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第1篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

關(guān)鍵詞:女子鉛球;優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員;最后用力階段技術(shù);運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

中圖分類號(hào):G824.119 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章 編號(hào):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(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 我國(guó)現(xiàn)役的3名優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員李梅菊、李玲和鞏立嬌在蕭山、蘇州和石家莊田徑大獎(jiǎng) 賽比賽中背向滑步技術(shù)最后用力階段技術(shù)――“從左腳落地到鉛球離手”[1]的運(yùn) 動(dòng)學(xué)特征為研究對(duì)象(表1)。

1.2 研究方法

1.2.1 三維攝像法 采用現(xiàn)場(chǎng)高速錄像圖像采集與計(jì)算機(jī)硬盤記錄系統(tǒng)設(shè)備,對(duì)被試比賽技術(shù)圖像進(jìn)行了現(xiàn) 場(chǎng)采集。高速錄像光學(xué)鏡頭為美國(guó)PULNIX公司生產(chǎn)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(zhǎng))×484(高),拍攝頻率為120 p/s;暴光時(shí)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(diǎn)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(biāo)。

1.2.2 錄像解析法 使用Ariel公司的APAS運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)(美國(guó))對(duì)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(jiǎng)賽及2007年在石家莊全國(guó)田徑錦標(biāo)賽比賽最好成績(jī)動(dòng)作進(jìn)行錄像 解 析,依據(jù)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)和研究的需要選取20個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn),用低通數(shù)字濾波法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行 平滑處理,平滑系數(shù)為6,獲取了所需參數(shù)原始數(shù)據(jù)指標(biāo)。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 運(yùn)用excel2003對(duì)選取的指標(biāo)與測(cè)試結(jié)

投稿日期:2009-12-14

作者簡(jiǎn)介:楊瑞鵬,講師,碩士,研究方向體育教學(xué)與訓(xùn)練。

果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算出所選指標(biāo)的平均值、標(biāo) 準(zhǔn)差,并對(duì)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)性分析,指標(biāo)顯著性差異檢驗(yàn)。

1.2.4 對(duì)比分析法 根據(jù)解析得出的所需數(shù)據(jù),與我國(guó)前優(yōu)秀 鉛球運(yùn)動(dòng)員(隋新梅、黃志紅等)技術(shù)動(dòng)作參數(shù)和自身的技術(shù)動(dòng)參數(shù)作對(duì)比與分析。

2 結(jié)果與分析

為了便于對(duì)最后用力階段的技術(shù)進(jìn)行診斷,本文從以下四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)部分對(duì)最后用力階 段技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析:第一部分指髖部側(cè)移時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析;第二部分 指左側(cè)支撐時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析;第三部分指出手時(shí)部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析;第 四部分指最后用力整個(gè)過(guò)程中鉛球的做功距離和時(shí)間參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析。

2.1 髖部側(cè)移時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表2) 髖部運(yùn)動(dòng)的技術(shù)特征指在最后用力階段開始時(shí),右膝和右踝的內(nèi)轉(zhuǎn),右腿轉(zhuǎn)蹬推動(dòng)髖部 側(cè)移特征。在這個(gè)階段要求上體不主動(dòng)抬起,頭頸不主動(dòng)扭轉(zhuǎn),從而使身體左側(cè)肌群形成預(yù) 先拉緊,為最后用力創(chuàng)造良好的條件。通過(guò)對(duì)表1中3名運(yùn)動(dòng)員右髖運(yùn)行距離、右髖速度和右 膝速度的平均值和各自右髖運(yùn)行距離、右髖速度和右膝速度的平均值的比較發(fā)現(xiàn):這三名運(yùn) 動(dòng)員共同特點(diǎn)是右髖運(yùn)行距離大于左髖運(yùn)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(zhuǎn)不夠積極。我們知道右腿用力順序應(yīng)該是自下而上的用力順序,右腳應(yīng)積極 蹬伸,使髖部前移并向投擲方向送轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)左側(cè)有關(guān)肌群的預(yù)先拉緊[3],但是根 據(jù)他們右髖 運(yùn)行距離的對(duì)比發(fā)現(xiàn):李玲左髖運(yùn)行距離較短(0.352±0.09 m),因此,其主要用力 點(diǎn)不突出,身體左側(cè)肌群預(yù)先拉緊程度不夠,超越器械姿勢(shì)不充分。

2.1.1 左側(cè)支撐時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表3、表4) 在推鉛球最后用力階段,左側(cè)支撐的好壞,對(duì)出手速度和出手高度將產(chǎn)生影響,良好的 左側(cè)支撐可以使鉛球在出手前獲得足夠的動(dòng)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(shí)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(cè)支撐是充分利用身高和臂長(zhǎng)自身?xiàng)l件提高出手點(diǎn)以外的另一個(gè)必不可少條件。

對(duì)表3中分析可知:現(xiàn)役3名運(yùn)動(dòng)員左腳著地時(shí)左膝角的平均值為(148.440±7.362)°,3 名運(yùn)動(dòng)員的左膝緩沖角平均值為(147.215±7.451)°,相比較發(fā)現(xiàn),左膝緩沖角比左膝角 小了1.215°,通 過(guò)對(duì)他們自身的比較發(fā)現(xiàn):鞏立嬌左膝緩沖角增大了1.063°。與1997年八屆全運(yùn)會(huì)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(shí)左膝角分別為 132° 、146°、135°[4],其平均值為139°相比,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)役三名隊(duì)員左著時(shí)左膝角偏大 ,尤其是鞏立嬌,因此他們上體抬起和發(fā)力時(shí)機(jī)較早,尤其是鞏立嬌。

出手時(shí)3名運(yùn)動(dòng)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(shí)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(xiàn)役隊(duì)員與前優(yōu) 秀運(yùn)動(dòng)員的蹬地角沒有明顯差異,出手時(shí)的左膝角度差值較大(約大了14°)。說(shuō)明現(xiàn)役運(yùn) 動(dòng)員非常重視最 后出手時(shí)的左支撐,同時(shí)這樣也可以獲得理想的出手高度。

左腳距抵趾板距離對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)的比賽成績(jī)和左腿的穩(wěn)固支撐以及蹬地發(fā)力有很大的影響, 穩(wěn)固的左側(cè)支撐,不僅能使滑步取得的預(yù)行速度保持良好的加速節(jié)奏。通過(guò)表2,清晰看到 除鞏立嬌外的兩名隊(duì)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(xùn)練中應(yīng)改進(jìn)滑步技術(shù)。 左腳主動(dòng)積極著地形成的有力制動(dòng),可以阻止上肢的向前運(yùn)動(dòng),結(jié)合右腿的蹬伸,從而加快 最后用力時(shí)髖部、上體和鉛球向前上方運(yùn)動(dòng)的速度。所以,這3名現(xiàn)役的運(yùn)動(dòng)員在以后訓(xùn)練 時(shí)還要改進(jìn)滑步技術(shù),使左腳能夠觸及抵趾板,形成更穩(wěn)定的左側(cè)支撐。

在左腳的著地制動(dòng)以及左臂的快速制動(dòng)的引導(dǎo)下,左側(cè)各環(huán)節(jié)的速度發(fā)生了明顯的變化。從 表4中看,從左腳著地到鉛球出手,運(yùn)動(dòng)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(dòng)造成的。以上數(shù)據(jù)表明,由于 運(yùn) 動(dòng)員左側(cè)肢體強(qiáng)有力的支撐用力、減速與制動(dòng)效果加速了右側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng),使人體獲得了良 好的末節(jié)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(dòng)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(guān)節(jié)速度減小造成了出手前沒有達(dá)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(shí)的相關(guān)參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)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(gè)因素中最主要的因素,器械飛行的遠(yuǎn)度同器械出手 速度的平方成正比[5],是影響 推鉛球成績(jī)最重要的指標(biāo)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(shù) 據(jù)很明顯的說(shuō)明了隨著出手速度的增大,鉛球運(yùn)動(dòng)的距離也相應(yīng)的增大,它們之間屬于正比 關(guān)系。前人通過(guò)相關(guān)分析后認(rèn)為鉛球速度的提高幾乎與成績(jī)提高成顯著性(相關(guān)系數(shù)大于0 .99)[6],只要出手角度不要有太明顯的變化,當(dāng)增大出手速度時(shí)鉛球運(yùn)動(dòng)距離 自然會(huì)增大,而且隨著出手速度的相應(yīng)增大,且距離差之間的增大還是一個(gè)呈單調(diào)遞增的趨 勢(shì)。

從表5看,我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員出手速度平均值為(12.334±1.018)m/s,我國(guó)前優(yōu)秀女 子 鉛球運(yùn)動(dòng)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(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員出手速度與 世界優(yōu)秀選 手有較大的差距,因此我國(guó)現(xiàn)役的這3名運(yùn)動(dòng)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(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)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(guò)他們自身出手角度均值的對(duì)比發(fā)現(xiàn):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(xiàn)役動(dòng)員出手角度與世界優(yōu)秀選手沒有多大差距。

手高度平均值為(2.057±0.056)m,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)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(tài)(是否騰空)、運(yùn)動(dòng)員身材(身高)等因素,因此我們引入新的 參數(shù),即出手的高度除身高來(lái)進(jìn)行衡量,發(fā)現(xiàn):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(fā)現(xiàn),我國(guó)這三名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng) 員除出手高度與我國(guó)前優(yōu)秀選手相比沒有差距。

2.1.3 鉛球最后用力整個(gè)過(guò)程的做功距離和時(shí)間參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表6) 最后用力的技術(shù)要求是從最后用力開始到鉛球出手瞬間盡可能延長(zhǎng)鉛球的做功距離和縮短完 成時(shí)間,鉛球速度的80%在這個(gè)階段獲得[9]。從表6中可見,我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員 最后用力 階段鉛球做功距離平均值為(1.575±0.108)m,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)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(shí)間平均值為0.219±0.013,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn) 動(dòng)員隋新 梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)鉛球做功時(shí)間分別為0.27、0 .2 6、0.26 s,均值為0.263 s。與前優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相比較,我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員最后用力階段 鉛球做功 距離過(guò)短,因此做功時(shí)間也要相對(duì)要短些。這3名運(yùn)動(dòng)員在今后的訓(xùn)練中應(yīng)盡量在保持較短 的做功時(shí)間的前提下,延長(zhǎng)鉛球做功距離。而延長(zhǎng)鉛球做功距離的方法是:一是增加水平方 向上鉛球的運(yùn)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(yùn)動(dòng)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(shí)身體充分伸展以增加出手高度。從 表14看,這3名運(yùn)動(dòng)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(guò)他們相互對(duì)比發(fā)現(xiàn),李玲的鉛球水平運(yùn)行距離短(0.846±0.018 m )和 鉛球高度差小(0.846±0.018)。說(shuō)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(guò)渡階段技術(shù)完成情況有很大的關(guān)系。需要說(shuō)明的是出手高度差 的增加應(yīng)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(shí)間指標(biāo) (m或s)

4 結(jié) 論

在最后用力階段我國(guó)這三名現(xiàn)役優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員:

1) 左腳著地時(shí):(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(yùn)行距離較短(0.352±0.09)m。因此,李梅菊右腳蹬轉(zhuǎn)的不夠積極, 李 玲的主要用力點(diǎn)不突出,身體左側(cè)肌群預(yù)先拉緊程度不夠,超越器械姿勢(shì)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(dòng)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(duì)員左腳距抵趾板距離較大,尤其是李玲。(2 )與 前優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)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(fā)力時(shí)機(jī)較早, 尤其是鞏立嬌。

