My Jump 2应用程序测量大学生下肢垂直刚度的信度和效度

背景:证实My Jump 2应用程序测量下肢垂直刚度的信效度水平,可为其作为Kistler三维测力台测量下肢垂直刚度的替代方法提供可能性。目的:验证My Jump 2应用程序测量大学生下肢垂直刚度的信效度。方法:通过Kistler三维测力台和My Jump 2应用程序采集受试者的跳深数据并计算受试者的下肢垂直刚度。采用组内相关系数分析My Jump 2应用程序与Kistler三维测力台测得的数据,以验证My Jump 2应用程序的信度。将2个设备之间的偏倚值和平均值绘制成Bland-Altman图,验证2种测试方法之间的一致性。最后,使用克朗巴哈系数(α)和变异系数分析My Jump 2应用程序在30,40 cm高度的重测信度,使用皮尔逊积矩相关系数分析My Jump 2应用程序的相关性。结果与结论:①My Jump 2应用程序在测量下肢垂直刚度时具有较高的信效度;②同时由于其具有低成本、携带便捷和可用于大样本的场地测试的优势,可作为测力台的替代工具在大学生以及类似人群中对下肢垂直刚度进行测试。

超重人群与正常人群落地纵跳过程中下肢生物力学比较研究

目的:探讨超重人群与正常人群落地纵跳过程中下肢生物力学差异。方法:采用Vicon三维动作捕捉系统和Kistler三维测力台共同采集12名正常体重和12名超重男性大学生在落地纵跳过程中的下肢生物力学相关数据,并通过Visual 3D软件计算出下肢运动学、动力学数据。比较两组人群关节活动度、力矩及刚度的差异,通过线性回归统计分析超重人群关节刚度对下肢刚度的贡献程度。结果:运动学方面,超重组踝、膝、髋三关节离心末期关节角度均小于正常组(P<0.05),下肢三关节关节活动度均小于正常组(P<0.05)。动力学方面,超重组髋、膝关节最大蹬伸力矩及功率出现时间均较正常组延迟(P<0.05),超重组膝关节最大蹬伸力矩大于正常组(P<0.05),膝关节、踝关节最大蹬伸功率小于正常组(P<0.05)。刚度方面,超重组下肢刚度大于正常组(P<0.05),膝关节刚度、踝关节刚度大于正常组(P<0.05),超重组膝关节刚度对整体下肢刚度有显著贡献(P<0.05)。结论:在落地纵跳过程中,与正常人群相比,超重人群关节活动度不足,膝关节力矩过大,从而导致了下肢刚度过大。超重人群较正常人群有较高的损伤风险。超重人群在训练中要注重关节活动度的训练,同时注意膝关节防护,避免膝关节产生运动损伤。

前交叉韧带重建后单腿落地反跳生物力学研究进展

前交叉韧带重建(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)是恢复患者原有活动水平的首选治疗方法。单腿落地反跳动作不仅可以识别高风险运动策略,而且能为ACLR康复过程提供标准。通过中国知网、PubMed、Embase等数据库对“单腿落地反跳”“前交叉韧带重建”“生物力学”进行组合检索,总结ACLR术后单腿落地反跳生物力学变化及相关干预方法。研究结果有助于ACLR术后调整康复策略,避免二次损伤的高风险动作。通过分析ACLR术后单腿落地反跳动作,能指导临床医生、康复治疗师制定和调整康复治疗计划,提高ACLR术后康复效率,帮助患者早日重返运动。

跳深练习的激活后增强效应对优秀男子短跑运动员加速跑和肌肉-肌腱硬度的影响

激活后增强效应(PAP)是一种通过特定的高负荷训练来急性提高运动员爆发力的策略。通过随机交叉控制实验设计,共招募了24名一级男子短跑运动员,分别在无负重(DJ组)和20%体重负重(WDJ组)条件下进行跳深练习,并在不同恢复时间(4 min、8 min、12 min)对其0~20 m加速跑成绩和肌肉-肌腱硬度进行测试,旨在评估不同负重条件下跳深练习如何有效利用PAP,从而提高优秀男子短跑运动员的加速跑表现。结果显示,2种条件下的跳深练习均显著提高了20 m加速跑成绩,DJ组与WDJ组在8 min时分别提高了0.061 s(p<0.05)与0.050 s(p<0.05),在12 min时分别提高了0.061s(p<0.01)与0.054 s(p<0.01)。WDJ组显著增加了步长(平均增加2.290~3.040 cm, p<0.01)和延长触地时间(平均增加0.008~0.015 s,p<0.01),DJ组显著加快了步频(平均增加0.071~0.084 Hz,p<0.05)。此外,WDJ组在提高股二头肌硬度方面表现更佳(平均增加10.708~16.875 N/m,p<0.001)。研究结论:1)DJ组和WDJ组均能有效诱导PAP,在4~12 min的恢复时间内显著改善了加速跑表现和增加了肌肉-肌腱硬度,肌肉-肌腱硬度增加可能是PAP改善运动表现的多个机制之一;2)无负重跳深练习更有助于加快运动员的步频,而20%负重跳深练习则更有助于增加步长和延长触地时间,这表明2种练习在优化加速跑的运动参数上各有优势。教练员在制定个性化训练计划时可根据运动员的具体需求与短板,灵活选择无负重跳深练习或20%负重跳深练习,以实现运动参数的全面优化,进而提高运动员的加速跑能力。

