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研究目的为了解运动表面材质会对人体运动过程中的神经-肌肉调节机制产生何种影响,本研究综合应用生物力学的动力学和运动学方法以及表面肌电技术,探讨在不同材质运动表面跑步时人体神经-肌肉系统的调节机制,以及肌肉调谐在预防运动损伤方面的作用机制,并且为跑步运动中场地的挑选问题提出合理化建议。研究方法选取14名普通男性大学生为研究对象,让其在跑步机、柏油马路、塑胶跑道、草地上以规定步频跑步。同步实时采集受试者在这四种运动表面跑步时的肌电、胫骨加速度数值和跑步视频。分析受试者在这四种运动表面跑步时的肌电信号(积分肌电和均方根振幅)和下肢所受冲击力的变化特征,并对拍摄的视频进行二维解析。研究结果1在不同材质运动表面跑步时,下肢所受与地面垂直方向上的冲击力无统计学差异;而与胫骨长轴方向垂直的前后、左右方向的加速度值与运动表面硬度呈反比。2在四种不同材质运动表面跑步时的下肢刚度值呈现地面硬度越大,下肢刚度值越小的变化趋势。3在跑步机跑步时的肌肉均方根振幅(rms)和积分肌电(iEMG)值普遍低于其他三种运动表面,在另外三种运动表面上的肌电数据普遍呈现地面硬度越大,肌电数值(rms和iEMG)越大的变化趋势。4下肢肌肉受到最大冲击后50ms的肌电信号(rms和iEMG)普遍高于受冲击前50ms。5下肢肌肉受到最大冲击后的第100-200ms的肌肉振动频率明显低于受冲击后第0-10Oms的肌肉振动频率。研究结论与建议1运动表面的材质,尤其是地面硬度会影响人体运动中的下肢刚度值,地面硬度越大,下肢刚度越小。2运动表面材质会影响肌肉活动状况,地面硬度越大,肌肉活化程度越高。3人体在受到冲击后,会出现肌肉放电量(RMS、iEMG)和肌肉振动频率的明显改变。4人体在运动中存在肌肉调谐现象,在运动过程中人体会根据地面条件和着地状况进行一系列自我调谐,避免运动损伤。5人体在跑步机跑步时的肌肉活动状况与在一般地面跑步时存在较大差异。6建议避免在硬度过高的场地跑步,防止反复冲击对关节和肌肉造成损伤。在不同材质运动表面跑步时,应注意调整健身策略,防止运动损伤。