2) 出手時(shí):(1)我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員左膝角的平均值偏大,說(shuō)明現(xiàn)役運(yùn)動(dòng)員非常重 視出手時(shí)的左支撐;(2)除李梅菊的蹬地角較小外,其余兩名現(xiàn)役隊(duì)員與前優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的 蹬地角沒有明顯差異;(3)我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員出手速度與世界優(yōu)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(xiàn)役動(dòng)員出手角度與世界優(yōu)秀選手沒有多大差 距。

3) 在最后用力的過(guò)程中,鉛球做功的距離和時(shí)間較短。

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第2篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

摘 要 文章通過(guò)分析膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物力學(xué)特征，結(jié)合籃球技術(shù)動(dòng)作特點(diǎn)，確定了膝關(guān)節(jié)各部位運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生機(jī)制。并提出通過(guò)掌握運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征，對(duì)科學(xué)指導(dǎo)訓(xùn)練、提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平以及預(yù)防膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生等具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞 膝關(guān)節(jié)生物力學(xué) 運(yùn)動(dòng)損傷 力量訓(xùn)練

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)根據(jù)人體的形態(tài)機(jī)能特點(diǎn)結(jié)合對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地器材的改進(jìn)，研究最合理、最有效的運(yùn)動(dòng)技術(shù)；通過(guò)改善訓(xùn)練手段增加運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)性；通過(guò)研究運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生機(jī)制、改善不合理的運(yùn)動(dòng)技術(shù)，在訓(xùn)練中改善神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能和強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)器官承受能力，達(dá)到預(yù)防損傷的目的[1]。作者通過(guò)參閱大量文獻(xiàn)，闡述籃球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征，提出其指導(dǎo)膝關(guān)節(jié)科學(xué)訓(xùn)練和預(yù)防膝關(guān)節(jié)損傷依據(jù)。

一、膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及生物力學(xué)特征

（一）膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，由兩個(gè)包在同一關(guān)節(jié)囊內(nèi)的關(guān)節(jié)組成，即股-髕關(guān)節(jié)為滑車關(guān)節(jié)和股-脛關(guān)節(jié)為橢圓形關(guān)節(jié)。膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉、肌腱、前方髕韌帶、內(nèi)外側(cè)副韌帶、前后十字韌帶以及內(nèi)外側(cè)半月板共同維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[2]。

（二）膝關(guān)節(jié)的側(cè)副韌帶位于關(guān)節(jié)囊的外面，有內(nèi)側(cè)副韌帶和外側(cè)副韌帶兩條，其主要作用是使膝關(guān)節(jié)不能產(chǎn)生內(nèi)收與外展運(yùn)動(dòng)，并且限制膝關(guān)節(jié)過(guò)度發(fā)生旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)。[這兩側(cè)韌帶在膝關(guān)節(jié)伸直時(shí)被拉緊起固定作用，此時(shí)小腿不能做內(nèi)旋及外旋動(dòng)作。當(dāng)屈膝時(shí)，這兩側(cè)韌帶松弛，小腿可做小幅度的內(nèi)、外旋動(dòng)作[3]。在籃球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)屈曲，小腿突然內(nèi)收內(nèi)旋，或大腿突然外展外旋可能發(fā)生外側(cè)副韌帶損傷。常見持球突破，急停跳起投籃或跳起搶籃板等動(dòng)作。

（三）半月板由致密環(huán)狀纖維所組成，其中含少量軟骨組織，具有一定的彈性，它們的主要功能是使股骨與脛骨兩者的關(guān)節(jié)面更加吻合，增加膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，并且有緩沖股、脛骨之間沖擊力的作用[4]。

（四）膝關(guān)節(jié)囊內(nèi)共兩條十字韌帶，主要功能是限制脛骨過(guò)度前移或后移。膝關(guān)節(jié)處于半屈曲位突然完成旋轉(zhuǎn)及內(nèi)收、外展是重要的損傷機(jī)制，常合并內(nèi)側(cè)副韌帶或半月板損傷。

股四頭肌腱大部分止于髕骨上緣，一部分越過(guò)髕骨上緣止于髕骨表面，股四頭肌在膝屈30°時(shí)，4個(gè)頭的合力最大，加上這時(shí)髕股間的力矩最大[5]。

（五）膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性生物力學(xué)

膝關(guān)節(jié)是全身最大的負(fù)重關(guān)節(jié)，同時(shí)它又缺乏固有的內(nèi)在穩(wěn)定性，韌帶、關(guān)節(jié)囊和提供的靜力和動(dòng)力性穩(wěn)定作用起著特別重要作用[6]。

（六）籃球運(yùn)動(dòng)的基本技術(shù)動(dòng)作生物力學(xué)分析

膝關(guān)節(jié)主要功能是屈伸運(yùn)動(dòng)，在半屈或屈90°時(shí)有輕微的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。籃球運(yùn)動(dòng)中的特點(diǎn)是膝關(guān)節(jié)于半蹲位滑步、進(jìn)攻、防守、制動(dòng)、踏跳與上籃、落地緩沖等。這些動(dòng)作都要求膝于半屈曲位屈伸與扭轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)快速變向、伸膝發(fā)力的要求。

二、膝關(guān)節(jié)力量訓(xùn)練

根據(jù)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理，力求膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中穩(wěn)定性和靈活性相統(tǒng)一，力量、速度和耐力相統(tǒng)一。所以對(duì)膝關(guān)節(jié)周圍肌肉韌帶的力量訓(xùn)練尤為重要。使膝關(guān)節(jié)適應(yīng)籃球運(yùn)動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)的力學(xué)要求，同時(shí)保護(hù)關(guān)節(jié)避免損傷發(fā)生。通過(guò)對(duì)關(guān)節(jié)周圍肌肉力量訓(xùn)練經(jīng)過(guò)力的傳遞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化至肌腱、韌帶以及骨。

（一）肌肉力量訓(xùn)練相關(guān)理論

“訓(xùn)練適應(yīng)”是反映運(yùn)動(dòng)員機(jī)體在長(zhǎng)期訓(xùn)練和外界環(huán)境（指自然環(huán)境與訓(xùn)練、比賽環(huán)境、其中主要是訓(xùn)練負(fù)荷）刺激的作用下所產(chǎn)生的生物學(xué)方面的“動(dòng)態(tài)平衡”（指能量消耗與補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)平衡）。這種適應(yīng)能滿足競(jìng)技比賽所需要的各種機(jī)能能力，并按照“刺激—反應(yīng)—適應(yīng)—再刺激—再反應(yīng)—再適應(yīng)”的規(guī)律變化。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的任務(wù)就是通過(guò)合理的訓(xùn)練負(fù)荷，打破機(jī)體原有的生物適應(yīng)與平衡，使機(jī)體在新的水平上產(chǎn)生新的生物適應(yīng)與平衡[7-8]。

（二）方法

1.固定阻力負(fù)荷練習(xí)

又稱靜力性練習(xí)。是指人體用力時(shí)，各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)無(wú)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，此時(shí)，肌肉產(chǎn)生張力但不發(fā)生長(zhǎng)度變化。如靜止負(fù)杠鈴半蹲等。

2.動(dòng)力性沖擊負(fù)荷訓(xùn)練

是指肌肉先進(jìn)行離心收縮、緊接著迅速進(jìn)行向心收縮的練習(xí)方法。是利用肌牽張反射會(huì)產(chǎn)生超大力量的原理，是在一次練習(xí)中增大肌肉訓(xùn)練效果的較好練習(xí)形式。

3.等動(dòng)練習(xí)器械訓(xùn)練

該種練習(xí)是借助專門的等動(dòng)力量練習(xí)器進(jìn)行，在練習(xí)中，練習(xí)的阻力與運(yùn)動(dòng)員的用力相適應(yīng)，從而保證了肌肉在收縮過(guò)程中始終按恒速或接近恒速的方式進(jìn)行。

三、結(jié)論

膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)最復(fù)雜關(guān)節(jié)，本身內(nèi)在不穩(wěn)定。籃球運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作又處于關(guān)節(jié)生物力學(xué)的薄弱點(diǎn)。所以運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)病率高，籃球技術(shù)動(dòng)作要求膝關(guān)節(jié)適應(yīng)其速度力量及耐力要求。在充分了解膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)，掌握其力學(xué)規(guī)律，根據(jù)人體形態(tài)機(jī)能特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練，不斷改進(jìn)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。同時(shí)的預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷及康復(fù)都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 陸愛云.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].人民體育出版社.2008.12：270.

[3] 劉有志.籃球運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)損傷的機(jī)制、原因和對(duì)策[J].職業(yè)時(shí)空.2010.3.

[4] 陸裕樸.胥少汀，等.實(shí)用骨科大全[M].人民軍醫(yī)出版社.1997.3：1082.

[5] 李欣.籃球運(yùn)動(dòng)中常見傷病的調(diào)查分析與預(yù)防[J].2007.5.

[6] 陸裕樸.胥少汀，等.實(shí)用骨科大全[M].人民軍醫(yī)出版社.1997.3：691，1081.

第3篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

關(guān)鍵詞：羽毛球；正手；后場(chǎng)高遠(yuǎn)球；技術(shù)分析

1.前 言

隨著競(jìng)技運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和全民健身的開展，羽毛球運(yùn)動(dòng)日漸風(fēng)靡。無(wú)論是競(jìng)技為目的還是以健身為目的的羽毛球運(yùn)動(dòng)，都需要參與者積極地移動(dòng)、跳躍、轉(zhuǎn)體和揮拍等動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)各種技戰(zhàn)術(shù)和步法。

羽毛球中后場(chǎng)高遠(yuǎn)球技術(shù)是羽毛球殺球、劈吊等技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員擊高遠(yuǎn)球動(dòng)作進(jìn)行技術(shù)分析，可以將動(dòng)作進(jìn)行量化分析，幫助運(yùn)動(dòng)員從根本上了解人體擊高遠(yuǎn)球的原理以及如何更好掌握這門技術(shù)。

2.研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

本文中以沈陽(yáng)體育學(xué)院4名羽毛球運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，其中2名運(yùn)動(dòng)員水平為二級(jí)運(yùn)動(dòng)，另外2名為業(yè)余水平，4人均以右手持拍，無(wú)傷病史。

2.2 研究方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及過(guò)程

兩臺(tái)高速攝像機(jī)的擺設(shè)如圖1中A機(jī)和B機(jī)的位置，A機(jī)拍攝運(yùn)動(dòng)員側(cè)面的動(dòng)作，B機(jī)拍攝運(yùn)動(dòng)員背面的動(dòng)作，二者實(shí)現(xiàn)同步拍攝。每名運(yùn)動(dòng)員成功擊打三次，在三次擊打動(dòng)作中選擇最好的一次擊打動(dòng)作。

2.2.2 錄像解析

利用會(huì)聲會(huì)影9.0進(jìn)行視頻剪輯處理。采用美國(guó)APAS解析系統(tǒng)對(duì)處理后的視頻進(jìn)行解析，解析中以Dempster模型作為標(biāo)準(zhǔn)。

3.研究結(jié)果

3.1 引拍階段技術(shù)特征分析

3.1.2持拍臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

3.1.2.1右肘關(guān)節(jié)技術(shù)分析

根據(jù)圖2，陳XX和康XX的肘關(guān)節(jié)下降時(shí)刻早，關(guān)節(jié)伸展程度大，在20°～40°之間出現(xiàn)一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定波動(dòng)期，表明右上肢的肌肉群協(xié)調(diào)工作能力強(qiáng)。閆XX的肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定波動(dòng)期很短，說(shuō)明引拍階段不穩(wěn)。結(jié)合表1和表2，由于肌肉群調(diào)整期過(guò)長(zhǎng)，速度參數(shù)明顯偏低。劉XX擊球效果優(yōu)于閆XX。通過(guò)以上分析，陳XX與康XX的右上肢肌肉群的短時(shí)間內(nèi)的協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)，劉XX次之，閆XX較弱。

