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        運(yùn)動(dòng)鞋屈曲剛度對(duì)舒適性及短跑表現(xiàn)的影響

        2013-10-18 14:09:34萬祥林
        體育科學(xué) 2013年12期
        關(guān)鍵詞:跖趾舒適性屈曲

        萬祥林,曲 峰

        1 前言

        舒適是消費(fèi)者對(duì)鞋的主要要求之一,提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)一直是運(yùn)動(dòng)科學(xué)界研究的一個(gè)重要方向,世界各國(guó)的研究人員都在投入大量的人力和物力進(jìn)行深入的測(cè)試和研究。對(duì)于人體來說,要提起足跟,跖趾關(guān)節(jié)必然會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),因此,跖趾關(guān)節(jié)對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)來說不容忽視。鞋的屈曲剛度是指使鞋前掌繞跖趾關(guān)節(jié)處彎曲單位轉(zhuǎn)角所需施加的力矩,反映鞋彎曲的難易程度。運(yùn)動(dòng)鞋前掌部位因材料、厚度、結(jié)構(gòu)等不同造成其屈曲剛度的變化。然而,屈曲剛度的改變?nèi)绾斡绊懘┲叩氖孢m性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)一直沒有明確答案。

        已有研究發(fā)現(xiàn),鞋底的屈曲剛度特征的確會(huì)影響穿著舒適性及跑、跳的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。張遠(yuǎn)才[1]發(fā)現(xiàn),鞋前掌易彎折性會(huì)影響穿著舒適性,但并非彎折力值越小,感受到的易彎折舒適性就越好,因其測(cè)試用鞋各部位結(jié)構(gòu)和材料均不一樣,作者提到如鞋幫面材料等會(huì)對(duì)舒適性造成影響,因此,想要了解鞋的屈曲剛度如何影響舒適性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),就要盡可能的做到只改變鞋屈曲剛度這一個(gè)特性,而保證鞋的其它部分一致。Stefanyshyn[18]發(fā)現(xiàn),穿著較大屈曲剛度鞋的受試者平均跳高了1.7cm,短跑成績(jī)提高了1.2%[17],Roy[16]發(fā)現(xiàn),提高鞋屈曲剛度能提高變相跑的成績(jī)。

        一些學(xué)者試圖從關(guān)節(jié)能量的角度來分析鞋屈曲剛度影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的原因,Stefanyshyn和 Nigg[18]發(fā)現(xiàn),鞋底屈曲剛度增加可使縱跳時(shí)跖趾關(guān)節(jié)能量流失顯著減少。而Roy[16]則發(fā)現(xiàn),增加鞋屈曲剛度沒有明顯影響跑步經(jīng)濟(jì)性,跖趾關(guān)節(jié)的負(fù)功并沒有顯著變化。

        人體通過神經(jīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制并最終依靠肌肉活動(dòng)產(chǎn)生的力(或力矩)來完成動(dòng)作,人體的機(jī)械能只能是來源于肌肉。在跑、跳等動(dòng)作中肌肉活動(dòng)影響著下肢關(guān)節(jié)角度和剛度、軟組織的振動(dòng)等諸多方面,并最終影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[15]。從機(jī)能節(jié)省化的角度考慮,在達(dá)到同樣甚至更好效果的前提下,節(jié)省不必要的肌肉活動(dòng)可以降低能量消耗,從而達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)和能力的目的。

        現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)鞋屈曲剛度影響肌肉活動(dòng)方面的研究很少,Roy[16]的研究發(fā)現(xiàn),穿不同屈曲剛度鞋跑時(shí),比目魚肌、腓腸肌、股二頭肌、股直肌、股外側(cè)肌的肌電振幅沒有顯著區(qū)別。同時(shí),現(xiàn)有文獻(xiàn)中很少有鞋屈曲剛度影響穿著舒適性規(guī)律和機(jī)制的定量研究,也未見綜合分析鞋屈曲剛度如何影響舒適性及運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的文獻(xiàn),因此,鞋屈曲剛度影響穿著舒適性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的機(jī)制并不明確。然而,只有明確規(guī)律和機(jī)制,才能對(duì)各種運(yùn)動(dòng)鞋進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì),也有助于運(yùn)動(dòng)員選擇適合自己的運(yùn)動(dòng)鞋。因此,本研究試圖通過漸變鞋的屈曲剛度,探索鞋屈曲剛度對(duì)穿著舒適性及短跑表現(xiàn)的影響,并進(jìn)一步從機(jī)械能及下肢肌肉活動(dòng)等角度,分析屈曲剛度影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的原因。

