着陆动作的冲击力

6.1.3.1 参数定义

测力台采集的地面反作用力数据通过巴特沃斯二阶双向滤波器滤波，截止频率为50赫兹。本研究选取垂直地面反作用力最大值（Fzmax）、Fzmax时刻（t F）、负载率最大值（Gz）、Gz时刻（t G）、冲击力频率（f GRF）和缓冲期作为冲击力参数。

最大负载率表达式如下：

冲击力频率表达式如下：

通过结合冲击力峰值Fz和20%～80%冲击阶段的负载率平均值Gz，ave，确定输入频率。

6.1.3.2 比较结果

如图6-3，为不同着陆方式下冲击力峰值及出现时间、最大负载率及冲击力频率比较。三种高度情况下，主动着陆时的冲击力峰值均显著小于被动着陆时。在30cm和45cm高度条件下，主动着陆时的冲击力峰值出现的时间较晚（P＜0.05），且同等高度情况下，主动着陆时的负载率峰值出现的时间也较晚（P＜0.05）。在三种高度条件下主动着陆时的最大负载率均显著小于被动着陆时，同时，主动着陆时的冲击力频率小于被动着陆时（P＜0.01）。

6.1.3.3 不同着陆模式的冲击力差异

冲击力的显著性差异主要体现在所有高度情况下主动着陆方式冲击力峰值、最大负载率均发生明显的衰减，并延迟了上述峰值出现的时间，且在所有高度情况下主动着陆的冲击力频率也显著小于被动着陆。适当大小的冲击力刺激有利于提升骨的完整性以及骨密度。但是，过高的冲击力则会造成运动损伤。研究显示，在起跳和着陆时，人体通常需要承受3.5～7倍体重的地面冲击力。如此之大的冲击力，足以造成运动损伤的发生。影响冲击力大小的因素主要包括下落高度、下肢运动学和运动表面等。本实验中，受试者穿着统一的运动鞋且都从相同的高度落于同样的测力台上。因此，影响冲击力峰值的大小和出现的时间主要与受试者着陆的运动策略有关。在主动着陆时，当受试者可以通过采用屈膝屈髋的着陆方式，这种着陆方式可以增加关节角度进而减小着陆的有效质量，减少冲击。

图6-3 不同着陆方式下冲击力峰值及出现时间、最大负载率及冲击力频率比较

（AL：主动着陆；PL：被动着陆）

另外，关于冲击力，我们还发现主动着陆的冲击频率显著小于被动着陆。当主动着陆时，冲击力的频率为7～11Hz之间，类似于之前研究发现，当人类在主动跑、跳过程中，冲击力的频率在10～20Hz左右[5，8]。而在被动着陆时，人体接收到更大的输入信号，这就可能导致了2倍于主动着陆时的冲击力频率。这一结果与Boyer和Nigg[9]关于在不同表面跑步的冲击力频率的研究结果相似。他们发现，未知情况下在高硬度表面跑步时，其输入频率显著大于在已知情况下在较软的表面进行跑步。因此，我们认为在被动着陆情况下，由于人体肌骨系统需要通过不同的运动策略来完成着陆动作，在着陆时，会受到更大的作为输入信号的冲击峰值，最终影响相关软组织振动频率的增加。