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河南师范大学本科毕业论文 学号： 1006324042最大摄氧量测试后足底压力分布研究学院名称： 体育学院 专业名称： 运动人体科学 年级班别： 2010级2班 姓 名： 指导教师： 副教授 2014年4月河南师范大学本科毕业论文最大摄氧量测试后足底压力分布研究摘 要 目的：探讨最大摄氧量测试对足底压力产生的影响，为科学指导最大摄氧量测定提供参考。试验方法：以无训练经历年龄在21-24岁的男女各十名为实验对象。通过foot scan平板测试系统采集最大摄氧量测试前后完整步态周期的足底压力分布图。运用UCLA运动方案测得受试对象的最大摄氧量。对足底各区域压力峰值、压强峰值、达峰值压强时间及冲量等情况进行深入的对比研究。结果：关键词 最大摄氧量；足底压力；分布Study On Plantar Pressure Distribution After Maximal Oxygen Uptake TestAbstract Purpose:Discusses the effect of Maximal Oxygen Uptake test on plantar pressure.The conclusions will provide reference for guiding Maximal Oxygen Uptake Test .Method:With every 10 men and women students of HeNan normal university non-professional sports called experiment object. Through the foot scan test system collection vo2 Max test before and after complete the plantar pressure distribution of the gait cycle. Using the UCLA running protocol measured the vo2max of subjects. Of plantar pressure in each region of the peak, peak pressure, peak pressure and impulse when in-depth comparative study. Keywords Maximal Oxygen Uptake;Pressure Distribution;Distribution前 言步行是人类最基本、最简单的运动形式之一,人体步行中双足起着至关重要的作用。足由26块骨头、33个关节、20多块肌肉和100多条韧带组成。美国足部医学会的研究报告显示,一个正常人每天平均大约要行走8 000步,人一生所走的距离约为地球周长的2.5倍以上,而在步行时足部所承受的地面反作用力达到1.5倍体重,跑步时更达到34倍体重。步行时足底与支撑面之间的压力分布反映了下肢乃至全身的生理、结构和功能等方面的信息,人体下肢骨关节的创伤、畸形、肿瘤、感染、神经系统疾病,甚至精神状态都会不同程度地影响人体的步态。当前,步态分析已成为研究热点。步态分析(gait analysis)是利用力学概念,结合人体解剖学和生理学知识对人体行走功能进行对比分析的一种生物力学研究方法。最大摄氧量(maximal oxygen uptake,VO2max),也被称为最大吸氧量(maximal oxygen intake)或最大耗氧量(maximal oxygen consumption),是指机体所能摄取和利用的最大氧气量。自从Hill等人在20世纪20年代提出VO2max概念,后来又经Taylor等证实摄氧量平台的存在,他们的VO2max理论已经被许多世界知名的运动生理学家所证实。VO2max被公认为是对人体的机能、运动员的训练水平进行动态评估的重要指标之一，最大摄氧量的测试也常常被用于学校体育教学中作为对学生进行体质评估的依据，以及在体育教学研究中作为不同教学和训练方法之间进行效果比较的一项可靠的量化指标承认并加以扩展,VO2max作为运动生理学领域里衡量心肺功能与有氧耐力水平的经典指标,得到了非常广泛的应用。VO2max的直接测试是通过呼吸测定仪,直接测量受试者最大(力竭)运动过程中的呼吸气体(通气量、摄氧量、二氧化碳排出量等),然后按照一定的标准,确定受试者的VO2max。经典的VO2max判定标准通常取决于:1)摄氧量平台的出现;2)达到呼吸交换率、心率以及血乳酸浓度阈值;3)受试者的主观力竭。