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不同跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的人體足底壓力和下肢關(guān)節(jié)角度研究
　　使用跑臺(tái)健身是近年來(lái)比較流行的健身方式，特別是肥胖人群更鐘愛(ài)于使用跑臺(tái)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間健步走或者慢跑等有氧運(yùn)動(dòng)幫助身體消耗脂肪。然而不論是肥胖人群還是普通的健身人士，在使用跑臺(tái)健身的過(guò)程中都難以忽略的一個(gè)問(wèn)題就是，長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的高沖擊力，局部高壓強(qiáng)對(duì)下肢關(guān)節(jié)，肌肉，骨骼等組織帶來(lái)的慢性損傷。易邦公司致力于減少健身過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)損傷，提高產(chǎn)品使用舒適性，推出了易中系列太極柔性跑臺(tái)。本研究通過(guò)選取正常健康在校大學(xué)生在易中跑臺(tái)和普通跑臺(tái)上進(jìn)行步行和慢跑運(yùn)動(dòng)，使用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究方法和手段，對(duì)易中跑臺(tái)相對(duì)于普通跑臺(tái)在結(jié)構(gòu)和功能等方面的創(chuàng)新改進(jìn)，特別是彈性跑板的使用和彈性邊框?qū)＠夹g(shù)的使用效果進(jìn)行科學(xué)研究和討論，使跑臺(tái)生產(chǎn)公司和消費(fèi)者能對(duì)易中系列太極柔性跑臺(tái)有更加科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
1研究對(duì)象與方法
1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象
　　受試者15人，均為北京體育大學(xué)男生，鞋碼均為42碼，經(jīng)過(guò)足部病史詢(xún)問(wèn)和體格檢查，確定其無(wú)足部疾病或足部損傷，足部解剖結(jié)構(gòu)和機(jī)能狀況良好，身體狀況和運(yùn)動(dòng)能力良好，測(cè)試期間未參加劇烈運(yùn)動(dòng)，身體不疲勞。實(shí)驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)流程和相關(guān)研究方法有所了解，對(duì)在跑臺(tái)上進(jìn)行步行和慢跑活動(dòng)進(jìn)行提前適應(yīng)。

表一 受試者基本資料
性別 樣本量（人） 年齡（歲） 體重（kg) 身高（cm)
男 15 22.1±2.4 67.1±4.8 174.6±4.7
                                         
1.2實(shí)驗(yàn)方法
　　受試者穿著緊身衣褲，工作人員對(duì)受試者的下肢部位貼識(shí)別標(biāo)志點(diǎn)。然后在測(cè)試所使用的慢跑鞋中放置足底壓力鞋墊，受試者穿戴好測(cè)試使用慢跑鞋和足底壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集盒后，工作人員對(duì)足底壓力鞋墊進(jìn)行調(diào)零。隨后，受試者上跑臺(tái)，工作人員幫助受試者系好安全保護(hù)帶，準(zhǔn)備就緒后，啟動(dòng)跑臺(tái)，受試者以1.5m/s的速度在跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)（步行速度），持續(xù)5分鐘左右后，工作人員采集足底壓力數(shù)據(jù)和高速攝像6秒，確定數(shù)據(jù)基本無(wú)誤后，跑臺(tái)加速至3m/s（慢跑速度），受試者繼續(xù)在跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)5分鐘左右，再次采集足底壓力和進(jìn)行高速攝像。確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤后，跑臺(tái)減速至停止，然后更換受試者，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。所有受試者完成常規(guī)跑臺(tái)的測(cè)試后，再按照前面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在改進(jìn)型跑臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試和數(shù)據(jù)的采集。完成全部測(cè)試后，受試者填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷。
1.3實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
　　足底壓力數(shù)據(jù)的采集使用德國(guó)產(chǎn)Novel pedar-x足底壓力測(cè)試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集頻率選用100Hz。壓力鞋墊選用W型對(duì)應(yīng)42鞋碼。高速攝像設(shè)備使用sony攝像機(jī)2臺(tái)，拍攝頻率200Hz。二維標(biāo)定比例尺1個(gè)。實(shí)驗(yàn)共用兩臺(tái)跑臺(tái)進(jìn)行對(duì)比分析。一臺(tái)跑臺(tái)為德國(guó)產(chǎn)H/P/cosmos，pulsar型專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)（見(jiàn)圖1）。h/p/cosmos 公司是世界最大專(zhuān)業(yè)跑臺(tái)生產(chǎn)廠(chǎng)家，生產(chǎn)多種高級(jí)專(zhuān)業(yè)跑臺(tái)，應(yīng)用遍及人體科學(xué)、訓(xùn)練學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)及生物工程等廣泛領(lǐng)域，被公認(rèn)為體育訓(xùn)練、教學(xué)、科研和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)界專(zhuān)家級(jí)跑臺(tái)品牌。一臺(tái)為國(guó)產(chǎn)濟(jì)南易邦公司制造的跑臺(tái)（見(jiàn)圖2），型號(hào)T007，該跑臺(tái)主要使用易邦公司“太極”彈性跑板，融入彈性邊框?qū)＠夹g(shù)和跑帶釋放專(zhuān)利技術(shù)，打造“柔性”跑臺(tái)概念。在本研究中將H/P/cosmos跑臺(tái)命名為常規(guī)跑臺(tái)，易中跑臺(tái)相對(duì)于常規(guī)跑臺(tái)，使用了彈性跑板及彈性邊框等設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，在本研究中命名為改進(jìn)型跑臺(tái)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用棉薄襪子30雙，42碼多威牌馬拉松跑鞋一雙。

