運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義精選(九篇)

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第1篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

【關(guān)鍵詞】24式太極拳；傳統(tǒng)楊式太極拳；生物力學(xué)對(duì)比

A Biomechanical Comparative Study between 24-Posture and Traditional Yangs Style Tai Chi

HU Yan-bin1, HU Xiao-chen2, ZHANG Xiu-juan1, ZHANG Xiao-di1, YU Xiaoyan1

(1. Department of Physical Education, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029;

2. Department of Physical Education, Beijing Language and Culture University, Beijing 100083)

【Abstract】 The research, employing research methods of biomechanics and advanced instrument (QUALISYS-MCU500 infrared radioactive testing system), makes a biomechanical analysis into the 24-posture Tai Chi movements of three excellent Tai Chi players. It also compares the morphological date of the typical motions of 24-posture Tai Chi and traditional Yangs Style Tai Chi. We hope to provide some experimental ground for the study of the similarities and differences between the two styles of Tai Chi in their forms and their value functions.

【Keywords】 24-posture Tai Chi, Traditional Yangs Style Tai Chi, Biomechanical Comparation

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

研究對(duì)象為三位亞洲武術(shù)錦標(biāo)賽、全國(guó)武術(shù)錦標(biāo)賽以及全國(guó)太極拳、劍錦標(biāo)賽冠軍。運(yùn)動(dòng)員基本情況見(jiàn)表1。

1.2研究方法

1.2.1文獻(xiàn)資料法

查尋了全國(guó)中文體育期刊的13個(gè)核心期刊近十年關(guān)于太極拳在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方面研究的文獻(xiàn)，以及相關(guān)論文、著作。

1.2.2專家訪談法

咨詢了北京體育大學(xué)武術(shù)系和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)教研室的老師和專家，向其請(qǐng)教有關(guān)論文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析等方面的問(wèn)題。

1.2.3三維運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試與分析

應(yīng)用紅外遠(yuǎn)射測(cè)試系統(tǒng)對(duì)24式太極拳的主要?jiǎng)幼鬟M(jìn)行三維生物力學(xué)分析。

1.2.3.1QUALISYS―MCU500紅外遠(yuǎn)射測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介

應(yīng)用瑞典產(chǎn)QUALISYS―MCU500紅外遠(yuǎn)射測(cè)試系統(tǒng)（六個(gè)鏡頭）對(duì)24式太極拳的全套動(dòng)作進(jìn)行拍攝，拍攝頻率為20幅/秒和40幅/秒。

下面對(duì)QUALISYS系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。QUALISYS系統(tǒng)即紅外光點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)。它有六個(gè)鏡頭對(duì)準(zhǔn)研究對(duì)象可對(duì)其運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程進(jìn)行測(cè)試。與傳統(tǒng)的高速攝影（錄像）與解析方法相比，紅外光點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)省卻了人工解析的繁重工作，不但可以對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行快速反饋，而且避免了人工判讀測(cè)試點(diǎn)所產(chǎn)生的人為誤差。QUALISYS系統(tǒng)由MCU(Motion Capture Unit)、反射標(biāo)志物、計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件組成。其基本工作原理為：將反射物置于紅外光環(huán)境中，鏡頭將捕捉由標(biāo)志物反射的紅外光線，計(jì)算反射標(biāo)志物在空間的位置。紅外光線由MCU的紅外發(fā)光二極管發(fā)射。反射標(biāo)志物表面是一種特殊的反光材料，如果有一束光向標(biāo)志物射去，其反射光中相當(dāng)大的部分將沿著入射的方向發(fā)射回來(lái)。MCU集紅外光線發(fā)射、圖象獲取、圖象處理和數(shù)據(jù)傳輸功能為一體，是該系統(tǒng)的核心部分。一個(gè)MCU可以獲取圖象的2維坐標(biāo)，兩個(gè)以上的MCU獲取的2維坐標(biāo)經(jīng)過(guò)合成就可以得到圖象的3維數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)配備6臺(tái)MCU，他們依次串聯(lián)就可進(jìn)行同步測(cè)量。在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，只要某個(gè)反射標(biāo)志物反射的紅外光在某個(gè)瞬間能夠被2個(gè)以上的MCU捕捉，該標(biāo)志物的三維坐標(biāo)就可準(zhǔn)確地獲得。因此，該系統(tǒng)能夠方便、快捷、準(zhǔn)確地獲得復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)信息。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置及系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置圖

1.2.3.2標(biāo)志點(diǎn)的設(shè)置

共26個(gè)紅外反射標(biāo)志點(diǎn)固定在受試運(yùn)動(dòng)員身體上。固定位置如表2所示。

1.2.3.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）架設(shè)測(cè)試系統(tǒng)

對(duì)六個(gè)鏡頭的高度、俯仰角度和焦距進(jìn)行調(diào)整，使坐標(biāo)框架在每個(gè)鏡頭中的位置在中間靠下，且光點(diǎn)大小合適。

（2）對(duì)測(cè)試空間進(jìn)行標(biāo)定

標(biāo)定時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員在運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作可能會(huì)達(dá)到的空間內(nèi)不斷晃動(dòng)手中標(biāo)定桿對(duì)測(cè)試空間進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)間為10秒，共200個(gè)和400個(gè)畫(huà)面。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算六個(gè)鏡頭的標(biāo)定參數(shù)，并對(duì)是否通過(guò)標(biāo)定進(jìn)行判定。

（3）動(dòng)作技術(shù)測(cè)試

受試運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行一定的準(zhǔn)備活動(dòng)后在其身體測(cè)試部位貼置反射標(biāo)志點(diǎn)。為減少系統(tǒng)誤差，所有項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員標(biāo)志點(diǎn)的設(shè)置均由一人完成。身貼標(biāo)志點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)員在測(cè)試范圍內(nèi)完成一套動(dòng)作，每個(gè)被測(cè)試者演練3－4次，取測(cè)試效果最好的一次進(jìn)行分析。

測(cè)試效果如圖2所示

圖2QUALISYS測(cè)試太極拳效果

（4）數(shù)據(jù)處理方法

測(cè)試完畢后，對(duì)畫(huà)面中各點(diǎn)進(jìn)行定義，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并給出各標(biāo)志點(diǎn)相對(duì)于空間標(biāo)定坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)。

應(yīng)用QUALISYS系統(tǒng)中的QTools軟件和Excel軟件對(duì)一些基本運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，這些指標(biāo)包括：各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度、膝關(guān)節(jié)角度、肘關(guān)節(jié)角度、重心變化趨勢(shì)以及胸椎曲率的變化趨勢(shì)。其中膝關(guān)節(jié)角度定義為同側(cè)膝―踝連線與髖―膝連線的夾角，肘關(guān)節(jié)角度定義為同側(cè)腕―肘連線與肘―肩連線間的夾角。

2結(jié)果與分析

本文將一套24式太極拳的主要?jiǎng)幼靼炊ㄊ絼?dòng)作進(jìn)行分組研究。其中定式動(dòng)作一類主要按步型分類（見(jiàn)表3）。將三個(gè)受試者24式太極拳的主要?jiǎng)幼鬟M(jìn)行形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并和傳統(tǒng)楊式大架太極拳的主要?jiǎng)幼鬟M(jìn)行比較，找出異同。從而為太極拳的拳理提出一定的科學(xué)的依據(jù)和補(bǔ)充。

2.1定式動(dòng)作的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)分析

對(duì)三個(gè)受試者24式太極拳中的主要?jiǎng)幼鞯臏y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所得結(jié)果見(jiàn)表4、表5、表6。

三個(gè)受試者主要定式動(dòng)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表7。

武冬等通過(guò)對(duì)楊澄甫所著《太極拳體用全書(shū)》中104張拳照進(jìn)行照片解析，從生物力學(xué)的角度揭示了楊式大架太極拳的技術(shù)特征〔1〕，所得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

2.1.1弓步、虛步、仆步

傳統(tǒng)楊式大架太極拳中弓步的承重腿膝角在128°左右，非承重腿為164°左右。虛步的承重腿膝角在133°左右，非承重腿為151°左右。仆步的承重腿膝角在106°左右，非承重腿為178°左右。左右肘角在148°左右（見(jiàn)表8）。

在24式太極拳中，三個(gè)受試者所完成的60個(gè)弓步中，有37個(gè)左弓步23個(gè)右弓步。兩側(cè)弓步的承重腿膝角平均為98°左右，非承重腿為160°左右，左右肘角為140°左右。4個(gè)虛步的承重腿膝角平均為105°左右，非承重腿為146°左右，左右肘角為134°左右。2個(gè)仆步的承重腿膝角平均為40°左右，非承重腿為172°左右，左右肘角為139°左右。