3.1.2.2 右腕關(guān)節(jié)技術(shù)分析

圖3中，運(yùn)動(dòng)員腕關(guān)節(jié)開始都有平緩起伏階段，結(jié)束時(shí)腕關(guān)節(jié)背伸，這樣揮拍擊球時(shí)，腕關(guān)節(jié)會(huì)急劇反彈獲得較大的速度。陳XX與康XX的腕關(guān)節(jié)角度變化的平緩起伏很長(zhǎng)，然后急劇下降，而閆XX與劉XX的腕關(guān)節(jié)角度，則是一個(gè)緩慢的下降趨勢(shì)。根據(jù)腕關(guān)節(jié)變化，閆XX與劉XX沒有掌握良好的引拍階段的技術(shù)動(dòng)作，這也就影響了二人擊球的效果，閆XX與劉XX在今后加強(qiáng)動(dòng)作規(guī)范性訓(xùn)練。

3.1.3結(jié)束時(shí)刻持拍臂速度特征分析

觀察表1，運(yùn)動(dòng)員在結(jié)束時(shí)刻各個(gè)環(huán)節(jié)的平均速度從小到大依次是右肩關(guān)節(jié)、右肘關(guān)節(jié)、右腕關(guān)節(jié)、右手和拍頭，拍頭速度最大，達(dá)到了12.7m/s，可見，持拍臂的速度變化符合力學(xué)變法原理。但就個(gè)人來(lái)看，閆XX有所偏差，右肘關(guān)節(jié)速度為4.6m/s，右腕關(guān)節(jié)稍小，為4.2m/s，不符合力學(xué)鞭打原理，分析其原因可能與圖2-3中肘關(guān)節(jié)在穩(wěn)定期的突然增大所引起的。4名運(yùn)動(dòng)員拍頭速度從大到小依次是陳XX、康XX、劉XX和閆XX，陳XX最大為14.4m/s，閆XX最小為11.7m/s，相差比較大。所以認(rèn)為，陳XX在完成引拍中全身的肌肉能夠協(xié)調(diào)配合用力，技術(shù)熟練，康XX次之，劉XX和閆XX一般。

4.結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 陳XX與康XX的右上肢肌肉群的短時(shí)間內(nèi)的協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)，更有利于擊球前的引拍動(dòng)作的穩(wěn)定，獲得更好的擊球效果。

4.1.2 閆XX與劉XX沒有掌握好良好的引拍階段的技術(shù)動(dòng)作，是擊球階段各環(huán)節(jié)速度有較大差距。掌握好良好的引拍階段的技術(shù)動(dòng)作對(duì)于良好的擊球效果至關(guān)重要。

4.1.3 四名運(yùn)動(dòng)員在擊球瞬間持拍手臂的速度從小到大依次是右肩關(guān)節(jié)、右肘關(guān)節(jié)、右腕關(guān)節(jié)和右手，符合力學(xué)鞭打原理。

4.2 建議

4.2.1 加強(qiáng)肌肉的協(xié)調(diào)性訓(xùn)練，使肌肉群能夠在短時(shí)間能迅速地調(diào)整到最佳狀態(tài)。

4.2.2 加強(qiáng)基本動(dòng)作的練習(xí)，牢固掌握良好的擊打后場(chǎng)高遠(yuǎn)球的技術(shù)動(dòng)作。（作者單位：沈陽(yáng)體育學(xué)院研究生部）

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)鞋文化；價(jià)值解析；多維視角

中圖分類號(hào)：G818.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-4590（2015）01-0086-05

作為鞋家族中的一員，運(yùn)動(dòng)鞋具有鞋一般意義上的文化表征和功能，同時(shí)在其概念的能指與所指、文化的內(nèi)涵與外延上又與一般意義上的鞋具有一定的差異性，它既具有鞋的一般共性又具有其一定的特殊性，具備了一般意義上的鞋所不具備的文化內(nèi)涵和價(jià)值功能；運(yùn)動(dòng)鞋被冠以“運(yùn)動(dòng)”，揭示了運(yùn)動(dòng)鞋的本質(zhì)屬性，表明了它與體育運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。事實(shí)上，運(yùn)動(dòng)鞋是體育運(yùn)動(dòng)的衍生物，它既是體育運(yùn)動(dòng)的技術(shù)或者物質(zhì)裝備，又是體育文化的顯性符號(hào)，隱含著某種體育精神、價(jià)值觀念和信仰追求。

在學(xué)術(shù)上，運(yùn)動(dòng)鞋研究近年來(lái)成為一種重要課題和熱門話題，但這種研究往往是基于運(yùn)動(dòng)鞋之于體育運(yùn)動(dòng)的重要作用，從人體功效學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探討，這些研究成果雖然在一定意義上影響和推動(dòng)了體育運(yùn)動(dòng)實(shí)踐，但不足以反映出運(yùn)動(dòng)鞋的文化價(jià)值。因?yàn)檫@些研究成果無(wú)法幫助我們?nèi)ト娼庾x和詮釋當(dāng)下的種種現(xiàn)象和趨勢(shì)：其一，運(yùn)動(dòng)鞋成為一種時(shí)尚。從時(shí)尚界看，它們通過(guò)跨界合作設(shè)計(jì)時(shí)尚潮流運(yùn)動(dòng)鞋，如時(shí)尚品牌“Y-3”由日本設(shè)計(jì)大師Yohji Yamamoto與阿迪達(dá)斯合作創(chuàng)立，New Balance融入中國(guó)京劇臉譜元素設(shè)計(jì)生產(chǎn)了京劇臉譜限定跑鞋等；在各類秀場(chǎng)上，材質(zhì)獨(dú)特、款式新穎的不同運(yùn)動(dòng)鞋開始躍入人們的視野，它不僅引領(lǐng)著一種時(shí)尚潮流，而且預(yù)示著人們審美和理念的變化以及一種文化變革。從社會(huì)生活看，人們借助運(yùn)動(dòng)鞋的造型、品牌及內(nèi)涵去修飾裝扮自己、展示自己，從中獲得一種審美愉悅和象征性的精神滿足。其二，運(yùn)動(dòng)鞋成為一種日常生活消費(fèi)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、競(jìng)技體育的廣泛影響以及人們健康意識(shí)、消費(fèi)理念的變化，人們對(duì)于運(yùn)動(dòng)鞋的消費(fèi)不僅僅限于休閑、健身、娛樂，而且關(guān)注和追求運(yùn)動(dòng)鞋所表達(dá)的一種生活方式和個(gè)性化需求。其三，運(yùn)動(dòng)鞋成為體育收藏界的“寵兒”。時(shí)下在體育博物館以及舉辦諸如展覽會(huì)、交易會(huì)和展銷會(huì)等形式多樣的體育收藏活動(dòng)上，運(yùn)動(dòng)鞋均占有重要的一席之地；收藏者不惜重金收藏運(yùn)動(dòng)鞋，在收藏中感受著體育文化帶來(lái)的審美熏陶和智慧啟迪。這些都彰顯或隱含著運(yùn)動(dòng)鞋文化價(jià)值的豐富性和多樣性――基于多個(gè)學(xué)科的視角和維度管析運(yùn)動(dòng)鞋文化價(jià)值，無(wú)論對(duì)于運(yùn)動(dòng)鞋的研究、制造和銷售，還是對(duì)于發(fā)展體育文化、推動(dòng)競(jìng)技體育和大眾體育運(yùn)動(dòng)都具有重要意義。

1.運(yùn)動(dòng)鞋文化的衍生與發(fā)展――基于歷史文獻(xiàn)學(xué)的視角與維度

相比于運(yùn)動(dòng)鞋人體功效學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等方面的研究，關(guān)于運(yùn)動(dòng)鞋文化的發(fā)展史研究則顯得較為冷門，它只是散見于各種歷史文獻(xiàn)之中。這些記載，又往往是基于文化的視角進(jìn)行真實(shí)描述，而非從“運(yùn)動(dòng)”或者體育的視角進(jìn)行記載，但我們不能因此否定這些廣義上的鞋的“運(yùn)動(dòng)”功能和作用――在鞋沒誕生之前，人類是以赤腳的形式運(yùn)動(dòng)發(fā)展的；在鞋誕生之后，人類又以鞋裝備雙足進(jìn)行運(yùn)動(dòng)發(fā)展，進(jìn)行著諸如狩獵、奔跑、游戲、軍事斗爭(zhēng)等各種各樣的活動(dòng)，鞋也隨著人類運(yùn)動(dòng)發(fā)展而發(fā)展著它的款式、色彩和制作材料。理論認(rèn)為，需求是人之本性，是社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的動(dòng)力。鞋正是人類在同自然博弈、發(fā)展自我的“運(yùn)動(dòng)”過(guò)程中因自身需求而產(chǎn)生的，鞋也因此從一開始誕生便具有“運(yùn)動(dòng)”的性質(zhì)，可以說(shuō)，運(yùn)動(dòng)是鞋的本質(zhì)屬性。由此，回溯運(yùn)動(dòng)鞋文化的發(fā)展史，我們不得不從兩種視角和維度去審視，一種是廣義意義的“運(yùn)動(dòng)鞋”，即鞋；一種是嚴(yán)格意義上的“運(yùn)動(dòng)鞋”，即應(yīng)用于體育運(yùn)動(dòng)中的專業(yè)運(yùn)動(dòng)鞋。

廣義意義上的運(yùn)動(dòng)鞋文化有著深厚的歷史淵源。吳欣《中國(guó)消失的服飾》（2010）、沈從文的《中國(guó)古代服飾研究》（2002）、袁杰英的《中國(guó)歷代服飾史》（1994）、駱崇琪的《中國(guó)鞋文化史》（1990）、周錫保的《中國(guó)古代服飾史》（1984）等專著對(duì)中國(guó)鞋文化進(jìn)行了多個(gè)視角的掃描。其中，由民俗學(xué)家葉大兵等編寫的《中國(guó)鞋履文化辭典》，從多學(xué)科視角系統(tǒng)反映了我國(guó)制鞋史和鞋文化發(fā)展史，介紹了傳統(tǒng)和現(xiàn)代鞋履的詳細(xì)情況，展現(xiàn)了由鞋所引出的諺語(yǔ)、謎語(yǔ)、成語(yǔ)、寓言、戲劇傳奇等文化景觀。從這些文獻(xiàn)中，我們可以從氏族社會(huì)時(shí)期的彩陶領(lǐng)略到我國(guó)最早的鞋的形象，從歷史考古中欣賞到中國(guó)較早的實(shí)物鞋，但要挖掘鞋的歷史發(fā)展淵源，還需要我們從歷史文獻(xiàn)中去探尋。

