋垫有限元模型,仿真模拟不同鞋垫对足跟痛患者足部软组织内外及足底筋膜应力的作用效果。结果足部软组织内部所受应力高于足底表面,足底筋膜应力在第3根筋膜上的应力最高。裸足站立时足跟区软组织内部应力峰值是表面峰值的1.34倍,足底第3根筋膜的应力为1.50 MPa。通过正交试验得到的优化鞋垫模型能够降低足跟区软组织内部应力峰值51.0%,同时缓解足底第3根筋膜应力11.3%。结论带有竖轴椭圆形、蜂窝状孔槽结构后跟垫的个性化缓冲鞋垫方案较优,后跟垫能辅助跟骨脂肪垫吸收或缓冲震荡,较好地减轻足底应力分布集中的同时具有缓解足底筋膜张力的作用。结果有助于认识足跟痛足部的应力分布情况,对研究足跟痛的病理和治疗具有重要的意义。     

平地自然行走护士的步态特征和足底压力分布◆

背景：繁忙的工作和快速行走的严格要求势必造成护士足部压力增高,甚至引起足部疾病。 目的：分析护士平地自然行走下的步态特征和足底压力分布。 方法：采用比利时RSscan INTERNATIONAL公司生产的足底压力分布测试系统对73名护士进行动态足底压力测试。 结果与结论：护士步态分析中足底压强、冲量、支撑时间数据分析一致：在自然步态下,护士足部最大压强部位在第2、3跖骨区;足部最大冲量部位在前足;支撑期时间所占比例最大的是前足离地阶段;加上护士步速较快,足底压力相应增高,前足压力也随其增大。提示护士前足压力较高,易疲劳而发生运动损伤。因此,护士要科学的选择护士鞋或鞋垫,调整足底压力分布和足底冲量,加强对前足、特别是前足第2~3跖骨区的保护,尽可能避免足部疲劳和损伤的发生。     

穿不同鞋与裸足对羽毛球蹬地动作下肢及跖趾关节运动协调特征的影响

目的探讨穿着不同鞋和裸足对羽毛球典型蹬跨步动作蹬地时腿下肢和跖趾关节运动协调的影响,为羽毛球运动的科学训练和专用鞋的选择及研发提供理论基础。方法选取优秀男子羽毛球运动员作为研究对象,穿着某品牌羽毛球成品鞋、某款羽毛球样品鞋和裸足作为不同鞋条件,并以羽毛球典型蹬跨步作为测试动作。利用Vicon运动捕捉系统和高速摄像仪同步采集下肢蹬地过程中髋、膝、踝和跖趾关节的运动学及协调特征。结果(1)在蹬地阶段,穿着两款羽毛球专项鞋时下肢各关节的运动学表现并无显著性差异,但相比裸足,两款鞋均在一定程度上增加踝、跖趾关节的角速度,并显著减低各关节角速度到达峰值的时间;(2)下肢运动协调特征方面,3种足鞋条件均表现为在相近时间内下肢髋、膝、踝和跖趾关节由近及远依次加速蹬伸。结论穿着运动鞋具备更好的蹬伸动力来源,能增加蹬伸的速度和效果,有利于提高运动表现;羽毛球蹬伸动作协调性的表现形式倾向于顺序性与同步性的合理组合,建议应针对性地加强踝、跖趾等末端关节的速度和力量训练。     

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的 探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法 利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳（drop jump, DJ）和单腿跨步跳（lay-up jump, LJ）过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 （1） 穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度（P<0.05）。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;（2） 在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋（P<0.05）。结论 穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。     

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳(drop jump,DJ)和单腿跨步跳(lay-up jump,LJ)过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 (1)穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度(P0.05)。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;(2)在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋(P0.05)。结论穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。     

