研究目的:研究背景裸足跑被认为是一种最接近原始的跑步方式,有前、中、后三种着地模式;由于其在运动表现、损伤预防等方面发挥的特殊作用,使其受到越来越多的关注。研究表明,裸足跑可以有效地改善下肢及足部肌群的肌肉力量,减少落地瞬时负荷、降低过劳性损伤的发生。然而,也有研究认为失去鞋具保护的裸足跑反而会给运动中的机体施加额外的负荷,增加机体过劳性损伤的发生率。部分学者对这种争议进行分析指出,相关研究多招募同一民族或国籍的受试者进行实验的较多,少有研究同时招募不同国籍或民族的受试者进行研究;测受试者的局限性可能是上述产生争议的一个重要的原因。基于该背景,本研究招募不同国籍的习惯着鞋跑步者(HSM)和习惯裸足者跑步者(HBM),采用运动学和动力学手段对两者裸足慢跑与跑步时下肢的生物力学表现进行分析,呈现两者运动时下肢的生物力学变化,为裸足跑机制的探讨和相关争议的解决提供有益信息。研究假设,HBM和HSM裸足跑步时,下肢三关节运动学、垂直地面反作用力将会呈现明显的差异性。研究方法:2.1受试者招募研究招募10名来自中国且从未有裸足运动经历的健康、男性着鞋者跑步者(HSM)(1.76±7.07m,71±8.49kg);10名来自印度且习惯性裸足运动的健康、男性裸足跑步者(HBM)(1.79±7.67m,72.5±8.29kg)。受试者招募标准为:习惯性穿鞋者足部第一脚趾和其余四脚趾间存在很小或不存在间隙,习惯性裸足者第一和其余四脚趾间存在明显的间隙;受试者足部特征的判断通过二维足部影像仪(Easy-Foot-Scan)扫描完成。实验前,告知受试者实验的相关内容及注意事项,签署实验知情同意书。2.2测试流程受试者按要求在实验室10米跑道上完成裸足慢跑与跑步,其中裸足慢跑的速度为2m/s,裸足跑步的速度为4m/s;采用时间节拍器控制受试者跑速。实验前,留给受试者足够的时间适应跑道、跑步节奏以及实验环境。适应结束后,采集受试者人体形态参数计算下肢关节中心点,采集参数包括:身高、体重、腿长、膝宽和踝宽。之后开始正式实验,受试者跟随节拍器完成裸足慢跑和跑步各10次,跑动过程中要求受试者左脚落入测力台中心点,并维持稳定的跑步节奏。2.3数据采集及统计分析采用Vicon运动动作捕捉系统(Oxford Metrics Ltd,Oxford,UK)收集受试者下肢各关节运动学数据,采集频率设置为200Hz,采集模型选用Plug-in-gait模型。采用固定于跑道中间Kistler测力台(Switzerland)收集跑动过程中地面反作用力(GRF),采集频率设置1000Hz。受试者运动学、动力学数据通过Vicon软件提取。以左脚为例,一个完整的步态周期被定义为从左脚的第一次落地到左脚的再次落地这个运动区间。每一个步态周期中,下肢各关节的运动学数据(ROM)可利用时间进行标准化处理。GRF选用受试者自身体重进行标准化处理,即力值除以受试者体重;垂直负荷增长率(VALR)选取第一峰值的20%-80%区间的斜率。采用独立样本t检验评估不同人种裸足慢跑和跑步时下肢各关节ROM、关节峰值角度和VALR的相关性,显著性差异设置P<0.05。所有数据的统计分析由SPSS 17.0(SPSS Software,Chicago,IL,USA)统计分析软件执行。研究结果:3.1 HSM和HBM裸足时VALR存在明显的差异;HSM裸足运动时表现两个冲击峰值,而HBM裸足时仅有一个峰值。随着跑速的增加,两者的VALR呈逐渐递增的趋势,但HSM的VALR明显高于裸足者,且VALR达到峰值的时间也明显早于HBM。3.2在矢状面,HSM下肢关节ROM明显大于HBM人种。在冠状面,HSM人髋关节在初始着地时呈现出明显的外展;HSM膝、踝关节ROM幅度明显大于HBM,但膝关节ROM与HBM呈相反趋势。在水平面,HSM和HBM髋关节不存在明显差异,HSM膝关节ROM稍微大于HBM;但在踝关节,HSM踝关节ROM在支撑阶段的内旋明显大于HBM。3.3裸足跑步时,HSM和HBM下肢关节间的ROM在矢状面呈现相似的运动轨迹,但着HSM下肢关节ROM明显大于HBM。HSM髋关节的ROM在冠状面明显大于HBM,踝关节的ROM略小于HBM;但HSM膝关节的ROM不仅明显大于HBM,且两者成相反的趋势。HSM髋、膝关节的ROM在水平面小于HBM,但踝关节ROM明显大于HBM。研究结论:HBM和HSM裸足慢跑和跑步时两者的下肢生物力学仍存在明显的不同;相较于HBM,HSM采用裸足方式进行运动时,拥有较高的损伤风险。建议,HSM应谨慎采用裸足进行运动,并缓慢的进行过渡;同时也应进行适当的抗阻练习增强下肢肌肉力量,尤其是膝关节周围肌群,以降低运动损伤的发生。