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運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念精選(九篇)

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運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念

第1篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

摘 要 教練員或教師的指導(dǎo)語在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和教學(xué)中起著重要的作用,指導(dǎo)語是否簡潔明了對(duì)運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)訓(xùn)練起著畫龍點(diǎn)睛的作用。動(dòng)作技術(shù)原理可以通過教練員在指導(dǎo)語中加以凝煉,在指導(dǎo)時(shí)讓運(yùn)動(dòng)員、學(xué)生明確訓(xùn)練的關(guān)鍵所在,能起到意想不到訓(xùn)練、教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞 動(dòng)作技術(shù)原理 指導(dǎo)語 應(yīng)用

一、前言

知識(shí)如何轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力,是當(dāng)前我們十分關(guān)注的話題,在體育訓(xùn)練中,即如何將體育科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于訓(xùn)練當(dāng)中,使很多教練員都在探索的問題。對(duì)教練員的訓(xùn)練方法研究的很多,很少有文章對(duì)教練員的指導(dǎo)語作專門的研究,特別是將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)貫穿其中的研究少之又少。

本文首先提兩個(gè)概念界定,第一研究的是新疆地區(qū)的教練員的指導(dǎo)語;第二動(dòng)作技術(shù)原理是指完成某項(xiàng)動(dòng)作技術(shù)的基本規(guī)律,它適用于任何人,不考慮運(yùn)動(dòng)員的性別、體型、運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的發(fā)展水平和心理因素等個(gè)體差異,是具有共性特點(diǎn)的一般規(guī)律。

教練員在訓(xùn)練中不能違背動(dòng)作技術(shù)原理,研究各項(xiàng)動(dòng)作技術(shù)確立,動(dòng)作技術(shù)原理,建立動(dòng)作技術(shù)模式來指導(dǎo)教學(xué)和訓(xùn)練,在體育教學(xué)中,講清楚動(dòng)作技術(shù)原理是非常重要的,要使學(xué)生懂得怎樣做和為什么這樣做,即不僅要知其然,還要知其所以然。對(duì)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)研究,是以生物學(xué)和力學(xué)理論為基礎(chǔ),通過對(duì)高水平的運(yùn)動(dòng)實(shí)踐的檢驗(yàn)來總結(jié)先進(jìn)的動(dòng)作技術(shù)原理,建立運(yùn)動(dòng)技術(shù)模式。如何將動(dòng)作技術(shù)原理轉(zhuǎn)化為教練員簡潔的指導(dǎo)語,使運(yùn)動(dòng)員在學(xué)習(xí)和訓(xùn)練中能清晰的明白教練員的意圖,能迅速改進(jìn)訓(xùn)練中出現(xiàn)的錯(cuò)誤,值得我們研究。

二、研究對(duì)象與方法

新疆第十、十一屆全運(yùn)會(huì)的一線教練員和基層教師的指導(dǎo)語,參加運(yùn)動(dòng)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員,田徑運(yùn)動(dòng)中的一些動(dòng)作技術(shù)原理。

(一)訪談法

(二)文獻(xiàn)資料法

(三)舉例法

三、研究結(jié)果與分析

(一)教練員指導(dǎo)語中運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)的基本情況

筆者調(diào)查了烏魯木齊市參加新疆第十、十一屆全運(yùn)會(huì)的教練員與運(yùn)動(dòng)員,就教練員的指導(dǎo)語與運(yùn)動(dòng)員是否理解教練員的指導(dǎo)語等問題作了專門調(diào)查,運(yùn)動(dòng)員結(jié)果如下:

表1 您的運(yùn)動(dòng)技能知識(shí)是從教練或教師指導(dǎo)語中得來的嗎

由此表可見,運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)技能知識(shí)主要從教練員與教師處獲得,若教練員與教師對(duì)運(yùn)動(dòng)技能理解有誤,則可能影響運(yùn)動(dòng)員的成績。

表2 對(duì)不同等級(jí)的運(yùn)動(dòng)員對(duì)教練員指導(dǎo)語持疑問的調(diào)查結(jié)果

通過表2可以看出,運(yùn)動(dòng)員的級(jí)別高,對(duì)教練員指導(dǎo)語持疑問的比例越高。這是因?yàn)殡S著運(yùn)動(dòng)員的水平增加,對(duì)運(yùn)動(dòng)技能的理解加深,求知欲越旺,其主觀能動(dòng)性越大,越渴望了解運(yùn)動(dòng)技術(shù)原理。若這時(shí)教練員沒有因勢(shì)利導(dǎo),則運(yùn)動(dòng)員疑問增加。

對(duì)教練員運(yùn)用指導(dǎo)語作了調(diào)查如下:

表3 您在指導(dǎo)語中有意識(shí)的運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)嗎

通過對(duì)教練員的訪談以及他們對(duì)生物力學(xué)的知識(shí)的了解發(fā)現(xiàn),教練員很少主動(dòng)將生物力學(xué)知識(shí)結(jié)合指導(dǎo)語運(yùn)用于訓(xùn)練實(shí)踐中去,結(jié)果導(dǎo)致指導(dǎo)語含糊不清,目的性不強(qiáng)。調(diào)查運(yùn)動(dòng)員中發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)員對(duì)素質(zhì)練習(xí)感覺教練員指導(dǎo)語的作用很大,在技術(shù)練習(xí)中對(duì)教練員的指導(dǎo)語理解不清,其實(shí),這也反映出教練員運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)到指導(dǎo)語中并不多,因?yàn)樯锪W(xué)知識(shí)主要用于動(dòng)作技術(shù)原理方面,教練員主要靠以往的經(jīng)驗(yàn)在教運(yùn)動(dòng)員。

通過對(duì)教練員的訪談,發(fā)現(xiàn)很少有教練員參加過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)的培訓(xùn),當(dāng)然這也和我區(qū)這類培訓(xùn)次數(shù)少、科研單位的從業(yè)人數(shù)少有關(guān),這應(yīng)引起重視。

(二)教練員指導(dǎo)語中動(dòng)作技術(shù)原理在指導(dǎo)語中的舉例

1.在田徑運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用舉例

田徑運(yùn)動(dòng)中跳高是一項(xiàng)對(duì)技術(shù)要求較高的項(xiàng)目,作為一名教練員,首先要明白跳高的共同規(guī)律與原理,然后將其轉(zhuǎn)化為自己的指導(dǎo)語。在起跳瞬間,運(yùn)動(dòng)員所受合力為:支撐力-重力=ma可見,支撐力若想變大,只有將a變大,而a是上臂和擺動(dòng)腿與軀干的相對(duì)速度來衡量的,相對(duì)速度越快,a越大,因此,在起跳瞬間,指導(dǎo)語要強(qiáng)調(diào)上臂和擺動(dòng)腿的快速上擺。運(yùn)動(dòng)力學(xué)中的相向運(yùn)動(dòng)原理告訴我們,物體在騰空狀態(tài)下身體某部分的轉(zhuǎn)動(dòng)能引起身體另一部分向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng),這樣,在跳高過桿形成背弓階段,給隊(duì)員的指導(dǎo)語是努力仰頭,這樣,自然形成好的背弓。之后,指導(dǎo)語中要強(qiáng)調(diào)迅速將頭抬起,小腿自然就會(huì)快速上擺,以便順利過桿。

2.在體操中的應(yīng)用舉例

根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)守恒定律和動(dòng)量矩守恒定律可知,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小則轉(zhuǎn)動(dòng)速度快,而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑有關(guān),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑小則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。因此,在體操中的一些翻滾動(dòng)作,如前滾翻、后滾翻、空翻等動(dòng)作中,教練員給隊(duì)員的指導(dǎo)語是團(tuán)身要緊,目的是減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,而不僅僅是強(qiáng)調(diào)速度。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員自己也想提高速度,心里就會(huì)很著急,越是著急越做不好動(dòng)作。因此,這時(shí)的指導(dǎo)語要起到點(diǎn)睛之筆,團(tuán)身要緊隊(duì)員可以通過自己身體感受。

3.在短跑中的應(yīng)用舉例

在短跑的加速跑階段,教練員都在強(qiáng)調(diào)速度,我們知道,這一階段,盡量要發(fā)揮地面支撐力的效用。因此,根據(jù)力的分解,要盡量的減小垂直方向上的力,增加水平方向的力。這一階段給運(yùn)動(dòng)員的指導(dǎo)語是不要過早地將身體抬起。在平時(shí)訓(xùn)練中,仔細(xì)觀察,若發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員上下肢折疊不充分,在指導(dǎo)語中要強(qiáng)調(diào)折疊充分。因?yàn)樯舷轮郫B充分,也相當(dāng)于減小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,從而減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,達(dá)到增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度的效果。

4.在體育常識(shí)中的應(yīng)用舉例

體育教師給學(xué)生解答疑問時(shí),若在講解中加入運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí),便可做到有根有據(jù),讓學(xué)生不僅知其然,還可知其所以然。筆者用一例以饗讀者,曾經(jīng)遇到學(xué)生問為什么蹲式起跑比站立式起跑要好。在給學(xué)生講解指導(dǎo)中運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí),講明在起跑瞬間,下肢給地面以作用力,地面反作用于下肢的力是推動(dòng)人體向前跑的力,這個(gè)力可以分解為垂直方向的力和水平方向的力,蹬地角越小水平方向力越大,對(duì)速度貢獻(xiàn)越大,而蹲踞式起跑正是蹬地角比站立式要小。

(三)教練員指導(dǎo)語的重要性

通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員和學(xué)生的訪談發(fā)現(xiàn),認(rèn)為指導(dǎo)語對(duì)其作用很大的所占的百分比分別是:非常重要占12.3%;重要62.7%;一般14.7%;說不清11.3%。可見大多數(shù)運(yùn)動(dòng)員認(rèn)為指導(dǎo)語重要,并認(rèn)為指導(dǎo)語對(duì)主要對(duì)自己理解技術(shù)動(dòng)作原理很重要,認(rèn)為指導(dǎo)語對(duì)提高教學(xué)訓(xùn)練和比賽成績很有用。通過對(duì)比不同水平運(yùn)動(dòng)員對(duì)指導(dǎo)語的理解水平,發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)水平越高的運(yùn)動(dòng)員理解指導(dǎo)語的能力越強(qiáng),但也出現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象,即疑問率很高,這從一個(gè)側(cè)面反映出其教練沒有將生物力學(xué)知識(shí)很好的運(yùn)用到指導(dǎo)語中去,與前面的調(diào)查相吻合。

四、結(jié)論與建議

(一)新疆地區(qū)教練員在指導(dǎo)語中運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)的不多。有兩個(gè)方面的原因,一是教練員本身對(duì)生物力學(xué)知識(shí)掌握不足,第二是教練員沒有意識(shí)到將生物力學(xué)知識(shí)用在指導(dǎo)語中去。解決這兩方面不足的方法是:迅速補(bǔ)習(xí)生物力學(xué)知識(shí),因?yàn)榻叹殕T本身有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),只是把這些經(jīng)驗(yàn)不能很好的表達(dá)出來,通過學(xué)習(xí),明白其中的動(dòng)作技術(shù)原理,便能達(dá)到實(shí)踐與理論的相互促進(jìn)。

(二)生物力學(xué)知識(shí)若能與指導(dǎo)語結(jié)合,對(duì)訓(xùn)練能起到事半功倍的效果。因?yàn)槠渲饕侵v解動(dòng)作技術(shù)原理的一門學(xué)科,教練員掌握了運(yùn)動(dòng)技術(shù)原理,便可針對(duì)運(yùn)動(dòng)員在某一技術(shù)環(huán)節(jié)中的錯(cuò)誤,專門進(jìn)行指導(dǎo),提高訓(xùn)練效率。結(jié)合的方法是通過學(xué)習(xí),有意識(shí)的將生物力學(xué)知識(shí)貫穿于訓(xùn)練中去,通過實(shí)踐檢驗(yàn)理論,通過理論指導(dǎo)實(shí)踐,互相促進(jìn)。

(三)運(yùn)動(dòng)員普遍感覺教練員在指導(dǎo)語中加入生物力學(xué)知識(shí),對(duì)自己訓(xùn)練幫助很大,其運(yùn)動(dòng)知識(shí)主要來源于教練員,教練員掌握科學(xué)訓(xùn)練知識(shí)隊(duì)隊(duì)員形成正確的技術(shù)動(dòng)作至關(guān)重要。并且,教練員要利用運(yùn)動(dòng)員的求知欲,將正確的知識(shí)傳授給他們,對(duì)培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)員今后的體育興趣及良好的體育觀念有所幫助。

(四)新疆地區(qū)應(yīng)多舉行一些生物力學(xué)和訓(xùn)練相關(guān)的培訓(xùn),采用請(qǐng)進(jìn)來、送出去的方式。如邀請(qǐng)內(nèi)地有經(jīng)驗(yàn)的專家講學(xué),以及將本地相關(guān)人員送出去培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn):

[1]全國體育學(xué)院教材委員會(huì).運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].人民體育出版社.

第2篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

關(guān)鍵詞:短跑;屈蹬式;解剖學(xué);運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

中圖分類號(hào):G623.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1002-7661(2014)01-029-01

一、短跑“屈蹬式”技術(shù)的由來

1、片面的理解“屈蹬式”技術(shù)

“屈蹬式”技術(shù),單從字面上講就是后蹬腿要屈著蹬地。這與我們“髖、膝、踝三關(guān)節(jié)充分蹬直”的傳統(tǒng)技術(shù)理論相比,可謂是180°的大轉(zhuǎn)彎,短跑界不少人誤認(rèn)為,后蹬技術(shù)已不再是主要的問題,取而代之的是“快速前擺”技術(shù)。從馮敦壽等學(xué)者對(duì)《第十屆亞運(yùn)會(huì)男子百米途中跑步態(tài)和支撐技術(shù)分析》一文的分析看,我國優(yōu)秀短跑名將鄭晨、李濤的個(gè)人技術(shù),并沒有因加強(qiáng)“快速前擺”的技術(shù)訓(xùn)練,而擺脫后蹬角度大和騰空時(shí)間長的落后技術(shù)。與世界優(yōu)秀選手在技術(shù)上存在著較大差異。這不能不引起我們對(duì)“快速前擺”技術(shù)的懷疑和對(duì)“后蹬膝關(guān)節(jié)不充分蹬直”技術(shù)的重新認(rèn)識(shí)。

2、短跑的專門練習(xí)內(nèi)容陳舊

眾所周知,只有結(jié)合短跑的技術(shù)特點(diǎn)和正確選擇各種專門練習(xí)的方法,才是提高短跑運(yùn)動(dòng)成績的關(guān)鍵因素。目前我們采用的專門練習(xí)仍然是50年代的陳舊內(nèi)容,如小步跑、高抬腿、后蹬跑等。實(shí)踐證明長期使用這些分解技術(shù)的專門練習(xí),將導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作僵硬、技術(shù)脫節(jié)以及股后肌肉群容易被拉傷等不良現(xiàn)象,為此,短跑的專門練習(xí)必須要有針對(duì)性地更新?lián)Q代。

二、動(dòng)作特點(diǎn)及要求

1、動(dòng)作要求

要求擺腿屈膝迅速有力地向前上方擺出,并且?guī)?dòng)同側(cè)盆骨前轉(zhuǎn)動(dòng)幅度加大,支撐腿在擺動(dòng)腿積極前擺配合下,快速有力地伸展髖!膝!踝關(guān)節(jié)。

2、動(dòng)作特點(diǎn)

屈蹬式技術(shù)動(dòng)作幅度小,后蹬速度快,支撐時(shí)間短,支撐與騰空時(shí)間更趨十合理,利于步頻的提高。屈蹬式技術(shù)利于人體水平位移速度,提高了跑的向前性。屈蹬式技術(shù)的屈蹬動(dòng)作,使腿部肌肉儲(chǔ)存了一定律性能量,不易過度地拉長腿部肌肉而致受傷。

三、“屈蹬式”技術(shù)的科學(xué)依據(jù)

1、“屈蹬式”技術(shù)解剖學(xué)原理

“屈蹬式”技術(shù)從解剖學(xué)角度講是指膝關(guān)節(jié)具有一定的角度,而髖、踝關(guān)節(jié)充分伸展的后蹬技術(shù)。該技術(shù)完全符合膝關(guān)節(jié)的解剖特點(diǎn),對(duì)重心前移沒有影響,另外,人的任何運(yùn)動(dòng)都是以骨為杠桿,以關(guān)節(jié)為樞紐,以肌肉收縮為動(dòng)力而產(chǎn)生的,上述分析足以說明:“屈蹬式”短跑技術(shù)符合人體的解剖學(xué)特點(diǎn)。

2、“屈蹬式”技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理

“屈蹬式”短跑技術(shù)有利于大腿的快速前擺,“屈蹬”時(shí),由于屈膝送髖且膝關(guān)節(jié)基本固定,使得股直肌和髂腰肌被動(dòng)拉長收縮得到了適宜的初長度,從而在后繼動(dòng)作的固定收縮時(shí),能產(chǎn)生最大的肌力,所以擺腿動(dòng)作有力。由于足蹬離地面剎那,膝關(guān)節(jié)具有一定的曲度,故使得轉(zhuǎn)動(dòng)半徑一開始就較小,這樣,就可避免肌肉做無用功,充分利用肌肉的收縮力量,快速省力地完成前擺動(dòng)作?!扒攀健?短跑技術(shù)有利于減小后蹬角,并可協(xié)調(diào)步幅與步頻的關(guān)系,從動(dòng)作觀察中發(fā)現(xiàn):在后蹬階段,如果阻止膝關(guān)節(jié)過分后伸,即可使小腿與地面保持較小的夾角。后蹬時(shí)間相對(duì)減少,進(jìn)而支撐時(shí)間也相對(duì)減少。這就實(shí)現(xiàn)了在步頻相對(duì)穩(wěn)定或稍有增加的情況下而增大步幅的目的。

四、正確理解“屈蹬式”技術(shù)

“屈蹬式”技術(shù)不僅僅是為了適應(yīng)場(chǎng)地條件的變化而變化,它是短跑技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì),是符合力學(xué)原理的。它的優(yōu)點(diǎn)在于蹬離腿膝關(guān)節(jié)的屈度加大,促使髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)幅度大于膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)幅度,使重心移過支點(diǎn)的速度相對(duì)加快,并且使一定的重力矩值與最大后蹬產(chǎn)生的反作用力相匹配,從而使身體前移的技術(shù)更為經(jīng)濟(jì)實(shí)效。

“屈蹬式”技術(shù)關(guān)鍵在于大小腿的快速折疊,而不是前擺速度,根據(jù)杠桿原理可知,大小腿折疊角度的大小,直接影響前擺時(shí)阻力臂的大小。折疊角度越小,前擺阻力臂越小,而前擺時(shí)的角速度就越大,那么大腿帶動(dòng)小腿前擺的速度也就加快。

結(jié)論與建議:

1、提高對(duì)“屈蹬式”技術(shù)的全面認(rèn)識(shí),轉(zhuǎn)變以“前擺”為主的指導(dǎo)思想,在改進(jìn)技術(shù)動(dòng)作的同時(shí),要根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)特點(diǎn),具體分析。

2、加強(qiáng)腿部屈、伸肌群及多關(guān)節(jié)肌的柔韌性、靈活性和協(xié)調(diào)性練習(xí),并注意股后肌群與股前肌群力量的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3、創(chuàng)立與現(xiàn)代短跑“屈蹬式”技術(shù)相吻合的專門練習(xí)。其目的是為了與現(xiàn)代短跑技術(shù)結(jié)構(gòu)更為接近。

總之,“屈蹬式”技術(shù)的完整概念還有待于進(jìn)一步深入研究,在此基礎(chǔ)上,應(yīng)確立快速折疊的指導(dǎo)思想,創(chuàng)建適合我國運(yùn)動(dòng)員特點(diǎn)的現(xiàn)代短跑技術(shù)。

參考文獻(xiàn):

[1] 張永虎.對(duì)短跑后蹬技術(shù)的再認(rèn)識(shí).沈陽體育學(xué)院報(bào)[J].1999-11-23,10(2):21-22.

