生物力學研究精選(九篇)
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第1篇：生物力學研究范文
關鍵詞 生物力學 步態 最新進展 應用領域
中圖分類號：R743 文獻標識碼：A
步行是人們在日常生活中最基本的運動方式，而步態是指人類步行的行為特征。步態生物力學研究是運用力學方法和技術，并基于人體機能解剖學和生理學的基本理論對人體行走功能狀態進行測量、分析、評價的應用研究。吳劍等（2002）在“步態生物力學研究進展”中對2002年之前的研究進展進行了論述，隨著科學技術的發展和三維步態分析儀器開發利用，國內外對步態研究的進程也呈現出逐步加快的趨勢，但目前在眾多的研究成果中，還沒有對新時期步態生物力學的研究進展進行的研究，因此本文通過對步態生物力學的研究進行分析，旨在為促進步態生物力學的研究進程，為以后的研究奠定基礎。
1步態的一般生物力學研究進展
1.1步態周期
步態周期是指從一側足跟著地到該足跟再次著地所構成的周期。一個步態周期分為支撐相與擺動相2個相位。支撐相在整個步態周期中約占60%；擺動相約占40%。而跑動時支撐相約占整個步態周期的65%，擺動相約占35%。一條腿在一個完整的步態周期中經歷的狀態依次為：足跟著地、足放平、支撐、足尖離地、腿彎曲擺動、腿伸直向外擺動、然后足跟著地，進入新的步態周期。前4個狀態是支撐相，后3個狀態是擺動相。步態周期與身高的差異不顯著。
1.2步長與跨步長
步長是指同側足跟或足尖到邁步后足跟或足尖之間的距離，正常成人的步長值約為150―160cm。跨步長是指行走時一側足跟到對側足跟之間的最大距離，正常成年人的跨步長約為127cm，正常成年人隨著年齡的增長，其跨步長與年齡成負相關，與身高成正相關，另外跨步長與步頻也有相關關系。
1.3步頻與步速
步頻是指行走時每分鐘邁出的步數，步頻=60（s）/步長平均時間（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。對20-39歲、40-59歲、60-79歲三個年齡段的正常成人進行步態分析表明：20-39歲年齡段的正常成人的步頻為1.9412，步速為1.2616；40-59歲年齡段的步頻為1.8117，步速為1.0514；60-79歲年齡段的步頻為1.7621，步速為0.9524 。
1.4身體質心起伏
人起步時，雖然地面作用于人的腳底的靜摩擦力對人這一質點組不做功，但這一靜摩擦力對人的質心做功，正因為這個功使人的質心動能增大，人才得以起步運行。另一方面，質心動能的獲得，是以人體各質點克服靜摩擦力相對于質心做功為代價的。這一代價來源于人體各質點間相互作用的非保守力的功。對于一個健康的成人，當其正常行走時，質心起伏的幅度約為4.4cm。
1.5關節角度
人體下肢步態運動可以簡化為一個四剛體模型（包括軀干）。對于髖關節和膝關節，圍繞靜止站立位有曲屈和伸展兩個方向，定義伸展為角度負向，彎曲為角度正向；對于踝關節有背屈和跖屈兩個方向，定義背屈為角度負方向，跖屈為角度正方向。Grabiner等認為膝關節必須在支撐期完全伸直，在擺動期屈曲大約60是教謀匾跫？
2步態生物力學研究的應用
2.1功能檢測與評定
步態生物力學的研究對象為生物體的移動狀態，測量參數具有自主控制成分。步行的對稱性和圓滑性可以根據步態分析所得的參數（包括：運動學、步態時間―距離參數和動力學參數）進行推測，穩定性和波動性可根據重心位移和力的作用點進行判斷，其速度、節奏和持久性的判斷則是根據步速、步頻和步行的持續距離。從已有的研究中，主要對妊娠期婦女、老年人、“三癱一截”（腦癱、截癱、偏癱、截肢）的殘疾者、肥胖人群的行走人群進行功能檢測與評定。
邱紀方等對20例痙攣型腦癱患兒及青年，連續進行了步態的評測（包括運動分析），其測量指標分別為：屈髖畸形（改良托馬斯試驗）、膝關節伸展、繩肌長度（角）、比目魚肌長度、腓腸肌長度等。其結果表明：所有指標均與CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；觀測者間一致性隨測量指標的改變而有較大改變，CCC為0.34～0.87。髖外伸展的CCC左髖是0.34，右髖為0.42。
李艷霞等采用比利時Footscan USB2平板式足底壓測試系統對體質量指數>28 kg/m2的肥胖學生進行動態足底壓力測試，以此探索肥胖人群足底壓力參數的分布規律。
周有禮等通過對的動力學分析，解決了孕婦完整人體檢測資料缺乏的困境，為發現妊娠婦女步態研究奠定了基礎，但是缺乏具體的評價指標。
王琳等采用橫向比較性研究設計法對中國青春期前BMI（體重指數）小于30 kg/ m2的男性肥胖兒童和體重正常的男性兒童在步態和姿勢控制方面是否存在差別進行了研究，結果顯示：肥胖兒童在步態的穩定性和姿勢控制上均不如正常兒童的穩定。
2.2疾病的預防
第2篇：生物力學研究范文
關鍵詞：足底壓力分布、踝關節、專項運動
生物力學的研究范圍包括整個人體，足部生物力學的研究是其中重要的一部分。由于體育運動中，運動損傷的多發性使其成為眾多科研項目的焦點內容。其中，踝關節損傷是所有運動損傷中最常見的運動損傷之一。這類損傷經常發生在籃球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑動、急停和跳起的項目中。因此，不同專項足踝部的傷病發生機制與防治已成為學術界研究的熱點。此外，隨著專項運動員和教練員對專項運動鞋的防傷能力和功能表現力的要求越來越高，對不同專項動作中足踝部的生物力學特征研究就顯得尤為緊迫和重要。本文在閱讀大量相關文獻的基礎上，應用目前最先進的足底壓力分布測試系統，對網球、足球2個專項的6名男子大學生運動員進行了2個特征動作的足部的生物力學分析。試圖通過不同項目指標的對比分析得出不同專項的足底壓力和運動學特征，從而為足踝部損傷研究和運動鞋專項化的相關領域提供實驗依據和理論基礎。
1.研究方法：
1.1文獻資料法
1.2實驗法
1.3對比分析法
2.研究對象：本研究選取湖北大學體育學院6名本科生為研究對象，其中三名為足球專項，3名為網球專項。6名受試者均無下肢足底足踝病痛史。
3.實驗器材：1.Novel Pedar system （鞋墊式足底壓力測量系統）――垂直壓力測量/靜止狀態和運動狀態. 2.身高、體重測量器
4.實驗步驟：
4.1.進行Novel Pedar system 足底壓力分布測試系統的連接和調試。
4.2要求受試者均穿著運動服裝、體操鞋，測量受試者身高、體重后登記受試者情況。
4.3選擇符合各受試者鞋內底尺碼的測試鞋墊，確保測試鞋墊邊緣無折痕，鞋墊大小與鞋內底邊緣吻合，配戴測試設備后，受試者進行3-5分鐘適應性動作練習。
4.4采集網球、足球2個項目運動員各自專項特征動作的足底壓力分布數據，共2個特征動作分別是網球項目中網前急停反手截擊球（右手執拍）， 足球項目中的急停轉身跑左轉90度，每人每個動作測試三次，2次動作間隔2分鐘。
5.測試指標：
壓力峰值：分區內所有傳感器在測試階段內受到的最大合力。
壓強峰值：分區內每個傳感器在測試階段內所受壓強的最大值。
壓力峰值百分比：某分區壓力峰值占前中后足的壓力峰值總和的百分比。
6.實驗數據處理：
6.1采用Excel進行數據分析。
6.2選取網球和足球受試者三次動作取平均值進行分析。
6.3將每只鞋墊分為前足區、中足區、后足區三個分區，這三個分區覆蓋了整個足底，此外在定前足區內義了三個特定區域，第一跖趾關節區、趾區、除趾外其他四趾^。
7.實驗結果與分析：
7.1網球（網前急停反手截擊球）
在網球急停反手截擊動作中從跑動、急停到最后的截擊步仍然以前足的承載為主趾區的壓力峰值尤其顯著、后足尤其是支撐腳后足的受力從跑動截擊過程有不斷增大的趨勢，中足幾乎不受力，支撐腳的足底壓力峰值普遍大于發力腳，急停和截擊步足底受力大于跑動步。
7.2足球（急停左轉向跑）
由跑動到急停，足球運動員的前足受力面積變小，前足受力集中到前足的局部。
在跑動步離地蹬伸階段，趾對身體向前移動起著舉足輕重的作用，但在急停步的落地緩沖階段，趾的作用減弱，其他四趾對地的制動作用增大。我們從左腳和右腳的跑動步和急停步對足球急停左轉向跑動作的足底壓力進行分析可以看出從跑動步到急停步，前足壓力峰值明顯降低后足的壓力峰值明顯增大，但前足內側的壓強峰值始終維持較高的水平。
兩個項目足底壓力分布的對比：
1.第一跖趾關節和趾的足底受力模式。第一跖趾關節區和趾區是前足受力明顯的兩個特殊區域，這兩個位于前足內側的區域通常是各個動作中前足壓力峰值和壓強峰值發生的區域。此外，比起緩沖階段它們在足部主動發力的離地蹬伸階段起著更重要的推動人體向前的作用。
2.網球運動中，趾區的足底壓力峰值表現顯著，顯示了網球運動中趾作為推動人體重心移動的最后一個小關節，其支撐穩定性和關節力量比起第一跖趾關節更為重要，足球運動中不論是第一跖趾關節區還是趾區都表現出2個項目動作中最大的壓強峰值。比較2個項目前足內側壓強峰值情況，可以得到足球項目動作前足內側壓強峰值較大，網球項目動作較小。
3.對比網球急停反手截擊球和足球急停轉向跑動作，從跑動到急停時后足均有受力增大的變化趨勢，因此急停階段后足明顯的受力增大趨勢是由于急停階段為了增大身體重心向后的加速度，運動員必須增大對地受力面積以增大對地反作用力從而達到急停的目的，盡管后足受力增幅較大并且分擔了前足載荷的很大部分但是從壓力峰值百分比上仍然可以看出，前足依然是急停階段最主要的承載區域。
8.結論：
8.1足部承擔離地蹬伸任務時前足承擔主要載荷，中后足受力不顯著，足部承擔落地緩沖任務時后足和中足受力增大，前、中、后足共同承擔身體載荷。
8.2足球項目前足內側壓強峰值最大，網球相對較小。
8.3網球運動中，趾區的壓強峰值超過第一跖趾關節區，足球運動中，第一跖趾關節區和趾區壓強峰值大。
9.建議：
綜上所述我們從運動生物力學的角度出發，對2個專項的運動鞋設計提出以下建議：
9.1網球運動網前截擊等動作需要其專項鞋考慮到指在網球特征動作中的重要作用和影響應當增大鞋底跖趾關節部位的靈活性以及趾區域足底支撐的穩定性，以利于趾部位在網球動作中更好的充當最后關節支撐面的作用。
9.2足球運動專項鞋應當具備良好的前足減震緩沖能力并提供穩定性來抵抗踝關節在跖屈位置時的內翻力，通過對鞋面材料進行加厚和加固以增加運動員踢球的舒適度同時提供正常的距下關節靈活性。
參考文獻：
[1]王蘭美， 郭業民， 潘志國. 人體足底壓力分布研究與應用[J]. 機械制造與自動化， 2005， 34（1）：35-38.
