導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)損傷；防護(hù)服裝；運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)；防護(hù)模型

中圖分類號(hào)：TS941.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

A Study on Protective Cloths Based on Sports Biomechanics

Abstract： Based on introducing sports biomechanics as well as current study on protective equipment and protective clothes， the article draws the conclusion that it is very important to study protective clothes by using sports biomechanics and puts forward the theoretical basis， technical problems and technical route for using sports biomechanics in garment applications.

Key words： sports injury； protective clothes； sports biomechanics； protective model

近年來，我國(guó)參與體育運(yùn)動(dòng)或日常鍛煉的人口越來越多。在對(duì)全國(guó)體育人口比例的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，1996年的體育人口在總?cè)丝谥兴嫉谋壤秊?1.4%，2000年增加到33.9%，而到2007年又增加到37.1%，短短10多年的時(shí)間里增加了5.7個(gè)百分點(diǎn)。

但是在運(yùn)動(dòng)中，由于人們并未太多地注意保護(hù)自己，常常會(huì)引起相應(yīng)的關(guān)節(jié)、肌肉、韌帶的意外損傷。網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)常常會(huì)導(dǎo)致肘部、肩袖部損傷，范？克拉莫（Von Kramer）對(duì)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的損傷進(jìn)行過調(diào)查，結(jié)果表明，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中肘關(guān)節(jié)損傷占全部損傷的41%，是最容易損傷的部位；肩袖損傷占其全部損傷的39%，僅次于網(wǎng)球肘。在跑步運(yùn)動(dòng)中，常常會(huì)發(fā)生小腿肌肉拉傷，有研究顯示，有高達(dá)35% ～ 65%的健身者與專業(yè)運(yùn)動(dòng)員曾經(jīng)發(fā)生過下肢損傷。老年人、小孩以及肢體殘疾人在日常的行走過程中，由于自身缺乏一定的平衡能力，往往會(huì)因?yàn)榭呐?、摔倒等突發(fā)狀況而意外導(dǎo)致肌肉和骨骼損傷。有國(guó)外學(xué)者曾做過相關(guān)的研究，該研究揭示了在老年人的摔倒中，將近53%是因?yàn)樾凶摺⒄玖⒌牟环€(wěn)定所導(dǎo)致的。

運(yùn)動(dòng)損傷已經(jīng)給運(yùn)動(dòng)員、業(yè)余愛好者、老年人、小孩等帶來了傷害，也是人們生命安全的重要隱患之一。也有不少人缺乏自我保護(hù)意識(shí)，認(rèn)為在業(yè)余的體育鍛煉和比賽中，做準(zhǔn)備活動(dòng)，然后再多加注意一些，受傷的幾率也就小了，其實(shí)這種想法是不正確的。因?yàn)檫@種損傷，比如說扭傷、摔傷、各種磕碰傷，在運(yùn)動(dòng)損傷里只占到了2%，它的名稱叫做意外傷，而將近98%的損傷是那種運(yùn)動(dòng)技術(shù)性傷。所以基于運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)，研制減少骨骼與肌肉損傷的防護(hù)性服裝，是一個(gè)很大的趨向。

1 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是生物力學(xué)的分支學(xué)科，是研究體育運(yùn)動(dòng)中人體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。其主要任務(wù)是運(yùn)用生物學(xué)和力學(xué)的理論和方法研究人體從事各種運(yùn)動(dòng)、活動(dòng)以及勞動(dòng)的動(dòng)作技術(shù)，使復(fù)雜的人體動(dòng)作技術(shù)奠基于最基本的生物學(xué)和力學(xué)規(guī)律之上，并以數(shù)學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)以及動(dòng)作技術(shù)原理的形式加以定量描述。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的發(fā)展與研究，為提高體育運(yùn)動(dòng)的成績(jī)、預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷、設(shè)計(jì)研發(fā)防護(hù)器材奠定了理論基礎(chǔ)。

1.1 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用

對(duì)于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究，特別是在應(yīng)用上，具有自己的特色，大致可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）在競(jìng)技體育運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的技術(shù)方面，根據(jù)人體的體態(tài)、素質(zhì)、機(jī)能等情況，研究適合個(gè)人的最佳運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)技術(shù)的動(dòng)作方案，并通過動(dòng)作技術(shù)診斷使之逐步完善；

（2）從預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)各種體育、活動(dòng)以及生產(chǎn)勞動(dòng)進(jìn)行生物力學(xué)分析，找出致傷因素，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的預(yù)防與治療措施；

（3）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)不僅研究人體，而且也研究與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的器械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照人體形態(tài)、結(jié)構(gòu)和機(jī)能的生物力學(xué)特征，設(shè)計(jì)和改進(jìn)運(yùn)動(dòng)器材、設(shè)施、服裝與用具以及勞動(dòng)機(jī)器、工具等。

1.2 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與防護(hù)器材

從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)體育運(yùn)動(dòng)或健身鍛煉中用于防護(hù)人身安全、避免運(yùn)動(dòng)損傷的器材，提出設(shè)計(jì)和改進(jìn)的設(shè)想及要求，是一項(xiàng)非常艱巨的學(xué)科任務(wù)，當(dāng)前基于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研制的防護(hù)用品主要有護(hù)具、運(yùn)動(dòng)鞋。

新型橄欖球頭盔與傳統(tǒng)頭盔相比有著本質(zhì)的區(qū)別，新型頭盔的外層覆蓋了一種新型樹脂吸振緩沖材料，它可以有效地防止運(yùn)動(dòng)員以頭盔作為進(jìn)攻武器沖撞對(duì)手。在運(yùn)動(dòng)的過程中，人體的各個(gè)關(guān)節(jié)肌肉常常由于過多的運(yùn)動(dòng)量或瞬間的揮擊、拉伸發(fā)生拉傷或震傷。戴上護(hù)具后，就可以對(duì)相應(yīng)部位的肌肉、韌帶加壓舒服，減緩可能的過度拉伸，并協(xié)助肌肉動(dòng)作，對(duì)關(guān)節(jié)部位起到支撐作用。對(duì)于關(guān)節(jié)出現(xiàn)不同程度勞損的老人以及正在發(fā)育期的小孩來說，進(jìn)行遠(yuǎn)足郊游或體育鍛煉時(shí)，很有必要選擇一定的護(hù)具。

國(guó)內(nèi)外一線運(yùn)動(dòng)品牌，其運(yùn)動(dòng)鞋技術(shù)的每一項(xiàng)進(jìn)步都離不開生物力學(xué)研究，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新都遵循人體運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理。國(guó)際一線運(yùn)動(dòng)品牌都擁有自己的核心技術(shù)，如Nike的air氣囊鞋底科技和足跟穩(wěn)定技術(shù)、Adidas的HUG環(huán)抱系統(tǒng)和智能芯片技術(shù)、李寧新一代單弦弓減震技術(shù)等。無(wú)論核心技術(shù)如何創(chuàng)新變化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須遵循運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理，其主要的生物力學(xué)原理是緩震減震、能量回歸、足跟控制、模擬踝足和回歸自然。

2 防護(hù)服裝的研究

伴隨著運(yùn)動(dòng)的普及，傳統(tǒng)的防護(hù)服裝基本上從舒適性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能材料等角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，通過研究改變或加強(qiáng)面料的性能來達(dá)到服裝吸濕排汗透氣、防火、防水等效果，或者從服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，采用多開口寬松式設(shè)計(jì)，在前胸、腋下、前后衣片采用連續(xù)開口散熱功能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一套具有散熱功能的籃球比賽服裝。而在運(yùn)動(dòng)過程中能真正地起到對(duì)人體防護(hù)作用的，往往都是要通過佩戴護(hù)具來達(dá)到目的，從拳擊的頭盔到籃球的護(hù)足，每一個(gè)易受傷的關(guān)節(jié)都有相對(duì)應(yīng)的護(hù)具來產(chǎn)生防護(hù)的效果。

但是現(xiàn)階段基于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的運(yùn)動(dòng)防護(hù)僅限于護(hù)具以及運(yùn)動(dòng)鞋，而客戶對(duì)防護(hù)服裝的要求卻逐漸從原來的吸濕排汗等舒適性方面提升到舒適、功能、美觀、防護(hù)一體化上來，更多地希望可以通過服裝本身就可以達(dá)到防護(hù)人體的目的。

所以，有必要從人體出發(fā)，通過測(cè)量人體各關(guān)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變化，將其轉(zhuǎn)化為人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)參數(shù)，通過分析生物力學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)，建立人體防護(hù)模型，明確服裝面料與防護(hù)模型相互之間的關(guān)系，并結(jié)合服裝材料學(xué)、服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、人體工效學(xué)等相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)具有防護(hù)性能的服裝。

3 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在服裝上的應(yīng)用

在體育運(yùn)動(dòng)、日?；顒?dòng)以及生產(chǎn)勞動(dòng)中骨骼和肌肉損傷是難以避免的問題，解決這一難題，必須以人體運(yùn)動(dòng)為目標(biāo)，運(yùn)用人體解剖學(xué)、人體生理學(xué)、力學(xué)的理論與方法來探索人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)骨骼和肌肉的變化，建立外部防護(hù)模型，獲取防護(hù)服裝所需達(dá)到的力學(xué)參數(shù)，為開發(fā)運(yùn)動(dòng)防護(hù)服裝提供理論依據(jù)。

3.1 理論依據(jù)

在運(yùn)動(dòng)過程中，骨骼及肌肉功能模型的研究比較成熟，是確定肌肉長(zhǎng)度、肌肉拉力線、肌力臂、肌力矩、肌力等關(guān)鍵因素，但卻沒有明確指出骨骼及肌肉損傷的臨界值，建立外防護(hù)模型是解決該問題的關(guān)鍵途徑。

基于人體骨骼與肌肉的動(dòng)力學(xué)模型，模擬在外部約束條件下骨骼和肌肉的變化，通過逆向動(dòng)力學(xué)方程式和有限元模擬獲取相關(guān)參數(shù)，建立外防護(hù)機(jī)制，即防護(hù)模型；在外加反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的作用下，明確服裝材料的性能與外防護(hù)模型之間的關(guān)系，為研制高質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)防護(hù)服裝、減少運(yùn)動(dòng)過程中骨骼及肌肉的損傷提供理論依據(jù)。

3.2 技術(shù)問題

（1）建立骨骼及肌肉的模型，需要運(yùn)用動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)捕捉關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)信息，測(cè)量人體在空間的位置和方向，即人體骨骼、關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡。動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)通常分類為 3類：機(jī)械式、電磁式和光學(xué)式，價(jià)格不菲。

（2）結(jié)合人體運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)，通過人體建模仿真軟件進(jìn)行模擬，并推導(dǎo)出骨骼及肌肉的最優(yōu)化的防護(hù)機(jī)制。

（3）通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析，明確防護(hù)模型與服裝面料的性能特征之間的關(guān)系，為研發(fā)防護(hù)性能最優(yōu)的服裝提供依據(jù)。

3.3 研究方案

針對(duì)一項(xiàng)具體的運(yùn)動(dòng)，主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：

（1）運(yùn)用動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)捕捉人體關(guān)鍵部位的空間運(yùn)動(dòng)軌跡；

（2）借助人體建模仿真軟件，將空間運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為生物力學(xué)參數(shù)，如各關(guān)節(jié)的位移、速度、加速度及肌肉長(zhǎng)度、肌力臂、肌力矩等，進(jìn)而計(jì)算出有關(guān)人體防護(hù)力學(xué)參數(shù)；

（3）基于骨骼及肌肉模型，運(yùn)用逆向動(dòng)力學(xué)的方法，建立人體外部防護(hù)機(jī)制；

（4）根據(jù)各種服裝材料的性能，通過有限元的模擬，確定材料的性能與防護(hù)模型相互之間的關(guān)系，獲取防護(hù)服裝所需的防護(hù)參數(shù)；

（5）人體建模仿真軟件對(duì)所獲取的服裝防護(hù)參數(shù)進(jìn)行模擬，以進(jìn)一步獲得最優(yōu)防護(hù)的服裝。

技術(shù)路線如圖 1 所示。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)動(dòng)損傷常常給運(yùn)動(dòng)員、體育愛好者、老人、小孩等帶來意想不到的身體傷害，然而，傳統(tǒng)的防護(hù)服裝基本上從服裝的舒適性角度進(jìn)行研究，通過改變面料的特性來達(dá)到服裝的防濕透氣、吸濕排汗等，或從服裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，改變服裝衣下間隙、開口特征等來提高服裝的著裝舒適性。國(guó)外對(duì)于運(yùn)動(dòng)防護(hù)服及裝備的研究則比較深入，從人體的頭部到腳的各個(gè)器官都配有特定的防護(hù)用具，所以基于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究防護(hù)服裝必將是未來的研究熱門。

外防護(hù)模型的建立是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)應(yīng)用到服裝領(lǐng)域的關(guān)鍵，也是制約防護(hù)服裝研發(fā)的主要因素。防護(hù)模型的研究處于起步階段，只有建立起防護(hù)模型，才能進(jìn)一步明確服裝材料與防護(hù)力學(xué)參數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，也為研制減少運(yùn)動(dòng)損傷的運(yùn)動(dòng)裝備奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

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篇2

關(guān)鍵詞：紅外光點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)；射箭技術(shù)

中圖分類號(hào)：G804.66文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編 號(hào)：1007-3612(2007)05-0629-05

射箭在我國(guó)是一項(xiàng)古老而又年輕的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。隨著時(shí)代的變遷，射箭的技術(shù)和動(dòng)作姿勢(shì) ，以及對(duì)射手們的訓(xùn)練也逐漸有了較為完整的理論指導(dǎo)。本研究借助Qualisys紅外光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)北京射箭隊(duì)運(yùn)動(dòng)員的射箭技術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)分 析，一方面探討應(yīng)用這一測(cè)試設(shè)備對(duì)射箭技術(shù)進(jìn)行分析與診斷的可行性與操作方法，另一方 面對(duì)北京射箭隊(duì)運(yùn)動(dòng)員的射箭技術(shù)進(jìn)行分析與診斷，提出技術(shù)改進(jìn)建議。

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象研究對(duì)象為北京射箭隊(duì)運(yùn)動(dòng)員，基本情況見表1。

1.2研究方法 應(yīng)用Qualisys紅外遠(yuǎn)射運(yùn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員射箭技術(shù)進(jìn)行采集與分析。該系統(tǒng)由于不需要 人工識(shí)別測(cè)量點(diǎn)，消除了坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲得過程中的人為誤差，而且該系統(tǒng)拍攝頻率可以達(dá)到每 秒500幅，因此特別適合于測(cè)試身體運(yùn)動(dòng)位移細(xì)微的動(dòng)作技術(shù)。

本研究分別在受試者弓（四個(gè)點(diǎn)）、兩側(cè)手中指掌指關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、髖關(guān) 節(jié)粘貼標(biāo)志點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集頻率為每秒100幅。由于硬件設(shè)備計(jì)算速度的限制，采集時(shí)間設(shè)為6s。