        2 研究方法

        2.1 測(cè)試跑鞋

        由專業(yè)鞋廠制作的跑步鞋3雙,42號(hào),通過改變前掌中底材料使屈曲剛度變化,前掌厚度一致,其余部位相同,外觀無明顯差別,受試者視覺無法分辨出不同,測(cè)試用鞋見圖1。

        本研究評(píng)價(jià)鞋底跖趾關(guān)節(jié)屈曲剛度的方法是將鞋頭置于測(cè)力臺(tái)(Kistler 9281CA,Switzerland,1000Hz)上,鞋立起,人手握住后跟,保持鞋后跟垂直于臺(tái)面,施加一個(gè)垂直向下的力,使鞋跖趾關(guān)節(jié)部位彎曲30°并保持3s后離開測(cè)力臺(tái),30°為跑步時(shí)腳跖趾關(guān)節(jié)背屈的最大角度[18]。所有測(cè)試由同一個(gè)人完成,每雙鞋相同的溫度和粘彈性條件下(相同的恢復(fù)時(shí)間和測(cè)試時(shí)間)測(cè)10次。計(jì)算每一次測(cè)量保持階段中間1s的垂直力的平均值,再對(duì)10次結(jié)果進(jìn)行平均,根據(jù)力值從小到大分別將鞋命名為低剛度、中剛度、高剛度鞋(表1)。正式實(shí)驗(yàn)時(shí),受試者按自己的習(xí)慣掌握鞋帶的松緊度。本研究的所有實(shí)驗(yàn)中受試者均著統(tǒng)一的襪子。

        圖1 本研究測(cè)試用鞋圖Figure 1.The Test Shoe Used in this Study

        表1 本研究測(cè)試鞋基本情況一覽表Table 1 Basic Information of the Test Shoe

        2.2 受試者

        男性短跑運(yùn)動(dòng)員12名(年齡為21.8±1.9歲;身高為176.9±3.6cm;體重為67.9±6.7kg),鞋碼為歐碼42號(hào),實(shí)驗(yàn)前48h未從事劇烈運(yùn)動(dòng),確認(rèn)其下肢及足部半年內(nèi)無明顯損傷,所有受試者優(yōu)勢(shì)腳均為右腳。

        2.3 數(shù)據(jù)采集與處理

        2.3.1 主觀舒適性測(cè)試

        舒適性量表采用150mm視覺模擬量表,將穿完對(duì)照鞋后的感覺作為中間水平,受試者根據(jù)自己的主觀感受,在橫線上(左端代表最不舒適,為0分,右端代表最舒適,為10分)劃一條豎線表示自己對(duì)該項(xiàng)目的主觀舒適感覺程度。問題包括:1)前腳掌緩沖,2)前腳掌穩(wěn)定性,3)后跟穩(wěn)定性,4)足弓部位舒適性,5)足背舒適性,6)整體舒適性。正式實(shí)驗(yàn)前,給受試者詳細(xì)講解測(cè)試流程及問卷中題目的含義,使其了解問卷的填寫方法。在穿著每雙測(cè)試鞋測(cè)試之前,受試者先穿一雙對(duì)照鞋進(jìn)行感受,保證測(cè)試前足部主觀舒適度處于同樣水平,測(cè)試順序?yàn)镃-Ti-C-Tj-CTk(C為對(duì)照鞋,T為測(cè)試鞋,為隨機(jī)順序)。受試者按照自己的習(xí)慣完成一定的跑跳動(dòng)作,重點(diǎn)感受問卷中相應(yīng)項(xiàng)目的舒適程度,之后立即填寫舒適性量表。每個(gè)題目的滿分為10分,按受試者劃線處距橫線左端距離占整條橫線長(zhǎng)度的百分比來確定得分。