將兩者進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是傳統(tǒng)楊式大架太極拳還是24式太極拳，弓步、虛步、仆步三種步型的非承重腿的角度在165°左右，這說(shuō)明，非承重腿并沒(méi)有完全伸直，充分體現(xiàn)了太極拳“屈蓄有余”的特點(diǎn)。而就承重腿而言，24式太極拳中三種步型的承重腿膝角比傳統(tǒng)楊式大架太極拳的承重腿膝角小了30°，尤其是仆步小了60°。武冬等在《楊式大架太極拳主要?jiǎng)幼鞯纳锪W(xué)特征分析》一文中指出，傳統(tǒng)楊式大架太極拳弓步動(dòng)作的這一特點(diǎn)是由其技擊性決定的，這一角度可使支撐腿發(fā)揮最佳的登地效果，有利于蓄勁發(fā)力和借勁發(fā)力之間攻守的轉(zhuǎn)換。而在24式太極拳的演練中，弓步、虛步承重腿膝角平均為100°左右，承重腿接近于水平。由運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理可知，承重腿的膝角越小（承重腿的膝關(guān)節(jié)不能超過(guò)前腳的腳尖），大腿肌群的承重力越大。因此，24式太極拳的練習(xí)對(duì)提高練習(xí)者腿部肌肉尤其是股四頭肌、半鍵肌、半膜肌和股二頭肌的力量具有良好的作用。對(duì)中老年人來(lái)說(shuō)，良好的下肢力量，是提高身體平衡能力減少摔跤幾率的關(guān)鍵。通過(guò)練習(xí)24式太極拳，可以增加下肢的肌力，提高平衡能力，從而具有良好的健身價(jià)值。

2.1.2獨(dú)立步類（金雞獨(dú)立）

傳統(tǒng)楊式大架太極拳中獨(dú)立步的支撐腿膝角在170°左右，而非支撐腿為135°左右。在24式太極拳中，支撐腿膝角在160°左右，而非支撐腿為65°左右。

將兩者進(jìn)行比較，他們的支撐腿的角度在165°左右，這說(shuō)明，，支撐腿并沒(méi)有完全伸直，也體現(xiàn)了太極拳“屈蓄有余”的特點(diǎn)。而非支撐腿兩者的差別很大。相差70°左右。這就說(shuō)明了傳統(tǒng)楊式大架太極拳的非支撐腿提膝時(shí)并沒(méi)有完全收緊，將其進(jìn)攻和放手的雙重含義充分的體現(xiàn)出來(lái)。而24式太極拳的非支撐腿提膝時(shí)膝角只有65°左右，因此動(dòng)作具有很好的觀賞性。

在各類動(dòng)作中左右肘關(guān)節(jié)角度都保持在140°左右。這就體現(xiàn)了太極拳處處帶有弧形、帶有勁的特點(diǎn)。

3結(jié)論與建議

通過(guò)以上對(duì)傳統(tǒng)楊式大架太極拳與24式太極拳主要定式動(dòng)作的形態(tài)學(xué)特征的比較我們可以看出，傳統(tǒng)楊式大架太極拳無(wú)論是動(dòng)作的高低還是動(dòng)作幅度均小于24式太極拳。當(dāng)然，這里也應(yīng)考慮到比較對(duì)象的年紀(jì)問(wèn)題，楊澄甫先生留下來(lái)的拳照都是在他年紀(jì)較大的時(shí)候所拍攝的。而24式太極拳的受試者的年齡在30歲左右。但是，就目前太極拳的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，傳統(tǒng)太極拳與競(jìng)技太極拳確實(shí)存在著較大的差異。傳統(tǒng)的太極拳比較注重其技擊性，這也就決定了它的一切動(dòng)作都要以技擊性和實(shí)用性為目的，所以動(dòng)作幅度較小，有利于用力和動(dòng)作的收放自如。所以說(shuō)，傳統(tǒng)楊式大架太極拳的技術(shù)特點(diǎn)是以其技擊性為核心的。而在其基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的24式太極拳，其目的是為了更好地修身和健身，經(jīng)過(guò)不斷的演變和發(fā)展，其動(dòng)作的技術(shù)特點(diǎn)是在保留其技擊性的基礎(chǔ)上，朝著觀賞性和健身性的方向發(fā)展。所以其動(dòng)作的幅度較大，更注重美觀和健身的效果。

參考文獻(xiàn)

第2篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

關(guān)鍵詞：生物力學(xué)；有限元分析；步態(tài)研究

中圖分類號(hào)：G804.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1007-3612(2007)08-1080-03

有限元法(finite element method,FEM)是一種在工程科學(xué)技術(shù)中廣泛應(yīng)用的數(shù)學(xué)物理方法，用于模擬并解決各種工程力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等物理場(chǎng)問(wèn)題。有限元法應(yīng)用于生命科學(xué)的定量研究,已取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。在步態(tài)生物力學(xué)研究領(lǐng)域，盡管足底壓力測(cè)量、影像分析和表面肌電等技術(shù)被廣泛應(yīng)用，但足部骨骼、軟組織等結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力傳遞機(jī)理始終無(wú)法得到力學(xué)解釋。當(dāng)FEM應(yīng)用于足部生物力學(xué)研究時(shí)，復(fù)雜的骨胳幾何結(jié)構(gòu)、邊界條件和材料的不均勻性等問(wèn)題便找到了可能的解決途徑。

1步態(tài)的數(shù)值建模幾何參數(shù)

1.1X光照片從不同方位的多幅X光照片獲得幾何數(shù)據(jù)重建足部的三維模型是一種方便、經(jīng)濟(jì)的方式。Jocob 和Patil［1,2］通過(guò)某健康者和某患有Hansen氏病的主體的X光照片獲得的足部幾何數(shù)據(jù)，進(jìn)行了有限元對(duì)比分析。但是該方法所得到的模型相對(duì)粗糙, 只能給出足部的大致輪廓, 難以細(xì)致分辨足部各骨及其組織。

1.2 CT掃描圖像的三維重建CT主要為橫斷層成像，但帶有越來(lái)越多的圖像后處理系統(tǒng)，如多維斷層重建、三維圖像重建、掃描后再次放大、立體模型與幾何模型測(cè)量法等，可以清晰地反映出物體內(nèi)部的不同結(jié)構(gòu)和組織，對(duì)研究及建模帶來(lái)很大方便。Camacho等［3］分析了間隔為1mm 的人體足部CT斷層掃描照片(圖1)，為進(jìn)行有限元分析建立了一套較精確的模型。

1.3MRI圖像重建MRI為核磁共振成像，該技術(shù)既具有成像清晰、解析度高的特點(diǎn)，又能清晰顯示人體結(jié)構(gòu)的組織學(xué)差圖1人體足部CT斷層掃描建立模型異和生化變化，在不改變的情況下，可直接獲取橫、矢、冠、斜4種斷層圖象。研究人員可以得到十分細(xì)致的足部幾何模型。Gefen 等［4］從MRI圖像中重建出正常人足部骨骼的幾何構(gòu)形。Zhang Ming等［5］通過(guò)Coronal MRI技術(shù)，間隔2 mm建立了糖尿病足的模型(圖2)。

圖2糖尿病足的模型通過(guò)上述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)獲得的足部骨骼的幾何學(xué)數(shù)據(jù)是比較精確的，但對(duì)于韌帶、肌肉和足底腱膜等其它組織，則還需要從解剖學(xué)作更深入的研究，利用圖像后處理分析（由輸出的通用圖像數(shù)據(jù)文件，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；采用直方圖修正法來(lái)改善圖像質(zhì)量，或高斯濾波進(jìn)行圖像平滑以減少噪聲，Sobel梯度算子檢測(cè)邊緣）來(lái)獲得可靠的模型幾何數(shù)據(jù)。常用的影像分析軟件有mimics、3d-doctor等。通常方法是從上述軟件得到各組織的邊界數(shù)據(jù)，再?gòu)闹茍D軟件（solidwork、pro/e、ug等）建立實(shí)體模型，這樣才有利于有限元分析軟件（ansys、abaqus、femlab等）更好的處理。

2步態(tài)的數(shù)值建模材料力學(xué)參數(shù)