圖1 H/P/COSMOS專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)（常規(guī)跑臺(tái)）

圖2 易中彈性跑板跑臺(tái)（改進(jìn)型跑臺(tái)）

1.4數(shù)據(jù)處理
1.4.1足底壓力數(shù)據(jù)處理
　　將足底壓力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試獲得數(shù)據(jù)以sol格式儲(chǔ)存后，使用Novel壓力測(cè)試系統(tǒng)multimask evaluation軟件處理，獲得足底各分區(qū)的最大壓力值，最大壓強(qiáng)值和最大接觸面積，輸出采集的力-時(shí)間原始數(shù)據(jù)，另存為lin格式。使用excel軟件打開(kāi)lin文件，選擇較穩(wěn)定的一個(gè)步態(tài)周期進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，獲得每個(gè)受試者一個(gè)步態(tài)周期中各個(gè)時(shí)刻的足底壓力值，足底最大壓強(qiáng)值，接觸面積值，足底平均壓強(qiáng)值，分析并繪圖。最后使用spss 13.0軟件對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 足底壓力分區(qū)示意圖

　　足底各部分的劃分參照陸毅琛，李建設(shè)和bontrager等人對(duì)壓力鞋墊的劃分方法，并針對(duì)本實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。足底分區(qū)將足底分為三個(gè)部分，分別為前足（包括1區(qū)，2區(qū)，3區(qū)，4區(qū)，5區(qū)），中足（6區(qū)）和足跟部（7區(qū)和8區(qū)）。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將足底劃分為8個(gè)部分，分別是1區(qū)，為大拇指區(qū)域；2區(qū)，其他腳趾；3區(qū)，第五跖骨；4區(qū)，中間跖骨；5區(qū)，第一跖骨；6區(qū)，中足；7區(qū)，足后跟外側(cè)區(qū)；8區(qū)，足后跟內(nèi)側(cè)區(qū)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)對(duì)八個(gè)分區(qū)的足底壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，來(lái)反映足底壓力分布特征。
1.4.2下肢關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)處理
　　采用平面二維定點(diǎn)拍攝來(lái)獲得下肢關(guān)節(jié)角度的參數(shù)。兩臺(tái)高速攝像機(jī)分別架設(shè)在跑臺(tái)的正后方和側(cè)面，對(duì)受試者在跑臺(tái)上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行記錄，拍攝頻率200Hz。測(cè)試結(jié)束后，導(dǎo)出錄像，使用視訊錄像解析系統(tǒng)進(jìn)行解析，獲得標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)，然后使用excel計(jì)算關(guān)節(jié)角度，最后用spss13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。每次進(jìn)行測(cè)試前，工作人員對(duì)受試者的左側(cè)下肢部分，包括大轉(zhuǎn)子，股骨外側(cè)髁，外踝粘貼標(biāo)志點(diǎn)，以便于后期解析的識(shí)別，有助于精確計(jì)算膝關(guān)節(jié)角度變化和踝關(guān)節(jié)的角度變化。