從鞋的發(fā)明創(chuàng)造看，《禮記?禮運(yùn)篇》以“未有麻絲，衣其羽皮”描述了原始人類以動(dòng)物的皮來(lái)裹腳，這也許正是鞋的最早的雛形；在傳說(shuō)中，鞋則是由黃帝所發(fā)明，立于北京的《靴鞋行孫祖殿碑》記載了黃帝造鞋，“始創(chuàng)造屐履，借作護(hù)足之需”；1973年出土于青海大通縣、被考證距今5000多年的陶俑，其腳穿有一雙尖部上翹鞋，印證了古人在傳說(shuō)中的黃帝時(shí)代已由以物裹足改為穿鞋。從鞋文化發(fā)展看，鞋與古代社會(huì)政治、文化禮制有關(guān)密切的關(guān)系。如在先秦時(shí)期，殷商時(shí)代便初步建立了鞋之禮制，周代設(shè)有負(fù)責(zé)貴族用鞋的“屨人”一職，周代則明確定義了“復(fù)下日舄，單下日屨”的鞋的形制，其中舄多為貴族穿用，而屨則限于平民穿用。在秦漢時(shí)期，規(guī)定喪事著舄、上朝穿靴、燕服穿屨等，鞋的穿用規(guī)制更為具體。魏晉之后，鞋開始趨向于時(shí)尚化發(fā)展，如魏晉時(shí)期便出現(xiàn)了玉華飛頭履、芴頭履、分梢履、五朵履等，鞋的樣式極為豐富。從鞋與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系看，歷史文獻(xiàn)中有較多穿鞋運(yùn)動(dòng)的記載，如周武王姬在其《履屨銘》中說(shuō)，“慎之勞，勞則富”，既強(qiáng)調(diào)了鞋的功能和作用，告誡人們精心愛護(hù)腳下的鞋，又強(qiáng)調(diào)要著鞋而勞；《南史》這樣記載了嗜好運(yùn)動(dòng)的謝靈運(yùn)，“登躡常著木屐，上山則去前齒，下山則去后齒”；《南史》還記載了人們足穿芒履活動(dòng)的情形，“使其子弟并著芒履，于齋前習(xí)行”；《晉書?石季龍載記》記載了女子穿靴騎馬的情景，“五文織成靴，游于戲馬觀”；李白《嘲魯儒》“足著遠(yuǎn)游履，頭戴方山巾”這一詩(shī)句中的“遠(yuǎn)游履”系唐代的一種便鞋，差不多類似于今天的運(yùn)動(dòng)鞋。從這些歷史文獻(xiàn)中可看出，運(yùn)動(dòng)鞋在中國(guó)有著悠久的歷史淵源和豐富的文化內(nèi)涵。

就嚴(yán)格意義上的運(yùn)動(dòng)鞋而言，其產(chǎn)生與發(fā)展一般有兩個(gè)重要因素，一是古代奧運(yùn)，雖然最早的奧運(yùn)賽場(chǎng)上人們是赤腳參與競(jìng)技，但卻催生了運(yùn)動(dòng)鞋；另一個(gè)是近代橡膠工業(yè)的進(jìn)步，為運(yùn)動(dòng)鞋的生產(chǎn)與制造提供了理想材料。回顧運(yùn)動(dòng)鞋的誕生與發(fā)展史，我們可去用幾個(gè)“第一”來(lái)管窺運(yùn)動(dòng)鞋發(fā)展的歷史概貌：世界第一雙槌球鞋――1968年誕生于美國(guó)，由“橡膠底+帆布幫”并通過(guò)圍條制作而成，它被稱為近代史上第一雙運(yùn)動(dòng)鞋；世界第一雙籃球鞋――1917年由美國(guó)匡威鞋業(yè)公司生產(chǎn)制造，并隨著籃球巨星Chunk Taylor在巡回賽中推廣，這一運(yùn)動(dòng)鞋很快成為籃球運(yùn)動(dòng)員和廣大青少年青睞的足下用品；世界第一雙膠鑄釘鞋――上世紀(jì)20年代，由阿迪達(dá)斯研發(fā)制作，因美國(guó)短跑運(yùn)動(dòng)員杰西?歐文斯使用而連奪四枚金牌而成為揚(yáng)名世界的品牌。在此過(guò)程中，隨著日本的Asics、德國(guó)的Adidao、美國(guó)的Converse等名牌廠商不斷研發(fā)，把科技文化融入運(yùn)動(dòng)鞋之中，不斷提高運(yùn)動(dòng)鞋的性能。上世紀(jì)60年代，美國(guó)耐克公司開始走出皮革、帆布等制作材料的束縛，大膽嘗試運(yùn)用尼龍材料做運(yùn)動(dòng)鞋子的幫面，所生產(chǎn)的該種運(yùn)動(dòng)鞋因其性能柔軟、輕盈而牢固而深受運(yùn)動(dòng)員歡迎，后來(lái)又成為旅游消費(fèi)者的青睞。到了上世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著雷寶、耐克等美國(guó)公司在全球各地投入生產(chǎn)，美國(guó)運(yùn)動(dòng)鞋開始風(fēng)靡全球。這時(shí)，中國(guó)運(yùn)動(dòng)鞋廠商積極引進(jìn)新材料、新工藝、新技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)各種專業(yè)運(yùn)動(dòng)鞋，努力縮小與國(guó)外產(chǎn)品的差距。

循著運(yùn)動(dòng)鞋文化發(fā)展的歷史脈絡(luò)，可以清晰地看到，隨著科技文化的延續(xù)與融入、時(shí)尚文化的融合與衍生、明星文化的影響與深化，同時(shí)隨著體育精神的廣泛認(rèn)知認(rèn)同與大眾體育的興起，運(yùn)動(dòng)鞋文化價(jià)值日益凸顯，它在深刻地影響著人們的生活方式和價(jià)值觀念。

2.運(yùn)動(dòng)鞋文化與體育科學(xué)探究――基于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的視角與維度

體育是一門科學(xué)，而科學(xué)是人類永遠(yuǎn)無(wú)法探知窮盡的領(lǐng)域。作為與體育運(yùn)動(dòng)關(guān)系最為直接和緊密的體育運(yùn)動(dòng)裝備，運(yùn)動(dòng)鞋生物力學(xué)是體育科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，這一研究的深化也正是體育科學(xué)體系的豐富與完善。事實(shí)上，運(yùn)動(dòng)鞋的文化魅力和價(jià)值，最根本的還是在于運(yùn)動(dòng)鞋本身，在于運(yùn)動(dòng)鞋的科學(xué)，在于科技文化的延續(xù)與融入，其他諸如運(yùn)動(dòng)鞋的時(shí)尚、精神、消費(fèi)等文化價(jià)值都是運(yùn)動(dòng)鞋科技文化的衍生或者派生。

第5篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

摘 要 本文章采用文獻(xiàn)資料法，從籃球鞋的分類、構(gòu)造與發(fā)展，踝關(guān)節(jié)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)及踝關(guān)節(jié)損傷在籃球運(yùn)動(dòng)員中的發(fā)生率，評(píng)價(jià)籃球鞋的相關(guān)指標(biāo)，以及鞋幫高度對(duì)踝關(guān)節(jié)損傷預(yù)防的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，為系統(tǒng)地進(jìn)行籃球鞋研究，提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力及預(yù)防踝關(guān)節(jié)損傷提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 籃球鞋 踝關(guān)節(jié) 損傷

一、研究目的

籃球運(yùn)動(dòng)魅力獨(dú)特，是世界上參與人數(shù)最多的項(xiàng)目之一，在我國(guó)也有著極為廣泛的群眾基礎(chǔ)。隨著籃球運(yùn)動(dòng)水平不斷提高，競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，隨之而來(lái)的是籃球運(yùn)動(dòng)員的受傷率大幅上升，其中踝關(guān)節(jié)損傷是籃球運(yùn)動(dòng)中最常見的損傷之一，也成為影響籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)壽命和限制運(yùn)動(dòng)能力的重要因素之一。

二、研究方法

文獻(xiàn)材料法。

三、研究結(jié)果

（一）籃球鞋的分類、構(gòu)造與發(fā)展概況

1.籃球鞋的分類

籃球鞋通常指人在籃球比賽或訓(xùn)練時(shí)所穿用的鞋。最常用的籃球鞋分類方法是按鞋幫高度分類，可分為高幫、中幫及低幫籃球鞋。一般需根據(jù)個(gè)人的靈敏性、進(jìn)攻性和穩(wěn)定性對(duì)三種籃球鞋加以選擇。

2.籃球鞋的構(gòu)造

籃球鞋由鞋面、中底和外底構(gòu)成。鞋面是鞋子上的柔軟部分，使腳在打球過(guò)程中感到舒適。鞋面一般包括鞋幫、抱腳結(jié)構(gòu)和鞋帶等幾部分，鞋幫如上所述有高、中、低幫之分，抱腳結(jié)構(gòu)使籃球鞋在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的突然起跳或急停、頻繁轉(zhuǎn)身等動(dòng)作中更好包裹腳，起到保護(hù)作用，許多籃球鞋都使用鞋帶以增加鞋的穩(wěn)定性。

（二）籃球運(yùn)動(dòng)中的踝關(guān)節(jié)損傷

1.踝關(guān)節(jié)的解剖學(xué)特點(diǎn)

踝關(guān)節(jié)即距骨小腿關(guān)節(jié)，又稱距上關(guān)節(jié)，它是復(fù)合關(guān)節(jié)，由脛距關(guān)節(jié)，腓距關(guān)節(jié)和脛腓關(guān)節(jié)組成。周圍主要的輔助穩(wěn)定的韌帶是：（1）外側(cè)韌帶，包括距腓前韌帶、跟腓韌帶和距腓后韌帶，防止關(guān)節(jié)內(nèi)翻；（2）三角韌帶，防止關(guān)節(jié)外翻；（3）脛腓間聯(lián)合韌帶，保持遠(yuǎn)端腓骨和脛骨之間的穩(wěn)定性。

2.踝關(guān)節(jié)損傷在籃球運(yùn)動(dòng)員中的發(fā)生率

籃球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目特點(diǎn)是空間對(duì)抗激烈，地面對(duì)抗強(qiáng)，并常伴有身體接觸，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的下肢爆發(fā)力和身體對(duì)抗能力要求很高，所以訓(xùn)練和比賽中運(yùn)動(dòng)損傷較多。有研究顯示，踝關(guān)節(jié)損傷是籃球運(yùn)動(dòng)損傷中最普遍也最嚴(yán)重的傷病之一。一項(xiàng)澳大利亞學(xué)者的研究踝關(guān)節(jié)損傷是運(yùn)動(dòng)員因傷病而放棄上場(chǎng)的最主要傷病（53.7%）。踝關(guān)節(jié)損傷會(huì)造成運(yùn)動(dòng)員的疼痛，踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，關(guān)節(jié)捻發(fā)音，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致殘疾。

3.預(yù)防踝關(guān)節(jié)損傷的重要性

在美國(guó)，平均每天發(fā)生踝關(guān)節(jié)損傷多達(dá)23000例。一項(xiàng)1983年的調(diào)查報(bào)告顯示美國(guó)次年花費(fèi)20億美元在中度及重度踝關(guān)節(jié)扭傷，并預(yù)計(jì)2008年這個(gè)數(shù)字將達(dá)到42.2億美元。對(duì)運(yùn)動(dòng)員的研究顯示這些數(shù)字主要發(fā)生在籃球運(yùn)動(dòng)中。

（三）評(píng)價(jià)籃球鞋鞋幫高度對(duì)預(yù)防踝關(guān)節(jié)損傷的常用生物力學(xué)指標(biāo)

1.運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)

運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)主要選取踝翻轉(zhuǎn)角γ。

（1）定義

如圖1所示，由右足跟點(diǎn)L和右足跟上點(diǎn)K之間構(gòu)成的直線與右跟鍵點(diǎn)J和右跟鍵上點(diǎn)I構(gòu)成的直線在人體冠狀面上的投影形成的夾角，反應(yīng)踝關(guān)節(jié)的翻轉(zhuǎn)程度。一般當(dāng)圖中直線LK按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)向直線JI形成銳角夾角時(shí)，定義翻轉(zhuǎn)角γ為負(fù)值，表示足部外翻；當(dāng)銳角夾角是由直線LK按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)向直線JI形成時(shí)，定義翻轉(zhuǎn)角γ為正值，表示足部?jī)?nèi)翻。

