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颈椎侧扳法操作轨迹的动力学和运动学分析
目的:对颈椎侧扳法进行客观化描述,为手法操作规律性研究提供数据支持.方法:选临床工作20年以上的推拿医生对22名健康志愿者进行颈椎侧扳法操作,应用动态捕捉系统和测力台采集动力学和运动学数据.结果:颈椎侧扳法的侧扳定位角度约34.60°,侧扳极限角度约39.13°,侧扳瞬间角度差约4.51°,扳动时间约0.22 s,角速度约21.15°/s;在侧扳瞬间,施术者足底合力减少了约11.67 kg,受试者足底合力增加了约10.10kg.结论:动力学和运动学参数为颈椎侧扳法的规范化操作提供了参考依据.
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妊娠相关骨盆痛患者的行走步态与运动协调
背景:妊娠相关骨盆痛患者常常有不同程度的行走功能障碍,但具体发病机制尚未阐明.目的:通过了解妊娠相关骨盆痛患者步行速度、步态与胸廓、骨盆和腰椎的运动协调的变化,探讨妊娠相关骨盆痛运动病理机制.方法:比较12名健康孕妇和12名患有妊娠相关骨盆痛孕妇的步态运动,计算其胸廓、骨盆和腰椎在水平面上节段性旋转的幅度、各个节段旋转的时间差和节段间的相对相以及脊柱整体旋转的幅度.结果与结论:妊娠相关骨盆痛患者的步行速度较对照组慢,并且与运动恐惧感呈负性相关.患者胸廓、骨盆和腰椎的旋转幅度较大,而且有较大的个体间差异.脊柱的旋转在两组间没有差别.患者快速步行时胸廓旋转的峰值出现在步态周期的早期而相对相却较小,也许这可以避免骶髂关节和脊柱过度旋转的转矩.
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儿童下肢运动分析系统参数特征
目的:儿童下肢运动分析对于儿童骨骼系统的疾病(如脑瘫)的诊断及疗效判断等具有十分重要的参考意义.实验拟建立3～6岁儿童下肢运动分析子系统参数的正常值(特征)及对脑瘫儿童下肢运动参数特征作初步探讨.方法:实验于2006-08/12在儿童医院步态分析实验室完成.受试人员为上海市卫生局幼儿园全托幼儿120名,3～6岁.在受试者双腿两侧一边各粘贴上7个荧光球,腰骶1个共计15个,通过四台数码摄像机同时摄入被试验者的步态信息.将受试人员分为3,4,5,6岁4个年龄组,每组30名,男女各15名,进行步态分析运动学测试分析.并以此为基准,与4名脑瘫儿童(3岁2名,5,6岁各1名)进行对比和统计分析.所有受试儿童监护人均知情同意.结果:120名正常儿童与4名脑瘫患儿均进入结果分析.步长参数中,3岁组明显小于4岁组(P＜0.05),4岁组明显小于5岁组(P＜0.05);步频参数中,3岁组明显大于4岁组(P＜0.01),单步时间3岁组明显低于4岁组(P＜0.01);步速参数中,3～4岁组明显小于5～6岁组(P＜0.01),骨盆垂直转角5岁组和其余年龄组差异显著(P＜0.01);迈进长度参数中,3岁组明显低于4岁组(左P＜0.01,右P＜0.005),4岁组明显低于5岁组(左P＜0.001,右P＜0.001);迈进时间参数中,3岁组明显少于4岁组(左P＜0.05,右P＜0.005).迈进频率参数中,3岁组明显高于4岁组(左P＜0.05,右P＜0.01);迈进速度参数中,3,4岁组明显低于5,6岁组(左P＜0.005,右P＜0.001);左右腿迈进参数差异不显著(P＞0.05).与正常儿童比较,脑瘫儿童步长、步速、左/右下肢迈进长度、左/右下肢迈进速度等指标明显处在正常指标95%置信区间之外.结论:实验建立了儿童步态测试系统和提取参数软件,获得了为临床进行不同年龄组病理性步态与正常步态对比的参考数据.