Huiskes［6］研究發(fā)現(xiàn)在準(zhǔn)靜態(tài)荷載下，骨和軟骨可視為各向同性的線彈性材料。但是，Clift［7］對(duì)關(guān)節(jié)軟骨做了有限元分析，證實(shí)關(guān)節(jié)軟骨的應(yīng)力―應(yīng)變關(guān)系隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出一定的非線性，故把關(guān)節(jié)軟骨看作一種非均質(zhì)、各向異性的材料更合理。Keyak［8］等把骨的應(yīng)變張量看成力學(xué)激勵(lì)，這樣，應(yīng)變張量中的各元素就是骨再造方程中的系數(shù)，然而，系數(shù)之多又給計(jì)算機(jī)模擬數(shù)值解造成了一定困難。Koosltra［9］等假設(shè)骨能夠根據(jù)其應(yīng)力―應(yīng)變狀態(tài)來(lái)調(diào)整小梁骨的方向性和內(nèi)部密度分布，用應(yīng)變能作為力學(xué)激勵(lì)，由于它是標(biāo)量，使方程的系數(shù)為常數(shù)，可以保證數(shù)值解的取得。因此，骨單元的劃分一般采用六面體塊單元或楔形單元?？紤]到關(guān)節(jié)軟骨在足部運(yùn)動(dòng)中起的重要作用，如果把關(guān)節(jié)軟骨都簡(jiǎn)化為線彈性材料，計(jì)算結(jié)果必將有很大誤差。因此，從模型的整體出發(fā)，在建模過(guò)程中一方面要注意把一些對(duì)足部運(yùn)動(dòng)影響不大的關(guān)節(jié)軟骨(如跗骨間關(guān)節(jié))加以簡(jiǎn)化，以減小模型的復(fù)雜度；另一方面，為保證計(jì)算的精確性，對(duì)于一些大關(guān)節(jié)軟骨(如 距下關(guān)節(jié))則要考慮為非線性，最好結(jié)合影像分析，獲取其運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以提供較為準(zhǔn)確的邊界條件。如何定義足部各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式，并建立相應(yīng)的足部模型約束條件是足部有限元分析的難點(diǎn)。

韌帶，足底皮膚及肌肉等軟組織屬于非線性材料，所以可劃分為簧單元。Race and Amis［10］對(duì)正常人體下肢韌帶進(jìn)行了單軸拉伸實(shí)驗(yàn)，得出韌帶的材料參數(shù)可按下式取值：

3步態(tài)有限元分析的應(yīng)用

3.1醫(yī)學(xué)的臨床診斷應(yīng)用Jocob 和Patil利用三維有限元模型分析了Hansen氏病和糖尿病病人經(jīng)常發(fā)生足骨變形、肌肉麻痹和足底局部潰爛等病理現(xiàn)象的力學(xué)原因，為解釋和防治上述病情提供了大量有價(jià)值的信息。Gefen［12］模擬切斷跖腱膜，發(fā)現(xiàn)完全切斷后足弓廣泛變形，長(zhǎng)韌帶承擔(dān)的張應(yīng)力顯著增加，超過(guò)正常均值的2倍，據(jù)此提出手術(shù)切斷跖腱膜必須慎重的觀點(diǎn)。研究還發(fā)現(xiàn)糖尿病足第一跖骨頭下軟組織的張應(yīng)力是正常足的4倍，第二跖骨頭下張應(yīng)力是正常足的8倍［13］。隨著組織硬化加重，接觸應(yīng)力的峰值分別增加38%和50%，表明糖尿病足的損傷很可能始于更深的組織層，即內(nèi)側(cè)跖骨突出部下方的組織最脆弱。吳立軍［14］等建立扁平足第二跖縱弓有限元模型，計(jì)算得出扁平足的第二跖骨動(dòng)態(tài)應(yīng)力比正常足增加了8%～21%，增加了第二跖骨疲勞骨折的危險(xiǎn)性。Zhang Ming等模擬糖尿病足軟組織硬度的增加，發(fā)現(xiàn)足部應(yīng)力集中于跟部和中間跖骨區(qū)，說(shuō)明了這兩個(gè)部位潰爛的力學(xué)機(jī)理。Peter R.Cavanagh［15］等應(yīng)用逆向有限元分析，說(shuō)明了糖尿病足跟部軟組織材料非線性建模的重要性，并且顯式計(jì)算了足跟與不同材料和厚度的鞋之間的接觸應(yīng)力，為緩解病人跟部疼痛的力學(xué)因素提供進(jìn)一步信息。

3．2輔助設(shè)計(jì)合理的鞋類、假肢和醫(yī)療器械應(yīng)用有限元分析改進(jìn)足踝矯形器(Ankle-Foot orthosis,AFO)和假肢的設(shè)計(jì)是康復(fù)工程和生物力學(xué)研究的熱點(diǎn)。Abu-Hasaballah 等［16］用有限元法分析發(fā)現(xiàn)主要接觸壓力發(fā)生在AFO的穿夾部分，而最小壓力發(fā)生在小牛皮外殼部分, 因此建議用小牛皮作為原材料制作AFO，既可以減輕AFO重量，又可以提高其舒適度。Lemmon 等［17］對(duì)用于治療足部疾病的特殊鞋類的內(nèi)墊的效果做了有限元分析, 并且驗(yàn)證了用準(zhǔn)靜態(tài)平面應(yīng)變有限元法研究跖骨前端的足鞋界面，可以得到對(duì)足底應(yīng)力分布的合理預(yù)測(cè)這一假設(shè)。此外，Shiang TY［18］研究了不同鞋跟墊材料對(duì)足底沖擊波的吸收能力，并且發(fā)現(xiàn)，只有用二階非線性應(yīng)力―應(yīng)變曲線才能正確地描述這些制鞋材料，肯定了FEM在設(shè)計(jì)具有特殊功能的鞋類中起到的關(guān)鍵作用。Gu yaodong等［19］應(yīng)用非線性材料特性，對(duì)青年女性高跟鞋狀態(tài)下足部應(yīng)力分布的研究，發(fā)現(xiàn)跖骨區(qū)應(yīng)力值為平底鞋狀態(tài)下的2～3倍，足底腱膜處為平底鞋狀態(tài)下的1.5倍，從力學(xué)角度說(shuō)明了鞋跟高度給足部結(jié)構(gòu)應(yīng)力值帶來(lái)的變化和高跟鞋狀態(tài)引發(fā)的常見(jiàn)足病的成因。Syngellakis等［20］發(fā)現(xiàn)只要認(rèn)真設(shè)定模型的關(guān)鍵參數(shù)，有限元法是評(píng)估各種塑膠足踝矯形器的可靠方法,并且可用來(lái)滿足特殊患者的需要。Chen等［21］分析了2種完全接觸式鞋墊的足底壓力再分布情況，與平鞋墊相比，除了中足和趾區(qū)，完全接觸式鞋墊可減低足底其它部位的正常應(yīng)力峰值及平均值。Saunders等［22］建立了一個(gè)立體的加后跟墊的踝足模型，利用基于某截肢患者步態(tài)分析所得到的載荷條件加以分析，以了解假肢足跟部的粘彈性，旨在使假肢設(shè)計(jì)更加個(gè)性化。Xiao-Qun Dai［23］等對(duì)足、襪、鞋三者接觸的力學(xué)分析，以解釋由襪導(dǎo)致的不同足底摩擦系數(shù)，發(fā)現(xiàn)低摩擦系數(shù)的襪子明顯減少足、鞋之間的剪力，對(duì)減少足底水泡和潰瘍等癥狀有顯著效果。

4結(jié)論

足部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于其形狀的不規(guī)則性，其外形一般多為自由形狀的曲面，難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)解析方程進(jìn)行描述。因此，對(duì)足部各種力學(xué)行為進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬有助于認(rèn)識(shí)和研究步態(tài)的內(nèi)在力學(xué)機(jī)理。步態(tài)生物力學(xué)有限元研究雖然已取得一定的成果，但仍有許多問(wèn)題尚待探討。在模型的形態(tài)上，目前主要還是以骨骼為主，韌帶、肌肉、軟骨等結(jié)構(gòu)還缺乏精確的分析；在生物材料特性上，雖然清楚材料性能參數(shù)直接影響著研究結(jié)果，但生物材料性能測(cè)試還缺少辦法。

未來(lái)的研究主要圍繞著足部三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的獲取、三維有限元模型的完善以及足部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下壓力、剪切力的準(zhǔn)確測(cè)量。隨著計(jì)算機(jī)硬件的飛速發(fā)展與各類有限元應(yīng)用軟件的持續(xù)改進(jìn)，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)對(duì)足部結(jié)構(gòu)分辨能力的提高和圖像識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，在相當(dāng)細(xì)微的程度上構(gòu)建三維足模型成為了可能，同時(shí)，使FEM模擬仿真的精確度、準(zhǔn)確度與計(jì)算速度不斷提高。人們可以更方便地建立有針對(duì)性的有限元模型，用以模擬各種運(yùn)動(dòng)狀況，為研究復(fù)雜的足部功能、足疾病因、物理治療和康復(fù)器械提供更強(qiáng)的研究手段。