第3篇：生物力學研究范文
廣州第一軍醫大學衛生處 （510515）
關鍵詞 脊椎推拿 手法研究 生物力學 重要性
脊柱推拿是以各種力學，特別是生物力學為其理論和假說依據的。與脊柱源性致病的相關學說有很多，較為認同的有脊柱各節段的固定學說、椎體的偏歪學說和由于脊柱內外的平衡失調所致的神經傳導障礙學說等。雖然脊柱推拿可緩解患者脊柱的功能障礙，但脊柱推拿治療的治療機理仍不十分清楚。由于無法確定脊柱或椎體的位置異常與脊柱功能改變之間的關系，因此，將與之相關的臨床表現（現象）都統稱為"半脫位"（Subluxation）。
半脫位包含了"骨錯縫"，即脊柱的偏歪學說和"骨固定"，為脊柱的固定學說的兩種。脊柱的固定學說認為脊柱固定或僵硬可導致脊神經的功能障礙。這些半脫位概念是臨床上使用脊柱推拿手法的理論依據。脊柱是由骨骼、肌肉、血管和神經組成，具有許多機構力學和生物力學性質，其功能類似于船桁、發動機和液壓裝置等，許多臨床現象都證實有關脊柱關節半脫位的假說是成立的、合理的。這種將脊柱結構簡單化的描述對脊柱推拿者來講是很容易接受的。作為研究探索極度復雜脊柱功能和性質的一種有效方法，機械工程模型在生物體（包括人體）中的應用正在被廣泛地接受。這并不是說脊柱的結構和功能完成等同于簡單的結構，因為單一的脊柱結構或功能是無法完成脊柱復雜和精確的運動和負重等功能。
在推拿界一些人將脊柱病變只是簡單的分為靜力下移位和動力下的功能障礙，對此可采用各種脊柱推拿手法來治療，然而這種看法未免有些膚淺。臨床應用的各種脊柱推拿手法，如一些上頸段的推拿手法是根據脊柱移位的方向來設計的。臨床醫師根據患者頸椎的活動度將頸椎的功能障礙分為頸椎活動度增大或頸椎活動度減少。
根據推拿臨床和基礎研究所提供的資料，有關研究小組在對此進行深入研究后得出的結論是："目前，尚無法證明一些脊柱病變，如半脫位的確切病理機制和病變過程。"著名的生物力學專家white和Panjabi在對脊柱推拿的基礎研究進行綜合分析后于1978年發表了"脊柱推拿療法的研究狀況"一文。文章對脊柱推拿的核心問題如半脫位進行了評價，認為："目前，不同學科的專家尚無法定量或定性地重復出由推拿醫師所介紹的脊柱半脫位的征象，因此，僅就現有的資料無法使人信服推拿的治療機制。"
脊柱推拿的生物力學致力于研究脊柱推拿理論上不足，它是用科學的觀點和方法，客觀地研究脊柱內在的生物力學關系、脊柱整體的力學系統和基本的生物力學特性。運用生物力學的方法和觀點來闡述脊柱推拿的基本概念和作用機制，如半脫位的確切定義等。如何將脊柱移位的功能障礙的關系有機的結合在一起，將是脊柱基礎研究所面臨的難題之一。
通過科學的研究方法了解脊柱生物力學的性質，進而改進脊柱推拿手法的技巧，是脊柱推拿研究的目的之一。它是要將脊柱復雜的解剖結構、生物力學性質、功能以及脊柱在正常和異常狀態下的功能特點，介紹給脊柱推拿者。運用科學的定義來闡述脊柱關節"半脫位"，而不是簡單地將脊柱看成是機械裝置。
目前尚無法確切地闡述脊柱推拿的作用機制，因而研究脊柱推拿，不僅僅是更準確地描述脊柱關節半脫位、脊柱病變時的神經功能障礙，而且也是為了更確切地闡述脊柱推拿的作用機制，完善和改進脊柱推拿手法。通過研究更進一步了解脊柱解剖結構的特點和生物力學性質。由于在推拿界對脊柱關節半脫位的描述多是基于抽象思維或是由理論上的推測而來，醫學界對脊柱推拿普遍存在著一定的偏見或有不同的看法，所以我們要用科學的方法和術語，如解剖學、生物力學和物理學等來定義和描述脊柱關節半脫位。
一般認為脊柱關節脫位多是由于脊柱力學結構的完整性受到破壞所致，所以對半脫位進行準確的定義必將有助于消除目前有關脊柱推拿中的某些模糊概念，對進一步理解和掌握脊柱的解剖結構和生物力學性質，提供可靠的、基本的理論依據。
對脊柱進行科學地研究，在于要運用科學的觀點來闡述脊柱關節半脫位，這樣可擴大，而不是限制脊柱生物力學的臨床運用。應當認識到脊柱并不是象計算機構筑的模型一樣，它是處于不斷地更新和變化著的，雖然這種變化很慢，但與所有活體一樣，脊柱的各個部分并不是一個靜止的部件，它是不在斷地變化著、更新著、修復著和生長著的，是生物體的一部分。正常脊柱的許多生理參數都不是恒定著的，而是不斷地變化著。根據一些理論和假說，有人認為椎體間只是簡單的聯結，并不復雜，而實際上，維系椎體內穩定的各種機制是相當復雜的。
雖然人體脊柱的整體輪廓和功能基本相同，但沒有兩個不同的個體間的脊柱會是完全相同的。由于脊柱的退行性改變和各種各樣的解剖學變異，使得我們對脊柱不同部位間的關系也不能簡單機械地推斷。我們所強調的是研究脊柱基本的生物學原理和特點，而不是僅研究脊柱運動節段的"半脫位"、"關節固定"或是僅探討脊神經的嵌壓等問題。
與機械結構不同的是，脊柱的功能是根據反饋機制調節的，主要是由負反饋控制的。一般來講，影響負反饋調節的單一因素容易被確定。一般認為人體內維持體內平衡的所有控制系統都是受負反饋調節機制調節的，這是人體很重要的生理功能之一。通過機體內相互聯系的反饋通道和正負反饋機制，許多因素可影響人體的反饋系統。脊柱的非線和脊柱內外平衡的統一表明，運用脊柱推拿手法來治療脊柱疾患，其機制是試圖將脊柱病變與影響脊柱功能改變的單一因素聯系在一起，如脊柱的對線失調、脊柱的僵硬固定等，由于將脊柱結構和功能過于簡單化，因而，對此有很大的爭議。所以在脊柱推拿的研究中應盡最大可能地了解和發現，影響復雜反饋過程的非正常干擾因素，以避免無效勞動和無謂的爭議。
現代醫學是根據疾病的病理狀況來說明和表達人體異常的解剖結構和功能的。如果將脊柱的各個部分看成是相互之間沒有聯系的部件，那必將把人體解剖結構和功能的病理性變化情況用純力學術語來定義和表達。由于機械應力有可能引起脊柱的病變，一些病變可能還會影響到脊柱結構的完整性，所以應當用力學的概念，特別是用生物力學的概念來描述脊柱的疾病狀況。
脊柱推拿中的許多內容，如推拿術語和操作是很自然地受到力學概念的影響。如對橫突和棘突推搬手法的運用以及對推拿手法的分析也是根據力學概念進行的。由于生物力學概念的應用與現代醫學的內涵密不可分，所以對脊柱推拿手法的評價進而轉向基本的生物力學，除此，還應包括物理學和工程學等內容，以尋求應用新的理論和方法，重新研究脊柱推拿。通過研究使我們能更進一步地了解脊柱推拿的作用機制、創新脊柱推拿手法、淘汰繁瑣和不合理的脊柱推拿手法。
第4篇：生物力學研究范文
腰骶部的肌肉痙攣可使骶骼SI關節承受較大的應力，使關節運動度減小。下面就SI關節所致疼痛和功能障礙做一介紹。
1 運動學研究SI關節運動不是單一、簡單的軸向運動，而是在6個自由度上的耦合運動。但旋轉和位移幅度很小，最多只有幾度和幾個毫米，很難測量。雖然在單側髂骨固定時SI關節可發生較大的運動，但這種推斷不一定適用于活體，原因：①由于研究是直接牽拉扭轉關節囊的前方，而不是牽拉背側的骨間韌帶，這些骨間韌帶具有很強的剛度，研究得出的結論是否是正常的生理運動參數，尚不清楚；②研究中，骶棘韌帶和骶結節韌帶被切除。這兩條韌帶的功能是限制骶骨圍繞X和Y軸的旋轉、增加骨盆平面和SI關節的穩定性；③骶髂和髂腰韌帶以及恥骨聯合的作用是阻止髂骨的分離；④研究中固定部分髂骨，忽略了載荷過程中髂骨的生理變形，造成SI關節的較大集中應力，導致運動幅度增加。SI關節運動存在著性別差異。男性主要以位移為主；而女性主要是旋轉。男性最大旋轉幅度1.2°，女性2.8°。提示：不同性別SI關節運動上的差異是由于關節面的解剖形態所決定的。有研究在尸體的SI關節上，比較了關節表面的局部解剖學。結果證實兩性SI關節運動間的差異可能是由于不同性別之間的解剖特點所決定的。但也有研究證實年齡、分娩和性別對SI關節的運動無影響。
2 研究SI關節方法學上的錯誤在測定SI關節運動中有一些方法學上錯誤，其中一些會導致測量數據的不準確，如使關節運動增加和影響關節運動類型的研究方法。物理治療師和推拿師喜歡使用軸向旋轉推拿方法。有關推拿的骨盆X線片分析，特別是將骨盆作為一個功能單位環繞Y軸進行旋轉。相對中心線，在IN/EX位X線片上可增加2mm的投影。如果在二維X線片上骨盆相對雙腳有5°的旋轉時，就可能有10mm的半脫位。實際上這僅是假象或偽影，即不是三維成像。但如果在臨床上用三維的方法來評價SI關節的運動，又很難行得通。有研究指出，有關推拿的骨盆X線片分析忽視了推拿圈外同行對其有效性的評價。因為推拿醫師描述了在這種X線片上SI關節的三維位移情況。由于對這些分析方法缺乏業外專家的有效評價，因而這些方法的可靠性值得懷疑。由于尸體與活體上的差異，可能會錯誤地斷定SI關節活動度增加。這些錯誤包括：①固定骶骨和髂骨，會通過骨移減少載荷，結果增加SI關節的張力，造成關節的運動增加；②切除SI關節韌帶，如髂腰韌帶，使關節的活動度增大；③切除腰椎和椎間盤，可造成SI關節軸向旋轉運動增加。同樣，研究中將胸腰筋膜和腰骨盆部的肌肉切除，使得腰骶部自身支架系統的功能喪失。而在健康人中SI關節的運動要比尸體小的多，這在活體三維檢測中得到證實。