另外，為了評(píng)價(jià)受試者在不同跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)的足內(nèi)外翻情況，在受試者的小腿跟腱部位和運(yùn)動(dòng)鞋粘貼標(biāo)志點(diǎn)來(lái)幫助確定內(nèi)外翻角度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)量全腳掌著地時(shí)刻的內(nèi)外翻角度。膝關(guān)節(jié)角度，踝關(guān)節(jié)角度和內(nèi)外翻角度如圖4所示。完成粘貼標(biāo)志點(diǎn)工作后，受試者靜止站立在跑臺(tái)固定位置，拍攝內(nèi)外翻角靜態(tài)錄像。結(jié)束后，檢查安全帶是否佩戴，準(zhǔn)備開(kāi)始啟動(dòng)跑臺(tái)。

圖4 膝角，踝角，內(nèi)外翻角示意圖

1.4.3調(diào)查問(wèn)卷的數(shù)據(jù)處理
　　受試者分別在兩個(gè)跑臺(tái)完成所有測(cè)試內(nèi)容后，工作人員召集受試者填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷，然后對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行回收檢查。數(shù)據(jù)處理階段將問(wèn)卷結(jié)果錄入excel文件中整理。使用spss13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
1.4.5 統(tǒng)計(jì)方法
　　本實(shí)驗(yàn)的步態(tài)的時(shí)間參數(shù)，足底壓力參數(shù)，問(wèn)卷得分均使用spss13.0統(tǒng)計(jì)軟件，使用成對(duì)組的配對(duì)T檢驗(yàn)方法對(duì)各參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2結(jié)果與分析
2.1步態(tài)周期分析
　　步態(tài)是指人體步行時(shí)的姿態(tài)，人體通過(guò)髖、膝、踝、足趾的一系列活動(dòng)，使身體沿著一定方向（向前或向后）的移動(dòng)的過(guò)程。鈴木鍵二指出人類(lèi)步行從一側(cè)足到該側(cè)再次著地結(jié)束所消耗的時(shí)間為一個(gè)步態(tài)周期。一個(gè)步態(tài)周期中主要包括兩個(gè)階段，支撐階段和擺動(dòng)階段。本實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)受試者在不同跑臺(tái)不同速度下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的一個(gè)步態(tài)周期，支撐時(shí)間，擺動(dòng)時(shí)間，支撐時(shí)間占整個(gè)步態(tài)周期的時(shí)間比例和擺動(dòng)時(shí)間占的比例來(lái)進(jìn)行分析。
表2  1.5m/s速度下兩種跑臺(tái)的時(shí)間參數(shù)表

　　在1.5m/s的速度下（步行速度），受試者在改進(jìn)型跑臺(tái)上的步態(tài)周期相對(duì)于常規(guī)跑臺(tái)有所延長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，p=0.000呈現(xiàn)顯著性差異。在支撐時(shí)間和擺動(dòng)時(shí)間參數(shù)上，也有所增加。通過(guò)支撐百分比和擺動(dòng)百分比來(lái)看受試者在不同跑臺(tái)上的支撐和擺動(dòng)動(dòng)作的分配上可以看到，使用改進(jìn)型跑臺(tái)，彈性跑板的采用，沒(méi)有改變受試者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的支撐比例和擺動(dòng)比例，主要增加了一個(gè)步態(tài)周期所用的時(shí)間，增加了支撐時(shí)間和擺動(dòng)時(shí)間，而為了保持速度的不變，受試者的步幅會(huì)相應(yīng)的增大。
表3  3m/s速度下兩種跑臺(tái)的時(shí)間參數(shù)表