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脑性瘫痪儿童的步态特征分析
背景：脑瘫患儿的步态异常较常见，如何控制改善步态是康复治疗的重点。目的：分析脑瘫患儿步态的生物力学参数，并观察支具控制对不随意运动型脑瘫患儿运动能力的影响。方法：研究对比脑瘫患儿和正常儿童在起步过程中以及步行中的生物力学参数，起步过程中的生物力学参数包括时空参数，膝、踝关节活动度的运动学参数以及动力学参数；步行中的生物力学参数包括时空参数。不随意运动型脑瘫患儿均接受支具控制辅助下徒手体位控制、减重步态训练、S-E-T 的3个月治疗，治疗前后采用88项粗大运动评价量表A区和视频对照进行疗效评估。结果与结论：脑瘫患儿和正常儿童在起步过程中的生物力学参数测试对比中，除了右脚为起步脚的额状轴地面反力峰值外，其余各项生物力学参数均有明显差异；步行中的生物力学参数测试对比中，脑瘫患儿较正常儿童支撑相和双足支撑相延长、步长和复步长缩短。支具控制脑瘫患儿观察中，与治疗前比较，GMFM88项A 区平均得分显著提高，视频示患儿治疗后不自主动作减少，头颈躯干较稳定，生活能力有好转，癫痫及认知障碍和基底节区有影像学改变的患儿进步幅度较小，舞蹈-徐动型和张力障碍型比徐动痉挛型患儿运动能力进步幅度大。
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生物活性玻璃修饰聚对苯二甲酸乙二醇酯对骨愈合的影响
背景:聚对苯二甲酸乙二醇酯人工韧带材料具备优良的力学性能,但其生物相容性有待提高.目的:观察生物活性玻璃修饰聚对苯二甲酸乙二酯对骨愈合的影响.方法:①体外实验:将聚对苯二甲酸乙二酯(对照组)、生物活性玻璃-聚对苯二甲酸乙二酯复合物(实验组)分别与MC3T3-E1细胞共培养,培养3 d后,观察细胞形态;培养1,3,5 d后,检测细胞增殖及碱性磷酸酶活性;②体内实验:取24只新西兰大白兔,制备单侧膝关节韧带断裂模型,随机分为2组,实验组置入生物活性玻璃-聚对苯二甲酸乙二酯复合物,对照组置入聚对苯二甲酸乙二酯.置入后6,12周,对比移植部位生物力学及组织学变化.结果与结论:①体外实验:培养3 d后,实验组细胞密度显著高于对照组;实验组培养3,5 d的细胞增殖及碱性磷酸酶活性显著性高于对照组(P<0.05);②体内实验:实验组置入后6,12周的大轴向拔出力显著大于对照组(P<0.05).置入后6周,对照组存在明显缺损,且缺损部位存在大量炎性细胞;实验组新骨形成界面形成骨小梁,瘢痕组织较少,界面宽度狭小.置入后12周,对照缺损部位模糊,存在明显炎性细胞,骨面上存在新骨;实验组缺损部位存在较多的新生组织,缺损部位可见少许炎性细胞;③结果表明:生物活性玻璃修饰的聚对苯二甲酸乙二醇酯具有良好的细胞相容性、生物力学,可促进骨愈合.
