研究目的:本文的研究目的是確定步長對弓箭步動作下肢生物力學的影響。針對四種不同步距(50%、70%、100%、120%腿長),分析其對下肢生物力學特征的影響,包括:下肢髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)屈曲角度,屈伸力矩,臀大肌、股四頭肌、腘繩肌和腓腸肌的激活情況以及膝關節(jié)髕股關節(jié)應力。研究方法:本實驗篩選了北京體育大學20名健身健美專項大學生(平均年齡為23.9±3.7,平均身高為175.1±4.9),以受試者腿長為基礎,分別以腿長的50%、70%、100%和120%的長度為弓箭步的步距,以10RM杠鈴重量為負重,采用8攝像頭紅外高速運動捕捉系統(tǒng)、無線肌電測試儀和測力臺對弓箭步動作下降階段和上升階段進行運動學、動力學和肌電數據同步采集。采集使用單因素重復測量方差分析檢驗不同步距下的峰值髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)屈伸角度及峰值力矩、峰值髕股關節(jié)應力之間的差異;使用雙因素重復測量方差分析檢驗不同步距下降階段和上升階段下肢肌肉的激活程度之間的差異。研究結果:120%步距下的最大髖關節(jié)屈曲角度大于100%步距,100%步距大于70%步距;120%步距下的最大膝關節(jié)屈曲角度大于70%、50%步距,100%步距大于70%、50%步距;120%步距下的最大踝關節(jié)屈曲角度大于100%、70%、50%步距,100%步距大于70%、50%步距。120%步距下的最大髖關節(jié)伸力矩大于100%、70%、50%步距,100%步距大于50%步距,70%大于50%步距;120%步距下的最大膝關節(jié)伸力矩大于100%、70%、50%步距,100%大于70%、50%步距,70%大于50%步距。120%步距下的峰值髕股關節(jié)應力小于100%、70%、50%步距。50%步距下臀大肌RMS小于70%、100%、120%步距,70%步距小于120%步距;臀大肌RMS在弓箭步下降階段小于上升階段RMS。股四頭肌內側頭在50%步距下的RMS小于100%、120%步距,股四頭肌內側頭RMS在弓箭步下降階段小于上升階段;股四頭肌外側頭在不同步距下的RMS均無顯著性差異,且在箭步蹲下降和上升階段無顯著性差異;股直肌在50%步距下的RMS小于70%步距;股直肌RMS在弓箭步下降階段與上升階段無顯著性差異。股二頭肌在50%步距下的RMS小于70%、100%、120%步距,70%步距小于120%步距;股二頭肌RMS在弓箭步下降階段小于上升階段。半腱肌在50%步距小于70%、100%、120%步距,70%步距小于120%步距,100%步距小于120%;半腱肌RMS在弓箭步下降階段小于上升階段。腓腸肌內側頭在50%步距下的RMS小于100%、120%步距,70%步距小于100%、120%;腓腸肌內側頭RMS在弓箭步下降階段與上升階段的RMS無顯著性差異。腓腸肌外側頭在50%步距小于100%、120%步距,70%步距小于100%、120%步距。研究結論:1、弓箭步蹲起時,隨著步距增加,髖關節(jié)峰值伸力矩逐漸增加;較大步距下膝關節(jié)的峰值伸力矩較小,峰值伸力矩出現時刻的膝關節(jié)屈曲角度較小,峰值髕骨應力較小,建議髖關節(jié)損傷患者用箭步蹲進行康復訓練時選用小步距;膝關節(jié)損傷或活動范圍受限患者選用較大步距進行訓練,建議在100%、120%步距下進行訓練。2、在50%、70%、100%步距時,步距越大對下肢臀大肌、股二頭肌、半腱肌、股內側肌、股直肌和腓腸肌激活程度越高,而100%與120%步距則無差異,且120%步距下膝關節(jié)力矩更小,建議在運動訓練中,使以臀大肌、股二頭肌、股內側肌、股直肌和腓腸肌為主要的訓練目標,且使髖、膝關節(jié)力矩最小時,可以選擇120%步距進行訓練。
【學位單位】：北京體育大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：G804.6
【部分圖文】：

100%腿長 120%腿長圖 1 箭步蹲動作及步距示意圖3.1.3 數據處理3.1.3.1 階段劃分將整個弓箭步蹲起動作分為下蹲階段和上升階段。下蹲階段為膝關節(jié)屈曲a b c

圖 2 階段劃分示意圖運動學數據處理驗所采集標志點的三維坐標運用 Motion Analysis Raptor-4 進行識別，隨后用 Cortex 2.6 軟件（Motion Analysis Corp. USA）對所有運動學數據進行 butterworth 低通濾波法進行 13.3Hz。識別好的標志點與測力臺數據導出 C3D 格式，并將al 3D 軟件（C- Motion, Inc., Rockville, MD, USA）。在其中骨盆、大腿、小腿采用海倫海耶斯模型建立方法建立。法計算大腿相對于骨盆、小腿相對于大腿、足相對于小腿相,轉動順序為 X-Y-Z,其中 X 軸為伸+/屈-（趾屈+/背屈-）,Y Z 軸為內+/外旋-。運動學參數指標包括髖關節(jié)、膝關機、踝、峰值力矩時刻對應的關節(jié)角度。動力學數據處理

27圖 2 階段劃分示意圖3.1.3.2 運動學數據處理本實驗所采集標志點的三維坐標運用 Motion Analysis Raptor-4 自帶數據處理軟件進行識別，隨后用 Cortex 2.6 軟件（Motion Analysis Corp. , SantaRosa,CA, USA）對所有運動學數據進行 butterworth 低通濾波法進行平滑，截斷頻率為 13.3Hz。識別好的標志點與測力臺數據導出 C3D 格式，并將 C3D 格式導入 Visual 3D 軟件（C- Motion, Inc., Rockville, MD, USA）。在 V3D 中建立模型，其中骨盆、大腿、小腿采用海倫海耶斯模型建立方法建立。根據歐拉角計算方法計算大腿相對于骨盆、小腿相對于大腿、足相對于小腿相對轉動的三維角度,轉動順序為 X-Y-Z,其中 X 軸為伸+/屈-（趾屈+/背屈-）,Y 軸為內收+/外展-，Z 軸為內+/外旋-。運動學參數指標包括髖關節(jié)、膝關機、踝關節(jié)最大屈曲角度、峰值力矩時刻對應的關節(jié)角度。3.1.3.3 動力學數據處理采用逆動力學的方法計算關節(jié)的三維凈力矩，其中人體慣性參數采用 DeLeva 修正后的 Zatsiorsky-Seluyanovs 人體慣性參數。動力學參數指標包括髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)峰值屈伸力矩，髕骨關節(jié)應力。髕骨關節(jié)應力的計算基于前人研究[93, 94]
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本文編號：2835107