最大摄氧量测试会导致疲劳甚至力竭，本研究使用国际上先进的Foot scan高频足底压力测试系统测试最大摄氧量测试前后足底压力的分布。对足底各区域压强峰值、达峰值压强时间及冲量等情况进行深入的对比研究。1 实验部分1.1 实验对象 以无训练经历年龄在21-24岁的男女各十名为实验对象，所有受试者均自愿参加本实验，对实验情况有一定的了解，下肢无损伤史，经足部检查，确定其无足部疾病和足部损伤，并无扁平足，无任何心、肺疾病史，身体健康，身体质量指数（BMI）25实验前24小时没有进行剧烈运动和饮酒，实验前4小时没有喝咖啡、抽烟，具有良好的运动能力。受试者基本情况见表 1表1 受试者基本情况性别年龄身高（cm）体重（kg）收缩压舒张压安静心率BMI男女1.2 实验仪器跑台采用德国h/p/cosmas 公司生产的5.0系列跑台。最大摄氧量采用美国AEI公司生产的MAX-II运动心肺功能测试系统。心率表采用芬兰产POLAR-S625X心率表。足底压力应用比利时RSscan公司生产的足底压力分布测试平板系统Foot scan insole 进行测试。测量频率为500 Hz，传感器厚度2.2 mm，传感器密度4个/cm2。引出厚度1.5 mm，压力范围160 N/cm。1.3 实验步骤实验准备：受试者均在下午测试，受试者静坐10分钟，测试受试者的血压、心率，将测力平板平放在地板上，测力平板两边均铺上延长跑道，所有受试者均脱鞋袜，收集受试者自然行走时的足底压力分布图，数据采集时间为10s，记录并保存数据。跑台运动：受试者戴上呼吸面罩，戴上 polar 运动系列心率表，按照表2（UCLA）的运动方案在跑台上进行运动，同时采用美国 AEI公司生产的MAX-II运动心肺功能测试系统，同步测量记录实验过程中受试者的气体代谢变化。UCLA运动方案：运动起始负荷前三分钟分别为 4.8km/h；5.5km/h;6.0km/h，第四分钟坡度为2每 1min 递增 1.1km/h1.3km/h，直到速度达到16.7km/h，之后速度不变，坡度每1min 递增2，直至疲劳。气体代谢指标：通气量（VE）、摄氧量(VO2)和运动中心率(HR)的变化。跑台疲劳判断标准为：HR180b/min；呼吸商（RQ）1.1；随着运动负荷的增加，而 VO2不再增加或稍有下降；受试者主观感觉精疲力竭，虽经反复鼓励仍不能维持设定的运动强度。具备上述 4 项中的 3 项即可判定机体疲劳。运动结束即刻按足底压力测试的方法，记录并保存足底参数。正式实验前受试者先在功率跑台上慢跑 5min 作为准备活动。表2 跑台递增负荷运动方案运动强度时间（min）坡度(%)速度（km/h）1104.82105.53106.04127.25128.46129.671210.881212.091213.2101214.4111215.6121216.7131416.71.4 测试指标（1）气体代谢指标：通气量（VE）、摄氧量(VO2)和运动中心率(HR)的变化。（2）步态分期：这里将一个步态周期分为 3 个阶段，即足跟着地阶段、足支撑阶段和足蹬伸阶段。足跟着地阶段：从足跟刚开始接触平板至其中一跖骨接触平板的时间；足支撑期：从某一跖骨接触平板至足跟离开平板的时间；足蹬伸期：从足跟离开平板至全足离开平板的时间。（3） 足底压力分布参数包括足底各区域冲量，压强峰值及其压强峰值出现时间，压力峰值及其压力峰值出现的时间。1.5足底分区动态足底压力的研究，揭示了人体在运动过程中足的动力学特征。为研究足底压力分布与传导特性，将足底根据人体解剖结构分为三个区：即足前区(Forefoot，简称 FF)、足中区(Midfoot，简称 Mf)、足后区(Rearfoot，简称 RF)。进一步细分，将足前区细分为七个区域，分别是 T1：大拇趾；T2-T5：第二至第五脚趾；M1：第一跖骨；M2：第二跖骨；M3：第三跖骨；M4：第四跖骨；M5：第五跖骨。足后区分为：HM：足后跟内侧；HL：足后跟外侧。1.6 数据分析统计数据分析采用 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 13.0 统计软件对实验的相关数据进行统计和分析。其中，实验数据采用平均值标准差（xS）。采用双因素方差分析，P0.05 表示具有显著性差异，P0.01 表示具有非常显著性差异。2 实验结果2.1跑台递增负荷运动气体代谢指标及心率的变化2.2步态分期2.3足底各区域压力峰值及出现时间的对比分析2.3足底各区域压强峰值及出现时间的对比分析2.4足底各区域冲量对比分析参考文献1陈嵘，王健，黄滨 三种心肺功能运动负荷测试的评价效度研究J 体育科学，2005，25 ( 6) : 52 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