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第3篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

[關(guān)鍵詞] 阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征； 三維有限元； 生物力學(xué)

[中圖分類號(hào)] R 318.01 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.02.009

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS）是具有發(fā)病率高、并發(fā)癥多、猝死率高、常被患者忽略治療等特點(diǎn)的疾病[1]。下頜前伸矯治器作為阻鼾器的一種

類型，是治療OSAHS患者的有效手段[2]，而下頜前伸定位是口腔矯治器治療OSAHS的核心問(wèn)題之一。對(duì)于下頜前伸與上氣道相關(guān)結(jié)構(gòu)間的關(guān)系及適宜前伸量存在較多爭(zhēng)議[3]，采用有限元方法對(duì)此方面的生物

力學(xué)研究，至今鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)建立OSAHS上氣道及周圍結(jié)構(gòu)的有限元模型，并對(duì)整體模型進(jìn)行下頜逐步前伸加載，觀察上氣道舌咽部形態(tài)和生物力學(xué)的改變和特征。尋找下頜前伸與舌咽部之間的關(guān)系，為口腔矯治器治療OSAHS提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 OSAHS患者上氣道及周圍結(jié)構(gòu)三維有限元模型

的建立

1.1.1 CT數(shù)據(jù)獲取 選取1名經(jīng)夜間多導(dǎo)睡眠儀監(jiān)測(cè)并確診為OSAHS[4]的男性志愿者，經(jīng)下頜前伸矯治器治療有效并自愿停用治療3個(gè)月，排除了其他導(dǎo)致上氣道阻塞的各種解剖或病理因素。經(jīng)16排螺旋CT機(jī)（GE/Lightspeed）進(jìn)行掃描，患者取仰臥位，使平面垂直向下，掃描線與平面平行進(jìn)行連續(xù)掃描，掃描范圍為甲狀軟骨至眼眶下緣；掃描條件：120 kV，230 mA，層厚0.625 mm，層間距0 mm，得到218張CT圖像，以DICOM格式刻錄存盤(pán)。

1.1.2 建模方法 將CT掃描所獲得DICOM格式數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入Mimics 10.0軟件中，經(jīng)過(guò)閾值分割、區(qū)域生長(zhǎng)、空洞填補(bǔ)與3D計(jì)算等操作，生成組織三維面模型。進(jìn)一步的光滑化處理后在Mimics 10.0的Remesh模塊中網(wǎng)格劃分，生成了以-remesh命名的模型，用Iges格式另存即可。運(yùn)用同樣的方法分別重建出下頜骨、舌骨、氣道的三維實(shí)體模型（圖1）。

在Mimics 10.0中生成的模型以Iges格式導(dǎo)入反求軟件Imageware 10.0中對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)降噪、去除突出點(diǎn)等工作后，在該軟件中對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)逐層進(jìn)行B樣條曲線擬合，Loft曲面生成，保證模型具有較高的幾何相似性；將幾何特征以Iges格式保存，并導(dǎo)入Ansys 8.0軟件以生成體模型（圖2）。由于本研究所關(guān)注的軟組織（頦舌骨肌、下頜舌骨肌、頦舌肌

及舌體等）分別建模有困難，因此對(duì)軟組織的建模采

取如下簡(jiǎn)化方法：作為一個(gè)整體進(jìn)行建模，與氣道接觸處的肌肉邊緣由氣道的邊緣重合，舌體的邊緣由下頜骨的邊緣確定，這一過(guò)程主要在Ansys中根據(jù)CT圖像和解剖結(jié)構(gòu)直接生成。

體模型的網(wǎng)格劃分采用自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的方式，單元類型采用10節(jié)點(diǎn)的Solid92四面體單元；材料特性采用Mimics軟件自動(dòng)賦值與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[5]相結(jié)合的方式（表1），生成上氣道三維有限元模型（圖3）。

為了簡(jiǎn)化分析計(jì)算與建模方便，在模型的構(gòu)建中進(jìn)行了如下假設(shè)與簡(jiǎn)化：1）將下頜骨模型全部作為皮質(zhì)骨進(jìn)行建模，未對(duì)其中的松質(zhì)骨建模；2）將連接下頜骨和舌骨之間的肌肉作為整體建模，沒(méi)有對(duì)骨膜進(jìn)行建模，只是在模型中對(duì)肌肉與骨的連接部分進(jìn)行了共面處理，在今后的分析計(jì)算中也會(huì)帶來(lái)誤差；3）設(shè)定模型中各材料和組織為連續(xù)、均質(zhì)和各同向性的線彈性材料。

1.2 整體模型的下頜骨前伸加載分析

1.2.1 對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)力學(xué)相似性的驗(yàn)證 驗(yàn)證條件：牙尖交錯(cuò)位，限制下頜角和髁突、喙突的剛性位移。在側(cè)切牙、前磨牙和磨牙上分別加載60、150、300 N的力，驗(yàn)證結(jié)果為3條應(yīng)力軌跡線與經(jīng)典文獻(xiàn)一致[6]，說(shuō)明建立的模型具有非常高的力學(xué)相似性，模型有效。

1.2.2 約束條件 設(shè)定上氣道后壁不動(dòng)，舌骨-肌肉-下頜骨連接為一整體、均質(zhì)彈性體；將肌肉末端、舌骨內(nèi)側(cè)與相應(yīng)上氣道進(jìn)行連接。對(duì)下頜骨的髁突、喙突限制所有自由度，下頜角肌肉附著處限制x、z方向位移，不限制下頜前伸。

1.2.3 加載 參照文獻(xiàn)[3]，設(shè)定前伸量的范圍為2～

8 mm；加載時(shí)在前牙列上模擬佩戴矯治器后施加前伸的位移量，分別從原始位加載下頜平移前伸2、4、6、8 mm，依次定義為工況一、工況二、工況三、工況四。在模型的上氣道表面分別選取會(huì)厭尖橫截面的橫徑和矢狀徑[7]為觀察指標(biāo)，位移數(shù)值增加記錄為

正值，減小記錄為負(fù)值，觀察下頜骨不同前伸量相應(yīng)形態(tài)位移和應(yīng)力變化。

2 結(jié)果

通過(guò)對(duì)三維有限元模型中的下頜骨模型加載發(fā)現(xiàn)上氣道舌咽部平面發(fā)生改變，在工況一、二、三、四作用下，舌咽部會(huì)厭尖橫截面橫徑數(shù)值變化明顯增加，最大增加到0.70 mm；舌咽部會(huì)厭尖橫截面矢狀徑隨加載順序呈減小趨勢(shì)，其最大減小到0.15 mm（表2）。

在綜合位移圖中可見(jiàn)，氣道舌咽會(huì)厭尖截面積也隨著下頜前伸量呈逐漸增加趨勢(shì)。加載模型后，主應(yīng)力分布位置未發(fā)生明顯改變，主要集中于上氣道前壁區(qū)肌肉牽拉處，但應(yīng)力值隨著前伸距離增加不斷增加，S1主應(yīng)力從最初的0.33 MPa增至1.33 MPa（表2，圖4～5）。

3 討論

3.1 利用Mimics 10.0、Imageware 10.0和Ansys 8.0軟

件構(gòu)建三維有限元模型的特點(diǎn)

上氣道的生物力學(xué)和形態(tài)學(xué)研究成為研究OSAHS的重要方面，以往對(duì)上氣道軟組織結(jié)構(gòu)的建模多未涉及氣道與下頜骨等周圍結(jié)構(gòu)[7-8]或使用軟件單一[9-10]。本研究利用Mimics 10.0、Imageware 10.0和Ansys 8.0軟件構(gòu)建上氣道及周圍結(jié)構(gòu)三維有限元模型，利用軟件的各自特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，不僅減少了工作量，而且保證了模型的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，同時(shí)為后期分析計(jì)算結(jié)果提供了保證。利用Imageware軟件和Ansys軟件的處理可保證模型的光順與原點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高擬合度，對(duì)于其上的頦孔等解剖結(jié)構(gòu)未進(jìn)行簡(jiǎn)化，為后續(xù)的加載和肌肉力附著點(diǎn)提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。根據(jù)CT圖片的具置在Ansys中進(jìn)行肌肉簡(jiǎn)化模型的生成，因此模型具有非常高的幾何相似性。再在Mimics軟件中自動(dòng)賦值給骨和肌肉，實(shí)現(xiàn)了較準(zhǔn)確地模擬模型中力學(xué)的基礎(chǔ)。然后對(duì)建立模型進(jìn)行力學(xué)相似性驗(yàn)證，說(shuō)明建立的模型有很高的力學(xué)相似性，建模有效。