        2.3.2 足底壓力測(cè)試

        采用鞋墊式足底壓力測(cè)量系統(tǒng)(Novel Pedar System,Germany,100Hz)測(cè)量受試者在跑步時(shí)右側(cè)腿的足底壓力。受試者熟悉跑臺(tái)后以3.0m/s的速度在坡度為0的跑臺(tái)上勻速跑,按隨機(jī)順序完成三雙鞋的測(cè)試,每次采集步幅穩(wěn)定后3步步態(tài)數(shù)據(jù),對(duì)三步數(shù)據(jù)取平均值。鞋墊根據(jù)足的解剖特點(diǎn)劃分成前掌內(nèi)側(cè)、前掌外側(cè)、足弓、足跟4個(gè)區(qū)域。計(jì)算每一區(qū)域的最大壓強(qiáng)和足底接觸面積。

        2.3.3 短跑表現(xiàn)測(cè)試

        應(yīng)用數(shù)字跑道(ADCP-04,中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所)測(cè)試受試者短跑表現(xiàn)。受試者充分熱身后按隨機(jī)順序穿著測(cè)試鞋,以站立式起跑在數(shù)字跑道上完成約45 m疾跑。每雙鞋測(cè)一次,每次之間充分休息。通過數(shù)字跑道的配套軟件,導(dǎo)出步速并計(jì)算受試者通過20~30m段的平均步速。

        2.3.4 跑步動(dòng)作生物力學(xué)測(cè)試

        受試者著泳褲,在身上貼13個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)(左/右髂前上棘,第四、五腰椎棘突中點(diǎn),右大腿前側(cè),股骨外側(cè)髁,股骨內(nèi)側(cè)髁,脛骨粗隆,腓骨外踝,脛骨內(nèi)踝,鞋尖,鞋后幫正中、與足尖同高點(diǎn),第一跖趾關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè),第五跖趾關(guān)節(jié)外側(cè))。通過肌電儀(MegaWin ME6000,F(xiàn)inland,1000Hz)采集右側(cè)腿股直肌、股二頭肌、脛骨前肌、腓腸肌外側(cè)頭肌電信號(hào),同時(shí)通過三維測(cè)力臺(tái)(Kistler 9281CA,Switzerland,1000Hz)、8鏡頭紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)(Motion Analysis Raptor-4,USA,200Hz)與肌電同步采集運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。受試者以跟-尖式的著地方式完成跑步動(dòng)作,起跑位置距離測(cè)力臺(tái)直線距離10~20m,通過測(cè)力臺(tái)的速度控制在4±0.3m/s。速度通過便攜式測(cè)速系統(tǒng)(Newtest Powertimer,F(xiàn)inland)監(jiān)控,兩個(gè)測(cè)速儀紅外發(fā)射裝置置于測(cè)力臺(tái)一側(cè),二者間距3m。在規(guī)定跑速下,受試者以正常步態(tài)、無任何步伐調(diào)整并以右腳著在臺(tái)面上,視為一次有效測(cè)試,按隨機(jī)順序完成3雙鞋的測(cè)試,每雙鞋采集3次有效數(shù)據(jù),結(jié)果均取3次平均值。

        采集的所有標(biāo)志點(diǎn)三維坐標(biāo)采用Butterworth低通濾波法進(jìn)行平滑,截?cái)囝l率為10Hz。根據(jù)標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)建立骨盆坐標(biāo)系、大腿坐標(biāo)系、小腿坐標(biāo)系、足坐標(biāo)系、前足坐標(biāo)系、后足坐標(biāo)系,其中,髖關(guān)節(jié)中心根據(jù)Bell[2]的研究計(jì)算,膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為股骨內(nèi)外側(cè)髁中點(diǎn),踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為內(nèi)外踝中點(diǎn),跖趾關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心為第一、五跖趾關(guān)節(jié)點(diǎn)中心;采用歐拉角的方法計(jì)算髖、膝、踝、跖趾關(guān)節(jié)的三維角度;采用逆動(dòng)力學(xué)[9]的方法計(jì)算關(guān)節(jié)的三維凈力矩,其中,人體慣性參數(shù)采用DeLeva修正后的Zatsiorsky-Seluyanovs人體慣性參數(shù)[8]。