3 相關的疼痛類型SI關節的病變可導致下腰痛。然而其所導致的疼痛特點仍未確定，有研究將刺激物直接注射到SI關節內，發現疼痛放散到髂嵴后下方10cm和側方3cm的范圍內。據此，可判斷SI關節病變所致的腰腿痛。也有研究確定了SI關節功能障礙性臀、股、小腿和足部疼痛的臨床特點。SI關節病變所致的下肢痛缺乏L5神經根水平以上受損的征象，可有L5神經根以下任何節段損傷的征象，提示，根據這種疼痛特點可以區分SI關節性疼痛和其它原因所致的下腰痛。
4 臨床檢查的可靠性SI關節的物理檢查方法大致分兩類：①摸清骨盆的骨性標志；②激發疼痛，疼痛激發試驗和阻滯試驗較為可靠，而SI關節所有的特殊檢查方法的臨床價值尚不能肯定。然而，令人驚訝的是推拿界仍在推崇和使用這些檢查方法，究其原因是以往這些檢查方法廣為流傳，推拿界從不同學科，如矯外、內科和骨科中不斷引證，以加強自己的理論基礎。
5 臨床意義和治療SI關節周圍的韌帶和肌肉均有豐富的神經分布，這些組織遇受損傷后易產生疼痛。然而，臨床各種診斷方法的可靠性尚有疑問。運動觸診也不成熟，如果發現雙側SI關節的運動不對稱，可能屬正常。因為即使在同一個體雙側SI關節的解剖形態學可有差異，這種解剖學上的差異導致運動學上的不對稱。雖然很多病因可引起SI關節疼痛，但根據以往關節的穩定性和運動性研究，活動增加性SI關節疼痛很少發生，然而在病理性不穩和創傷、多產婦、長期臥床所致肌肉萎縮和下運動神經元損傷等，似乎有可能引起疼痛，對此治療較為棘手。實踐證明，治療多產婦韌帶損傷性不穩的唯一方法是應用支架或固定帶，以加強SI關節的穩定。支架放在大粗隆上面以增加對SI關節的壓力，起著穩定作用。骨盆帶的作用相同，對此尚未引起臨床的注意。脊柱的所有組織都具有粘彈性，在載荷的初始階段(當加載或御載時)，脊柱組織出現彈性變形。然而，如果載荷維持超過一段時間后，載荷位移曲線就不是線性的。御載后，恢復最初的彈性載荷。最初的彈性恢復后，組織將逐漸恢復到其靜止時的長度，如仍有較明顯的滯后現象，則組織將很難再恢復到其原始的靜止長度。對于永久性靜止性改變(如較嚴重的創傷)，脊柱組織所受的載荷時間必定延長。推拿手法一般在不到1秒內完成，因此推拿只會造成彈性變形。彈性變形不會引起組織靜止狀態的長度改變，所以，如果有韌帶松弛和不穩，將使關節的運動增加。為了獲得正常的運動，唯一的方法是增強關節的穩定。另外，由于骨盆部的載荷傳導系統功能障礙，可造成SI關節的疼痛。所以應教會患者如何進行康復煅煉，以提高自身支架系統的功能。煅煉的重點應放在繩肌腱、臀大肌、背闊肌、腹肌和背伸肌等處，近來的研究也表明一種SI關節的注射療法(prolotherapy)可能對韌帶不穩或載荷傳導系統障礙的患者有治療作用，因為此時常合并有局部組織的肥大。對注射、推拿和煅煉療法慢性腰痛的雙盲研究表明：綜合療法對SI關節障礙的患者有較好的療效。另一方面，如果患者在異常的，如半脫位持續幾個月甚至數年，脊柱的軟組織也將變形以適應這種異常，并將維持在此上。這些軟組織將會發生退變。因此，一個短促的推拿手法不會使已變形的軟組織回到正常的位置上去。有人認為單用推拿，僅會使患者癥狀得到短暫的緩解。不久患者的軀體功能障礙癥狀又復原，使得患者依賴于手法治療。為了使已變形的組織恢復正常，則需要長期的力量和康復鍛煉。過去10年間，許多專家認為大多數SI關節功能障礙是因關節組織應力的增加或炎癥反應所致。因為似乎絕大多數患者伴有肌肉的痙攣或強直，這有可能引起SI關節的應力不平衡或應力增加，造成疼痛和炎癥。在這種情況下，手法似乎是可以選擇的局部治療方法。臨床也推測SI關節運動障礙可引起患者的疼痛。治療手法為SI關節特殊的調整手法，然而手法的應用是根據運動觸診測量的方法來判斷患者治療前后的改善情況。治療前后沒有應用三維和放射像片的方法來有效地比較靜態下SI關節序列的改變情況。以往有關SI關節運動學研究表明：SI關節病變的患者，其活動度無明顯改變。因而，從以上研究得出的結論僅是直接作用在SI關節的手法可能減輕疼痛。最近有人對無癥狀者SI關節的俯臥位沖擊手法后，雙腿H反射波的情況進行了研究。結果表明，手法后治療側的反射性明顯降低，而對照組則無改變。這表明作用在SI關節上的沖力可能會影響運動神經元的興奮性，從而減輕疼痛，解除肌肉痙攣。然而，就象腰椎小關節、椎間盤和韌帶組織對促反射改變一樣，SI關節部有著豐富的機械感受器。腰椎的活動度較SI關節大的多，作用于SI關節的任何扳動手法都可使腰椎發生擺動，造成機械感受器的興奮性增加。與一般概念不同的是，沒有什么證據表明在消除反射性改變中，特異性調整手法優于同時扳動多節段的大體類手法。因而，手法對SI關節的特異性作用，只是推測而已。許多臨床醫師認為SI關節內有空腔，在手法扳動過程中可聞及這些空腔發出"喀噠"聲并可用手聲察覺到。據信，有響聲是表明"脫位"的關節已復位，但沒有證據支持推拿可明顯改變SI關節解剖位置的這一說法。同樣也沒有證據表明SI關節面可被分離的足以形成關節空穴，然而一些臨床醫師仍墨守其原有的想法。在特異性SI關節推拿手法作用時發出的喀噠聲很可能是來自L5或S1的小關節或SI關節的附屬結構，這些附屬結構較SI關節表淺，且較松散。不同下的SI關節生物力學穩定模型表明剪切應力特別容易造成SI關節損傷。為證明此理論，有人用X線、MRI和CT進行了研究。SI關節和恥骨聯合剪切力是沿著Z軸和沿著Y軸。創造引起這種剪切應力，常合并有韌帶不穩，導致治療困難。雖然一些可造成骨盆的剪切應力，但由于二維影像學上的投射錯誤問題，其在X線和其它先進影像學上的表現有疑問且很難評價。有人討論了SI關節半脫位時的骨盆剪切應力，并提出了一種矯正手法。然而，對矯正時剪切應力的定位尚無確切的證據。研究表明載荷和結構上的不對稱可能加重SI關節的緊張度和應力。在尸體腰椎和骨盆研究證明：在較大范圍內的自由載荷，在一側SI關節產生應力集中。SI關節的運動學研究表明，瞬間載荷作用于SI關節可引起關節在三維空間內明顯的旋轉和位移。因此，矯正由異常和結構性腿短引起人體功效降低和載荷不對稱應是主要的治療。SI關節穩定的生物力學模型表明：SI關節部在駝背畸形、直立坐位、后移和后伸胸部以及一些其它時易被拉緊，結果導致下肢載荷的不稱對。這些可增加肌肉的張力以維持平衡，并可造成SI關節的慢性勞損，因此，痙攣組織可造成SI關節的疼痛和炎癥。近來的研究證實矯正組織結構對腰痛有治療作用。42例慢性腰痛患者的足跟被墊高使骶骨底保持在水平位，致使腰椎前凸曲線減少。必要時可使用矯正，使患者的姿勢矯正到正常的重力線上。發現姿勢矯正配合骶骨底水平的療法大大優于單獨使用手法，這種綜合療法是唯一可改善局部對線不佳和消除慢性腰痛的方法。無論是特異性的矯正手法，還是非特異性的矯正手法，目前，尚無研究證實其能使偏移的骶骨或骨盆回復到正常位置。這主要是由于僅用手法而不配合姿勢矯正，不能矯正結構性腿短，這種結構性腿短可引起SI關節內部結構紊亂。然而，許多手法治療者提出一些特異性的骨盆矯正手法，認為據此即可矯正紊亂。為什么這些未經科學研究證實的推測能在推拿界長盛不衰?究其原因，主要是不了解SI關節的解剖學、生物力學和錯誤地理解了有關的知識。例如，有人很詳細是介紹了SI關節的運動，但忽視了SI關節的活動度。這種斷章取義的推測只能誤導臨床醫師。目前，僅就現有的技術尚無法準確地預測不同患者SI關節的性質和功能。推拿醫師的概念落后于本文所討論的先進內容。然而，大多數臨床醫師很可能認為對SI關節功能障礙有許多合理的診斷和治療方法。只有深刻理解SI關節的解剖和生物力學知識，才能尋找到適當的治療方法。這些治療方法應包括有推拿、康復鍛煉、力量練習、穩定支架、矯正骶骨平衡和姿勢等。