進(jìn)行正式測(cè)試前，首先對(duì)測(cè)試空間進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定，標(biāo)定通過后要求受試者在標(biāo)定范圍內(nèi) 完成整個(gè)射箭動(dòng)作。由于采集時(shí)間的限制，本研究只能采集到運(yùn)動(dòng)員整個(gè)動(dòng)作技術(shù)中基本階 段的開弓、固姿與瞄準(zhǔn)、繼續(xù)用力與撒放動(dòng)作。

選擇運(yùn)動(dòng)員10環(huán)動(dòng)作進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Qtools、Excel等計(jì)算軟件。以弓上標(biāo)志 點(diǎn)位移的突然變化作為撒放時(shí)刻。本研究中Y軸正方向指向箭發(fā)射方向，X軸正方向與Y 軸垂直，指向運(yùn)動(dòng)員右側(cè)，Z軸正方向指向豎直上方。

2結(jié)果與分析

射箭整個(gè)動(dòng)作技術(shù)可分為準(zhǔn)備階段、基本階段、結(jié)束階段三個(gè)動(dòng)作階段，由于采集時(shí)間的限 制，本研究只對(duì)射箭基本階段中的開弓、固勢(shì)與瞄準(zhǔn)、繼續(xù)用力與撒放動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1開弓階段 開弓動(dòng)作是舉弓動(dòng)作的繼續(xù)，在持弓臂伸展的基礎(chǔ)上拉弓臂后伸，背部肌群的收縮和拉弦臂 肩帶內(nèi)收肌群的力量將弓沿箭線拉開。開弓的技術(shù)規(guī)范是保持身體姿勢(shì)，特別是前臂和軀干 的角度不變。拉弓臂以肩關(guān)節(jié)為圓心，以上臂長(zhǎng)為半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，外觀是肘的引伸，實(shí)際 是以背肌開弓，拉弦手的手指、手背、手腕并不用力。拉弦手要沿箭線直接靠向頜下，不可 去迎合弓弦和拉弦手。

2.1.1拉弦手運(yùn)動(dòng)情況 圖1所示前四名受試運(yùn)動(dòng)員開弓階段拉弦手在不同平面上的位移情況。從圖1可以看出，運(yùn)動(dòng)員拉弦手在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)并不是直接向后的，而是在向后拉弦開弓的同時(shí)均有向 左（靠?jī)?nèi)）方向的運(yùn)動(dòng)，說明此時(shí)運(yùn)動(dòng)員向內(nèi)拉弦靠向頜下。拉弦手在矢 狀面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)也不是水平向后的，而是向后拉弦的同時(shí)有向下運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，且多數(shù)運(yùn)動(dòng)員是 向下運(yùn)動(dòng)到一定位置后又有上挑動(dòng)作出現(xiàn)（如圖1矢狀面中B、C、D三名運(yùn)動(dòng)員）。圖中所示 拉弦手 的運(yùn)動(dòng)與技術(shù)要求是不符的，因?yàn)殚_弓階段拉弦手除了應(yīng)沿箭線向后運(yùn)動(dòng)外不應(yīng)向任何方向 運(yùn)動(dòng)，否則瞄準(zhǔn)面將有可能發(fā)生偏離，導(dǎo)致在固勢(shì)瞄準(zhǔn)階段需進(jìn)一步調(diào)整。

2.1.2持弓臂運(yùn)動(dòng)情況 圖2所示A和C兩名運(yùn)動(dòng)員持弓手開弓階段在三個(gè)方向上的位移情況。從圖中可以看出， A運(yùn)動(dòng)員在三個(gè)方向上的位移均無(wú)規(guī)律，不但在垂直方向和左右方向上飄忽不定，甚至在前 后方向上也由前向后移動(dòng)了近4 mm，說明該運(yùn)動(dòng)員持弓臂撐弓能力不足，表現(xiàn)為極不穩(wěn)定 的持弓技術(shù)。而C運(yùn)動(dòng)員持弓手在開弓階段的運(yùn)動(dòng)雖也有變化起伏，但相對(duì)而言比較平緩穩(wěn) 定。該運(yùn)動(dòng)員持弓由左向右、由上向下開弓瞄準(zhǔn)，在前后方向上略有后移。圖2是本研 究中持弓手在開弓階段運(yùn)動(dòng)最無(wú)規(guī)律和最有穩(wěn)定規(guī)律的兩名運(yùn)動(dòng)員，其他運(yùn)動(dòng)員持弓手動(dòng)作 介于這兩名運(yùn)動(dòng)員之間。

2.1.3軀干運(yùn)動(dòng)情況 開弓階段運(yùn)動(dòng)員軀干應(yīng)保持穩(wěn)定。本研究將兩肩連線和兩髖連線的交角定義為軀干扭轉(zhuǎn)角， 并用這一指標(biāo)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員軀干上下兩部分的相對(duì)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從圖3中所示A、D、E3名運(yùn)動(dòng)員 在開弓階段軀干扭轉(zhuǎn)角度變化可以看出，多數(shù)運(yùn)動(dòng)員軀干在開弓階段一直在扭轉(zhuǎn)。本研究中 軀干扭轉(zhuǎn)幅度平均為4.4°，最大幅度為6.1°，只有一名運(yùn)動(dòng)員軀干幾乎沒有扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)角 度僅為0.2°。開弓階段軀干扭轉(zhuǎn)的原因是由于肩背部肌群收縮用力撐弓拉弦，當(dāng)用力不平 衡時(shí)兩肩產(chǎn)生相對(duì)于下身的扭轉(zhuǎn)動(dòng)作。

除了軀干扭轉(zhuǎn)動(dòng)作外，本研究運(yùn)動(dòng)員開弓階段軀干還有不同程度的晃動(dòng)。圖4顯示本研 究A和C兩名受試運(yùn)動(dòng)員開弓階段軀干在水平面內(nèi)的移動(dòng)情況。從圖中可以看出，不同運(yùn)動(dòng)員 身體晃動(dòng)趨勢(shì)并不相同。但X方向運(yùn)動(dòng)要遠(yuǎn)大于Y方向運(yùn)動(dòng)。由于X方向是水平面內(nèi)垂直于箭 線的方向，也即運(yùn)動(dòng)員站立時(shí)的前后方向，因此圖中曲線顯示運(yùn)動(dòng)員在開弓過程中軀干的 運(yùn)動(dòng)主要向前移重心，移動(dòng)幅度平均為5.8 mm，而在運(yùn)動(dòng)員左右方向，即箭線方向的運(yùn)動(dòng)幅 度不大，平均為1.2 mm，且有的運(yùn)動(dòng)員向左（前）運(yùn)動(dòng)，有的運(yùn)動(dòng)員向右（后）運(yùn)動(dòng)。 圖3開弓階段軀干扭轉(zhuǎn)角度變化圖4兩名運(yùn)動(dòng)員開弓階段軀干在X、Y方向上的位移

2.2固勢(shì)與瞄準(zhǔn) 固勢(shì)是開弓動(dòng)作的延伸，是動(dòng)作形成的關(guān)鍵一環(huán)，是射好一支箭的基礎(chǔ)。其結(jié)構(gòu)的規(guī)范與否 直接關(guān)系到命中率，所以固勢(shì)動(dòng)作的質(zhì)量一定要高。圖5所示運(yùn)動(dòng)員右肘關(guān)節(jié)在開弓向固勢(shì)過渡過程中的位移情況，從圖中可以看出，運(yùn)動(dòng)員右 肘向后運(yùn)動(dòng)的速度在開弓階段較快，而固勢(shì)階段速度明顯下降但并沒有停頓。 固勢(shì)動(dòng)作緩慢接近停止，因此隨著固勢(shì)時(shí)間的延長(zhǎng)，相關(guān)肌肉可能會(huì)出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象。

據(jù)比賽現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)動(dòng)員低環(huán)位中靶的箭往往瞄準(zhǔn)時(shí)間偏長(zhǎng)。而瞄準(zhǔn)時(shí)間偏長(zhǎng)，往 往是由于瞄準(zhǔn)動(dòng)作不順利，動(dòng)作不協(xié)調(diào)造成的。從肌肉收縮的松弛特性來分析，當(dāng)瞄準(zhǔn)時(shí)間 偏長(zhǎng)時(shí)，射箭用力的諸肌肉中的彈性成份會(huì)產(chǎn)生松弛現(xiàn)象。此時(shí)，雖然運(yùn)動(dòng)員主觀感覺上仍 保持原先的用力狀態(tài)，或加力進(jìn)行瞄準(zhǔn)動(dòng)作，但實(shí)際上拉弓或推弓力已因松弛特性而有所下 降。瞄準(zhǔn)時(shí)間偏長(zhǎng)的箭，肌肉用力受到松弛特性的影響較大，是瞄準(zhǔn)時(shí)間偏長(zhǎng)的箭命中環(huán)位 偏低的另一個(gè)原因。本研究中運(yùn)動(dòng)員平均固勢(shì)瞄準(zhǔn)時(shí)間為3.54 s，最少為2.50 s，最多為4. 30 s。 2.2.1兩臂用力分析 開弓、繼續(xù)用力動(dòng)作，就是兩臂通過肌肉用力，抵抗和克服弓的彈性力的作用，使弓的 拉距不斷擴(kuò)大的肌肉用力過程。因此射箭時(shí)的兩臂用力形式與弓的彈性力的作用形式相適應(yīng) 。

由于弓的彈性力對(duì)持弓臂產(chǎn)生壓力與內(nèi)合力的作用。因此持弓臂相應(yīng)產(chǎn)生推力與抗內(nèi)合 力。持弓臂所產(chǎn)生的推弓力合力并非沿著持弓臂縱軸發(fā)生推力，而是與縱軸形成一定大小的 夾角。這樣才能很好地克服弓的彈性力的作用，將弓穩(wěn)固地支持住。該力產(chǎn)生兩個(gè)分力，一 個(gè)分力沿著持弓臂縱軸，抵抗和克服弓的彈性力的壓力作用；另一個(gè)分力與持弓臂縱軸垂直 ，抵抗克服弓的彈性力的內(nèi)合力的作用，所以亦稱抗內(nèi)合力。

推弓力是由持弓臂肩部的前鋸肌收縮，使肩胛骨產(chǎn)生外展（遠(yuǎn)離脊柱）活動(dòng)，使肩胛骨 穩(wěn)固地固定在合適的位置，通過肩胛骨的肩關(guān)節(jié)面對(duì)持弓臂產(chǎn)生推力?？箖?nèi)合力是通過持弓 臂肩關(guān)節(jié)的三角肌后份的收縮力，使持弓臂產(chǎn)生水平伸的動(dòng)作趨勢(shì)，產(chǎn)生抗內(nèi)合力，將持弓 臂固定在合理的持弓位置。

為了抵抗弓的彈性力的作用，將弓拉開，拉弓臂通過勾弦手指對(duì)弓產(chǎn)生拉弓力。所以拉弓力 也稱開弓、繼續(xù)用力動(dòng)作的動(dòng)力。拉弓力也可以分解為沿著拉弓臂上臂的縱軸，背向肩關(guān)節(jié) 的一個(gè)分力來抵抗弓的彈性力的壓力的作用，另一個(gè)分力與上臂縱軸垂直，它是克服和抵抗 內(nèi)合作用，其作用是使弓的拉距不斷地增大，所以該力是開弓、繼續(xù)用力動(dòng)作中起主要作用 ，也是開弓的動(dòng)力。由解剖學(xué)知識(shí)，不難了解到，前一分力主要由前鋸肌收縮力產(chǎn)生的。后 一分力主要由三角肌后份收縮力產(chǎn)生的。

2.2.2拉弦手運(yùn)動(dòng) 圖6所示4名運(yùn)動(dòng)員固勢(shì)階段拉弦手在水平面和矢狀面的運(yùn)動(dòng)情況。圖中看出， 在水平面內(nèi)，雖然拉弦手一直保持向后運(yùn)動(dòng)，但仍同時(shí)具有向左或右（即向內(nèi)或向外）的運(yùn) 動(dòng)，有的運(yùn)動(dòng)員還十分明顯。拉弦手在向后運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還伴隨著向下 運(yùn)動(dòng)。在固勢(shì)時(shí)拉弦手需要繼續(xù)用力，人弓系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)中瞄準(zhǔn)撒放，但拉弦手幅度過大或不 平緩的運(yùn)動(dòng)顯然是不合理的，特別是在左右和上下方向的運(yùn)動(dòng)，將影響箭線的方向，給瞄準(zhǔn) 造成困難。圖6固勢(shì)階段拉弦手水平面上、矢狀面的位移情況

2.2.3持弓臂的運(yùn)動(dòng) 開弓、繼續(xù)用力動(dòng)作階段，弓的拉距是在不斷擴(kuò)大的。因此作用于運(yùn)動(dòng)員兩臂的弓的彈性力 也相應(yīng)增大。

射箭時(shí)運(yùn)動(dòng)員的持弓臂手會(huì)在前后方向、左右方向及上下方向上產(chǎn)生位移。從圖7中可以看 出，多數(shù)運(yùn)動(dòng)員的弓在固勢(shì)階段有向后運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，說明運(yùn)動(dòng)員前撐用力并不積極。有的運(yùn) 動(dòng)員在固勢(shì)階段后期弓還有忽前忽后、左右晃動(dòng)的現(xiàn)象。例如F運(yùn)動(dòng)員雖然向后運(yùn)動(dòng)幅度很 小，但整個(gè)固勢(shì)階段出現(xiàn)了兩次向前向后和向左向右的反復(fù)。運(yùn)動(dòng)員A的弓一直較大幅度的 向后運(yùn)動(dòng)，聯(lián)系圖6中其拉弦手的運(yùn)動(dòng)狀況可以發(fā)現(xiàn)，在固勢(shì)階段該運(yùn)動(dòng)員具有整體向后運(yùn) 動(dòng)的趨勢(shì)。以上情況說明，持弓臂的前撐用力技術(shù)尚有待完善。

除運(yùn)動(dòng)員F外（圖7），多數(shù)運(yùn)動(dòng)員弓在上下方向的運(yùn)動(dòng)幅度很小。顯然，F(xiàn)運(yùn)動(dòng)員在固勢(shì) 過程中弓晃動(dòng)明顯。

在運(yùn)動(dòng)幅度上，運(yùn)動(dòng)員在左右方向平均移動(dòng)56 mm，最大70 mm，最小43 mm；在前后方向上 平均移動(dòng)4.2 mm，最大5.5 mm，最小3.1 mm；在上下方向上平均移動(dòng)8.7 mm，最大為105mm，最小為6.7 mm。顯然在運(yùn)動(dòng)員主要為箭線方向的移動(dòng)。這一結(jié)果可說明兩方面情況：一 方面說明瞄準(zhǔn)開始時(shí)，準(zhǔn)星在上下方向較靠近靶心，而在左右方向上則較遠(yuǎn)離靶心。因此瞄 準(zhǔn)動(dòng)作在左右方向上的移動(dòng)要大于上下方向上的移動(dòng)；另一方面說明，依據(jù)肩部肌肉配布情 況，決定了持弓臂在上下方向上容易穩(wěn)定，而在左右方向上，活動(dòng)較大，不易穩(wěn)定。所以測(cè) 試結(jié)果表明，左右方向上位移量要大于上下方向上的位移量。以上狀況是否合理，有待進(jìn)一 步分析。