        本研究忽略足趾的慣性參數(shù),假設(shè)無外力作用時(shí),跖趾關(guān)節(jié)的凈關(guān)節(jié)力和凈力矩為0,直到地面反作用力(GRF)作用到關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端。忽略趾骨的慣性效應(yīng)后,關(guān)節(jié)凈力矩與作用于壓力中心處的GRF對(duì)該關(guān)節(jié)的力矩平衡,GRF對(duì)跖趾關(guān)節(jié)的三維力矩等于力臂(壓力中心到跖趾關(guān)節(jié)中心的向量)與GRF向量的叉乘結(jié)果在足三個(gè)解剖面上的投影,跖趾關(guān)節(jié)凈力矩與其等值反向。

        關(guān)節(jié)功率定義為關(guān)節(jié)凈力矩與關(guān)節(jié)角速度的乘積,采用梯形法計(jì)算關(guān)節(jié)功率對(duì)時(shí)間積分獲得關(guān)節(jié)功。研究表明,內(nèi)外側(cè)(冠狀面)的運(yùn)動(dòng)對(duì)走、跑過程的動(dòng)力學(xué)及能量參數(shù)影響很小[10,24],因此,本研究?jī)H分析人體矢狀面數(shù)據(jù),并對(duì)各指標(biāo)按跑步支撐相進(jìn)行歸一化處理。

        肌電的原始信號(hào)采用帶通濾波進(jìn)行處理,濾波器范圍為8~500Hz,并計(jì)算跑步支撐相的均方根振幅(RMS)。

        2.3.5 統(tǒng)計(jì)分析

        不同鞋間的參數(shù)采用單因素重復(fù)測(cè)量方差分析(oneway repeated measures ANOVA)進(jìn)行比較,后續(xù)兩兩比較采用LSD法。顯著性水平定為一類誤差概率不大于0.05,所有統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 13.0軟件完成。

        3 結(jié)果

        3.1 主觀舒適性

        在主觀舒適性測(cè)試中(表2),低剛度鞋在前腳掌緩沖、足背舒適性、整體舒適性方面的舒適度得分高于中剛度鞋和高剛度鞋(P<0.05),而在前腳掌穩(wěn)定性、后跟穩(wěn)定性、足弓部位舒適性方面的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果,三種鞋無顯著性差異。

        表2 本研究受試者穿不同鞋主觀舒適度評(píng)價(jià)比較一覽表Table 2 Perceived Comfort Rating in Different Shoe Conditions

        3.2 足底壓力

        在足底壓力測(cè)試中(圖2),低剛度鞋在前掌內(nèi)側(cè)和前掌外側(cè)區(qū)域的足底最大壓強(qiáng)低于中剛度鞋和高剛度鞋(P<0.05)。鞋的屈曲剛度不影響各區(qū)域足底接觸面積(圖3)。

        3.3 短跑表現(xiàn)

        本研究受試者穿高剛度鞋(8.48±0.53m/s)完成短跑時(shí),速度快于中剛度鞋(8.36±0.45m/s,P<0.05)和低剛度鞋(8.34±0.59m/s,P<0.05)。

        圖2 本研究不同鞋各區(qū)域足底最大壓強(qiáng)比較圖Figure 2.Peak Plantar Pressure of Different Area in Different Shoe Conditions

        圖3 本研究不同鞋各區(qū)域足底接觸面積比較圖Figure 3.Plantar Contact Area of Different Area in Different Shoe Conditions

        3.4 跑的關(guān)節(jié)能量

        跑步支撐相時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化后的髖、膝、踝、跖趾關(guān)節(jié)功率見圖4。結(jié)果表明(表3),受試者穿中剛度和高剛度鞋時(shí),跖趾關(guān)節(jié)負(fù)功顯著小于穿低剛度鞋(P<0.05),而其他關(guān)節(jié)在不同鞋間的正功、負(fù)功均無顯著性差異。