直线前进变换为侧向跨步切入动作时的下肢生物力学变化

背景:侧向跨步切入动作是运动领域最常见的进攻技术,这显著增加了运动员膝关节受伤的风险,但目前相关侧向跨步动作的生物力学表现策略及下肢关节负荷特征并不十分清楚。目的:选择大学女子甲组篮球、足球运动员进行侧向跨步切入下肢动作策略,进行生物力学测试,并分析下肢关节的运动学及动力学参数,从而为运动员及教练员预防下肢伤害,尤其是膝关节十字韧带损伤提供重要参考。方法:选择某高校女子甲组足球及篮球各12名运动员作为研究对象,利用三维测力台及运动图像拍摄系统同步获取其侧向跨步切入动作的相关运动学及动力学参数,并运用SPSS 21.0分析软件对相关数据进行处理分析。该试验方案经天津体育学院伦理委员会批准。结果与结论:①足球运动员有较大的着地瞬间踝关节跖屈角度及髋关节外展角度、最大踝关节外翻角度、膝关节屈曲及内旋角度、膝关节屈曲及内旋角度变化量;②足球运动员有较大的踝关节外旋与髋关节内收力矩峰值,篮球运动员则有较大的踝关节跖屈力矩峰值;③篮球运动员有较小的前后分力制动第一及第二峰值、垂直分力第一峰值及较大的前后分力推蹬力峰值;④结果表明,跨步切入动作过程中,足球运动员习惯于前足着地方式进行急停,进而产生较高的地面反作用力,并增加膝关节屈曲角度进行缓冲,同时有较大的踝关节外翻角度及膝关节内旋角度,而篮球运动员在切入过程中膝关节屈曲角度较少,不利于下肢关节对地面反作用力的缓冲,并进而增加前十字韧带损伤风险。     

鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响

目的 探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响。方法 利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳（drop jump, DJ）和单腿跨步跳（lay-up jump, LJ）过程中踝关节矢状面屈伸最小/最大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标。结果 （1） 穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度（P<0.05）。在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、最小/最大角度、活动度均无显著性差异;（2） 在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋（P<0.05）。结论 穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的最优化。     

The influence of high-heeled shoes on strain and tension force of the anterior talofibular ligament and plantar fascia during balanced standing and walking

High-heeled shoes have the capability to alter the strain and tension of ligamentous structures between the foot and ankle, which may result in ankle instability. However, high-heeled shoes can also reduce the strain on plantar fascia, which may be beneficial for the treatment of plantar fasciitis. In this study, the influence of heel height on strain and tension force applied to the anterior talofibular ligament (ATL) and plantar fascia were investigated.A three-dimensional finite element model of coupled foot–ankle–shoe complex was constructed. Four heel heights were studied in balanced standing: 0 in. (0 cm), 1 in. (2.54 cm), 2 in. (5.08 cm), and 3 in. (7.62 cm). A walking analysis was performed using 2-in. (5.08 cm) high-heeled shoes.During balanced standing, the tension force on the ATL increased from 14.8 N to 97.0 N, with a six-fold increase in strain from 0 in. to 3 in. (0–7.62 cm). The tension force and the average strain on the plantar fascia decreased from 151.0 N (strain: 0.74%) to 59.6 N (strain: 0.28%) when the heel height increased from 0 in. to 2 in. (0–5.08 cm). When heel height reached 3 in. (7.62 cm), the force and average strain increased to 278.3 N (strain: 1.33%). The walking simulation showed that the fascia stretched out while the ATL loading decreased during push off. The simulation outcome demonstrated the influence of heel height on ATL alteration and plantar fascia strain, which implies risks for ankle injury and suggests guidance for the treatment of plantar fasciitis.     

不同跑步着地习惯对跟腱形态学及其负荷特征的影响

目的 探究不同着地模式对跟腱形态学和负荷特征的影响。方法 招募习惯后跟着地跑者和习惯前掌着地跑者各14人,利用超声医学影像仪采集受试者的跟腱形态学特征（跟腱长度、横截面积、厚度）;利用三维测力跑台采集并计算受试者穿着缓冲跑鞋以10 km/h速度跑步时的跟腱负荷特征（跖屈力矩、跟腱力、负载率、冲量、应力等）。结果 与习惯后跟着地跑者相比,习惯前掌着地跑者踝关节跖屈力矩峰值、跟腱力峰值、平均负载率、峰值负载率均显著增加（P＜0.05）,但两组跑者跟腱长度、跟腱横截面积和跟腱厚度差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 长期的前掌着地模式可以适应性地提高跟腱在重复性的“拉长-收缩”循环刺激中的力学特性。深入理解跟腱在不同着地方式下的响应,对于跑步爱好者以及运动医学领域中预防跟腱相关损伤具有重要的临床意义。