另外從對(duì)弓上下兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)之間的相對(duì)位移研究發(fā)現(xiàn)，在固勢(shì)瞄準(zhǔn)階段弓上下兩點(diǎn)之間相對(duì) 位移極小，說明弓在這一階段的變形可以忽略不計(jì)。綜合弓在三個(gè)方向的位移可以說明，固 勢(shì)階段影響弓的穩(wěn)定性的因素主要是平動(dòng)，它對(duì)箭的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響。而弓的轉(zhuǎn)動(dòng)和變 形對(duì)穩(wěn)定性的影響極小，幾乎可以忽略。

2.2.4軀干運(yùn)動(dòng) 軀干保持穩(wěn)定是固勢(shì)瞄準(zhǔn)的基礎(chǔ)。圖8所示固勢(shì)階段運(yùn)動(dòng)員軀干扭轉(zhuǎn)情況。聯(lián)系開弓階段運(yùn) 動(dòng)員軀干扭轉(zhuǎn)情況和圖8中曲線變化可以看出，開弓階段軀干發(fā)生扭轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)員在固勢(shì)階 段繼續(xù)保持扭轉(zhuǎn)動(dòng)作，但在固勢(shì)階段后期扭轉(zhuǎn)停止，而開弓階段軀干沒有扭轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)員在固 勢(shì)階段依然保持軀干無(wú)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

在固勢(shì)階段，本研究運(yùn)動(dòng)員軀干扭轉(zhuǎn)幅度平均為1.5°，最大為2.3°，最小為0.3°。

圖9是本研究?jī)擅\(yùn)動(dòng)員固勢(shì)瞄準(zhǔn)階段軀干在前后和上下方向的運(yùn)動(dòng)情況。不同運(yùn) 動(dòng) 員軀干運(yùn)動(dòng)方向并不相同，運(yùn)動(dòng)幅度也有一定差別。瞄準(zhǔn)動(dòng)作是通過身體多環(huán)節(jié)精細(xì)、協(xié)調(diào) 配合運(yùn)動(dòng)情況下完成的。它并不要求運(yùn)動(dòng)員在瞄準(zhǔn)的一開始就力求“對(duì)準(zhǔn)”靶心并穩(wěn)住不動(dòng) 地等待撒放。如果這么做，會(huì)使瞄準(zhǔn)動(dòng)作僵化。由于人體生理、心理、肌肉收縮等多方面因 素的影響，要想保持軀干絕對(duì)不動(dòng)是不可能的，與其肌肉緊張身體僵硬的試圖保持軀干固定 ，不如使其平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)中瞄準(zhǔn)、撒放。因此，固勢(shì)階段軀干向某一方向平穩(wěn)的運(yùn) 動(dòng)是提高瞄準(zhǔn)質(zhì)量的基礎(chǔ)，合理的做法，是要求運(yùn)動(dòng)員在瞄準(zhǔn)的開始時(shí)，有規(guī)律對(duì)準(zhǔn)靶心附 近某一位置，然后用平穩(wěn)的動(dòng)作，較快的速度、準(zhǔn)確地向靶心逼近，并在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行撒放。

同開弓階段一樣，運(yùn)動(dòng)員軀干在其前后方向（X方向）運(yùn)動(dòng)的幅度要遠(yuǎn)大于在其左右方向（Y 方向）上的運(yùn)動(dòng)。本研究中運(yùn)動(dòng)員在固勢(shì)階段身體在前后（X方向）移動(dòng)的幅度平均為8.6 m m，最大為11.5 mm，最小為6.1 mm，在左右（Y方向）移動(dòng)的幅度平均4.7 mm，最大為6 .3 mm，最小為3.4 mm。圖9兩名運(yùn)動(dòng)員固姿瞄準(zhǔn)階段軀干在X、Y方向上的位移

2.2.5人弓整體運(yùn)動(dòng)情況 固勢(shì)瞄準(zhǔn)階段雖然要求身體相對(duì)“固定”，但不是絕對(duì)不動(dòng)，相反，在瞄準(zhǔn)時(shí)還要強(qiáng)調(diào) 繼續(xù)用力不能停頓。因此，身體與弓的運(yùn)動(dòng)形式將對(duì)能否高質(zhì)量瞄準(zhǔn)撒放產(chǎn)生重要影響。圖 10顯示了本研究中一名運(yùn)動(dòng)員在開弓、固勢(shì)瞄準(zhǔn)和撒放過程中兩髖中點(diǎn)、兩肩中點(diǎn)、 頭和弓中部點(diǎn)四個(gè)位置在不同方向上的運(yùn)動(dòng)情況。從圖中可以看出該運(yùn)動(dòng)員在各個(gè)方向均沒 有做到人弓運(yùn)動(dòng)同步。在X方向弓和兩髖中點(diǎn)運(yùn)動(dòng)基本同步，但卻與頭和兩肩中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方 向相反。在Y方向，開弓階段頭與其他三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相反，在固勢(shì)前半階段四點(diǎn)運(yùn)動(dòng)同步， 但到后半段兩髖中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與其他三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)相反。在Z方向，人體上三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)基本同步 ，但弓的運(yùn)動(dòng)呈波浪式下降。本研究其他運(yùn)動(dòng)員人弓運(yùn)動(dòng)情況與其近似，只是在運(yùn)動(dòng)幅度上 略有差異。

圖11是A運(yùn)動(dòng)員持弓臂各關(guān)節(jié)點(diǎn)和弓在整個(gè)開弓、固勢(shì)階段在三個(gè)方向上的位移情況 。在X方向和Y方向開弓和固勢(shì)前半段各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)同步性較差，但固勢(shì)后半段已基本做到同步運(yùn) 動(dòng)，說明該運(yùn)動(dòng)員能及時(shí)調(diào)整持弓臂各肌肉力量的分配，保持持弓的穩(wěn)定。在Z方向除肩關(guān) 節(jié)外，持弓臂肘、腕、手和弓四點(diǎn)位移基本同步，都是呈波浪式下降。這說明該運(yùn)動(dòng)員持弓 臂腕肘關(guān)節(jié)固定良好，但肩關(guān)節(jié)穩(wěn)定性較差。本研究其他運(yùn)動(dòng)員也有類似的現(xiàn)象發(fā)生，但幅 度稍小。圖11A運(yùn)動(dòng)員持弓臂固姿階段X、Y、Z方向位移

2.3撒放動(dòng)作 由于紅外光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)不能記錄運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作技術(shù)影像，因此本研究無(wú)法準(zhǔn)確判定固勢(shì)瞄 準(zhǔn)與撒放動(dòng)作之間的特征畫面，同理也不能準(zhǔn)確判定撒放瞬間畫面。因此，本研究反復(fù)觀察 研究運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作技術(shù)和紅外光點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以弓上標(biāo)志點(diǎn)位移的突然變化作為撒 放時(shí)刻。

觀察拉弓臂勾弦手上的紅外光點(diǎn)檢測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，拉弦手撒放過程中普遍存在短暫的向前，即 向拉弓動(dòng)作相反方向的移動(dòng)。其位移幅度平均為4.5 mm，最多為9.7 mm，最少為1.3 mm，經(jīng) 歷時(shí)間平均為50 ms。圖12中是本研究?jī)擅\(yùn)動(dòng)員撒放前后鉤弦手在前后方向的位移曲線。 從中可以看出，瞄準(zhǔn)階段鉤弦手平穩(wěn)持續(xù)地向后運(yùn)動(dòng)，但在撒放前后卻有短暫且明顯的向前 運(yùn)動(dòng)，之后才是撒放后手的向后運(yùn)動(dòng)。由于不能準(zhǔn)確判斷撒放時(shí)刻，因此我們也不能判定鉤 弦手的這種運(yùn)動(dòng)是撒放前特別忌諱的“松撒”錯(cuò)誤，還是撒放后“反向”運(yùn)動(dòng)。圖12拉弦手撒放前后在前后方向的位移

“松撒”不但會(huì)減少箭發(fā)射的能量，而且破壞了原先的瞄準(zhǔn)狀態(tài)，對(duì)箭命中環(huán)位造成不利影 響。但從對(duì)射箭動(dòng)作的不利影響來講，“反向”運(yùn)動(dòng)與“松撒”的不良影響的性質(zhì)是一樣的 ，只不過是在動(dòng)作的大小程度上有差異而已。因此“反向”運(yùn)動(dòng)與“松撒”是同類性質(zhì)的不 良動(dòng)作，但它卻普遍存在，因此這一現(xiàn)象應(yīng)引起我們的重視 與研究。

3結(jié)論

1) 本研究應(yīng)用Qualisys紅外光點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)射箭技術(shù)中人、弓微小運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了細(xì)致的記錄 與描述。由于紅外光點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量采樣頻率及分辨率極高，測(cè)試誤差小，因此該測(cè)量手 段可作為射箭技術(shù)特別是運(yùn)動(dòng)員和弓穩(wěn)定性的測(cè)量與研究的理想手段。

2) 固勢(shì)階段影響弓的穩(wěn)定性的因素主要是平動(dòng)，它對(duì)箭的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響。而轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì) 穩(wěn)定性的影響極小，幾乎可以忽略。

3) 受試運(yùn)動(dòng)員在撒放前后普遍出現(xiàn)“松撒”和“反向”運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

4) 多數(shù)運(yùn)動(dòng)員在固勢(shì)階段很難做到人弓整體，持弓臂和身體的運(yùn)動(dòng)并不同步。

篇3

摘要 根據(jù)籃球球運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)力學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、以及籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)發(fā)展的實(shí)際需求，對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)中應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。希望運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與籃球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)緊密結(jié)合，更好地為籃球教學(xué)提供幫助。

關(guān)鍵詞 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) 籃球運(yùn)動(dòng) 教學(xué) 應(yīng)用分析

近年來，籃球運(yùn)動(dòng)受NBA和CBA的影響，很受學(xué)生的歡迎，大家都愿意參與這種集體帶有趣味的運(yùn)動(dòng)?？稍诮虒W(xué)中可以看到一些學(xué)生由于身體的先天條件，動(dòng)作做起來比較難受，不合理。怎樣幫助每個(gè)孩子都能掌握這門技術(shù)。我想通過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理去分析學(xué)生的特點(diǎn)，通過分析給他們制定不同的水準(zhǔn)，不能集體都按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)使學(xué)生感到籃球運(yùn)動(dòng)的艱難，我們降低難度就是要使不同的學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂趣，因材施教使學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)。如何做到這些，我們就要借助于科技的力量和手段，更加全面地、深刻地認(rèn)識(shí)籃球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。更好的在教學(xué)中利用為學(xué)生服務(wù)。

一、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用領(lǐng)域分析

從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度來看，籃球運(yùn)動(dòng)要求人體上下肢的協(xié)調(diào)配合，很好的應(yīng)用人的手部動(dòng)作去接球，做蹬地加速的動(dòng)作，如何在這個(gè)過程中做到合理就必須了解學(xué)生的生理結(jié)構(gòu)，肌肉力量的相互作用。什么角度的運(yùn)動(dòng)適合此階段性的學(xué)習(xí)。用多大力能滿足他們的可接受的力量范圍，針對(duì)不同的學(xué)生應(yīng)該采用不同的方法手段加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，切不可讓學(xué)生做過多大于自己身體不能做的力量訓(xùn)練。幫助他們?cè)谧约汉侠淼募夹g(shù)動(dòng)作內(nèi)做到自己最適合的動(dòng)作。對(duì)于動(dòng)作的要求不可統(tǒng)一要求，要區(qū)別對(duì)待，這樣一方面可以鼓勵(lì)學(xué)生很好的練習(xí)；另一方面要使學(xué)生不斷進(jìn)取不至于傷害學(xué)生的自尊心。在場(chǎng)地器材方面要對(duì)學(xué)生認(rèn)真講解。使他們真正認(rèn)識(shí)到自己的力是如何傳導(dǎo)的，如何在正確的用力前提下做到做好的自己。

二、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析

（一）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方法分類

按研究方法劃分，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)應(yīng)用在籃球運(yùn)動(dòng)中的研究大體可分為兩類：一是力學(xué)理論研究方法，二是實(shí)驗(yàn)研究方法。兩者相輔相成，相互統(tǒng)一，應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合，才能使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)更好地在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中應(yīng)用[1]。這就要求在實(shí)踐當(dāng)中很好的將二者緊密結(jié)合共同應(yīng)用到學(xué)科領(lǐng)域當(dāng)中。

（二）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

該研究方法因?yàn)槭峭ㄟ^模擬手段對(duì)人體運(yùn)動(dòng)仿真，一般包括五個(gè)步驟：1.確定運(yùn)動(dòng)特征，建立目標(biāo)函數(shù)；2.選擇模型確定剛體的自由度；3.建立動(dòng)力學(xué)模型；4.實(shí)測(cè)已知數(shù)據(jù)并求解；5.根據(jù)求解結(jié)果解釋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這一步驟是將求得的數(shù)學(xué)規(guī)律化為體育運(yùn)動(dòng)語(yǔ)言對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行合理的指導(dǎo)[ 2]。根據(jù)此研究方法，可以對(duì)籃球中許多問題進(jìn)行研究。如對(duì)于籃球運(yùn)動(dòng)中學(xué)生的傷病的研究，有助于對(duì)學(xué)生在籃球運(yùn)動(dòng)中的損傷認(rèn)識(shí)和預(yù)防?？梢岳昧W(xué)理論研究的方法對(duì)關(guān)節(jié)力和力矩進(jìn)行推算。這實(shí)際上是為人體的運(yùn)動(dòng)給予科學(xué)化得定量，通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)找出人體運(yùn)動(dòng)的范圍和幅度，為更好的人類發(fā)掘自身的潛能和動(dòng)作的量化提供參考依據(jù)。

（三）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析

由于動(dòng)力學(xué)研究方法與運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中運(yùn)用的較少，所用到的生物力學(xué)儀器不多。因此運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中有極大的發(fā)展空間。

