楊宸灝 楊洋 張希妮 王俊清 傅維杰

摘 ?????要：聚焦跑步時(shí)髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征，探究穿著不同極簡指數(shù)（MI）跑鞋對髕股關(guān)節(jié)接觸力、應(yīng)力等的即刻影響。選取15名習(xí)慣后跟著地的健康男性跑者，分別穿著兩種MI跑鞋（MI 86%極簡跑鞋和MI 26%緩沖跑鞋），使用Vicon紅外運(yùn)動捕捉系統(tǒng)、Kistler三維測力臺同步采集3.33 m/s（速度變化范圍±5%）跑速下的膝、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)和地面反作用力，通過逆向動力學(xué)等計(jì)算股四頭肌肌力、髕股關(guān)節(jié)接觸力、髕股關(guān)節(jié)接觸面積以及髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力。結(jié)果顯示：兩種跑鞋條件下的沖擊力峰值和蹬地力峰值均無明顯差異。與緩沖跑鞋相比，穿著極簡跑鞋跑步時(shí)，膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度顯著降低（P<0.01）;髕股關(guān)節(jié)接觸面積顯著減?。?em>P<0.01）;膝關(guān)節(jié)伸肌峰值力矩顯著下降（P<0.01）;髕股關(guān)節(jié)接觸力和應(yīng)力峰值均顯著減?。?em>P<0.05）。研究表明，相比緩沖跑鞋，穿著極簡跑鞋在未影響觸地后沖擊力峰值的同時(shí)，通過降低伸膝力矩大幅度減少髕股關(guān)節(jié)接觸力（下降17.02%）、降低髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力，從而有效改善支撐期髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷，為進(jìn)一步減小髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征風(fēng)險(xiǎn)提供可能。

關(guān) ?鍵 ?詞：運(yùn)動生物力學(xué);髕股關(guān)節(jié);髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征;髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力;運(yùn)動鞋

中圖分類號：G804.6????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ???文章編號：1006-7116（2020）01-0132-07

Effects of runningshoes with different minimalist indexes on the

biomechanical characteristics of the patellofemoral joint

YANG Chen-hao，YANG Yang，ZHANG Xi-ni，WANG Jun-qing，F(xiàn)U Wei-jie

（Key Laboratory of Exercise and Health Sciences of Ministry of Education，Shanghai University of Sport，

Shanghai 200438，China）

Abstract：In order to study the biomechanical characteristics of the patellofemoral joint?during running， and to probe into the instant effects of running shoes with different minimalist?indexes on the contact force and stress etc of the patellofemoral joint， the authors?selected 15 healthy male runners who were used to heel landing， respectively wearing running shoes with two minimalist indexes （minimalist?running shoes with a minimalist index of 85%， and cushioned running shoes with a minimalist index of 26%）， used the Vicon infrared motion capture system and Kistler 3D force platform?to simultaneously acquire the kinematic data of the knee and ankle joint and ground reaction?forces under a running speed of 3.33m/s （speed varying range： ±5%）， and calculated quadriceps strength， patellofemoral joint contact force， patellofemoral joint contact area， and patellofemoral joint contact stress?by means of reverse dynamics?etc. The results show the followings： the peak impact forces and peak ground hitting forces under the conditions of the two types of running shoes had no significant differences; as compared to cushioned running shoes， when running with minimalist?running shoes： 1） the maximum flexion angle of the knee?joint decreased significantly?（P<0.01）; 2） the knee joint contact area decreased significantly （P<0.01）; 3） the peak torque of the knee joint extensor decreased significantly?（P<0.01）; 4） the peak values of the patellofemoral joint contact force?and stress decreased significantly?（P<0.05）. This study indicates that as compared to cushioned running shoes， wearing minimalist?running shoes significantly?decreases patellofemoral joint contact force?（by 17.02%） and reduces patellofemoral joint contact?stress by reducing knee joint extensor torque， while not affecting the peak impact force after ground contracting， thus effectively improving patellofemoral joint loads in the supporting period， and providing a possibility to further reduce the risk of patellofemoral joint pain syndrome.