第3篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

關(guān)鍵詞:運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)與控制;外部注意焦點(diǎn);肢體問協(xié)調(diào)模式

中圖分類號(hào):G808.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1007—3612(2012)07—0108—05

“注意是一種有限的資源”,因而,在完成某項(xiàng)運(yùn)動(dòng)技能時(shí),指導(dǎo)操作者將有限的注意資源集中到某些方面上較之其它方面上會(huì)更有利于運(yùn)動(dòng)技能的表現(xiàn)。Wulf et al.(1997,1998)的“動(dòng)作限制假說”認(rèn)為:指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員將注意集中到動(dòng)作效果/動(dòng)作結(jié)果(外部注意焦點(diǎn))上更有利于運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作表現(xiàn),而將注意集中到動(dòng)作完成本身(內(nèi)部注意焦點(diǎn))不僅不利于運(yùn)動(dòng)員即刻的動(dòng)作表現(xiàn),甚至阻礙其運(yùn)動(dòng)成績的提高。Wulf et al.(1997)提出的“動(dòng)作限制假說”得到大量研究的支持,如Shea,Wulf(1999)、Wulf,Mc—Neivin,Shea(2001)采用平衡任務(wù)、Wulf,Lauter bach,Toole(1999)、Wulf,and Su(2007)、Perkins—Ceecato,Passmore,Lee(2003)采用高爾夫擊球任務(wù)等。然而,在這些支持Wulf的“動(dòng)作限制假說”研究中,采用的實(shí)驗(yàn)任務(wù)均為閉合式的動(dòng)作技能,而“動(dòng)作限制假說”是否也適用于開放式運(yùn)動(dòng)技能呢,如踢移動(dòng)球傳準(zhǔn)?另外,Wulf雖然提出了“動(dòng)作限制假說”,但并無實(shí)驗(yàn)研究對(duì)內(nèi)外注意焦點(diǎn)下運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生不同運(yùn)動(dòng)結(jié)果的深層次原因進(jìn)行分析。因而,本研究共包含兩個(gè)目的:1)驗(yàn)證“動(dòng)作限制假說”是否適用于開放式運(yùn)動(dòng)技能;2)采用生物力學(xué)圖像解析手段,分析內(nèi)外注意焦點(diǎn)下運(yùn)動(dòng)員的協(xié)調(diào)模式一致性。

相關(guān)概念:1)開放式運(yùn)動(dòng)技能是指操作環(huán)境不穩(wěn)定、無法預(yù)知,操縱對(duì)象或操作背景處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并且動(dòng)作開始的時(shí)間是由外界條件決定的運(yùn)動(dòng)技能。本文選取的足球踢移動(dòng)球傳準(zhǔn),符合開放式運(yùn)動(dòng)技能的概念要求,因此選取這一技術(shù)動(dòng)作作為實(shí)驗(yàn)研究的動(dòng)作方法。2)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作協(xié)調(diào)模式一致性是指被試自身完成的多個(gè)動(dòng)作之間相比較的變化程度或變化幅度。本文是運(yùn)用生物力學(xué)的研究方法來檢驗(yàn)被試動(dòng)作模式一致性的結(jié)果,從而驗(yàn)證“動(dòng)作限制假說”指出的外部注意焦點(diǎn)有利于運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作表現(xiàn),是否適用于開放式運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象14名北京體育大學(xué)校隊(duì)隊(duì)員(平均年齡=22.3歲,平均身高=177.85cm、平均體重=70.23kg)自愿參加本研究,所有受試均為國家足球一級(jí)運(yùn)動(dòng)員。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,所有受試者都不了解本研究的理論假設(shè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)任務(wù)和器材

1.2.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)本研究選取的開放式運(yùn)動(dòng)技能為受試用右腳將球撥出,然后用腳背內(nèi)側(cè)將滾動(dòng)的球踢向30m遠(yuǎn)的目標(biāo)區(qū)域。如圖1,每次傳準(zhǔn)前,受試持球站在由A、B、C、D四個(gè)標(biāo)志盤圍成的2.5×5m的傳球區(qū)的A角(圖1)。當(dāng)測(cè)試開始時(shí),受試用右腳將球撥向傳球區(qū)域的中心,并在線BC前用腳背內(nèi)側(cè)將球傳向由6個(gè)同心圓圍成的目標(biāo)區(qū)域(圖1),其中最內(nèi)圓半徑為0.5m,依次向外分別為1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m。傳球區(qū)線BC距目標(biāo)區(qū)域圓心的距離為30m。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)器材標(biāo)準(zhǔn)足球4個(gè);標(biāo)志盤4個(gè),用于標(biāo)定傳球區(qū)域;2臺(tái)日本產(chǎn)的JVC攝像機(jī),拍攝速度均為50幀/s,其中一臺(tái)機(jī)器位于運(yùn)動(dòng)員右側(cè)前方45°,另一臺(tái)機(jī)器位于運(yùn)動(dòng)員右側(cè)后方45°,兩機(jī)主光軸的夾角約為90°,每臺(tái)攝像機(jī)與傳球區(qū)中心區(qū)域的距離均為6m左右(圖1)。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程14名受試被隨機(jī)分為A、B兩組,其中每組各7名隊(duì)員。整個(gè)實(shí)驗(yàn)共持續(xù)2d。實(shí)驗(yàn)控制的因素是通過改變指導(dǎo)語,使被試在練習(xí)時(shí)的注意焦點(diǎn)發(fā)生變化(集中在動(dòng)作本身或集中在動(dòng)作的效果上),并通過得分和動(dòng)作協(xié)調(diào)程度來判斷不同注意焦點(diǎn)下對(duì)高水平運(yùn)動(dòng)員開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)效果的影響。

2d的測(cè)試安排如表1。第一天:A組7名受試前來參加測(cè)試。熱身后,每名受試采用優(yōu)勢(shì)腳先自行練習(xí)3~5球后前測(cè)3次,休息1min后在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)/反饋下測(cè)試9次(每3次為1組,共3組),再休息1min后在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)/反饋下測(cè)試9次。第2dB組7名受試前來參加測(cè)試,不同的是測(cè)試順序(外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下測(cè)試、內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下測(cè)試)的變化。本文之所以如此安排測(cè)試的目的是為了防止因測(cè)試順序不同而帶來的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

前、后測(cè)時(shí),只告訴受試測(cè)試任務(wù),不給予其它任何指導(dǎo)和反饋;在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下測(cè)試時(shí),每次測(cè)試前,指導(dǎo)受試集中注意到目標(biāo)圓心上,并使球在飛行過程中呈倒旋。每次測(cè)試后,要求受試口頭回答球相對(duì)于目標(biāo)圓心的落點(diǎn),比如偏左、偏右等,以引導(dǎo)受試將注意集中的目標(biāo)區(qū)域。同時(shí)由計(jì)分實(shí)驗(yàn)員手動(dòng)記錄球的實(shí)際落點(diǎn),并于每次測(cè)試后口頭告訴受試者球的落點(diǎn)(由于30m距離較遠(yuǎn),雖然受試能夠看到傳球的大致落點(diǎn),但很難看清球的具體落點(diǎn));在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下測(cè)試時(shí),每次測(cè)試前,在助跑、支撐、擺動(dòng)、觸球部位、擊球點(diǎn)、隨前動(dòng)作、身體重心控制等的某一或某幾個(gè)環(huán)節(jié)指導(dǎo)受試,每次測(cè)試后,由指導(dǎo)教師根據(jù)其剛剛完成的動(dòng)作,指出其在助跑、支撐、擺動(dòng)、觸球部位、擊球點(diǎn)、隨前動(dòng)作、身體重心控制等的某一或某幾個(gè)方面的不足,并提出改進(jìn)的策略。在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下,受試無法從計(jì)分實(shí)驗(yàn)員那里得到準(zhǔn)確的傳球落點(diǎn)的反饋。

1.4 數(shù)據(jù)采集本研究的數(shù)據(jù)采集共分為兩大部分。

1.4.1 傳球準(zhǔn)確性如圖1中的目標(biāo)區(qū)域,當(dāng)傳球落人目標(biāo)區(qū)域的最內(nèi)圓時(shí)記為6分,當(dāng)落入次內(nèi)圓時(shí)記為5分,以此類推,向外分別記為4、3、2、1分,當(dāng)未落入目標(biāo)區(qū)域時(shí)記為0分,當(dāng)球落在圓周上時(shí),則記為相鄰的內(nèi)圓得分上。

1.4.2 校正協(xié)調(diào)模式一致性為了進(jìn)一步分析不同注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下高水平選手完成開放式運(yùn)動(dòng)技能時(shí)產(chǎn)生不同運(yùn)動(dòng)結(jié)果的生物力學(xué)基礎(chǔ),本文根據(jù)專家意見選取2名受試XH和LX,并分別在該2名受試的前測(cè)和后測(cè)中選取一個(gè)最佳動(dòng)作作為該受試的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作,其中XH的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作為前測(cè)第2次和后測(cè)第2次。LX的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作為前測(cè)第1次和后測(cè)第1次(表3)。

對(duì)XH和LX在每種注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的后2組動(dòng)作(每組3個(gè)動(dòng)作)進(jìn)行圖像解析。本文認(rèn)為,隨著指導(dǎo)的深入,受試后6次的測(cè)試會(huì)受內(nèi)外注意焦點(diǎn)指導(dǎo)的影響更深,因而更有利于分析內(nèi)外注意焦點(diǎn)指導(dǎo)對(duì)動(dòng)作完成的影響。XH和LX在每種注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下后6次動(dòng)作(共2組,每組3個(gè)動(dòng)作)的傳球準(zhǔn)確性得分如表4。

圖像解析后獲得受試完成每個(gè)踢球動(dòng)作(從支撐腳離地到踢球腳落地)的大腿角(絕對(duì)角)、膝角(相對(duì)角)、踝關(guān)節(jié)角(絕對(duì)角)數(shù)據(jù),對(duì)大腿角、膝角、踝關(guān)節(jié)角等數(shù)據(jù)做相鄰兩關(guān)節(jié)問的角一角圖,得到XH和LX在不同注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的每個(gè)動(dòng)作的髖-膝角角圖、踝-膝角角圖。然后分別以各自標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的平均髖-膝角角圖、踝-膝角角圖做參照,采用Horn et al.(2006)修訂Sidaway et al.(1995)的校正NORMS計(jì)算公式,計(jì)算XH和LX在不同注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的兩組(每組3個(gè)動(dòng)作)動(dòng)作分別在髖-膝協(xié)調(diào)模式和踝-膝協(xié)調(diào)模式偏離其各自標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的髖-膝協(xié)調(diào)模式、踝-膝協(xié)調(diào)模式的程度,NORMS越小,說明該組3個(gè)動(dòng)作與選出的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的協(xié)調(diào)模式越一致,且該3個(gè)動(dòng)作間的協(xié)調(diào)模式也越一致。

1.5 數(shù)據(jù)處理將每名受試不同注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下9次傳球準(zhǔn)確性的結(jié)果取平均值,采用組內(nèi)設(shè)計(jì)(外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)vs內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo))重復(fù)測(cè)量方差分析的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果

2.1 傳球準(zhǔn)確性高水平足球運(yùn)動(dòng)員在完成開放式運(yùn)動(dòng)技能一踢移動(dòng)球射門時(shí)在內(nèi)、外注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的傳球準(zhǔn)確性見表5,結(jié)果顯示(圖2),受試在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的傳球準(zhǔn)確性明顯比在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的高,F(xiàn)=5.350,P=0.038,η2=0.572。結(jié)果表明,外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)促進(jìn)高水平足球運(yùn)動(dòng)員的傳球準(zhǔn)確性。

2.2 校正協(xié)調(diào)模式一致性受試XH和LX在內(nèi)、外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的兩組動(dòng)作(每組3個(gè)動(dòng)作)分別偏離其自身最佳動(dòng)作協(xié)調(diào)模式的程度見表6,受試XH的兩組動(dòng)作的髖-膝間協(xié)調(diào)模式偏離最佳動(dòng)作協(xié)調(diào)模式在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下分別為2.780和4.015,而在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下則分別為16.062和17.837。受試XH的踝-膝間協(xié)調(diào)模式偏離最佳動(dòng)作協(xié)調(diào)模式在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下分別為1.989和3.325,在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下分別為12.726和14.146,受試XH在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下動(dòng)作的髖-膝、踝-膝間協(xié)調(diào)模式較外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下偏離其最佳動(dòng)作協(xié)調(diào)模式的幅度較大。同樣,LX受試也表現(xiàn)出類似的特征。

圖3、4是受試XL分別在內(nèi)、外注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下倒數(shù)第一組3個(gè)動(dòng)作間的髖-膝角角圖,如圖3,受試XL在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下3個(gè)動(dòng)作間的髖-膝協(xié)調(diào)模式較穩(wěn)定,但在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下,該受試3個(gè)動(dòng)作間的髖-膝協(xié)調(diào)模式變化幅度較大,不同動(dòng)作間協(xié)調(diào)模式的穩(wěn)定性和可重復(fù)性遭到破壞(圖4),受試XL的踝-膝、受試LX的髖-膝、踝-膝協(xié)調(diào)模式也表現(xiàn)出類似的特征,即在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下,受試的動(dòng)作穩(wěn)定性較好,而在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的較差。

3 討論

3.1 注意焦點(diǎn)指導(dǎo)與高水平選手開放式運(yùn)動(dòng)技能的動(dòng)作表現(xiàn)

傳球準(zhǔn)確性結(jié)果表明,在踢移動(dòng)球傳準(zhǔn)前,在傳球落點(diǎn)和球的旋轉(zhuǎn)(外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo))方面對(duì)高水平運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行指導(dǎo)更有利于提高他們的傳球準(zhǔn)確性,但當(dāng)在高水平運(yùn)動(dòng)員自身踢球動(dòng)作的完成(內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo))方面進(jìn)行指導(dǎo)時(shí),其傳球準(zhǔn)確性就會(huì)明顯下降。

本研究表明,當(dāng)高水平足球運(yùn)動(dòng)員在完成開放式運(yùn)動(dòng)技能,如踢移動(dòng)球傳準(zhǔn)時(shí),應(yīng)指導(dǎo)高水平運(yùn)動(dòng)員集中注意于傳球的結(jié)果或傳球效果上,而非集中注意于踢球動(dòng)作的完成上。

需要指出的是,本實(shí)驗(yàn)與運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)領(lǐng)域中大多數(shù)研究結(jié)論相一致,即“在動(dòng)作效果上對(duì)高水平運(yùn)動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)比在動(dòng)作的完成上進(jìn)行指導(dǎo)更有利于提高高水平運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)”,但本實(shí)驗(yàn)并非簡單地“復(fù)制”前人的研究,因?yàn)榍捌谘芯慷嘁詫?shí)驗(yàn)室任務(wù)或閉合式運(yùn)動(dòng)技能為實(shí)驗(yàn)任務(wù),如Wulf and Weigelt(1997)采用滑雪模擬器任務(wù)、Perkins—Ceccato et al(2003)采用高爾夫擊球任務(wù)等,而本研究采用踢移動(dòng)球作為實(shí)驗(yàn)任務(wù),無疑將前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有效地推廣到開放式運(yùn)動(dòng)技能的研究領(lǐng)域。

3.2 外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)促進(jìn)高水平選手開放式運(yùn)動(dòng)技能動(dòng)作表現(xiàn)的理論探討