1.常用的生物力學(xué)儀器將在籃球項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用

許多已經(jīng)在其他專項(xiàng)中運(yùn)用較為廣泛的生物力學(xué)儀器在籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中尚未廣泛使用。比如，肌電儀，腳墊受力分析鞋墊。腳墊受力分析可以反映地面對(duì)人體的反作用力。運(yùn)動(dòng)員投球的力最終是通過人體蹬地面，同時(shí)地面給人體的反作用力而實(shí)的。通過在運(yùn)動(dòng)員的鞋子里放上受力分析鞋墊，可以得出在移動(dòng)過程中，腳底壓力的分布圖，可以為籃球運(yùn)動(dòng)員鞋子的設(shè)計(jì)提供參數(shù)。通過肌電儀可對(duì)完成某動(dòng)作所參與的肌肉活動(dòng)的強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行描述，確定主要的參與肌群。這樣學(xué)生就可以很清楚地知道完成某動(dòng)作的肌肉用力順序是什么，哪些是主動(dòng)肌，哪些是被動(dòng)肌，可為力量訓(xùn)練提供參考。

2.多機(jī)同步測(cè)試的研究

多機(jī)同步測(cè)試研究是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于籃球這項(xiàng)精密的運(yùn)動(dòng)，以往的研究多是從一維的視角來進(jìn)行的，對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)的研究應(yīng)朝著多維的研究視角發(fā)展。比如，將攝像系統(tǒng)和測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)同步的測(cè)試方法，綜合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù)對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)進(jìn)行更加深入、全面的研究與分析。

3.開發(fā)籃球?qū)ｍ?xiàng)化、反饋快速化的運(yùn)動(dòng)技術(shù)測(cè)試儀器

近年來隨著其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、測(cè)試儀器的質(zhì)量、功能、效率不斷提高，某些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目專用的測(cè)試儀器不斷出現(xiàn)。其它專項(xiàng)的研究可為籃球?qū)ｍ?xiàng)化的測(cè)試儀器提供借鑒。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，加速度傳感器的體積和質(zhì)量都可以做到非常小，精度可以達(dá)到很高，此儀器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控籃球鞋的速度、加速度和角速度，并可據(jù)此推算籃球鞋不同部位的受力情況，以及腳蹬地的初速度。而對(duì)籃球鞋運(yùn)動(dòng)情況的所做的研究較少。如果這些設(shè)想可以實(shí)現(xiàn)的話，將豐富這方面的研究可以防止運(yùn)動(dòng)者教學(xué)腳部的受傷的情況。為更好的教學(xué)服務(wù)提供保障。防止學(xué)生在運(yùn)動(dòng)中受傷的概率。

（四）力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究方法緊密結(jié)合

理論力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究的方法緊密結(jié)合對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究，將有助于從不同層面和角度更好的認(rèn)識(shí)籃球運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而可使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)更好地為籃球?qū)嵺`服務(wù)，是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。力學(xué)理論研究方法必須輔之實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，才能使它在實(shí)際應(yīng)用方面的作用得以發(fā)揮，力學(xué)理論方法與實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法兩者應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合。前者提供了運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律，對(duì)分析有理論指導(dǎo)意義，后者是理論研究與實(shí)際是具體應(yīng)用的橋梁，能使研究更好地為運(yùn)動(dòng)實(shí)際服務(wù)。實(shí)驗(yàn)方法和力學(xué)理論研究共同發(fā)展、相輔相成，使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)科漸趨深入完善。

三、結(jié)束語(yǔ)

籃球運(yùn)動(dòng)教學(xué)的動(dòng)作技術(shù)診斷，力學(xué)研究，學(xué)生肌肉、骨骼力學(xué)特性的研究，將有助于籃球?qū)ｍ?xiàng)測(cè)試儀器的開發(fā)，籃球運(yùn)動(dòng)員損傷機(jī)理和預(yù)防的研究等領(lǐng)域需要利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在籃球?qū)ｍ?xiàng)中進(jìn)行全方位的研究。這樣有助于在實(shí)際中解決一些教學(xué)中的學(xué)生容易受傷的難題，將生物力學(xué)的有關(guān)原理服務(wù)于學(xué)生的課堂，用科學(xué)的方法指導(dǎo)學(xué)生籃球訓(xùn)練與比賽，更好的預(yù)防學(xué)生在不同情況下的運(yùn)動(dòng)損失與治療。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王向東，劉學(xué)貞，等.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方法學(xué)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)體育科技.2003（2）：15-18.

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篇4

關(guān)鍵詞：網(wǎng)球發(fā)球；生物力學(xué)；文獻(xiàn)綜述

動(dòng)作構(gòu)成技術(shù)，因此動(dòng)作是我們研究的重點(diǎn)。而用生物力學(xué)的知識(shí)和方法去研究網(wǎng)球的發(fā)球特征，研究方法和研究?jī)?nèi)容無(wú)疑是最重要的一環(huán)，而研究方法又離不開研究設(shè)備，可以說目前研究設(shè)備也從一定程度上直接影響了這篇論文成果的好壞。關(guān)于發(fā)球生物力學(xué)的研究有人做過專門的統(tǒng)計(jì)。蔣婷在她的《國(guó)內(nèi)網(wǎng)球生物力研究現(xiàn)狀及發(fā)展―基于2007-2011年4種文獻(xiàn)來源計(jì)量分析》中指出2007-2011年，核心期刊、優(yōu)秀碩士論文、博士論文、重要會(huì)議各自研究網(wǎng)球技術(shù)生物力學(xué)所占的比例分別為12.9%、51.6%、3.2%、32.2%，其中優(yōu)秀碩士論文研究網(wǎng)球生物力學(xué)的最多，占51.6%。此外，5年中，核心期刊發(fā)表的關(guān)于網(wǎng)球生物力學(xué)的論文僅4篇，充分說明這類研究并沒有成為熱點(diǎn)。根據(jù)文獻(xiàn)論文內(nèi)容的主要特征，結(jié)合生物力學(xué)及網(wǎng)球項(xiàng)目相關(guān)理論，可以將檢索到的論文分別歸入3個(gè)不同的研究方向，即技術(shù)分析（運(yùn)動(dòng)學(xué)、用力學(xué)、生物學(xué)）、損傷（骨、肌肉）、裝備（鞋、拍弦）。從本次統(tǒng)計(jì)來看，技術(shù)分析獨(dú)占鰲頭，共計(jì)23篇，占74.2%；其他方面的研究相對(duì)較少，損傷12.9%（4篇），裝備12.9%（4篇）。技術(shù)動(dòng)作分析受到更多的關(guān)注，主要是因?yàn)榧夹g(shù)分析的設(shè)備日益進(jìn)步和完善，生物力學(xué)研究受儀器設(shè)備的制約。這篇文章很全面的介紹了目前國(guó)內(nèi)一些比較有價(jià)值的論文的分布情況及總體研究情況，讓我們對(duì)整個(gè)研究水平有了初步的印象。

馬大慧在《運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析》中給我們提出了一些比較好的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的結(jié)合點(diǎn)，我們可以從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的力學(xué)理論研究方法，實(shí)驗(yàn)研究方法，力學(xué)理論研究方法和實(shí)驗(yàn)研究方法緊密結(jié)合等方法去研究網(wǎng)球的特征，當(dāng)然這些方法也可以用到發(fā)球的研究中去，使我們的方法更具有科學(xué)性和方向性。下面從研究方法和內(nèi)容方面入手對(duì)所查閱到的文獻(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。

劉卉（2000）以6名國(guó)青網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員和2名北京隊(duì)青年網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的大力發(fā)球?yàn)檠芯繉?duì)象。采用美國(guó)Peak三維高速錄像系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，拍攝頻率為120幀/s。采用愛捷人體信息研究所的錄像分析系統(tǒng)對(duì)發(fā)球動(dòng)作技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量與分析。依據(jù)對(duì)錄像帶的觀察及發(fā)球?qū)嶒?yàn)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)，對(duì)每個(gè)運(yùn)動(dòng)員三個(gè)好球中質(zhì)量最好的一次進(jìn)行解析。所得數(shù)字化數(shù)據(jù)采用數(shù)字濾波法進(jìn)行平滑處理。她的研究揭示網(wǎng)球大力發(fā)球?qū)俦薮蝾悇?dòng)作的特征并論證和全面闡述了網(wǎng)球大力發(fā)球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理。同時(shí)通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員發(fā)球技術(shù)的對(duì)比，得出拋球的方向、高度和身體下蹲的深度均會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)球動(dòng)作技術(shù)起重要影響；通過對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)的觀察，提出影響“搔背”動(dòng)作階段的因素主要是下肢蹬伸、軀干扭轉(zhuǎn)、屈肘和上臂外旋的幅度、速度及它們之間的配合，同時(shí)還認(rèn)為“搔背”動(dòng)作時(shí)身體各環(huán)節(jié)活動(dòng)的同步性是高質(zhì)量合理動(dòng)作的特征；提出擊球動(dòng)作并非揮拍動(dòng)作的自然過渡和延伸，而是有其本身技術(shù)特征的相對(duì)獨(dú)立的動(dòng)作技術(shù)；她還通過對(duì)身體各環(huán)節(jié)最大速度出現(xiàn)時(shí)間的比較，認(rèn)為可將鞭打動(dòng)作的基本理論作為網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作技術(shù)的理論基礎(chǔ)。這篇文章在國(guó)內(nèi)具有比較高的地位，無(wú)論是研究對(duì)象還是研究方法對(duì)后來的研究者提供了很好的參考，同時(shí)所得出的結(jié)論對(duì)我們平時(shí)訓(xùn)練也很有參考意義。

劉保華（2008）以2007年9月在北京舉辦的中國(guó)網(wǎng)球公開賽中5名優(yōu)秀女子網(wǎng)球單打運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象。采用兩臺(tái)100HZ的攝像機(jī)在比賽現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍攝，對(duì)我國(guó)頂尖女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員彭帥與4名世界頂尖女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球技術(shù)的速度特征進(jìn)行了生物力學(xué)分析。研究結(jié)果表明在第一發(fā)球速度上，4位世界優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員明顯高于彭帥。4位世界優(yōu)秀女子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員在球拍速度、右手速度、右手腕速度、右肩速度、右肘速度右髓與身體重心的速度這7個(gè)參數(shù)因子載荷值的貢獻(xiàn)排序運(yùn)用較為合理，而彭帥則不夠合理，表現(xiàn)在球拍的因子載荷值明顯低于右手與右手腕。這篇文章從科學(xué)的角度分析了彭帥發(fā)球當(dāng)中所存在的問題，可以據(jù)此對(duì)她做出指導(dǎo)

林建健（2009）選取2名職業(yè)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員，4名專業(yè)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員和6名業(yè)余網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員為測(cè)試對(duì)象利用，Qualisys紅外遠(yuǎn)射測(cè)試系統(tǒng)（六個(gè)鏡頭）對(duì)運(yùn)動(dòng)員發(fā)球動(dòng)作過程進(jìn)行測(cè)試。拍攝頻率為200幅/秒。同時(shí)用Kistle測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)與Qualisys同步，采集運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示：在拋球過程中我國(guó)高水平運(yùn)動(dòng)員拋球臂關(guān)節(jié)角度變化幅度和屈膝最大角度均小于低水平運(yùn)動(dòng)員。在蹬伸過程中，我國(guó)高水平運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)最大角度和腿部發(fā)力效率均大于低水平運(yùn)動(dòng)員，膝關(guān)節(jié)最大角度和最小肘關(guān)節(jié)角度均小于國(guó)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員。在擊球過程中，我過高水平運(yùn)動(dòng)員身體各環(huán)節(jié)最大角度速度和擊球高度與身高比均大于低水平運(yùn)動(dòng)員，且具有顯著性差異。對(duì)比國(guó)內(nèi)的高水平和低水平選手特征，可以使低水平的選手找到自己的問題所在，從而有目的改進(jìn)。

蔣川（2009）年以我國(guó)優(yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員楊意民、國(guó)際著名選手阿加西和張德培為研究對(duì)象。利用兩個(gè)PULNIX攝像頭（頻率為120Hz）采用定點(diǎn)、定焦、定距的方式進(jìn)行外同步拍攝方式，對(duì)楊意民大力發(fā)球動(dòng)作進(jìn)行拍攝。采用美國(guó)ARIEL三維圖像解析系統(tǒng)對(duì)楊意民、阿加西和張德培的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行解析。阿加西和張德培的發(fā)球技術(shù)動(dòng)作錄像由美國(guó)ARIEL公司提供，拍攝頻率為50HZ。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：楊意民發(fā)球時(shí)身體主要環(huán)節(jié)的用力順序符合鞭打動(dòng)作規(guī)律，且擊球點(diǎn)的高度較為合理。但是其拋球技術(shù)還有待改進(jìn)，其拋球最高點(diǎn)與擊球點(diǎn)之間的落差較兩位世界級(jí)運(yùn)動(dòng)員的偏大，即楊意民在拋球環(huán)節(jié)存在拋球過高的問題。楊意民的揮拍臂形成有效的用力前，“搔背”姿勢(shì)所需時(shí)間明顯過長(zhǎng)，且拍頭最低點(diǎn)高于身體重心高度，反映出楊意民的“搔背”動(dòng)作不夠充分。楊意民的揮拍速度以及拍頭速度較阿加西、張德培存在較大差距，尤其是在擊一球瞬間，阿加西的拍頭速度是楊意民的1.69倍，而張德培的拍頭速度更是達(dá)到楊意民的1.71倍之多。楊意民下肢蹬伸充分，但在腳蹬離地面時(shí)身體重心上升的速度和擊球時(shí)身體重心的高度跟世界頂級(jí)選手相比仍有一定差距。

孫宇亮（2011）以2009年底在江門網(wǎng)球訓(xùn)練基地冬訓(xùn)的8名國(guó)家網(wǎng)球隊(duì)女隊(duì)員為研究對(duì)象。研究對(duì)象站右發(fā)球區(qū)，大力發(fā)球。利用兩個(gè)ZOOHz的高速攝像頭對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行同步拍攝。利用直接線性轉(zhuǎn)換（DLT）算法對(duì)二維圖像進(jìn)行三維重構(gòu)。數(shù)據(jù)處理采用北京體育大學(xué)視迅解析系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行解析，應(yīng)用Qtools、EXCel等數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)國(guó)家網(wǎng)球隊(duì)教練的評(píng)價(jià)，每名運(yùn)動(dòng)員取三個(gè)好球中質(zhì)量最好的一次進(jìn)行解析。所得數(shù)字化數(shù)據(jù)采用數(shù)字濾波法進(jìn)行平滑處理。得出結(jié)論有：我國(guó)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球時(shí)拋球較高，建議降低拋球高度。相對(duì)于FB技術(shù)，F(xiàn)U技術(shù)能使運(yùn)動(dòng)員獲得更大幅度的軀干扭轉(zhuǎn)角度。根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)際情況選擇合適的緩沖技術(shù)。緩沖結(jié)束時(shí)刻，部分運(yùn)動(dòng)員存在過度頂髓的現(xiàn)象。這造成下肢發(fā)力不充分，最終導(dǎo)致球速下降。建議在此時(shí)刻保證重心投影位于在兩腿之間?！吧Ρ场眲?dòng)作是典型的超越器械動(dòng)作，下肢的充分蹬伸是此動(dòng)作完成質(zhì)量的保證。因此運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)的訓(xùn)練中應(yīng)注意下肢的爆發(fā)力訓(xùn)練。這篇文章的研究方法和結(jié)論都有具體意義，值得國(guó)家隊(duì)的女隊(duì)員進(jìn)行參考。