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生理载荷下健康成人寰枢椎三维瞬时运动的特点
背景：人体的颈椎是承载头颅和连接脊柱的重要结构，虽然是脊柱中体积小，但是灵活性大，活动频率高的节段，同时也是人体几何形体和运动特性为复杂的的骨性结构之一，承受了头部的生理负荷，还肩负着屈伸、侧弯、旋转等运动功能。因此，颈椎成为了人体脊柱容易受到伤害和出现退行性病变的结构之一。而对颈椎特别是上颈椎生物力学的分析，认识和理解其正常的功能和力学机制，也将为更好的治疗上颈椎疾患提供理论基础。
目的：通过双荧光透视影像系统联合螺旋CT观察测定健康成年人生理载荷下寰枢椎在体三维瞬时运动特点。
方法：招募17名健康志愿者，采用双X射线透视影像系统和螺旋CT检查相结合技术，利用相关处理软件建模，并与双荧光透视影像系统捕获的X射线透视图像匹配，重现上颈椎三维瞬时运动状态，通过建立椎体几何中心坐标并进行测量，从而获得健康成人生理载荷下上颈椎在体三维瞬时运动学数据。
结果与结论：①前屈后伸时，C1-2节段与 C2-3节段在冠状轴位移、矢状轴位移和旋转角度差异有显著性意义；②左右侧屈时，C1-2节段旋转角度明显大于 C2-3节段。左右旋转时，C1-2节段与 C2-3节段在冠状轴位移、垂直轴位移，侧屈角度和旋转角度均有明显差异且有显著性意义；③说明双荧光透视影像系统联合螺旋 CT 测量能够获得健康成人寰枢椎在体三维瞬时运动六自由度数据，并发现寰枢椎活动以旋转运动为主，以及上颈椎在体生理活动范围及特点，为上颈椎疾病非固定手术方案提供了量化参考。 -
运动速度和目标位置影响上肢伸手触碰运动：三维运动检测及表面肌电分析
背景：三维运动检测加表面肌电分析不仅能定量客观地分析上肢运动功能，对探讨影响上肢运动功能的因素和机制也有重要作用。
目的：分析运动速度和目标位置对上肢伸手触碰运动的运动学及肌肉活动的影响。
方法：12名正常年轻人用右手分别以正常速度和大速度触碰对侧、中间、同侧3个不同位置的铃铛，采用英国Vicon三维运动分析系统和Noraxon公司的无线肌电图机同步采集运动学及肌电数据。
结果与结论：①快速运动时轨迹比小于常速运动(P<0.001)，平均速度、大速度、峰值时间百分比大于常速运动(P<0.001)；②三角肌后部、肱二头肌、肱三头肌肌肉收缩比常速运动时增强(P<0.001)；同侧伸手运动中，三角肌前部肌肉收缩水平低于伸向对侧(P=0.001)和中间(P<0.001)，三角肌后部肌肉收缩水平高于伸向对侧时(P=0.019)，肱二头肌(P=0.039)和肱三头肌(P<0.001)肌肉收缩水平高于伸向中间。③结果说明，快速运动可以更好地激活肌肉，且运动速度加快、轨迹变直，运动质量提高；同侧运动对三角肌后部、肘关节肌肉的激活增大，而对侧运动更多地激活三角肌前部，不同目标位置，肌肉激活模式不同。 -
踝关节贴扎后人体平衡及高处着地缓冲能力的生物力学分析
背景:基于先前研究,踝关节贴扎能增加踝关节稳定度,对踝关节扭伤具有预防效果,故目前穿戴踝关节护具或使用踝关节贴扎已被运动选手及普通大众在运动训练、比赛及健身活动中广泛采用.但极少有文献能从运动学、动力学角度去完整探讨踝关节贴扎用于运动伤害预防时是否可能发生其他不良反应.目的:探讨踝关节贴扎前后对健康年轻人平衡能力及高处着地缓冲能力影响的机制,为运动员或一般喜好运动的民众如何使用贴扎树立正确观念,从而为避免运动伤害及增进运动表现提供参考.方法:共招募21位健康受试者,使用高速摄像、三维力测力板评测贴扎前后受试者静态平衡及高处着地时的动态平衡、地面反作用力及下肢负荷率.并应用重复测量方差方法对相关指标进行统计学处理.结果与结论:①贴扎对高处着地动作的瞬刻踝关节跖屈角度及足后角度无影响,但贴扎能有效限制足后外翻大角度及重心速度降至为零时的足后角度;②贴扎能明显缩小着地缓冲期第一、第二阶段踝关节角位移及足后动作角位移,显著延长缓冲时间,明显缩短了第一阶段占整体缓冲时间百分比;③贴扎显著影响闭眼单脚站立表现,增加了压力中心摆荡幅度,但对高处着地动态平衡能力似乎无影响;④贴扎后高处着地时,垂直地面反作用力大值出现时间呈显著缩短,垂直冲击力峰值呈下降现象,但冲击力负荷速率显著增加;⑤结果表明,踝关节贴扎会改变受试者着地形态,有效限制足后外翻大角度,降低足后及踝关节角位移,对增强高处着地的动作稳定性有一定功效;踝关节贴扎对动、静态平衡能力的影响程度及机制有待于深入探讨,但贴扎显著缩短了地面反作用力大值出现的时间,从而导致作用力负荷速率显著增加,故可能增加了下肢关节受伤的风险.