為什么不同的注意焦點(diǎn)指導(dǎo)會(huì)對(duì)高水平選手完成開放式運(yùn)動(dòng)技能產(chǎn)生如此大的差異呢?Maxwell et al(2000)認(rèn)為,當(dāng)在動(dòng)作效果方面指導(dǎo)受試時(shí),受試的注意負(fù)荷較小,因而有利于提高受試的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。該假設(shè)得到Wulf et al(2001)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。研究中,通過采集受試在不同教學(xué)指導(dǎo)下完成平衡任務(wù)時(shí)的探針反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn),外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下的受試在完成平衡任務(wù)時(shí)的探針反應(yīng)時(shí)較短,說明在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)所需的注意較少,受試可以將額外的注意資源用來加工探針反應(yīng)時(shí)任務(wù),而由于內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下受試所需的注意負(fù)荷較多,所以其探針反應(yīng)時(shí)較長。

問題是,為什么在動(dòng)作完成方面指導(dǎo)高水平選手時(shí),其所需的注意資源較多,而在動(dòng)作效果方面指導(dǎo)時(shí),所需注意資源較少呢?Wulf et al.(2001)解釋道,當(dāng)在動(dòng)作完成方面進(jìn)行指導(dǎo)時(shí),高水平選手就會(huì)有意識(shí)地將注意集中到動(dòng)作完成本身時(shí),而這將會(huì)限制或干擾運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)化的運(yùn)動(dòng)控制過程,Beilock et al.(2002)也指出高水平選手的動(dòng)作已經(jīng)達(dá)到自動(dòng)化,當(dāng)高水平選手再次集中注意于動(dòng)作完成本身時(shí),就會(huì)導(dǎo)致該動(dòng)作控制結(jié)構(gòu)的“分解”,導(dǎo)致其需要較多的注意資源,相反,當(dāng)高水平選手將注意集中到動(dòng)作效果時(shí),其本已自動(dòng)化的動(dòng)作就會(huì)流暢地發(fā)揮,因而所需注意資源較少。

但是,雖然Wulf et al(2001)、Beilock et al(2002)都認(rèn)為內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下受試的自動(dòng)化動(dòng)作遭到破壞,而外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下受試可以流暢地完成自動(dòng)化的動(dòng)作,但卻無實(shí)證研究說明這一點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)接下來將從生物力學(xué)角度對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行分析。

3.3 外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)促進(jìn)高水平選手完成開放式運(yùn)動(dòng)技能的生物力學(xué)分析

在高水平選手完成開放式運(yùn)動(dòng)技能前,如果在動(dòng)作完成方面進(jìn)行指導(dǎo)會(huì)使高水平選手的自動(dòng)化動(dòng)作遭到破壞或分解,那么,其必然表現(xiàn)出至少兩個(gè)特征:1)內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下受試完成開放式動(dòng)作的協(xié)調(diào)模式偏離其在無任何指導(dǎo)下完成的最佳動(dòng)作的協(xié)調(diào)模式必然較大。2)由于自動(dòng)化動(dòng)作遭到破壞,內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下完成的開放式動(dòng)作就會(huì)發(fā)揮不穩(wěn)定,那么幾個(gè)動(dòng)作間的協(xié)調(diào)模式就會(huì)出現(xiàn)較多的不一致。

由表6可知,在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下,受試踢球動(dòng)作的髖-膝、踝-膝協(xié)調(diào)模式偏離其自身最佳動(dòng)作的協(xié)調(diào)模式較大。而通過圖3、4也可以看出,在內(nèi)部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下,高水平足球運(yùn)動(dòng)員的不同踢球動(dòng)作間的髖-膝、踝-膝協(xié)調(diào)模式變化幅度較大(見圖4),不同動(dòng)作間協(xié)調(diào)模式的穩(wěn)定性和可重復(fù)性遭到破壞,而協(xié)調(diào)模式穩(wěn)定性的破壞則說明高水平足球運(yùn)動(dòng)員“預(yù)先程序化”的踢球動(dòng)作控制程序遭到干擾或破壞,動(dòng)作完成的某一或某幾個(gè)環(huán)節(jié)可能遭到“分解”,因而阻礙了踢球運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。相反,在外部注意焦點(diǎn)指導(dǎo)下,受試者髖-膝、踝-膝間的動(dòng)作協(xié)調(diào)模式偏離其自身最佳動(dòng)作的協(xié)調(diào)模式較小,且不同動(dòng)作問的協(xié)調(diào)模式變化幅度不大(圖3)。說明在外部注意指導(dǎo)下,受試完成動(dòng)作的協(xié)調(diào)模式更加穩(wěn)定,其“預(yù)先程序化”的踢球動(dòng)作控制過程可以更加流暢地完成,因而可以更加穩(wěn)定地發(fā)揮。

通過以上分析,在完成開放式運(yùn)動(dòng)技能前,于動(dòng)作完成本身方面的指導(dǎo)將會(huì)使高水平選手集中注意到動(dòng)作的完成上,易于破壞其本已自動(dòng)化的動(dòng)作協(xié)調(diào)模式。而如果僅在動(dòng)作的結(jié)果或效果方面進(jìn)行指導(dǎo),高水平運(yùn)動(dòng)員就會(huì)集中注意于動(dòng)作的結(jié)果上,此時(shí),其動(dòng)作完成的協(xié)調(diào)模式就不會(huì)遭到破壞。

第4篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

【關(guān)鍵詞】 寰樞椎不穩(wěn)

摘要 :目的 對(duì)樞椎交叉椎板螺釘治療寰樞椎不穩(wěn)這一新的內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)評(píng)估。 方法 成年國人甲醛固定的枕頸(C 0 ~C 4 )標(biāo)本10具,對(duì)寰樞椎不穩(wěn)模型分別行Gallie法內(nèi)固定、雙側(cè)Magerl法內(nèi)固定、C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定,進(jìn)行寰樞關(guān)節(jié)的強(qiáng)度、剛度測(cè)量,分析寰樞椎的載荷-位移、應(yīng)力-應(yīng)變、扭矩-扭角關(guān)系和扭轉(zhuǎn)剛度指標(biāo)。 結(jié)果 Gallie法內(nèi)固定明顯增強(qiáng)了寰樞椎不穩(wěn)模型的穩(wěn)定性,但其固定強(qiáng)度明顯小于Magerl法和C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定(P0.05)。 結(jié)論 C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定能為失穩(wěn)的寰樞關(guān)節(jié)提供堅(jiān)強(qiáng)的生物力學(xué)環(huán)境,樞椎交叉椎板螺釘技術(shù)具有良好的臨床應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 :寰樞椎不穩(wěn);椎板螺釘;內(nèi)固定;生物力學(xué)

Abstract:Objective To evaluate the biomechanical stability afforded across the atlantoaxial segment by a new technique using C 2 crossing laminar screws.Methods Ten embalmed cadaver human cervical spine specimens(C 0 -C 4 )were collected.The biomechanical strength and rigidity of three posterior fixation procedures-Gallie method,posterior C 1-2 transarticular screw(Magerl technique),C 1 pedicle screw.C 2 crossing laminar screws-rod construct were compared.Results The Gallie method improved the stability of atlantoaxial instability model significantly,but had the lowest stiffenss among the three types of fixation.The C 1 pedicle screw.C 2 crossing laminar screws-rod construct seemed to have higher stiffenss than Magerl technique,but the difference was statistically insignificant(P>0.05).Conclusions C 1 pedicle screw.C 2 crossing laminar screws-rod construct can provde satisfactory biomechanical stiffness for atlantoaxial instability.C 2 crossing laminar screws technique is a promising technique in clinical application.

Key words:laminar screw;atlantoaxial instability;biomechanics,internal fixation

寰樞椎不穩(wěn)可因創(chuàng)傷、炎癥、局部畸形、腫瘤等引起,若處理不及時(shí),易致頸脊髓受壓。1979年,Magerl和Seeman首先介紹的雙側(cè)經(jīng)寰樞椎關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定(Magerl技術(shù)),被認(rèn)為是后路C 1-2 固定融合治療寰樞椎不穩(wěn)的金標(biāo)準(zhǔn),植骨融合率明顯大于后路寰椎后弓與樞椎椎板之間固定植骨手術(shù)[1-2] 。常因椎動(dòng)脈走行異常,在樞椎側(cè)塊內(nèi)形成一個(gè)碩大的腔竇,因此15%~20%的患者不適宜后路經(jīng)寰樞椎關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定和C 2 椎弓根螺釘?shù)闹踩?另外在寰樞椎未復(fù)位、下頸椎屈曲困難和明顯的胸椎后凸情況下不適于Magerl技術(shù)的操作[1,3] 。最近,Wright[3] 介紹了經(jīng)樞椎交叉椎板螺釘固定技術(shù)結(jié)合C 1 側(cè)塊螺釘治療寰樞椎不穩(wěn),這種新技術(shù)的安全性明顯提高,但它的生物力學(xué)性能是否能達(dá)到臨床需要?本研究對(duì)此進(jìn)行闡述。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與標(biāo)本處理 國人成年甲醛固定的枕頸(C 0 ~C 4 )標(biāo)本10具,編號(hào)、攝片,排除嚴(yán)重退行性變、創(chuàng)傷、畸形、腫瘤等病理性改變和骨密度異常者。切除標(biāo)本所附肌肉,保留韌帶及關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊的完整性,雙層塑料袋密封包裝,置于-20℃冰箱保存,實(shí)驗(yàn)前逐級(jí)解凍。將螺釘穿過C 3 、C 4 椎體和小關(guān)節(jié)固定,以聚甲基丙烯酸甲酯包埋,僅保留C 0 ~C 3 之間的運(yùn)動(dòng)節(jié)段。

1.2 標(biāo)本分組 10具標(biāo)本按A、B、C順序完成檢測(cè),所得數(shù)據(jù)分別為A、B、C組,之后按隨機(jī)原則分為D、E2組,每組5具。具體分組見表1。

表1 標(biāo)本分組表(略)

1.3 寰樞椎不穩(wěn)模型的建立及不同方法內(nèi)固定

1.3.1 寰樞椎不穩(wěn)模型 切斷寰椎橫韌帶、翼狀韌帶、覆膜,以鋼絲鋸沿齒突基底部斷開齒狀突造成AndersonⅡ型齒突骨折[4] 。

1.3.2 Gallie內(nèi)固定 0.8mm胸骨鋼絲固定,寰樞椎后弓高度維持在8~10mm,木塊騎跨在樞椎棘突和椎板上模擬植骨塊[5] 。

1.3.3 寰樞椎經(jīng)后路關(guān)節(jié)螺釘固定(Magerl法) 直徑3.5mm的AO皮質(zhì)骨螺釘固定,進(jìn)針點(diǎn)在下關(guān)節(jié)突上方2mm、內(nèi)側(cè)界的外側(cè)3mm,以狹部內(nèi)側(cè)(椎管外壁)作為解剖標(biāo)志來判斷進(jìn)釘?shù)慕嵌?,X線上在側(cè)塊關(guān)節(jié)的后1.3穿過,并且指向寰椎前結(jié)節(jié)卵圓形投影的頭側(cè)半。見圖1。

圖1 經(jīng)后路寰樞椎關(guān)節(jié)螺釘固定(Magerl技術(shù))的正、側(cè)位片(略)

1.3.4 C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘固定 頸椎后路釘桿內(nèi)固定系統(tǒng)(康輝醫(yī)療器械廠生產(chǎn))固定,直徑3.5mm萬向螺釘,連接桿直徑3.0mm。C 1 椎弓根釘方法:經(jīng)樞椎側(cè)塊內(nèi)外緣的中點(diǎn)做垂線,與寰椎后弓上緣交點(diǎn)的正下方3.0mm處為進(jìn)釘點(diǎn),方向內(nèi)傾約10°~15°,上傾約5°[6-7] 。C 2 交叉椎板螺釘固定的方法為:在C 2 棘突與右側(cè)椎板交界處,在椎板的中上1/3處開孔,以手鉆向?qū)?cè)椎板鉆孔,至左側(cè)椎板中下1/3與關(guān)節(jié)突的中垂線相交處,圓頭探針探測(cè)深度并確認(rèn)有無穿破皮質(zhì)進(jìn)入椎管。然后在右側(cè)椎板與C 2 棘突交界處、左側(cè)椎板中下1/3處開孔,鉆孔至右側(cè)椎板中下1/3與關(guān)節(jié)突的中垂線相交處,絲錐攻絲,旋入萬向螺釘,以連接桿將其與C 1 椎弓根釘相連接,見圖2。

圖2 C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘固定法的正、側(cè)、上下位片(略)

1.4 實(shí)驗(yàn)力學(xué)模型的建立與實(shí)施 所有實(shí)驗(yàn)標(biāo)本的力學(xué)模型在結(jié)構(gòu)、損傷、固定、載荷、應(yīng)變片布置、位移傳感器設(shè)置條件上保持一致。載荷加載最大到250N,分級(jí)載荷為50N,以維系在生理載荷狀態(tài),標(biāo)本不遭到破壞。實(shí)驗(yàn)前予以加載100N3次,以去除骨的松弛、蠕變因素的影響,然后在液壓萬能試驗(yàn)機(jī)(WE-5)上加載,加載速率控制在1.4mm.min,準(zhǔn)靜態(tài)狀況下模擬前屈、后伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)受載狀況,檢測(cè)各組的載荷-位移、應(yīng)力-應(yīng)變、扭矩-扭角關(guān)系和扭轉(zhuǎn)剛度等的相關(guān)力學(xué)指標(biāo)。試驗(yàn)過程中,保持溫度24℃和濕度85%,對(duì)標(biāo)本噴灑生理鹽水以保持標(biāo)本濕潤度。

1.5 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,組間比較采用t檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn):α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 寰樞椎的載荷-位移關(guān)系 寰樞椎在載荷的作用下發(fā)生縱向壓縮性位移和橫向水平性位移,2種位移距離(Δ)測(cè)量結(jié)果見表2~4和圖3、4。

表2 寰樞椎的載荷-縱向位移數(shù)據(jù)(略)

表3 寰樞椎的載荷-水平位移數(shù)據(jù)(略)

表4 不同方法內(nèi)固定后寰樞椎的縱向位移和水平位移的比較值(略)

圖3 寰樞椎250N時(shí)不同內(nèi)固定方法縱向位移比較曲線(略)

圖4 寰樞椎250N時(shí)不同內(nèi)固定方法水平位移比較曲線(略)

結(jié)果顯示,當(dāng)寰樞椎失穩(wěn)之后無論是縱向位移還是水平位移均明顯增加。各種方法內(nèi)固定后,與正常標(biāo)本寰樞椎的縱向位移和水平位移相對(duì)比(表4),從寰樞椎的載荷-位移關(guān)系可以看出,寰樞椎穩(wěn)定性依次為:正常標(biāo)本0.05)。

2.2 寰樞椎的應(yīng)力強(qiáng)度 根據(jù)統(tǒng)一的應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量得到各種不同內(nèi)固定方法在生理最大載荷250N時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度值,見表5、圖5。

當(dāng)寰樞椎失穩(wěn)時(shí),其應(yīng)力強(qiáng)度在前屈、后伸和側(cè)屈載荷狀態(tài)下較正常標(biāo)本分別下降19%、21%、26%,有顯著性差異(P

表5 各組寰樞椎的應(yīng)力強(qiáng)度值(略)

圖5 寰樞椎載荷250N時(shí)不同內(nèi)固定強(qiáng)度比較曲線(略)

表6 不同方法內(nèi)固定后寰樞椎強(qiáng)度比較(略)

寰樞椎的應(yīng)力強(qiáng)度的強(qiáng)弱依次為:正常標(biāo)本0.05)外,余差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P

2.3 寰樞椎扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度與剛度 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度用扭矩(Mn)表示,單位牛頓?米(N?m),扭轉(zhuǎn)剛度(GJρ)=Mn/θ,單位為N?M/度(Deg),θ為相對(duì)扭轉(zhuǎn)角。寰樞椎扭矩-扭角關(guān)系見表7、圖6。正常寰樞椎標(biāo)本在生理運(yùn)動(dòng)范圍最大承受扭矩為(8.51±1.04)N?m,失穩(wěn)寰樞椎只能承受(5.09±0.62)N?m,兩者相差40%以上(P

轉(zhuǎn)貼于

圖6 寰樞椎的扭矩-扭角曲線(略)

表7 寰樞椎不同相對(duì)扭角下的扭矩表(略)

表8 不同方法內(nèi)固定后寰樞椎的抗扭轉(zhuǎn)剛度比較(略)

3 討論

寰樞椎不穩(wěn)會(huì)造成“上頸椎危象”,若處理不及時(shí),隨時(shí)可發(fā)生壓迫脊髓的危險(xiǎn),甚至危及生命。寰樞椎后路固定融合手術(shù)治療寰樞椎不穩(wěn),一般指后路寰椎后弓與樞椎椎板之間固定植骨手術(shù)、后路寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定關(guān)節(jié)間隙植骨融合術(shù),以及近年來的通過寰椎樞椎側(cè)塊.椎弓根的釘棒或釘板系統(tǒng)等[1,8] 。后路寰椎后弓與樞椎椎板之間固定植骨手術(shù)一般包括Gallie法、Brooks法及其改良方式、寰樞椎椎板夾.鉤內(nèi)固定法(如Apofix、Halifix等內(nèi)固定),這些方法技術(shù)相對(duì)簡單,但由于穩(wěn)定性欠佳和需要堅(jiān)固的術(shù)后制動(dòng),容易導(dǎo)致較高的融合失敗率,同時(shí)該技術(shù)依賴于寰樞椎后弓的完整性。由于解剖學(xué)的變異,18%的患者進(jìn)行經(jīng)Magerl法螺釘固定時(shí),面臨著椎動(dòng)脈損傷的風(fēng)險(xiǎn),其中6%為雙側(cè)、12%為單側(cè)[9] 。類風(fēng)濕影響到上頸椎的患者中,使用3.5mm直徑的螺釘,僅30.9%(13.42例)的患者適合雙側(cè),21.4%(9.42例)的患者僅適合單側(cè),58.4%(49.84側(cè))的狹部不適合C 1-2 經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定[10] 。閆明等發(fā)現(xiàn),50例C 2 干燥骨標(biāo)本中有4例標(biāo)本8側(cè)的橫突孔在樞椎側(cè)塊內(nèi)形成一個(gè)碩大的腔竇,側(cè)塊上關(guān)節(jié)面骨質(zhì)的厚度僅為2mm,使得Magerl螺釘和C 2 椎弓根螺釘?shù)闹踩肴源嬖谳^大的風(fēng)險(xiǎn)[11] 。經(jīng)樞椎交叉椎板螺釘固定技術(shù),消除了損傷椎動(dòng)脈的危險(xiǎn),在螺釘植入過程中,所有相關(guān)結(jié)構(gòu)直接暴露在手術(shù)視野,不需要術(shù)中的透視導(dǎo)航輔助。

