序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的運(yùn)動(dòng)鞋對(duì)下肢落地沖擊力的影響分析樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。

引言

體育競(jìng)賽領(lǐng)域，側(cè)重于跑跳等運(yùn)動(dòng)能力的籃球、排球項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)員每次接觸地面均需承受大約身體體重３～７倍的地面沖擊力。尤其是籃球三步上籃落地動(dòng)作時(shí)，沖擊力可高達(dá)身體體重９倍［１］。在運(yùn)動(dòng)員落地動(dòng)作時(shí)承受的沖擊及據(jù)此衍生的力傳遞，是造成下肢運(yùn)動(dòng)損傷的關(guān)鍵原因。長(zhǎng)此以往的過度負(fù)荷極易導(dǎo)致骨折或者膝關(guān)節(jié)內(nèi)部紊亂等急性運(yùn)動(dòng)損傷，甚至是應(yīng)力性骨折等過渡性運(yùn)動(dòng)損傷。而運(yùn)動(dòng)鞋的緩沖減震性能研究目的便是期望以所用材料與結(jié)構(gòu)防止運(yùn)動(dòng)員下肢承受巨大沖擊力，避免造成運(yùn)動(dòng)損傷［２－３］。現(xiàn)階段關(guān)于沖擊力與負(fù)荷的研究不再局限于沖擊力與運(yùn)動(dòng)損傷之間的關(guān)系，而是開始傾向于沖擊力的作用效果和人體骨骼系統(tǒng)的生物力學(xué)反應(yīng)。沖擊力是輸入運(yùn)動(dòng)員身體的信號(hào)，而下肢軟組織結(jié)構(gòu)可作為承受沖擊力的振動(dòng)系統(tǒng)，在沖擊信號(hào)輸入頻率接近軟組織固有頻率的時(shí)候就會(huì)引發(fā)系統(tǒng)共振，而人體骨骼系統(tǒng)可基于改變下肢生物力學(xué)特征避開共振。而且，沖擊力作為具備振幅與時(shí)頻域特征的輸入信號(hào)，會(huì)同時(shí)受到有效質(zhì)量、觸底速度、著地姿勢(shì)及運(yùn)動(dòng)鞋硬度、材料等多重因素的影響［４－５］。基于此，本文對(duì)沖擊力是否會(huì)受到運(yùn)動(dòng)鞋緩沖性能的影響進(jìn)行了深入研究。

１試驗(yàn)準(zhǔn)備

１.１試驗(yàn)對(duì)象

篩選１２名男性籃球運(yùn)動(dòng)員，年齡在２２歲左右，身高在１７６.１～１８２.５ｃｍ，體重在６６.７～７７.７ｋｇ，接受專項(xiàng)訓(xùn)練６年左右。全部被試者均對(duì)試驗(yàn)情況進(jìn)行了充分了解，試驗(yàn)開始之前１ｄ內(nèi)不可進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，下肢半年之內(nèi)未發(fā)生任何損傷，體質(zhì)良好。

１.２試驗(yàn)設(shè)備選用

１０臺(tái)ＶＩＣＯＮ光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)被試者落地動(dòng)作時(shí)下肢三關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行采集；２塊三維測(cè)力臺(tái)，負(fù)責(zé)對(duì)地面反作用力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；心率表，負(fù)責(zé)監(jiān)控被試者在整個(gè)測(cè)試過程中的心率變化，以評(píng)估被試機(jī)體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)其心率處于正常安全范圍之內(nèi)；ＱｕａｔｔｏｒＪｕｍｐ縱跳臺(tái)，負(fù)責(zé)測(cè)試被試者的最大縱跳高度與干預(yù)下的縱跳高度［６－７］。

１.３試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)鞋篩選

市場(chǎng)上已經(jīng)成熟品牌的高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋與無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋，具體如圖１所示。高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋前掌部分與后跟中底部分均配置了具備緩沖減震性能的氣墊；無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋是沒有任何緩沖減震性能的五指鞋［８］。

２試驗(yàn)設(shè)計(jì)

２.１試驗(yàn)流程

（１）被試者熱身活動(dòng)時(shí)穿著不同類型鞋練習(xí)并熟悉落地動(dòng)作。（２）設(shè)置標(biāo)識(shí)以拍攝被試靜態(tài)模型，被試者需進(jìn)行３次成功的落地動(dòng)作，同時(shí)采集其運(yùn)動(dòng)學(xué)與地面反作用力數(shù)據(jù)，再更換運(yùn)動(dòng)鞋重新拍攝并采集３次成功落地動(dòng)作相關(guān)數(shù)據(jù)。（３）對(duì)被試者進(jìn)行疲勞干預(yù)，疲勞之后及時(shí)督促被試填寫自感疲勞分級(jí)表格，隨后被試者連續(xù)縱跳１０次并迅速基于不同鞋條件再次進(jìn)行第（２）步。（４）被試者完成全部動(dòng)作測(cè)試任務(wù)并采集有效數(shù)據(jù)之后，更換被試者重復(fù)上述試驗(yàn)流程。整個(gè)試驗(yàn)測(cè)試過程中被試鞋條件選擇均隨機(jī)，利用Ｖｉｓｕａｌ３Ｄ處理分析運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果［９－１０］。

