疲劳对跳跃着陆过程中下肢关节动态刚度的影响研究

目的动态刚度考虑了肌肉活动对关节位移的影响,是分析运动模型、评估运动表现的重要指标。本研究旨在对比疲劳前后下肢关节在跳跃着陆任务中刚度的动态变化,提升下肢关节在运动过程中贡献的可解释性。方法本研究随机招募了20名健康男大学生作为研究对象,受试者双手叉腰分别从40、80 cm高度无初速度垂直落地,通过负重深蹲进行疲劳诱导后重复以上测试。实验中采用三维测力台和运动捕捉系统采集相应数据,每组测试采集3次有效数据。建立角度和力矩的二阶多项式回归模型,以每个数据点斜率的平均值作为动态刚度表征关节力学特性。结果在跳跃着陆过程中,从触地时刻到垂直地面反力最大时刻,疲劳和高度增加会导致膝关节动态刚度的降低和踝关节动态刚度的增加,同时,疲劳也增加了髋关节的僵硬度。从垂直地面反力最大时刻到膝关节最大屈曲时刻,疲劳或高度增加,髋、膝、踝3个关节动态刚度一致增加。结论下肢三关节的生物力学行为在整个着陆过程发生变化,髋、膝与踝关节刚度的有效调控有利于提升运动表现。在疲劳和高度增加后,关节的僵硬度增加会导致更高的损伤风险,而在着陆的不同阶段,3个关节相互作用并动态调节刚度可以有效维持关节稳定性。