頸椎不穩(wěn)在力學(xué)概念上是指剛度的喪失,臨床上正常生理載荷下不能維持椎體間的正常位置而出現(xiàn)過度或異?;顒?dòng)。寰樞椎在載荷的作用下發(fā)生縱向壓縮性位移和橫向水平性位移,位移越小,說明固定越牢固。寰樞椎的強(qiáng)度反映了頸椎在載荷作用下抵抗破壞能力的大小,強(qiáng)度越大,說明內(nèi)固定方法越牢,抵抗破壞能力越強(qiáng)。強(qiáng)度常常用應(yīng)力的大小來表示,所以有時(shí)稱為應(yīng)力強(qiáng)度的大小。頸椎的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度是指頸椎在扭轉(zhuǎn)時(shí)承受最大的扭矩大小,扭轉(zhuǎn)剛度是指頸椎能承受的抗扭轉(zhuǎn)變形的能力大小。扭轉(zhuǎn)剛度與相對(duì)扭轉(zhuǎn)角呈反比,即扭轉(zhuǎn)剛度越大,扭轉(zhuǎn)變形越小。寰樞椎失穩(wěn)時(shí),由于存在不連續(xù)封閉曲面,即開環(huán)截面在承受扭轉(zhuǎn)時(shí),剛度極大地消弱,變形增大會(huì)導(dǎo)致寰樞椎進(jìn)一步破壞。根據(jù)大量骨骼的扭轉(zhuǎn)力學(xué)試驗(yàn),開口斷面的載荷和能量損失約90%,當(dāng)變形增大30%時(shí),即使使用器械固定,仍然會(huì)發(fā)生很大的變形,降低了承載能力[12] 。

從寰樞椎的載荷-位移關(guān)系、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、扭矩-扭角關(guān)系和扭轉(zhuǎn)剛度總體分析,Gallie法內(nèi)固定明顯增強(qiáng)了寰樞椎失穩(wěn)之后的穩(wěn)定性,但其固定強(qiáng)度明顯小于Magerl法和C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定,C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定強(qiáng)度大于雙側(cè)Magerl法,但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雙側(cè)經(jīng)寰樞椎關(guān)節(jié)螺釘內(nèi)固定(Magerl技術(shù))作為后路C1-2 融合治療寰樞椎不穩(wěn)的金標(biāo)準(zhǔn),具有優(yōu)越的生物力學(xué)特性,對(duì)骨融合起到了積極的作用。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定有較高的抗屈曲、伸展,抗縱向壓縮及抗側(cè)彎的能力,能為失穩(wěn)的寰樞關(guān)節(jié)提供優(yōu)良的生物力學(xué)環(huán)境,是一種可靠的內(nèi)固定方法。

本研究的不足之處在于試驗(yàn)標(biāo)本使用了甲醛固定的枕頸防腐標(biāo)本,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較新鮮標(biāo)本和人體存在著一定的差異。但本研究設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于不同內(nèi)固定方法之間的數(shù)據(jù)比較,以成熟的Magerl技術(shù)作為參照,彌補(bǔ)這一不足之處。另外,C 1 椎弓根-C 2 交叉椎板螺釘內(nèi)固定中C 1 、C 2 之間連接桿的傾斜角度是否也決定著內(nèi)固定的生物力學(xué)強(qiáng)度,作者將進(jìn)一步進(jìn)行探索和驗(yàn)證。

〔常州康輝醫(yī)療器械廠為本課題的研究給予了大力協(xié)助,特此致謝!〕

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第5篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

關(guān)鍵詞:斜坡跑;超速訓(xùn)練;同步測(cè)試;生物力學(xué)參數(shù);機(jī)制

中圖分類號(hào):G822.12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編 號(hào):1007-3612(2010)01-0123-06

A Biomechanical Analysis about Slope Overspeed Running in Sprint

Technique Training

LUO Jiong

(College of Physical Education,Southwest University,Chongqing

400715,China)

Abstract: The camera, electromyography, and three-dimensional force simultaneous ly technique was used to test four different slopes running speed training, resu lts showed that the slope overspeed training changed the touchdown legs of time allocation and make the buffer time significantly shorter, frog stretch distance increase significantly,the two ratio of the Buffer Time/Back Step time and s upport time/empty out time tend to more reasonable level;The slope overspeed training made swing leg swing breadth larger, a smaller hip angle of leave off t he ground, thigh scissors speed increase significantly which are conducive to r aising speed of human physical mass centre;The slope running has faster speed of swing leg knee-joint and faster“pawing" speed of touchdown legs than Level R oad run which makes a smaller knee angle and hip angle when the athlete touch gr ound,Thus facilitating the SSC fulfilling its functions; The slope overspeed ru nning caused leg stiffness changes significantly and its reason is due to slope

running brought the pressure center of touchdown legs shift to backward range la rger and faster, which changes of athletes legs touchdown manners;The slope an gle size has greater impact on running training effect, 2° or 3° slope can inc r ease the athletes running speed, without affecting the athletes running action t echnical structure,which have been determined the best-oriented slope angle for this experiments objects.

Key words: slope running;speeding training;simultaneous testing;biome chanics parameters; mechanism

從1896年第一屆現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì),美國運(yùn)動(dòng)員伯克以11.8 s奪得 100 m跑桂冠,到2008年牙買 加 人博爾特創(chuàng)造了9.69 s的世界記錄,100 m跑成績提高了2.1 s,究其原因一方面是源于短 跑 實(shí)踐技術(shù)理論的不斷完善和發(fā)展,另一方面是科學(xué)化訓(xùn)練及場(chǎng)地器械的更新等因素?!俺?訓(xùn)練”在短跑訓(xùn)練中較為流行,它是通過讓運(yùn)動(dòng)員完成超出他能力水平的練習(xí)來增加步長和 步頻,通過這種訓(xùn)練方法使神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)逐漸適應(yīng)較高的收縮頻率。

查閱相關(guān)文獻(xiàn),國外對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員的超速訓(xùn)練十分重視,并采用了多種手段,如下坡跑 、高速自行車練習(xí)、橡皮筋牽引跑、短跑控制器、跑步機(jī)訓(xùn)練及固定跑臺(tái)及斜坡跑道等。我 國對(duì)這方面訓(xùn)練與研究相對(duì)薄弱。2001年12月,國家體育總局科教司批準(zhǔn)立項(xiàng)之課題《短跑 技術(shù)原理及訓(xùn)練方法研究》,課題組成員經(jīng)反復(fù)論證,吸取了過去國內(nèi)超速訓(xùn)練用的斜坡跑 道坡度大,距離長,既影響運(yùn)動(dòng)員跑的動(dòng)作技術(shù)結(jié)構(gòu)又容易造成損傷的缺陷,并參照國外資 料,在北京體育大學(xué)東田徑場(chǎng)修建了四條跑道,這是目前我國唯一的較完善的斜坡訓(xùn)練跑道 ,跑道的開始部分都是20 m長的水平跑道,接著分別是坡角為1°、2°、3°和4°而坡面 長為15 m的斜坡跑道,坡面下沿緊接的是正常的平地跑道(圖1)。實(shí)踐證明,斜坡訓(xùn)練對(duì) 提高短跑速度是很有效的,但這種訓(xùn)練模式對(duì)提高速度的機(jī)制問題至今少有報(bào)道。本研究運(yùn) 用攝像、肌電及三維力同步測(cè)試了四種不同斜坡跑,并引入近年來國際上生物力學(xué)的研究熱 點(diǎn)――下肢剛度(Lower Extremity Stiffness)這一重要參數(shù)指標(biāo),根據(jù)解剖、生理及生

投稿日期:2010-03-08

作者簡介:羅炯,副教授,博士,研究方向運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷與全民健身。 物 力學(xué)原理與方法揭示斜坡超速訓(xùn)練提高短跑速度的生物力學(xué)機(jī)制,意為改善運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方法、 提高運(yùn)動(dòng)成績、減少運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生以及豐富健身運(yùn)動(dòng)理論提供重要參考,限于論文篇幅, 本文只對(duì)研究結(jié)果的部分內(nèi)容進(jìn)行報(bào)道。

l 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

北京體育大學(xué)競(jìng)技體校短跑隊(duì)員12名,運(yùn)動(dòng)等級(jí)均為2級(jí)。成績?yōu)?10.85±0.37)s,平均 年齡為15歲,身高為(1.73±0.03)m,體重(58±3.51)kg。受試者在測(cè)試前均未進(jìn)行過斜 坡訓(xùn)練。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料,邀請(qǐng)了上海體科所馮敦壽研究員,原國家體育總局體科所副 所長高大安來校開會(huì)研究咨詢;走訪部分國家隊(duì)、北京市隊(duì)的短跑教練員,征求他們的意見 ,確定實(shí)驗(yàn)方案。

1.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)測(cè)試

兩臺(tái)JVC9800高速攝像機(jī),拍攝頻率100幀/s,曝光時(shí)間為1/250 s,兩機(jī)固定在距跑道16 m

處,主光軸與助跑道垂直。其中A機(jī)鏡頭高出地面1.6 m(機(jī)高1.2,臺(tái)高0.4 m),定點(diǎn)拍 攝運(yùn)動(dòng)員從水平跑道轉(zhuǎn)入斜坡跑道著地腿踩上測(cè)力臺(tái)的全過程;B機(jī)鏡頭高為1.1 m,定點(diǎn) 拍攝運(yùn)動(dòng)員離開斜坡跑道進(jìn)入水平跑道著地腿踩上測(cè)力臺(tái)的全過程;為了提高圖像解析的精 度,實(shí)驗(yàn)對(duì)象被要求穿深色緊身短褲、赤膊,并在身體兩側(cè)跖趾關(guān)節(jié)、踝、膝、髖、肩、肘、 腕、耳屏等關(guān)節(jié)、環(huán)節(jié)點(diǎn)上貼放反光膜標(biāo)志(美國3M公司出品),測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)見圖1。

圖1 北京體育大學(xué)東田徑場(chǎng)斜坡訓(xùn)練基地測(cè)試布置 圖2 實(shí)驗(yàn)中各運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的定義

1.2.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試

四臺(tái)國產(chǎn)JP4060WP測(cè)力平臺(tái)(先測(cè)兩道,運(yùn)動(dòng)員休息時(shí)換成另外兩道),對(duì)受試者處于 平道及坡道著地腿著地緩沖及蹬伸的三維力進(jìn)行監(jiān)測(cè),采樣頻率為500 Hz。調(diào)整安放在斜坡 道上的測(cè)力臺(tái)下面的四腳螺旋按鈕,并在測(cè)力臺(tái)平面上鋪設(shè)與水平道及斜坡面相同的塑膠, 使測(cè)力臺(tái)平面與助跑道及斜坡坡面保持在同一水平面高。同步信號(hào)由測(cè)力臺(tái)觸發(fā),通過發(fā)光 二極管與高速攝像機(jī)及肌電測(cè)試同步。

1.2.4 肌電參數(shù)測(cè)試

國產(chǎn)八通道無線表面肌電儀(TB-0810)對(duì)監(jiān)測(cè)著地腿的臀大肌(GM)、股直肌(RF)、 股二頭肌(BF)、股外肌(VL)、脛骨前肌(TA)、腓腸肌(GAS)共六塊肌肉肌電活動(dòng)。選 取6塊肌肉為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的理由是:1) 所選肌肉都是與跨過下肢三關(guān)節(jié)(髖、膝、踝)有關(guān) 的肌肉;2) 所選肌肉代表的是跨過每個(gè)關(guān)節(jié)的單關(guān)節(jié)和雙關(guān)節(jié)肌對(duì)抗肌組;3) 所選六塊 肌肉是所查閱到的關(guān)于短跑技術(shù)研究文獻(xiàn)中最普遍且最有代表性肌肉。

1.2.5 腿剛度(leg stiffness)計(jì)算方法

運(yùn)用McMahon[1,2]腿剛度(Leg Stiffness)計(jì)算方法(圖3)。在跑步過程中,腿 以一個(gè)角度接觸地面,身體的重心并不是位于足部的正上方。此時(shí)腿剛度Kleg=Fmax/ΔL, 其中Fmax為最大垂直力,ΔL為小腿長度的垂直變化,ΔL =Δy+L0×(1-cosθ0), θ 0=arcsin(utc/2L0);Δy =身體重心的最大垂直位移;L0=站立時(shí)的腿長;θ0=剛 度 角(腿跨過的弧形的半角);u=重心水平速度;tc=著地時(shí)間。彈簧――質(zhì)量模型見圖3所 示,本研究中的θ0直接由運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像解析獲得。

圖3 步時(shí)下肢剛度的計(jì)算模型 1.2.6 實(shí)驗(yàn)的安排

實(shí)驗(yàn)要求受試者先進(jìn)行試跑,通過調(diào)整起始點(diǎn)找準(zhǔn)各自的步長以便能踩上測(cè)力臺(tái),同時(shí) 要求受試者“無視”測(cè)力臺(tái)的存在,不減速、不調(diào)整,在進(jìn)入斜坡及離開斜坡跑道時(shí)盡最大 努力完成15 m長斜坡跑。記錄所有數(shù)據(jù),并以成績最好的2次有效測(cè)試(指前后踩上兩塊測(cè) 力臺(tái)的有效區(qū)域)為分析樣本,以便做相關(guān)指標(biāo)的重復(fù)性分析。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

由于運(yùn)動(dòng)攝像100幀/s,測(cè)力臺(tái)采樣頻率為500 Hz,為了比較不同運(yùn)動(dòng)員在平道與坡道每個(gè)單 步全過程相關(guān)參數(shù)間的差異,本研究對(duì)所有研究對(duì)象下肢各關(guān)節(jié)和環(huán)節(jié)的角運(yùn)動(dòng)、支撐反作 用力及肌電參數(shù)均進(jìn)行了時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化處理:取支撐過程時(shí)間為100%,對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條插 值,然后取1%標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)刻的數(shù)值(圖像解析使用扎齊奧爾斯基模型),采用低通數(shù)字濾波法 對(duì)插值后原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑,截止頻率為20 Hz。然后再對(duì)不同水平運(yùn)動(dòng)員標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)指標(biāo) 值分別進(jìn)行疊加擬合、進(jìn)行比較。使用spss13.0分析模塊,選擇單因素、雙因素方差分析 、相關(guān)及變異系數(shù)等統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,所有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的顯著水平設(shè) 置為a=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 重復(fù)性測(cè)量結(jié)果檢驗(yàn)

表1所列的19種重要參數(shù)在兩次有效采樣中的相關(guān)系數(shù)及變異度,其結(jié)果顯示:相關(guān)系數(shù)都 在0.8以上,且都達(dá)到顯著水平(p

支撐時(shí)間r

C.V支撐距離r

C.V騰空時(shí)間r

C.V膝角r

C.V軀干角r

C.V剪絞速度r

C.V膝點(diǎn)速度r

C.V 扒地速度r

C.V質(zhì)心Vr

C.V1°斜坡0.87;8.4%0.91;8.4%0.81;7.4%0.91;6.6%0.87;5. 9%0.87;8.4%0.81;8.4%0.80;9.5%0.90;6.1%2°斜坡0.88;6.8%0.88;10.5%0.90;8.5%0.90;7.4%0.81;8 .9%0.91;5.5%0.87;9.1%0.87;8.4%0.87;9.4%3°斜坡0.90;8.9%0.89;9.7%0.85;6.8%0.88;8.5%0.87;6. 4%0.92;6.8%0.89;5.7%0.82;8.7%0.87;6.5%4°斜坡0.89;7.5%0.92;6.8%0.86;8.4%0.87;6.8%0.80;7. 7%0.89;5.3%0.84;6.8%0.82;6.9%0.84;7.9%支腿剛度壓心移動(dòng)Fmax垂直力-Fmax水平力+Fmax水平力沖量增量 TA-IEMGGAS-IEMGT-IEMG1°斜坡0.88;9.4%0.84;6.4%0.85;7.5%0.85;8.4%0.91;5. 5%0.88;7.4%0.94;8.7%0.81;9.8%0.83;14.4%2°斜坡0.87;8.1%0.90;8.5%0.91;5.9%0.80;5.8%0.92;7. 4%0.84;6.4%0.90;6.6%0.85;10.4%0.80;15.1%3°斜坡0.81;7.3%0.87;6.7%0.92;6.4%0.84;6.9%0.87;9. 4%0.83;8.2%0.94;7.5%0.82;9.4%0.86;16.4%4°斜坡0.81;12.6%0.85;8.7%0.84;7.6%0.88;9.1%0.88;9 .8%0.82;7.3%0.93;6.4%0.83;11.4%0.88;19.4%

附:本表各參數(shù)含義在下文分析中均有定義或解釋,主要角度定義見圖2,在此不加說明。

表2 平道與坡道單步時(shí)間及空間參數(shù)統(tǒng)計(jì)