BrianJ.Gordon（2006）通過三維錄像解析法對(duì)9名優(yōu)秀的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了測(cè)試。他們?cè)谏媳酆颓氨厶咨狭藥в袠?biāo)志球的環(huán)，在肩關(guān)節(jié)周圍皮膚上貼了標(biāo)志球。由于計(jì)算關(guān)節(jié)和環(huán)節(jié)的扭轉(zhuǎn)角度。結(jié)果詳細(xì)闡明了發(fā)球過程中人體各部分的扭轉(zhuǎn)情況，指出在臨近擊球時(shí)刻，肩關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)和內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)對(duì)于拍頭速度的貢獻(xiàn)微不足道。這篇文章的研究結(jié)果使得我們平時(shí)的一些錯(cuò)誤觀念得到了重新的認(rèn)識(shí)。

綜合研究的情況來看，國(guó)外學(xué)者利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)手段對(duì)網(wǎng)球發(fā)球動(dòng)作技術(shù)做了大量研究，并且闡明了一些發(fā)球動(dòng)作的客觀規(guī)律。對(duì)現(xiàn)今存在的各種各樣的技術(shù)動(dòng)作提供了科學(xué)理論上的支持，對(duì)學(xué)習(xí)和改進(jìn)發(fā)球技術(shù)做了有益的探索和貢獻(xiàn)。有的從肌肉發(fā)力順序方面探討，有的從核心部位探討，也有的從動(dòng)作模式探討，還有從肌電方面入手等等，可以說已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，而且隨著研究設(shè)備的技術(shù)提高，研究的水平也在提高，但是大多數(shù)的研究還是將中國(guó)的運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)直接和外國(guó)運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行對(duì)比，我覺得這存在一定的問題，且不論身高的不同，中國(guó)運(yùn)動(dòng)員的肌纖維類型與他們也會(huì)有不同等等，或者是否可以將他們的數(shù)據(jù)可以和現(xiàn)在排名較高的亞洲球手進(jìn)行對(duì)比，比如，現(xiàn)世界排名17的日本球員錦織圭等等。再者，我覺得在發(fā)球最佳模式的研究方面還有所欠缺，看我們是否能找到一個(gè)最適合我們的發(fā)球模型。讓大家在練習(xí)的時(shí)候心里有具體的數(shù)據(jù)可依。作為研究來講，我們最好是能把各個(gè)方面的情況考慮清楚最好，或者就某一方面作最細(xì)致的研究。隨著未來各種儀器設(shè)備的更新提高，研究水平也會(huì)越來越深，可以說，生物力學(xué)在網(wǎng)球領(lǐng)域的研究還有很大的空間。（作者單位：北京體育大學(xué)）

參考文獻(xiàn)：

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[2] 馬大慧.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析[J].體育科技文獻(xiàn)通報(bào)，2010，（04）.

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[4] 蔣中偉.關(guān)于提高網(wǎng)球平擊發(fā)球成功率的研究[J].體育科學(xué)，2000，（04）

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[6] 林建健.中國(guó)優(yōu)秀男子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析[D].北京體育大學(xué)，2009.

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[8] 鄒廷鑄.我國(guó)高水平網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員四種發(fā)球動(dòng)作的生物力學(xué)研究[D].北京體育大學(xué)，2011.

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關(guān)鍵詞 正手擊球技術(shù) 網(wǎng)球運(yùn)動(dòng) 生物力學(xué)分析

正手擊球技術(shù)是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中使用頻率最高，也最為基本的一項(xiàng)技術(shù)。在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員正手擊球技術(shù)的掌握情況和應(yīng)用情況，不但直接反映了網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)技術(shù)水平，同時(shí)，作為得分的重要手段之一，還會(huì)對(duì)比賽的最終結(jié)果產(chǎn)生不容忽視的影響。鑒于此，本文就從生物力學(xué)的角度入手，利用生物力學(xué)的基本理論，對(duì)網(wǎng)球正手擊球的基本力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，以期能夠借此為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員正手擊球技術(shù)動(dòng)作的規(guī)范提供一定的參考與借鑒。

一、正手擊球技術(shù)的基本特點(diǎn)

雖然在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，正手擊球技術(shù)有正手平擊、正手上旋和正手下旋等多種形式，但是，從根本上來說，上述幾種不同的正手擊球技術(shù)形式的特點(diǎn)卻是大同小異的。簡(jiǎn)單來說，正手擊球動(dòng)作的完成是一個(gè)連續(xù)的過程，涉及到上下肢和軀干等全身多個(gè)部位的運(yùn)動(dòng)，以上幾種不同的正手擊球技術(shù)，實(shí)際上都是根據(jù)人體協(xié)調(diào)鏈在充分利用自身髖關(guān)節(jié)和軀干轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，按照肩、肘、腕等關(guān)節(jié)的順序來完成擊球動(dòng)作的過程。作為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中最為常用的一項(xiàng)基本技術(shù)，正手擊球技術(shù)最大的特點(diǎn)就是發(fā)力兇猛、球速快。另外，根據(jù)正手擊球技術(shù)動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，其通?？梢苑譃橐暮髷[、向前揮拍以及觸球和隨揮等四個(gè)主要的階段，以下就從這四個(gè)階段入手，針對(duì)網(wǎng)球正手擊球技術(shù)進(jìn)行了生物力學(xué)分析

二、正手擊球技術(shù)的生物力學(xué)分析

（一）引拍后擺階段的生物力學(xué)分析

在引拍后擺階段，是運(yùn)動(dòng)員以手為主的軀干和上肢的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員引拍的幅度達(dá)到最大時(shí)，運(yùn)動(dòng)員髖關(guān)節(jié)的屈角大約在32.7±15.6度左右，與此同時(shí)，膝關(guān)節(jié)也轉(zhuǎn)動(dòng)形成一定的屈角，屈角的角度大約為69.3±13.8度左右。另外，在完成引拍后擺動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員軀干的扭動(dòng)角度大約為30度左右，這表明，在完成了引拍后擺動(dòng)作之后，運(yùn)動(dòng)員肩軸扭轉(zhuǎn)的角度相較于運(yùn)動(dòng)員髖軸扭轉(zhuǎn)的角度而言更大，這對(duì)于拉長(zhǎng)肌肉有著一定的作用，從而通過肌肉的預(yù)拉伸儲(chǔ)存了一定的彈性勢(shì)能。

（二）向前揮拍階段的生物力學(xué)分析

在向前揮拍階段，運(yùn)動(dòng)員肩、肘、腕等關(guān)節(jié)和球拍的速度都是先上升，后下降的，上臂向前的運(yùn)動(dòng)是最為主要的力學(xué)特征，通過上臂向前的動(dòng)作能夠產(chǎn)生向前的速度20%-30%和向上的速度的20%。另外，在向前揮拍階段，運(yùn)動(dòng)員遠(yuǎn)側(cè)環(huán)節(jié)的速度要明顯的高于運(yùn)動(dòng)員近側(cè)環(huán)節(jié)的速度，而且，近側(cè)的環(huán)節(jié)到達(dá)最大速度的時(shí)間要明顯的早于遠(yuǎn)側(cè)環(huán)節(jié)到達(dá)最大速度的時(shí)間。

（三）觸球階段的生物力學(xué)分析

網(wǎng)球的正手擊球動(dòng)作是一個(gè)連續(xù)的過程，在完成了引拍后擺、向前揮拍之后，就進(jìn)入了觸球階段。在觸球階段，當(dāng)拍面與球接觸時(shí)，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的腿部、髖部以及上體和頭肩等部位需要相互協(xié)調(diào)，并在此基礎(chǔ)之上，形成觸球時(shí)的正確動(dòng)作，才能夠有效的提高擊球的效果。在這個(gè)過程中，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員腿部、髖部以及上體和頭肩等部位的具體動(dòng)作如下：

一是，腿部動(dòng)作。在觸球階段，運(yùn)動(dòng)員的雙腿需要保持適度的彎曲以便于充分的蹬轉(zhuǎn)。所以，此時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的兩腳之間應(yīng)保持一定的距離，與此同時(shí)，膝關(guān)節(jié)則要保持一定的彎曲度。只有這樣，才能夠確保在完成擊球動(dòng)作的過程中，雙腿能夠更加充分的蹬伸，并通過雙腿的充分蹬伸在克服慣性實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)的同時(shí)，充分利用來自于地面的反作用力和自身的彈性促使角動(dòng)量和線動(dòng)量的形成。

二是，髖部動(dòng)作。在觸球階段，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的髖部和肩部應(yīng)始終保持在一條直線上，以確保觸球動(dòng)作完成中運(yùn)動(dòng)員身體的動(dòng)態(tài)平衡。

三是，上體動(dòng)作。根據(jù)生物力學(xué)原理可知，在正手擊球動(dòng)作中，擊球時(shí)是運(yùn)動(dòng)員的下肢先產(chǎn)生爆發(fā)力，然后所產(chǎn)生的爆發(fā)力通過腰部、上體部位、肩部以及手腕依次傳遞到球拍上，并最終完成擊球的過程。觸球作為整個(gè)連續(xù)動(dòng)作中的一個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)揮著“承上啟下”的重要作用。而要確保觸球“承上啟下”作用的充分發(fā)揮，其中至關(guān)重要的一點(diǎn)就是要能夠充分利用上體部位將由腰部傳來的力量傳遞到肩部和手腕，并最終作用到球上。為達(dá)到上述目的，運(yùn)動(dòng)員在觸球階段，手腕應(yīng)保持適度的緊張，以防觸球的瞬間拍面失去控制；腋部適度夾緊，以充分發(fā)揮線動(dòng)量；并注意保持恰當(dāng)?shù)膿羟螯c(diǎn)。

四是，頭肩部動(dòng)作。在觸球階段，頭肩部是一條直線，兩者相互協(xié)調(diào)保持平衡，并由肩部帶動(dòng)手臂進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一定的擊球速度，以防出現(xiàn)擊球無(wú)力的情況。

（四）隨揮階段的生物力學(xué)分析

隨揮階段也就是觸球之后跟隨球進(jìn)行揮拍的階段，在這個(gè)階段，隨揮的距離和隨揮的方向都是非常重要的，只有沿著球的方向再繼續(xù)向前移動(dòng)一段距離，這樣才能夠?qū)⑶颉按驅(qū)崱?，并取得良好的擊球效果，并保持正確的擊球方向。除此之外，在隨揮階段還要注意，確保將球“打?qū)崱敝?，上肢?dòng)作要逐漸放慢下來，身體各個(gè)環(huán)節(jié)的速度也應(yīng)順勢(shì)逐漸的降低，以盡快的讓身體回位為一下次擊球做好準(zhǔn)備，并以此來預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷事故的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】皮劃艇（靜水）；項(xiàng)目特征；生物力學(xué)；研究應(yīng)用

一、前言

皮劃艇（靜水）200m作為全新納入奧運(yùn)會(huì)中的比賽項(xiàng)目。其相比較于500米以及1000米而言，距離更短，競(jìng)爭(zhēng)也相對(duì)更為激烈，因此該項(xiàng)目對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)以及素質(zhì)有著更高的要求，使得該項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)特征受到了大量運(yùn)動(dòng)員以及科研人員的重視。研究項(xiàng)目特征以及生物力學(xué)有著極為現(xiàn)實(shí)的意義，對(duì)我國(guó)的體育競(jìng)技水平有著極大的促進(jìn)作用。

二、項(xiàng)目特征研究

1.運(yùn)動(dòng)環(huán)境

作為水上運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)項(xiàng)目，皮劃艇項(xiàng)目中的艇和人的重心在上面，浮力中心則在下面，一旦出現(xiàn)偏差便會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)力矩，導(dǎo)致人艇系統(tǒng)將會(huì)持續(xù)在不平穩(wěn)狀態(tài)。該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)要保證運(yùn)動(dòng)員在不平衡過程中可以很好的控制身體姿勢(shì)，運(yùn)用正確的劃槳?jiǎng)幼魇雇У玫剿耐苿?dòng)力[1]。若艇處于不平衡狀態(tài)中，為了使艇可以平穩(wěn)而快速的前進(jìn)，將對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體控制能力以及平衡力有著極高的要求。

2.運(yùn)動(dòng)屬性

該項(xiàng)目一般的比賽時(shí)間處于40s～60s間，和300米短跑所需時(shí)間相近，然而卻和短跑要克服重力進(jìn)行大肌肉群做工有所不同，皮劃艇不需要進(jìn)行承受重力，因此肌肉群的負(fù)荷較小。主要是進(jìn)行磷酸原系統(tǒng)以及乳酸糖酵解進(jìn)行供能，主要是進(jìn)行無(wú)氧供能，消耗的全部能量中僅僅有10%～20%為有氧供能，比賽全程是一種力竭性做功過程[2]。皮劃艇作為一項(xiàng)快速無(wú)氧為主進(jìn)行周期性的項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員對(duì)于耐力、速度力量、乳酸耐受力和最大力量等能力都有著極高的要求。

3.競(jìng)速結(jié)構(gòu)

競(jìng)速結(jié)構(gòu)就是在皮劃艇比賽的整個(gè)過程中對(duì)各階段所需速度加以分配以及節(jié)奏安排，研究人員通常將皮劃艇全程分為起航、加速以及途中與沖刺四個(gè)部分。合理的競(jìng)速結(jié)構(gòu)能夠?qū)\(yùn)動(dòng)員所具有的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行最大程度的調(diào)動(dòng)。由于皮劃艇是一項(xiàng)水上運(yùn)動(dòng)，在處于靜止過程中保持平衡非常困難，在起航前將會(huì)出現(xiàn)顯著地晃動(dòng)，所以要將比賽全程分為航前準(zhǔn)備、沖刺、起航以及途中四個(gè)階段。

航前準(zhǔn)備階段是使艇保持靜止于水面上得到出發(fā)指令，但是由于皮劃艇相對(duì)較窄，一旦運(yùn)動(dòng)員重心穩(wěn)定性不佳，要想保證整體的平衡，便要調(diào)動(dòng)大量的肌肉進(jìn)行維持平衡，將會(huì)使劃槳做功的肌肉量下降，對(duì)出發(fā)后的第一漿劃行質(zhì)量造成不利影響，最終對(duì)比賽成績(jī)?cè)斐捎绊憽Ｋ院角皽?zhǔn)備對(duì)于平衡能力以及中心穩(wěn)定性有著極高的要求。起航階段是由靜止不斷加速至穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)要保證一個(gè)合理的漿頻，并非是漿頻越快越好，一旦頻率過快將會(huì)對(duì)體能造成極大的消耗。途中階段此時(shí)艇速非常穩(wěn)定，此階段時(shí)間以及路程都很長(zhǎng)，只有控制好漿頻以及劃槳節(jié)奏，確保一個(gè)穩(wěn)定的途中速度，便要利用速度力量對(duì)途中速度加以不斷的維持。沖刺階段則要具有極強(qiáng)的爆發(fā)力，在確保每漿效果的基礎(chǔ)上最大限度提升漿頻，以此來取得最快速度，此時(shí)艇速呈現(xiàn)顯著地提升。