Key words：sports biomechanics;patellofemoral joint;patellofemoral joint pain syndrome;patellofemoral joint stress;sports shoes

隨著人民生活水平不斷提高，《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》頒發(fā)實(shí)施，標(biāo)志著全民健身時(shí)代的到來。數(shù)以億計(jì)公民參與到體育運(yùn)動中來，跑步則是其中最受熱捧的一項(xiàng)運(yùn)動^[1]。近幾年馬拉松賽事數(shù)量以及參與人數(shù)持續(xù)走高，隨著跑步熱潮的到來隨之而來的損傷不可避免。最近的統(tǒng)計(jì)表明，膝關(guān)節(jié)疼痛依然是跑步中最常見的損傷：在參加上海國際馬拉松800名跑者的調(diào)查中^[2]，膝關(guān)節(jié)損傷的總發(fā)病率高達(dá)23%。Taunton 等^[3]對2 002名跑步損傷患者的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，過勞性損傷——髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征（patellofemoral joint pain syndrome，PFPS）的發(fā)病率最高，為16.5%，而髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（patellofemoral joint stress，PFJS）增大是重要的致病因素之一^[4]。膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，周圍肌肉軟組織共同維持髕骨的穩(wěn)定性，而任何力學(xué)的改變均有可能使髕股關(guān)節(jié)周圍受力分配產(chǎn)生改變。研究指出，具有髕股關(guān)節(jié)痛的患者具有不同跑步生物力學(xué)特征^[5]。所以，跑步時(shí)膝關(guān)節(jié)力矩以及髕股關(guān)節(jié)接觸力和應(yīng)力的改變可能影響PFPS的發(fā)病率。相應(yīng)地，過勞損傷的機(jī)理是由于肌肉與骨骼重復(fù)高負(fù)荷工作的累積效應(yīng)^[6]，這就意味著若是膝關(guān)節(jié)負(fù)荷有一定程度的降低，則長時(shí)間跑步對膝關(guān)節(jié)累積效應(yīng)可能將大大減小。

隨著科技的不斷發(fā)展，各種新材料與新設(shè)計(jì)運(yùn)用于運(yùn)動鞋特別是中底結(jié)構(gòu)之中，并聲稱能夠減小對下肢的負(fù)荷。誠然，不同運(yùn)動鞋的特殊力學(xué)結(jié)構(gòu)可改變?nèi)梭w的受力特點(diǎn)。對于健康跑者，穿著不同運(yùn)動鞋能影響步頻、觸地角度、垂直負(fù)載率、關(guān)節(jié)受力等下肢生物力學(xué)特征^[7]。而近年來裸足跑逐漸流行，諸多跑者選擇能夠達(dá)到仿裸足效果的極簡跑鞋，實(shí)際上這種運(yùn)動鞋沒有太多的緩沖結(jié)構(gòu)，僅起到基本保護(hù)作用。大量研究已經(jīng)證明極簡跑鞋能改變下肢著地姿態(tài)，但主要集中在足踝關(guān)節(jié)的適應(yīng)上，如觸地時(shí)足與地面夾角改變、觸地方式更趨向于前掌觸地以及踝關(guān)節(jié)的肌肉和韌帶適應(yīng)性變化，如小腿三頭肌和跟腱^[8-11]。目前針對膝關(guān)節(jié)負(fù)荷的研究則相對較少，進(jìn)而限制了理解運(yùn)動鞋與膝關(guān)節(jié)，特別是與髕股關(guān)節(jié)受力特征之間的關(guān)系。因此，本研究聚焦跑步時(shí)髕股關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特征，探究穿著不同極簡指數(shù)^[12]（minimalist index，MI）跑鞋（MI 86%極簡跑鞋和MI 26%緩沖跑鞋）對髕股關(guān)節(jié)接觸力（patellofemoral contact force，PFCF）、應(yīng)力（PFJS）等的即刻影響，以期通過改變跑鞋條件來降低PFPS的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

1 ?研究對象與方法

1.1 ?研究對象

實(shí)驗(yàn)招募受試者15名，受試者均為健康男性業(yè)余跑者（年齡（31.4±6.6）歲、身高（174.7±6.3） cm、體質(zhì)量（73.2±9.8） kg、平均周跑量（30.6±9.5） km），近一個(gè)月內(nèi)周跑量均大于20 km，跑姿均為后跟著地。另外，所有跑者均習(xí)慣穿著具有緩沖功能的運(yùn)動鞋，并且沒有裸足跑或穿著其他特殊運(yùn)動鞋的經(jīng)歷（如五指鞋、極簡跑鞋、比賽用釘鞋等）。實(shí)驗(yàn)開始之前，為確保受試者3個(gè)月之內(nèi)沒有骨骼肌肉損傷病史，每名受試者都需要自愿填寫基本信息問卷并簽訂知情同意書。