緩沖t1(ms)后蹬t2(ms)支撐T1(ms)緩沖距(cm)后蹬離(cm)支撐距(cm)騰空T2(ms)t1/t2;T1/T2 平道50±4.653±3.5103±5.534.5±3.552.2±3.586.7 ±2.5135±15.51:1.06;1:1.311°斜坡49±2.552±4.7101±6.534.3±4.753.3±4.787 .6±3.8133±11.51:1.06;1:1.322°斜坡42±6.250±3.294±7.233.7±6.259.6±6.293 .3±4.5114±14.21:1.19;1:1.213°斜坡43±5.751±4.794±5.735.2±5.758.8±5.794 .0±5.1113±16.71:1.18;1:1.204°斜坡42±2.255±3.297±4.232.3±2.255.4±2.287 .7±3.7132±13.21:1.31;1:1.36LSD檢對(duì)t1的檢驗(yàn): P31*\P21*\P20*\P24* \P 30*\P34*; 對(duì)T1的檢驗(yàn):P20*\P24*\P30* \P 34*;對(duì)后蹬距的檢驗(yàn)P20*\P24*\P30*\P34* ;對(duì) 支撐距的檢驗(yàn):P20*\P21*\P24*\P30*\P31 *\P 34*;對(duì)騰空時(shí)間的檢驗(yàn):P20*\P30*

注:LSD檢意旨單因素方差分析中使用多重比較,用于各斜坡間及斜坡與平道間差異比較 ,檢驗(yàn)結(jié)果中只例出具有顯著意義者,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異者不例出,如P12*表示1°與2 °斜坡間該參數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,以下各表含義相同。

2.2 斜坡超速跑單步時(shí)間及空間變化特征分析

據(jù)短跑技術(shù)經(jīng)典理論[3~5],一個(gè)單步由支撐與騰空兩部分構(gòu)成,而支撐階段又可 分為緩沖與后蹬兩部分。本研究緩沖段的劃分是由著地腿從著地瞬刻至膝關(guān)節(jié)角處于最小時(shí) 相止,后蹬段指從著地腿膝關(guān)節(jié)角處于最小時(shí)相至著地腿離地時(shí)相止,以此為界定確定緩沖 時(shí)間、緩沖距離,后蹬時(shí)間與后蹬距離。

表2數(shù)據(jù)提供如下信息:

與平道跑相比:1°斜坡相關(guān)參數(shù)變化較小,四種時(shí)間參數(shù)、三種空間參數(shù),兩個(gè)比值參數(shù) 的變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0.05)。2°、3°斜坡變化較大,其中緩沖時(shí)間明顯縮短 (P20*、P30*),后蹬時(shí)間上無差異,故支撐時(shí)間的縮短(P20* 、P30*)顯然是由于緩沖時(shí)間引起的;后蹬距及支撐距均顯著延長(P20* 、P30*),騰空時(shí)間卻顯著縮短(P20*、P30*),兩個(gè)時(shí)間比值 明顯增大。4°斜坡的支撐時(shí)間雖然與平道沒有顯著差異,但其緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間比值明顯 變小,說明4°斜坡明顯改變了支撐時(shí)間的分配關(guān)系。

各斜坡中比較分析顯示:四種時(shí)間參數(shù)、三種空間參數(shù)及兩個(gè)比值,2°與3°斜坡之間沒 什么差異;4°斜坡與1°斜坡的差異與4°斜坡與平道間差異類同;在緩沖距、后蹬距、支 撐距3方面差異集中體現(xiàn)在支撐距上和后蹬距,4°斜坡后蹬距及支撐距明顯縮小(P24 *、P34*),同時(shí)在兩個(gè)時(shí)間比值顯著偏小。

據(jù)短跑運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理,支撐階段人體質(zhì)心水平速度得以保持和增加是由肢體各環(huán)節(jié),尤 其是下肢各環(huán)節(jié)通過復(fù)雜而有序的協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。本研究認(rèn)為:2°、3°斜坡跑道引起 支撐時(shí)間、騰空時(shí)間均有明顯縮短,而支撐時(shí)間的縮短主要體現(xiàn)在緩沖時(shí)間縮短,后蹬時(shí)間 變化較小,其直接獲益是增加了后蹬距,這對(duì)提高或維持跑速是有益的,也與相關(guān)文獻(xiàn)資料 提供的結(jié)論相吻合(據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[5,6],國外優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員后蹬距離比我國優(yōu)秀 選手長0.07 m,但是后蹬時(shí)間卻不比我們長)。其次,1°斜坡所帶來的影響與平道差異較 小,而4°斜坡引起的差異非常大,這似乎提醒我們4°斜坡可能引起受試者的技術(shù)動(dòng)作結(jié)構(gòu) 發(fā)生了明顯的改變。最后,斜坡道改變了單步“緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間”及“支撐時(shí)間/騰空時(shí) 間”比值,其中2°、3°斜坡的兩個(gè)比值依次為1:1.19、1:1.21及1:1.18、1:1.20 ,這兩個(gè)值與美國優(yōu)秀百米運(yùn)動(dòng)員“緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間”(11.11)及“支撐時(shí)間/騰空 時(shí)間”(1:1.2)很接近[5,6]。

2.3 斜坡超速跑支撐腿與擺動(dòng)腿關(guān)節(jié)角度變化特征分析

表3數(shù)據(jù)顯示:1°斜坡與平道相比,無論是支撐腿還是擺動(dòng)腿,髖、膝、踝著地角與離地角 均變化不大,波動(dòng)值無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。4°斜坡與平道及1°斜坡相比,支撐腿與擺動(dòng)腿的髖 角及踝角在著地與離地時(shí)沒什么影響,主要差異集中在支撐腿的膝角、踝角及軀干角的變化 上(P41*、P40*),其中4°斜坡的著地膝角明顯偏大(162.2°對(duì)155. 5°),而離地時(shí)則明顯 偏小,從而導(dǎo)致膝角變化值為負(fù)值(-4.36°);另一方面,4°斜坡引起離地軀干角顯著 高于 著地時(shí)的軀干角,從而導(dǎo)致軀干角的變化值為負(fù)(-5.12°)。2°與3°斜坡之間,9種角 度參數(shù)值無顯著差異,但2°、3°斜坡與平道及1°斜坡相比,前者引起支撐腿著地髖角顯 著減小(P20*、P21*、P30*、P31*),而離地髖角沒什 么變化,而擺動(dòng)腿的變化則相反,著地時(shí)髖角沒什么變化,而離地髖角明顯減小(P20 *、P21*、P30*、P31*);就支撐腿膝角而言,著地 膝角明顯減小(P20*、P21*、P30*、P31*),而“膝 角”無差異,間接說明蹬離時(shí)膝角亦 呈減小趨勢(shì);在軀干角的變化上,2°、3°斜坡與平道及1°斜坡沒什么變化。2°、3°斜 坡與4°斜坡相比,前者支撐腿著地髖角、膝角、踝角及擺動(dòng)的離地髖角顯著小于后者(P 24*、 P34*)而膝角“蹬地改變”及“軀干角變化值”兩者存有顯著差異( P24*、 P34*)。表3 平道跑與斜坡跑支撐腿與擺動(dòng)腿關(guān)節(jié)角度變化統(tǒng)計(jì)

著地瞬刻髖角(°)支撐腿β1

擺動(dòng)腿β2離地瞬刻髖角(°)支撐腿β3

擺動(dòng)腿β4支撐腿膝角(°)著地瞬刻φ

膝角支撐腿踝角(°)著地瞬刻θ

踝角軀干角0°平道147.2±3.5179.8±3.5203.5±4.6121.5±4.6155. 5±5.63.56±1.32123.5±5.511.5±3.66.56±2.31°坡角144.3±4.7178.1±4.7202.4±2.5119.6±2.5156. 1±3.55.73±2.24122.3±3.710.1±4.55.87±1.52°坡角139.6±6.2174.0±6.2203.3±3.2108.1±3.2150. 1±4.74.55±1.66119.6±4.211.4±4.26.18±3.23°坡角138.7±5.7175.4±5.7199.6±4.7110.2±4.7150. 7±6.55.18±3.29118.8±4.112.7±3.75.93±2.74°坡角145.6±2.2181.2±2.2200.3±3.2122.5±3.2162. 2±5.1-4.36±1.3128.1±3.79.2±3.8-5.12±2.2LSD檢驗(yàn)對(duì)β1的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24*\P30* \P31*\P34*;對(duì)β2的檢驗(yàn)P20*\P30*\P24 *\P34*;對(duì)β4的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24*P30 *\P31*\P34*;對(duì)φ的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24 *P30*\P34*\P34*P40*\P41*;對(duì)膝 角檢驗(yàn)P40*\P41*\P42*P43*;對(duì)θ的檢驗(yàn)P20 *\P21*\P24*P30*\P31*\P34*P40 *\P41*;對(duì)軀干角檢驗(yàn)P40*\P41*\P42*P43 *

說明:支撐腿膝角“膝角”意旨離地時(shí)膝角與著地時(shí)膝角之差;支撐腿踝角的“踝角 ”意旨著地時(shí)踝角與支撐腿最大緩沖瞬刻踝角之差,“軀干角”意旨著地時(shí)軀干角與離地 時(shí)的軀干角之差。

進(jìn)一步分析揭示:4斜坡道緩沖距離和緩沖時(shí)間較短(表2),導(dǎo)致擺動(dòng)腿幅度小且效 果差(據(jù)表3可計(jì)算出五種跑道擺動(dòng)腿的擺動(dòng)幅度依次為58.3°、58.5°、65.9°、65. 2°、58.7°),因而不能發(fā)揮最佳的擺腿作用,2°、3°斜坡擺動(dòng)腿有較大擺動(dòng)幅度(65 .9°、65 .2°),而離地時(shí)髖角亦較小(108.1°、110.2°)。據(jù)相關(guān)生物力學(xué)文獻(xiàn)[4,5 ],擺動(dòng)腿屈髖幅度 大,更有利于有效地帶動(dòng)身體重心向前,并進(jìn)而增加支撐距離,使擺動(dòng)腿的小腿有更充裕的時(shí) 間完成前擺及下次著地前的回扒。另一方面,短跑運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理認(rèn)為離地時(shí)的軀干角大 于著地時(shí)的軀干角,說明身體有向后傾的現(xiàn)象;離地時(shí)的膝角明顯小于著地時(shí)的膝角,表明 運(yùn)動(dòng)員在離地時(shí)膝關(guān)節(jié)沒有充分伸直反而比著地時(shí)緩沖更大。據(jù)此,筆者認(rèn)為4°斜坡引起 軀干角、膝角的明顯改變,兩個(gè)負(fù)值(-5.12°、-4.36°)充分說明運(yùn)動(dòng)員在4°斜坡上 跑可能引起了動(dòng)作結(jié)構(gòu)的變形。通過對(duì)受試者個(gè)體的技術(shù)動(dòng)作診斷,參與本實(shí)驗(yàn)的12名運(yùn)動(dòng) 員中,有9名運(yùn)動(dòng)員在4°斜坡上跑,軀干角的變化不符合跑步的生物力學(xué)特征;有10名運(yùn)動(dòng) 員在4°斜坡上跑,膝角的變化不符合跑步的生物力學(xué)特征。圖4 支撐腿髖、膝、踝標(biāo)準(zhǔn)化角度變化MA 線

圖4顯示了不同斜坡跑與平道跑支撐腿髖、膝、踝角度變化特征,從中不難 發(fā)現(xiàn):平道、1°及4°斜坡跑,著地腿在著地時(shí)存在明顯的緩沖,即髖角呈下降趨向,其 中4°斜坡 最為明顯,下降幅度最大,2°、3°斜坡幾乎沒有這個(gè)趨勢(shì),在整個(gè)支撐時(shí)期的髖角均值最 小,且在著地及整個(gè)支撐過程,支撐腿的伸髖后展是一個(gè)連續(xù)的過程, 不存在髖的“緩沖”。 其次,與平道跑相比,2°、3°斜坡跑,運(yùn)動(dòng)員在整個(gè)支撐過程中支撐腿膝角、踝角均值較 小,即支撐腿似乎表現(xiàn)出一種低支撐趨向,這意味著運(yùn)動(dòng)員支撐過程重心更低些。

2.4 斜坡超速跑支撐腿、擺動(dòng)腿角速度與人體重心水平速度變化特征分析

表4數(shù)據(jù)顯示:1) 2°、3°斜坡擺動(dòng)腿與支撐腿的髖角速度均值顯著高于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。據(jù)支撐腿處于最大緩沖時(shí)刻擺動(dòng)腿髖角大小可以算出其完成百分率,整個(gè)支撐階 段, 2°、3°斜坡超速跑擺動(dòng)腿擺動(dòng)動(dòng)作在緩沖過程完成率最高(排序依次為61.5%、61. 9%、67.4%、66.9%、58.8%),而支撐腿完成率五種跑道差異不明顯。2) 2°、3°斜坡 跑大腿剪絞速度均值顯著高于平道、1°、4°(P20*、P21*、P24 *、P30*、P31*、P34*)。通過分析圖5,在擺動(dòng)腿積極前擺的 配合下,支撐腿在著地后便開始積極地伸展髖關(guān)節(jié),但2°、3°斜坡在整個(gè)支撐過程中,其 瞬時(shí)角速度都比其它三種跑道大。此外,無論支撐腿還是擺動(dòng)腿,其大腿運(yùn)動(dòng)過程均呈加速 ――減速狀態(tài),因而,剪絞―制動(dòng)是支撐階段髖的工作特征,從剪絞速度曲線看,2°、3° 跑道最高。許多學(xué)者[7~9]認(rèn)為“產(chǎn)生較高跑速的原因是有力的擺腿而不是快速的 蹬地”,因而提出[10]“大腿運(yùn)動(dòng)的角速度及擺動(dòng)幅度是衡量短跑技術(shù)的最好尺度 ”。綜合眾多學(xué)者的研究結(jié)論,筆者認(rèn)為2°、3°斜坡最有利于人體質(zhì)心提速。3)2°、3 °斜坡擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)中心速度、著地腿“扒地”速度均顯著高于平道、1°、4°(五種跑道 對(duì)應(yīng)均值依次為4.55 m/s、4.45 m/s、4.95 m/s、5.07 m/s、4.32 m/s及1.44 m/s、 1.39 m/s、1.25 m/s、1.27 m/s、1.45 m/s)。據(jù)查文獻(xiàn)[4,5],優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員 有較快的屈髖前擺速度,其擺動(dòng)腿的膝點(diǎn)水平速度、垂直速度在整個(gè)支撐擺動(dòng)過程中均較大 ,且多數(shù)選手是通過較大的小腿回扒角速度來實(shí)現(xiàn)著地腳水平速度的盡可能下降。本研究發(fā) 現(xiàn)2°、3°斜坡跑膝關(guān)節(jié)點(diǎn)速度顯著高于平道、1°、4°,而著地腿“扒地”速度卻明顯低 于平道、1°、4°。據(jù)短跑運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理,加快大腿回扒角速度,可以為著地時(shí)擁有較 小的支 撐腿膝角、髖角,從而使運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)下肢肌群處于一種較有利的發(fā)揮工作效率的狀態(tài),更 有利于人體重心的快速前移[10]。因此,“扒地”速度表明,2°、3°斜坡超速訓(xùn) 練效果應(yīng)優(yōu)于平道、1°、4°。4)2°、3°斜坡人體質(zhì)心的著地速度及離地速度亦明顯高 于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。進(jìn)一步分析顯示,1°、2°、3°斜坡跑都能增加跑速,但2°、3°增加的數(shù)值大 ,4°斜坡不增反減,其速度小于平道速度(10.15 m/s

擺動(dòng)腿髖角速度均值Χ1

完成%支撐腿髖角速度均值Χ2

完成%髖剪絞速度V1擺動(dòng)腿膝點(diǎn)速度V2著地腿扒地速度V3人體重心(質(zhì)心)進(jìn)入斜坡V4

離開斜坡V50°平道-668±14.661.5%395±14.733.5%1 063±18.44.5 5±0.661.44±0.31°坡角-685±16.761.9%407±16.632.6%1 092±17.14.4 5±0.831.39±0.411.15±2.511.44±1.52°坡角-744±15.367.4%441±15.735.7%1 185±19.24.9 5±0.611.25±0.211.35±3.211.70±3.23°坡角-742±17.266.9%439±18.634.3%1 181±18.85 .07±0.771.27±0.311.37±4.711.67±2.74°坡角-672±15.558.8%397±14.232.1%1 069±17.74.3 2±0.841.45±0.210.15±3.210.11±2.2LSD檢驗(yàn)對(duì)X1的檢驗(yàn): P20*\P21*\P24* P30 *\P31*\P34*;對(duì)X2的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24 * P30*\P31*\P34*;對(duì)V1的檢驗(yàn)P20*\P21 *\P24* P30*\P31*\P34*;對(duì)V2的檢驗(yàn)P2 0*\P21*\P24* P30*\P31*\P34*;對(duì)V 3的檢驗(yàn)P20*\P21*;對(duì)V4的檢驗(yàn)P20*\P21*\P 24* P30*\P31*\P34*;對(duì)V5的檢驗(yàn)P20*\P 21*\P24* P30*\P31*\P34*

說明“完成%”意旨緩沖階段支撐腿及擺動(dòng)腿所完成的髖角變化幅度占離地瞬刻與著地瞬刻 支撐腿與擺動(dòng)腿髖角變化總幅度的百分比;“髖剪絞速度”是指支撐腿與擺動(dòng)腿髖角速度絕 對(duì)值之和;“擺動(dòng)腿膝點(diǎn)速度”是指擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)點(diǎn)水平速度與垂直速度的合速度。

圖5 不同跑道上支撐腿及擺動(dòng)腿髖角速度及剪絞速度曲線

2.5 斜坡超速跑支撐過程中壓力中心變化特征分析

壓力中心(壓心)是支撐反作用力合力的作用點(diǎn),它作用于支撐腳上的某位置,通過分析壓 心在腳上相對(duì)位置的變化,可以更準(zhǔn)確地判斷不同斜坡上跑支撐腳的著地和支撐的方式的細(xì) 微變化,從而揭示出斜坡跑對(duì)提高短跑成績的重要機(jī)制。圖6 不同斜坡跑支撐腿壓力中心隨運(yùn)動(dòng)方向變化擬合曲線