　　在3m/s的速度下（慢跑速度），受試者在改進(jìn)型跑臺(tái)上步態(tài)周期時(shí)間也是略高于常規(guī)跑臺(tái)，支撐時(shí)間有所增加，擺動(dòng)時(shí)間經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，與在常規(guī)跑臺(tái)上的擺動(dòng)時(shí)間沒(méi)有顯著性差異。由此看來(lái)，在跑速相對(duì)較快的情況下，改進(jìn)型跑臺(tái)相對(duì)于常規(guī)跑臺(tái)，能夠增長(zhǎng)跑步過(guò)程中的支撐時(shí)間，對(duì)擺動(dòng)時(shí)間影響不大。石宏杰等人在慢跑鞋足底壓強(qiáng)分析與評(píng)價(jià)的研究中談到，步態(tài)周期長(zhǎng)短（主要指支撐期）能在一定程度上反映運(yùn)動(dòng)鞋所具有著地時(shí)的緩沖功能和蹬伸時(shí)的助力功能 ，以及運(yùn)動(dòng)鞋儲(chǔ)能、 釋能作用。在跑臺(tái)上的運(yùn)動(dòng)一樣，受試者在跑臺(tái)上的步態(tài)周期，特別是支撐期時(shí)間長(zhǎng)短，也是能夠體現(xiàn)出跑臺(tái)對(duì)于受試者著地時(shí)的緩沖效果和助力功能。
2.2足底各分區(qū)壓力參數(shù)分析
　　由于每名受試者的體重不同，因此本研究對(duì)通過(guò)壓力鞋墊獲得的足底各個(gè)分區(qū)的壓力峰值，對(duì)于每個(gè)人的各分區(qū)壓力都除以自身體重后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以達(dá)到標(biāo)消除體重差異的影響。
2.2.1 步行狀態(tài)下（1.5m/s）足底各分區(qū)壓力結(jié)果分析
　　通過(guò)圖5可以看到在受試者的一個(gè)步態(tài)周期中，所有受試者足底各個(gè)分區(qū)壓力分值平均后的結(jié)果。

圖5  步行狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓力峰值比較圖

表4 步行狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓力峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

　　通過(guò)圖5和表4可以看到，受試者在改進(jìn)型跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，全足的壓力峰值呈現(xiàn)了明顯的降低，足跟內(nèi)側(cè)以及第一跖骨，中間跖骨的壓力峰值也產(chǎn)生了變化。后足在整個(gè)步態(tài)周期過(guò)程中主要受到的力是著地過(guò)程受到的跑板帶來(lái)的沖擊力，足跟的內(nèi)外側(cè)壓力分值都呈現(xiàn)了降低的趨勢(shì)，足內(nèi)側(cè)更為顯著；前足的中間跖骨和第一跖骨部分，壓力增加，在現(xiàn)代人的跑步運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，跑步的姿勢(shì)都是以腳后跟落地緩沖，前腳掌蹬伸提供動(dòng)力而改進(jìn)型跑臺(tái)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的特點(diǎn)，更符合貼近這樣的運(yùn)動(dòng)特征。

圖6 步行速度下（1.5m/s）全足地面反作用力圖

　　結(jié)合圖5，圖6和表4，可以明顯看出在一個(gè)步態(tài)周期中，受試者在改進(jìn)型跑臺(tái)上的沖擊峰相對(duì)于常規(guī)跑臺(tái)有明顯的降低，而動(dòng)力峰值有所提高。改進(jìn)型跑臺(tái)的彈性跑板的使用對(duì)改變跑臺(tái)對(duì)全足作用力的大小起到了作用。
2.2.2 慢跑狀態(tài)下（3m/s）足底各分區(qū)壓力結(jié)果分析

圖7  慢跑狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓力峰值比較圖

表5 慢跑狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓力峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

