红外热像仪的另一种用途涉及在高级自行车手的自行车技术中对热和机械行为的关系分析,对驱动力的分析以及对活动腿部皮肤表面温度场的分析,以突出显示下肢产生的系统性明显的力量不足和了解肌肉温度调节的机制。
为了对抗不同的前进阻力,骑自行车的人在踩踏运动时会向踏板产生力量。踏板作用是由于拮抗性肌肉群动员了髋部,膝盖和脚踝的关节,从而使曲柄绕支架完全旋转。但是,使用脚踏板或无夹板的踏板,即使在踏板上升过程中,骑自行车的人也可以产生推动力。
40 km骑行专家在昼夜之间的表现差异并不完全取决于某些生理变量。对一项研究进行了测量:1)最大耗氧量,2)乳酸厌氧阈值,3)肌肉糖原的使用,4)肌肉类型,5)酶活性,使人们得出了以下假设:循环性能可能与与个人蹬踏技术有关的生物力学因素部分相关。而且,有经验的自行车手每单位功率输出消耗的氧气少于水平较低的自行车手。似乎这些耗氧量的差异并不完全是由于生理因素(肌肉类型)引起的,而且还取决于生物力学参数。显然,运动员的体能是自行车运动中的主要参数。但是,研究肌肉收缩产生的能量如何在踏板上转换为推进能量似乎很重要。在踏板上施加力是将代谢能转换为机械能以驱动踏板的最后环节。
在每个踏板上产生相等的力也是提高踏板效率的一个因素。即使有些骑手的不对称性大于10%,大多数精英骑行者的脚步也“圆滑”。骑自行车的人最容易受到这些风险的是主要人群(50-60岁)。另外,这组骑自行车的人关注大多数从业者。这项研究的目的是在增量测试过程中研究专业自行车手的自行车生物力学。同时,将进行活动成员皮肤温度的映射,以更好地了解温度调节肌肉的机制。
图为运动期间小腿的红外热像仪成像图
这项研究的目的是分析熟练的自行车手的踩踏力学,并测量增量运动过程中腓肠肌的皮肤温度。通过红外热像仪的成像图观察到的结果表明,在一定功率水平(150 W)下,左右发动机扭矩的峰值最大值之间有显着差异(P <0.05)(右肢上增加了10%)。
对于大多数受试者,小腿的皮肤温度会随着运动强度而降低。平均温度曲线因此显示了每个功率的水平。温度的这种降低可能与人体所采用的除热机制有关。排空的能量越多,脂肪上的温度梯度就必须越高,以允许通过传导进行转移。然后,这种热流必须从皮肤表面传递到环境中。在踩踏过程中,并且对于较低的外部机械动力,热传递主要是对流的,即使不忽略共享交换辐射。相反,如果运动强度增加,就会出现出汗机制,通过蒸发进入环境可以进行更大的交换。皮肤表面和空气之间的温差不必像仅发生对流热交换时一样重要。
通过红外热像仪的成像图观察,这项研究表明了,骑自行车的人在相对较低的功率水平(100 W)下具有不对称的骑行运动。关于运动期间的体温调节,观察到小腿逐渐冷却,这是外部机械动力的函数。这种冷却伴随着表面温度分布的强烈不均匀性。这些复杂的温度调节机制应在未来的研究中进行分析,尤其是关于心率和脂肪组织厚度的变化。
参考资料:
Ahlem Arfaoui, Guillaume Polidori, Redha Taiar and Catalin Popa (2012). Infrared Thermography in Sports Activity, Infrared Thermography, Dr. Raghu V Prakash (Ed.), ISBN: 978-953-51-0242-7.