圖6是標(biāo)準(zhǔn)化后4種斜坡與平道跑支撐過程壓心于運(yùn)動(dòng)方向的變化規(guī)律。這些曲線有一共 同的變化規(guī)律,即都有四個(gè)特別時(shí)相。其中A點(diǎn)實(shí)際代表運(yùn)動(dòng)員著地腳的趾指關(guān)節(jié)恰好落在 測(cè)力臺(tái)中心瞬刻,由于著地之初的巨大沖擊力,壓心隨著踝關(guān)節(jié)的屈曲緩沖先向后移至B點(diǎn)( 即向踝關(guān)節(jié)點(diǎn)靠近);隨著緩沖繼續(xù),后又快速移回趾指關(guān)節(jié)C點(diǎn)附近;離地時(shí),壓心移至腳 尖,也就是著地時(shí)趾指關(guān)節(jié)前D點(diǎn)位置。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn):1) 平道與斜坡跑壓力中心軌跡的變化趨勢(shì)幾乎接近,但下坡跑的 后移幅度大且后移速度相對(duì)較快,在大約占支撐時(shí)間的11%左右達(dá)到最大后移(10 cm左右) ;從C點(diǎn)的波峰值看,運(yùn)動(dòng)員的支撐腳壓力中心幾乎又回到趾指關(guān)節(jié),再結(jié)合攝像慢放發(fā)現(xiàn) ,下坡跑運(yùn)動(dòng)員著地腳跟均跟測(cè)力臺(tái)面有瞬間接觸(占100%),而平道跑中有7名運(yùn)動(dòng)員后 腳跟與測(cè)力臺(tái)沒有接觸(占58.3%);2)3°與4°斜坡壓力中心軌跡后移幅度幾乎接近, 1 °、2°斜坡與平道后移幅度相對(duì)較小且后移速度相對(duì)慢些,在大約在占支撐時(shí)間13%左右達(dá) 到最大后移(7 cm左右)。

2.6 斜坡超速跑支撐腿剛度及地面支反力變化特征分析

“剛度 (Stiffness)”一詞,起源于物理學(xué),為“虎克定律”的一部分,有時(shí)又翻譯成“ 勁度”,其含義與物理學(xué)上的“模量”相近,指物體在受載時(shí)抵抗變形的能力,剛度大則變形 小,剛度小則變形大。當(dāng)短跑運(yùn)動(dòng)員下肢著地時(shí),剛度可增加支持組織的強(qiáng)度,抵抗地面對(duì)人 體施加的反作用力。從運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)角度看,支撐腿剛度值決定于肌肉、肌腱、韌帶、軟骨和骨 骼的整體[11,12],一定水平的剛度表現(xiàn)可以有效發(fā)揮肌肉的拉長-縮短循環(huán)(Stre tch-Sho rtening Cycle,即SSC)功能,進(jìn)而可以在運(yùn)動(dòng)著地過程中有效釋放貯存在肌肉骨骼系統(tǒng)中的 彈性能[13,14]。

圖7 不同斜坡跑支撐腿剛度變化特征 從圖7可以看出,高速下坡跑支撐腿剛度值普遍高于平道跑,隨著坡角的增加,腿剛度值呈 戲劇性增加(P

3 結(jié) 論

1) 斜坡超速跑引起著地腿支撐時(shí)間明顯變短,這種變化是通過縮短緩沖時(shí)間實(shí)現(xiàn)的;緩沖 距離相對(duì)變化較小,而蹬伸距離明顯增長,緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間及支撐時(shí)間/騰空時(shí)間兩個(gè)比 值更趨加合理。

2) 斜坡超速跑引起著地腿著地髖角顯著減小,離地髖角相對(duì)不變,而擺動(dòng)腿則呈現(xiàn)相反的 規(guī)律,同時(shí),擺動(dòng)腿擺幅增加,離地時(shí)髖角較小,擺動(dòng)腿屈髖幅度大,這有利于身體重心前 移,并進(jìn)而增加蹬伸距離。

3) 斜坡超速跑引起擺動(dòng)腿與支撐腿的髖角速度均值顯著增加,大腿剪絞速度顯著高于平道 ,因而有利于人體質(zhì)心提速;斜坡跑引起擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)速度、著地腿“扒地”速度均顯著高 于平道,因而使運(yùn)動(dòng)員著地時(shí)擁有較小的支撐膝角與髖角,從而更有利于SSC功能的發(fā)揮。4) 斜坡超速跑引起著地腿壓力中心后移幅度相對(duì)較大且后移速度相對(duì)較快,運(yùn)動(dòng)員著地腳 跟與測(cè)力臺(tái)面存在廣泛接觸;斜坡坡度大小對(duì)支撐腿的剛度有顯著變化,在一定范圍內(nèi),坡 角增加,剛度增加,而剛度增加的主要原因是斜坡超速跑改變了運(yùn)動(dòng)員支撐腳著地方式,由 平道跑的腳尖(指跖關(guān)節(jié))――腳中部型向指跖關(guān)節(jié)――后腳跑觸地型轉(zhuǎn)變。

5) 斜坡訓(xùn)練對(duì)提高速度是很有效的,但斜坡的坡度大小對(duì)訓(xùn)練效果影響較大;坡角太小(1 0或以下)或坡角太大(40或以上),訓(xùn)練效果較差,20、30斜坡既能增大運(yùn)動(dòng)員的跑速, 又不影響運(yùn)動(dòng)員跑的動(dòng)作技術(shù)結(jié)構(gòu),因而被確定為本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象的最佳坡角。

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第6篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

【關(guān)鍵詞】運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué);概念;地位和作用

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)進(jìn)步和體育發(fā)展的產(chǎn)物,經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展后,將體育運(yùn)動(dòng)和現(xiàn)代先進(jìn)的醫(yī)學(xué)技術(shù)相互結(jié)合,正確了解人們?cè)隗w育活動(dòng)過程中出現(xiàn)的生理機(jī)能變化規(guī)律。和普通醫(yī)學(xué)相比,運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)利用現(xiàn)代先進(jìn)的醫(yī)學(xué)技術(shù)為手段,把體育運(yùn)動(dòng)和自然科學(xué)完美結(jié)合,研究更為有效的疾病預(yù)防和治療方法。但是在實(shí)際的臨床疾病治療過程中,運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)還未能得到完善,和現(xiàn)代先進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)之間存在著差距。因此這就要求,有關(guān)的醫(yī)務(wù)人員嫻熟掌握醫(yī)學(xué)理論知識(shí)和科學(xué)治療方式,從而實(shí)現(xiàn)人們體育技能的提高和生活質(zhì)量的提升。

1 運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的概念和特征

1.1運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的概念

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)在完美融合現(xiàn)代先進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)和體育運(yùn)動(dòng)技能的基礎(chǔ)上,分析研究體育運(yùn)動(dòng)過程中存在的有關(guān)醫(yī)學(xué)問題,提出解決體育運(yùn)動(dòng)疾病的有效治療方式。利用先進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)針對(duì)體育運(yùn)動(dòng)人員的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo),從而減少運(yùn)動(dòng)活動(dòng)帶來的人體傷害,提高運(yùn)動(dòng)者身體素質(zhì),保障其身體的健康,提高運(yùn)動(dòng)人員的運(yùn)動(dòng)技能水平[1]。

1.2運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的特征

和普通醫(yī)學(xué)相比,運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)有著其獨(dú)特的性質(zhì)。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)比較小、治療的時(shí)間較短、治療的效果顯著、恢復(fù)比較快,手術(shù)費(fèi)用比較低,患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)小。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)利用現(xiàn)代科技對(duì)運(yùn)動(dòng)型疾病患者進(jìn)行治療,臨床治療中廣泛應(yīng)用關(guān)節(jié)輔助鏡和全關(guān)節(jié)鏡等先進(jìn)科技,使得患者恢復(fù)更快。此外,運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展速度快,在損傷韌帶、關(guān)節(jié)不穩(wěn)、損傷關(guān)節(jié)、肩周炎等疾病有著特殊、有效的治療方式[2]。

2 運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的社會(huì)地位與重要作用

2.1運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)有助于提升體育運(yùn)動(dòng)的教學(xué)質(zhì)量

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)針對(duì)體育教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容、訓(xùn)練方式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等部分做了科學(xué)合理的策劃,從而保證了體育教學(xué)活動(dòng)的科學(xué)性、合理性,提高了學(xué)生的體育技能學(xué)習(xí)能力和運(yùn)動(dòng)生理機(jī)能,促進(jìn)了體育教育事業(yè)的健康發(fā)展,提升了體育教學(xué)質(zhì)量。體育教育是利用教授體育運(yùn)動(dòng)課程,以強(qiáng)化學(xué)生自身體質(zhì)和促進(jìn)學(xué)生身體健康發(fā)展為教學(xué)目的。提高學(xué)生身體素質(zhì)是抵抗疾病入侵的有效措施。而經(jīng)過科學(xué)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)學(xué)校要想提高體育教學(xué)質(zhì)量,可以以運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)原理為指導(dǎo)思想,科學(xué)規(guī)劃體育教學(xué)活動(dòng)。學(xué)校將運(yùn)功醫(yī)學(xué)和體育教學(xué)活動(dòng)完美融合,制定科學(xué)的教學(xué)方案,可以促進(jìn)學(xué)生的健康發(fā)展,也有利于體育事業(yè)的發(fā)展[3]。

2.2運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)為防御和治療疾病提供更為科學(xué)有效的措施

隨著運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)在臨床治療過程中的大量引用,為消化、神經(jīng)、呼吸系統(tǒng)等出現(xiàn)的疾病提供了更好的防御和治療方法,并且療效顯著。

2.2.1心臟病的治療

醫(yī)學(xué)上普遍認(rèn)為心臟病是一種棘手性疾病,只能依靠患者自身的靜心養(yǎng)性和相關(guān)藥物來治療。但是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)卻提出了通過合理的運(yùn)動(dòng)來改善患者病情的有效治療方式,從而實(shí)現(xiàn)了患者壽命的延長[4]。

2.2.2冠心病的治療

冠心病的預(yù)防和治療方式是以運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的基本理論知識(shí)為基礎(chǔ),通過增加適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)量來促使脂代謝物酶活性的提高,保證人體內(nèi)部的脂酞酶和脂蛋酶能改善脂物質(zhì)的運(yùn)輸、新陳代謝和轉(zhuǎn)化等情況,使得血脂組成成分得以優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)血脂內(nèi)膽固醇的減少,加大脂蛋白密度,從而更好的防御冠心病疾病[5]。

2.3運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)對(duì)于體育技能的主要作用

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)有利于強(qiáng)身健體,也可以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能的提高。

2.3.1指導(dǎo)性作用

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)能有效的掌握運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的生理變化規(guī)律,利用不同方式為運(yùn)動(dòng)人員合理安排訓(xùn)練內(nèi)容,適度增加訓(xùn)練的強(qiáng)度,從而提高運(yùn)動(dòng)人員的體育技能水平。美國利用檢測(cè)肌體纖維活動(dòng)的方式來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)人員的肌纖維變化情況,以此為體育訓(xùn)練提供科學(xué)的依據(jù)[6]。

2.3.2預(yù)測(cè)性作用

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)從運(yùn)動(dòng)人員的適應(yīng)力、家族遺傳、生理機(jī)能等方面檢測(cè)運(yùn)動(dòng)人員的體育技能,從而預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)人員是否具備參加運(yùn)動(dòng)競(jìng)技能力。

3結(jié)語

綜上所述,和普通醫(yī)學(xué)相比,運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)具有治療效果顯著、治療費(fèi)用低、恢復(fù)時(shí)間短等特點(diǎn)。此外,運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)有助于提升體育運(yùn)動(dòng)的教學(xué)質(zhì)量,能為防御和治療疾病提供更為科學(xué)有效的措施,對(duì)于運(yùn)動(dòng)競(jìng)技能力有著指導(dǎo)性和預(yù)測(cè)性的主要作用。

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第7篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

摘 要 現(xiàn)代的世界足球賽場(chǎng)上,頭頂球技術(shù)的運(yùn)用越見頻繁,關(guān)注度也越來越高,而頭頂球技術(shù)也被稱為足球運(yùn)動(dòng)員的第三只腳,可見頭頂球技術(shù)在賽場(chǎng)上發(fā)揮著舉足輕重作用。得出的研究結(jié)果可為中超球隊(duì)、地方球隊(duì)等給予訓(xùn)練指導(dǎo)參考。

關(guān)鍵詞 世界杯 亞洲杯 中國隊(duì) 頭頂球

一、研究對(duì)象

對(duì)2014年世界杯足球賽64場(chǎng)比賽和2015年亞洲杯32場(chǎng)中的22場(chǎng)足球賽所運(yùn)用的頭頂球技術(shù),從時(shí)間、區(qū)域、場(chǎng)上位置、頭頂球方式、頭頂球目的、頭頂球干擾情況及原因等方面進(jìn)行研究分析。

二、研究方法

采用文獻(xiàn)資料法、調(diào)查訪談法、觀察統(tǒng)計(jì)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。

三、選題依據(jù)

我國眾多學(xué)者對(duì)頭頂球技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究,安偉震等在《從世界杯看頭球技術(shù)的重要性》一文中“通過分析第十七屆世界杯頭頂球得分情況得出:一支出色的球隊(duì)如果只重視球員的個(gè)人腳下技術(shù)及傳切配合的訓(xùn)練,而忽視了頭頂球技術(shù)訓(xùn)練,是難以取得好成績的。”[1]

廖軍口在《談?lì)^頂球技術(shù)動(dòng)作的教學(xué)方法》一文中“分析了頭頂球技術(shù)動(dòng)作的結(jié)構(gòu)及隊(duì)員在練習(xí)時(shí)的心理特征,并由此闡述了頭頂球技術(shù)練習(xí)的教學(xué)方法?!盵2]

時(shí)圣齊等在《淺析足球頭頂球的教學(xué)方法》一文中“闡述了任何技術(shù)練習(xí)應(yīng)在老師監(jiān)督下完成,尤其是頭頂球技術(shù),避免由于落點(diǎn)的判斷錯(cuò)誤而造成損傷,應(yīng)遵循循序漸進(jìn)、由易到難的訓(xùn)練原則,并在考試中增加頭頂球技術(shù)考察。”[3]

趙宗躍等在《2004年歐洲杯足球賽進(jìn)球統(tǒng)計(jì)分析》一文中“對(duì)04年歐洲杯決賽階段的各球隊(duì)進(jìn)球方式及進(jìn)球數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),研究結(jié)果表明,頭頂球進(jìn)球共11個(gè),占總進(jìn)球的14.3%。其他方式進(jìn)球共66個(gè),占總進(jìn)球的85.7%。本屆歐洲杯冠軍借助于身高優(yōu)勢(shì)及出色的頭頂球技術(shù),共進(jìn)7球,其中5粒進(jìn)球是運(yùn)用的頭頂球技術(shù)?!盵4]

毛志晨和呂文杰在《世界杯足球賽頭球進(jìn)球特征分析》一文中,通過對(duì)16~18屆足球世界杯的81個(gè)頭球進(jìn)球情況進(jìn)行分析得出:開場(chǎng)后16min~30min和75min~90min頭球進(jìn)球的集中時(shí)間段;頭球進(jìn)球的主要區(qū)域是內(nèi)的中央地帶;跳起射門與轉(zhuǎn)身射門是頭球進(jìn)球的主要技術(shù)動(dòng)作方式;邊路進(jìn)攻與定位球是頭球進(jìn)球的主要戰(zhàn)術(shù)手段;進(jìn)球隊(duì)員以身材高大的前鋒與后衛(wèi)為主。[5]

牛洪林在《足球運(yùn)動(dòng)員頭頂球射門力量的生物力學(xué)分析及訓(xùn)練方法》一文中,從人體解剖學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度對(duì)跳起頭頂球技術(shù)進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上提出科學(xué)的力量訓(xùn)練方法。[6]

現(xiàn)代足球比賽是一種立體的攻防戰(zhàn),攻守雙方不僅在地面上寸土必爭(zhēng),在空中的對(duì)抗也互不相讓。在以往的研究中,頭頂球的統(tǒng)計(jì)分析多是側(cè)重射門方面,而且做比較的研究很少。而在這兩屆杯賽,中國隊(duì)的加入可以使我們通過比賽,真正的了解我們與世界強(qiáng)隊(duì)的差異,找出我們?cè)陬^頂球技術(shù)運(yùn)用中的不足,為今后比賽中合理運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、場(chǎng)區(qū)劃分綜述

在比賽進(jìn)行過程中,頭頂球技術(shù)可以發(fā)生在賽場(chǎng)任何區(qū)域,所以將場(chǎng)區(qū)劃分為前場(chǎng)、中場(chǎng)、后場(chǎng)、左邊路、右邊路、中路??梢杂行Ыy(tǒng)計(jì)出頭頂球發(fā)生區(qū)域,給球隊(duì)提供有效訓(xùn)練方案。

五、時(shí)間劃分綜述

頭頂球是擊球位置高,是爭(zhēng)取時(shí)間和空間重要技術(shù)手段。所以將一場(chǎng)比賽每10分鐘劃分一個(gè)階段,共10個(gè)階段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照以往數(shù)據(jù)研究得出,在比賽開始的時(shí)候爭(zhēng)搶次數(shù)較多,隊(duì)員的空中作戰(zhàn)意識(shí)更高,對(duì)高空球的爭(zhēng)奪更加積極,隨著比賽時(shí)間推移爭(zhēng)搶次數(shù)逐漸減少。通過研究頭頂球在比賽中時(shí)間分布規(guī)律,可以有效的給予加強(qiáng)其他時(shí)間段練習(xí)強(qiáng)度,練習(xí)方法等,有效應(yīng)對(duì)比賽中發(fā)生的各種情況。