　　結(jié)合圖7，圖8，表5分析，可以看到，分別在常規(guī)跑臺(tái)和改進(jìn)型跑臺(tái)上進(jìn)行慢跑，全足及前足，中足區(qū)域的壓力峰值沒(méi)有統(tǒng)計(jì)上的顯著變化。但是全足的總體壓力還是有所下降，但各跖骨區(qū)域壓力有所增加。在足后跟區(qū)域，足跟內(nèi)側(cè)和跟足外側(cè)的壓力分值有顯著的下降。這樣的結(jié)果與步行狀態(tài)下分別使用兩種跑臺(tái)的足底壓力結(jié)果比較相似。改進(jìn)型跑臺(tái)對(duì)減弱慢跑過(guò)程中的沖擊力還是有一定效果。

圖8 慢跑速度下（3m/s）全足地面反作用力圖

2.3足底各分區(qū)最大壓強(qiáng)分析
2.3.1 步行狀態(tài)下（1.5m/s）足底各分區(qū)壓強(qiáng)結(jié)果分析

圖9  步行狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓強(qiáng)峰值比較圖

表6 步行狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓強(qiáng)峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

　　結(jié)合圖9和表6分析，使用改進(jìn)型跑臺(tái)，受試者的足底各分區(qū)的壓強(qiáng)峰值，在中足部分和后跟內(nèi)外側(cè)部分都呈現(xiàn)出顯著的降低。其它部位平均值都有所升高，但相對(duì)于常規(guī)跑臺(tái)不顯著。由這樣的結(jié)果可以看到，使用改進(jìn)型跑臺(tái)能有效減小中足和足跟區(qū)域的壓強(qiáng)值，減少壓強(qiáng)過(guò)高對(duì)足底的損傷。另外，在降低了足后跟部位的壓強(qiáng)同時(shí)，拇指區(qū)域的壓強(qiáng)有顯著的增加，推測(cè)造成這種結(jié)果的原因可能是在蹬伸階段，前腳掌在離地前，拇指更好的做出跑步扒地動(dòng)作，提高蹬伸效果。
2.3.2 慢跑狀態(tài)下（3m/s）足底各分區(qū)壓強(qiáng)結(jié)果分析

圖10 慢跑狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓強(qiáng)峰比較圖

表7 慢跑狀態(tài)下的足底各分區(qū)壓強(qiáng)峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

　　結(jié)合圖10，表7分析，分別在兩種跑臺(tái)上進(jìn)行慢跑，足底各分區(qū)的壓強(qiáng)峰值變化分布規(guī)律與步行狀態(tài)下相類(lèi)似。步行狀態(tài)下的足后跟區(qū)域和前掌跖骨區(qū)域的壓強(qiáng)峰值較為接近，且都明顯高于其它分區(qū)。在慢跑狀態(tài)下，足后跟區(qū)域和前掌跖骨區(qū)域同樣仍高于其它分區(qū)，跖骨區(qū)壓強(qiáng)略高于后跟區(qū)?？梢钥闯?，隨著速度增加，在兩種跑臺(tái)上都呈現(xiàn)才出前掌跖骨區(qū)域壓強(qiáng)逐漸增加的特點(diǎn)，并且從壓強(qiáng)分布上來(lái)看，足底高壓區(qū)有由后跟向前掌移動(dòng)的趨勢(shì)。
2.4足底各分區(qū)最大接觸面積分析
2.4.1 步行狀態(tài)下足底各分區(qū)接觸面積分析
表8 步行狀態(tài)下足底各分區(qū)接觸面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果表（面積單位：平方厘米）

　　查看表8可以看出，使用不同跑臺(tái)，足底各分區(qū)在接觸面積上幾乎沒(méi)有變化。第一跖骨區(qū)域壓強(qiáng)在改進(jìn)跑臺(tái)的情況下，出現(xiàn)了顯著的面積增加，而面積的增加也與在使用改進(jìn)跑臺(tái)情況下的壓力、壓強(qiáng)變化相一致。
2.4.2 慢跑狀態(tài)下足底各分區(qū)接觸面積分析
表9 慢跑狀態(tài)下足底各分區(qū)接觸面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果表（面積單位：平方厘米）