高水平女性运动员离心超负荷跳深及下肢生物力学表现研究

目的:研究旨在探究高水平女性运动员在执行离心超负荷跳深任务(AEL-DJ)时下肢关节的生物力学特征,明晰离心超负荷的最佳参数值,以期为女性运动员制定跳深训练计划时提供一定的理论参考。方法:10名女子高水平运动员完成下落高度(20cm、30cm、40cm、50cm和60cm)联合负重(10%~20%BW,20%~30%BW)的AEL-DJ测试。采用三维动态捕捉系统与测力台同步采集受试者完成AEL-DJ过程中下肢刚度、关节力矩及功率等指标数据。结果:高水平女性运动员在执行AEL-DJ过程中,选择重负重搭配50~60cm高度时,下肢刚度、膝踝关节力矩、功率以及腾空高度等指标表现较好(P<0.05);当选择轻负重搭配20~30cm高度时,膝踝关节功率和腾空高度等指标表现较好(P<0.05)。研究结论:结果表明,在重负重下,选择50~60cm下落高度进行AEL-DJ练习,可释放最佳蹬伸功率及腾空高度,但膝踝关节外翻损伤风险高。轻负重搭配20~30cm下落高度,既表现较好腾空高度又兼备高下肢刚性,在提高跳跃表现的同时避免损伤,因此推荐女性运动员选择此组合练习。

不同高度间距组合跳深练习与起跳效果的非线性关系分析

跳深练习是一种发展肌肉爆发力的有效形式,在理论和实践上的应用不断深入,特别是对跳深高度的研究颇多,而对跳深间距的研究却很少,不同高度、间距组合跳深练习的研究国内未见报道。因此,在通过实验条件下获得不同高度、间距组合跳深练习对踏跳效果的影响程度,以及不同组合跳深练习与踏跳效果间的非线性关系,进一步丰富跳深练习的方法,更为深入了解二者关系,为跳深练习更加广泛的应用提供方法、理论上的依据。

体操跳马助跳板的动力学特征

目的对国际体操联合会指定的正式比赛用助跳板进行动力学分析,建立监测跳马踏板相互作用力的新方法,为诊断踏板技术提供科学的理论依据。方法应用材料力学理论推导GYMNOVA软、硬两种助跳板弹簧弹性系数,并对助跳板进行静力学、动力学测试和计算机仿真实验验证。静力学测试:采用成90°夹角的2台摄像机,对助跳板在160、180、210和230 kg重物作用下的变形进行拍摄,采样频率600 Hz;动力学测试:1名受试者从高为1.25 m的平台上分别对两种助跳板进行落地反跳(drop jump,DJ)实验,1台摄像机对DJ动作进行拍摄,采样频率300 Hz,助跳板变形情况拍摄与静力学测试方法相同。3台摄像机都用二维框架标定,由SIMI MOTION软件解析获得助跳板不同载荷条件下的高度和速度变化以及DJ实验中人体重心的垂直加速度变化。计算机仿真:对动力学测试中助跳板DJ实验进行计算机建模与仿真。结果获得两种助跳板力—位移方程F=kx+cx。静力学实验时不同重物作用下助跳板下压高度与方程计算值相近。采用力—位移方程所得DJ过程中踏板垂直反作用力曲线与通过人体重心加速度获得的踏板垂直反作用力曲线高度相关,复相关系数>0.86。结论建立了基于高速摄像获得助跳板下压高度和速度的踏板垂直反作用力的测量方法,该方法可快速简便地监测跳马踏板过程中运动员与助跳板相互作用力,为跳马技术动作科学保障提供新手段,对跳马运动损伤预防具有积极作用。