六、頭頂球目的綜述

在一場(chǎng)比賽中應(yīng)對(duì)各種情況使用那種技術(shù)動(dòng)作、那種動(dòng)作配合非常重要。頭頂球技術(shù)大多發(fā)生情況有:頭頂球防守(解圍)、頭頂球進(jìn)攻(射門、傳球)。通過研究世界杯與亞洲杯比賽,統(tǒng)計(jì)在不同情況下,進(jìn)攻性頭頂球和防守性^頂球所占比例,來對(duì)比研究在進(jìn)攻中拼搶更加激烈,隊(duì)員的空中作戰(zhàn)意識(shí)更高,對(duì)高空球的爭(zhēng)奪更加積極,比賽的時(shí)空概念更高。

七、頭頂球區(qū)域及頭頂球隊(duì)員綜述

通過查閱文獻(xiàn)得到在第十七屆世界杯和第十三屆亞洲杯均是中路最多,兩邊路頭頂球次數(shù)相當(dāng)罰球區(qū)A2和罰球區(qū)外A5區(qū)域是頭頂球較多的區(qū)域。后場(chǎng)頭頂球最多,中場(chǎng)次之,前場(chǎng)最少,用于防守目的性更強(qiáng),而世界杯三個(gè)場(chǎng)區(qū)頭頂球分布較為平均,中場(chǎng)頭頂球所占的比例還略高于后場(chǎng),說明世界杯運(yùn)用頭頂球的熟練程度更高,目的更加全面。頭頂球主要是中后場(chǎng)隊(duì)員較多采用的一種技術(shù),而前鋒和守門員雖然采用頭頂球較少。

八、頭頂球成效原因綜述

這主要是由于其不同的位置以及職責(zé)所決定的。后衛(wèi)和前衛(wèi)司職中后場(chǎng),一方面參與防守,利用頭球破壞對(duì)方的長傳球;另一方面參與進(jìn)攻,利用頭球高空轟炸,攻擊對(duì)方的球門,所以頭球的機(jī)會(huì)就多。其成功率高于前鋒可能是因?yàn)榍颁h的頭球主要來源于頭球射門,很少有防守性頭球,從另一個(gè)側(cè)面也說明了防守性頭球的成功率要高于進(jìn)攻性頭球。守門員由于其特殊位置,頭球次數(shù)雖然較少,但頭球效率卻較高。

九、頭頂球技術(shù)運(yùn)用中干擾情況綜述

前場(chǎng)位置進(jìn)行頭頂球多數(shù)是防守解圍,隊(duì)員積極爭(zhēng)取空中位置和空間,將球頂出威脅范圍,并組織有效進(jìn)攻。主要中場(chǎng)的特殊性,隊(duì)員非常積極的爭(zhēng)奪高空球,以便更好的組織進(jìn)攻,但是中場(chǎng)的頭頂球是否有效,并不是直接對(duì)本方的球門產(chǎn)生直接的威脅,所以拼搶較多身體接觸較多,但強(qiáng)度不是很大,所以中場(chǎng)受到較強(qiáng)干擾的頭頂球最多。

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第8篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

摘要:通過廣泛收集和查閱有關(guān)短跑文獻(xiàn)資料,分析和研究短跑擺臂技術(shù)的作用、擺臂的方法、擺臂的作用力,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,提出在短跑教學(xué)訓(xùn)練中應(yīng)重視擺臂技術(shù)。

關(guān)鍵詞:擺臂技術(shù);節(jié)奏;短跑

一、前言

在跑動(dòng)技術(shù)中,腿部是獲得向前速度的動(dòng)力,然而手臂動(dòng)作卻能對(duì)腿部技術(shù)起支配和促進(jìn)作用。因此,擺臂是短跑技術(shù)中的重要組成部分,屬于基礎(chǔ)動(dòng)作,由于它是短跑技術(shù)中最簡單的動(dòng)作,所以容易被忽視,在教學(xué)訓(xùn)練以及研究方面都存在這種傾向。查閱大量文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn),人們都將關(guān)注點(diǎn)放在如何提高支撐腿的后蹬和擺動(dòng)腿的擺動(dòng)上,因此大部分是圍繞下肢擺動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究,認(rèn)為上肢的擺動(dòng)是被動(dòng)的,僅對(duì)下肢起著平衡的作用,其實(shí)不然,擺臂作為短跑周期中重要的組成部分和技術(shù)動(dòng)作,切不可忽略,對(duì)擺臂技術(shù)進(jìn)行全面的分析研究,為完善短跑技術(shù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。本人查閱了國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料,力求對(duì)短跑(直道)擺臂技術(shù)、方法等作進(jìn)一步的分析和研究[1]。并根據(jù)自己多年訓(xùn)練高考體育特長生的教學(xué)實(shí)踐,現(xiàn)提出幾點(diǎn)粗淺看法,供探討。

二、研究方法

1、文獻(xiàn)資料法

2、教學(xué)實(shí)踐法

三、不合理擺臂技術(shù)的動(dòng)作和影響

很多教練和教師不僅對(duì)擺臂技術(shù)重視不夠,而且看法也不一致,因此,在教學(xué)與訓(xùn)練中出現(xiàn)了擺臂動(dòng)作的“多樣化”。技術(shù)不合理表現(xiàn)為兩臂擺動(dòng)不自然,不放松;前擺活動(dòng)范圍小擺動(dòng)無力;方向不正確;擺臂只注意擺肩不注意臂的擺動(dòng)或緊握雙拳造成跑起來肩帶和臂肌緊張;同下肢動(dòng)作配合不協(xié)調(diào),以致影響步幅和步頻;在教學(xué)中普遍強(qiáng)調(diào)下肢忽視上肢,練習(xí)手段單一。

四、擺臂的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析

1.肢體環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)

臂的擺動(dòng)是前臂和上臂繞肩關(guān)節(jié)軸前后轉(zhuǎn)動(dòng)的周期性圓周運(yùn)動(dòng),它遵守角動(dòng)量守恒定律。

2.人體的平衡補(bǔ)償能力

當(dāng)人體的某部分運(yùn)動(dòng)使人體的重心產(chǎn)生位移時(shí),為了維護(hù)身體的原有平衡,人體就會(huì)自動(dòng)的利用身體其它部分的運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行補(bǔ)償,從而達(dá)到一個(gè)新的平衡

五、短跑擺臂的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)原理

在短跑過程中臂擺動(dòng)的頻率高、幅度大,肌肉在無氧狀況下進(jìn)行大強(qiáng)度、高頻率不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量乳酸堆積,導(dǎo)致肌肉疲勞。肌肉長時(shí)間處于緊張收縮狀態(tài),會(huì)引起肌肉的張馳力下降,以及被動(dòng)肌的緊張會(huì)牽扯原動(dòng)肌的正常收縮速度。同時(shí),肌肉長時(shí)間緊張的收縮,壓迫肌肉中的血管和神經(jīng),加速血流的阻力,抑制血液的流向,產(chǎn)生乳酸和血液中的血糖不能及時(shí)的送回和供應(yīng)給肌肉利用,使肌肉過早出現(xiàn)疲勞。

六、擺臂的作用

1.正確的擺臂可以維持身體的平衡

2.加強(qiáng)后蹬地力量,有利于更好的送髖和增大步幅

3.有助于提高步頻

4.提高身體向前的推動(dòng)力

5.使身體保持向前的水平速度

從本人訓(xùn)練幾屆高考體育特長生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和成績總結(jié)來看,上面的各種作用一一得到了驗(yàn)證。而且在國際短跑界流行這樣一句話:如果你有能跑10秒5的腿,而只有能跑10秒8的上肢,那么你最終只能跑出10秒8。這形象地說明擺臂對(duì)短跑有著重要的作用,擺臂技術(shù)是短跑運(yùn)動(dòng)中非常重要的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)。擺臂的方向、速度、力量直接影響跑動(dòng)速度和跑的整體運(yùn)動(dòng)效果,影響著下肢的擺動(dòng)效果。

七、構(gòu)成擺臂技術(shù)完整體系的基本內(nèi)涵

1、擺臂的方向

擺臂的方向是指臂的擺動(dòng)軌跡和速度方向的夾角,正確的擺臂方向和速度方向相一致,即前后方向擺動(dòng)。

2、擺臂的幅度

擺臂的幅度是指上臂擺動(dòng)時(shí)的角度變化,擺臂的幅度是影響步幅和步頻的主要因素之一。 在運(yùn)動(dòng)中臂和腿具有相互協(xié)調(diào)的關(guān)系,相互制約、相互影響。

3、合理的手臂擺動(dòng)技術(shù)

要領(lǐng)是:兩手成立掌并坐腕,起到手與小臂間的固定作用,五指自然舒張,肩松沉屈肘,擺臂時(shí)以肩帶為依托,上臂帶動(dòng)前臂屈肘前后擺動(dòng),肩帶要放松,兩臂盡量前擺后擺。此外,還有用力向前加速擺臂;用力向后加速擺臂;擺臂放松和放松擺臂;臂的擺動(dòng)節(jié)奏等等。

八、擺臂技術(shù)的教學(xué)、訓(xùn)練方法

1.講解、示范擺臂技術(shù)要領(lǐng),讓學(xué)生建立起正確的擺臂技術(shù)的概念。

2、嚴(yán)格擺臂技術(shù)的規(guī)范化,采取有效的訓(xùn)練手段提高擺臂技術(shù)。還要注意對(duì)學(xué)生軀干,肩帶和兩臂力量的訓(xùn)練,這對(duì)提高跑速和跑的技術(shù)都起著重要的作用。

3、原地慢擺臂練習(xí)。強(qiáng)調(diào)以肩關(guān)節(jié)為軸放松擺動(dòng),不要聳肩,上體不要左右搖擺;嚴(yán)格擺臂各時(shí)期的肘角變化;強(qiáng)調(diào)前后用力。

在短跑教學(xué)中,關(guān)于擺臂技術(shù)教學(xué)的時(shí)機(jī)是一個(gè)應(yīng)引起廣大教師及教練員注意的問題。本人認(rèn)為在短跑教學(xué)中,擺臂技術(shù)的教學(xué)介人時(shí)機(jī)越早越好,甚至可以在教下肢動(dòng)作之前就可以重點(diǎn)講解擺臂技術(shù)及其重要性。對(duì)初學(xué)者加大擺臂的教學(xué)、訓(xùn)練比重,幫助他們建立起正確的擺臂技術(shù)概念,養(yǎng)成正確擺臂的習(xí)慣;防止錯(cuò)誤動(dòng)作的定型。

九、結(jié)論

美國著名教練溫特在《跑速與擺臂加擺腿》中認(rèn)為:手臂動(dòng)作愈快,腿的動(dòng)作也愈快。關(guān)于正確的擺臂和跑動(dòng)技術(shù),本人在所查閱的教科書和文獻(xiàn)中只有少量文章中加以提示,其中論述比較簡單,觀點(diǎn)也不盡統(tǒng)一。短跑是一項(xiàng)要求各環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)視為一個(gè)系統(tǒng),在其他環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)沒有達(dá)到一定要求之前過分追求某一部分會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)功能的破壞。因此教練員、運(yùn)動(dòng)員應(yīng)該加強(qiáng)短跑中擺臂技術(shù)的訓(xùn)練,使上下肢技術(shù)和力量平衡發(fā)展,目前,男女短跑的世界紀(jì)錄已經(jīng)達(dá)到了9秒58和10秒49,說明下肢潛力的可能性已經(jīng)很小了,如果在上肢尋找一些可挖的潛力,提高哪怕0.1秒的成績,我們的訓(xùn)練也是卓有成效的。(云南師范大學(xué)體育學(xué)院;云南;昆明;650500)

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第9篇:運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)概念范文

關(guān)鍵詞:鏈結(jié)構(gòu);運(yùn)動(dòng)鏈;運(yùn)動(dòng)弱鏈;運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

中圖分類號(hào):G804.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-2076(2013)01-0100-04

訓(xùn)練認(rèn)識(shí)的偏差經(jīng)常導(dǎo)致理論與實(shí)踐的方向性錯(cuò)誤,對(duì)訓(xùn)練實(shí)踐本質(zhì)的再認(rèn)識(shí)有助于匡正訓(xùn)練實(shí)踐的理論基礎(chǔ)。發(fā)展人體運(yùn)動(dòng)能力的方法與手段,往往只考慮與這一能力高度相關(guān)的局部機(jī)能系統(tǒng),必然會(huì)導(dǎo)致此強(qiáng)彼弱的結(jié)構(gòu)性和功能性失調(diào)。盡管長期的訓(xùn)練能夠提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績,但運(yùn)動(dòng)弱鏈的存在及其功能危機(jī)一旦凸顯就很難重建功能的平衡與協(xié)調(diào),將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)成績停滯不前、下滑甚至是運(yùn)動(dòng)生涯結(jié)束。因此,需要系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)人體的鏈結(jié)構(gòu)與功能,喚起人們對(duì)功能性訓(xùn)練的重視。機(jī)體鏈結(jié)構(gòu)是人體機(jī)能能力協(xié)調(diào)發(fā)展的生物學(xué)基礎(chǔ),有必要對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈本質(zhì)與功能進(jìn)行多視角研究,探索鏈結(jié)構(gòu)現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)鏈、運(yùn)動(dòng)弱鏈及其功能在訓(xùn)練實(shí)踐中的作用與價(jià)值。

1 人體鏈結(jié)構(gòu)的客觀存在與運(yùn)動(dòng)鏈概念的提出

1.1 對(duì)人體鏈結(jié)構(gòu)的多視角理解

人體鏈結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)始于人體解剖學(xué)研究,基本上是對(duì)人體存在的多種運(yùn)動(dòng)性與非運(yùn)動(dòng)性連接結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象解釋,伴隨著新學(xué)科的不斷產(chǎn)生與交叉研究的日益增多,對(duì)人體鏈結(jié)構(gòu)的理解與認(rèn)識(shí)越來越全面。人體解剖學(xué)認(rèn)為“環(huán)節(jié)”是指人體身上可以活動(dòng)的每一段肢體、節(jié)段或者繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的骨;也認(rèn)為運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)可以是單一的骨環(huán)節(jié),也可以是幾個(gè)肢體、節(jié)段的骨作為一個(gè)整體相對(duì)于某一關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)[1]。Phlipp Richter (2008)認(rèn)為,人體肌肉鏈的觀點(diǎn)最初是由Herman Kabat在20世紀(jì)40年代提出,他起初為了治療脊髓灰質(zhì)炎病人首創(chuàng)了本體感覺神經(jīng)肌肉促進(jìn)術(shù)(propriocetive neuromuscular facilitation即PNF)[2]。本體感覺神經(jīng)肌肉促進(jìn)術(shù)實(shí)際是一種運(yùn)動(dòng)療法,通過把功能較弱的肌肉融合進(jìn)一個(gè)肌肉鏈,利用由聽覺、視覺、觸覺組成的專門刺激作用于肌肉鏈,并充分利用了神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)的特有功能,使弱肌肉很好地融入肌肉鏈的運(yùn)動(dòng)形式最終達(dá)到重建、恢復(fù)及發(fā)展弱肌肉部位的功能。此后,比利時(shí)的物理治療師Godelieve Struyff-Denys在Kabatd的理論基礎(chǔ)之上第一次提出“肌肉鏈”的概念,并建立了具有歷史意義的肌肉鏈模型[2]。Phil Page(2010)指出,捷克神經(jīng)生理學(xué)家Vladimir Janda(1923-2002)綜合了肌肉骨骼醫(yī)學(xué)上結(jié)構(gòu)學(xué)派與功能學(xué)派的觀點(diǎn)后,提出自己的肌肉骨骼病理學(xué)概念“chain reaction”(即鏈反應(yīng)),反應(yīng)中包括三大鏈結(jié)構(gòu)即關(guān)節(jié)鏈、肌肉鏈、神經(jīng)鏈,且三個(gè)鏈在功能決不是相互孤立的[3]。熊綺華從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度提出:“人體可視為與機(jī)構(gòu)相當(dāng)?shù)纳镞\(yùn)動(dòng)鏈,人體所有可活動(dòng)的關(guān)節(jié)的節(jié)段都是該運(yùn)動(dòng)鏈的環(huán)節(jié),即構(gòu)件,而每一對(duì)鄰接的環(huán)節(jié)的關(guān)節(jié)都叫做運(yùn)動(dòng)副。這樣我們就可以將由非剛硬環(huán)節(jié)并通過關(guān)節(jié)連接而成的人體,處理為由若干剛體用鉸鏈相互連接起來的運(yùn)動(dòng)鏈?!盵4]

前述只是列舉了人體各種鏈結(jié)構(gòu)研究的一部分,證明了人體內(nèi)在的鏈結(jié)構(gòu)是客觀存在的,術(shù)語稱謂的差異反映了研究視角的不同,也表明人體運(yùn)動(dòng)鏈的多元異構(gòu)現(xiàn)象。西方發(fā)達(dá)國家對(duì)運(yùn)動(dòng)人體的科學(xué)研究開展較早,已形成較為系統(tǒng)的人體鏈結(jié)構(gòu)理論,并為一些先進(jìn)的訓(xùn)練理論研究熱點(diǎn)問題提供理論解釋,如核心穩(wěn)定性訓(xùn)練、懸吊訓(xùn)練、開閉鏈運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練等功能性訓(xùn)練。

運(yùn)動(dòng)鏈的本質(zhì)與結(jié)構(gòu)

到目前為止,我國學(xué)者對(duì)人體的鏈結(jié)構(gòu)與功能的理論研究重視不夠,訓(xùn)練認(rèn)識(shí)問題一直困擾著一些項(xiàng)目訓(xùn)練水平的提高,這也可能是我國運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)領(lǐng)域理論與實(shí)踐落后的原因之一。