圖1 踝翻轉(zhuǎn)角γ

（2）獲取方法

使用Qualisys紅外光點(diǎn)捕捉系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)行動(dòng)作的受試者進(jìn)行拍攝。然后使用Qualisys紅外光點(diǎn)分析系統(tǒng)獲取各標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后使用microsoft office excel和Qtools對(duì)獲得的個(gè)標(biāo)志點(diǎn)原始三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出個(gè)指標(biāo)值，進(jìn)而獲得踝翻轉(zhuǎn)角。

2.動(dòng)力學(xué)指標(biāo)

動(dòng)力學(xué)指標(biāo)主要選取：（1）Fz、Fx峰值力；（2）Fz、Fx到達(dá)峰值力的時(shí)間。

（1）定義

如圖2所示，測(cè)力臺(tái)三個(gè)方向和人體運(yùn)動(dòng)方向示意圖，定義前方、側(cè)向和豎直方向上為正。Fz、Fx分別表示地面反作用力在垂直方向和水平側(cè)向方向上的峰值；到達(dá)峰值力的時(shí)間是指從接觸地面瞬間開始計(jì)時(shí)到峰值力出現(xiàn)的時(shí)間。

圖2 測(cè)力臺(tái)三個(gè)方向和人體運(yùn)動(dòng)方向示意圖

（2）獲取方法

受試者在Kistler三維測(cè)力臺(tái)上做動(dòng)作。然后使用Kistler測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)自帶軟件得到Fz、Fx（要對(duì)體重進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以排除自身體重的差異）。

3.肌電指標(biāo)

肌電指標(biāo)主要選取：（1）落地前：預(yù)激活出現(xiàn)的時(shí)間、預(yù)激活強(qiáng)度；（2）落地后：肌電活動(dòng)貢獻(xiàn)率、積分肌電和均方根振幅最大值。

（1）定義

預(yù)激活時(shí)間是指在受試者在懸空下落時(shí)有肌肉活動(dòng)出現(xiàn)時(shí)刻至落地時(shí)刻的這段時(shí)間；預(yù)激活強(qiáng)度指預(yù)激活時(shí)間內(nèi)的平均振幅；積分肌電是指所得肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后求單位時(shí)間內(nèi)肌肉信號(hào)曲線下面積的總和，反映肌肉在動(dòng)作過(guò)程中的所表現(xiàn)的出來(lái)的總的肌肉活性；肌電活動(dòng)貢獻(xiàn)率是指落地后各塊肌肉的積分肌電占總積分肌電的百分比，反映動(dòng)作過(guò)程中各塊肌肉用力的主次關(guān)系；均方根振幅最大值是指幾點(diǎn)振幅的均方根最大值，反映運(yùn)動(dòng)單位募集數(shù)最多、放電頻率最大的情況。

（2）獲取方法

此類研究踝關(guān)節(jié)損傷的文獻(xiàn)中一般選擇脛骨前肌、腓骨中肌和腓骨短肌作為測(cè)試肌群。使用Mage肌電采集分析系統(tǒng)，對(duì)上述肌肉貼點(diǎn)、采集信號(hào)。然后用Mage肌電采集分析系統(tǒng)自帶的軟件對(duì)原始肌電信號(hào)進(jìn)行處理，獲得上述指標(biāo)數(shù)據(jù)。

（四）籃球鞋鞋幫高度對(duì)踝關(guān)節(jié)損傷的預(yù)防國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著籃球運(yùn)動(dòng)的升溫，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)籃球鞋的研究興趣也不斷增長(zhǎng)，其中高幫籃球鞋是否對(duì)踝關(guān)節(jié)扭傷的防護(hù)有積極作用已成為研究人員研究的熱點(diǎn)。但事實(shí)上，研究人員至今為止尚未對(duì)此問(wèn)題達(dá)成共識(shí)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者穿著高幫籃球鞋時(shí)前腳掌和頭部受到的沖擊力均較穿著低幫籃球鞋時(shí)大，但脛骨所受的沖擊力較小。

四、研究結(jié)論

研究籃球鞋鞋幫高度對(duì)踝關(guān)節(jié)損傷預(yù)防的效果時(shí)可用多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，生物力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)中除了常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)指標(biāo)外，肌電指標(biāo)也逐漸運(yùn)用于評(píng)價(jià)中。由此可看出對(duì)籃球鞋鞋幫高度的研究已從之前的單純的踝關(guān)節(jié)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)角度逐漸發(fā)展到從神經(jīng)肌肉的動(dòng)用角度。目前國(guó)內(nèi)外研究普遍持三種觀點(diǎn)：第一種認(rèn)為高幫籃球鞋對(duì)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有積極作用；第二種認(rèn)為高幫籃球鞋對(duì)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性雖有一定作用但也在一定程度上影響了運(yùn)動(dòng)能力；第三種認(rèn)為高幫籃球鞋對(duì)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性無(wú)明顯作用。如何利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)鞋幫高度對(duì)預(yù)防踝關(guān)節(jié)損傷的作用，如何根據(jù)運(yùn)動(dòng)員自身特點(diǎn)選擇合適地籃球鞋等問(wèn)題尚需要進(jìn)一步研究。

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第6篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

關(guān)鍵詞：技術(shù)；生物力學(xué)；負(fù)荷

1.引言

實(shí)現(xiàn)體育社會(huì)潛力最主要的行為者是體育院系的畢業(yè)生。因此，在學(xué)生職業(yè)技能形成的學(xué)校教育階段必須形成跑的正確理解和完善跑的技術(shù)。高等院校體育院系的學(xué)生入學(xué)時(shí)已經(jīng)具備了多年的訓(xùn)練和比賽經(jīng)驗(yàn)。所從事的專項(xiàng)活動(dòng)必然對(duì)其跑的技術(shù)產(chǎn)生影響。因此本文試圖在考慮學(xué)生原有專項(xiàng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建合理的跑的技術(shù)教學(xué)方法。

2.研究對(duì)象與研究方法

2.1研究對(duì)象：高等學(xué)校體育院系學(xué)生跑的技術(shù)的形成和完善過(guò)程。

2.2研究方法：

2.2.1 文獻(xiàn)資料法

查閱大量有關(guān)跑的技術(shù)的文獻(xiàn)資料，對(duì)本文的研究給予了理論支撐。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)法

對(duì)田徑跑的專項(xiàng)學(xué)生（n=13），體操專項(xiàng)學(xué)生（n=12），摔跤專項(xiàng)學(xué)生（n=13）進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中田徑組為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)為期一學(xué)年，在田徑課的準(zhǔn)備活動(dòng)中采用針對(duì)性的練習(xí)調(diào)整跑的技術(shù)。

2.2.3 攝像與解析法

高速攝影法和影片解析法，用一臺(tái)高速攝影機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定點(diǎn)拍攝，拍攝頻率100 f/s。教學(xué)實(shí)驗(yàn)前受試者以自己舒適的速度跑300米，在其不知情的情況下進(jìn)行拍攝。實(shí)驗(yàn)后同樣的方法進(jìn)行攝像。運(yùn)用“Selicon COACH”，軟件進(jìn)行解析獲取本研究所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)原始數(shù)據(jù)。

2.2.4數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

對(duì)所獲數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS14.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行處理。

3. 結(jié)果分析與討論

3.1 不同專項(xiàng)學(xué)生跑的生物力學(xué)特征分析

我們的實(shí)驗(yàn)研究了完全不同的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)-體操與摔跤。體操專項(xiàng)學(xué)生的特點(diǎn)是動(dòng)作幅度大而且以前腳掌著地。摔跤專項(xiàng)學(xué)生的特點(diǎn)是幅度小以腳跟或者全腳掌著地。田徑組在研究中作為對(duì)照組。

不同專項(xiàng)學(xué)生的跑的生物力學(xué)參數(shù)見表1，從表中可以看出田徑專項(xiàng)學(xué)生以更大的著地角放腳，這使他們有效的減小了緩沖距離，比體操運(yùn)動(dòng)員減少了16厘米，比摔跤運(yùn)動(dòng)員減少了8厘米。由于緩沖距離與作用于支撐運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷直接相關(guān)。為了減小對(duì)運(yùn)動(dòng)支撐器官的負(fù)荷體操專項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)員完善跑的技術(shù)首先要解決的問(wèn)題是積極放腳和著地時(shí)前腳掌接近身體重心。而對(duì)于摔跤專項(xiàng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)首要的任務(wù)是形成在著地時(shí)以前腳掌著地的習(xí)慣。這樣可以使人體最強(qiáng)大的彈簧-前腳掌參與到緩沖過(guò)程中來(lái)。從而減少有效降作用于腰椎的負(fù)荷。

田徑專項(xiàng)的學(xué)生身體重心騰起角顯著的低于其他專項(xiàng)的學(xué)生（р < 0.05），這減小了支撐階段垂直方向的重心起伏。“跳動(dòng)式”跑步在摔跤專項(xiàng)的大學(xué)生中反映最為明顯。其重心騰起角為 10.2 °，比田徑專項(xiàng)和體操專項(xiàng)的學(xué)生高1.4°和0.8°。這表明摔跤專項(xiàng)的學(xué)生在跑的過(guò)程中相對(duì)垂直分速度大于其他專項(xiàng)的學(xué)生。體操專項(xiàng)與摔跤專項(xiàng)學(xué)生在支撐時(shí)間與緩沖距離這兩項(xiàng)指標(biāo)上與田徑專項(xiàng)學(xué)生存在顯著性差異。

在達(dá)到垂直位置前的緩沖階段支撐腿出現(xiàn)屈膝和屈髖，屈膝和屈髖的程度說(shuō)明了身體重心下降的程度，也可以用此指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)支撐腿退讓性工作的效果。屈膝角最大的出現(xiàn)在體操專項(xiàng)學(xué)生中，較田徑組高14.4°和較摔跤組高10.4°。這是由于他們消極放腿的原因引起。最終導(dǎo)致了重心起伏較大。這樣體操組與摔跤組學(xué)生重心起伏超過(guò)8cm，明顯高于田徑組學(xué)生。消極的放腿還導(dǎo)致了緩沖階段退讓性工作的效果，延長(zhǎng)了支撐時(shí)間，因此田徑組學(xué)生支撐時(shí)間顯著性（р < 0.05）短于體操組（0.118 с）與摔跤組（0.152 с）。然而雖然支撐時(shí)間與緩沖時(shí)間田徑組短于實(shí)驗(yàn)組，但是蹬地距離（53.04 см）卻明顯的長(zhǎng)于體操組47.4 см.與摔跤組45.4cm。

表1 不同專項(xiàng)大學(xué)生跑的生物力學(xué)特征

3.2 體操專項(xiàng)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)前后跑的技術(shù)的變化

由于體操專項(xiàng)的學(xué)生特點(diǎn)是消極著地支撐，這導(dǎo)致了緩沖距離延長(zhǎng)，降低了垂直位置時(shí)的身體重心，也相應(yīng)的增加了對(duì)運(yùn)動(dòng)支撐器官的負(fù)荷。因此他們被施加了能提高主動(dòng)積極著地，使著地點(diǎn)靠近身體重心的練習(xí)。主要練習(xí)如下：肩倒立做蹬自行車運(yùn)動(dòng)、身體前傾和積極放腿的大步走、小步跑、直腿跑、高抬腿跑、積極落地的單足跳、兩人練習(xí)等。

