脑前额叶区经颅直流电刺激对纵跳能力影响的时效性研究

目的 探讨经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, t DCS)对纵跳(counter movement jump, CMJ)能力的影响。方法 21名普通大学生(普通大学生组)和17名大学生运动员(运动员组)随机接受脑前额叶区2 m A、20 min的真刺激(anodic t DCS,a-t DCS)或假刺激(sham t DCS,s-t DCS),采集刺激后即刻及10、20、30、40 min时间点的CMJ运动表现数据。对受试者不同时间点的跳跃高度、加速度、峰值功率、峰值垂直地面反作用力(vertical ground reaction force, v GRF)进行双因素重复测量方差分析(刺激类型×测试时间点)。结果 运动员组,受试者跳跃高度和峰值v GRF的刺激类型×测试时间点交互作用显著,简单效应分析发现a-t DCS后5个时间点的测试数据均显著优于基准值及s-t DCS后(P<0.05);加速度和峰值功率的刺激类型主效应显著。普通大学生组,受试者加速度、峰值功率、峰值v GRF的刺激类型×测试时间点交互作用显著,简单效应分析发现a-t DCS后5个时间点的测试数据均显著优于基准值及s-t DCS后(P<0.05);跳跃高度的刺激类型主效应显著。结论 脑前额叶区a-t DCS能显著改善CMJ完成过程中的多项指标且具有一定的持续性,可以考虑将其作为增强纵跳能力的一种手段。

久坐姿态对人体健康影响的研究进展

根据近年的文献资料,通过对慢性病、心肺功能和健康风险等3个方面相关文献整理,总结了久坐行为对人体身心健康的影响。结果表明:久坐行为是引起慢性病、心理障碍和死亡风险的重要潜在因素,对久坐人群的身体健康造成严重的不良影响。综述旨在提高人们对久坐行为的深度认识,鼓励相关研究的开展,以降低久坐的危害风险。

太极拳对老年人身心健康影响的研究进展

大量研究表明老年人更易患新型冠状病毒肺炎(COVID-19)在内的呼吸道传染病,新型冠状病毒的爆发对老年人的心理和生理都造成了严重的损害。太极拳刚柔并济,具有独特的呼吸和动作节奏,对老年人的心理、生理健康都有积极的促进作用,相关研究分散于文献中。文章总结分析了太极拳对老年人心理、生理健康的影响及其机制并提供了相应的太极拳练习方式以供老年人练习时参考,为疫情常态化防控状态下老年人的健康促进提供借鉴。

宁波市老年人休闲体力活动状况与建成环境因素的相关性研究

背景:探讨宁波市老年人群休闲体力活动与建成环境主观因素之间的关系。方法:2018-2019年采用随机抽样方法在宁波市老年大学选取50~90岁以上居民开展问卷调查。采用国际体力活动量表短版(IPAQ-S)和中国地区社区步行环境量表简版(NEWS-C)评价宁波地区老年人群去过一周休闲体力活动时间以及建成环境主观感知。利用一般线性回归分析休闲体力活动时间与建成环境主观感知得分之间的相关性。结果:宁波市老年人群过去1周总休闲体力活动得分MET=2708.03met/min*week,平均1周休闲性体力活动时间为675min。在控制性别、年龄、文化程度、出行方式、工资情况、健康状况等人口学因素后,宁波市老年人总体休闲体力活动MET值与步行道路状况均分存在显著性正相关(P=0.021,相关系数为0.223)、与多样性均分存在显著性负相关(P=0.001,相关系数为-0.307);并得出回归方程为Y=3207-1336.4X1+1027.8X2(X1为多样性均分,X2为步行道路状况均分,R2为0.376)。其余变量与建成环境因素无统计学意义。结论:通过改善宁波市步行道路和居住环境建筑物种类多样性有助于增加老年人休闲体力活动时间,从而提高老年人健康状况。

