研究目的:研究表明,跑、跳运动中下肢所受的过度冲击被认为是造成运动损伤的原因之一。为减少冲击力和高负载率,具有缓冲功能的运动鞋应运而生。从纯力学和材料学角度出发,现代运动鞋的结构和EVA材质理论上能够避免足部和下肢在跑、跳过程中承受过多的冲击力。然而,由于人体自身存在一定的适应和调节能力,如通过改变下肢的运动特征、关节的依从,以及肌肉活化等来减小冲击峰值,进而使运动鞋的缓冲避震作用已不仅局限于单纯的力学效果。本团队最近的研究发现,在主动控制完成动作的情况下,由于人体运用适当的调节能力(包括肌-骨系统和神经控制系统),运动鞋的介入并没有显著改变冲击力峰值和最大负载率。另外,长时间高强度的运动必然引起疲劳,表现为中枢神经的兴奋性逐渐下降,影响神经肌肉通路的传入/传出神经,引起诸如本体感觉神经系统的缺失、肌-骨反应的延迟等,并对肌肉活化的时刻、程度、持续时间以及动作的控制能力产生消极影响,最终导致人体下肢肌-骨系统控制能力的下降,继而诱发运动损伤。此时,运动鞋作为人体下肢肌-骨系统与地面环境之间的重要媒介,是如何在疲劳状态下影响落地冲击和相应的下肢生物力学特征,国内外尚无明确报道。因此,本研究的目的:探讨疲劳前后运动鞋(缓冲型vs.无缓冲型)对冲击力特征和下肢肌-骨系统功能的影响,探究它们之间的相互关系,从而更深层次地理解疲劳与运动鞋之间可能存在的交互作用。研究方法:选取15名篮球专项男性运动员(年龄:22.1±1.7 yrs,身高:179.3±3.2cm,体重:72.2±5.5kg),随机穿着高缓冲鞋(HS)和无缓冲鞋(CS)从60cm高的跳台完成落地动作。采用Vicon红外运动捕捉系统(采样频率:240Hz)和Kistler三维测力台(采样频率:1200Hz)同步采集疲劳前后落地过程中矢状面的运动学、动力学参数。疲劳方案:进行疲劳干预前,受试者尽最大能力连续完成3次垂直纵跳,取3次纵跳高度的最大值为最大垂直纵跳高度;之后进行疲劳干预,要求受试者进行15×4 m米的折返跑,之后紧接完成最大能力连续完成5次垂直纵跳,重复上述的折返跑+垂直纵跳过程,直到竭尽全力无法使连续5次垂直纵跳的平均高度达到最大垂直纵跳高度的70%。同时采用RPE量表辅助疲劳程度的测定。实验参数包括:1)冲击力:选取从触地时刻到膝关节屈曲到最低时刻(即膝关节最小角度)的垂直地面反作用力(v GRF):第一峰值(Fz1max);第二峰值(Fz2max),以及到达两个峰值的时间(tGRF1、tGRF2);2)负载率(LR):第一峰值(LR1)和第二峰值(LR2)以及到达峰值的时间(tLR1、tLR2);3)髋/膝/踝运动学:触地角度(θ)、最小关节角度(θmin);4)动力学指标:踝关节峰值力矩、关节刚度(kjoint)以及下肢刚度(kleg);冲击力、负载率和动力学指标均经体重标准化。采用双因素重复测量方差分析比较时间因素(疲劳前、疲劳后)以及组别因素(HS、CS)对于上述主要参数变量的主效应和交互作用,存在交互作用时,使用配对样本t检验和独立样本t检验进行具体分析。显著性水平α=0.05。研究结果:1)疲劳干预前HS组后跟处负载率显著小于CS组(p <0.01),而冲击力方面并未发现显著的不同,但是疲劳后HS组到达冲击力峰值的时间t GRF1显著延迟(p <0.05);疲劳后,HS组后跟处的冲击力明显比CS组小(p <0.05),且HS组在前掌(第一峰值)和后跟处(第二峰值)处的负载率显著减小(p <0.01)。此外,疲劳后两组间冲击力或负载率到达峰值的时间均未产生差异。2)在疲劳干预前,HS组髋关节触地角度、膝关节触地角度显著小于CS组(p <0.05);而在膝关节最小角度方面,鞋条件和疲劳因素存在交互作用,主要表现为疲劳前HS组显著小于CS组(p<0.05);疲劳后,踝关节在HS组的触地角度疲劳后显著大于疲劳前(p <0.05),且最小角度方面,HS组疲劳后显著大于疲劳前(p<0.05),而在疲劳干预后,CS组则显著小于HS组(p <0.05);3):在下肢刚度、踝关节峰值力矩和刚度方面两组鞋并未发现显著性的改变。研究结论:在神经—肌肉疲劳前,高缓冲运动鞋的减震作用并不明显,而在疲劳后高缓冲鞋的减震作用突出,表现在减小了前掌及后跟的冲击力和负载率等,提示:在疲劳后,当人体下肢神经-肌肉控制策略受影响时,高缓冲鞋能够有效地衰减冲击,进而有利于避免/减小潜在的冲击伤害。