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功能性踝关节不稳者斜面着地动作的生物力学特征
背景:跳跃动作通过闭环(着地后的神经控制)与开环(着地前的神经控制)机制维持正确关节排列与稳定冲击关节的力量.功能性踝关节不稳患者在着地前后的踝回馈稳定机制较差,目前对于功能性踝关节不稳患者的神经反应特征目前仍不清楚.目的:通过观察功能性踝关节不稳者于斜板上着地时踝部运动学及相关肌群的肌电活化表现,揭示功能性踝关节不稳患者无法通过踝关节周边肌肉来回复适当姿势的神经反应机制.方法:共招募到11例单侧功能性踝关节不稳者及同等样本数量且年龄相仿的健康女性参与者.以运动图像拍摄与表面肌电测试系统同步,并利用两大测试配套的分析软件收集2组受试者完成斜板着地测验前、后各200 ms的运动学及肌电参数,运用SPSS 17.0对相关指数进行统计处理.结果与结论:①着地前,功能性踝关节不稳组伤侧与健侧的神经肌肉活化差异比较发现,伤侧腓肠肌活化程度显著高于健侧(P<0.05),而胫骨前肌、腓骨长肌与比目鱼肌两侧比较差异均无显著性意义(P>0.05);伤侧平均矢状面跖屈程度显著高于健侧(P<0.05),而其余各方面角度两侧比较差异均无显著性意义(P>0.05);②着地后,功能性踝关节不稳组伤侧的腓骨长肌活化程度显著低于健侧(P<0.05),而胫骨前肌、腓肠肌、比目鱼肌两侧比较差异均无显著性意义(P>0.05);着地后,运动学参数显示伤侧与健侧差异均无显著性意义(P>0.05);③着地前,功能性踝关节不稳组伤侧的腓骨长肌活化程度显著高于健康对照组的两侧(P<0.05),而胫骨前肌、腓肠肌、比目鱼肌功能性踝关节不稳组伤侧与健康对照组两侧比较则差异均无显著性意义(P>0.05);着地后,四块肌伤侧与健侧差异均无显著性意义(P>0.05);④着地前、后功能性踝关节不稳组与健康对照组两侧的关节角度差异均无显著性意义(P>0.05);⑤结果提示,不论是开环还是闭环机制均不利于功能性踝关节不稳者患侧在斜板上着地,但这种差异在功能性踝关节不稳者与健康者之间差异不大,很难区分,故根据功能性踝关节不稳者的开环神经机制功能设计动作控制干扰的评估方法还需要后续学者进一步开发研究.
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生理载荷下腰椎退变滑脱椎管容积的体内三维试验
背景:腰椎退变滑脱以上一椎体相对下一椎体向前滑移为典型特征,是中老年常见的脊柱疾病.这种椎体间滑移使椎管形态发生明显的改变和畸形;鲜有研究报道影响腰椎退变滑脱椎管狭窄的解剖因素,且在手术治疗时是否应该复位滑脱节段及恢复椎体间高度也仍然存在争议.目的:探索腰椎退变滑脱生理载荷下滑脱节段椎管容积的变化及其相关解剖因素.方法:纳入15例无症状志愿者为正常组,年龄(55±7)岁;15例L4滑脱患者为试验组,年龄(54±6)岁.将双X射线透视影像系统和螺旋CT检查相结合,从受试者腰椎薄层CT获取腰椎三维重建模型,匹配到双X射线透视影像系统捕获的不同活动体位时(平卧、站立、前屈位和后伸位)腰椎X射线图像上,重现生理载荷下腰椎椎体间三维运动状态.观测不同姿势下椎管容积变化和可能影响椎管容积变化的解剖参数(椎间盘高度、椎管横截面积、椎管左右直径、椎管前后直径、滑脱程度、姿势和间盘角度).结果与结论:正常组和试验组的椎管容积在平卧位和前屈位时均大于站立和后伸位,且试验组椎管容积在所有4个姿势下均明显小于正常组(P＜0.05).Pearson相关分析表明,滑脱节段L4-5椎管容积与L4-5椎间盘后缘高度(yb=0.80)显著相关,与滑脱程度(γb=-0.61)高度相关,与L4-5椎间盘前缘高度(γb=0.28)和间盘角度(γb=-0.24)弱相关.提示腰椎退变滑脱患者椎管容积受多重因素影响,平卧位和前屈位时滑脱节段容积增大有助于解释在这些姿势下患者临床症状缓解.复位滑脱的椎体、减少椎间角度、椎间撑开和减压都能有效增加滑脱患者的椎管容积,缓解临床症状.