跑步站立阶段肢体优势导致肢体不对称的生物力学影响

目的本研究探讨站立阶段下肢关节位移的差异,以检验肢体优势对不对称性的影响。方法共招募了32名健康男性业余马拉松运动员(年龄35.33±6.90岁,身高174.17±3.34 cm,体重63.92±4.53 kg)。该实验采用与AMTI测力板同步的Vicon八摄像头动作捕捉系统来记录从脚后跟撞击到脚趾脱落的阶段。使用独立样本t检验评估优势肢体和非优势肢体之间的连续相对相位(CRP)。结果优势肢体髋膝关节的最大CRP值(t=1.104,P>0.05),最小CRP值较小(t=-2.672,P<0.05),平均绝对相对相位(MARF)(t=3.275,P<0.05)和偏差相位(DP)(t=7.582,P<0.001)较大。将膝踝关节优势肢体与非优势肢体进行比较,最大CRP值较小(t=-0.422,P>0.05),DP值较小(t=-7.237,P<0.001),最小CRP值较大(t=7.909,P<0.001)和较大的MARF值(t=0.355,P>0.05)。结论在站立阶段下肢关节移位的矢状面存在不对称性。与非优势肢体相比,优势肢体的协调模式变化较大,运动变异性大,同相和反相位协调模式更少。因此,在计划运动训练或物理治疗时,通过识别和利用这种不对称性,优化非优势肢体的摆动动作,增强优势肢体产生的推进力,将稳定跑步姿势,提高马拉松跑步过程中的运动效率,降低因不对称引起的运动改变而受伤的风险。

肌内效贴对柔性扁平足女性跳深时下肢生物力学特征的影响

目的柔性扁平足是一种受负重影响的足部畸形,通常不会引起不适。有研究表明,柔性扁平足若无良好干预,往往会引起足部及下肢关节的疼痛或损伤。本文将肌内效贴贴扎于足弓,对比贴扎前后受试者跳深时下肢运动学、动力学差异,了解肌内效贴扎对柔性扁平足女性跳深时下肢生物力学特征的影响。方法招募12名无症状柔性扁平足女性,分别在无贴扎和贴扎的情况下进行跳深。使用三维动作捕捉系统和测力台采集受试者下肢的运动学和动力学数据。运用Open Sim软件计算髋、膝和踝关节运动角度、力矩和地面反作用力。采用配对样本t检验分析肌内效贴扎前后受试者下肢生物力学差异。结果运动学结果显示,肌内效贴干预与无贴扎条件相比,触地时刻膝、踝屈曲角度,峰值时刻髋、膝、踝屈曲角度,踝内收角度都显著减小(P<0.05)。动力学结果显示,与无贴扎相比,肌内效贴扎条件下均可显著减小触地时刻膝、踝屈曲峰值力矩和垂直地面反作用力峰值(P<0.05)。结论对柔性扁平足女性足弓进行肌内效贴扎,可在一定程度上改善跳深时相关的运动学、动力学指标,增强其下肢的支撑力和稳定性,为预防柔性扁平足的下肢损伤提供更科学的依据。

不同着地方式对不同水平跑者下肢冲击力及时空特征的即刻影响

目的探讨不同着地方式对不同水平跑者下肢冲击力及时空特征的即刻影响,为跑者选择合适的跑姿提供指导意见。方法招募业余跑者和新手跑者各8名,要求其分别采用前掌着地和后跟着地的方式,以10 km/h±5%的速度过测力跑台。采用双因素方差分析比较地面反作用力峰值及其负载率、水平-垂直力时间差(HVTD)、水平-垂直力时间比(HVRATIO),显著性水平设为0.05。结果蹬伸峰值平均负载率存在显著的交互作用(P<0.05)。事后检验发现,新手跑者采用前掌着地跑时蹬伸峰值平均负载率显著高于后跟着地跑;采用前掌着地跑时,新手跑者蹬伸峰值平均负载率显著高于业余跑者。HVTD存在显著的着地方式主效应(P<0.05)。后跟着地跑时的HVTD显著高于前掌着地。HVRATIO存在显著的人群和着地方式主效应(P<0.05)。后跟着地跑时的HVRATIO显著高于前掌着地跑时,而业余跑者的HVRATIO显著高于新手跑者。两组跑者的冲击力、蹬伸峰值不存在显著性差异。结论相比新手跑者,业余跑者的HVRATIO更接近于1,这意味着后者地面反作用力在水平和垂直方向上的变化更为同步,更接近于理想的弹簧-质量系统,从而提高跑步效率,减少能量损失。而新手跑者较高的蹬伸负载率也意味着更多的能耗,增加疲劳和损伤的风险。