三、生物力學(xué)方法應(yīng)用和展望

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)對(duì)于競(jìng)技體育領(lǐng)域而言，主要是將其運(yùn)用在合理的訓(xùn)練以及測(cè)試中，以技術(shù)角度實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的監(jiān)控。主要的監(jiān)控形式對(duì)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)對(duì)參數(shù)做出診斷以及評(píng)價(jià)，以此作為指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)技術(shù)所學(xué)的理論基礎(chǔ)。錄像解析作為運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)獲取的主要手段，將劃槳過程中的身體、艇速、漿角以及位移等方面的角度、角速度的變化情況加以分析，以此作為訓(xùn)練的技術(shù)支撐。在皮劃艇前進(jìn)過程中流水和漿葉間存在的相互作用不僅僅是主要的動(dòng)力源，同時(shí)也是重要的阻力源，對(duì)水-漿作用力已經(jīng)成為主要的動(dòng)力學(xué)研究指標(biāo)[3]。采用三維運(yùn)動(dòng)學(xué)能夠?qū)⑵澩е兴嫔系乃械倪\(yùn)動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行獲取，然而在皮劃艇監(jiān)控當(dāng)中，對(duì)艇運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象造成的原因解釋主要是利用水流動(dòng)力學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)。

四、結(jié)語(yǔ)

皮劃艇運(yùn)動(dòng)相比其他運(yùn)動(dòng)而言，對(duì)運(yùn)動(dòng)員所具有的平衡力以及身體控制能力有著較高的要求。作為皮劃艇項(xiàng)目研究中最為關(guān)鍵的階段，起航準(zhǔn)備將對(duì)整個(gè)比賽成績(jī)?cè)斐芍苯拥挠绊憽Ｆ澩н\(yùn)動(dòng)對(duì)于運(yùn)動(dòng)員體能要求相對(duì)較高，要想提高比賽成績(jī)，便要在體能的基礎(chǔ)上對(duì)能量的利用率加以不斷的提升。而生物力學(xué)將是一種完善運(yùn)動(dòng)技術(shù)的重要方式，也將是今后研究的重點(diǎn)內(nèi)容。通過不斷的研究提升我國(guó)的皮劃艇競(jìng)技水平，使我國(guó)成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)國(guó)。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

關(guān)鍵詞：網(wǎng)球； 正手擊球； 發(fā)球技術(shù)；綜述

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)已經(jīng)從貴族走向平民化，越來越多的人開始喜歡并從事網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)球是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)，它不僅需要大關(guān)節(jié)、大肌肉群的運(yùn)動(dòng)，而且還有小肌肉群的參與。正手擊球是網(wǎng)球諸多技術(shù)中最重要的技術(shù)，是各種打法都必須具備的主要的得分手段。從某種意義上講，可稱為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的生命，技術(shù)風(fēng)格是否鮮明、突出主要取決于其正手擊球的威力。

1.正手擊球動(dòng)作的生物力學(xué)分析

1.1 引拍動(dòng)作

引拍后擺階段以手為主的軀干和上肢的轉(zhuǎn)動(dòng)，以腳為主的軀干和下肢的轉(zhuǎn)動(dòng)是身體形成了適當(dāng)?shù)那皵[姿勢(shì)。在網(wǎng)球中，基本上所有的動(dòng)作都軀干k上下肢體扭轉(zhuǎn)的特征。擊觸地球時(shí)，從準(zhǔn)備姿勢(shì)到后擺完成軀干扭轉(zhuǎn)120 o_ 。網(wǎng)球正手擊球中軀干的扭動(dòng)角約為30。，這表明在完成后擺時(shí)，肩軸比髖軸扭轉(zhuǎn)的角度更大，這對(duì)拉長(zhǎng)肌肉有一定的作用 。在擊球過程中肌有拉長(zhǎng)一縮短周期的特性。肌肉在后擺階段進(jìn)行了預(yù)拉伸并儲(chǔ)存了彈性勢(shì)能，后擺期肌肉的離心收縮后緊接著就是向前揮動(dòng)階段的向心收縮，不管是后擺的完成時(shí)還是在前揮早期，記錄到的最大角度可代表預(yù)先拉長(zhǎng)程度。

1.2 向前揮拍擊球

擊球時(shí)，器械的揮動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡，決定了擊球類型、運(yùn)動(dòng)方向、旋轉(zhuǎn)及速度。軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)和下肢的伸展，使球拍向前運(yùn)動(dòng)。富吉薩瓦等研究顯示，軀干的有力轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)擊打手臂的滯后運(yùn)動(dòng)極其重要，這樣在前擺早起了拉長(zhǎng)肩部肌肉”。軀干連續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，在擊球時(shí)肩軸幾乎與底線平行，此時(shí)的肩軸領(lǐng)先于髖軸約10。雖然在擊打平擊球、上旋球、下旋球以及過肩高球時(shí)的向前速度不同，已經(jīng)證實(shí)，肩的速度對(duì)向前和向上擊球速度的作用約為15％_J 。在擊球過程中上臂向前運(yùn)動(dòng)是正手擊球的主要力學(xué)特征，它產(chǎn)生向前速度的20％-30％ ，向上速度的20％。

1.3協(xié)調(diào)鏈

網(wǎng)球的擊球過程中，大肌肉群的發(fā)力必須與小肌肉群的控制相互配合，所以不只是依靠手臂力量，還必須借助于全身的協(xié)調(diào)用力才能擊出理想的球。有效地利用身體的協(xié)調(diào)鏈，在克服慣性后達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡中，充分利用反作用力、動(dòng)量和彈性能，把握好擊球時(shí)機(jī)和節(jié)奏，從而打出一記高質(zhì)量的回球。

根據(jù)人體協(xié)調(diào)鏈的原理，從腿部、髖部、上體、頭肩四個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)正手擊球過程中的觸球動(dòng)作進(jìn)行分析。

2.發(fā)球技術(shù)動(dòng)作的生物力學(xué)分析

2.1對(duì)網(wǎng)球發(fā)球技術(shù)的研究

發(fā)球的整個(gè)過程分為握拍與站位、拋球、過渡、向后引拍、揮拍擊球、隨揮六個(gè)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)對(duì)拋球，揮拍擊球進(jìn)行精密的分析?，F(xiàn)在的技術(shù)研究主要是分析世界的優(yōu)秀發(fā)球手一些國(guó)際頂級(jí)發(fā)球高手他們發(fā)球技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，加以練習(xí)，從而來提高發(fā)球的技術(shù)和發(fā)球的速度。主要區(qū)別在向后揮拍和過渡這兩個(gè)環(huán)節(jié)。向后揮拍有兩種：一種是有下向后上引(如費(fèi)德勒、納達(dá)爾等等優(yōu)秀選手)，另一種是由前向上向后引，(如羅迪克、海寧等等)嘲；這兩種向后引拍的方式，都是人們效仿的技術(shù)，至于那種有利于提高發(fā)球的速度，并不太清楚；過渡的方式也有兩種：一種是上部并腿，這是大部分選手采用的一種過渡方式(如羅迪克)，其優(yōu)點(diǎn)是利用重心的快速前移有利于增大發(fā)球的力量，其缺點(diǎn)是容易破壞人體的平衡，影響發(fā)球的準(zhǔn)確性，上步時(shí)前腳向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一種是不上步(如費(fèi)德勒)，即后腳不移動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是有利于保持人體的平衡，有助于發(fā)球的準(zhǔn)確性，其缺點(diǎn)是力量稍差。

2.2拋球路線

拋球后，球向上飛行的線路是否垂直，將會(huì)影響到球員在擊球時(shí)的穩(wěn)定性，如果球被拋出后在水平方向上有較大的速度，那么在對(duì)球進(jìn)行空間上的判斷上就會(huì)增加難度，在網(wǎng)球的所有擊球過程中，對(duì)球位置判斷的準(zhǔn)確都是十分重要的，而假設(shè)球如果飛出后只在垂直這一個(gè)方向上運(yùn)行，那么運(yùn)動(dòng)員就只需要在一個(gè)方向上判斷擊球的位置。其實(shí)在現(xiàn)實(shí)的拋球過程在中，都不可能達(dá)到絕對(duì)的垂直，我們盡量減少拋出的球在飛行線路上與垂直方向的夾角。

2.3超越器械階段

超越器械動(dòng)作是投擲動(dòng)作技術(shù)的重要組成部分，同樣也是發(fā)球的重要組成部分，超越器械是在動(dòng)作最后的用力開始前，身體(尤其是下肢)以更快的速度向前運(yùn)動(dòng)，造成髖部橫軸運(yùn)動(dòng)速度超越肩部橫軸運(yùn)動(dòng)速度，使器械落在身體后面，使身體處于扭緊狀態(tài)，形成下肢在前，上體在后的傾斜姿勢(shì)。超越器械動(dòng)作能充分把器械遠(yuǎn)遠(yuǎn)地留在身體后面，使器械的工作距離大大增加。由于身體的傾斜使器械和身體的重量壓在彎曲的右腿上，這也為最后蹬伸增加了距離@。

3.結(jié)論

通過對(duì)網(wǎng)球正手擊球及發(fā)球技術(shù)動(dòng)作綜述，得出以下結(jié)論：

3.1正手擊球

3.1.1根據(jù)人體協(xié)調(diào)鏈原理，充分而有效地利用身體的每一部分，避免不必要部位的使用，掌握好各部分的發(fā)力時(shí)機(jī)，將對(duì)擊球動(dòng)作提供更大的力量同時(shí)減少受傷機(jī)會(huì)。

3.1.2網(wǎng)球正手擊球過程中的觸球環(huán)節(jié)，必須充分利用人體的協(xié)調(diào)鏈，即腿、髖、上體、頭肩四部分協(xié)調(diào)有序的用力，克服慣性，保持平衡，利用反作用力，大肌肉群收縮存儲(chǔ)彈性勢(shì)能，小肌肉群精確控制，使全身的力量順暢地傳遞到球拍上，線動(dòng)量和角動(dòng)量完美結(jié)合，在恰當(dāng)?shù)膿羟螯c(diǎn)擊出一記好球。

3.2發(fā)球

3.2.1提高腰腹部肌肉的訓(xùn)練，尤其是原地轉(zhuǎn)肩的爆發(fā)性用力與腹肌的訓(xùn)練，提高發(fā)球時(shí)候身體的扭轉(zhuǎn)性發(fā)力；

3.2.2在訓(xùn)練中，加強(qiáng)腿部向上的蹬伸力量的訓(xùn)練，提高發(fā)球過程中下肢動(dòng)作技術(shù)的學(xué)習(xí)，使下肢在蹬地發(fā)力時(shí)更加符合鞭打動(dòng)作技術(shù)，為上肢揮拍擊球提供。（作者單位：云南師范大學(xué)）

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞 攀巖 生物力學(xué) 側(cè)拉動(dòng)作 技術(shù)分析

本文運(yùn)用文獻(xiàn)資料法對(duì)動(dòng)作技術(shù)的分析加以概括，特別是關(guān)于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究分析。很多研究中都運(yùn)用到了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的相關(guān)指標(biāo)，如肌電測(cè)量分析法，當(dāng)然生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究少不了，如平面定點(diǎn)攝影測(cè)量法。這些方法均是為了找出優(yōu)秀動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)指標(biāo)，尋求該動(dòng)作過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，揭示運(yùn)動(dòng)員完成合理動(dòng)作的規(guī)律和技術(shù)動(dòng)作要領(lǐng)，并制定針對(duì)性的科學(xué)訓(xùn)練方法，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員快速掌握動(dòng)作技術(shù)，進(jìn)而提高攀巖運(yùn)動(dòng)的競(jìng)技水平。

1側(cè)拉的分類

側(cè)拉動(dòng)作 1：開始動(dòng)作時(shí)運(yùn)動(dòng)員身體正對(duì)巖壁身體重心離巖壁遠(yuǎn)而不利于完成動(dòng)作。

側(cè)拉動(dòng)作 2：開始動(dòng)作時(shí)運(yùn)動(dòng)員身體側(cè)對(duì)巖壁，但支撐腿（左）和巖壁之間的角度太大。

側(cè)拉動(dòng)作 3：開始時(shí)運(yùn)動(dòng)員身體側(cè)對(duì)巖壁，支撐腿的外測(cè)盡量貼近巖壁。

2平面定點(diǎn)測(cè)量的結(jié)果分析

2.1攀巖時(shí)人體重心的特點(diǎn)

人體重心是人體各環(huán)節(jié)所受重力合力的作用點(diǎn)，攀巖時(shí)只有手和足附著在巖壁上人體其它部分均在巖壁之外，由巖壁與人體的位置關(guān)系可知，攀巖時(shí)人體重心在巖壁之外，重力不僅對(duì)人體產(chǎn)生向下的作用力，同時(shí)還產(chǎn)生使人體向外傾倒的力矩，因此重力是破壞人體平衡的主要作用力，人體重心的位置對(duì)攀巖時(shí)人體的平衡非常重要。

2.2保持平衡所需力量

人體重心的位置對(duì)攀巖時(shí)人體的平衡非常重要。動(dòng)作1和動(dòng)作2在做起始動(dòng)作時(shí)重心在兩支點(diǎn)連線的左方但中間動(dòng)作時(shí)在兩支點(diǎn)連線的右方，在這個(gè)過程中為了保持身體的平衡手臂做了很多的功也就是手的拉力用了很大的勁，而動(dòng)作 3 的起始動(dòng)作時(shí)重心在兩支點(diǎn)連線的右方，所以在完成動(dòng)作時(shí)很省力，動(dòng)作是科學(xué)的。

3三種側(cè)拉動(dòng)作的力學(xué)分析

側(cè)拉動(dòng)作1和側(cè)拉動(dòng)作2在起始動(dòng)作時(shí)重心在兩支點(diǎn)連線的右側(cè)，但中間動(dòng)作時(shí)在兩支點(diǎn)連線的左側(cè)，在這個(gè)過程中為了保持身體的平衡，克服重力給人體帶來的轉(zhuǎn)動(dòng)效果，手臂的拉力起了主要的作用，用了很大的力量。而動(dòng)作3的起始動(dòng)作時(shí)重心在兩支點(diǎn)連線的右方，人體重心主要是垂直方向的運(yùn)動(dòng)，所以在完成動(dòng)作時(shí)比較省力。同時(shí)側(cè)拉3的動(dòng)作特點(diǎn)是身體側(cè)對(duì)巖壁，身體對(duì)側(cè)手腳接觸巖壁，另一只腿伸直用來調(diào)節(jié)身體平衡。人體重心更靠近巖壁，傾倒力矩小。另外支撐腿在由屈到伸的過程中人體重心只是向上移動(dòng)，不會(huì)被頂離巖壁，傾倒力矩不會(huì)增加，隨人體重心提高側(cè)對(duì)巖壁可以使右臂仍然可以向下拉，抵抗傾倒的力矩不會(huì)減小，平衡維持比較容易，同時(shí)可以利用全身的高度去抓握上方支點(diǎn)。