結論SI關節的特點，如楔形的骶骨、粗糙的關節面、對稱性的凸凹和強有力的骨間韌帶，所有這些組織結構都增加了關節的穩定性，因而也就限制了SI關節的活動。腰背和下肢的肌肉系統，通過胸腰筋膜構成了骨盆的自身支架系統，這有助于靜態和動態時重力的傳送。這些復雜結構構成SI關節的穩定，從而也限制了關節的活動。SI關節的活動是在旋轉的同時，伴有多個軸的位移。這些運動幅度很小，腰痛患者可能有SI關節的活動度幅大，但很少出現，對這類患者可使用支架和康復鍛煉以使SI關節韌帶的粘彈和蠕變時間縮短，強壯的肌肉可增加SI關節的穩定性。損傷嚴重時，SI關節間的凹凸結構在理論上可能發生錯位造成不匹配，由此產生疼痛和功能障礙。然而，目前尚無直接證據。或許，推拿可減輕關節間的不匹配。但是，如果推拿能夠減輕這種不匹配，那么推拿也有可能造成正常SI關節的不匹配。SI關節是一個真正的滑膜關節，而周圍的韌帶和肌肉是構成SI關節的唯一穩定結構。因此，推拿不大可能扳動SI關節，實際上，推拿很可能扳動的是SI關節的附屬結構和(或) L5、S1小關節，是這些組織結構在手法扳動過程中發出可聞及的喀噠聲和手下的錯動感。不管怎樣，SI關節的推拿手法似乎能夠引起反射，由此減輕肌肉痙攣，大多數的SI關節半脫位是由于X線片上的投影錯誤和臨床猜測所致，而X線片一般無法顯示患者立體結構上的半脫位。目前文獻所介紹的治療SI關節功能障礙的推拿手法、X線片表現和運動學觸診尚有不完善之處。因此，對有疑問的內容進行臨床對照研究，特別是對矯正SI關節錯位作用的推拿手法進行研究。這就需要采用有效的三維測量手段，另外，還需要應用三維的測量方法對動態的SI關節組織結構、不同年齡的運動學變化、性別上的差異、關節面的解剖形態對運動的影響以及長期隨訪等研究。準確有效的診斷方法至關重要。參考文獻
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第5篇：生物力學研究范文
關鍵詞：初中；立定跳遠；力學；學教法
一、問題的提出
不同階段，學生的力量、速度、耐力、靈敏和柔韌等身體素質各不相同，為此，教師必須在不同的階段，根據學生的身體素質情況，選擇不同的體育項目，供學生練習、鍛煉。初中階段是學生力量素質發展的敏感期，此時，教師必須增加力量教學和訓練比重。各種跳躍運動是發展力量素質的最好方法，立定跳遠作為提高學生下肢力量、爆發力的運動項目，沒有過多的條件約束、簡便易行，是訓練學生下肢力量及爆發力的一項重要運動，能夠有效地提高學生的身體素質。因此，為了提高學生立定跳遠的成績，本文就利用運動生物力學原理對立定跳遠技術進行了分析，以期通過理論指導學生實踐，使學生掌握正確的練習方法。
二、研究對象與方法
本文以立定跳遠運動為研究對象，從生物力學角度談起，就其學練法進行了一番梳理，研究過程中運用到了文獻法、教學實踐法以及總結提煉法等。
三、結果與分析
（一）立定跳遠成績的組成分析
如圖1所示，立定跳遠的成績S=S1+S2+S3。S1是雙腳起跳離地瞬間身體重心投影點至起跳點之間的距離，S1的大小取決于三個因素：一是身高、腿長，身高腿長在起跳角不變的情況下，重心高則S1增大；二是對于同一練習者，起跳角a的角度越小，S1越大，角度越大，S1越小，但這并不等于說起跳角a的角度越小，立定跳遠成績會越好；三是起跳腳離地瞬間練習者髖、膝、踝三關節及趾關節蹬伸的伸展程度，蹬伸程度越充分則S1越大。S2是起跳腳離地瞬間重心在重心高度水平的拋射距離，根據拋射公式S2=V2×sin2a/g，g為重力加速度是常量，由此可見，S2取決于騰起初速度和拋射角度，騰起初速度越大，則S2也越大，理論上在a=45°時S2最大，但由于空氣阻力（可以忽略不計）及考慮S3，實踐中a﹤45°，理論證實a=42°時，S2+S3有最大值，這主要是因雙腳著地瞬間身體重心低于起跳腳離地瞬間身體重心之故。S3是重心回落到起跳離地重心高度水平線至雙腳著地間的距離，它由身高和落地技術動作決定，盡可能收腹舉腿、雙臂后擺并使雙腿較大幅度前伸而又不至于身體后倒的落地技術能獲得較大的S3。
（二）立定跳遠的生物力學分析
1.起跳技術分析
（1）關節蹬伸速度、幅度。立定跳遠的遠度主要由髖、膝、踝快速蹬伸及趾關節的末端參與作用而獲得，其中各關節的蹬伸速度、蹬伸幅度及協調發力順序是決定學生立定跳遠成績的關鍵技術。立定跳遠起跳過程可分為下蹲和蹬伸兩個環節，前一環節是后一環節的準備和基礎，動作質量的好壞對后一環節有著重要的影響。起跳的任務是使人體獲得最大騰起初速度及最佳騰起角。根據公式V=2H/t可知，加大起跳時工作距離H，縮短起跳時間t，可以增大騰起的初速度。良好的下蹲動作能為蹬伸創造條件，而下蹲動作能使下肢三關節處于最佳的發力角度，為蹬伸環節做好必要的準備。最大下蹲時下肢三關節角度的不同，會直接影響蹬伸效果，進而影響起跳效果。而最大下蹲過后，下肢關節在短時間內迅速伸展，給地面以爆發性力量蹬離地面的過程稱為蹬伸環節。此時，肌肉的工作形式經由下蹲階段的離心收縮、等長收縮、迅速轉變為向心收縮。下蹲階段伸膝肌群被動拉長，這樣，一方面大腿伸展肌群能貯存大量的彈性勢能，另一方面肌絲也有了一定的初長度（如果是最適初長度那當然是最好），這就可以使起跳腳對地面施加更大的作用力，從而產生較大的垂直作用力。此外，適宜的下蹲幅度，也能使下肢肌處于最適初長度，產生最快的收縮速度及最大的收縮力量，提高起跳效果。
研究資料證實，120°-140°是膝關節的最佳發力角度，立定跳遠準備起跳時，膝關節角度小于最佳發力角度，對于成績的提高是有利的，一般都從90°左右開始蹬伸發力，且蹬伸過程中，膝關節的角度必須超過135°，有研究顯示“膝關節角在135°以上的范圍進行發力時，屈膝肌群（股二頭肌、半腱肌、半膜肌、腓腸肌）積極參與伸膝活動，其發揮的力量較大，而且隨著膝關節角度的增加而增大”。當然，雙腳起跳腳離地瞬間，理想的下肢姿勢是髖、膝、踝三關節完全伸直，這樣既能充分發揮三關節的肌肉力量，使力的作用點通過身體重心，又能增大力的做功距離，使雙腳離地瞬間有較高的身體重心。踝關節與髖關節和膝關節相比是小關節，但在立定跳遠項目中卻有著非常重要的作用。“起跳階段踝關節的屈伸能力決定起跳階段的蹬伸程度，踝關節在跳高起跳過程中起著關鍵作用。”踝關節的柔韌性和肌肉力量是影響立定跳遠成績的兩個重要指標，因此在立定跳遠練習中我們應對學生的踝關節進行有針對性的柔韌性和力量訓練，采用多種方法與手段以提高學生的踝關節力量與伸展幅度。下肢三關節的協調用力能力對立定跳遠成績也起著至關重要的作用。根據大關節先運動原理，立定跳遠首先應當是髖關節進行發力，其次是膝關節，最后是踝關節進行用力。這種協調用力能力就如同加速度逐漸減小的變加速運動，加速度逐漸在減小，但速度卻不斷增大。三關節完全伸直后，就能使作用力通過身體重心，提高力的利用率，進而提高起跳效果。
（2）兩臂擺動速度及幅度。在起跳階段，當兩臂加速上擺時，身體會產生一個方向向下的作用力，此力通過起跳腿傳遞到地面，從而增大了人體對地面的垂直作用力，同時地面也會給人體一個大小相等而方向相反的作用力。這樣，在起跳結束瞬間，運動員就可獲得一個較大的垂直速度，從而跳到更高的高度。在起跳瞬間，手臂的擺動對起跳效果有著非常重要的作用。從生物力學角度來講，手臂的擺動速度應越大越好，當雙腿下蹲緩沖時，兩臂由身后較高位置加速向下擺動，可以減小起跳腿對地面的作用力，避免起跳腿受力過大而過度屈曲，影響起跳效果。而在起跳蹬伸階段，兩臂加速向上擺動，會對軀干施加向下的作用力，這種作用力通過起跳腿傳至地面，進一步增加了起跳腿對地面的垂直作用力，根據牛頓第三定律，此時地面也會給人體一個大小相等、方向相反的反作用力，與不擺臂或擺臂速度很小相比，將引發地面作用于人體更大的反作用力。這樣在運動員起跳結束瞬間，由于力的增加便能產生更大的垂直速度。另外，雙臂擺動后上舉，也可以提高人體重心的位置。有研究顯示，雙臂及擺動腿完全向上伸直，可以使重心提高約身高的1/10。當起跳結束瞬間，雙臂快速制動，其慣性力的方向是向上的，能對起跳腿起到減壓的作用，對起跳腿的三關節快速蹬伸，特別是對力量較弱的踝關節快速大幅度伸展有著重要作用，對快速拔腰、提肩，帶動身體重心快速上升有積極作用。理想的手臂動作，應是下蹲結束瞬間，兩臂在體后盡可能高的位置；在蹬伸階段，兩臂應該向下、向前和向上快速有力地擺動。在擺動時，肘關節不應太彎曲，理想的角度大約在90°與完全伸直之間。我們可以用雙臂向上擺動的平均垂直速度和擺動幅度來評定擺動效果。在起跳過程中，雙臂擺動的平均垂直速度當然是越大越好，還應有較大的擺動幅度。這對于提肩拔腰動作和雙腳離地瞬間的身體重心高度都有影響。需要注意的是，臂的擺動幅度并非越大越好，但一般雙臂的肘關節不應低于肩關節，這樣才能形成有力的擺動和制動，提高起跳效果。
2.騰空階段技術分析
當雙腳離地瞬間起跳動作完成，人體便以初速度V進入斜拋的騰空階段。當人體重心達到最高點開始下降時，上體要積極下壓，同時雙臂也應迅速向前下方擺動，并同時收腹舉腿，同時為落地動作做好積極的準備。這不僅要求學生有積極的落地意識，還要求其有較強的腰腹肌力量。
3.落地階段技術分析
當雙腳與地面接觸瞬間，身體各相應關節應進行積極的屈曲緩沖，雙臂積極向后下方擺動并積極制動。當人體通過下肢與地面相互作用時，下肢各關節肌肉雖積極收縮，但由于重力的作用，仍被拉長作離心收縮，完成退讓工作。由沖量定理可知，Ft=mv，F=mv /t，mg為人體體重是定量，因此若想減小人體落地時對地面的沖擊力，就必須延長力的作用時間。這種緩沖動作對于動作的順利完成及人體保護有重要的作用。