1.2 ?研究方法

1）運(yùn)動鞋選取。

Esculier等^[12]為跑鞋的簡易程度制定了標(biāo)準(zhǔn)，提出MI以區(qū)分不同跑鞋的極簡程度。根據(jù)指南，通過質(zhì)量、鞋跟厚度、前掌與后跟落差、輔助穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、柔韌性5個(gè)方面評分對跑鞋MI進(jìn)行計(jì)算。其中，輔助穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括：多密度中底、中底熱塑材料、硬質(zhì)后跟、足弓支持結(jié)構(gòu)內(nèi)底、鞋面中部收緊支持結(jié)構(gòu)、中底外擴(kuò)結(jié)構(gòu);柔韌性包括卷曲柔韌性與扭轉(zhuǎn)柔韌性。MI越高則反映跑鞋的簡易程度越高。

本實(shí)驗(yàn)中，極簡跑鞋使用INOV-8 Bare-XF 210 V2系列，該運(yùn)動鞋的外底采用Inov公司專利黏性橡膠，厚度約3 mm，無任何中底緩沖結(jié)構(gòu)。鞋面為網(wǎng)狀合成材料，輕盈透氣且貼合腳面，利于跑步時(shí)腳趾的運(yùn)動。該鞋前掌、后跟落差為0 mm，42碼質(zhì)量為227 g，MI=86%。緩沖跑鞋使用Nike Air Zoom Pegasus 34輕質(zhì)運(yùn)動鞋，該運(yùn)動鞋的中底采用EVA泡棉并在前掌和后跟中設(shè)置有Zoom Air氣墊，鞋前掌與后跟的落差為7 mm，42碼質(zhì)量為285 g，MI=26%。跑者穿著兩種運(yùn)動鞋時(shí)襪子均穿著Nike Dri-FIT運(yùn)動襪，以排除其他足底緩沖條件帶來的干擾。兩種實(shí)驗(yàn)跑鞋具體MI對比如表1所示。

2）實(shí)驗(yàn)儀器。

（1）瑞士生產(chǎn)Kistler三維測力臺2臺，型號9287B，90 cm×60 cm×10 cm，外置信號放大器。該測力臺可測量跑步時(shí)三維地面反作用力（ground reaction force，GRF）。本研究使用的采樣頻率為1 000 Hz（見圖1）。

（2）英國產(chǎn)VICON三維高速紅外攝像捕捉系統(tǒng)。本研究使用10臺三維紅外攝像頭（型號T40）同步記錄受試者下肢髖、膝、踝3關(guān)節(jié)骨性標(biāo)志處的反光球軌跡（見圖1），用于計(jì)算運(yùn)動學(xué)參數(shù)。本研究使用的采樣頻率為100 Hz并與測力臺同步采集。

（3）跑速測量采用意大利Micro gate公司生產(chǎn)的Witty-Manual光柵測速系統(tǒng)。光柵計(jì)時(shí)起點(diǎn)與終點(diǎn)距離4 m，跨越測力臺區(qū)域（見圖1）。

3）實(shí)驗(yàn)流程。

首先，受試者了解實(shí)驗(yàn)流程并簽署相關(guān)問卷與知情同意書。更換統(tǒng)一的運(yùn)動服裝后，在骨盆和下肢關(guān)節(jié)骨性標(biāo)志點(diǎn)設(shè)置反光marker球。跑步實(shí)驗(yàn)前受試者穿著實(shí)驗(yàn)用鞋以自選跑速在跑步機(jī)上進(jìn)行5 min熱身跑，之后進(jìn)行1 min的3.33 m/s實(shí)驗(yàn)跑速適應(yīng)。準(zhǔn)備活動完成后，受試者根據(jù)生成的隨機(jī)表穿著極簡跑鞋與緩沖跑鞋中的一種，以目標(biāo)速度跑過4 m長的實(shí)驗(yàn)跑道，之后換另一雙鞋完成相同測試。跑道中設(shè)置有兩塊Kistler測力臺，并由光柵測速系統(tǒng)測量其跑速。滿足以下3種情況時(shí)，視為一次成功實(shí)驗(yàn)：（1）通過測速區(qū)間速度為3.33 m/s（速度變化范圍±5%）;（2）測得受試者優(yōu)勢腿后跟觸地到離地整個(gè)過程均在同一塊測力臺上;（3）運(yùn)動鞋觸地采集GRF過程中與臺面無相對滑動。2種鞋各成功采集3次數(shù)據(jù)并用其平均值進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