教學(xué)實(shí)驗(yàn)后證明對(duì)于減小運(yùn)動(dòng)支撐器官承受的負(fù)荷方面的指標(biāo)教學(xué)實(shí)驗(yàn)是有效的，著地角實(shí)驗(yàn)前（69，8 ±0，6）°，實(shí)驗(yàn)后（72，2 ±0，3）°，增加了2.4°。這表明學(xué)生在跑時(shí)更加積極主動(dòng)的在接近垂直的位置放腿，這種著地方式使緩沖距離減少了8.4厘米。實(shí)驗(yàn)后身體重心下降程度變小，屈膝角和屈髖角均顯著性增大，其中屈膝角由原來(lái)（133，0±2，0）°到（142，0±1，2）°增加9°，屈髖角增加3°。緩沖距離也有了顯著性的減少，減少了8.4cm。

3.3田徑專項(xiàng)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)前后跑的技術(shù)變化

田徑專項(xiàng)大學(xué)生在本實(shí)驗(yàn)中作為對(duì)照組，采用常規(guī)教學(xué)方法教學(xué)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明田徑專項(xiàng)大學(xué)生所有跑的技術(shù)指標(biāo)均有好轉(zhuǎn)。減小了蹬地角和騰起角，減低了重心起伏，屈髖角有所增加但屈膝角由于蹬地角和騰起角變小而變小，但是經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)顯著性變化。在總體好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)下田徑專項(xiàng)學(xué)生跑的技術(shù)的緩沖距離和蹬地距離沒有變化。可能的原因?yàn)橐皇翘飶綄ｍ?xiàng)學(xué)生的跑的技術(shù)已經(jīng)定型，很難在短時(shí)間改變。二是缺少有效的教學(xué)手段來(lái)減少消極用力的緩沖距離。

3.4不同專項(xiàng)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)后跑的生物力學(xué)特征對(duì)比

不同專項(xiàng)的大學(xué)生實(shí)驗(yàn)后在反映運(yùn)動(dòng)支撐器官所受負(fù)荷的指標(biāo)上已經(jīng)沒有顯著性的區(qū)別，見表2。著地角全部增大。減小了緩沖階段的制動(dòng)作用。3組學(xué)生的騰起角均變小，減小了跑動(dòng)中的重心起伏，減低了對(duì)運(yùn)動(dòng)支撐器官的沖擊。其中體操組和摔跤組具有顯著性區(qū)別。在實(shí)驗(yàn)前體操組與摔跤組與田徑組在騰起角這一指標(biāo)上具有顯著性差異，但是在實(shí)驗(yàn)后各組之間已經(jīng)沒有了顯著性差異，尤其是摔跤組騰起角下降了2.1°。在垂直點(diǎn)支撐腿屈膝角和屈髖角明顯變大，并且在不同專項(xiàng)學(xué)生之間不再具有顯著性差別。體操組學(xué)生屈膝角增加了9°，而摔跤組學(xué)生則在屈髖角這一指標(biāo)增加了9°。這表明這表明試驗(yàn)者更加主動(dòng)的放腿著地支撐，使著地點(diǎn)接近身體重心投影點(diǎn)。在這種情況下在到達(dá)垂直位置之前因退讓性工作儲(chǔ)備了更多的彈性勢(shì)能，促進(jìn)了蹬地時(shí)肌肉的有效工作。

表2不同專項(xiàng)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)后跑的生物力學(xué)特征對(duì)比

此外應(yīng)該注意到這樣一個(gè)事實(shí)，身體重心起伏程度在不同專項(xiàng)的學(xué)生中都有了下降，尤其是實(shí)驗(yàn)組。在實(shí)驗(yàn)后與田徑組已經(jīng)沒有顯著性差異。這表明實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生的跑的技術(shù)已經(jīng)更為經(jīng)濟(jì)和有效。

實(shí)驗(yàn)組在跑速下降的緩沖距離明顯下降（р < 0.05），在這一指標(biāo)上實(shí)驗(yàn)后與田徑組已經(jīng)很接近，經(jīng)檢驗(yàn)沒有顯著性差異。而田徑組則基本沒有變化。經(jīng)過(guò)對(duì)跑的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析后認(rèn)為實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生進(jìn)步更為明顯。在反映對(duì)運(yùn)動(dòng)支撐器官所承受的的負(fù)荷的指標(biāo)上與田徑組已經(jīng)很接近 ，證明試驗(yàn)的教學(xué)方法有效。

4. 結(jié)論與建議

4.1 決定運(yùn)動(dòng)支撐器官受到的負(fù)荷的跑的技術(shù)指標(biāo)是身體重心起伏程度、緩沖距離和著地方式。

4.2 高等院校體育院系學(xué)生跑的技術(shù)受先前專項(xiàng)影響。對(duì)于體操專項(xiàng)學(xué)生來(lái)說(shuō)消極放腿和著地點(diǎn)遠(yuǎn)離身體重心投影點(diǎn)。而對(duì)于摔跤專項(xiàng)學(xué)生來(lái)說(shuō)特點(diǎn)是以后腳跟著地和重心起伏過(guò)大。

4.3 完善跑的技術(shù)首先要系統(tǒng)的評(píng)價(jià)這些指標(biāo)：騰起角、重心起伏程度、緩沖距離、著地方式等。與跑的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)損傷關(guān)系最大的是著地放腿方式。

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第7篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

骨性偏頜畸形是由于上下頜骨左右不對(duì)稱形成的顏面部畸形，以上下頜側(cè)方關(guān)系不調(diào)，牙中線不一致，頦部偏斜為主要臨床特征的一類復(fù)雜畸形。它嚴(yán)重影響患者容貌、咀嚼、發(fā)音功能，給患者生理及心理造成巨大的壓力，而且常造成患者雙側(cè)顏面不對(duì)稱及關(guān)系紊亂［1］。顳下頜關(guān)節(jié)(temporomandibularjoint，TMJ)是人體最復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，對(duì)它的研究一直是口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)的熱點(diǎn)。由于研究方法和手段的限制，對(duì)TMJ生物力學(xué)行為的認(rèn)識(shí)一直未取得令人滿意的成果。隨著有限元理論分析方法在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)TMJ的應(yīng)力分布及其變化規(guī)律有了初步認(rèn)識(shí)。然而，至今尚未見到有關(guān)于骨性偏頜患者顳下頜關(guān)節(jié)力學(xué)分析的報(bào)道。本研究利用三維有限元模型進(jìn)行了骨性偏頜患者顳下頜關(guān)節(jié)生物力學(xué)的分析。

1材料和方法

1．1實(shí)驗(yàn)對(duì)象和三維影像的獲取選取臨床1例因偏頜求治的女性患者，21歲。患者無(wú)頜面部外傷史，無(wú)系統(tǒng)疾病史，無(wú)正畸史。面部不對(duì)稱，頦部偏右約3mm。拍攝頭顱后前位片和側(cè)位片，以及進(jìn)一步的三維計(jì)算機(jī)斷層掃描重建(圖1)，發(fā)現(xiàn)患者右側(cè)升支相對(duì)左側(cè)較短;上頜平面和下頜平面圍繞矢狀軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致平面傾斜(左低右高)。對(duì)患者進(jìn)行CT和MRI檢查，獲取三維影像。通過(guò)螺旋CT掃描裝置(SiemensSomatomPlus2，SiemensAG．，Munich，Germany;120kV，175mA)獲取患者CT數(shù)據(jù)。CT掃描間的距離為0．60mm，平面分辨率0．32mm/像素，總共得到了219層圖像。通過(guò)1．5特斯拉的磁共振成像掃描儀(SiemensMagnetomVisionPlus，Germany)獲取患者的MRI數(shù)據(jù)。MRI掃描的參數(shù)是T1加權(quán)自旋回波序列、800ms的重復(fù)時(shí)間，層面厚度為4mm，而且層面間沒有間距。

1．2建立包含顳骨、下頜骨和關(guān)節(jié)盤三維有限元模型將CT的數(shù)據(jù)通過(guò)Mimics軟件中進(jìn)行組織分離，得到各層影像上頜骨和下頜骨包括牙齒的基本輪廓，并生成相關(guān)的．stl格式的點(diǎn)云文件。采用達(dá)索公司生產(chǎn)的CADTIA軟件，運(yùn)用逆向工程的方法，擬合出實(shí)體的三維結(jié)構(gòu)模型，并確定坐標(biāo)軸(圖2)。將模型導(dǎo)入Ansysworkbench軟件中，網(wǎng)格劃分得到有限元模型。髁突模型表面向外擴(kuò)展用來(lái)填充髁突的邊緣和靠髁突的顳窩區(qū)域的邊緣的間隙，通過(guò)模型間布爾運(yùn)算的方法，得到關(guān)節(jié)盤模型。這樣就得到了包括顳骨、下頜骨和關(guān)節(jié)盤的有限元模型，模型的基本信息為節(jié)點(diǎn)總數(shù)165050，單元總數(shù)102342，單元類型是四面體單元(圖3)。

1．3咀嚼肌的生物力學(xué)模型將MRI檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics參照Koolstra［2］的方法，以人工勾畫的方式提取出感興趣區(qū)肌肉的外形輪廓。從頭部MRI影像中提取出咀嚼肌的斷層形態(tài)，按其坐標(biāo)在空間疊加，可以得到肌肉的形態(tài)。將頜骨模型和MRI得到咀嚼肌模型進(jìn)行疊加和擬合，這樣就可以得到主要咀嚼肌在下頜骨的附著面和各個(gè)肌肉橫截面積及兩側(cè)比值。通過(guò)肌肉的起止點(diǎn)的中心，并參考肌肉形態(tài)，定出肌肉的作用方向的坐標(biāo)［3］。

1．4材料特性選取下頜骨的外層單元作為皮質(zhì)骨，內(nèi)層單元作為松質(zhì)骨。將關(guān)節(jié)窩幾何形狀稍作簡(jiǎn)化，均作為皮質(zhì)骨處理。皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、關(guān)節(jié)盤等材料常數(shù)參照Tanaka等［4］的數(shù)值(表1)。模型各部分為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的線彈性材料。

1．5邊界條件對(duì)于該有限元模型的邊界條件，所有方向的運(yùn)動(dòng)被位于顳骨后緣頂部的節(jié)點(diǎn)所限制，而所有位于顳骨頂部的節(jié)點(diǎn)限制了垂直方向的運(yùn)動(dòng)。矢狀向的運(yùn)動(dòng)被顴弓和顳骨后部分的節(jié)點(diǎn)所限制。最后，冠狀向的運(yùn)動(dòng)被顳骨中部的節(jié)點(diǎn)所限制。咬合面視為只能壓不能拉。

2結(jié)果

在這個(gè)模型中，通過(guò)模擬牙尖交錯(cuò)位來(lái)計(jì)算加載的方案。咬肌肌力參考Koolstra［5］和Korioth［6］研究。偏斜對(duì)側(cè)咬肌肌力的最大值定為100N［3］，其他肌肉的力值通過(guò)肌肉橫截面積測(cè)量轉(zhuǎn)換得出(表2)。在模擬肌肉負(fù)載狀況下，可以觀察到偏斜對(duì)側(cè)和偏斜側(cè)的關(guān)節(jié)盤處于不同的受力模式。偏斜對(duì)側(cè)的受力部位靠?jī)?nèi)側(cè)，是一種集中的方式;然而偏斜側(cè)的受力部位靠外側(cè)，是一種分散的方式(圖4)。在關(guān)節(jié)窩區(qū)也出現(xiàn)類似的結(jié)果(圖5)。可以發(fā)現(xiàn)移到偏斜對(duì)側(cè)顳骨的應(yīng)力集中在顳窩前部和內(nèi)側(cè)，而轉(zhuǎn)移到偏斜側(cè)顳骨的應(yīng)力分散到顳窩的外側(cè)。這種不同的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，既反映了非對(duì)稱加載，也反映了偏頜患者兩側(cè)髁突的形態(tài)變化。在冠狀面方向的斷面圖中，可以觀察到偏斜側(cè)關(guān)節(jié)窩外側(cè)(顳骨鼓室部分)受力大，偏斜對(duì)側(cè)關(guān)節(jié)窩內(nèi)側(cè)受力較大(圖6)。在矢狀面方向的圖中可以看到受力部位均靠前，而且偏斜對(duì)側(cè)較偏斜側(cè)集中(圖7)。通過(guò)觀察關(guān)節(jié)盤中心區(qū)域的斷面圖，可見其應(yīng)力變化和在關(guān)節(jié)窩區(qū)出現(xiàn)的結(jié)果類似(圖8～9)。兩側(cè)關(guān)節(jié)盤的受力和各個(gè)方向的分力見表3。

