研究目的:如今,骑行已成为人们广为喜爱的一项绿色出行以及休闲锻炼方式,受到普通民众特别是广大老年人群的青睐。受衰老因素影响,老年人的肌肉力量、收缩速度等肌肉力学属性会出现明显的下降,这会对他们的骑行运动模式产生一定的影响。自上世纪以来,科研工作者进行了大量骑行方面的研究,但关于老年人骑行的生物力学研究较为少见。因此,本论文的目的在于了解老年人在低等和中等水平输出功率负荷下,以常见踩踏频率骑行时的骑行运动模式特点,以探讨衰老对骑行可能产生的影响。具体包括:了解老年人在常用的骑行负荷、踩踏频率条件下骑行时,下肢三关节的功率配比、膝关节载荷以及骑行的经济性特点。研究方法:本研究选取了有三年以上骑行经验,且每天骑车时间在30min以上的健康老年人和年轻人各24名作为研究对象,在功率自行车上(Monark,Sweden)以随机的顺序分别完成在低负荷(60W)、中等负荷(100W)两种输出功率下,以自选频率、低踩踏频率(40rpm)、中踩踏频率(60rpm)、高踩踏频率(90rpm),共8种条件的骑行。每种条件骑行3min。应用三维运动学捕捉系统(Vicon,UK)、自主研发、定制的三维测力脚踏板、K4b 2遥测便携式肺功能仪(Cosmed,Italy)同步采集受试者进入稳定骑行状态最后30 s的下肢三维运动学、踩踏动力学以及能耗数据,处理并计算下肢各关节功率贡献度(一个踩踏周期内某关节的功率与下肢三关节功率之和的比值)、膝关节额状面与水平面力矩、骑行效率(一段时间内的做功与消耗的总生理能的比值)等指标来反映受试者下肢三关节的功率配比,膝关节载荷以及骑行经济性的特点。研究结果:(1)60W负荷条件下,老年人和年轻人以90rpm骑行时的髋关节功率贡献度显著小于自选频率、40rpm、60rpm(P<0.01),膝关节功率贡献度显著大于自选频率、40rpm、60rpm(P<0.01);100W负荷条件下,两组人的髋和膝关节功率贡献度各踩踏频率间差异不具有显著性(P>0.05);两种负荷条件下,两组人以自选频率、60rpm骑行时的踝关节功率贡献度显著小于40rpm(P<0.01),大于90rpm(P<0.01)。(2)相同条件下骑行,老年组与年轻组的膝关节内收、外展、旋内、旋外力矩峰值差异均不具有显著性(P>0.05);100W负荷条件下骑行,老年组和年轻组的膝内收力矩峰值和旋内力矩峰值显著大于60W(P<0.01);60W负荷条件下,两组人以90rpm骑行时的膝内收力矩峰值大于自选频率、40rpm、60rpm(P<0.05);100W负荷条件下,两组人以40rpm骑行时的膝内收力矩峰值大于自选频率、60rpm、90rpm(P<0.01)。(3)相同条件下骑行,老年组的骑行效率显著低于年轻组(P<0.01);随负荷的增加,老年组和年轻组的骑行效率增大(P<0.01);两种负荷下,两组人以自选频率、40rpm、60rpm骑行时的骑行效率各踩踏频率之间差异不具有显著性,大于以90rpm骑行(P<0.01)。主要结论:(1)在低负荷条件下,与其它踩踏频率骑行时相比,老年人高踩踏频率下髋关节所起的作用较小,而膝关节在此踩踏频率下所起的作用较大;中等负荷条件下骑行时,髋和膝关节的作用没有受到踩踏频率的影响;踝关节的作用不受负荷的影响,但随着踩踏频率的增大而减小;这些特点与年轻人相一致,衰老没有改变骑行时下肢三关节的功率配比情况。(2)相同条件下骑行,老年人与年轻人的膝关节载荷一致,衰老并没有引起骑行中膝关节载荷的增大;低负荷条件下以高踩踏频率骑行,以及中等负荷条件下低踩踏频率的骑行,膝关节都受到了比较大的载荷。(3)老年组的骑行效率低于年轻组,衰老引起了骑行效率的下降;老年人与年轻人的骑行效率均随负荷的增加而增大;他们以较低的踩踏频率骑行时的骑行效率已至最大,快速骑行时的骑行效率反而下降。