1.3 ?參數(shù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

1）評價(jià)參數(shù)與計(jì)算方法。

一般通過膝關(guān)節(jié)伸肌力矩峰值、髕股關(guān)節(jié)接觸力（PFCF）和髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（PFJS）峰值的大小來評估跑步時(shí)膝關(guān)節(jié)負(fù)荷^[13-15]。本研究使用采集的地面反作用力與反光球軌跡數(shù)據(jù)在Visual 3D v3軟件中建立三維模型，以計(jì)算跑者觸地階段垂直GRF的沖擊力和蹬地力、膝關(guān)節(jié)力矩等動力學(xué)參數(shù)，以及膝關(guān)節(jié)屈曲角度θ、踝關(guān)節(jié)角度和足與地面的夾角等運(yùn)動學(xué)參數(shù)，并根據(jù)足觸地角度確定跑者觸地方式。支撐期的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行時(shí)間上的標(biāo)準(zhǔn)化（0～100%），并以平均值繪制成曲線，比較整個(gè)支撐期不同極簡指數(shù)跑鞋條件下膝關(guān)節(jié)各力學(xué)參數(shù)的變化差異情況。另外，PFCF、PFJS以及相關(guān)參數(shù)通過參考文獻(xiàn)[13，15]進(jìn)行計(jì)算，具體方法如下：

“髕股關(guān)節(jié)接觸面積（S_PFCA，單位：mm²）為矢狀面膝關(guān)節(jié)角度函數(shù)：

S_PFCA=0.0781× ×+151.75

其中，為膝關(guān)節(jié)矢狀面屈曲角度?！?/p>

股四頭肌有效力臂（L_A，單位：m）為矢狀面膝關(guān)節(jié)角度函數(shù)：

L_A=

股四頭肌肌力（F_Q，單位：N）：

F_Q（）=

M_EXT（）

L_A（）

其中，M_EXT為膝關(guān)節(jié)伸膝力矩（單位：N·m）。

髕股關(guān)節(jié)接觸力（F_PF，單位：N）：

F_PF=2F_Q·Sin（β/2）

其中，β=（30.46±0.53）·，β（單位：（°）為股四頭肌肌力線與髕韌帶拉力線之間的夾角（見圖2）。

髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力（P_PFJS，單位：Mpa）：

P_PFJS=F_PF/S_PFCA（）

1）F_Q為股四頭肌肌力（單位：N）;F_PF（N）為髕股關(guān)節(jié)接觸力（PFCF）;F_P為髕韌帶拉力線;β（單位：（°））為股四頭肌肌力線與髕韌帶拉力線之間的夾角;θ（單位：（°））為膝關(guān)節(jié)屈曲角度。

2）統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。

所有數(shù)據(jù)使用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，使用配對樣本T檢驗(yàn)比較同一受試者分別穿著兩種跑鞋下各參數(shù)差異水平，顯著性水平α=0.05。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?地面反作用力

所有跑者穿著兩種運(yùn)動鞋的垂直地面反作用力（vGRF）均具有2個(gè)峰值。如表2所示，無論穿著極簡跑鞋還是緩沖跑鞋，支撐期vGRF的沖擊力峰值（即第1峰值FP）和蹬地力峰值（即第二峰值SP）均無明顯差異（P>0.05）。

2.2 ?運(yùn)動學(xué)

如表3所示，穿著2種鞋時(shí)足與地面的夾角均為正值，說明跑者均采用后跟觸地跑姿，并且觸地時(shí)刻膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)角度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05），但穿著極簡跑鞋時(shí)足與地面夾角顯著降低35.6%（P<0.05）。穿著極簡跑鞋時(shí)，支撐期膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度以及髕股關(guān)節(jié)接觸面積峰值均顯著低于緩沖跑鞋（P<0.01）（見表2），其中膝關(guān)節(jié)屈曲角度峰值降低6.5 %，髕股關(guān)節(jié)接觸面積峰值減小5.4%。并且穿著極簡跑鞋時(shí)整個(gè)支撐期間，膝關(guān)節(jié)屈曲角度曲線在支撐中后期多低于緩沖跑鞋（見圖3 A）。

2.3 ?動力學(xué)