第8篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

【摘要】目的 探討項(xiàng)韌帶鈣化與頸椎病的關(guān)系。方法 觀察210例項(xiàng)韌帶鈣化的X線特征,結(jié)合文獻(xiàn)分析與頸椎病的關(guān)系。結(jié)果 項(xiàng)韌帶鈣化與頸椎病的形成密切相關(guān)。結(jié)論 項(xiàng)韌帶鈣化單獨(dú)存在時(shí)可作為頸椎病的早期診斷。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)韌帶鈣化;頸椎病

項(xiàng)韌帶鈣化是項(xiàng)韌帶出現(xiàn)的一種鈣化現(xiàn)象,正確認(rèn)識(shí)這一病理現(xiàn)象對(duì)預(yù)防及治療頸椎病意義重大,本文對(duì)210例項(xiàng)韌帶鈣化的X光四位片綜合分析,結(jié)合臨床和文獻(xiàn)總結(jié)出項(xiàng)韌帶鈣化與頸椎病的形成密切相關(guān),項(xiàng)韌帶鈣化可作為頸椎病的早期診斷,報(bào)告如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料本組210例,其中男121例,女89例,年齡41～79歲,平均年齡51.2歲。

1.2 臨床表現(xiàn)頸部僵硬105例,頸后疼痛91例,上肢麻木131例,頭痛39例,眩暈101例。

2 結(jié) 果

本組210例項(xiàng)韌帶鈣化者,其中193例頸椎椎體前后緣、鉤椎關(guān)節(jié)等處有不同程度的骨質(zhì)增生現(xiàn)象,47例有生理曲度的改變,89例伴有頸部不同程度的椎間盤膨出、突出表現(xiàn),僅有2例為單純的項(xiàng)韌帶鈣化,此2例年齡均為41歲,臨床均以頸部僵硬一月以內(nèi)為主訴就診,其余208例患者均有一月以上病史,伴隨有不同程度的頸椎病。

3 討 論

3.1 項(xiàng)韌帶的功能及鈣化的意義項(xiàng)韌帶有協(xié)助頸部肌肉支持頭頸的作用,并有對(duì)抗頸椎屈曲保持頸椎挺直的作用,其主要功能為限制脊柱前屈。當(dāng)項(xiàng)韌帶受到拉伸負(fù)荷時(shí),韌帶變長(zhǎng);當(dāng)拉伸解除后,膠原纖維在其周圍彈力纖維的牽拉下,恢復(fù)其原有的彎曲結(jié)構(gòu)。膠原纖維本身的伸展性較差,而項(xiàng)韌帶內(nèi)膠原纖維與彈力纖維有著微妙的比例關(guān)系,這樣既允許椎骨間有一定的活動(dòng)度,又參與了脊柱的穩(wěn)定作用。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為:項(xiàng)韌帶鈣化可理解為項(xiàng)韌帶超負(fù)荷的一種表現(xiàn)[1,2]。

3.2 項(xiàng)韌帶鈣化的病因及病理多數(shù)學(xué)者們認(rèn)為項(xiàng)韌帶鈣化與創(chuàng)傷有關(guān)[3],外傷性的急性牽拉,頭部過(guò)度前屈、持久低頭工作或睡眠時(shí)枕頭過(guò)高均可牽拉項(xiàng)韌帶引起疲勞性損傷,肌輕微撕裂、出血、滲出、水腫,在不斷損傷和修復(fù)的過(guò)程中,肌與肌、肌與韌帶間發(fā)生粘連、攣縮、瘢痕、變形、硬化、局部微循環(huán)發(fā)生障礙,從而使大量的軟骨細(xì)胞增生,甲苯胺藍(lán)染色使膠原纖維及軟骨細(xì)胞呈強(qiáng)陽(yáng)性,強(qiáng)異染物質(zhì)系酸性粘多糖,其主要成分是硫酸軟骨素,研究表明其與鈣鹽的沉著密切相關(guān)。此外,軟骨細(xì)胞具有合成堿性磷酸酶的能力,這也是基質(zhì)鈣化所必須的。項(xiàng)韌帶鈣化的上述病理改變表明它最終是朝著骨化的方向演變。

3.3 項(xiàng)韌帶鈣化與頸椎病的關(guān)系頸椎病是中老年的常見病和多發(fā)病,是由于頸椎椎體、椎間盤、鉤椎關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)及頸部軟組織發(fā)生退行性改變而壓迫或刺激頸部血管、神經(jīng)根和脊髓引起的一系列臨床癥狀。隨著年齡的增長(zhǎng),頸椎發(fā)生退行性變、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)、椎間關(guān)節(jié)紊亂、失穩(wěn)等狀態(tài)下,此時(shí)頸椎的運(yùn)動(dòng)功能及生物力學(xué)特性發(fā)生了變化,椎體承受力量不均勻,項(xiàng)韌帶負(fù)荷過(guò)重,受損傷的機(jī)會(huì)也增加,進(jìn)一步加劇頸椎骨骼-肌肉系統(tǒng)的退變。頸椎生物力學(xué)失衡是引起頸椎病的重要原因。項(xiàng)韌帶的代償性拉長(zhǎng)及剝離,打破了生物力學(xué)的平衡及協(xié)調(diào)的肌群,而導(dǎo)致頸椎的不穩(wěn)定和序列紊亂,進(jìn)一步加劇頸椎病的發(fā)生。目前普遍認(rèn)為頸椎生物力學(xué)失衡是引起頸椎病的外因,頸椎病的發(fā)展可視為正常頸椎生物力學(xué)平衡的破壞,而項(xiàng)韌帶在頸椎穩(wěn)定性中起著重要的作用。以上所述均說(shuō)明項(xiàng)韌帶損傷、鈣化與頸椎病有著密切的關(guān)系,是引起頸椎病的一個(gè)因素或是頸椎病的早期形成[1-3]。

總之,當(dāng)頸椎椎間盤及頸椎關(guān)節(jié)發(fā)生退行性變化時(shí),則出現(xiàn)頸椎關(guān)節(jié)節(jié)段性失穩(wěn),于是破壞了頸椎正常的生物力學(xué)平衡,并有椎體側(cè)彎或關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)移位、滑脫,在相當(dāng)于該段水平的項(xiàng)韌帶可發(fā)生鈣化。人們長(zhǎng)期前傾或低頭工作引起項(xiàng)韌帶肌肉痙攣、勞損,久之肌力減弱,使動(dòng)力平衡破壞影響了靜力平衡,從而促使頸椎病的發(fā)生。作者認(rèn)為在項(xiàng)韌帶鈣化單獨(dú)存在時(shí),應(yīng)視為頸椎病的早期診斷依據(jù),此階段是治療及預(yù)防頸椎病的最有利時(shí)機(jī)。

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第9篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征范文

隨著脊柱外科經(jīng)后路內(nèi)固定手術(shù)普遍開展，各種椎弓根螺釘固定系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于臨床，但Esses等[1]通過(guò)臨床應(yīng)用調(diào)查這些固定器械發(fā)現(xiàn)沒有哪一種椎弓根螺釘固定比較完善，大量病例的遠(yuǎn)期隨訪表明并發(fā)癥多。主要是螺釘松脫、斷釘、內(nèi)固定不牢固、矯正度丟失、椎體間融合形成假關(guān)節(jié)、脫位術(shù)后復(fù)發(fā)、椎弓根斷裂等。Wittenberg[2]認(rèn)為椎弓根螺釘固定產(chǎn)生并發(fā)癥多的原因是螺釘內(nèi)固定疲勞的結(jié)果。內(nèi)固定器械受周期性負(fù)荷而導(dǎo)致疲勞。結(jié)合國(guó)內(nèi)外在椎弓根螺釘內(nèi)固定疲勞生物力學(xué)方面的研究綜述如下：

1 椎弓根螺釘疲勞指標(biāo)

Yamgata等[3]認(rèn)為要研究椎弓根螺釘內(nèi)固定生物力學(xué)疲勞特性，應(yīng)從下面3個(gè)方面確定：①螺釘強(qiáng)度——疲勞次數(shù)關(guān)系：就是測(cè)定螺釘植入后其強(qiáng)度與周期性負(fù)荷次數(shù)（疲勞次數(shù)）關(guān)系；②測(cè)定螺釘旋入/出力矩。這具指標(biāo)能表明螺釘固定疲勞前后的力矩變化，代表期疲勞程度；③螺釘最大軸向拔出力，表示釘一骨界面緊握力牢固性。Wittenberg等也研究了強(qiáng)度一疲勞次數(shù)關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)螺釘固定強(qiáng)度隨疲勞次數(shù)增加而下降。Zdeblick等[3]研究螺釘旋入/出力矩與疲勞次數(shù)關(guān)系，并指出力矩隨疲勞總?cè)藬?shù)增加下降。軸向拔出力也下降；釘一骨界面軸向拔出力也隨疲勞次數(shù)增加而下降。

材料選擇，Smith[5]認(rèn)為椎弓根螺釘內(nèi)固定生物力學(xué)體外試驗(yàn)標(biāo)本材料有3個(gè)來(lái)源：①人尸體脊柱標(biāo)本，最佳是人新鮮尸體脊術(shù)，但來(lái)源有限；②人工摹擬脊柱，人工按脊柱椎體骨質(zhì)等特點(diǎn)仿造出脊柱標(biāo)本，在制造過(guò)程中可人為設(shè)計(jì)安置各種電子測(cè)定元件，有利于試驗(yàn)記錄測(cè)量，但與人體脊柱質(zhì)、量等各方面相差大；③動(dòng)物新鮮脊柱標(biāo)本，目前常用是牛的脊柱，Eilke等[6]應(yīng)用小牛的胸6至腰6脊柱段與人胸腰椎脊柱段進(jìn)行體外比較生物力學(xué)試驗(yàn)，得出試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析無(wú)差異，所以他認(rèn)為在體外生物力學(xué)試驗(yàn)可用小牛脊柱代替人脊柱當(dāng)試驗(yàn)材料。人活體內(nèi)研究因條件及醫(yī)學(xué)倫理限制，很少研究。

