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研究目的:跑步由于其简单易行,是深受运动者喜爱的运动之一。然而研究发现,在跑步者中有着较高的运动损伤发生率。不同的跑步落地模式可能会通过不同的下肢生物力学机制,进而影响运动损伤的发生率及损伤的发生部位。然而,对于不同跑步落地模式的下肢生物力学的研究多为矢状面的研究,对于合并冠状面、水平面的三维生物力学研究较少。本研究旨在比较不同跑步落地模式的受试者在跑步时,人体的下肢三维运动学、动力学相关参数的基本规律特征,进一步讨论不同跑步落地模式对下肢肌肉骨骼功能以及跑步运动损伤的影响,从而对运动跑步健身提供现实的指导。研究方法:本研究共纳入60名男性业余跑步者,根据落地指数分为习惯前足落地组和习惯后足落地组,每组30人。使用Vicon红外动作捕捉系统(200Hz,Vicon T40,Oxford,UK)结合Kistler测力台(2000Hz,Kistler Instruments Corp.Switzerland)采集所有受试者跑步过程中的三维运动学和动力学数据。使用Visual 3D软件对数据进一步处理,所有数据均以平均值±标准差的形式表示。使用SPSS 20.0软件进行统计学分析。采用独立样本T检验对所有运动学与动力学数据进行分析。显著性水平定为p<0.05,并计算效应量(ES)与均值差异的95%置信区间(95%CI)以量化差异程度。研究结果:(1)关节角度:与习惯后足落地组相比,习惯前足落地组在初始触地时具有更大的屈髋角度(p=0.008,ES=0.71,95%CI 2.25°-14.14°)、髋内收角度(p=0.022,ES=0.61,95%CI 0.37°-4.45°)、屈膝角度(p=0.001,ES=0.89,95%CI-8.55°--2.26°)、膝内翻角度(p=0.035,ES=0.56,95%CI0.13°-3.25°)、踝跖屈角度(p<0.001,ES=3.19,95%CI-28.93°--20.86°)和踝内旋角度(p=0.010,ES=0.69,95%CI 0.85°-5.95°),并且在完整步态周期内具有更大的屈髋峰值角度(p=0.005,ES=0.75,95%CI 2.74°-14.70°)、踝跖屈峰值角度(p=0.012,ES=0.68,95%CI-8.18°--1.07°)、踝内翻峰值角度(p=0.001,ES=0.89,95%CI 1.80°-6.74°)、踝关节冠状面活动度(p=0.041,ES=0.54,95%CI 0.14°-6.59°),以及更小的髋外展峰值角度(p=0.022,ES=0.61,95%CI 0.30°-3.66°)、伸膝峰值角度(p=0.041,ES=0.54,95%CI-6.12°--0.13°)、踝背屈峰值角度(p=0.003,ES=0.81,95%CI-8.36°--1.86°)和踝内旋峰值角度(p=0.039,ES=0.55,95%CI-6.87°--0.19°)。两组在其他角度指标上均无统计学差异。(2)关节角速度:与习惯后足落地组相比,习惯前足落地组具有更大的屈髋峰值角速度(p=0.020,ES=0.62,95%CI 5.72°/s-64.93°/s)、踝背屈峰值角速度(p<0.001,ES=2.67,95%CI 342.46°/s-509.28°/s)、踝内翻峰值角速度(p=0.017,ES=0.64,95%CI 16.30°/s-154.18°/s)、踝外翻峰值角速度(p=0.030,ES=0.58,95%CI-259.46°/s--13.73°/s),以及更小的髋内收峰值角速度(p=0.001,ES=0.88,95%CI-100.98°/s--26.37°/s)、屈膝峰值角速度(p<0.001,ES=1.13,95%CI 60.76°/s-164.23°/s)。两组在其他角速度指标上均无统计学差异。(3)关节力矩:与习惯后足落地组相比,习惯前足落地组具有更大的屈膝峰值力矩(p<0.001,ES=1.64,95%CI-1.06Nm/kg--0.55Nm/kg)、踝跖屈峰值力矩(p<0.001,ES=1.22,95%CI-0.77Nm/kg--0.31Nm/kg),以及更小的伸膝峰值力矩(p=0.045,ES=0.53,95%CI-0.61Nm/kg--0.01Nm/kg)和踝背屈峰值力矩(p<0.001,ES=2.50,95%CI-0.35Nm/kg--0.23Nm/kg)。两组在其他力矩指标上均无统计学差异。(4)地面反作用力:与习惯后足落地组相比,习惯前足落地组具有更大的向前方向峰值地面反作用力(p=0.023,ES=0.60,95%CI 0.004BW-0.06BW),以及更小的向外方向的峰值地面反作用力(p=0.008,ES=0.71,95%CI0.01BW-0.06BW)。两组在其他方向的峰值地面反作用力上均无统计学差异。研究结论:(1)两种落地模式在运动学上存在差异。前足落地模式具有较大的踝触地跖屈角度以及踝内外翻角速度,这可能增加踝关节扭伤的风险。后足落地模式在触地时具有较小的屈膝角度,这可能增加髌股关节负荷。(2)两种落地模式在动力学上存在差异。前足落地模式具有较大的踝跖屈力矩意味着前足落地模式的跑者更多的使用踝关节吸收冲击,可能增加踝关节的损伤风险。后足落地模式具有较大的伸膝力矩意味着后足落地模式的跑者更多的使用膝关节吸收冲击,可能增加膝关节损伤风险。此外,采用前足落地模式的跑步者由于前脚掌承受过大的水平方向的冲击力,可能增加跖骨应力性骨折的风险。