        圖4 本研究受試者穿不同鞋跑時(shí)支撐相髖、膝、踝、跖趾關(guān)節(jié)平均功率曲線圖Figure 4.Mean Power Curves for Hip,Knee,Ankle and Metatarsophalangeal Joints during the Stance Phase of Running in Different Shoe Conditions(n=12)

        表3 本研究受試者穿不同鞋跑時(shí)支撐相髖、膝、踝、跖趾關(guān)節(jié)做功比較一覽表Table 3 The Work Performed at the Hip,Knee,Ankle and Metatarsophalangeal Joints during the Stance Phase of Runningin Different Shoe Conditions

        3.5 肌電信號(hào)

        受試者穿不同鞋跑的支撐相下肢股直肌、股二頭肌、脛骨前肌、腓腸肌外側(cè)頭的RMS值均無顯著性差異(圖5)。

        4 討論

        舒適性是一種建立在個(gè)人偏好和習(xí)慣基礎(chǔ)上的主觀感受,對(duì)一些人舒適的鞋,可能對(duì)于另一些人來說是不舒適的。研究表明,VAS是評(píng)價(jià)鞋舒適性的有效方法且被廣泛使用[11,12],本研究基于 VAS的主觀舒適性評(píng)價(jià)結(jié)果表明,低剛度鞋在前腳掌緩沖、足背及整體舒適性方面的得分要高于中剛度鞋和高剛度鞋,即在主觀感受方面屈曲剛度較低的鞋的舒適性,要優(yōu)于剛度較高的鞋。另外,本研究還通過足底壓力的客觀指標(biāo)進(jìn)一步反映舒適性。有學(xué)者提出,鞋的緩沖避震主要是與舒適性相關(guān)而與損傷關(guān)系不大[13],盡管有少數(shù)研究得出,足底壓力的大小與舒適性并沒有明顯的相關(guān)關(guān)系[7,20],但多數(shù)研究還是認(rèn)為,較低的足底壓力、較大的足底接觸面積可提高鞋的穿著舒適性[5,6,21]。從本研究的結(jié)果看,跑時(shí)低剛度鞋前掌內(nèi)側(cè)和外側(cè)最大足底壓強(qiáng)較其他兩種鞋小,跑步時(shí)腳前掌的最大足底壓強(qiáng)發(fā)生在蹬離地面階段,本研究中跑步蹬離地面時(shí),跖趾關(guān)節(jié)背屈角度低剛度鞋較其他兩種鞋要大(P<0.05),Budhabhatti[3]的有限元建模研究發(fā)現(xiàn),跖趾關(guān)節(jié)背屈角度減小,趾壓力會(huì)增大,這與本研究中穿屈曲剛度較大的鞋跑步蹬地時(shí)前掌足底壓力較大的結(jié)果一致,結(jié)合主觀舒適性評(píng)價(jià)結(jié)果可以得出,屈曲剛度較低的鞋具有較好的穿著舒適性。

        圖5 本研究受試者穿不同鞋跑時(shí)支撐相下肢肌肉RMS圖Figure 5.Root Mean Square(RMS)Values of Lower Limb Muscles during the Stance Phase of Running in Different Shoe Conditions

        本研究受試者穿高剛度鞋進(jìn)行短跑時(shí)快于另兩種鞋,表明鞋屈曲剛度確實(shí)影響了短跑成績(jī)。從運(yùn)動(dòng)裝備的角度來提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),依靠?jī)?yōu)化使用者與裝備之間的能量傳遞,主要包括優(yōu)化骨骼肌肉系統(tǒng)、增加能量產(chǎn)生和減少能量損失三個(gè)方面[14]。在運(yùn)動(dòng)鞋方面優(yōu)化骨骼肌肉系統(tǒng)未見明確報(bào)道,盡管通過運(yùn)動(dòng)鞋來進(jìn)行能量回歸的研究不少,但應(yīng)用到鞋中并不是很成功,一方面,是使用的材料致力于增加緩沖,而不是很好的儲(chǔ)存-回輸材料,即沒有高的能量產(chǎn)生-流失比例;另一方面,能量?jī)?chǔ)存的最大位置(鞋后跟)與能量回輸率最高的部位(鞋前掌)并不對(duì)應(yīng),因此,將能量回歸運(yùn)用到鞋的設(shè)計(jì)中并不容易,也不高效?;诖耍\(yùn)動(dòng)鞋的設(shè)計(jì)應(yīng)該更注重如何減少能量損失。