穿著極簡跑鞋時(shí)伸膝力矩峰值、髕股關(guān)節(jié)接觸力、髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力峰值均顯著小于穿著緩沖跑鞋（P<0.05）（見表2）。其中：伸膝力矩峰值降低12.3%，髕股關(guān)節(jié)接觸力降低17.0 %，髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力峰值降低10.4 %。與膝關(guān)節(jié)屈曲角度曲線一致，在穿著極簡跑鞋時(shí)整個(gè)支撐中后階段，上述反映膝關(guān)節(jié)負(fù)荷的曲線均多低于穿著緩沖跑鞋（見圖3B、C、D）。

3 ?討論

本研究的目的是探究穿著不同極簡指數(shù)跑鞋對髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)的即刻影響，以期通過直接更換跑鞋降低膝關(guān)節(jié)負(fù)荷、減少PFPS的風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，跑鞋的緩沖結(jié)構(gòu)能降低跑步時(shí)的沖擊力，對下肢起到緩沖和保護(hù)作用。而本研究觀察到，與穿著極簡跑鞋相比，穿著緩沖跑鞋并未改變觸地后的沖擊力大小，且未影響觸地時(shí)刻踝與膝關(guān)節(jié)的屈伸角度。相反，在支撐期的過渡階段和蹬地階段（20%～100%），穿著極簡跑鞋通過改變屈膝范圍、伸膝力矩等參數(shù)有效降低髕股關(guān)節(jié)接觸力及應(yīng)力，而PFPS癥狀產(chǎn)生的機(jī)制正是髕股關(guān)節(jié)承受過于頻繁的高負(fù)荷^[14，16-17]。因此，本研究結(jié)果推測跑者穿著高M(jìn)I極簡跑鞋可能對降低PFPS風(fēng)險(xiǎn)有益。

上述發(fā)現(xiàn)與前人的部分研究^[6，18-19]一致，Sinclair與Esculier等^[7-8]認(rèn)為穿著極簡跑鞋改變了下肢策略，即步頻更高，觸地時(shí)刻足與地面夾角更低，膝關(guān)節(jié)屈曲峰值和關(guān)節(jié)活動范圍（range of motion，ROM）降低。此外，本研究中跑者穿著極簡跑鞋跑步支撐期間，雖然根據(jù)屈膝角度與髕股關(guān)節(jié)接觸面積函數(shù)，膝關(guān)節(jié)的ROM降低使得髕股關(guān)節(jié)接觸面積降低，這對降低髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力是不利的。然而，另一方面，跑者穿著極簡跑鞋在蹬地期表現(xiàn)出更小的伸膝力矩，使得髕股關(guān)節(jié)接觸力大幅減小，最終使髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力顯著下降10.4%。進(jìn)一步探究極簡跑鞋對跑步支撐期髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力、應(yīng)力特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：在支撐期0～20%階段，不同跑鞋條件曲線基本重合，而極簡跑鞋帶來的改變約出現(xiàn)在支撐期20%時(shí)間點(diǎn)之后。首先，支撐期前20%為沖擊階段，此階段下肢承受觸地帶來的沖擊，vGRF達(dá)到第一峰值，即沖擊力峰值。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不論是緩沖階段沖擊力峰值還是蹬地階段峰值，緩沖跑鞋與極簡跑鞋并無顯著差異。同時(shí)，沖擊階段僅占整個(gè)支撐期的1/4，而本研究認(rèn)為穿著極簡跑鞋在時(shí)間占比更多的過渡階段和蹬地階段（20%～100%）展現(xiàn)出較低的膝關(guān)節(jié)負(fù)荷可能更有價(jià)值。近年來支持裸足跑的學(xué)者們認(rèn)為，跑鞋并不是簡單地減小沖量、降低沖擊階段負(fù)載率和過濾高頻沖擊信號，而是對下肢提供不同的感覺輸入從而產(chǎn)生不同的肢體應(yīng)答，改變下肢策略^[20-22]。正如本實(shí)驗(yàn)中穿著極簡跑鞋時(shí)最大屈膝角度減小、伸膝力矩下降等在較長時(shí)間占比的非沖擊階段的主動改變，提示這對降低髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷的重要性。