（三）立定跳遠的學、練法分析
1.踝關節的力量及柔韌性學、練
通過力學及技術分析，我們可知道踝關節雖然相對于髖關節和膝關節是小關節，但它的力量及柔韌性對立定跳遠同樣有著非常重要的作用。
（1）僵尸跳：這主要是用來發展踝關節、小腿和足弓肌群的肌肉力量。雙手叉腰或自然下垂，髖關節和膝關節伸直，主要以踝關節的屈伸來完成動作。要求：兩腳左右開立、平行向前，等于或略小于肩寬，起跳時踝關節盡最大幅度伸展，落地時用前腳掌著地屈踝緩沖，接著再跳起，每次練習50-60次，練習4-5組。
（2）單腳僵尸跳：發展小腿、腳掌和踝關節力量。上體正直，膝部伸直，單腳向上跳起。跳時主要是用踝關節的力量，用前腳掌快速蹬地跳起，離地時腳面繃直，腳尖向下。原地跳時，不規定跳的次數，以踝關節發酸為準，然后換腳。每次練習重復4-5次。
（3）跪膝：此項練習在游泳初級訓練中較為多用，主要用來發展踝關節柔韌性。要求雙膝、雙踝靠攏跪于地面，臀部坐于雙腳后跟之上。每次練習3-5分鐘。
2.膝關節技術、力量及擺臂配合學、練
膝關節是人體大關節，其力量的強弱直接影響著學生的立定跳遠成績。
（1）蹲跳起：主要發展腿部肌肉和踝關節肌肉力量。雙腳左右開立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲（膝關節角度最好等于90°），肘關節角度約120°，兩臂自然后擺，起跳時兩臂迅速有力地向前上擺，肘關節不低于肩關節，當腳尖等離地面時迅速制動，起跳時兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個關節充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時用前腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，接著再跳起。每次練習25—30次，重復3—4組。
（2）連續蛙跳：主要發展下肢肌肉力量、起跳技術及上下肢的協調蹬擺能力。雙腳左右開立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲，當膝關節下蹲至90°時開始蹬伸發力準備起跳，肘關節角度約120°，下蹲時兩臂自然后擺，起跳時兩臂迅速有力地向前上擺，擺動幅度為肘關節不低于肩關節，當腳尖蹬離地面時迅速制動，起跳時兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個關節充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時用全腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，當膝關節緩沖到90°時，雙臂擺至身體后下方，接著再跳起。每次練習10跳，重復3組。開始對遠度不提出過多要求，主要以練習上下肢的協調技術為主，因為動作技能的形成是一個復雜的、鏈鎖的、本體感受的過程，只有在技能形成后，才能逐漸提高強度，打破動作平衡，重新建立動作平衡。
（3）跳伸練習：主要發展大腿肌肉退讓性工作能力。雙腳平行站立于約50cm的臺階上，向前下方跳出，雙腳落于小墊子上屈膝緩沖，當膝關節被動屈曲至90°時雙臂由前上方擺至身體后下方，同時快速蹬伸、擺臂向前上方跳出，要求下肢三關節完全伸直，肘關節擺至肩關節上方，突然制動。每次練習6—8次，重復3—4組。膝關節這種退讓性工作能力增強，可以提高起跳時下蹲的速度，使退讓性工作肌群產生更大的彈性勢能，縮短起跳時間，從而獲得更大的初速度，提高學生立定跳遠成績。
（4）啞鈴擺臂：主要發展上肢及肩帶力量。手持啞鈴肘關節成120°，雙腳成左右前弓步前后擺臂，要求擺動幅度要大，每組練習50—60次，重復4—5組；兩腳尖平行等于或略小于肩寬左右開立，雙手持啞鈴從體側至雙臂水平再至兩臂肩上舉，每組練習30次，重復3組。
（5）手持啞鈴雙腳左右開立跳：主要發展踝關節、肩帶力量及上下肢協調能力。兩腳開立至少大于肩寬，開立時雙臂擺至水平，并攏時擺至體側，要求動作連貫，節奏感強。每次練習30—40次，重復3—4組。
3.起跳角度及落地技術練習
圖2
實踐中我們發現，學生起跳角度幾乎沒有過大而都是偏小，為了糾正學生的這一錯誤動作，教師可利用小墊子來提高學生的起跳角度，如圖2所示。小墊子斜面與地面成42°角，要求起跳時身體成一直線與墊子平面平行，當身體重心達到最高點時收腹舉腿，積極準備落地動作。為了能夠更好地完成收腹舉腿動作及意識，我們應盡量讓學生采用跳遠中的滑坐式落地方式，有小墊子的保護，這種落地方式已成為可能。
四、結語
通過立定跳遠的生物力學分析，我們得知影響立定跳遠成績的主要因素是下肢三關節肌肉力量及蹬伸幅度、起跳角度及上肢擺臂技術。有了理論指導，我們便可以有針對性地進行學、練，從而提高練習效果。
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第6篇：生物力學研究范文
[關鍵詞] 下頸椎；脊柱功能單位（FSU）；Luschka關節；穩定性；生物力學
[中圖分類號] R318.01 [文獻標識碼]B [文章編號]1673-7210（2008）07（b）-031-02
Clinical biomechanical research of effects of Luschka ankle on later spinal stability
QU Chao-fa1，WANG Yan-lin2，WU Jing-wen1，LI Jian1，LU Zuo-hong1，WANG Xu1，CHEN Geng-xin3
（1.Department of Neurosurgery, the 211 Hospital of the People's Liberation Army, Harbin 150080，China;2.Department of Anaesthesiology, Harbin Central Redcross Hospital, Harbin 150016，China;3.Department of Orthopedics, the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001, China）
[Abstract] Objective: To test the effects of Luschka ankle on later spinal stability under the physiological conditions. Methods: This experiment had used thirty-two functional spinal units(FSU) which come from sixteen two specimens died of trauma. Abstract randomly, thirty-two specimens were divided into two groups.The groupⅠ was removed bilateral Luschka ankles, the groupⅡ was retained Luschka ankles. The two groups were tested by biomechanics. According to White of later spine clinical instability diagnosis standard score, the effects of Luschka ankle on later spinal stability had been studied.Results:Luschka ankle could limit spine move to lateral distance. It could also limit the last spine move to two sides and rotary when later spine contracted and extended under the physiological conditions. Conclusion:Luschka ankle has significant effect on later spinal stability. Luschka ankle is an important structure involved in later spinal stability.