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不同膝关节贴扎类型对足球运动员急停动作稳定性的影响
背景:相较于其他护具,贴扎大的不同是可以依照每个人不同关节形状及需求进行不同的改变,可以说是更有效、更方便的量身订作的护具.目的:比较不同膝关节贴扎类型对足球运动员急停动作稳定性的影响,为运动员及一般健身者选择合适的贴扎方式以预防膝伤害提供重要参考.方法:运用运动学、动力学及肌电同步摄取12名男性足球运动员分别在膝关节传统贴扎、肌内效贴扎和无贴扎情况下的急停动作生物力学参数,再以SPSS 17.0软件对相关数据进行处理分析.结果与结论:①水平分力峰值、压力中心前后位移量及平均水平负荷率上,传统和肌内效贴扎组显著小于无贴扎组;②膝关节角度变化量无贴扎组小,而爆发力峰值出现时刻膝角及爆发力出现时膝角变化量上,传统及肌内效贴扎组显著大于无贴扎组;③股直肌与腓肠肌的平均肌电振幅量是传统与肌内效贴扎显著小于无贴扎组;④结果说明,传统与肌内效于膝关节贴扎能显著提升急停动作下肢支撑功能及限制前十字韧带的向前移动量,这对于增加稳定性并保护膝关节免于伤害有益.
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老年女性倒走的运动学特点
步行是人类基本的日常行动方式。目前，多数研究主要集中于前向运动对于人体功能的作用，而忽视了后向运动对人体的积极影响〔1〕。国外已有研究发现〔2～4〕倒走对人体下肢肌力锻炼，平衡能力改善及有氧能力的提高具有积极的效果。本研究对比老年女性倒走与正常走的运动学差异。
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"倒行"也有说法
如今,锻炼也兴"倒行",在城市的大街小巷和运动场,经常可以看到很多人脸朝后、倒着走."倒行"是一种简便易行的非常态健身方式,很受城市中的中老年人的喜爱.运动学专家提醒我们,"倒行"虽然简单,也有-些"说法".
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基于网络的人体下肢运动学数据库软件的开发与应用
该文研发了基于网络的人体下肢运动学数据库软件.主要介绍了软件的技术特点和功能,设计思路及工作流程.此软件用来存储各种人体运动中的下肢运动学数据,对存储的大量下肢运动学数据进行统计,从宏观上指导医生进行临床治疗及术后康复,对术后病人的下肢活动能力进行评估,帮助医疗器械厂商进行下肢关节假体设计,为人体工程学相关的产品研发提供技术支持.
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颈椎拔伸法的操作特征及其运动学与动力学参数分析
目的 对颈椎拔伸法的运动学和动力学参数进行客观化描述,为颈部推拿手法操作的规律性研究提供数据支持.方法 以1名临床工作经历在25年以上的推拿专业主任医师为施术者,9名健康志愿者为受试者.施术者对受试者进行颈椎拔伸法操作,采用高速红外运动捕捉系统和测力台获取拔伸法操作过程中的动力学和运动学参数.结果 在颈椎拔伸法操作过程中,受试者的颈椎平均拔伸长度为(8.80 ±3.09)mm,平均拔伸角度为(16.67 ±6.61)°;施术者足底合力平均增加(353.76±44.08)N,受试者足底合力平均减少(353.48 ±45.29)N.结论 颈椎拔伸法操作具有一定规律的运动学和动力学参数,为推拿手法操作的客观化评价提供了参考依据.