带有头枕的头颈复合有限元模型在追尾碰撞条件下的运动学分析

目的本研究建立了详细的三维头颈(C0~C7)和头枕的有限元(FE)模型,其目的是预测头颈的每个颈椎节段在生理性载荷和追尾碰撞条件的冲击下的运动学反应。方法为了验证该模型,在静态屈伸环境下进行了测试,在C0上沿矢状解剖面依次施加1.0 Nm的力矩,模拟头颈椎屈伸运动。在动态研究中,后端冲击脉冲施加于C7,产生4.5 G和8.5 G的加速度。结果在1.0 N·m生理负荷下,预测的头部运动和位移与之前的研究一致。在追尾碰撞条件下,脉冲加速度峰值和头枕角度对头颈复合体运动学的影响表示,在前200 ms内,各颈椎节段旋转运动的增加/减少率不同。各节段屈曲旋转峰值均低于联合的屈曲ROM,所有节段的伸展峰值随加速度和头枕角度的变化而变化。C7加速度越大,下节段的伸展角峰值越大,但其绝对增量受头枕间距的限制。头枕角度从45°~30°的变化导致C5~C6节段下部的伸展变为屈曲,这进一步证明了头部和头枕之间保持距离的有效性。结论现有的C0~C7有限元模型可以有效地模拟人体颈椎在生理静态和模拟碰撞情况下的总体反应。各节段屈伸的快速变化可能导致相关软组织和骨结构经受超出其材料特性极限的耐受性。说明选择合适的头枕位置和角度可以有效预防车祸中颈椎的损伤。

足前掌在不同着地角度下跖骨应力状态的有限元研究

目的:旨在研究不同矢状面角度下前掌落地过程中脚内部各跖骨上应力的分布。方法:建立足部有限元模型并用生物力学测试对模型的有效性进行了验证。使用三维红外影像捕捉系统的运动学数据作为边界条件的幅值曲线,采用显示求解器模拟了前掌在3种不同触地角度下的落地过程。结果:前掌落地各阶段外侧跖骨的应力显著高于内侧。当载荷超过体重后,跖骨应力集中的区域在不同角度下具有重复性。第4跖骨在1倍~2倍体重的载荷过程中,应力的增长幅度能超过100%。模拟结果显示,前掌落地角度太小(<5°)会使各跖骨应力分布不均衡,第1跖骨应力未达到其他跖骨的1/3。前掌触地角度过大(>15°)时,即使是低载荷(0.5倍)情况下各跖骨也会出现明显的应力集中。结论:采用前掌落地时应该采用合理的触地角度,尤其是对于刚开始采用这种落地方式的跑步者来说,要注意运动量的控制,避免高应力区域长时间重复载荷超过骨骼自身的功能适应性,而发生应力性骨折。

风阻与电磁阻皮划艇测功仪专项训练的适用性评估

目的皮划艇测功仪是皮划艇运动员训练的重要工具,对目前最常用的风阻和电磁阻皮划艇测功仪在一线训练中的适用性进行对比,为陆上专项训练选择何种阻力方式的测功仪提供建议。方法按从事项目对31名皮划艇运动员进行分类,分别在对应的风阻和电磁阻皮划艇测功仪上完成200m、500m和1000m全力划,实时采集运动时间、分段时间、桨频、速度和功率指标数据。结果在稳定性方面,电磁阻皮艇、划艇测功仪及风阻皮艇测功仪的运行指标稳定,可作为比较理想的陆上专项体能训练设备;在相关性方面,风阻和电磁阻皮划艇测功仪运动时间与水上运动时间均呈中低度相关,不适合用于专项技术训练;在差异性方面,2种皮艇测功仪的主要差异为长距离训练的功率指标,2种划艇测功仪的主要差异为中短距离训练的功率指标,这种差异均与阻力的产生方式与表现形式相关。结论风阻和电磁阻皮划艇测功仪均可作为陆上专项体能训练设备,但不适合作为专项技术训练设备。

高跟鞋致损伤的生物力学与流行病学研究进展

以降低高跟鞋损伤风险为出发点,对高跟鞋步态生物力学特征进行系统综述,并结合相关流行病学依据对高跟鞋引发的肌肉骨骼系统损伤情况作出总结,为进一步研究提供思路.对高跟鞋步态中足底压力分布、下肢各关节三维角度变化及关节力矩特征三方面进行了较为全面的总结与分析,并且明确阐述了高跟鞋对踝关节扭伤、足部疼痛及摔倒的生物力学机制的影响.但到目前为止,没有足够的流行病学研究证据可以证明高跟鞋会增加膝关节炎的患病风险.随着对高跟鞋步态及其损伤机制更为明确与深入的认识,高跟鞋设计也将朝着更加人性化与合理化的方向发展.