椎弓根螺釘內(nèi)固定疲勞試驗(yàn)研究方法及儀器：椎弓根螺釘內(nèi)固定試驗(yàn)是摹擬內(nèi)固定器械在體內(nèi)受脊柱三維六自由度周期負(fù)荷作用下生物力學(xué)疲勞變化規(guī)律。研究較復(fù)雜，儀器測(cè)試要求高。目前沒有規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。Goel等[7]認(rèn)為一種標(biāo)準(zhǔn)體外疲勞試驗(yàn)一定要做到對(duì)椎弓根螺釘內(nèi)固定器械進(jìn)行摹擬在體測(cè)試，獲得不同負(fù)荷周期性作用下測(cè)出強(qiáng)度-疲勞次數(shù)關(guān)系曲線。疲勞試驗(yàn)80年代前大都是沒有內(nèi)固定器下的單純標(biāo)本人工機(jī)械試驗(yàn)。隨著電子技術(shù)發(fā)展，90年代后自動(dòng)化的試驗(yàn)機(jī)器完全代替人工機(jī)械方法，他介紹了美國(guó)明尼蘇達(dá)州制造的雙軸液壓伺服生物材料測(cè)試系統(tǒng)即MTS試驗(yàn)機(jī)。該機(jī)優(yōu)點(diǎn)能摹擬人體脊柱在維六自由度運(yùn)動(dòng)，即能旋轉(zhuǎn)、拉伸、周期性加載荷，測(cè)定過(guò)程全自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制，減少人為誤差，同時(shí)測(cè)定強(qiáng)度一疲勞次數(shù)曲線、拔出力和力矩，被認(rèn)為是目前先進(jìn)的生物力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)。 smith[5]也持相同觀點(diǎn)而且建議體外生物力學(xué)試驗(yàn)研究程序化：試驗(yàn)原理度量科學(xué)化試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)儀器選擇負(fù)荷加載選定（目前沒有具體標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)本固定安裝測(cè)度系統(tǒng)準(zhǔn)備收集試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析、討論。另外Yamagata等[3]介紹日本京都制造通用疲勞試驗(yàn)機(jī)。該機(jī)也是電子程控測(cè)試，但僅測(cè)出強(qiáng)度-疲勞次數(shù)關(guān)系單項(xiàng)指標(biāo)。還有方法僅測(cè)出力矩，或僅側(cè)剛度，或僅測(cè)拔出力等單項(xiàng)指標(biāo)。

2 影響椎弓根螺釘內(nèi)固定生物力學(xué)疲勞特性的因素

①椎體骨密度（BMD） 椎弓根及椎體骨密度對(duì)其螺釘固定疲勞生物力學(xué)是主要影響因素。Halvorson等[8]用雙光子骨密度測(cè)定儀測(cè)定標(biāo)本椎體骨密度，分成正常組：1.17±0.08g/cm2；骨質(zhì)疏松組：0.818±0.05g/cm2。發(fā)現(xiàn)正常骨質(zhì)密度組平均軸向挨出力為1540±361N；而骨質(zhì)疏松組為206±159N。即螺釘軸向拔出力與椎體骨密度呈正相關(guān)。Okuyama等[9]認(rèn)為BMD每降低10mg/ml。螺釘最在拔出力約減少60N。Kumano等[10]認(rèn)為Ⅲo骨質(zhì)疏松螺釘軸向拔出力100N以下，很容易松動(dòng)脫出，所以建議Ⅲo骨質(zhì)疏松不要直接用椎弓根螺釘固定。其它研究也證明骨密度對(duì)螺釘固定力矩、強(qiáng)度等有重要影響，且呈正相關(guān)[11-14]。

②椎弓根螺釘橫截面積大小和螺釘形態(tài)、長(zhǎng)度、固定深度 Brantley等[21]研究指出椎弓根螺釘橫截面積大小對(duì)椎弓根橫截面積占有70%以上才有足夠的固定強(qiáng)度；少于這個(gè)比例的螺釘則易疲勞松脫。但是當(dāng)螺釘截面積增大到占椎弓根橫截面積90%時(shí)，再增加螺釘直徑，沒有明顯增加固定強(qiáng)度，反面易使椎弓根爆裂骨折。由于椎弓根橫截面積有限，所以螺釘大小其橫截面積為椎弓根橫截面積的0.7-0.9之間為好。螺釘長(zhǎng)度增加，固定深度加深也有增強(qiáng)固定強(qiáng)度、防止疲勞作用。但固定深度椎體大小和椎弓根長(zhǎng)度的限制。他指出當(dāng)固定深度為螺釘進(jìn)入椎弓根穿刺點(diǎn)到椎弓根軸線與椎體前緣交點(diǎn)連線距離80%深度時(shí)（原則是螺釘尖端不要穿過(guò)椎體前緣皮質(zhì)）螺釘固定強(qiáng)度已足夠，再增加固定深度無(wú)明顯增加其固定強(qiáng)度。所以增加固定深度亦有限。還指出螺釘大小、長(zhǎng)度、深度對(duì)中度以上骨質(zhì)疏松者沒有增加固定強(qiáng)度。Zdeblik等[4]研究螺釘大小對(duì)扭力矩強(qiáng)度有正相關(guān)，即螺釘直徑加大，扭力矩可相應(yīng)增加。Kwok等[15]在人尸體上研究比較柱形螺釘和錐形螺釘旋入力矩和軸向拔出力。發(fā)現(xiàn)錐形螺釘能增強(qiáng)旋入力矩。柱形釘無(wú)此作用。但兩者軸向拔出力無(wú)差別。

③椎弓根長(zhǎng)、寬、高 Mckinley等用人工脊柱摹擬椎弓根長(zhǎng)、寬、高，并研究長(zhǎng)、寬、高對(duì)螺釘負(fù)荷彎力矩作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺釘負(fù)荷彎力矩與椎弓根高成負(fù)相關(guān)，與椎弓根長(zhǎng)度正相關(guān)，寬度對(duì)螺釘負(fù)荷彎力矩?zé)o明顯作用。

④螺釘孔道準(zhǔn)備方法及固定方向 George等[17]用鉆頭準(zhǔn)備孔道和用定位探子打出孔道方法，并比較2種方法準(zhǔn)備孔道后螺釘固定軸向拔出力，結(jié)果兩者無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但指出用鉆頭鉆法準(zhǔn)備釘孔道定位不準(zhǔn)，易造成椎弓根撕裂，而降低固定強(qiáng)度。Ronderos等[18]研究用擊打和非擊打2種方法準(zhǔn)備進(jìn)行螺釘固定測(cè)其釘-骨界面拔出力。還有Halrorson等[8]用比螺釘直徑小1mm或相等的兩種攻絲準(zhǔn)備孔道，測(cè)螺釘軸向拔出力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用小的攻絲錐準(zhǔn)備的孔道螺釘軸向拔出力要大于用與螺釘直徑等大的攻絲錐備成的孔道螺釘向拔出力。

⑤醫(yī)生手術(shù)熟練程度及技術(shù)水平 Stauber等[19]認(rèn)為椎弓根定位不準(zhǔn)確常使螺釘固定穿出椎弓根，破壞了椎弓根骨床質(zhì)量，降低了固定強(qiáng)度，也易造成神經(jīng)損傷。因此有應(yīng)用光纖內(nèi)窺鏡來(lái)探查螺釘孔道定位情況，以提高螺釘固定定位的準(zhǔn)確性。

⑥螺釘質(zhì)量螺釘質(zhì)量（包括所選用合金材料種類的好壞、剛度強(qiáng)度大小、生產(chǎn)工藝高低等）對(duì)其椎弓根固定穩(wěn)定性、牢固性很重要。發(fā)現(xiàn)經(jīng)椎弓根螺釘固定后螺釘彎曲或折斷，Esses等[1]認(rèn)為是與螺釘機(jī)械強(qiáng)度不夠、剛度達(dá)不到內(nèi)固定的要求、質(zhì)量不合格有關(guān)。Matsuzaki等認(rèn)為發(fā)生斷釘是螺釘質(zhì)量不過(guò)關(guān)的典型表現(xiàn)，他認(rèn)為一定要對(duì)每一種螺釘?shù)绕餍祽?yīng)用于臨床前進(jìn)行材料生物力學(xué)檢測(cè)，質(zhì)量合格后才能應(yīng)用。

⑦負(fù)荷大小、周期性次數(shù) Goel等[7]指出疲勞試驗(yàn)研究基本特征是在人為條件下，施加一定量的預(yù)負(fù)荷于標(biāo)本，在一定的頻率下周期性作用于內(nèi)固定器械來(lái)研究其疲勞反應(yīng)及其變化規(guī)律。但目前不同試驗(yàn)研究的預(yù)負(fù)荷、頻率、周期性負(fù)荷次數(shù)都不統(tǒng)一。Cunningham.等[21]研究結(jié)果表明：①在400N水平VSP、LSOLA、TSRH、加壓CD棒系統(tǒng)疲勞次數(shù)超過(guò)100萬(wàn)次；②在500N水平VSP、ISOLA、TSKH、加壓CD棒系統(tǒng)疲勞次數(shù)達(dá)60萬(wàn)次時(shí)出現(xiàn)疲勞；③在600N水平，4種器械內(nèi)固定系統(tǒng)平均20萬(wàn)次即出現(xiàn)疲勞反應(yīng)。可見椎弓根螺釘內(nèi)疲勞與其受力、疲勞次數(shù)、頻率均有關(guān)。Myers等[13]用MTS對(duì)單根螺釘固定進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，測(cè)其軸向拔出力，表明疲勞次數(shù)增加，拔出力下降。在相同疲勞條件下，Wittenberg等[2]AO螺釘平均73300次出現(xiàn)疲勞，VSP螺釘平均20800次出現(xiàn)疲勞，強(qiáng)度-疲勞次數(shù)關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺釘固定強(qiáng)度隨疲勞次數(shù)增加而下降，但不是線性相關(guān)。疲勞次數(shù)低于4000次時(shí)，各螺釘固定強(qiáng)度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

3 預(yù)防椎弓根螺釘固定疲勞的措施

預(yù)防椎弓根螺釘固定目的是要獲得牢固穩(wěn)定的內(nèi)固定以達(dá)到臨床治療目的。因此防止預(yù)防椎弓根螺釘固定產(chǎn)生疲勞問(wèn)題又成為人們研究的熱點(diǎn)。提高骨密度，防止骨質(zhì)疏松是經(jīng)椎弓根螺釘固定穩(wěn)定牢固的基礎(chǔ)[12]。Pfeiffer等[12]對(duì)Ⅲo骨質(zhì)疏松者準(zhǔn)備螺釘孔道后，用適量PMMA骨水泥填入孔道再擰入螺釘固定，結(jié)果可以提高螺釘軸向拔出力，固定更牢靠穩(wěn)定，從而防止疲勞。Chiba等[22]研究通過(guò)附加椎板鉤輔助固定可能減少椎弓根螺釘負(fù)荷而減少疲勞發(fā)生。Stovall等[23]研究腰骶椎融合術(shù)時(shí)也應(yīng)用附加椎板鉤輔助固定，也明顯增強(qiáng)內(nèi)固定牢固性。Dick等[24]研究在椎弓根螺釘骨固定器械兩側(cè)縱行板或棍間用橫桿連結(jié)裝置可以提高其固定強(qiáng)度，有利于防止疲勞。Lim[25]又研究了橫桿連結(jié)裝置最佳位置，認(rèn)為雙橫桿最佳位置是近側(cè)端桿位于縱行板或棍1/4處作用最大；遠(yuǎn)側(cè)橫桿應(yīng)位于縱桿1/8處起作用大。另外，提高外科醫(yī)生手術(shù)技術(shù)水平、技巧、熟練程度，對(duì)椎弓根螺釘內(nèi)固定牢固穩(wěn)定、降低疲勞也是一項(xiàng)重要措施。

4 椎弓根螺釘疲勞研究存在問(wèn)題

雖然椎弓根螺釘疲勞生物力學(xué)研究做了許多工作，但有些方面有待進(jìn)一步研究，主要有：①不同年齡段疲勞指標(biāo)正常參考值沒有確立；②疲勞與螺釘受力方向的關(guān)系沒有報(bào)道；③中國(guó)人應(yīng)用椎弓根螺釘?shù)钠谏锪W(xué)研究。 5 參考文獻(xiàn)

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