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微创食管缝合器的运动学与动力学分析研究
提出了一种新型的应用于食管空肠吻合术的微创食管缝合器的机械结构，并应用 D - H 坐标系法和基于旋量理论的 Kane 方程分别进行了运动学仿真和动力学分析。运动学仿真表明，微创食管缝合器定夹钳在初始状态和定位状态之间时，具有一个自由度，满足机构运动的条件。动力学分析表明，为保证微创食管缝合器的运动平稳，驱动力能够满足临床力学传递要求。
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负重对行军士兵下肢步态特征的影响
目的 评定负重行军对下肢步态产生的影响.方法 采用随机交互设计,15名健康男性受试者进行4次步行,作训着装0、7.5、27、50kg,分别采用Vicon运动捕捉系统和AMTI测力台检测髋部、膝部和踝部运动学参数的变化.结果 随着负重增加,周期性步频相对增加,步幅减小,基本上维持在恒定速度;左右髋关节屈角峰值、外旋角度峰值以及左右膝关节内收峰值受到影响较为明显,但关节运动幅度能够维持.左踝关节内翻角度峰值以及右踝关节外翻角度峰值同样受到影响;下肢左右膝、踝关节的力和力矩增加.结论 在既定负荷范围内,负重增加,整体上下肢关节变化较为稳定,但下肢负荷增加,可潜在增加下肢损伤的风险.
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两种疲劳方案对落地时下肢运动学和冲击力时频特征的影响
目的 比较两种疲劳方案对人体落地动作下肢关节运动学及冲击力时/频域特征的影响.方法 选取15名优秀跑、跳类专项男性运动员,利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台比较两种疲劳方案(恒速跑、折返跑+垂直纵跳)前后落地时矢、额状面运动学和地面反作用力(ground reaction force,GRF)时/频域特征.结果 (1)两种疲劳方案均会造成髋、膝关节在矢状面上的角度减小、屈曲活动度增加,且采用跑+跳方案时踝关节屈曲活动度、膝关节大屈曲角速度增加(P＜0.05),髋关节外展活动度以及髋、膝关节大外展角速度增加(P＜0.05);(2)两种疲劳方案前后,冲击力时域特征均无显著差异;采用跑和跑+跳方案,分别在3.51、8.20 Hz及1.17、3.51、7.03 Hz下表现出GRF频谱振幅减小(P＜0.05).结论 两种疲劳方案均会导致下肢在受到落地冲击时更多采用屈曲着地方式,但跑+跳方案表现更明显且干预时间更短,从实验方法学角度更具优势.研究结果可为研究疲劳后的力特征提供进一步参考.
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鞋帮高度对跳跃动作踝关节矢状面运动学及动力学特征的影响
目的 探讨穿着高、低帮篮球鞋对跳跃动作踝关节矢状面运动学、动力学以及运动表现的影响.方法 利用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集12名受试者穿着高、低帮篮球鞋进行双腿落地反跳(drop jump,DJ)和单腿跨步跳(lay-up jump,LJ)过程中踝关节矢状面屈伸小/大角度、力矩、功率、刚度、跳跃高度以及背屈活动度等参数指标.结果 (1)穿着高帮鞋能够显著减小踝关节的背屈角度(P＜0.05).在DJ和LJ过程中,两款鞋的跳跃高度、踝关节触地角度、小/大角度、活动度均无显著性差异;(2)在DJ过程中,穿着两款鞋的踝关节屈伸动力学特征无显著差异;但在LJ过程中,穿着高帮鞋的跖屈力矩和功率峰值均显著小于低帮鞋(P＜0.05).结论 穿着高帮鞋虽然没有限制跳跃情况下踝关节的屈伸表现,但会影响踝关节矢状面的部分动力学特征,建议鞋帮高度的选择和设计能够在护踝的基础上充分发挥踝关节在矢状面的力学作用,从而实现运动表现的优化.
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正走和倒走的膝关节生物力学特征比较
目的 比较正走和倒走两种不同行走模式时膝关节的生物力学特征.方法 采用三维运动捕捉系统Vicon T40和测力台AMTI OR6-7采集并比较13名健康青年男性志愿者正走和倒走时的时间、空间、运动学和动力学参数.结果 与正走相比,倒走时的步速、步频和步幅均显著减小,跨步周期和支撑相所占百分比显著增加;在矢状面上,倒走时膝关节活动度、大屈伸力矩较正走小;在冠状面上,倒走时膝关节内翻外展活动范围也较正走小,内翻力矩峰值在支撑早期较正走小,但在支撑晚期较正走大;地面反作用力在支撑早期较正走大,但在支撑晚期较正走小.结论 倒走和正走膝关节生物力学特征差异明显.与正走相比倒走在支撑相早期能减轻膝关节内侧间室的负荷,而倒走在支撑相晚期对膝关节负荷的影响则尚须进一步研究.