　　慢跑狀態(tài)下，兩種跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，足底各個(gè)分區(qū)接觸面積之間沒(méi)有顯著性差異。
2.5足底力-時(shí)間積分值分析
表10 不同狀態(tài)下兩種跑臺(tái)上得足底力-時(shí)間積分值表（沖量單位：N?S/kg）

　　研究認(rèn)為，足部承受能量值與足部病變有很大的關(guān)聯(lián)。而通過(guò)步態(tài)過(guò)程中的力-時(shí)間積分可以反映所承受的能量情況。本實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論是在步行還是在慢跑的狀態(tài)下，受試者在兩跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的沖量值之間沒(méi)有顯著性差異。
2.6踝關(guān)節(jié)角度分析
2.6.1 步行狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)角度變化

圖11 步行狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)角度變化圖

　　由圖11 看到，使用改進(jìn)型跑臺(tái)，步行時(shí)踝關(guān)節(jié)角度變化的趨勢(shì)基本與常規(guī)跑臺(tái)一致。踝關(guān)節(jié)的跖屈的最大角度在使用改進(jìn)型跑臺(tái)的過(guò)程中，明顯大于常規(guī)跑臺(tái)，結(jié)合步態(tài)周期的時(shí)間參數(shù)分析，這個(gè)峰值出現(xiàn)在步態(tài)周期的支撐期與擺動(dòng)期的過(guò)渡階段，是足在跑臺(tái)上積極主動(dòng)蹬伸，扒地前進(jìn)的過(guò)程，受試者在使用改進(jìn)型跑臺(tái)的過(guò)程，能夠充分的進(jìn)行蹬伸，扒地動(dòng)作，提高蹬伸用力效果。由此看來(lái)，改進(jìn)型跑臺(tái)相對(duì)于常規(guī)跑臺(tái)在提高蹬伸效果上還是起到作用的。
2.6.2 慢跑狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)角度變化

圖12 慢跑狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)角度變化圖

　　圖12是慢跑狀態(tài)下的踝關(guān)節(jié)角度變化圖，慢跑狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)角度的變化在兩個(gè)跑臺(tái)上沒(méi)有太大的差異。究其原因，可能是在慢跑狀態(tài)下，足與跑板間接觸時(shí)間短，跑速快，地面對(duì)足的反作用力大，人體為了保持身體和關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，提高了對(duì)踝關(guān)節(jié)的控制。
2.7膝關(guān)節(jié)角度分析
2.7.1 步行狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度變化

圖13 步行狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度變化圖

　　圖13中的步態(tài)周期的0至約40%階段是受試者在跑臺(tái)上的支撐階段，這個(gè)結(jié)果通過(guò)時(shí)間參數(shù)可以判斷。這一階段中，受試者在常規(guī)跑臺(tái)上的屈膝最大值高于改進(jìn)型跑臺(tái)，這說(shuō)明，在使用常規(guī)跑臺(tái)步行的支撐階段，人體需要通過(guò)更多的膝關(guān)節(jié)屈曲來(lái)減緩沖擊力，這個(gè)過(guò)程膝關(guān)節(jié)也受到了較大的作用力，長(zhǎng)期以往，會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生損傷的可能。而改進(jìn)型跑臺(tái)通過(guò)自身的彈性形變吸收落地沖擊力，減少了運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生的幾率。
2.7.2 慢跑狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度變化