基于對極簡跑鞋進(jìn)行的分級^[12]，本研究對比了MI86%極簡跑鞋與MI26%緩沖跑鞋，以期進(jìn)一步探究膝關(guān)節(jié)負(fù)荷及下肢生物力學(xué)特征與MI的關(guān)系。Esculier等^[7]對不同MI鞋進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動鞋的極簡指數(shù)越高時(shí)，觸地時(shí)足與地面角度越小、髕股關(guān)節(jié)接觸力峰值越小。此外，Sinclair等^[8]對比了極簡跑鞋、緩沖跑鞋與極緩沖跑鞋（maximalist shoes）對膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響，同樣發(fā)現(xiàn)穿著極簡跑鞋時(shí)膝關(guān)節(jié)ROM減小，但在穿著極緩沖跑鞋時(shí)髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷參數(shù)比其他2種跑鞋情況更大。上述結(jié)論與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似：MI低的跑鞋盡管中底更厚，卻不會降低髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷。與之相反，越強(qiáng)緩沖帶來的感覺輸入會造成屈膝角度更大、伸膝力矩更大的下肢運(yùn)動控制策略，反而可能會增加膝關(guān)節(jié)負(fù)荷和PFPS的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

在本研究之前的同類研究中，招募受試者時(shí)并沒有對其跑步時(shí)著地模式進(jìn)行限制，也沒有排除受試者先前是否有穿著極簡跑鞋的習(xí)慣^[20]。而事實(shí)上在長距離跑者中，大約70%以上的跑者均采用后跟著地模式^[23-24]。Horvais等^[25]發(fā)現(xiàn)在跑者更換極簡跑鞋的適應(yīng)過程中，后跟跑者會趨向足中或前掌著地模式（midfoot or forefoot strike pattern）。本研究中垂直GRF均呈現(xiàn)兩個(gè)峰值，并且著地時(shí)足與地面的夾角為正值，說明跑者穿著極簡跑鞋后仍然為后跟著地^[26]。但值得注意的是，穿著極簡跑鞋后足與地面的夾角減少35.6%。此外，穿著極簡跑鞋在堅(jiān)硬地面上采用后跟著地模式會導(dǎo)致足跟疼痛，跑者會主動嘗試使用足中或前掌著地模式來避免疼痛^[27]，諸多原因?qū)е聫拇┚彌_跑鞋過渡到穿極簡跑鞋時(shí)觸地模式會發(fā)生變化。而眾多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，前掌著地模式亦能有效降低髕股關(guān)節(jié)接觸力與應(yīng)力，也能起到降低膝關(guān)節(jié)負(fù)荷、減少PFPS疼痛的作用^[6，28-29]。因此，分析改穿高M(jìn)I極簡跑鞋帶來的后續(xù)效應(yīng)仍然有待豐富。

另外，更換為高M(jìn)I極簡跑鞋需要一個(gè)適應(yīng)過程^[30]。穿著極簡跑鞋類似裸足跑，對足底屈肌群的力量和功能有一定要求^[31]。Lieberman等^[32]認(rèn)為足在上萬年的進(jìn)化過程中，其功能均是為了適應(yīng)裸足走或跑這一特征，且人類最近百年才開始穿著具有緩沖作用的鞋。足部結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)特點(diǎn)可能未完全適應(yīng)現(xiàn)在的緩沖跑鞋，而長期穿著緩沖跑鞋的跑者，其足部肌肉又不能滿足或適應(yīng)即刻穿著極簡跑鞋時(shí)的肌力要求，導(dǎo)致足底肌肉易疲勞甚至過勞性損傷。其次，極簡跑鞋促使跑者著地模式趨于向前掌改變，而前掌著地模式跑步時(shí)對小腿三頭肌肌力的要求更高。因此，在更換為高M(jìn)I極簡跑鞋的過程中，建議跑者基于以前的跑量，采用替換方式逐漸增加穿著極簡跑鞋跑步的時(shí)間，從而逐漸提升相關(guān)肌肉力量以及下肢與足部的適應(yīng)能力。

基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本研究發(fā)現(xiàn)后跟著地時(shí)穿著不同極簡指數(shù)跑鞋對髕股關(guān)節(jié)受力特征存在差異，具體表現(xiàn)為：相比緩沖跑鞋，穿著極簡跑鞋在未影響觸地后沖擊力峰值的同時(shí)，通過降低伸膝力矩大幅度減少髕股關(guān)節(jié)接觸力（下降17.02%）、降低髕股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力，從而有效改善支撐期髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷，為進(jìn)一步減小髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征風(fēng)險(xiǎn)提供可能。

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