２.２落地動(dòng)作

被試者以起始姿勢(shì)站立在６０ｃｍ的跳臺(tái)上，平視正前方，腳尖逐漸從翻板的邊緣位置朝向測(cè)力臺(tái)滑落，需以無垂直初速下落，雙腳落于測(cè)力臺(tái)，自然落地，落地之后自然屈膝，再恢復(fù)于站立狀態(tài)。

２.３疲勞干預(yù)

以被試者３次全力垂直縱跳最大值作為最大縱跳高度；疲勞干預(yù)要求被試者完成４次１５ｍ的折返跑，再快速以最大能力連續(xù)完成５次垂直縱跳動(dòng)作，反復(fù)折返跑與垂直縱跳過程，直至難以全力促使垂直縱跳高度達(dá)到最大垂直縱跳高度的７０％；全過程不間斷使用心率表監(jiān)控被試者心率變化，并以自感疲勞分級(jí)表格為載體測(cè)試被試者疲勞程度。

２.４數(shù)據(jù)分析

利用ＳＰＳＳ軟件的運(yùn)動(dòng)鞋、疲勞雙因素重復(fù)測(cè)試方差分析對(duì)比疲勞前后與高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋、無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋對(duì)主體參數(shù)變量產(chǎn)生的效應(yīng)與交互作用。彼此交互時(shí)，疲勞前后與緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋內(nèi)部以配對(duì)樣本進(jìn)行ｔ檢驗(yàn)，而疲勞前后與緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋之間以獨(dú)立樣本進(jìn)行ｔ檢驗(yàn)。基于單因素對(duì)疲勞前后的最大縱跳高度進(jìn)行對(duì)比分析，以了解顯著性水平差異。

３試驗(yàn)結(jié)果

３.１落地動(dòng)作時(shí)的下肢沖擊力與負(fù)載率以觸底到膝關(guān)節(jié)屈曲到最低時(shí)的垂直地面反作用力

作為沖擊力評(píng)價(jià)指標(biāo)，其參數(shù)為沖擊力第一峰值和第二峰值及達(dá)到?jīng)_擊力峰值的時(shí)間；以前掌部分與后跟部分在不同緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋條件下的觸底負(fù)載率作為運(yùn)動(dòng)鞋減震緩沖能力評(píng)價(jià)指標(biāo)，其參數(shù)為負(fù)載率第一峰值和第二峰值及達(dá)到?jīng)_擊力峰值的時(shí)間［１１－１３］。疲勞前后不同緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋條件下落地動(dòng)作時(shí)的下肢沖擊力與負(fù)載率測(cè)試結(jié)果具體如表１所示。由表１可知，在垂直地面反作用力第一峰值與第二峰值、負(fù)載率第一峰值與第二峰值上，運(yùn)動(dòng)鞋與疲勞因素之間不存在交互作用，但是運(yùn)動(dòng)鞋作為主因素相對(duì)顯著，呈現(xiàn)出的狀態(tài)具體為：疲勞干預(yù)之前高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋后跟部分負(fù)載率明顯比無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋小，但沖擊力層面并不存在顯著性差異；疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋后跟部分沖擊力明顯比無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋小，并且高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋在前掌部分與后跟部分的負(fù)載率明顯縮小。由表１可知，在垂直地面反作用力達(dá)到第一峰值的時(shí)間上，運(yùn)動(dòng)鞋與疲勞因素之間不存在交互作用，但是運(yùn)動(dòng)鞋作為主因素相對(duì)顯著，呈現(xiàn)出的態(tài)勢(shì)具體為：疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋達(dá)到第一峰值的時(shí)間會(huì)明顯延遲。在垂直地面反作用力達(dá)到第二峰值的時(shí)間上，運(yùn)動(dòng)鞋與疲勞因素之間存在交互作用，且事后檢驗(yàn)得知疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋達(dá)到第二峰值的時(shí)間也會(huì)明顯延遲。在負(fù)載率達(dá)到第一峰值與第二峰值的時(shí)間上，運(yùn)動(dòng)鞋與疲勞因素之間存在交互作用，其中，負(fù)載率達(dá)到第一峰值時(shí)間的事后檢驗(yàn)得知不存在顯著性差異，而負(fù)載率達(dá)到第二峰值時(shí)間的事后檢驗(yàn)得知，疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋與無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋的負(fù)載率都明顯比疲勞干預(yù)之前較高，但不論疲勞前后，無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋均比高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋的負(fù)載率達(dá)到第二峰值的時(shí)間更長(zhǎng)。就沖擊力而言，疲勞干預(yù)前與疲勞干預(yù)后不論是高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋還是無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋，垂直地面反作用力的第一峰值并不存在顯著差異；疲勞干預(yù)之后無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋在后跟部分承受的沖擊力比高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋明顯較大。就負(fù)載率而言，其既是引發(fā)使用性運(yùn)動(dòng)損傷的原因，又是運(yùn)動(dòng)鞋緩沖性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋在負(fù)載率第一峰值與第二峰值上都比無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋明顯較小，這就表明落地動(dòng)作時(shí)高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋可在前掌部分與后跟部分提供強(qiáng)有力的緩沖作用，以此減少甚至避免運(yùn)動(dòng)員身體由于巨大沖擊造成運(yùn)動(dòng)損傷；高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋疲勞干預(yù)之后達(dá)到第二峰值的時(shí)間比疲勞干預(yù)之前明顯較長(zhǎng)，這就表明高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋負(fù)載率峰值縮小，可能是由于高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋自身延長(zhǎng)了緩沖時(shí)間。所以運(yùn)動(dòng)員身體在疲勞狀態(tài)下高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋的緩沖減震作用更為顯著，可切實(shí)縮減沖擊力，以此減少甚至避免運(yùn)動(dòng)員身體由于巨大沖擊造成運(yùn)動(dòng)損傷。