[Key words]Later spine; Functional spinal unit(FSU); Luschka ankle; Stability; Biomechanics
第3~7頸椎稱下頸椎，除第7頸椎，下頸椎結構形態比較一致。下頸椎是一整體，其功能主要包括：①在各種支持頭及上頸椎，向下傳遞載荷。②提供三維空間生理范圍活動。③保護下頸段脊髓。以上功能的完成要求下頸椎具有足夠的穩定性。而維持下頸椎穩定的基本單位，即脊柱功能單位（functional spinal unit，FSU）的組成部分，在下頸椎穩定中的作用，對判定下頸椎穩定具有重要意義，明確下頸椎FSU的組成部分對維持下頸椎穩定的作用，有助于改進下頸椎、脊髓疾病和損傷的診斷、治療和保護。第3~7頸椎椎體上面兩側緣向上突起椎體鉤與上椎體唇緣相接稱為Luschka關節亦有稱鉤椎關節、椎體半關節，Luschka關節是下頸椎FSU重要組成部分，明確Luschka關節在下頸椎生理范圍伸屈活動時對下頸椎穩定性影響具有重要意義。
1材料與方法
1.1材料
本實驗所用32個標本分別取自16具因急性外傷致死的正常國人新鮮尸體頸椎，取標本后立即用塑料袋密封，放入-20℃冰箱內保存。實驗前將標本取出解凍，保留椎間盤、小關節及韌帶結構，暴露相應椎體軟骨下骨，用骨鋸在頸2~3椎間盤與頸3椎體軟骨下骨連接處鋸下，在與頸4~5椎間盤與頸4椎體軟骨下骨連接處鋸下，同樣在頸4~5椎間盤與頸5椎體軟骨下骨頸6~7椎間盤與頸6椎體軟骨下骨連接處鋸下，每一頸椎得2個實驗標本，共32個標本，標本編號。
1.2方法
將標本兩端修平。隨機抽樣分成Ⅰ、Ⅱ兩組，Ⅰ組切除雙側Luschka關節，不破壞FSU其他結構，Ⅱ組保留Luschka關節及FSU其他結構。
實驗在Instrun自動控制電子萬能試驗機上進行。本實驗在（36.5±0.5）℃溫度場下進行。在上下椎體設定三維空間坐標標記點，將標本固定于試驗機工作臺上。預先設定程序，計算機控制模擬下頸椎FSU生理條件下下頸椎伸、屈運動，最后計算機打印出實驗數據。
2結果
2.1 Luschka關節對FSU伸展時上椎體矢狀面相對下椎體水平位移影響的比較
由表1可知，Luschka關節切除組與對照組上椎體矢狀面相對下椎體水平位移有顯著性差異（P＜0.05）。
表1Ⅰ、Ⅱ組標本上椎體矢狀面相對下椎體水平位移
2.2 Luschka關節對FSU伸展時上椎體矢狀面相對下椎體旋轉角度影響的比較
由表2可看出，Luschka關節切除組與對照組上椎體矢狀面相對下椎體旋轉角度有極顯著性差異（P＜0.01）。
表2 Ⅰ、Ⅱ組標本上椎體矢狀面相對下椎體旋轉角度
2.3 Luschka關節對FSU伸展時上椎體冠狀面相對下椎體向側方位移影響的比較
由表3可看出，Luschka關節切除組與對照組上椎體冠狀面相對下椎體向側方位移有極顯著性差異（P＜0.01）。
表3 Ⅰ、Ⅱ組標本上椎體冠狀面相對下椎體側方位移
2.4 Luschka關節對FSU屈曲時上椎體矢狀面相對下椎體水平位移影響的比較
由表4可看出，Luschka關節切除組與對照組上椎體矢狀面相對下椎體水平位移有顯著性差異（P＜0.05）。
表4 Ⅰ、Ⅱ組標本上椎體矢狀面相對下椎體水平位移
2.5 Luschka關節對FSU屈曲時上椎體矢狀面相對下椎體旋轉角度影響的比較
由表5可看出，Luschka關節切除組與對照組上椎體矢狀面相對下椎體旋轉角度有極顯著性差異（P＜0.01）。
表5 Ⅰ、Ⅱ組標本上椎體矢狀面相對下椎體旋轉角度
2.6 Luschka關節對FSU屈曲時上椎體冠狀面相對下椎體向側方位移影響的比較
由表6可看出，Luschka關節切除組與對照組上椎體冠狀面相對下椎體向側方位移有極顯著性差異（P＜0.01）。
表6 Ⅰ、Ⅱ組標本上椎體冠狀面相對下椎體側方位移
3討論
由于下頸椎的功能，要求頸椎本身具有足夠的穩定性。下頸椎結構形態均比較一致，其椎體借椎間盤和前、后縱韌帶而緊密連結，椎弓則由小關節和后方的韌帶相連，相鄰椎體的上表面降凸而下表面凹陷，使下頸椎的穩定性更為增強。Bailey認為在下頸椎穩定中起決定作用的是肌肉和椎間盤，并特別強調了纖維環的作用，肌肉對頸椎穩定性的影響至今未見較系統的研究報道。Munroe則強調椎間盤和前、后縱韌帶在下頸椎穩定中起決定作用。頸3~7兩椎體平臺間的椎間盤（包括纖維環和髓核），并不寬達椎體的外側緣，Luschka關節象支柱般在兩側支撐著上面的椎體，其纖維與內側的椎間盤的纖維相連，在伸屈時，上椎體向前或后滑動，Luschka關節的關節面之間也有相應的滑動，因此Luschka關節是FSU的重要組成部分。White對頸椎的FSU進行了大量生物力學實驗，并提出了診斷下頸椎臨床不穩的評分標準，但未見Luschka關節對下頸椎穩定性影響的報道。
通過對16具因急性外傷致死的正常國人新鮮尸體頸椎的32個下頸椎FSU節段標本，進行生物力學實驗，結果表明，Luschka關節切除組與對照組，FUS加載伸展、屈曲、上椎體矢狀面相對下椎體水平位移和旋轉角度有顯著差異，并且按White提出的下頸椎臨床不穩評分標準。Luschka關節切除組矢狀面相對水平位移和矢狀面相對旋轉角度均明顯高于評定值，而對照組均低于評定值，故本文研究表明，Luschka關節是維持下頸椎穩定性重要結構。有學者認為Luschka關節是先天就有的真性滑膜關節，也有些解剖學、胚胎學專家認為Luschka關節不是真性滑膜關節而是頸椎隨年齡增長而發展的退行性變化。本文筆者認為Luschka關節是人類進化發展過程中（種系發生），從四足著地進化到兩足著地，頸彎減小，為增強軸壓的抗折力和下頸椎的穩定性而進化的結構。Luschka關節是否為典型關節結構意見尚不統一，功能亦有爭議，大多數學者認為，其有限制椎體向側方移位的作用，也有人認為此關節能防止椎間盤向側后方突出的作用。本實驗結果顯示，Luschka關節切除組與對照組上椎體冠狀面對下椎體向側方位移有極顯著差異，Luschka關節有限制椎體向側方移位功能的研究結果得以證實。
[參考文獻]
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第7篇：生物力學研究范文
【關鍵詞】皮劃艇（靜水）；項目特征；生物力學；研究應用
一、前言
皮劃艇（靜水）200m作為全新納入奧運會中的比賽項目。其相比較于500米以及1000米而言，距離更短，競爭也相對更為激烈，因此該項目對于運動員的技術以及素質有著更高的要求，使得該項目的運動特征受到了大量運動員以及科研人員的重視。研究項目特征以及生物力學有著極為現實的意義，對我國的體育競技水平有著極大的促進作用。
二、項目特征研究
1.運動環境
作為水上運動中的一個項目，皮劃艇項目中的艇和人的重心在上面，浮力中心則在下面，一旦出現偏差便會出現翻轉力矩，導致人艇系統將會持續在不平穩狀態。該項運動要保證運動員在不平衡過程中可以很好的控制身體姿勢，運用正確的劃槳動作使艇得到水的推動力[1]。若艇處于不平衡狀態中，為了使艇可以平穩而快速的前進，將對運動員的身體控制能力以及平衡力有著極高的要求。
2.運動屬性
該項目一般的比賽時間處于40s～60s間，和300米短跑所需時間相近，然而卻和短跑要克服重力進行大肌肉群做工有所不同，皮劃艇不需要進行承受重力，因此肌肉群的負荷較小。主要是進行磷酸原系統以及乳酸糖酵解進行供能，主要是進行無氧供能，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]。皮劃艇作為一項快速無氧為主進行周期性的項目，運動員對于耐力、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.競速結構
競速結構就是在皮劃艇比賽的整個過程中對各階段所需速度加以分配以及節奏安排，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部分。合理的競速結構能夠對運動員所具有的生物學機制進行最大程度的調動。由于皮劃艇是一項水上運動，在處于靜止過程中保持平衡非常困難，在起航前將會出現顯著地晃動，所以要將比賽全程分為航前準備、沖刺、起航以及途中四個階段。
航前準備階段是使艇保持靜止于水面上得到出發指令，但是由于皮劃艇相對較窄，一旦運動員重心穩定性不佳，要想保證整體的平衡，便要調動大量的肌肉進行維持平衡，將會使劃槳做功的肌肉量下降，對出發后的第一漿劃行質量造成不利影響，最終對比賽成績造成影響。所以航前準備對于平衡能力以及中心穩定性有著極高的要求。起航階段是由靜止不斷加速至穩定狀態，此時要保證一個合理的漿頻，并非是漿頻越快越好，一旦頻率過快將會對體能造成極大的消耗。途中階段此時艇速非常穩定，此階段時間以及路程都很長，只有控制好漿頻以及劃槳節奏，確保一個穩定的途中速度，便要利用速度力量對途中速度加以不斷的維持。沖刺階段則要具有極強的爆發力，在確保每漿效果的基礎上最大限度提升漿頻，以此來取得最快速度，此時艇速呈現顯著地提升。
三、生物力學方法應用和展望
運動生物力學對于競技體育領域而言，主要是將其運用在合理的訓練以及測試中，以技術角度實現對運動員的監控。主要的監控形式對運動員的實時運動技術動力學參數以及運動學參數進行測定，同時對參數做出診斷以及評價，以此作為指導運動技術所學的理論基礎。錄像解析作為運動學指標獲取的主要手段，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，以此作為訓練的技術支撐。在皮劃艇前進過程中流水和漿葉間存在的相互作用不僅僅是主要的動力源，同時也是重要的阻力源，對水-漿作用力已經成為主要的動力學研究指標[3]。采用三維運動學能夠將皮劃艇中水面上的所有的運動指標進行獲取，然而在皮劃艇監控當中，對艇運動現象造成的原因解釋主要是利用水流動力學，從而實現對運動技術進行正確的評價。
四、結語
皮劃艇運動相比其他運動而言，對運動員所具有的平衡力以及身體控制能力有著較高的要求。作為皮劃艇項目研究中最為關鍵的階段，起航準備將對整個比賽成績造成直接的影響。皮劃艇運動對于運動員體能要求相對較高，要想提高比賽成績，便要在體能的基礎上對能量的利用率加以不斷的提升。而生物力學將是一種完善運動技術的重要方式，也將是今后研究的重點內容。通過不斷的研究提升我國的皮劃艇競技水平，使我國成為一個運動強國。
參考文獻：
[1]趙云濤，曹妮娜.淺談在動作和能量代謝視角下如何進行靜水皮劃艇項目訓練[J].科技展望，2016，07（07）：266+268.