3.2 下頜前伸對(duì)OSAHS上氣道舌咽部三維有限元模

型的加載分析

以往對(duì)上氣道的模型加載分析，研究的重點(diǎn)都集中在對(duì)上氣道內(nèi)氣流壓力的變化引起上氣道形態(tài)改變[11]和手術(shù)治療方面[8]，而對(duì)于下頜前伸與上氣道形態(tài)的加載分析沒(méi)有涉及。基于此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)模擬下頜前伸矯治器治療OSAHS的機(jī)理，通過(guò)對(duì)已建立OSAHS上氣道有限元模型加載，使下頜逐步前伸，觀察和分析舌咽部的生物力學(xué)和形態(tài)學(xué)改變，主要表現(xiàn)為下頜前伸后，咽部肌肉趨于繃緊狀態(tài)，上氣道體積增加并糾正咽部松弛和塌陷，依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在工況一、二、三、四下，橫徑明顯增加，在舌咽部矢狀徑隨加載呈減小趨勢(shì)，可能是由于本研究中采取下頜骨平移方式加載，下頜垂直方向上打開(kāi)不明顯所致。加載發(fā)現(xiàn)；氣道舌咽會(huì)厭尖截面也隨著下頜前伸過(guò)程呈逐漸增加趨勢(shì)，最大截面出現(xiàn)在工況四作用下，可能說(shuō)明在下頜骨平移前伸時(shí)，相對(duì)于矢狀徑，橫徑對(duì)上氣道打開(kāi)作用更為明顯。4種工況下應(yīng)力分布位置未發(fā)生明顯改變，主應(yīng)力主要集中于上氣道前壁區(qū)肌肉牽拉處，但隨著前伸距離的增加，應(yīng)力值不斷增加，S1主應(yīng)力從最初的0.33 MPa增至1.33 MPa。

本研究中，隨著加載距離的增加，上氣道舌咽部形態(tài)發(fā)生改變，表現(xiàn)為舌咽部橫徑和橫截面增加，有利于消除OSAHS患者該段的狹窄和阻塞，打開(kāi)上氣道，達(dá)到治療OSAHS的作用。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：隨著下頜前伸距離增加，其應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力更為集中，故使用下頜前伸治療OSAHS時(shí)，建議初次前伸距離不宜過(guò)大，最好根據(jù)需要逐步增加，盡可能在最大減少患者不適感的情況下獲得療效。

有限元分析作為一種生物力學(xué)的模擬研究方法，其結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于建模的質(zhì)量、分析中邊界條件與加載設(shè)置等[12]。而上氣道作為一種軟組織多而

解剖復(fù)雜的肌性管道，其中肌肉運(yùn)動(dòng)對(duì)氣道影響也至關(guān)重要，但目前由于各方面條件限制，達(dá)到完全真實(shí)的模擬也存在很多困難。本研究根據(jù)解剖位置直接生成肌肉等結(jié)果，模型簡(jiǎn)化和加載方式的單一可能會(huì)造成結(jié)果計(jì)算中產(chǎn)生誤差，希望隨著研究深入，在后續(xù)中加以改進(jìn)，使三維有限元在OSAHS研究中發(fā)揮更大的作用。

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第4篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

關(guān)鍵詞：罰球射門；出手速度；肘角；腕角；水球

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)07-0925-03

Biomechanics Analysis of Women Athletes' Penalty Throw Technique in National Water Polo Team

ZHENG Zhi-yi, LIU Hui

(Beijing Sport University, Beijing 100084, China)

Abstract:Whether shooting technique is reasonable or not in a contest determines the outcome of competition. Penalty shoots is an important part of shooting techniques, so it is important for the water polo training of shooting techniques to study the penalty shoot. JVC-3000 normal-speed camera and video film analysis system were used in this research. With the method of three-dimensional kinematical analysis, we analyze the technique of water polo women athletes' penalty shooting. Through kinematical analysis of upper arm movements, the study reveals the movement patterns and spatial characteristics of the technology. This research also finds advantages and disadvantages of their shooting techniques in order to provide reference for their training.

Key words: penalty shoots; release speed; elbow angle; wrist angle; water polo

在我國(guó)，水球是落后項(xiàng)目，女子水球國(guó)家隊(duì)剛剛組建不久，在國(guó)際上名次很低，男子水球雖在亞洲稱雄，但亞洲水球目前尚不足以與歐美洲強(qiáng)隊(duì)抗衡。射門技術(shù)是水球運(yùn)動(dòng)的一項(xiàng)基本技術(shù)，同時(shí)又是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并且是水球運(yùn)動(dòng)中最復(fù)雜、難度最大的技術(shù)，特別是水球運(yùn)動(dòng)迅猛發(fā)展的今天，激烈對(duì)抗越來(lái)越強(qiáng)，在勢(shì)均力敵的比賽中，射門成功率的高低常常成為決定勝負(fù)的關(guān)鍵，許多比賽只以一球定勝負(fù)，從而對(duì)射門技術(shù)提出更高的要求。本研究試圖應(yīng)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究方法，分析射門動(dòng)作的主要環(huán)節(jié)，掌握影響射門技術(shù)的主要因素，揭示射門動(dòng)作技術(shù)的基本規(guī)律和特點(diǎn)，為有針對(duì)性的進(jìn)行訓(xùn)練和改進(jìn)技術(shù)動(dòng)作提供科學(xué)、客觀的依據(jù)。

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

試驗(yàn)對(duì)象為現(xiàn)役我國(guó)女子水球國(guó)家隊(duì)8名運(yùn)動(dòng)員。平均身高達(dá)174.6cm，其他具體人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)如表1。

1.2研究方法

運(yùn)用三維高速錄像與解析系統(tǒng)對(duì)上述8名運(yùn)動(dòng)員罰球時(shí)大力射門動(dòng)作技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征進(jìn)行研究。

1.2.1錄像系統(tǒng)

采用錄像系統(tǒng)(包括兩臺(tái)錄像機(jī)及一個(gè)三維標(biāo)定框架)，錄像拍攝頻率為50fps。三維標(biāo)定框架置于水中罰球線位置，標(biāo)定框架的尺寸為2m×3m×2m，近一半的框架位于水面下，水面上共有12個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，能較好的使整個(gè)動(dòng)作范圍位于框架標(biāo)定空間內(nèi)。

1.2.2射門動(dòng)作過(guò)程

射門動(dòng)作于2006年1月11日在廣西游泳中心水球訓(xùn)練館進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1。

錄像機(jī)如圖架設(shè)完畢后，用三維標(biāo)定框架對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行標(biāo)定?？蚣鼙荒瞄_(kāi)后，受試者在同一位置進(jìn)行射門。正式射門前，受試者進(jìn)行足夠數(shù)量的射門練習(xí)(以需要為準(zhǔn))。正式射門時(shí)，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行大力射門，同時(shí)進(jìn)行錄像三個(gè)大力射門動(dòng)作。然后對(duì)下一名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行如上程序的射門試驗(yàn)。

1.2.3錄像解析過(guò)程

根據(jù)教練員目測(cè)，選取三次射門中最好的一次動(dòng)作進(jìn)行解析。每個(gè)射門動(dòng)作定量分析水球離開(kāi)水面至出手后3幅所有畫(huà)面。錄像分析采用視訊錄像分析系統(tǒng)。解析點(diǎn)為：頭頂點(diǎn)、胸骨下緣、左右肩、持球臂肘、持球臂腕、持球側(cè)手及水球。

1.2.4運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)的計(jì)算

本研究中數(shù)據(jù)采用“視訊運(yùn)動(dòng)圖像采集與分析系統(tǒng)”進(jìn)行解析，應(yīng)用Qtools及Execl軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

本研究對(duì)關(guān)節(jié)角度的定義如下：

軀干扭轉(zhuǎn)角度：某一動(dòng)作過(guò)程左右肩連線在水平面的投影轉(zhuǎn)過(guò)的角度。用來(lái)衡量身體扭轉(zhuǎn)程度。