4采用側(cè)拉技術(shù)動(dòng)作合理性（側(cè)拉動(dòng)作3）的力學(xué)分析

側(cè)拉動(dòng)作3的特點(diǎn)是身體側(cè)對(duì)巖壁，身體對(duì)側(cè)手腳接觸巖壁，另一只腿伸直用來調(diào)節(jié)身體平衡。力學(xué)合理性表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是由于側(cè)對(duì)巖壁，人體重心更靠近巖壁，傾倒力矩小。另外支撐腿在由屈到伸的過程中人體重心只是向上移動(dòng)，不會(huì)被頂離巖壁，傾倒力矩不會(huì)增加，隨人體重心提高側(cè)對(duì)巖壁可以使右臂仍然可以向下拉，抵抗傾倒的力矩不會(huì)減小，平衡維持比較容易，同時(shí)可以利用全身的高度去抓握上方支點(diǎn)。

另外，側(cè)拉時(shí)人體重心點(diǎn)一直在左手和右足攀登附著點(diǎn)的連線附近，由于力臂很小，這樣在人體上升用右手觸摸下一點(diǎn)時(shí)人體重力幾乎不產(chǎn)生繞縱軸的使人體翻轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，這樣右手就可以比較自如的去觸摸和把握下一點(diǎn)，左腿也可以進(jìn)行較大幅度的活動(dòng)。

5不同類型側(cè)拉技術(shù)肌電測(cè)試結(jié)果的分析

在三種側(cè)拉動(dòng)作的對(duì)比中側(cè)拉動(dòng)作3的膝關(guān)節(jié)角度開始變化時(shí)肱二頭肌還沒開始發(fā)力，股外側(cè)肌是促使身體向上移動(dòng)的主要發(fā)力肌肉。

另外，在三種側(cè)拉動(dòng)作的對(duì)比中側(cè)拉動(dòng)作3的發(fā)力順序間隔明顯股外側(cè)肌――腓腸肌――背闊肌――肱二頭肌，說明在側(cè)拉動(dòng)作3的過程中股外側(cè)肌是最先參與發(fā)力的而且發(fā)力而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，貢獻(xiàn)的力量最大，是主要用力肌肉，相反肱二頭肌的參與時(shí)間晚，持續(xù)時(shí)間短，貢獻(xiàn)的力量最小。不同側(cè)拉動(dòng)作各肌肉發(fā)力大小比較可以看出側(cè)拉動(dòng)作3的肱二頭肌積分肌電值最小，股外側(cè)肌積分肌電值最大。

在難度攀巖中如何合理的應(yīng)用技術(shù)動(dòng)作調(diào)整身體平衡，節(jié)約上肢力量直接決定運(yùn)動(dòng)員的比賽成績(jī)，從以上對(duì)比看出側(cè)拉動(dòng)作3是這三種動(dòng)作中最合理的動(dòng)作，同時(shí)也提醒我們?cè)谌粘Ｓ?xùn)練中不要單單注重上肢力量的訓(xùn)練，下肢力量的訓(xùn)練也是很有必要的。

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篇9

【關(guān)鍵詞】跆拳道；后踢技術(shù)；腰部損傷

一、前 言

隨著跆拳道比賽激烈程度的提高，以及跆拳道規(guī)則規(guī)定后踢技術(shù)作為旋轉(zhuǎn)踢技術(shù)的一種，擊腹分值擴(kuò)大到兩分，擊頭得分?jǐn)U大到4分，后踢技術(shù)的應(yīng)用比例越來越高。但是由于后踢技術(shù)較難掌握，在比賽中時(shí)機(jī)難以把握而且后踢技術(shù)本身準(zhǔn)確性較差，從而不可避免的發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷。通過問卷調(diào)查和專家訪談法對(duì)后踢技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行研究，分析后踢錯(cuò)誤動(dòng)作導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員腰部損傷的原因，以降低因后踢錯(cuò)誤動(dòng)作帶來的腰部損傷對(duì)運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練和生活造成的不良影響，提高后踢技術(shù)在跆拳道實(shí)戰(zhàn)和比賽中的使用頻率和得分頻率。為跆拳道后踢技術(shù)的教學(xué)、訓(xùn)練和比賽提供科學(xué)的依據(jù)，為跆拳道訓(xùn)練中出現(xiàn)的腰部損傷的預(yù)防、治療及康復(fù)提供理論依據(jù)。

二、研究對(duì)象與方法

（一）研究對(duì)象

后踢錯(cuò)誤動(dòng)作以及其造成的腰部損傷為研究對(duì)象。

（二）研究方法

文獻(xiàn)資料法、問卷調(diào)查法、視頻分析法、專家訪談法

三、結(jié)果與討論

（一）后踢錯(cuò)誤動(dòng)作導(dǎo)致的腰部損傷的癥狀

據(jù)調(diào)查后踢導(dǎo)致腰部損傷的錯(cuò)誤動(dòng)作中，上體過度旋轉(zhuǎn)和身體轉(zhuǎn)動(dòng)幅度過大或過小最容易導(dǎo)致腰肌急性拉傷。此外，在弓腰或腰部突然發(fā)力過猛、不當(dāng)、外力過大或準(zhǔn)備活動(dòng)不充分等都會(huì)導(dǎo)致腰肌急性拉傷。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分腰肌勞損同學(xué)是由于急性腰肌拉傷后沒有進(jìn)行及時(shí)的治療，或損傷尚未痊愈而繼續(xù)進(jìn)行大強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間的跆拳道訓(xùn)練，造成腰部肌群二次或多次損傷，最終導(dǎo)致腰肌勞損。除上訴情況外，即使是正確的后踢動(dòng)作在長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度的訓(xùn)練后腰部肌肉處于疲勞的情況下，若疲勞長(zhǎng)期持續(xù)不能得到很好的恢復(fù)也會(huì)造成腰肌勞損腰肌勞損。由于后踢錯(cuò)誤動(dòng)作使腰部勞累，扭傷等都會(huì)導(dǎo)致腰部肌肉僵硬處于緊張狀態(tài)，形成勞損。出現(xiàn)這樣的病癥時(shí)，生活中避免久坐和勞累。傷者主要癥狀是感覺腰背疼痛，時(shí)輕時(shí)重，或晨起，天氣變化時(shí)加重，稍活動(dòng)后可減輕，勞累后容易復(fù)發(fā)。

（二）后踢正確動(dòng)作的生物力學(xué)分析及肌電實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

跆拳道后踢技術(shù)生物力學(xué)分析：王超在《跆拳道后踢技術(shù)的生物力學(xué)分析》一文中闡述了后踢技術(shù)一般由準(zhǔn)備姿勢(shì)、轉(zhuǎn)頭及身體與踢擊腿的折疊蓄勢(shì)、伸髖及伸膝的擊打、擊打后迅速還原四個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)組成。后踢力的傳遞順序是：腰―髖―膝―腳，而發(fā)力點(diǎn)在腰上。為了提高后踢的效率，就必須使后踢保持直線的軌跡，有兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一是當(dāng)上體轉(zhuǎn)到背對(duì)目標(biāo)時(shí)就要及時(shí)“制動(dòng)”，使轉(zhuǎn)動(dòng)的能量向后踢方向傳遞，這時(shí)踢擊腿的同側(cè)肩需要留住并微向下壓以維持整個(gè)動(dòng)作的平衡；二是踢擊腳要貼著支撐腿內(nèi)側(cè)向后踢向目標(biāo)。運(yùn)用生物力學(xué)的知識(shí)對(duì)這四個(gè)組成部分進(jìn)行分析不難看出，伸髖伸膝的踢擊是后踢技術(shù)的關(guān)鍵，而這個(gè)環(huán)節(jié)中腰部作為身體的中間環(huán)節(jié)而且是首先發(fā)力的部位，可見腰部的運(yùn)動(dòng)在后踢動(dòng)作中非常的重要，正因?yàn)橹匾⑹褂么螖?shù)多動(dòng)作復(fù)雜難以掌握更容易照成腰部的運(yùn)動(dòng)損傷。要使后踢的力量、速度都充分發(fā)揮出來，就必須遵循大關(guān)節(jié)首先產(chǎn)生活動(dòng)的原理。由于大關(guān)節(jié)首先活動(dòng)的原理，腰部最先發(fā)力并且轉(zhuǎn)動(dòng)幅度較大，但是由于腰部的特殊構(gòu)造及生理活動(dòng)范圍有限，難免會(huì)造成運(yùn)動(dòng)損傷。

（三）后踢正確動(dòng)作和錯(cuò)誤動(dòng)作的對(duì)比分析

1.在轉(zhuǎn)頭及身體折疊蓄勢(shì)環(huán)節(jié)

（1）正確后踢動(dòng)作：身體的發(fā)力順序遵循腰部大關(guān)節(jié)首先發(fā)力的原理，而頭的轉(zhuǎn)動(dòng)反射性的加速身體的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生較大的慣性，另外轉(zhuǎn)頭后上體及時(shí)“制動(dòng)”。

（2）錯(cuò)誤的后踢動(dòng)作：a、在此階段忘記轉(zhuǎn)頭，這樣因?yàn)轭^的轉(zhuǎn)動(dòng)而加速旋的身體轉(zhuǎn)動(dòng)就消失了，為了是身體的轉(zhuǎn)動(dòng)剛好背對(duì)踢擊目標(biāo)，運(yùn)動(dòng)員必須加大腰部用力，這樣會(huì)導(dǎo)致腰部肌肉做工增多疲勞增加。b、腰部加大發(fā)力時(shí)，踢擊腿的同側(cè)肩沒有下壓“留住”上體，導(dǎo)致傷上體轉(zhuǎn)幅過大超過腰部的生理活動(dòng)范圍和肌肉的承受范圍，容易導(dǎo)致腰部損傷。

2.伸腰伸膝的擊打環(huán)節(jié)

（1）這個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)中要不轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大，踢擊時(shí)強(qiáng)調(diào)大小腿折疊并緊貼支撐腿轉(zhuǎn)動(dòng)。還要注意上下肢的配合不但要保持身體平衡同時(shí)踢擊腿的同側(cè)肩還要下壓同時(shí)形成與去干的扭轉(zhuǎn)，借以提高踢擊腿的力量和速度。在此環(huán)節(jié)中筋膜擴(kuò)張肌、半腱半膜肌、豎脊肌等肌有重要的意義并極大的參與了動(dòng)作的完成過程。

（2）錯(cuò)誤的后踢動(dòng)作，在此環(huán)節(jié)中最容易出現(xiàn)塌腰、未低頭壓肩，使身體呈兩頭上翹的釤，造成踢擊力量分散，并且對(duì)腰椎軟骨造成積壓是腰部的肌肉群出現(xiàn)反向牽拉，極易造成腰部損傷。此外，這些肌肉在后踢技術(shù)中大量運(yùn)用會(huì)導(dǎo)致肌肉疲勞，在肌肉疲勞的情況下腰部的過多扭轉(zhuǎn)或其他錯(cuò)誤動(dòng)作都會(huì)導(dǎo)致腰部損傷。

（四）后踢錯(cuò)誤動(dòng)作導(dǎo)致腰肌勞損的原因

后踢動(dòng)作為了提高后踢效率保持直線起腿，當(dāng)上體轉(zhuǎn)到背對(duì)目標(biāo)是及時(shí)制動(dòng)，是轉(zhuǎn)動(dòng)的能量向后踢方向傳遞，這是踢擊腿的同側(cè)肩需要“留住”微向下壓以維持整個(gè)動(dòng)作的平衡。但后踢技術(shù)的錯(cuò)誤動(dòng)作上體上揚(yáng)等沒有壓肩制動(dòng)，肩部的上揚(yáng)帶動(dòng)腰部旋轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)使腰部的生理平衡失去控制最終導(dǎo)致腰部損傷。由于后踢動(dòng)作遵循大關(guān)節(jié)首先活動(dòng)的原理，腰部最先發(fā)力并且轉(zhuǎn)動(dòng)幅度較大，但是由于腰部的特殊構(gòu)造及生理活動(dòng)范圍有限，難免會(huì)造成運(yùn)動(dòng)損傷。

四、小 結(jié)

后踢導(dǎo)致腰部損傷的錯(cuò)誤動(dòng)作中，上體過度旋轉(zhuǎn)和身體轉(zhuǎn)動(dòng)幅度過大或過小最容易導(dǎo)致腰肌急性拉傷。大部分腰肌勞損同學(xué)是由于急性腰肌拉傷后沒有進(jìn)行及時(shí)的治療，或損傷尚未痊愈而繼續(xù)進(jìn)行大強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間的跆拳道訓(xùn)練，造成腰部肌群二次或多次損傷，最終導(dǎo)致腰肌勞損。人體腰椎活動(dòng)范圍能夠支持人體做各種運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。如果超過腰椎生理活動(dòng)范圍，則會(huì)導(dǎo)致腰椎的損傷，尤其在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，教練員和運(yùn)動(dòng)員應(yīng)注意掌握這一特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉小平.跆拳道技術(shù)動(dòng)作學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理[J].體育世界.學(xué)術(shù)，2011，2.

[2]黃強(qiáng)民，劉燕，劉沙麗，納強(qiáng).脊柱側(cè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)軀干肌肌電圖期相變化和活動(dòng)規(guī)律[J].脊柱外科雜志，2005.

篇10

1. 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特 010110；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院脊柱外科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010059

[摘要] 三維有限元分析法是研究脊柱生物力學(xué)的重要手段之一。隨著三維有限元分析軟件技術(shù)的日趨成熟和對(duì)脊柱生物力學(xué)的認(rèn)識(shí)不斷加深，為相關(guān)學(xué)者對(duì)治療脊柱相關(guān)疾病過程中的應(yīng)力分析影響研究提供了有利條件，并日益受到醫(yī)學(xué)界的重視。本文從有限元法概念及原理、構(gòu)建脊柱有限元模型的作用、有限元在脊柱畸形研究中的應(yīng)用及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景等方面綜述了近年來的一些研究進(jìn)展。

[關(guān)鍵詞] 有限元法；生物力學(xué)；脊柱

[中圖分類號(hào)] R682.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2014）03（a）-0166-03

Finite element analysis of progress in application of ankylosing spondylitis kyphosis deformity

ZHU Lei1 HUO Hongjun2

1.Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Hohhot 010110， China； 2.Department of Spinal Surgery， the Second Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010059， China

[Abstract] The three-dimensional finite element method is one of the most important methods in the study of spine biomechanics. With the maturing application of the three-dimensional finite element analysis software and further studies on spine biomechanics， it is creating favorable conditions for scholars on stress analysis influence research in spine-related disease treatment， and it is increasingly regarded in medical field. This article shows the concept and principle of finite element method， function of construction of spinal finite element model， application of finite element method in spine deformity， potential medical applications and so on.