不同高度跳深动力学及下肢肌肉预激活调节

目的:采集不同高度跳深训练动作动力学数据,测量自不同高度平台下落着地前下肢肌肉活性,比较不同高度对下肢肌肉预激活调节的影响。方法:对未经系统跳深训练的16名健康男性受试者进行低、最佳、高三种平台高度的跳深练习,记录每次跳深动作着地前150ms内腓肠肌内侧头、股直肌、股外侧肌、胫骨前肌、股二头肌的表面肌电信号,计算积分肌电和最大振幅。记录跳深动作过程腾空时间和着地支撑时间,计算平均输出功率。结果:最佳高度条件下腾空时间最长,低平台条件下跳深输出功率最高。除腓肠肌内侧头以外,其他肌肉预激活均随着跳深平台高度增加而增加。多数肌肉预激活显著性差异出现在低-高之间,低-最佳、最佳-高之间肌肉预激活差异性不显著。结论:高于最佳高度时下肢肌肉预激活与地面反作用力不协调。跳深输出功率是较恰当的下肢超等长训练参数。实践中采用跳深法对下肢肌肉进行爆发力训练时,宜以最佳高度或低于最佳高度的形式。

不同高度、间距组合跳深练习对踏跳效果影响的实验研究

跳深练习是一种发展肌肉爆发力的有效形式,在理论和实践上的应用不断深入,但目前国内对跳深高度的研究颇多,而对不同高度、间距组合跳深练习的研究还没有,对跳深中踏跳时间对踏跳效果的研究也是鲜有所见,本文旨在通过实验条件下分析不同高度、间距组合跳深练习及踏跳时间对踏跳效果的影响,进一步丰富跳深练习的方法,为跳深练习更加广泛的正确应用提供方法上和理论上的依据。

超疏水表面上冷凝液滴发生弹跳的机制与条件分析

使用液滴合并前后的体积和表面自由能守恒作为两个限制条件,确定了合并液滴的初始形状,即为偏离平衡态的亚稳态液滴,具有缩小其底半径而向平衡态液滴转变的推动力.进而分析了液滴变形过程中的推动力和三相线(TPCL)上的滞后阻力,建立了液滴变形的动态方程并进行了差分求解.如果液滴能够变形至底半径为0mm的状态,则根据该状态下液滴重心上移的速度确定液滴的弹跳高度.不同表面上冷凝液滴合并后的变形行为的计算结果表明,光滑表面上的液滴合并后,液滴只能发生有限的变形,一般都在达到平衡态之前就停止了变形,因此冷凝液滴不会发生弹跳;粗糙表面上的Wenzel态液滴的三相线上的滞后阻力更大,因而液滴更难以变形和弹跳;具有微纳二级结构表面上只润湿微米结构,但不润湿纳米结构的部分Wenzel态液滴能够变形至Cassie态,但没有明显的弹跳;只有在纳米或微纳二级结构表面上的较小Cassie态液滴合并后,液滴易于变形至底半径为0mm的状态并发生弹跳.因此,Cassie态合并液滴处于亚稳态,并且其三相线上的移动阻力很小,是导致冷凝液滴弹跳的关键因素.

足球运动员专项疲劳对其ACL损伤高危动作运动学特征的影响

目的:探究足球专项疲劳前、后对足球运动员完成专项动作时与前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤相关的躯干及下肢运动学影响。方法:17名足球运动员进行足球专项体能测试(soccer-specific aerobic fitness test,SAFT90),采用三维红外光点运动捕捉系统采集和处理运动员疲劳前、后完成单脚落地跳和侧切动作时的运动学数据。运用2×2重复测量双因素方差分析(ANOVA)确定疲劳前、后和不同动作,以及疲劳后不同动作和特征时刻对运动学的影响。结果:与疲劳前相比,疲劳后运动员不论何种动作着地时刻均表现出较小的躯干前倾角(P=0.043)、髋关节屈曲角(P=0.003)和膝关节屈曲角(P<0.001)及倾向于足跟着地(P=0.029)。疲劳后侧切动作表现出较大的膝关节外展角(P=0.017)。与单脚落地跳相比,侧切动作还表现出较小的躯干前倾角(P=0.008)以及更倾向于足跟着地(P<0.001)。膝关节屈曲角最大时刻,疲劳后仅侧切动作躯干前倾角度减小(P=0.032);而与单脚落地跳相比,侧切动作表现出较小髋关节屈曲角(P=0.001)和膝关节屈曲角(P<0.001)。同时,还表现出较大的膝关节矢状面关节活动度(P<0.001)。疲劳后膝关节屈曲角最大时,两个动作均表现出较大的髋关节内旋角(P=0.002,P=0.002);与膝关节屈曲角最大时相比,着地时刻还表现出较小的躯干前倾角度(P=0.004)。结论:着地时刻,两种动作专项疲劳诱导后均使人体以更为直立的姿态着地,同时膝关节矢状面活动范围增大等因素均可能增大ACL损伤的风险。着地时刻,侧切动作表现出的运动学特征可能造成ACL损伤风险大于单脚落地跳。膝关节屈曲角最大时刻,侧切动作疲劳后运动学特征亦可能增加ACL损伤的风险。疲劳后,两个动作着地时刻可能比膝关节屈曲角最大时刻更易造成ACL损伤,但还需注意膝关节屈曲角最大时髋关节内旋。

