模拟半马后下肢生物力学变化及恢复进程：为跑步者健康 “护航”

为解决半程马拉松跑步是否会引起下肢生物力学变化及恢复时间不明确的问题，研究人员开展了对休闲跑者模拟跑步机半马后神经肌肉功能、着地策略和下肢关节力学的急性变化及恢复时间进程的研究，结果发现相关变化在两天内恢复，这对优化训练和预防过度训练有重要意义。

　　近年来，半程马拉松的热度持续攀升，参与人数不断增加。然而，与之相伴的是跑步相关肌肉骨骼损伤的发生率也在显著上升。据统计，从 1990 年到 2023 年，柏林半程马拉松的参与者增长了 7 倍多，而跑步相关的肌肉骨骼损伤患病率达到了 44.6% ± 18.4%。这些损伤大多属于过度使用损伤，在半马过程中，跑者会积累超过 12,600 次重复性的足部撞击，这种重复性活动极易导致疲劳，进而降低神经肌肉控制能力，影响机械稳定性，增加受伤风险。

此前研究虽表明生物力学风险因素与跑步损伤相关，但对于半马后下肢生物力学变化以及恢复时间的了解却十分有限。而且，休闲跑者作为半马的主要参与者，由于缺乏专业指导，面临着更高的过度使用损伤风险。在这样的背景下，德国体育大学科隆分校的研究人员开展了一项重要研究，旨在深入探究休闲跑者在模拟跑步机半马后，神经肌肉功能、着地策略和下肢关节力学的急性变化（跑前和跑完即刻）以及恢复时间进程（跑前、第 1 天和第 2 天）。该研究成果发表在《Sports Medicine - Open》杂志上。

研究人员为开展此项研究，采用了以下主要关键技术方法：招募 36 名符合条件的休闲跑者（通过线上广告和传单招募），运用 Isomed 2000 等速测力计测量膝关节屈伸肌的向心和离心扭矩；利用八摄像头 Oqus 系统结合主动复制技术评估髋膝关节位置觉；通过仪器化跑步机和八摄像头 Oqus 系统同步收集运动学、动力学和着地策略数据。

下面具体来看研究结果：

1. 半程马拉松跑步引起神经肌肉功能改变：研究人员通过测量发现，与半马前相比，跑后膝关节屈伸肌的向心和离心峰值扭矩显著降低（屈肌向心：Pre：1.49 ± 0.50Nm/kg，Post：1.34 ± 0.54Nm/kg，p<0.001；伸肌向心：Pre：2.19 ± 0.73Nm/kg，Post：2.00 ± 0.82Nm/kg，p<0.001；屈肌离心：Pre：1.67±0.68Nm/kg，Post：1.34 ± 0.62Nm/kg，p<0.001；伸肌离心：Pre：2.44 ± 0.13Nm/kg，Post：1.96 ± 0.12Nm/kg，p<0.001 ），功能性扭矩比（离心膝关节屈肌扭矩与向心膝关节伸肌扭矩之比）也明显下降（Pre：0.78±0.27，Post：0.68±0.22，p<0.001 ）。同时，髋膝关节位置觉的绝对和相对角误差增加（膝关节绝对角误差 Pre：1.6+0.1°，Post：3.0+0.2°，p<0.001；髋关节绝对角误差 Pre：1.5±0.2°，Post：2.6±0.2°，p<0.001；髋关节相对角误差 Pre：0.82 ± 0.22°，Post：1.61 ± 0.32°，p=0.026 ）。
2. 半程马拉松跑步影响着地策略：研究观察到，半马后跑步时的着地时间增加（p=0.006），峰值垂直地面反作用力（p<0.001）和冲量（p<0.001）减小。
3. 半程马拉松跑步引起下肢关节力学变化：在下肢关节力学方面，半马后髋关节的峰值伸展力矩增加，峰值外展力矩和外旋力矩减小；髋关节角度方面，峰值内收增加，男性峰值内旋增加，女性无变化。膝关节方面，女性的峰值外展角度增加，而男女的峰值外展力矩均降低。
4. 肌肉能力在一天内恢复并在两天内增强：研究发现，半马后一天，膝关节屈伸肌的扭矩和功能性扭矩比与跑前相比无显著差异，表明此时肌肉扭矩已恢复到基线水平。而在半马后两天，参与者的向心屈肌和离心伸肌扭矩相对于基线有所增加，显示出超补偿迹象。
5. 本体感觉缺陷在两天内得到解决：对髋膝关节位置觉的评估显示，半马后一天，膝关节角度误差与基线相比无显著差异，但髋关节角度误差增加（绝对误差 AE：p=0.020；相对误差 RE：p=0.023 ）；到半马后两天，髋关节角度误差恢复到基线水平，说明髋关节本体感觉恢复滞后于膝关节。
6. 着地策略和关节力学在一天内恢复：对相关参数恢复时间进程的研究表明，半马后一天和两天，跑步时的峰值垂直地面反作用力、冲量、着地时间，以及髋膝关节的角度和力矩等参数均恢复到基线水平，没有进一步变化。

研究结论和讨论部分指出，模拟跑步机半马会引起休闲跑者神经肌肉功能、着地策略和下肢关节力学的改变，但这些影响是暂时的，在跑后两天内会消失。研究还发现，部分扭矩指标在两天后出现超补偿现象。这一研究成果具有重要意义，它为休闲跑者优化训练反应、预防过度训练提供了有价值的见解。研究人员建议跑者在完成半马后的两天内避免进行高强度体育活动，因为此时受伤风险较高。同时，鉴于髋关节在跑步中的重要作用以及其恢复滞后的现象，跑者可以在日常下肢力量训练中增加一些以髋关节为主导的功能性训练，提高髋关节在跑步中的抗疲劳能力。此外，该研究也为后续研究长跑对神经肌肉性能的影响提供了参考，有助于进一步评估长跑训练策略在马拉松运动中的有效性。不过，该研究也存在一定的局限性，如采用跑步机模拟半马不能完全复制真实户外半马场景，运动学和动力学数据收集时采用固定跑步速度可能导致参与者相对运动强度不同，且缺乏心率、耗氧量等生理指标数据。未来研究可以纳入更多指标，更好地量化和标准化运动强度 。