长距离跑后“足外翻”姿态增加膝关节内侧接触力：基于OpenSim肌骨建模及机器学习预测的研究

目的:揭示跑者在长距离跑后下肢关节的负荷与足姿态的变化及膝关节接触力分布且验证二者关联,为快速预测膝关节负荷提供简易手段。方法:运用OpenSim个体化肌骨建模分析业余跑者5 km跑后下肢关节的运动学、动力学及膝关节接触力变化,采用一维统计参数映射(Statistical Parametric Mapping 1d)分析法检测差异性,结合足姿态参数与膝关节总接触力及膝关节内外侧接触力训练并检验机器学习算法。结果:1)5 km跑后,髋关节蹬离期伸角度、支撑初期外旋角度及踝关节蹬离期跖屈角度均显著增大;2)髋关节支撑期伸力矩及支撑初期外展力矩、踝关节支撑期跖屈力矩均显著增大,膝关节支撑初期及蹬离期屈力矩均显著降低;3)膝关节蹬离期总接触力显著减小,支撑初期内侧接触力显著增大而支撑初期及蹬离期外侧接触力均显著减小;4)机器学习算法模型发现,足外翻程度增大引起膝关节总接触力及内侧接触力快速增大而外侧接触力逐步减小。结论:1)长距离跑后下肢关节负荷出现幅值及重新分布的变化,表现出增大的髋关节伸及外展力矩,减小的膝关节屈力矩及增大的踝关节跖屈力矩,可能与足姿态变化及相关肌群肌力有关;2)长距离跑后膝关节内侧接触力快速增大且与量化的足姿态参数呈线性关系;3)通过足姿态参数指标可快速预测膝关节接触力的变化,跑者可实地评估足姿态参数以预测膝关节负荷的幅值和分布变化,辅助科学合理的安排跑量及训练计划,降低跑步相关的膝关节损伤风险。

基于影像学构建个体化OpenSim下肢肌骨模型的生物力学研究应用进展

由于OpenSim肌骨系统模拟平台开源性,近年来快速发展且被大量研究使用。个体化OpenSim肌骨模型可计算基础的运动学与动力学数据,揭示神经肌肉控制、肌肉力量和几何学变化及关节接触力等信息;结合影像学建模分析病理步态的神经肌肉控制及辅具的人机工效学评估等研究均表明其应用的可靠性与可行性,但存在耗时及足踝关节模拟的局限性。构建个体化病理肌骨模型,能提升临床生物力学及医学工程学研究的精准性和多样性,揭示不同病理特点,并为制定精准的诊断与康复方案、健康监测与评估状况及外部装置的工效学定制与测评提供科学依据,以及为未来该领域研究提供启示与方向。

动作发展视角下3~6岁幼儿功能性练习方案的设计与实证研究

探讨动作发展视角下,依据3~6岁幼儿身心发育特点所设计的功能性练习方案对粗大动作能力的影响,为幼儿粗大动作能力促进、教师教学设计提供参考。方法:随机抽选3~6岁幼儿249人,分为实验组(124人)和对照组(125人),前者完成功能性练习,后者进行常规体育运动,干预时间为24周。通过系统分析法,确定幼儿功能性练习方案的内容、原则及要求,使方案更加科学、系统和实用;干预前后使用TGMD-2量表对各年龄段实验组和对照组幼儿粗大动作能力进行测评。结果:1)实验组大、中、小班幼儿粗大动作总分依次为(88.09±5.73)分、(79.69±5.77)分和(64.94±9.54)分,较干预前提高(32.37±6.93)分、(30.69±9.07)分和(32.57±8.20)分,变化显著(p<0.01);2)对照组大、中、小班幼儿粗大动作总分依次为(65.51±8.76)分、(54.24±9.19)分和(47.27±11.92)分,较实验前提高(8.80±6.97)分、(6.16±8.70)分和(16.42±8.81)分,变化显著(p<0.01),但对照组干预前后各年龄段幼儿位移动作得分、控制动作得分及粗大动作总分变化差值均显著低于实验组(p<0.01)。结论:常规体育运动对幼儿粗大动作发展有一定促进作用,但存在个别动作变化不明显、掌握不稳定等情况。幼儿功能性练习设计为“动作模块”与“素质模块”,前者将3~6岁幼儿的动作学习系统地划分为3个层次,为教师设计练习方案提供了依据;后者可针对幼儿特定身体素质进行科学锻炼,动作学习中兼顾身体素质的发展。功能性练习对幼儿粗大动作各指标均有显著影响且优于常规体育运动,对促进粗大动作发展具有一定的作用。