        在人體跑、跳運(yùn)動(dòng)中,影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)最重要的因素之一,就是跖趾關(guān)節(jié)、踝、膝、髖的能量產(chǎn)生與吸收的比率[23]。從功-能的角度講,肌力矩所做的功將影響系統(tǒng)的機(jī)械能,當(dāng)關(guān)節(jié)凈力矩與關(guān)節(jié)角速度一致時(shí)關(guān)節(jié)功率為正值,關(guān)節(jié)肌群向心收縮做正功,這個(gè)功率在整個(gè)收縮期間內(nèi)的積分值,便是肌肉做的總功,這意味著肌肉產(chǎn)生能量和能量向肢體的傳遞;當(dāng)關(guān)節(jié)凈力矩與關(guān)節(jié)角速度不一致時(shí),關(guān)節(jié)功率為負(fù)值,關(guān)節(jié)肌群離心收縮做負(fù)功,這時(shí)外力對(duì)肌肉所做的功為總功,體現(xiàn)著能量由肢體環(huán)節(jié)流向肌肉,肌肉吸收能量。

        根據(jù)功率曲線(圖4),可以將跑的支撐相大致分成2個(gè)階段。對(duì)于髖關(guān)節(jié)來說,第一階段由伸肌完成的凈正功;第二階段由屈肌完成的凈負(fù)功。對(duì)于膝、踝關(guān)節(jié)來說,第一階段由膝伸肌群、踝跖屈肌群完成的凈負(fù)功;第二階段由膝伸肌群、踝跖屈肌群完成的凈正功。在跖趾關(guān)節(jié)則主要是后半段由跖屈肌完成的負(fù)功和離地時(shí)一個(gè)較小的正功。跑時(shí)髖肌力矩被認(rèn)為是最重要的產(chǎn)能環(huán)節(jié),髖肌力矩產(chǎn)生的能量是人體總能量的限制因素并決定著跑時(shí)對(duì)擺動(dòng)腿能量的輸入。膝關(guān)節(jié)首要的角色是吸收能量,在短跑的擺動(dòng)階段末期,該肌力矩對(duì)能量的吸收能力被認(rèn)為是步頻和跑速最大的限制因素。踝背伸肌在著地之初最重要的作用是能量消散,并在支撐階段后期扮演產(chǎn)能角色,該肌力矩做的正功是膝伸力矩所做正功的3倍[4,22]。

        本研究中受試者穿不同鞋跑時(shí)髖、膝、踝關(guān)節(jié)產(chǎn)生和吸收的能量均沒有明顯不同。跖趾關(guān)節(jié)是一個(gè)離地前能量吸收多而產(chǎn)生很少的關(guān)節(jié),跖趾關(guān)節(jié)從足滾動(dòng)至前掌到離地,基本都是背屈,跖趾關(guān)節(jié)在支撐相能量產(chǎn)生很少,這些關(guān)節(jié)能量流失或者足離地后回輸,因此,不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)產(chǎn)生明顯影響。研究結(jié)果中穿低剛度鞋跑時(shí)跖趾關(guān)節(jié)吸收20.5J能量,比中剛度鞋高11.4J,比高剛度鞋高15.1J,這表明,當(dāng)增加鞋屈曲剛度,能減少跑時(shí)跖趾關(guān)節(jié)的能量損失,因此,跖趾關(guān)節(jié)能量損失的減少,可能是短跑成績(jī)提高的原因。這與Stefanyshyn等人[18]關(guān)于縱跳的研究結(jié)果類似,Stefanyshyn采用的是二維逆動(dòng)力學(xué)法研究發(fā)現(xiàn),計(jì)算跖趾關(guān)節(jié)的能量對(duì)關(guān)節(jié)中心的選擇很敏感,關(guān)節(jié)中心向前移動(dòng)1cm,跖趾關(guān)節(jié)吸收的能量平均減少17%[19]。在二維的方法中選擇第五跖骨頭作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心,增加了GRF對(duì)跖趾關(guān)節(jié)的力臂從而力矩會(huì)偏大。Roy關(guān)于跑的研究采用的是三維方法,但Roy的研究中增加鞋的屈曲剛度,跖趾關(guān)節(jié)的負(fù)功沒有顯著變化,這可能與鞋及受試者的差異有關(guān)。