第8篇：生物力學研究范文
1、對途中跑擺動腿技術過程的分析
1．1 擺腿動作效果影響。在支撐階段，身體其余環節所作的快速擺動動作，必須使擺動環節的重心產生加速和位移，同時使身體總重心也產生相應的加速度和位移，并且會對支撐腿產生一個擺動的附加作用力，此作用力的力值與擺動部分的質量和加速度的乘積成正比，與擺動的加速度方向相反。據此得知，短跑時當支撐腿著地瞬間，擺腿動作有利于減小人體與地面的沖擊作用。在緩沖階段，擺動腿動作能使人體總重心迅速前移，有利于縮短緩沖時間和增加支撐腿內蹬地力量，當支撐腿進入蹲伸時，擺腿動作有利于提高支撐腿的蹲伸速度，途中跑中擺動腿動作的好壞對短跑的途中跑有著相當大的影響。
1．2 蹬地角、著地角、屈膝角、大角對短跑跑速影響。蹬地角是后蹬腿蹬地將要結束時，與地面之間的夾角。資料表明，蹬地角在55度左右最為理想。著地角反映運動員擺動腿著地動作完成是否合理。著地角大，標志跑的過程中，身體處于支撐狀態時腿的“剪跤”動作緩慢，擺動腿不壓，趴地動作則消極，腳著地點高，身體重心投影較遠，這樣身體必然會受到制動力量，前一步后蹬所獲得水平速度將受到極大的削弱，從而影響跑速的發揮。屈膝角是大腿支撐階段，膝關節的支撐角度，當屈膝角加大時，股四頭肌的拉力減小，阻力臂加大，使膝關節的伸肌群在完成動作時，感到阻力加大，這樣使本來“爆發式”收縮后蹬動作變得“柔和”，降低了蹬地速度，縮短了步長。
1．3 擺動腿的擺動方向。在跑的過程中，每條腿都必須經過支撐和擺動過程，一條腿的蹬地正是一條腿擺動動作形成跑的開始姿勢，蹬和擺的協調配合是正確完成蹬高地面，快速交換腿和積極落地的先決條件。正確的擺動腿方向是當膝關節移至人體重心的垂直點后，擺動腿要迅速向人體前上方擺動以大腿與地面平行為上，膝關節要有向前上方“頂”的視覺，才是合理的擺動方向。
2、擺動腿技術的練習方法
原地支撐送髖，單腿支撐跑，擺動腿負重擺動，橡皮帶擺動腿原地前擺，負重弓步跳或弓步走等皆為改善短跑途中跑技術的有效訓練方法。
2．1 “以髖為軸”的擺動練習。交換腿擺動。借助練習器，用前臂、肘支撐身體（懸垂），成騰空弓步，雙換作前后快速擺動練習。要求髖部放松，擺動時大腿帶動小腿，大腿前擺至接近水平位時積極作下扒后擺，后擺結束后小腿積極主動向大腿折疊準備作下一次的前擺。練習中要強調交換擺動的幅度、速度和動作的規范，突出“以髖為軸”的特點。訓練目的：提高和強化擺動腿在短跑中騰空動作的擺動技術動作的規范、幅度、快速的擺動，加強髖關節的力量、靈活性、柔韌性，從而縮短跑動中騰空的時間，達到提高運動成績的目的。每次訓練課安排練習10組，每組每腿擺動在50～80次。間隔時間5min／組。
2．2 “以伸髖下扒為主”的擺動練習。擺動腿拉橡皮筋擺動。方法一：橡皮筋前、前下牽拉擺動腿作快速擺動練習。方法二：橡皮筋后牽拉擺動腿作快速擺動練習。練習時預先將橡膠帶系在踝關節處，雙手支撐在1．2m高左右的肋木架上，身體與地面成45至60度角左右，腳跟提起，兩種方法都采用兩腿輪換進行蹬與擺的練習，前擺時支撐腿伸直，擺動腿擺動至水平位高，小腿下垂，然后快速地做下壓扒地動作，在擺動腿處于垂直階段時，支撐腿可作微屈膝的動作。訓練目的：方法一中前牽拉是加強擺動腿的前擺伸髖的意識、速度、幅度和后擺的力量及強度；左右前下牽拉是加快前擺伸髖后及時快速下扒的動作（防止前拋小腿）以達到縮短擺動時間的目的。方法二中后牽拉是加強擺動腿的后擺意識、速度、幅度和前擺的力量及強度。每次訓練6～8組，每腿練習在50～60次，并且控制在15～20s／腿。間隔5min／組。
3、結論
3．1 加強下肢擺動伸髖和積極下扒著地訓練，能有效提高短跑運動成績和身體素質。
第9篇：生物力學研究范文
關鍵詞:女子鉛球;優秀運動員;最后用力階段技術;運動學特征
中圖分類號:G824.119 文獻標識碼:A 文章 編號:1007-3612(2010)09-0121-04
A Research on Kinematic Characteristics of Final Thrust Phase Te chnical of Excellent Female Shot Putters in China
YANG Ruipeng1,CHEN Xiaolong1,LI Jingang2
(1. Department of Physical Education, Xianyang Normal Univers ity, Xianyang 712000, Shaanxi China;2. Rui Quan Secondary School, Wein an 714000, Shaanxi China)
Abstract: the paper uses three elite female athletes as its subject and adopts the methodof literature review, threedimensional camera and video analysis to analyze th e techniques of the players with the highest scores in the Xiao shan, Shijiazhua ng, Suzhou, and the National Track and Field Grand Prix Championship. It analyz es kinematic characteristics in the last force stage from time, space and space time perspective. It finds that: 1) the right pedal turn of LI Meiju is notactive, braking and the effective kicking of left foot is inadequate; For Li Li ng, the main force point is not obvious; The left muscle pretension level is n ot enough; and the distance of left foot distance to the starting board is too f ar. For GONG Lijiao, the strengthening up and forcing of the upper body is to o earlier. The shot angle is relatively low but she shots faster than the othe r two players. 2) For the three players, there is no difference in their heigh t of shot, but there has a gap in the pace of shot. 3) In the course of the la st force, the distance and time of the shot is relatively short.
Key words: women's shot put; elite athlete; the final stage of the techn ical force; kinematic characteristics
1 研究對象與方法
1.1 研究對象 我國現役的3名優秀女子鉛球運動員李梅菊、李玲和鞏立嬌在蕭山、蘇州和石家莊田徑大獎 賽比賽中背向滑步技術最后用力階段技術――“從左腳落地到鉛球離手”[1]的運 動學特征為研究對象(表1)。
1.2 研究方法
1.2.1 三維攝像法 采用現場高速錄像圖像采集與計算機硬盤記錄系統設備,對被試比賽技術圖像進行了現 場采集。高速錄像光學鏡頭為美國PULNIX公司生產的CCD高速掃描攝像頭(TM-6710CL), 有效感光面積5.8mm×4.3mm;CCD感光元件尺度為9.0 μm×9.0 μm;有效圖像相素為6 48 ( 長)×484(高),拍攝頻率為120 p/s;暴光時間為1/1 000 s;高速采集卡為METEORII-CAMER A-LINK(加拿大),主光軸高度1.2 m,兩攝像頭距離拍攝點為10 m,主光軸間夾角約為90 °。賽前和賽后拍攝了艾捷三維立體框架坐標。
1.2.2 錄像解析法 使用Ariel公司的APAS運動分析系統(美國)對李梅菊、李玲和鞏立嬌于2008年在蕭山 和2007年在蘇州的田徑大獎賽及2007年在石家莊全國田徑錦標賽比賽最好成績動作進行錄像 解 析,依據人體模型的標準和研究的需要選取20個關節點,用低通數字濾波法對原始數據進行 平滑處理,平滑系數為6,獲取了所需參數原始數據指標。
1.2.3 數理統計法 運用excel2003對選取的指標與測試結
投稿日期:2009-12-14
作者簡介:楊瑞鵬,講師,碩士,研究方向體育教學與訓練。
果進行了統計分析,計算出所選指標的平均值、標 準差,并對指標參數進行了相關性分析,指標顯著性差異檢驗。
1.2.4 對比分析法 根據解析得出的所需數據,與我國前優秀 鉛球運動員(隋新梅、黃志紅等)技術動作參數和自身的技術動參數作對比與分析。
2 結果與分析
為了便于對最后用力階段的技術進行診斷,本文從以下四個關鍵技術部分對最后用力階 段技術進行運動學特征分析:第一部分指髖部側移時的部分參數運動學特征分析;第二部分 指左側支撐時的部分參數運動學特征分析;第三部分指出手時部分參數運動學特征分析;第 四部分指最后用力整個過程中鉛球的做功距離和時間參數運動學特征分析。
2.1 髖部側移時的部分參數運動學特征分析(表2) 髖部運動的技術特征指在最后用力階段開始時,右膝和右踝的內轉,右腿轉蹬推動髖部 側移特征。在這個階段要求上體不主動抬起,頭頸不主動扭轉,從而使身體左側肌群形成預 先拉緊,為最后用力創造良好的條件。通過對表1中3名運動員右髖運行距離、右髖速度和右 膝速度的平均值和各自右髖運行距離、右髖速度和右膝速度的平均值的比較發現:這三名運 動員共同特點是右髖運行距離大于左髖運行距離;左髖速度大于右髖速度;右膝速度大于右 髖速度,但是右膝速度和右髖速度均值的差值較小,尤其是李梅菊(差值為0.107 m/s), 所以其右腿蹬轉不夠積極。我們知道右腿用力順序應該是自下而上的用力順序,右腳應積極 蹬伸,使髖部前移并向投擲方向送轉,實現左側有關肌群的預先拉緊[3],但是根 據他們右髖 運行距離的對比發現:李玲左髖運行距離較短(0.352±0.09 m),因此,其主要用力 點不突出,身體左側肌群預先拉緊程度不夠,超越器械姿勢不充分。