圖14 慢跑狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度變化圖

　　圖14中的0-40%，40%-100%段落，從步態(tài)周期時(shí)間參數(shù)上看，這兩個(gè)階段分別為支撐期和擺動(dòng)期。支撐期的膝關(guān)節(jié)屈曲角度，在常規(guī)跑臺(tái)上明顯大于改進(jìn)型跑臺(tái)，在慢跑情況下，這種差異相對(duì)于步行明顯加大，在慢跑情況下，改進(jìn)型跑臺(tái)能有效的減弱支撐期人與跑臺(tái)之間的相互作用力，提高緩沖效果，減少損傷發(fā)生。慢跑狀態(tài)下，擺動(dòng)期的膝關(guān)節(jié)屈曲角度在兩跑臺(tái)間也明顯不同，大小腿折疊幅度增大，從跑得生物力學(xué)分析，大小腿折疊幅度增大，會(huì)使腿在擺動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，提高擺腿速度。由此看來(lái)，改進(jìn)型跑臺(tái)，一方面能夠有效幫助人體提高運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的緩沖效果，另一方面在改進(jìn)型跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)也利于良好運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的形成。
2.8足內(nèi)外翻角度分析
　　本研究用足內(nèi)外翻角度變化情況來(lái)評(píng)價(jià)受試者在兩種不同跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的下肢穩(wěn)定性。在運(yùn)動(dòng)前首先對(duì)各受試者靜態(tài)下的足內(nèi)外翻角度值進(jìn)行記錄，而后通過(guò)高速錄像找到全足完全著地時(shí)刻的后側(cè)畫(huà)面，二維解析獲得足內(nèi)外角度值。最后將所有受試者靜態(tài)值和特征時(shí)刻角度值做差取絕對(duì)值。通過(guò)角度變化絕對(duì)值來(lái)反映下肢內(nèi)外翻晃動(dòng)幅度，反映在不同跑臺(tái)上運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)下肢穩(wěn)定造成的影響。從表11看出，步行狀態(tài)下，受試者在常規(guī)跑臺(tái)上得內(nèi)外翻角度變化幅度略大于改進(jìn)型跑臺(tái)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果無(wú)顯著性差異。慢跑狀態(tài)下兩跑臺(tái)的內(nèi)外翻角度變化幅度相近，統(tǒng)計(jì)結(jié)果無(wú)顯著性差異。因此改進(jìn)型跑臺(tái)對(duì)人體在上面運(yùn)動(dòng)的平衡穩(wěn)定性的改變不大。
表11 不同跑臺(tái)上運(yùn)動(dòng)的足內(nèi)外翻角度統(tǒng)計(jì)表

2.9問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果分析
表12 問(wèn)卷調(diào)查得分結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

　　在受試者在兩種跑臺(tái)上完成所有測(cè)試后，工作人員安排受試者填寫(xiě)問(wèn)卷。問(wèn)卷分值是從1分到10分。分值越好代表所述性能越好，受試者根據(jù)自身切實(shí)體會(huì)填寫(xiě)。從表12問(wèn)卷結(jié)果來(lái)看，在緩沖減震性能，彈性助力效果和安全性能這三個(gè)指標(biāo)的得分上改進(jìn)型跑臺(tái)高于常規(guī)型跑臺(tái)，結(jié)合問(wèn)卷的結(jié)果和足底壓力測(cè)試數(shù)據(jù)，改進(jìn)型跑臺(tái)的緩沖減震性能和彈性助力效果在使用者的主觀(guān)感受和客觀(guān)數(shù)據(jù)趨于一致。
3結(jié)論
　　使用改進(jìn)型跑臺(tái)能夠增加運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的步幅，減小著地過(guò)程的沖擊力，同時(shí)能夠降低足跟區(qū)域和中足區(qū)域的壓強(qiáng)峰值。在步態(tài)周期的蹬伸階段，使用改進(jìn)型跑臺(tái)能夠提高足對(duì)跑板的作用力，有彈性助力特點(diǎn)，提高蹬伸力量；另外在改進(jìn)型跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，能夠讓使用者呈現(xiàn)良好的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，下肢積極主動(dòng)扒地，大小腿充分折疊；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中改進(jìn)型跑臺(tái)能夠充分發(fā)揮減震緩沖作用，減小膝關(guān)節(jié)負(fù)荷，減少損傷幾率。總的來(lái)說(shuō)，改進(jìn)型跑臺(tái)的一些結(jié)構(gòu)和功能的創(chuàng)新，對(duì)人們?cè)谂芘_(tái)上進(jìn)行健身運(yùn)動(dòng)有積極意義。