肘關(guān)節(jié)屈伸角：前臂與上臂間夾角。

腕關(guān)節(jié)屈伸角度：前臂與手之間的夾角。

關(guān)節(jié)角度運(yùn)用Q-tools軟件計(jì)算后，導(dǎo)入EXCEL進(jìn)行計(jì)算分析。

2結(jié)果與分析

根據(jù)射門動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及其目的任務(wù)，可將射門動(dòng)作分為兩個(gè)動(dòng)作階段。

首先是超越器械階段。該階段運(yùn)動(dòng)員從水中提起水球，展開(kāi)肩部，重心前移，球及持球臂位于軀干后方，形成背弓。該階段以球與頭水平距離最遠(yuǎn)時(shí)刻結(jié)束，該時(shí)刻為運(yùn)動(dòng)員最大超越器械時(shí)刻。

第二階段是大力向前揮臂射門動(dòng)作階段。該階段是受試者射門動(dòng)作的關(guān)鍵階段，受試者肩、肘、腕肢體各環(huán)節(jié)依次加速與制動(dòng)，使末端環(huán)節(jié)(手尖)產(chǎn)生極大速度，最后轉(zhuǎn)化為球的動(dòng)能。

下面對(duì)受試運(yùn)動(dòng)員射門過(guò)程兩個(gè)階段的動(dòng)作技術(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明與分析。

2.1超越器械階段動(dòng)作技術(shù)分析受試者在超越器械結(jié)束時(shí)(相對(duì)向后引臂到極限點(diǎn)時(shí))，腕關(guān)節(jié)成角平均約為153.4°肘關(guān)節(jié)平均約為105.8°。其中腕關(guān)節(jié)角度與Brucec.Elliott和JulieArmour所研究的女子運(yùn)動(dòng)員158°接近，但是肘關(guān)節(jié)卻比其研究結(jié)果(85°)多出20°，接近他們當(dāng)時(shí)研究的男運(yùn)動(dòng)員(107°)水平[5]。

受試者在相對(duì)向后引臂最大幅度時(shí)，球置于頭上方平垂直距離均約0.173m，明顯比Brucec.Elliott和andJulieArmour所研究的女子運(yùn)動(dòng)員(0.13m)大，接近了當(dāng)時(shí)他們研究的男運(yùn)動(dòng)員(0.19m)[5]。這與受試者身體自然情況有關(guān)，為消除身高因素影響其距離，求得球與頭在垂直方向上的距離與身高的比值，平均為0.099。在水平方向上頭與球的距離平均約為0.45m。為消除臂展因素影響其距離，求得球與頭在水平面上的距離與臂展的比值，平均為0.249(表3)。從表中可以看出，中國(guó)女子水球運(yùn)動(dòng)員在射門技術(shù)超越器械階段相對(duì)向后引臂到最高點(diǎn)時(shí)肘關(guān)節(jié)角度及這兩個(gè)指標(biāo)更接近當(dāng)時(shí)國(guó)外水球男子動(dòng)作幅度，但腕關(guān)節(jié)角度相對(duì)當(dāng)時(shí)女子指標(biāo)還小。

本研究測(cè)算了受試者軀干扭轉(zhuǎn)角度。發(fā)現(xiàn)受試者身體向后扭轉(zhuǎn)平均約24.42°。而在大力向前揮臂動(dòng)作階段時(shí)，身體平均轉(zhuǎn)過(guò)了101.8°(表2)。

受試者軀干扭轉(zhuǎn)動(dòng)作的幅度可在一定程度上說(shuō)明其超越器械的程度與技術(shù)特征。從表中數(shù)據(jù)可以看出，高翱、鄭穎和莫鳳敏軀干在超越器械階段向后扭轉(zhuǎn)幅度很小，而其他5名選手的扭轉(zhuǎn)幅度則非常大。造成這種差異的原因在于運(yùn)動(dòng)員初始位置不同，觀察她們的技術(shù)圖像可以看出，高翱剛開(kāi)始拿球時(shí)身體已經(jīng)側(cè)對(duì)球門，而馬歡歡的初始身體為面對(duì)球門。根據(jù)肌肉工作的生物力學(xué)原理可知，肌肉被動(dòng)的離心收縮可以在拉長(zhǎng)的肌肉中儲(chǔ)存彈性勢(shì)能，并產(chǎn)生牽張反射，進(jìn)而在后繼向心收縮過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，加快動(dòng)作速度，提高動(dòng)作質(zhì)量。因此，面對(duì)球門的初始姿勢(shì)可以使軀干有充分后旋的空間，肌肉被動(dòng)拉長(zhǎng)，有利于提高軀干向前扭轉(zhuǎn)射門過(guò)程的動(dòng)作速度。而側(cè)對(duì)球門的運(yùn)動(dòng)員軀干肌肉沒(méi)有或很少拉長(zhǎng)，后繼的射門動(dòng)作則只有肌肉向心收縮產(chǎn)生的力量。但是，側(cè)對(duì)球門運(yùn)動(dòng)員由于沒(méi)有軀干后旋動(dòng)作，使得整個(gè)射門動(dòng)作的時(shí)間短，可使對(duì)手來(lái)不及防守，出其不意而得分。

從表3數(shù)據(jù)還可以看出，受試者軀干向前扭轉(zhuǎn)角度的差異并不明顯。這說(shuō)明，不管是側(cè)對(duì)球門還是面對(duì)球門，運(yùn)動(dòng)員軀干都將盡量大幅度向前扭轉(zhuǎn)，增加投擲用力的距離，從而增加出手速度。

2.2大力向前揮臂射門動(dòng)作階段

此階段是受試者射門動(dòng)作的關(guān)鍵階段，是受試者肩、肘、腕肢體各環(huán)節(jié)依次加速與制動(dòng),使末端環(huán)節(jié)(手尖)產(chǎn)生極大速度的動(dòng)作過(guò)程，并最終轉(zhuǎn)化為球的動(dòng)能。該動(dòng)作類似人體鞭打動(dòng)作。上肢鞭打動(dòng)作的主要目的是使末端環(huán)節(jié)獲得最大的速度。為了達(dá)到這一目的,軀干和上肢各環(huán)節(jié)不但要盡力向投擲方向運(yùn)動(dòng),而且必須協(xié)調(diào)配合。因此,運(yùn)動(dòng)員在做鞭打動(dòng)作時(shí),各肢體的運(yùn)動(dòng)形式必然表現(xiàn)出一定的配合特征即時(shí)序性。如圖6所示受試者高翱的數(shù)據(jù)圖，可以看出,該受試者肩、肘、腕依次加速，制動(dòng)，使得動(dòng)量依次通過(guò)上肢各環(huán)節(jié)最后傳遞到球，發(fā)揮出較高球速。如果這個(gè)時(shí)序性被打亂，必將影響最后球的出手速度。這個(gè)時(shí)序性，不僅與各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心出現(xiàn)最大速度的時(shí)間先后有關(guān)，還與其時(shí)間間隔相關(guān)。如表4所示，研究發(fā)現(xiàn)孫雅婷時(shí)序性好，且各環(huán)節(jié)出現(xiàn)最大速度間隔大，表明其作用時(shí)間長(zhǎng)，最后出手速度也最大。而只有受試者于雪肩最大速度出現(xiàn)在肘最大速度之后0.02s?？赡苓@個(gè)原因使得其出手速度較其他受試者都低。這也說(shuō)明了鞭打動(dòng)作個(gè)環(huán)節(jié)依次加速、制動(dòng)的時(shí)序性的重要性。

從表4中還可以看出,各環(huán)節(jié)動(dòng)作達(dá)到最大速度的時(shí)間間隔非常小，都小于0.1s，這與其他研究者的結(jié)論[7]是一致的。這提示我們上肢鞭打動(dòng)作各環(huán)節(jié)的配合需要十分的精確。因此對(duì)這些項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員不但要進(jìn)行肌肉力量的訓(xùn)練,還要有專門的方法訓(xùn)練各環(huán)節(jié)的動(dòng)作協(xié)調(diào)與配合[7]。本研究建議受試者于雪可專門訓(xùn)練動(dòng)作的協(xié)調(diào)與配合。

本研究統(tǒng)計(jì)了受試者手尖最大速度出現(xiàn)時(shí)刻與出手時(shí)刻的時(shí)間差，平均為0.015，有四個(gè)受試者是在出手時(shí)同時(shí)手尖達(dá)到最大速度。