３.２疲勞前后不同緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋條件下落地動(dòng)作時(shí)的踝關(guān)節(jié)力矩峰值、下肢剛度、關(guān)節(jié)剛度

疲勞前后不同緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋條件下落地動(dòng)作時(shí)的踝關(guān)節(jié)力矩峰值、下肢剛度、關(guān)節(jié)剛度［１４－１５］測(cè)試結(jié)果具體如表２所示。由表２可知，踝關(guān)節(jié)力矩與剛度在運(yùn)動(dòng)鞋與疲勞因素下都不存在交互作用，主因素也不存在顯著性，疲勞前后不論高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋或者無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋，踝關(guān)節(jié)位置力矩峰值、下肢剛度、關(guān)節(jié)剛度都沒有呈現(xiàn)出顯著性變化。疲勞干預(yù)之前高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋對(duì)于關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)產(chǎn)生了作用，疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋在踝關(guān)節(jié)位置呈現(xiàn)出有效作用；就踝關(guān)節(jié)力矩峰值、下肢剛度、關(guān)節(jié)剛度等層面而言，疲勞干預(yù)前后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋與無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋之間并沒有呈現(xiàn)出顯著性變化。雖然如此，但疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋落地動(dòng)作時(shí)踝關(guān)節(jié)力矩第二峰值表現(xiàn)出明顯減小態(tài)勢(shì)。

４結(jié)語

長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)勢(shì)必會(huì)引發(fā)疲勞，呈現(xiàn)出中樞神經(jīng)興奮性下降，神經(jīng)肌肉通路傳入／傳出神經(jīng)受到影響，造成本體感覺神經(jīng)系統(tǒng)缺失與肌骨反應(yīng)延遲等問題，還會(huì)影響肌肉活化與動(dòng)作控制能力等，從而使得運(yùn)動(dòng)員身體下肢系統(tǒng)控制力降低，進(jìn)而引發(fā)運(yùn)動(dòng)損傷。而運(yùn)動(dòng)鞋作為下肢系統(tǒng)與地面環(huán)境間相互作用的載體，會(huì)在疲勞狀態(tài)下直接影響落地動(dòng)作時(shí)下肢沖擊力及動(dòng)力學(xué)特征。據(jù)此，本文對(duì)不同緩沖性能的運(yùn)動(dòng)鞋對(duì)落地動(dòng)作時(shí)下肢沖擊力、負(fù)載率、動(dòng)力學(xué)特征的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：就沖擊力而言，疲勞干預(yù)前與疲勞干預(yù)后不論是高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋還是無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋，垂直地面反作用力的第一峰值并不存在顯著差異，疲勞干預(yù)之后無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋在后跟部分承受的沖擊力比高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋明顯較大；就負(fù)載率而言，運(yùn)動(dòng)員身體在疲勞狀態(tài)下高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋的緩沖減震作用更為顯著，可切實(shí)縮減沖擊力，以此減少甚至避免運(yùn)動(dòng)員身體由于巨大沖擊造成運(yùn)動(dòng)損傷；就踝關(guān)節(jié)力矩峰值、下肢剛度、關(guān)節(jié)剛度等層面而言，疲勞干預(yù)前后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋與無緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋之間并沒有呈現(xiàn)出顯著性變化，雖然如此，但疲勞干預(yù)之后高緩沖性能運(yùn)動(dòng)鞋落地動(dòng)作時(shí)踝關(guān)節(jié)力矩第二峰值表現(xiàn)出明顯減小態(tài)勢(shì)。

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作者：李宏濱單位：西安思源學(xué)院