轮椅竞速运动员推进力生成的生物力学机制解析：基于残存功能最大化与运动技能优化的跨类别研究

这篇研究通过综合生物力学分析（包括全身运动学、上肢/躯干肌电图EMG和轮扭矩测量），揭示了轮椅竞速运动员推进力生成的关键机制。研究发现T54级和精英运动员在更深的手轮位置（124°–210°）产生更大扭矩，且运动-肌肉协同分析识别出接触（Contact）、推动（Push）、释放（Release）和恢复（Recovery）四个功能相位，为不同残疾等级运动员的个性化训练提供了理论依据。

　　

Highlight

轮椅竞速运动员通过独特的生物力学策略实现>30 km/h的高速推进，其核心在于残存功能的最大化与长期训练获得的运动技能优化。

Subjects

20名轮椅竞速运动员（14男6女，13–64岁）参与研究，涵盖不同残疾等级（T51–T54）和竞技水平（精英/非精英）。

Spatiotemporal parameters

T54级运动员的峰值扭矩角度（130°±18°）显著深于T52级（106°±26°, p=0.020）和T53级（87°±9°, p=0.008）。精英运动员在深轮位（124°–210°）展现出更强的扭矩生成能力（t*>3.207）。

Discussion

更深轮位的扭矩生成是优化推进效率的关键，而运动-肌肉协同分析揭示了四个功能相位：

1. 接触(Contact)：手与轮圈接触的初始阶段

2. 推动(Push)：核心扭矩生成期，伴随躯干肌群（如腹肌）的爆发性激活

3. 释放(Release)：手部脱离轮圈时的动量传递

4. 恢复(Recovery)：上肢回摆与躯干复位

   这种跨类别一致性策略表明，生物力学适应既受残存功能限制，也反映训练获得的神经肌肉控制优化。

Ethics information

研究经日本国立残疾人康复中心伦理委员会批准，所有参与者签署知情同意书。

Funding details

资助来自日本学术振兴会(JSPS) KAKENHI项目（22K21263和24K02849）。

Conclusion

该研究为轮椅竞速运动的生物力学机制提供了量化证据，特别强调深轮位扭矩生成与四相位协同模式对运动表现的贡献，对个性化训练方案设计具有重要指导意义。