2.1.1 左側支撐時的部分參數運動學特征分析(表3、表4) 在推鉛球最后用力階段,左側支撐的好壞,對出手速度和出手高度將產生影響,良好的 左側支撐可以使鉛球在出手前獲得足夠的動能,并以適宜的角度、高度和速度將球推出。它 可以在盡可能小的瞬時水平速度的情況下獲得必要的垂直速度,并獲得較大的出手高度。因 此良好的左側支撐是充分利用身高和臂長自身條件提高出手點以外的另一個必不可少條件。
對表3中分析可知:現役3名運動員左腳著地時左膝角的平均值為(148.440±7.362)°,3 名運動員的左膝緩沖角平均值為(147.215±7.451)°,相比較發現,左膝緩沖角比左膝角 小了1.215°,通 過對他們自身的比較發現:鞏立嬌左膝緩沖角增大了1.063°。與1997年八屆全運會上隋 新梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)在左腳著地時左膝角分別為 132° 、146°、135°[4],其平均值為139°相比,發現現役三名隊員左著時左膝角偏大 ,尤其是鞏立嬌,因此他們上體抬起和發力時機較早,尤其是鞏立嬌。
出手時3名運動員左膝角的平均值為(174.463±4.012)°,出手蹬地角的平均值為(67.33 2±4.002)°,李梅菊、李玲和鞏立嬌他們的蹬地角分別是(63.7 596±0.871、69.7 08 6±5.779、68.5 263±0.399)。隋新梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(1 9.46m)出手時左膝角分別為169°、151°、160°,平均值為160°,蹬地角分別為70°、65° 、75°,其平均值為70°。相比之下,除李梅菊的蹬地角較小外,其余兩名現役隊員與前優 秀運動員的蹬地角沒有明顯差異,出手時的左膝角度差值較大(約大了14°)。說明現役運 動員非常重視最 后出手時的左支撐,同時這樣也可以獲得理想的出手高度。
左腳距抵趾板距離對運動運的比賽成績和左腿的穩固支撐以及蹬地發力有很大的影響, 穩固的左側支撐,不僅能使滑步取得的預行速度保持良好的加速節奏。通過表2,清晰看到 除鞏立嬌外的兩名隊員左腳距抵趾板距離較大,尤其是李玲左腳距抵趾板距離(0.22 266 ±0.069)。因此在訓練中應改進滑步技術。 左腳主動積極著地形成的有力制動,可以阻止上肢的向前運動,結合右腿的蹬伸,從而加快 最后用力時髖部、上體和鉛球向前上方運動的速度。所以,這3名現役的運動員在以后訓練 時還要改進滑步技術,使左腳能夠觸及抵趾板,形成更穩定的左側支撐。
在左腳的著地制動以及左臂的快速制動的引導下,左側各環節的速度發生了明顯的變化。從 表4中看,從左腳著地到鉛球出手,運動員左髖的速度從(2.578±0.267)m/s減少到(1.3 43±0.328)m/s;左膝速度從1.1834±0.468增加到到(1.653±0.378)m/s;左踝的速度 從(1.669±0.559)m/s增加到(2.655±0.418)m/s,這是由于左踝用力向上蹬伸的速度大 造成 的 ;左肩速度從(3.417±0.92)m/s減少到(1.711±0.911)m/s,而右肩的速度從(2.901± 0.26 5)m/s加速到(4.035±0.270)m/s,這是由于左肩的有效制動造成的。以上數據表明,由于 運 動員左側肢體強有力的支撐用力、減速與制動效果加速了右側肢體的運動,使人體獲得了良 好的末節用力效果。但是鞏立嬌右肩的加速效果不是很好(從(3.122±0.379)m/s加速到( 4.032±0.345)m/s,提高了約0.92 m/s);李梅菊的左踝加速效果不是很好(從(2.199 ±0.017)m/s提高到(2.713±0.416)m/s,約0.514 m/s),但是李梅菊左膝速度卻是減 小的,這可能是由于左腳的有效制動和積極蹬伸的能力欠佳造成的。因此,李梅菊的左踝用 力向上蹬伸不積極和膝關節速度減小造成了出手前沒有達到理想的高度和加速效果。
出手右肩速度李梅菊4.0183.8494.3364.068±0.2474.035 ±0.270
李玲3.7253.924.3684.004±0.330 鞏立嬌4.2764.1833.6374.032±0.3451.1.2 出手時的相關參數運動學特征分析(表5)
投擲原理告 訴我們,與水平方向成一定角度的拋射體的水平飛行距離取決于其初速度(V0)、出手角度 (0)和出手高度(H),初速度是三個因素中最主要的因素,器械飛行的遠度同器械出手 速度的平方成正比[5],是影響 推鉛球成績最重要的指標其中速度為第一要素、角度為第二要素、高度為第三要素。研究數 據很明顯的說明了隨著出手速度的增大,鉛球運動的距離也相應的增大,它們之間屬于正比 關系。前人通過相關分析后認為鉛球速度的提高幾乎與成績提高成顯著性(相關系數大于0 .99)[6],只要出手角度不要有太明顯的變化,當增大出手速度時鉛球運動距離 自然會增大,而且隨著出手速度的相應增大,且距離差之間的增大還是一個呈單調遞增的趨 勢。
從表5看,我國現役的3名運動員出手速度平均值為(12.334±1.018)m/s,我國前優秀女 子 鉛球運動員隋新梅(21.66 m)、黃志紅(21.52m)出手速度分別為13.95 m/s、13.93m/ s,二屆世錦賽前三名均值為13.76 m/s[7]。可見,現役的3名運動員出手速度與 世界優秀選 手有較大的差距,因此我國現役的這3名運動員迫切需要提高出手速度。他們之間相互比較 ,則鞏立嬌的出手速度明顯大于李梅菊和李玲的出手速度。
出手角度平均值為(34.173±2.906)°,我國前優秀女子鉛球運動員隋新梅(21.66 m) 、 黃志紅(21.52 m)出手角度分別為39°、36.9°,均值為37.85°二屆世錦賽前三名均 值為 37.9°,再通過他們自身出手角度均值的對比發現:鞏立嬌的出手角度偏低(32.830±2 .833)°,因此除鞏立嬌外的兩名現役動員出手角度與世界優秀選手沒有多大差距。
手高度平均值為(2.057±0.056)m,我國前優秀女子鉛球運動員隋新梅(21.66 m)、黃 志紅 (21.52 m)出手高度都為2.04 m,二屆世錦賽前三名均值為2.06 m[8]。由于 出手高度主要 取決于出手瞬間人體的用力姿態(是否騰空)、運動員身材(身高)等因素,因此我們引入新的 參數,即出手的高度除身高來進行衡量,發現:李梅菊、李玲和鞏立姣各自的比值平均值分 別是1.187±0.035、1.15±0.072、1.204±0.016,他們的均值為1.181±0.048, 而隋新梅 和黃志紅的比值分別是1.20和1.165,平均為1.18,相比之后發現,我國這三名優秀運動 員除出手高度與我國前優秀選手相比沒有差距。
2.1.3 鉛球最后用力整個過程的做功距離和時間參數運動學特征分析(表6) 最后用力的技術要求是從最后用力開始到鉛球出手瞬間盡可能延長鉛球的做功距離和縮短完 成時間,鉛球速度的80%在這個階段獲得[9]。從表6中可見,我國現役的3名運動員 最后用力 階段鉛球做功距離平均值為(1.575±0.108)m,我國前優秀女子鉛球運動員隋新梅(20.2 5 m) 、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)鉛球做功距離分別為1.72、1.52、1.73 m, 均值 為1.65 m;最后用力階段鉛球做功時間平均值為0.219±0.013,我國前優秀女子鉛球運 動員隋新 梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)鉛球做功時間分別為0.27、0 .2 6、0.26 s,均值為0.263 s。與前優秀運動員相比較,我國現役的3名運動員最后用力階段 鉛球做功 距離過短,因此做功時間也要相對要短些。這3名運動員在今后的訓練中應盡量在保持較短 的做功時間的前提下,延長鉛球做功距離。而延長鉛球做功距離的方法是:一是增加水平方 向上鉛球的運行距離;二是增加垂直方向上鉛球的位移量即鉛球的高度差。這就要求運動員 既要盡量降低最后用力前鉛球的高度,又要在鉛球出手時身體充分伸展以增加出手高度。從 表14看,這3名運動員最后用力階段鉛球的水平距離平均值為(1.281±0.075)m,鉛球的高 度差 0.945±0.930,通過他們相互對比發現,李玲的鉛球水平運行距離短(0.846±0.018 m )和 鉛球高度差小(0.846±0.018)。說明李玲身體向前性不好和鉛球垂直位移小,影響了鉛球 的 做功距離,這與滑步階段和過渡階段技術完成情況有很大的關系。需要說明的是出手高度差 的增加應該建立在不影響出手速度、出手高度和出手角度的情況下。 表6 最后用力階段的做功距離和時間指標 (m或s)
4 結 論
在最后用力階段我國這三名現役優秀運動員:
1) 左腳著地時:(1)李梅菊右膝速度和右髖速度的均值的差值較小(差值為0.107 m/ s),李玲左髖的運行距離較短(0.352±0.09)m。因此,李梅菊右腳蹬轉的不夠積極, 李 玲的主要用力點不突出,身體左側肌群預先拉緊程度不夠,超越器械姿勢不充分;李梅菊的 左踝加速效果不是很好(2.199±0.017 m/s提高到2.713±0.416 m/s,約0.514 m/s) ,其 左膝速度卻是減小的,這是由于左腳的有效制動和積極蹬伸的能力欠佳造成的;鞏立嬌右肩 的加速效果不是很好(從3.122±0.37 m/s 9加速到4.032±0.345 m/s,提高了約0.92m/s) ;除鞏立嬌(0.088±0.023 m)外的兩名隊員左腳距抵趾板距離較大,尤其是李玲。(2 )與 前優秀運動員相比他們的左膝角偏大,尤其是鞏立嬌,因此他們上體抬起和發力時機較早, 尤其是鞏立嬌。
2) 出手時:(1)我國現役的3名運動員左膝角的平均值偏大,說明現役運動員非常重 視出手時的左支撐;(2)除李梅菊的蹬地角較小外,其余兩名現役隊員與前優秀運動員的 蹬地角沒有明顯差異;(3)我國現役的3名運動員出手速度與世界優秀選手有較大的差距, 但是他們之間相互比較,則鞏立嬌的出手速度明顯大于李梅菊和李玲的出手速度,除鞏立嬌 出手角度偏低(32.830±2.833)外的兩名現役動員出手角度與世界優秀選手沒有多大差 距。
3) 在最后用力的過程中,鉛球做功的距離和時間較短。
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