跑步姿态评估背后的生物力学

近年来，随着"**健身"和"健康中国"上升为国家战略，人们的运动健身意识大为增强，跑步这项简单而时尚的运动成为了当之无愧的C位，国内各项马拉松、长跑相关赛事也不断开展。但是许多人没跑几天就出现了腰酸腿痛的状况，这不**是日常缺乏锻炼的原因，更可能是由于错误的跑步姿势所导致的腿部肌肉损伤和膝盖磨损。

科学的跑姿和步态评估、技术动作诊断和优化，不再**作为专业运动员的追求，也是不少业余长跑爱好者的诉求。

那么，我们应该如何进行跑姿分析呢？

*直观的就是通过视觉分析，通过了解正确及错误的跑姿，来进行跑姿矫正。很多刚开始跑步的人，想当然的以为想要跑得更快，需要「狠踹」地面，也就是所谓的「蹬地」。初学者蹬地的目的无非就是延长腾空时间，使得步幅加大，从而跑得更快。

不过，很遗憾，研究数据表明，百米飞人和马拉松选手的腾空时间是一样一样的。他们**的区别是触地时间，百米选手的触地时间只有马拉松选手触地时间的一半不到。

蹬地会产生往上"蹦"的力，会延长触地时间，会加大接下来落地时的冲击力，会造成跨大步及体前着地，会带来伤痛......

视觉分析是评估跑姿的重要组成部分，但缺少一些生物力学的客观数据，例如：地面反作用力、压力分布、压力中心（CoP）、步长步速支撑/摆动期时间......

此类信息在跑步步态问题的诊断和**中很重要，但无法通过视觉分析准确获得。这时就需要一些生物力学分析工具，旨在通过生物力学和运动学手段，揭示跑步步态异常的关键环节及影响因素，从而指导康复评估和**，有助于临床诊断、机理研究等。

**我们便通过跑步姿态，来聊聊那些与"足-鞋-地"相关的生物力学研究。

Qualisys三维动作捕捉系统

Qualisys基于亚毫米精确度的工业级镜头，配合带有跑姿分析插件的QTM软件，一键输出跑步动作技术分析报告。

这份报告包括视频和全身生物力学分析数据：身体倾斜/旋转角度、肘关节和腕关节运动轨迹、骨盆高度、髋关节角度、膝关节角度、足部触地方式等。这些数据可以帮助跑者调整跑步技术，提高跑步技能，远离损伤。

表面肌电采集系统

肌肉收缩是运动的原动力，也就是说，不同的肌肉在不同的时间段协同工作才能完成跑步动作。大脑神经通过向肌肉发放信号，命令肌肉收缩，而这种信号的形式就是生物电。

表面肌电采集系统（Motion lab、Myon等）通过贴在身体表面的信号接收器来获得这种“信号”。据此，我们就可以分析在运动时不同肌肉何时收缩，收缩的强度有多大等。这些数据可以帮助跑者进行肌肉训练。

足底压力测试系统夫纳格比安随着新型传感技术和计算机技术的进步 ，足底压力测量在生物力学步态研究中日显其重要地位，现已成为生物力学代表性的研究方向。通过高速动态记录且灵活便携的高分辨率传感器为生物力学x相关人士，临床医生和研究人员提供分析和评估步态、步行和跑步步态及足底压力数据的准确方法。

因为其超薄外形和便携式的设计，可在实验室、办公室、健身房等任何平坦表面中进行测试。

三维测力台

三维测力台系统可检测出站立或跑步时足底与支承面之间的压力（垂直、左右、前后三个方向），通过对这些压力数据的测量和分析，可以获得反映人体下肢的结构、功能乃至全身协调性等方面的生物力学信息。

同时，三维测力台系统可检测出在跑步过程中正常人和患者的地面反力站立时的压力中心曲线，由测力台系统检测出的图形和数据对比分析正常人和患者的步态，从而发现患者在步行时存在的问题，找出影响步态的因素，为患者的康复计划进行评估并提出建议。

运动跑台

Rodby 有超过20年研发和生产经验，致力于为体育科研,康复和训练提供跑台，能提供小型、中型、大型、特大型及动物**跑台等系列产品，并能根据用户需求定制跑台。（中型跑台速度可达30 – 60 km/h，大型跑台速度可达 50 – 80 km/h）。能与心肺功能系统同步，使用第三方设备可控制跑台。

可自定义多种训练程序，跑步、滑冰滑雪、骑车、轮椅全功能训练（可选配下坡跑模式、环境模拟舱）GPS模拟赛道，根据需求定制。

Rodby跑台在全球有****度，尤其以超过2米以上的大跑台和冰雪**跑台*为**。产品在全球多家科研机构和奥林匹克训练中心有**应用。

压力感测纸

Pressure Film 压敏纸应用于物品接触面积测试，精度可达图片像素级别，还原真实接触面积以及花纹细节压强差异。可应用于篮球鞋 网球鞋 跑鞋等鞋底的花纹设计与研发。提升运动鞋产品止滑抓地性能。后期可以自定义区域并且输出各区域平均压强、**压强、*小压强、压力值、接触面积等相关统计结果。

Topaq 感压纸数据分析系统可以通过扫描压敏纸显示面，生成全彩色压力图和统计数据，这在感压纸分析领域里是****的。

速度灵敏反应测评系统

SmartSpeed速度灵敏反应测评系统，是一款专为运动员和教练员打造的提高速度、灵敏性、反应能力和体能的训练武器，是一款集科研、训练和测试于一体的系统工具。

全场应变测量与仿真优化分析系统

MatchID-2D3D全场应变测量系统可以实现对振动物体表面全场3D位移，变形和应变测量。其应用领域遍及材料力学，疲劳及断裂力学，结构力学，冲击力学，振动力学，微纳米力学，生物力学等。

广大科研工作者和各行各业的工程师们利用MatchID-2D/3D系统可以完成以下事项：测量产品或结构表面的3D位移场、应变场、应力场;评估产品的性能和品质;修正和验证有限元模型，缩短产品开发周期。

激光双足脚型三维扫描仪

激光双足脚型三维扫描仪采用激光光学三角测量技术，可在几秒钟内获取人体足部三维数据并自动建立人体足部模型及采集足部部位尺寸数据。可应用于测量人体足部尺寸，三维脚型分析，鞋类设计和个性化鞋类定制等领域。

跑姿与跑鞋的研究前景广阔，已成为国内、外运动生物力学研究的热点领域。