运动性疲劳对跳深动作结构影响的生物力学分析

使用三维测力平台、Panasonic摄像机和MONARK 834E型功率自行车对20名男学生疲劳前后跳深动作进行测试,结果表明运动性疲劳引起跳深动作结构发生了显著性的变化,表现为重心速度的下降、腾起距离减少,以及与地接触时间显著性增加等特点;膝关节功能不断下降,膝关节角度变化范围明显增大,膝关节峰值功率显著性降低,最大横向和纵向的冲击力明显增大,垂直蹬伸力显著性降低。这些生物力学参数的改变,不但大幅降低了跳深训练的效果,同时增大了关节和肌肉损伤的风险。

跳深着地前下肢所测肌肉的表面肌电活动特征研究

应用kistler三维测力台和ME6000T16道便携式无线遥测表面肌电测试系统等仪器,同步对不同等级的跳跃类运动员在不同状态下的不同下落高度的跳深进行了测试。测试结果表明,正常状态下跳深时,运动员足着地前下肢所测的大部分肌肉均已"预激活";运动员足着地前下肢所测肌肉的"预激活"模式因人而异;运动员下肢肌肉"预激活"的个体模式,不随跳深下落高度的变化而发生本质性的变化;下肢肌肉疲劳会导致下肢所测肌肉的"预激活"模式发生变化。

不同运动性疲劳方案对足球专项大学生躯干和下肢运动学特征的影响

目的:对比分析足球专项体能测试(SAFT^(90))和Yo-Yo间歇耐力水平2测试(Yo-Yo IE2)对运动员着地时刻神经肌肉控制的影响。方法:选取7名大学生足球专项运动员为受试,运用红外光点运动捕捉系统(Nokov Mars2H)获得运动学数据。受试佩戴心率实时监测遥测仪(Polar Team 2),用于保障实验的安全性和疲劳评价的有效性与客观性。运用2×2重复测量设计的双因素方差分析验证2种动作下疲劳诱导和疲劳方案对运动特征的影响。结果:受试完成的2种疲劳方案均达到疲劳评定标准,心率和自感疲劳等级均无显著性差异。单脚落地起跳动作着地时刻,髋关节内外旋角[F_((1,6))=7.811,P=0.031,r=0.752]和膝关节内外翻角[F_((1,6))=6.976,P=0.038,r=0.733]对疲劳方案及疲劳诱导具有显著性交互作用。与SAFT^(90)疲劳诱导前相比,诱导后髋关节矢状面活动度增加(13.6°vs 18.5°,P=0.022,r=0.783)、髋关节内旋(-5.9°vs 2.6°,P=0.019,r=0.793)、膝关节外翻(2.1°vs-1.5°,P=0.001,r=0.928)、外旋(-12.8°vs-20.3°,P<0.001,r=0.968)增加。侧切着地时刻膝关节屈曲角[F_((1,6))=14.164,P=0.009,r=0.838]和膝关节内外翻角[F_((1,6))=17.679,P=0.006,r=0.864]在疲劳方案及疲劳诱导间存在显著性交互作用。SAFT^(90)疲劳诱导后侧切时更趋于足跟着地(-3.8 cm vs-6.9 cm,P=0.031,r=0.753)。结论:足球运动员疲劳诱导后完成动作的着地策略与疲劳前不同,特别是SAFT^(90)运动性疲劳诱导后,其单脚落地跳着地时刻髋关节内旋、膝关节外翻、外旋显著增加;急停侧切着地时刻,膝关节更加直立、外翻,同时趋于足跟着地,可能增加疲劳后前交叉韧带损伤风险。完成Yo-Yo IE2运动性疲劳诱导后,足球运动员急停侧切时膝关节外翻角度增加,且SAFT^(90)较Yo-Yo IE2运动性疲劳诱导方案对足球运动员的影响更大。提示,采用SAFT^(90)作为足球运动性疲劳诱导方案,对于理解下肢疲劳后的神经肌肉控制可能更有参考价值。