个性化定制运动鞋垫的生物力学研究进展

个性化鞋垫可以提供良好的舒适度,提高运动表现并且降低运动损伤的风险,故被专业的运动员所接受。文章简要介绍了个性化鞋垫对鞋垫舒适度的影响,对一些特殊疼痛的缓解;分析了足弓支撑垫对扁平足过度外翻控制以及足底压力分布的影响;分析了楔形鞋垫对膝关节力线调整以干预膝关节慢性损伤的研究;对比了预制型鞋垫与缓震鞋垫对损伤的干预和功效;总结了主流的个性化鞋垫的制备方法,为后续研究提供参考。

游泳出发阶段的运动学研究进展

随着对游泳的研究不断深入,出发阶段对比赛成绩影响的研究逐年增加。运动生物力学在出发阶段技术动作分析中起到重要作用,文章总结了大量国内外相关文献,从生物力学角度综述出发阶段的技术动作特征,并重点探讨出发前15m各个阶段之间肢体配合对竞赛成绩的影响。旨在加强教练员与运动员对出发阶段技术训练的重视,同时帮助运动员优化技术动作提供理论依据。

雪蜡的研究与应用

雪蜡作为雪上项目必备辅助材料,无论是在世界顶尖的滑雪比赛,还是在日常休闲的滑雪运动中均发挥着不菲的价值。运动科学的相关研究表明,雪蜡使用的合理性和精准性已成为赢得比赛的重要因素;及时引进、吸收相关科学研究成果已成为提高雪上项目的运动表现和预防损伤的关键因素之一。雪蜡的产生源自偶然的发现,并逐步渗透人们的生活。在当今滑雪比赛中,不同的雪蜡以及打蜡方式会对雪上项目的竞技表现产生巨大影响;氟化物和石蜡的混合物所制成的滑雪蜡是目前最常用的雪蜡,但纳米科技在雪蜡中的介入为运动表现的提高提供了潜在的可能;雪板滑行的本质为底板在水膜层上的运动,通过打蜡可使水膜的厚度最佳化,但同时也应留意蜡质、温度和雪质等因素对雪板运行的影响。

下肢生物力学研究现状及研究力量分布

对CNKI收录的有关下肢生物力学文献进行全纳式检索及可视化分析,探索研究领域的发文详情、研究前沿与热点、研究力量分布。结果显示:下肢生物力学的发文量整体呈波浪式增长,峰值年将其发展历程划分为四个不同阶段。三十余年的发展,生物力学、运动生物力学和生物力学原理等成为研究热点,生物力学原理、腰间盘突出症等成为研究前沿。目前,研究领域已形成国内、外科研人员共同参与的情形;医院、理工和专业性院校是下肢生物力学的主要科研机构,但科研机构合作却处于较低的水平。

基于RGB-D传感器的无标志点运动捕捉系统研究

目的基于彩色图像-深度信息(RGB-D)传感器的无标志点运动捕捉系统(以Kinect为例)可以很好的评估人体运动姿势等。与传统有标记点运动捕捉系统(MoCap)相比,Kinect系统成本低、轻便且易于操作,在临床、家庭、医院等的运动功能评估中有很大的应用前景。方法建立Kinect上肢以及下肢的运动学模型,计算出主要关节角度。以MoCap为黄金标准,训练BiLSTM神经网络,提高无标记点系统的精度。

水上赛艇与陆上测功仪相关生物力学参数研究综述及应用

目的随着运动生物力学测量方法与技术的快速发展,关于赛艇运动在水上真实场景和陆上测功仪上均进行了大量的生物力学研究。通过对相关研究热点的文献梳理及综述,以期为赛艇运动员科学训练提供参考。方法根据研究目的,对研究现象进行有计划、周密和系统的了解,通过调查文献来获得资料,从而全面、正确地了解掌握所要研究的问题。结果系统梳理和回顾赛艇运动员在水上真实场景与陆上测功仪上运动表现的生物力学研究文献,发现两种不同划船场景的下肢运动学。