雖然運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的學(xué)術(shù)文章時(shí)常提到動(dòng)力鏈的概念,仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)動(dòng)力鏈的認(rèn)識(shí)視角多集中在肌肉關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)功能,其內(nèi)涵與外延難以概括運(yùn)動(dòng)條件下的人體鏈結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。筆者借用機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)領(lǐng)域的術(shù)語“運(yùn)動(dòng)鏈”來描述訓(xùn)練學(xué)視角的人體鏈結(jié)構(gòu)現(xiàn)象與本質(zhì), 并試圖整合人體各種鏈結(jié)構(gòu)的多語義解釋,認(rèn)為運(yùn)動(dòng)鏈即“人體為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)條件下的各種外部表現(xiàn),由若干個(gè)功能與結(jié)構(gòu)單元組成的機(jī)體系統(tǒng)”。如系統(tǒng)理論所講,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的功能,不存在沒有結(jié)構(gòu)的功能,也不存在沒有功能的結(jié)構(gòu),所以,運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)擎溄Y(jié)構(gòu)與鏈功能的統(tǒng)一。筆者把運(yùn)動(dòng)鏈看作是一個(gè)由許多子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)(見表1),其包括骨骼關(guān)節(jié)鏈、肌肉鏈、神經(jīng)鏈、內(nèi)分泌鏈、能量鏈等子系統(tǒng),相互間在功能上是無法分割的統(tǒng)一體。但有必要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),即運(yùn)動(dòng)鏈與其他子鏈并不是上位概念與下位概念的分界,而是整體與部分、抽象與具體、一般與個(gè)別的區(qū)別。

1.2.1 運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)成

對(duì)人體運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究還很少,因此,不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有不同的分類結(jié)果,但不妨依據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈的功能進(jìn)行劃分。

1.2.2 動(dòng)力鏈

動(dòng)力鏈由關(guān)節(jié)鏈與肌肉鏈兩部分組成,是人體的動(dòng)力系統(tǒng)和日常訓(xùn)練實(shí)踐中最為強(qiáng)調(diào)和重視的一類鏈結(jié)構(gòu),因?yàn)樗苯雨P(guān)系著運(yùn)動(dòng)技術(shù)的完成、負(fù)荷效果、運(yùn)動(dòng)效率以及訓(xùn)練質(zhì)量等。肌肉鏈?zhǔn)怯扇舾杉∪鈫挝缓图∪馊航M成,是人體運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。Phil Page等人把肌肉鏈分成協(xié)同肌、肌肉環(huán)帶、肌筋膜鏈三類,認(rèn)為三種肌肉鏈彼此相互作用于骨骼與神經(jīng)系統(tǒng)[3]。構(gòu)成肌肉鏈的肌肉包括主動(dòng)肌、對(duì)抗肌、協(xié)同肌、單關(guān)節(jié)肌及多關(guān)節(jié)肌等不同功能的肌肉單元組成,構(gòu)成肌肉鏈的肌肉形態(tài)大到肌群小到肌肉超微結(jié)構(gòu)的肌絲,在神經(jīng)系統(tǒng)的指揮下共同完成精確的單個(gè)與連續(xù)動(dòng)作。肌肉環(huán)帶是肌肉鏈的存在形式之一,分布在人體的各個(gè)部位,往往是對(duì)稱分布(見圖1)。肌肉鏈內(nèi)部機(jī)能的合理發(fā)展有利于肌肉內(nèi)外的系統(tǒng)協(xié)調(diào),有利于肌肉高效率做功,最終表現(xiàn)較好的機(jī)能狀態(tài)。

關(guān)節(jié)鏈可以理解為由骨連接組成,不是機(jī)械地拼裝而成,是通過神經(jīng)肌肉系統(tǒng)支配不斷調(diào)整姿態(tài)與動(dòng)力的裝置。關(guān)節(jié)鏈的基礎(chǔ)性骨連接包括脊柱、骨盆、肩胛骨,因?yàn)樗鼈円皇沁B接人體的關(guān)鍵骨連接,二是多群組肌肉的共同附著點(diǎn),可以說是連動(dòng)全身的裝置。關(guān)節(jié)構(gòu)件處于合乎機(jī)體運(yùn)動(dòng)的解剖學(xué)、生理學(xué)與生物力學(xué)條件下,可為肌肉收縮提供理想的支點(diǎn),能夠使肌力更好地上傳下達(dá)。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐一向非常重視動(dòng)力鏈系統(tǒng)的做功效率,經(jīng)典的舉重拉鈴、高翻、挺舉等抗阻式力量練習(xí)就是開發(fā)人體動(dòng)力鏈功能的重要訓(xùn)練手段。RA Palmitier等人[5]也認(rèn)為,動(dòng)力鏈練習(xí)方式可以產(chǎn)生理想的效果,因?yàn)轶y關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)并組成下肢的動(dòng)力鏈,最大限度地保證了肌肉的同步收縮與負(fù)荷作用的軸向一致。

1.2.3 神經(jīng)鏈

人體運(yùn)動(dòng)中不同器官系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)都是在神經(jīng)系統(tǒng)的統(tǒng)一支配下實(shí)現(xiàn)完成的,神經(jīng)活動(dòng)的基本方式就是反射,反射的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)即是反射弧,包括感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器。本質(zhì)上講,神經(jīng)鏈就是神經(jīng)系統(tǒng)的信息通道和調(diào)節(jié)路徑,由刺激信息、傳遞路徑、處理與反饋裝置等組成的環(huán)路。Paavo V. Komi(2003)依據(jù)接受反饋信息的類型, 將感受器又分為外感受器、內(nèi)感受器、本體感受器,其中外感受器主要是傳遞來自視覺、聽覺、觸覺等外界信息;內(nèi)感受器主要是精確表述要處理的信息量;本體感受器則是感覺肢體的運(yùn)動(dòng)與位置[6]。近年來,國內(nèi)外的研究已經(jīng)證實(shí)本體感受器存在可訓(xùn)練性,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠提高本體感受器的機(jī)能,反過來又能促進(jìn)肌肉組織的工作能力,牽伸訓(xùn)練就是利用這一原理的訓(xùn)練創(chuàng)新。高水平運(yùn)動(dòng)員的本體感覺訓(xùn)練能夠提高專項(xiàng)力量、平衡能力、姿態(tài)控制等素質(zhì)能力,用于低水平運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練實(shí)踐也有助于運(yùn)動(dòng)感覺的培養(yǎng)。因此,神經(jīng)鏈的適應(yīng)性訓(xùn)練是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐不能忽視的重要環(huán)節(jié)。

1.2.4 內(nèi)分泌鏈

我國的《運(yùn)動(dòng)生理學(xué)》教材(體育院校2002版)提出了內(nèi)分泌功能軸的概念,即內(nèi)分泌腺并不是單獨(dú)起調(diào)節(jié)作用,而是以“一條線”發(fā)揮作用,內(nèi)分泌這種以“一條線”發(fā)揮作用的方式被稱作“內(nèi)分泌功能軸”[7]。認(rèn)為下位內(nèi)分泌腺支配靶器官,中位內(nèi)分泌腺支配下位內(nèi)分泌腺,而上位內(nèi)分泌腺支配中位內(nèi)分泌腺,最后上位內(nèi)分泌腺受控于大腦皮質(zhì)。同時(shí),人體又包括三大內(nèi)分泌功能軸即下丘腦-垂體-腎上腺軸、下丘腦-垂體-甲狀腺軸、下丘腦-垂體-性腺軸,這些內(nèi)分泌功能軸內(nèi)部與功能軸之間并不是獨(dú)立發(fā)揮作用,是相互協(xié)調(diào)與相互拮抗的功能系統(tǒng)。這種軸內(nèi)與軸外的功能與結(jié)構(gòu)特征類似于前述的鏈結(jié)構(gòu)本質(zhì),只是定義的語詞不同而已,這也是我國運(yùn)動(dòng)生理學(xué)學(xué)者提出的比較接近人體鏈結(jié)構(gòu)特征的概念描述??傊?,這種功能與結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)强陀^存在的,也是人體機(jī)能系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),需要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)、了解及加以合理應(yīng)用,有助于運(yùn)動(dòng)員的機(jī)能監(jiān)控與疲勞恢復(fù)。

1.2.5 能量鏈

能量鏈?zhǔn)怯闪姿嵩┠苕?、糖酵解供能鏈與有氧氧化功能鏈組成。盡管三個(gè)能量供給鏈都有各自獨(dú)立作用的方式與特點(diǎn),但仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)有氧氧化反應(yīng)是三個(gè)供能鏈的基礎(chǔ),因此筆者把以能源物質(zhì)的氧化與還原為主線的“呼吸鏈”作為討論的切入點(diǎn)。呼吸鏈[8]即線粒體內(nèi)膜上存在多種酶與輔酶組成的電子傳遞鏈,可使還原當(dāng)量中的氫傳遞到氧生成水,此過程伴有能量的轉(zhuǎn)移與釋放。無論是無氧供能還是有氧氧化供能都不能沒有氧的參與,因?yàn)?,既使是從事大?qiáng)度的無氧供能運(yùn)動(dòng),ATP的再合成與乳酸的消除仍需要氧化反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。呼吸鏈的研究結(jié)果認(rèn)為,如果呼吸鏈傳遞電子不通暢,就會(huì)有部分電子從呼吸鏈的底物端漏出即形成電子漏,漏出電子的積聚會(huì)導(dǎo)致線粒體內(nèi)氧自由基生成增多,達(dá)到一定限度時(shí)細(xì)胞必須凋亡[9-10]。從運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐出發(fā),如何提高機(jī)體有氧供能能力與保障三大能量供給鏈的工作效率,同時(shí)盡量降低呼吸鏈的電子漏程度是一個(gè)新課題。隨著呼吸鏈研究的不斷深入,將為運(yùn)動(dòng)性疲勞的產(chǎn)生與消除原因提供新思路,也為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑的研制提供新突破。

2 運(yùn)動(dòng)弱鏈及其消極作用分析

2.1 運(yùn)動(dòng)弱鏈內(nèi)涵的辨析

呂中凡(2010)認(rèn)為:“從生物力學(xué)的角度看,弱鏈?zhǔn)侵干锪W(xué)鏈上的薄弱環(huán)節(jié),肢體的運(yùn)動(dòng)可以看作由一個(gè)個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈上的傳遞?!盵11]這種理解是最為樸實(shí)的解釋,允許人們直觀地認(rèn)識(shí)弱鏈的一些基本特征。如果從運(yùn)動(dòng)鏈的概念來講,弱鏈應(yīng)該理解為人體運(yùn)動(dòng)鏈系統(tǒng)中功能弱化的結(jié)構(gòu)單元,功能的弱化可能是因?yàn)楸緫?yīng)得到發(fā)展(強(qiáng)化)而沒有得到發(fā)展(強(qiáng)化)或者得到不充分發(fā)展(強(qiáng)化)的結(jié)果,也可能是其他相鄰或者相對(duì)的結(jié)構(gòu)功能被過度發(fā)展(強(qiáng)化)的結(jié)果。在日常訓(xùn)練中,會(huì)有許多主客觀因素導(dǎo)致功能與結(jié)構(gòu)鏈薄弱環(huán)節(jié)的存在,如刻意追求局部肢體動(dòng)作或者局部細(xì)節(jié)的練習(xí)、訓(xùn)練實(shí)踐過程與競(jìng)賽需求的競(jìng)技能力發(fā)展錯(cuò)位、過度訓(xùn)練或訓(xùn)練內(nèi)容安排不當(dāng)引起局部機(jī)能系統(tǒng)得不到及時(shí)恢復(fù)等等,均會(huì)產(chǎn)生機(jī)體組織結(jié)構(gòu)或功能性失衡即運(yùn)動(dòng)弱鏈。

2.2 運(yùn)動(dòng)弱鏈的消極作用

2.2.1 機(jī)體功能障礙

運(yùn)動(dòng)弱鏈?zhǔn)窃S多機(jī)體功能障礙發(fā)生的誘因,在癥狀診斷時(shí)往往會(huì)歸結(jié)為機(jī)體系統(tǒng)的表面原因。運(yùn)動(dòng)弱鏈本質(zhì)表現(xiàn)是功能弱化或者結(jié)構(gòu)的異化,無論是什么樣的弱鏈形式都總表現(xiàn)為機(jī)能上不足或者低下。如上體長時(shí)間保持前屈,使髖關(guān)節(jié)一直處于屈曲的狀態(tài),雖然是髖關(guān)節(jié)這一個(gè)環(huán)節(jié)的異?,F(xiàn)象,但是背部肌肉、臀部肌肉以及腿部后側(cè)肌肉都會(huì)處于持續(xù)牽張狀態(tài);同時(shí)腹部肌肉、髖關(guān)節(jié)部位肌肉以及臀部前面的肌肉會(huì)相對(duì)地處于緊張狀態(tài),而此時(shí)頸部前后肌肉的收縮狀態(tài)則相反,結(jié)果會(huì)感到腰背與頸部的疼痛,甚至有時(shí)上體不能直立。因此,疼痛的誘因往往會(huì)被疼痛部位的表象所掩蓋,實(shí)質(zhì)卻是機(jī)體局部機(jī)能障礙所致,可以通過加強(qiáng)弱部位肌群的功能性訓(xùn)練或者放松持續(xù)緊張的肌肉群組重建運(yùn)動(dòng)鏈的功能系統(tǒng)。

2.2.2 做功效率降低

機(jī)體的關(guān)節(jié)肌肉、神經(jīng)系統(tǒng)、能量供應(yīng)以及內(nèi)分泌激素的釋放與調(diào)節(jié)絕等是相互聯(lián)系的,在功能上絕不是孤立的,所以任一弱鏈的副作用不僅僅是局部的,會(huì)產(chǎn)生放大效應(yīng)而影響其他功能系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)。陳小平教授指出:“人體的大多數(shù)運(yùn)動(dòng)都是多關(guān)節(jié)和多肌群(肌肉)參與的全身運(yùn)動(dòng),在這個(gè)運(yùn)動(dòng)中如何將不同關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和肌肉的收縮整合起來,形成符合專項(xiàng)力學(xué)規(guī)律的肌肉‘運(yùn)動(dòng)鏈’,為四肢末端發(fā)力創(chuàng)造理想的條件,是所有運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目共同面對(duì)的問題”[12]。近年來,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)專家學(xué)者與教練員對(duì)核心穩(wěn)定性訓(xùn)練異常重視,原因在于以往的訓(xùn)練實(shí)踐忽視了人體運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一,使協(xié)調(diào)上肢與下肢運(yùn)動(dòng)的腰髖部位成為關(guān)節(jié)鏈與肌肉鏈的弱鏈環(huán)節(jié),難以發(fā)揮承上啟下的功能作用,不能實(shí)現(xiàn)上下肢力量的有效傳遞與整合,這對(duì)所有的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目而言無疑是致命性的。因此,盡管局部肌肉力量與動(dòng)作技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃?,卻不能使整體機(jī)能發(fā)揮達(dá)到相應(yīng)的水準(zhǔn),最根本的原因在于弱鏈制約了機(jī)體系統(tǒng)效率的最大化。

2.2.3 導(dǎo)致機(jī)體損傷

對(duì)于一個(gè)功能完整且協(xié)調(diào)有力的動(dòng)力鏈,不同肌肉組織或者肌群能夠持續(xù)、有序、協(xié)同地用力,保證肌肉能量在肌間合理傳遞。當(dāng)一個(gè)環(huán)節(jié)薄弱時(shí),就會(huì)給身體其他部位施加更大的壓力,很快就會(huì)導(dǎo)致受傷[13]。此外,肌肉鏈內(nèi)的肌肉組織與肌腱組織在組織特性、血管分布、神經(jīng)支配等方面存在著質(zhì)性差異,肌腱具有彈性差、強(qiáng)度大、血管與神經(jīng)末梢少的特點(diǎn),導(dǎo)致肌腱對(duì)負(fù)荷刺激敏感性較肌肉組織要弱。肌-腱接點(diǎn)與腱-骨接點(diǎn)本身就是先天的弱鏈結(jié)構(gòu)單元,長期反復(fù)牽拉與損傷易造成組織變性、炎癥、鈣化等,甚至是導(dǎo)致肌肉鏈在最薄弱的連接處斷裂。同樣,神經(jīng)鏈、內(nèi)分泌鏈、呼吸鏈等中的任何弱鏈只要在功能性與結(jié)構(gòu)性失衡達(dá)到一定程度時(shí),危險(xiǎn)性后果就有可能發(fā)生。

3 結(jié)束語

人體鏈結(jié)構(gòu)是機(jī)體功能外顯與優(yōu)化的物質(zhì)基礎(chǔ),運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)菍?duì)肌肉鏈、關(guān)節(jié)鏈、神經(jīng)鏈、內(nèi)分泌鏈以及能量鏈等具體鏈結(jié)構(gòu)的宏觀、抽象概括。雖然運(yùn)動(dòng)弱鏈只是鏈結(jié)構(gòu)內(nèi)單元環(huán)節(jié)的相對(duì)弱化,但足以打破機(jī)體功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,應(yīng)引起運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論與實(shí)踐研究的特別重視。本研究并沒有提出解決弱鏈的具體方法,因?yàn)槿蹑溊碚摰难芯可写M(jìn)一步深入,況且不同專項(xiàng)的訓(xùn)練實(shí)踐會(huì)伴有不同的運(yùn)動(dòng)弱鏈特征。

總之,人體的鏈結(jié)構(gòu)現(xiàn)象是客觀存在的,加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)鏈與運(yùn)動(dòng)弱鏈的理論研究,有助于發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐癥結(jié)性問題的解決之道。本研究內(nèi)“運(yùn)動(dòng)鏈”與“運(yùn)動(dòng)弱鏈”的概念未必準(zhǔn)確,只是筆者的淺見與不成熟論斷,若能起到拋磚引玉的效果就足以達(dá)到本研究目的。

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