跳深着地阶段下肢所测肌肉的表面肌电活动特征研究

采用ME6000T16和Kistler三维测力台对12名一级运动员和12名三级运动员在正常状态下和在相对疲劳状态下(完成较大负荷练习后)完成不同下落高度跳深的完整动作进行了同步测试。测试结果表明:正常状态完成不同下落高度跳深时,同一名运动员下肢所测肌肉所表现出的表面肌电活动变化趋势和肌肉的协调模式是一致的;不同运动员在同一下落高度跳深时,同名肌肉的表面肌电活动的强度和变化趋势存在差异,尽管这块肌肉在下肢肌肉活动时所起的作用相同。相对疲劳状态下(完成较大负荷练习后)跳深时,着地阶段运动员所测肌肉的表面肌电活动变化趋势和所测肌肉间的协同关系发生了较大改变等。

超等长练习机制与跳深训练法研究述评

通过对国内外有关超等长(Ploymetric)收缩机制的研究回顾,提出了训练对象的力量基础、训练水平、体重、训练负荷等差异决定了超等长训练方式的特殊性。跳深作为发展运动员下肢爆发力的一种超等长练习的代表,其高度选择、动作的变化、负荷强度等可变因素必须与具体运动专项相结合,遵循区别对待原理,才能有效地发展运动员的专项力量素质。

跳深时下肢伸肌群肌力变化特征研究

同步测试男性跳跃项目一级运动员在机体正常状态和相对疲劳状态下,完成不同下落高度跳深时下肢伸肌群的动力学参数与身体各环节的运动学参数。分析发现:受试者下肢伸肌群“退让”工作能力决定跳深时下肢伸肌群“离心收缩-向心收缩”工作效能的优劣,“适宜”冲击负荷(下落高度)最有利于下肢伸肌群“拉长-缩短”肌肉活动效能的发挥;下肢伸肌群“离心收缩-向心收缩”之间的耦联时间影响下肢伸肌群“拉长-缩短”周期肌肉活动效能;冲击负荷影响受试者对身体姿态的控制能力,进而影响下肢伸肌群用力模式与再跳起高度。完成超等长练习时,机体所承受的负荷强度是影响伸肌群被牵拉幅度与速度、“离心-向心”收缩力转换效率与肌肉群整体效能的首要因素。

跳深时下肢肌肉的表面积分肌电值及其平均功率频率值的变化特征研究

同步使用Kistler三维测力平台、TM-6710CL高速摄像机和16道便携式无线遥测表面肌电测系统,对从不同下落高度跳深的12名田径跳跃运动员进行了测试,测试结果表明:受试者跳深着地阶段缓冲期的积分肌电值大于蹬伸期值;正常状态下跳深时,下肢所测大多数肌肉的表面积分肌电值均比相对疲劳状态下的值大;较低下落高度跳深时,所测肌肉表面肌电平均功率频率值大于较高下落高度时的值;正常状态跳深时,下肢所测肌肉表面肌电的平均功率频率值大于相对疲劳状态跳深时的值。

不同项目足弓形态特点及其与跳深实验中支撑时间的关系

从运动员选材角度探讨不同项目足弓形态特点及在跳深实验中足弓形态与支撑时间关系,以期为足弓形态应用于田径运动员选材提供科学依据。研究对象:上海市一、二线短跑和中长跑共84名运动员,其中男子短跑运动员34名,女子短跑运动员19名,男子中长跑运动员21名,女子中长跑10名。方法:所有研究对象均进行身高、体重、足弓形态、跳深实验测试,然后分组研究足弓形态与跳深实验中支撑时间关系。结果:男女均表现出足弓低的组支撑时间快于足弓高的组支撑时间;短跑和中长跑项目中男女优秀组的足弓均出现低于一般组的趋势;短跑男子优秀组和一般组的足弓基本都低于中长跑优秀组和一般组的趋势。结论:足弓高低是影响短跑或中长跑运动员支撑时间长短的重要因素,在运动员选材中或对教练员训练中有重要的指导意义。

排球、体操、短跑运动员在跳深动作中的生物力学特征比较

通过对优秀排球、体操、短跑运动员在不同高度下跳深动作中的运动学与动力学特征的测试。结果表明踏跳总时间、着台瞬刻的膝角、重心缓冲距、缓冲时间、蹬伸的幅度、重心腾起高度及垂直冲击力曲线带有明显的专业特色;最大缓冲膝角、最大蹬伸膝角及T蹬/T缓具有普遍性。选择不同跳深高度所产生的踏跳效果与不同专项及运动员自身承载能力密切相关。