[Key words] Finite element method； Biomechanics； Spine

強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形是強(qiáng)直性脊柱炎并發(fā)脊柱畸形的晚期的常見表現(xiàn)，其在生活中主要表現(xiàn)在是使患者難以保持人體的重心，兩眼看地，難以向前平視，給站立和行走造成了很大功能障礙，使患者的生活質(zhì)量嚴(yán)重下降，而治療這類患者的有效手段就是截骨矯形術(shù)[1]。有限元法的基本方法是把獨(dú)立的集合體離散化，簡(jiǎn)單的說，就是把一個(gè)由無(wú)限個(gè)單元組成的連續(xù)體進(jìn)行劃分，使其成為有限的具有力學(xué)特性的簡(jiǎn)單單元，用簡(jiǎn)化后的已知單元來近似原有的連續(xù)體，然后進(jìn)行解析。其過程有三個(gè)基本階段：有限元模型的建立（即前處理）、有限元解算、結(jié)果處理和評(píng)定（即后處理）[2]。通過有這種方法能夠進(jìn)行數(shù)字重建并在該基礎(chǔ)上進(jìn)行手術(shù)過程的模擬，使術(shù)者對(duì)整個(gè)手術(shù)過程有更加全面的了解，對(duì)術(shù)可能出現(xiàn)的問題及應(yīng)注意的事項(xiàng)作全面的分析，對(duì)手術(shù)的方案具有指導(dǎo)意義[3]。

1 有限元法概念及原理

建立一個(gè)等價(jià)的模型使其替換原有的真實(shí)結(jié)構(gòu)，此模型是由無(wú)數(shù)個(gè)分散的單元（即有限元素）組成的連續(xù)體，且其中這些單元易用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)，按照一定規(guī)律保證其連續(xù)性，將它們還原成可以用線性代數(shù)描述的真實(shí)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，通過運(yùn)算可以解析出所需物理量的方法即有限元法，又稱為有限元素法（finite element method，F(xiàn)EM）。將單獨(dú)的彈性體進(jìn)行離散化，使其成為由有限個(gè)單元所構(gòu)成的連續(xù)體，而連續(xù)合體內(nèi)的各個(gè)單元只能夠在有限個(gè)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行交接，其中全部的節(jié)點(diǎn)僅具有有限個(gè)自由度，在此條件下進(jìn)行解析成為可能，這就是有限元分析的方法。將微分方程的持續(xù)形式轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)方程組，是其在數(shù)學(xué)意義上的表達(dá)。而有限元法亦是憑借位移法的思考方式，以能量轉(zhuǎn)換的原理為基礎(chǔ)，利用矩陣代數(shù)形式進(jìn)行表達(dá)的一種數(shù)值方法。有限元法對(duì)處理各種紛亂的邊界條件和繁瑣的幾何形狀非常有效，且可以有效的解決各類雜亂的材料及其屬性。而如果利用計(jì)算機(jī)軟件來模擬人體體內(nèi)的一些情況，可以通過控制一些實(shí)驗(yàn)室的條件，例如有限單元、自由度等來完成。這種方法在骨科生物力學(xué)中開始逐漸應(yīng)用起源于20世紀(jì)70年代，而直到20世紀(jì)90年代，隨著電腦技術(shù)的不斷發(fā)展升級(jí)，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和電腦軟件的聯(lián)系逐漸加深，從而才出現(xiàn)的數(shù)字醫(yī)學(xué)有限元分析（DM-FEM）技術(shù)?，F(xiàn)在有限元分析早已成為探索骨科生物力學(xué)秘密的常用方法了[4-5]?，F(xiàn)行有限元分析的軟件種類十分繁多，且基本上都是國(guó)際通用的，他們?cè)谄囍圃?、模具的研發(fā)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的有十分廣泛的應(yīng)用。ANSYS、MARCABAQUS、ABAQUS等各個(gè)有限元軟件利弊，但它們的運(yùn)算方法大多類似，基本一致。如今有限元分析早已成為獨(dú)立的研究骨科生物力學(xué)的手段，且早已不是最初以觀察和驗(yàn)證某些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為目的而應(yīng)用的了。

2 有限元模型在骨科應(yīng)用中的優(yōu)劣分析

2.1 有限元模型的優(yōu)勢(shì)

首先通過有限元模型可以模擬許多實(shí)體的變化，例如強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形矯形術(shù)前與術(shù)后的對(duì)比，脊柱截骨術(shù)前后脊柱形狀的改變等；其次是在生物力學(xué)方面的研究，例如椎骨與椎間盤之間的生物力學(xué)變化，對(duì)它們內(nèi)在的張力和應(yīng)力進(jìn)行有限元分析，對(duì)于尋找出骨適應(yīng)性變化的原因有重大幫助，并且這對(duì)進(jìn)行實(shí)體模型的負(fù)載應(yīng)力實(shí)驗(yàn)研究亦有重要意義，而在其他實(shí)驗(yàn)中無(wú)法做到這些；然后通過有限元模型可以對(duì)脊柱器械元件長(zhǎng)短、厚度的設(shè)計(jì)、材料的選用進(jìn)行分析，在新的脊柱器械仍在研發(fā)階段時(shí)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估；再次有限元模型能對(duì)損傷及退變、結(jié)核等多種病變進(jìn)行模擬；最后該模型可以模擬肌肉對(duì)脊柱力學(xué)的影響。所以這種方法在進(jìn)行脊柱運(yùn)動(dòng)學(xué)、脊柱動(dòng)力學(xué)和脊椎及椎間盤內(nèi)部的生物力學(xué)變化等各種研究方面擁有很大優(yōu)勢(shì)。

2.2 有限元模型的局限性主要存在兩個(gè)方面

第一方面，該模型的建立過分依賴標(biāo)本的實(shí)驗(yàn)研究：首先，要建立有限元模型，需要與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行對(duì)比，而實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯菑囊呀?jīng)做過的或者文獻(xiàn)中搜尋到的較為合適的，將兩者的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，它們的吻合度高表示該模型的有效性好，這是驗(yàn)證有限元模型的有效性的方法。但是建立的數(shù)學(xué)模型能夠很好的表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可當(dāng)其單獨(dú)的進(jìn)行預(yù)測(cè)的時(shí)候，其作用有限；其次，有限元模型建立的完全取決于模型的構(gòu)成，能否取得合理的數(shù)據(jù)，直接影響著模型建立的結(jié)果。而有限元模型的本身并不能直接得到數(shù)據(jù)，它取得數(shù)據(jù)的最主要渠道就是從實(shí)體標(biāo)本模型中獲得，例如各種骨和軟組織的材料的特征數(shù)據(jù)，然而這些數(shù)據(jù)并不是完全正確的，這其中包含了許多原有的錯(cuò)誤，且這些數(shù)據(jù)并不是都適用于數(shù)學(xué)模型，更重要的有些數(shù)據(jù)甚至根本無(wú)法取得，這是有限元模型不能夠理想建立的重要原因。第二方面，有限元模型存在太多的簡(jiǎn)化和假設(shè)：首先，與實(shí)體的標(biāo)本和活體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，數(shù)字模型的建立是由對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的人員進(jìn)行自由地對(duì)其進(jìn)行各種假想，選用不同的材料及屬性，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相對(duì)理想的簡(jiǎn)化，更重要的是對(duì)各種繁雜成分的材料的生物力學(xué)特性作理想化的簡(jiǎn)化假設(shè)，這樣能夠使得模型的有效性更為重要也更加難以實(shí)現(xiàn)。其次，椎體的完整形態(tài)與其相鄰的椎體的位置關(guān)系對(duì)預(yù)測(cè)脊柱椎體間的生物力學(xué)關(guān)系有很重大的意義，但這些數(shù)據(jù)都是在CT斷層片中獲取的，或是從實(shí)體標(biāo)本中取得的相近值。要建立脊柱有限元模型中脊椎的幾何形態(tài)，首先應(yīng)將其進(jìn)行簡(jiǎn)化，以相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)件來進(jìn)行相對(duì)真實(shí)的幾何形狀模擬，用這樣的方式建立的幾何形態(tài)并不準(zhǔn)確。

3 有限元法在脊柱畸形研究中的應(yīng)用

有限元模型的離散化是指將一個(gè)由無(wú)限個(gè)單元所組成的集合體劃分成有限個(gè)的有力學(xué)特性的已知的簡(jiǎn)單單元，這是其基本原理，這也是一種全新的生物力學(xué)測(cè)試方法。利用此方法的有限元模型能夠與先前的實(shí)體進(jìn)行替換，按照先前實(shí)體的材料及其應(yīng)該的加載的力學(xué)狀態(tài)，按照其所需要的類型進(jìn)行挑選，在各個(gè)單元之間通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相連，使力在節(jié)點(diǎn)之間傳遞。而用單元節(jié)點(diǎn)量通過選定的函數(shù)關(guān)系插值可以求得單元內(nèi)部的待求量[6]。

為了對(duì)脊柱側(cè)凸、后凸畸形矯形手術(shù)中，椎體在術(shù)前與術(shù)后中的的改變進(jìn)行比較，應(yīng)用數(shù)字成像技術(shù)，在脊柱畸形矯形手術(shù)中，定量分析矯形定位的椎體并對(duì)其旋轉(zhuǎn)和形矯形進(jìn)行量化對(duì)比，Dumas等[7]運(yùn)用此方法來評(píng)估脊柱側(cè)凸、后凸畸形的程度及觀察手術(shù)效果，所以掌握脊柱相關(guān)病變的病理性變化對(duì)于確診和制定手術(shù)方案具有重要的意義。

晚期強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形必須進(jìn)行脊柱截骨矯形手術(shù)，這是治療這類疾病的有效手段。生物力學(xué)（Biomechanics）是一種將力學(xué)原理應(yīng)用在生物體生命活動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科，它把各個(gè)單一的學(xué)科整合在一起，使其相互疊加、共同作用形成了一門的新的將力學(xué)應(yīng)用于生物學(xué)的新學(xué)科[8-10]。由于不同類型柔韌性評(píng)估方法根據(jù)其力學(xué)原理的異同，在各類脊柱側(cè)凸中，采用相同的力學(xué)加載，所得到的結(jié)果必然不同。這為在不同力學(xué)加載產(chǎn)生的脊柱側(cè)凸的形狀進(jìn)行的柔韌性評(píng)估方法的問題探索給出了重要的根據(jù)[11]。利用生物力學(xué)的有限元方法，可以針對(duì)具體病例、具體矯形器械和矯形策略進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)術(shù)后矯形結(jié)果，分析術(shù)中參數(shù)選擇對(duì)結(jié)果的影響權(quán)重，進(jìn)而指導(dǎo)手術(shù)規(guī)劃。Lafage等[12]為了對(duì)CD系統(tǒng)的矯形策略進(jìn)行探討，建立了以具體病例為依據(jù)的梁?jiǎn)卧Ｐ?，這不僅僅讓人們對(duì)胸腰椎側(cè)凸矯形的上下端椎位置改變對(duì)術(shù)后矯形結(jié)果的原因有了深入的了解，更重要的是其引入了側(cè)凸脊柱的剛度變化這一重要概念。Rolmann等[13]在ABAQUS軟件中建立了簡(jiǎn)化的胸腰椎側(cè)凸有限元模型，以加載方式為變量，初步討論了前路VDS系統(tǒng)的矯形策略。為了對(duì)支具、器械與生長(zhǎng)調(diào)制等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，是Aubin等[14]利用從CT斷層片中取得的數(shù)據(jù)，建立起了人體胸腔和脊柱的數(shù)字模型，與實(shí)體標(biāo)本中取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，有較高的吻合度，從而建立起了相對(duì)完整的數(shù)字模型，并以該模型為基礎(chǔ)模擬出相應(yīng)的各種用具。而通過器械治療胸腰椎側(cè)凸過程，是Poulin等[15]用ADAMS軟件模擬出的。模擬手術(shù)的重要目的之一是分析脊椎的安全性，Lafage等[12]依照真實(shí)的病例重建了數(shù)字模型，希望能表達(dá)出椎間軟組織的彈性變形，為此還引入側(cè)凸脊柱的剛度變化，但卻將脊柱的骨性結(jié)構(gòu)作為剛體來相近處理，所以根本不可能取得與脊柱生物力學(xué)相符的力學(xué)變化，這明顯不能夠?qū)崿F(xiàn)。Rohlmann等[16]利用數(shù)字模型比較了前、后路內(nèi)固定器械的穩(wěn)定性差別，并建立了頗具代表性的腰椎模型。這些工作都還處于初級(jí)階段，但是已經(jīng)展示了有限元方法在手術(shù)規(guī)劃領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

4 三維有限元的應(yīng)用前景

利用生物力學(xué)的有限元方法，可以針對(duì)具體病例、具體矯形器械和矯形策略進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)術(shù)后矯形結(jié)果，分析術(shù)中參數(shù)選擇對(duì)結(jié)果的影響權(quán)重，進(jìn)而指導(dǎo)手術(shù)規(guī)劃。有限元分析的結(jié)果取決于不同因素對(duì)其產(chǎn)生的影響，其中包括模型的建立，不同模型間形狀和材料屬性的異同，還有對(duì)其負(fù)荷加載的差異等等，但這種分析研究的方法對(duì)在脊柱生物力學(xué)方向上有著極其廣泛而又深入的探索。

Rohlmann等[17]在ABAQUS軟件中建立了簡(jiǎn)化的胸腰椎側(cè)凸有限元模型，以加載方式為變量，初步討論了前路VDS系統(tǒng)的矯形策略。脊柱力學(xué)特性研究的較為常用的方法是有限元法，從基本原理的角度看，其能夠應(yīng)用于任何的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可在脊柱的力學(xué)特性方面，還有許多尚無(wú)法解釋的難點(diǎn)，例如頸椎有限元模型的建立，就仍需要繼續(xù)去驗(yàn)證。所以要用數(shù)字模型來模擬近乎真實(shí)的人體，還有很長(zhǎng)的路要走。近年來由于計(jì)算機(jī)科技水平的持續(xù)提高，且對(duì)探索脊柱組織力學(xué)特性的需要逐漸深入，數(shù)字模型的建立將可以逐漸真實(shí)的對(duì)脊柱在各種狀態(tài)下的生物力學(xué)變化進(jìn)行模擬，這對(duì)臨床病例上遇到的常見難題會(huì)有更加透徹的了解，從而可以給醫(yī)生在生物力學(xué)方面提供更好的參考。有限元方法是脊柱生物力學(xué)研究的有效方法，由于電子科技水平的持續(xù)性提高，且在生物力學(xué)領(lǐng)域的的探索的逐漸深入，這不僅使有限元軟件的技術(shù)水平得到了提高，還將對(duì)脊柱生物力學(xué)的探索引向更深入的層次。

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