本研究還統(tǒng)計(jì)了受試者出手前軀干在垂直軸上的位移范圍，平均為0.269m(國(guó)外可達(dá)0.5～0.8m)[5]，通過(guò)對(duì)受試者軀干在垂直軸上的位移與出手速度進(jìn)行相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系數(shù)為-0.072。說(shuō)明對(duì)于高水平運(yùn)動(dòng)員，球的出手速度與身體在垂直方向上的位移不存在明顯的相關(guān)性。這個(gè)結(jié)論與BrucecElliott和andJulieArmour所研究的結(jié)論一致，表明出手速度與身體在垂直方向上的位移無(wú)明顯相關(guān)性。但是鑒于身體在垂直方向上的位移越大，越容易越過(guò)防守對(duì)方，加大射門的威脅，所以本研究還是建議在不影響球速的條件下盡量增加身體在垂直方向上的位移。

在出手前0.22s階段內(nèi)，本研究發(fā)現(xiàn)孫雅婷與其他幾個(gè)受試者腕關(guān)節(jié)表現(xiàn)不一樣，如圖7所示，孫雅婷在出手前0.04s時(shí)明顯有一個(gè)壓腕動(dòng)作，即腕關(guān)節(jié)角度從原來(lái)的伸的狀態(tài)變到曲的狀態(tài)，而其他受試者都沒(méi)有做到這點(diǎn)，其腕關(guān)節(jié)都是始終是伸的狀態(tài)，雖然也有壓住腕的動(dòng)作，即腕關(guān)節(jié)角度始終是處于伸狀態(tài)，其角度是在增加，但是只能描述成是頂住腕，而沒(méi)有出現(xiàn)有扣腕動(dòng)作，其中受試著莫鳳敏在出手前0.08s已經(jīng)達(dá)到最大值，之后開(kāi)始減少，似乎表明該受試者在射門前0.08秒時(shí)塌腕了[3],在水球的訓(xùn)練中要求運(yùn)動(dòng)員在出手時(shí)要壓腕，最后是手尖撥球，類似于投擲鉛球時(shí)的撥球動(dòng)作，但本研究所的的數(shù)據(jù)表明除孫雅婷外其他受試者沒(méi)有充分用到腕關(guān)節(jié)來(lái)加速球，沒(méi)有完全把動(dòng)量傳遞給球，使得球沒(méi)有達(dá)到可能的最大速度。

研究統(tǒng)計(jì)了受試者出手速度平均約為18.82m/s。這個(gè)水平已經(jīng)接近BrucecElliott和andJulieArmour所研究的男子水平(19.1m/s)，他們研究的女子水平為14.7m/s[5]，但此數(shù)據(jù)是1988年的。從國(guó)際泳聯(lián)的官方網(wǎng)站上看到，2005年國(guó)際最高水平接近22m/s。

3結(jié)論

1)水球大力射門動(dòng)作技術(shù)特征為鞭打類動(dòng)作。因此可將鞭打動(dòng)作的基本理論作為水球射門動(dòng)作技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

2)超越器械階段，軀干躍起高度雖然與出手速度無(wú)相關(guān)性，但是為加大射門威脅，提倡盡可能加大躍起高度。面對(duì)球門的初始姿勢(shì)可影響到軀干肌肉完成拉長(zhǎng)－縮短活動(dòng)，軀干向前扭轉(zhuǎn)的速度。

3)大力向前揮臂射門動(dòng)作階段，該階段是鞭打動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵階段，動(dòng)作的好環(huán)很大程度上決定了出手速度。該階段個(gè)動(dòng)作時(shí)序性很重要。出手時(shí)的壓腕動(dòng)作很重要，它是用力的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，與投擲鉛球的“撥球”動(dòng)作類似。

4)受試運(yùn)動(dòng)員為中國(guó)國(guó)家隊(duì)現(xiàn)役隊(duì)員，從對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析顯示她們射門動(dòng)作技術(shù)已具有較高水平，但也存在許多不足，主要表現(xiàn)為：①普遍存在射門時(shí)躍起位移小，射門威脅不大。②小部分受試者鞭打動(dòng)作時(shí)序性不好，影響了出手速度。③大部分受試者出手瞬間末端環(huán)節(jié)沒(méi)有發(fā)上力，扣腕動(dòng)作沒(méi)有做好，只是把球推出去。

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第5篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

關(guān)鍵詞:向量理論 吉布斯和亥維賽 嚴(yán)復(fù) 解析幾何

一、向量理論的誕生

物理學(xué)、天文學(xué)中科學(xué)問(wèn)題的強(qiáng)烈刺激，泰特、麥克斯韋的奠基性工作等諸多有利因素已經(jīng)為一個(gè)新系統(tǒng)的誕生做好了準(zhǔn)備。

19世紀(jì)下半葉，美國(guó)數(shù)理學(xué)家吉布斯和英國(guó)數(shù)理學(xué)家亥維賽出于對(duì)麥克斯韋《電磁通論》的興趣轉(zhuǎn)而去閱讀泰特的四元數(shù)著作。他們發(fā)現(xiàn)四元數(shù)作為一個(gè)描述物理問(wèn)題的數(shù)學(xué)工具很不方便，于是大膽徹底地放棄了四元數(shù)方法，定義了兩個(gè)向量的加減運(yùn)算，給出了其運(yùn)算規(guī)律;定義了向量乘法的兩種基本形式:數(shù)量積和向量積，導(dǎo)出了一些基本的運(yùn)算關(guān)系式;繼哈密頓和麥克斯韋等之后重新定義了向量函數(shù)，并引入了向量的微分和積分運(yùn)算等。

在吉布斯和亥維賽那里，空間向量是和四元數(shù)不同的另一個(gè)獨(dú)立的數(shù)學(xué)實(shí)體，而他們的數(shù)量積和向量積的定義則是觀念上的一個(gè)革新。他們順應(yīng)時(shí)代的需要，憑借敏銳的判斷力決定了四元數(shù)系統(tǒng)里什么可以刪除，什么可以選擇，并在選擇的過(guò)程中進(jìn)行了創(chuàng)造性的完善和修改，融入了一些重要的新思想，使得四元數(shù)系統(tǒng)在物理應(yīng)用中的缺點(diǎn)在他們的新系統(tǒng)中消失，完成了這個(gè)新系統(tǒng)創(chuàng)立中的最后也是最關(guān)鍵的一步。

吉布斯和亥維賽的向量理論在物理學(xué)中得到普遍認(rèn)可后，物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家開(kāi)始把向量語(yǔ)言大量地用在物理學(xué)和數(shù)學(xué)的各個(gè)分支?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)意義上的向量概念，其內(nèi)涵要比物理學(xué)中向量概念的內(nèi)涵深刻得多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初的“有向線段”，它包涵的對(duì)象極為豐富，已經(jīng)被推廣到更高維的空間或更抽象的空間?，F(xiàn)代向量理論已經(jīng)滲透到數(shù)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，而且它在物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)、生物力學(xué)等領(lǐng)域也已得到廣泛應(yīng)用。

二、向量在中國(guó)的傳播

向量是數(shù)學(xué)和物理學(xué)中的對(duì)象，它伴隨著物理學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)的引進(jìn)而傳入中國(guó)。

1883年，美國(guó)傳教士丁韙良刊發(fā)了編輯翻譯的著作《格物測(cè)算·電學(xué)》。書(shū)中丁韙良曾以“雙立人”偏旁表示矢量，如“有向距離”他用“彳距”表示。不過(guò)時(shí)至清末，譯者對(duì)具有方向性的矢量的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

向量在中國(guó)數(shù)學(xué)中的早期傳播是與四元數(shù)相聯(lián)系著的。在中國(guó)最早提到四元數(shù)的人可能是嚴(yán)復(fù)，而另一位較早介紹四元數(shù)及向量的學(xué)者是周達(dá)。周達(dá)訪日歸國(guó)時(shí)帶回了大量的珍貴資料，其中包括日本數(shù)學(xué)家三上義夫有關(guān)四元數(shù)的一部日譯稿。他的日本之行對(duì)中國(guó)早期通過(guò)日本了解西方近現(xiàn)代數(shù)學(xué)，特別是四元數(shù)起到了積極的作用。正式出版的第一部中譯本四元數(shù)著作是由顧澄翻譯，并于1909年石印出版的《四原原理》。

后的高等教育導(dǎo)致中國(guó)三、四十年代科學(xué)發(fā)展的。這一時(shí)期，包含向量理論的著作或教科書(shū)不斷出現(xiàn)，其中既有大量的西方著作的中譯本，又有中國(guó)學(xué)者自己撰寫(xiě)的著作和教科書(shū)。如:徐韞知翻譯的英國(guó)數(shù)學(xué)家懷特海德的《算學(xué)導(dǎo)論》，謝厚藩翻譯的哈斯的《理論物理學(xué)導(dǎo)論》;薩本棟的著作《普通物理學(xué)》，李番的高級(jí)中學(xué)教材《高中解析幾何學(xué)》，張永立編寫(xiě)的《矢算初步》，胡金昌的著作《矢算論》，以及何衍璇的《矢之理論與運(yùn)動(dòng)學(xué)》等等。