        人體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能只能是來源于肌肉做功,因此,鞋不同屈曲剛度影響跑時(shí)跖趾關(guān)節(jié)能量損失的機(jī)制,應(yīng)當(dāng)是影響了下肢的肌肉活動(dòng)。本研究主要選擇下肢的股直肌、股二頭肌、脛骨前肌和腓腸肌進(jìn)行肌電信號(hào)的分析,來探索鞋的屈曲剛度對(duì)下肢肌肉活動(dòng)的影響。在跑的過程中,股直肌收縮主要是完成屈髖和伸膝動(dòng)作,股二頭肌收縮主要是完成伸髖和屈膝運(yùn)動(dòng),脛骨前肌收縮時(shí)主要完成足背屈,而腓腸肌收縮主要完成屈膝和使踝跖屈。鞋屈曲剛度增加,跖趾關(guān)節(jié)能量損失減少,研究假設(shè)能量損失減少,需要肌肉激活的程度會(huì)減少,動(dòng)作的經(jīng)濟(jì)性提高。從機(jī)能節(jié)省化的角度考慮,在達(dá)到同樣甚至更好效果的前提下,節(jié)省了不必要的肌肉活動(dòng),可以降低能量消耗,從而達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)和能力的目的。

        本研究結(jié)果表明,跑支撐階段股直肌、股二頭肌、脛骨前肌、腓腸肌外側(cè)頭肌電的RMS值無顯著性差異,即鞋屈曲剛度的變化,對(duì)所選取肌肉的活動(dòng)水平?jīng)]有造成顯著影響。在蹬地階段,跖趾關(guān)節(jié)周圍主要是跖屈肌群做離心收縮,跖趾關(guān)節(jié)的跖屈肌主要是趾長(zhǎng)屈肌和踇長(zhǎng)屈肌,而這兩塊肌肉位于小腿三頭肌的深層,其活動(dòng)無法通過表面肌電測(cè)得,而它們的活動(dòng)可能受到鞋屈曲剛度的影響,但目前研究深層肌肉的活動(dòng)仍存在困難,今后可通過計(jì)算機(jī)仿真等其他方法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

        5 結(jié)論與建議

        穿著屈曲剛度較低的鞋能獲得更好的舒適性體驗(yàn)。在一定程度上增加運(yùn)動(dòng)鞋的屈曲剛度可使跖趾關(guān)節(jié)能量損失減少,從而提高短跑的表現(xiàn)。

        屈曲剛度較低的鞋能提供更好的舒適性,但這對(duì)短跑表現(xiàn)并沒有好處,因此,制造商在設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)鞋及消費(fèi)者在選擇鞋時(shí)需要綜合考慮這兩方面因素。

        鞋屈曲剛度增加對(duì)跑步過程中跖趾關(guān)節(jié)能量損失和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的良好影響可能有適當(dāng)?shù)姆秶瑹o限制增加鞋屈曲剛度,運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)反而可能下降。鞋的穿著舒適性也存在同樣的問題。因此,今后的研究可以增加鞋屈曲剛度的變化梯度,進(jìn)一步定量研究屈曲剛度的變化影響舒適性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的規(guī)律,從而找到獲得最好運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和舒適性的最佳屈曲剛度。

        [1]張遠(yuǎn)才.生物力學(xué)在運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].中國(guó)皮革,2012(4):98-101.

