模拟不同重力环境下步态运动的足底受力分析

目的 探索不同重力环境下人体行走和跑步时的足底受力特性.方法 7名健康成年男性受试者在垂直体位的减重跑台上分别在正常重力(1G),模拟火星重力(1/3 G)和模拟月球重力(1/6 G)环境下进行3、7和10 km/h的行走和跑步活动.使用F-scan鞋垫式足底压力测量系统对运动过程中的步态时相参数、力学参数及步态平衡性等指标进行分析.结果 相同速度下,步态周期中的支撑相时间随重力下降有明显减少(P＜0.01),摆动相时间则有显著增加(P＜0.01).随着速度增加,支撑相时间明显缩短(P＜0.01),而摆动相基本不受影响(P＞0.05).最大足底受力、平均足底受力和受力积分随着重力下降有明显减少.正常重力环境下,步行速度增加可引起最大足底受力、平均受力明显增加以及受力积分显著减少(P＜0.05);但在低重力环境下,足底受力变化并不显著(P＞0.05).左右垂直冲量比在不同重力环境之间差异显著(P＜0.05),但时相对称性则并无明显差异.结论 低重力环境下,足底受力和支撑相时间等维持骨骼和肌肉结构功能的指标均显著低于正常重力环境,提示在将来设计太空飞行中防护措施和锻炼处方时需要充分考虑这一因素,以维持航天员正常的骨骼和肌肉功能.