青年男性以不同速度走、跑的生物力学特征研究

摘要

研究目的：分析不同速度、不同步态模式下，下肢运动控制的特征，探寻正常成年男子在走、跑这两种运动形式中，左右侧下肢的差异、步态模式的变化。以期更好的了解人体运动规律，明确损伤的原理和机制，从而达到预防损伤的目的。
　　研究方法：选取10名青年男性大学生，身体健康状况良好，无运动系统疾病及其它严重疾患史或异常步态。实验前24h内未从事剧烈活动，无肌肉疲劳症状。受试者以快（2.0±0.2m/s）、中（1.5±0.2m/s）、慢（1.0±0.2m/s）三种速度走，以快（5.0±0.3m/s）、中（4.0±0.3m/s）、慢（3.0±0.3m/s）三种速度跑。通过8个镜头的红外高速运动捕捉系统（Motion Analysis Raptor-4，USA）采集运动学数据，采样频率为200Hz；三维测力台同步采集地面反作用力，采样频率为1000Hz。速度通过便携式测速系统（Newtest Powertimer，Finland）监控，两个测速仪红外发射装置置于测力台一侧，二者间距3m。在规定速度下，受试者以正常步态、无任何步伐调整并以右脚着在台面上视为一次有效测试,每个速度记录三次有效数据。
　　研究结果：（1）快速走支撑相、摆动相占步态周期百分比与慢速走相比有显著性差异，步长随速度增加而增加，走时步宽随速度增加相对减少，跑时不同速度下、步宽没有明显差异。（2）不同速度下，下肢各个关节在矢状面、额状面、水平面的运动无明显差异，左右侧之间无明显差异。（3）下肢耦合机制，踝关节外翻与膝关节内旋幅值比不同速度之间无差异，不同速度间到达运动极值的时间无明显差异，随速度增加，左右侧差异增加。不同运动形式间有显著性差异，跑时表现为比走更高的相关系数。（4）重心轨迹在水平面的投影沿着足内侧向前移动，速度增加，重心垂直位移增加，额状面投影轨迹改变。（5）足底压力中心轨迹表现为随速度增加，向足内侧移动。
　　研究结论：（1）同一种运动模式的下，左右下肢的运动形式基本对称。（2）跑的运动模式比走的运动模式在矢状面拥有更大的运动范围，而在额状面和水平面差异不大。（3）下肢关节耦合机制，跑比走的运动模式显示了更高的相关性，同一种运动模式下，速度的变化对下肢关节之间的耦合作用影响不大。（4）重心在水平面的投影轨迹沿着足内侧向前移动，速度会影响重心在额状面投影轨迹、但对水平面投影轨迹影响不大。（5）随着运动速度的增加，压力中心轨迹线向足内侧移动。

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1 前言

2 文献综述

2.1 人体步态周期的基本规律

2.2.1 时间参数

2.2.2 空间特征

2.2.3 时-空特征

2.2 下肢关节耦合作用常用研究方法

2.2.1 幅值比

2.2.2 时序性

2.2.3 相关性

2.2.4角角图（Angle-angle Diagram）与矢量编码

2.3 重心轨迹与压力中心轨迹

3 研究对象与方法

3.1 研究对象

3.2 研究方法

3.2.1 数据采集

3.2.3 数据处理

4 研究结果

4.1 步态周期运动学特征

4.1.1 步态周期的基本特征

4.1.2 特征时刻关节角度

4.2 下肢关节耦合机制特征

4.2.1 幅值比

4.2.2 时序性

4.2.3 相关系数

4.3 重心轨迹与压力中心轨迹

5 分析与讨论

5.1 步态的运动学特征

5.2 下肢耦合机制

5.3 重心轨迹与压力中心轨迹

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果