        [2]BELL A L,BRAND R A,PEDERSEN D R.Prediction of hip joint centre location from external landmarks[J].Human Movement Sci,1989,8(1):3-16.

        [3]BUDHABHATTI S P,ERDEMIR A,PETRE M,et al.Finite element modeling of the first ray of the foot:a tool for the design of interventions[J].J Biomech Eng,2007,129(5):750-756.

        [4]CHAPMAN A,CALDWELL G.Factors determining changes in lower limb energy during swing in treadmill running[J].J Biomech,1983,16(1):69-77.

        [5]CHE H,NIGG B M,DE KONING J.Relationship between plantar pressure distribution under the foot and insole comfort[J].Clin Biomech,1994,9(6):335-341.

        [6]CHIU M,WANG M J.Professional footwear evaluation for clinical nurses[J].Appl Ergonomics,2007,38(2):133-141.

        [7]CLINGHAN R,ARNOLD G P,DREW T S,et al.Do you get value for money when you buy an expensive pair of running shoes[J].Bri J Sports Med,2008,42(3):189-193.

        [8]DE LEVA P.Adjustments to Zatsiorsky-Seluyanov's segment inertia parameters[J].J Biomech,1996,29(9):1223-1230.

        [9]FRANKEL B,BRESLER J P.The forces and moments in the leg during level walking[J].J Appl Mech,1950,72:26-27.

        [10]HARRISON R N,LEES A,MCCULLAGH P J,et al.A bioengineering analysis of human muscle and joint forces in the lower limbs during running[J].J Sports Sci,1986,4(3):201-218.

        [11]MILLS K,BLANCH P,VICENZINO B.Identifying clinically meaningful tools for measuring comfort perception of footwear[J].Med Sci Sports Exe,2010,42(10):1996.

        [12]MUNDERMANN A,NIGG B M,STEFANYSHYN D J,et al.Development of a reliable method to assess footwear comfort during running[J].Gait Posture,2002,16(1):38-45.

        [13]NIGG B M.Biomechanics of sport shoes[M].Calgary:University Calgary,2010.

        [14]NIGG B M,MACINTOSH B R,MESTER J E.Biomechanics and Biology of Movement[M].Champaign,IL:Human Kinetics,2000.

        [15]NIGG B M,WAKELING J M.Impact forces and muscle tuning:a new paradigm[J].Exe Sport Sci Rev,2001,29(1):37-41.

        [16]ROY J,STEFANYSHYN D.Shoe midsole longitudinal bending stiffness and running economy,joint energy,and EMG[J].Med Sci Sports Exe 2006,38(3):562-569.

        [17]STEFANYSHYN D,F(xiàn)USCO C.Increased shoe bending stiffness increases sprint performance[J].Sports Biomech,2004,3(1):55-66.

        [18]STEFANYSHYN D J,NIGG B M.Influence of midsole bending stiffness on joint energy and jump height performance[J].Med Sci Sports Exe,2000,32(2):471-476.

        [19]STEFANYSHYN D J,NIGG B M.Mechanical energy contribution of the metatarsophalangeal joint to running and sprinting[J].J Biomech,1997,30(11-12):1081-1085.

        [20]WEGENER C,BURNS J,PENKALA S.Effect of neutral-cushioned running shoes on plantar pressure loading and comfort in athletes with cavus feet:a crossover randomized controlled trial[J].Am J Sports Med,2008,36(11):2139-2146.

        [21]WEI-HSIEN H,YUNG-HUI L,HSIEH-CHING C,et al.Influence of heel height and shoe insert on comfort perception and biomechanical performance of young female adults during walking[J].Foot Ankle Int,2005,26(12):1048-1242.

        [22]WINTER D A.Energy generation and absorption at the ankle and knee during fast,natural,and slow cadences[J].Clin Orthopaedics Related Res,1983(175):147-154.

        [23]WINTER D A.Moments of force and mechanical power in jogging[J].J Biomech,1983,16(1):91-97.

        [24]WILLIAMS K R.The relationship between mechanical and physiological energy estimates[J].Med Sci Sports Exe,1985,17(3):317-325.

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