這一時(shí)期，中國(guó)學(xué)者在向量理論領(lǐng)域已從早期的學(xué)習(xí)和吸收階段逐漸轉(zhuǎn)向獨(dú)立研究階段，除上面出版的著作外，還出現(xiàn)了大量的與向量有關(guān)的論文。如1932年，張羽豐的題為“向量分析”的論文于中國(guó)數(shù)理學(xué)會(huì)第三次年會(huì)上宣讀;1935年黃用諏的題為“Vector algebra and line geometry(in Chinese)”在《中山大學(xué)自然科學(xué)季刊》上發(fā)表;1940年，黃用諏又在《愛(ài)丁伯格數(shù)學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表了題為“On two linear vector spaces associated with a vector in an Ln”的學(xué)術(shù)論文等等。

同時(shí)，中國(guó)的許多高校已把向量?jī)?nèi)容作為數(shù)學(xué)、物理專業(yè)的必修和選修課程。由此可以看出向量理論在我國(guó)20世紀(jì)三四十年代的高等教育中所占的重要地位。

第6篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

關(guān)鍵詞：表面肌電；標(biāo)槍；最后用力；運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

1.前言

表面肌電圖（surface electromyography，sEMG），又稱動(dòng)態(tài)肌電圖（dynamic electromyography ，DEMG），是從肌肉表面通過(guò)電極引導(dǎo)、記錄下來(lái)的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)。它與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，因而能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)。肌肉運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的生物電通過(guò)兩個(gè)測(cè)量電極（相對(duì)于參考電極）產(chǎn)生電位差，差分放大器檢測(cè)到該信號(hào)后，經(jīng)過(guò)放大、記錄后所得到的圖形，現(xiàn)代高檔的sEMG都是把放大的信號(hào)再轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)通訊系統(tǒng)傳輸給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)中的分析軟件對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而完成測(cè)試評(píng)估等科研或臨床診斷任務(wù)。sEMG是一種簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)、容易被受試者接受的肌電活動(dòng)，可用于測(cè)試較大范圍內(nèi)的EMG信號(hào)，并有助于反映運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉生理、生化等方面的改變；不僅可在靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)定肌肉活動(dòng)，而且可在各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中持續(xù)觀察肌肉活動(dòng)的變化；不僅是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)功能有意義的診斷評(píng)價(jià)方法，而且也是一種較好的生物反饋治療技術(shù)[1]。因而在臨床醫(yī)學(xué)的神經(jīng)肌肉疾病診斷、高等院校人機(jī)工效學(xué)領(lǐng)域的肌肉工作的工效學(xué)分析，體育系統(tǒng)（體科所）疲勞判定、運(yùn)動(dòng)技術(shù)合理性分析、肌纖維類型和無(wú)氧閾值的無(wú)損傷性預(yù)測(cè)，醫(yī)院康復(fù)領(lǐng)域神經(jīng)肌肉疾病診斷，肌肉功能評(píng)價(jià)等高等方面均有重要的實(shí)用價(jià)值[1]。

2.研究對(duì)象與研究方法

2.1 研究對(duì)象 男子標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員二名，均為二級(jí)運(yùn)動(dòng)員，兩人均采用右手投擲，并且本論文中所有的敘述均為右手投擲

2.2研究方法

2.2.1文獻(xiàn)資料法

通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)搜索《中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)》和手工查閱文獻(xiàn)，收集近20多年有關(guān)標(biāo)槍最后用力技術(shù)的研究現(xiàn)狀及理論知識(shí)，并對(duì)其進(jìn)行分類整理，對(duì)于與本文的研究目的、任務(wù)、方法和手段有關(guān)的信息作了較為詳盡的歸納和綜述。

2.2.2表面肌電測(cè)量法

芬蘭MEGA Electronic Ltd.制造的MEGWIN6000 16通道遙測(cè)肌電測(cè)試儀一部，根據(jù)標(biāo)槍最后用力階段具體的動(dòng)作結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文選取了9塊主要肌肉進(jìn)行測(cè)量，它們分別是：

上肢：（右側(cè)） 胸大肌、三角肌、肱二頭肌、背闊肌

軀干：腹直肌 、腹外斜?。ㄗ髠?cè)）

下肢：（右側(cè)）股二頭肌、股四頭肌（股直?。?、腓腸肌中段

2.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

遙測(cè)肌電數(shù)據(jù)處理：采用芬蘭MEGAWIN公司自帶的MegaWin2.4軟件進(jìn)行計(jì)算、處理和分析。將數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換并存為“.xls”格式的文件，將數(shù)據(jù)輸入EXCEL軟件中，計(jì)算各參數(shù)值[2]。

3.研究結(jié)果與分析

本文對(duì)標(biāo)槍最后用力階段的定義結(jié)合對(duì)文獻(xiàn)資料的總結(jié)將最后用力階段劃分為：交叉步動(dòng)作結(jié)束，右腳著地屈膝緩沖，當(dāng)身體重心垂直投影點(diǎn)剛剛超過(guò)右腳支點(diǎn)時(shí)開(kāi)始，以右腿開(kāi)始蹬伸至最后一步左腳觸地支撐到標(biāo)槍出手瞬間為止。此階段是擲標(biāo)槍完整技術(shù)中最后用力階段的主要部分，其任務(wù)是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成投擲步最后一步，充分利用助跑所獲得的速度和動(dòng)量，在盡可能長(zhǎng)的肌肉工作距離用較短時(shí)間將最大的功率施加于標(biāo)槍，在出手瞬間達(dá)到最高速度并以合理的標(biāo)槍姿態(tài)角及方位將標(biāo)槍擲出[3]。最后用力階段有幾個(gè)比較重要的時(shí)刻，可歸納為4個(gè)瞬間：右腳著地屈膝緩沖，身體重心垂直投影點(diǎn)剛剛超過(guò)右腳支點(diǎn)瞬間（A瞬間），支撐形成瞬間（B瞬間），“最大滿弓”瞬間（C瞬間），標(biāo)槍出手瞬間（D瞬間）。

因此文中研究所采用的階段具體劃分為三個(gè)階段：（1）緩沖階段，這一階段從右腳觸地瞬間起至身體重心移至右腳支撐點(diǎn)上方時(shí)止；（2）蹬伸階段，即支撐形成階段。這一階段從身體重心移過(guò)右腳支撐點(diǎn)垂直上方時(shí)起至右腿蹬伸至最大限度止；（3）滿弓與最后用力出手狀態(tài)形成階段，這一階段從右腿完成蹬伸動(dòng)作至最后一步左腳觸地瞬間止；最后用力階段有幾個(gè)比較重要的時(shí)刻，可歸納為4個(gè)瞬間時(shí)相：右腳著地屈膝緩沖，身體重心垂直投影點(diǎn)剛剛超過(guò)右腳支點(diǎn)瞬間（A時(shí)相），支撐形成瞬間（B時(shí)相），“最大滿弓”瞬間（C時(shí)相），標(biāo)槍出手瞬間（D時(shí)相）。根據(jù)最后用力階段中幾個(gè)重要瞬間，將最后用力階段對(duì)應(yīng)劃分為I（A-B）、II（B-C）、III（C-D）三個(gè)動(dòng)作階段，分別對(duì)應(yīng)緩沖階段、支撐形成階段，滿弓形成階段和最后用力出手狀態(tài)形成階段（以右手為例）。

3.1最后用力緩沖階段過(guò)程中各肌肉積分肌電值分析

為更加直觀的分析緩沖階段中各肌肉的積分肌電值的水平差異及規(guī)律，將其單位換算為微伏秒（uvs），并且制作直觀柱狀圖（見(jiàn)圖3.1）。

圖3.1 周**最后用力緩沖階段各肌肉表面積分肌電值的柱狀圖

注：圖中1―9指：1-右胸大??；2-右三角?。ㄖ胁浚?-肱二頭??；4-腹直?。?-左腹外斜??；6-背闊??；7-股二頭肌；8-股四頭?。ü芍奔。?；9-腓腸肌（中段）

另外，運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)的訓(xùn)練過(guò)程中要注意，緩沖階段的用力講究的是最大限度的為下一階段做動(dòng)量上的儲(chǔ)備，而非充分的緩沖。由于標(biāo)槍項(xiàng)目對(duì)緩沖階段要求的特殊性，必須讓運(yùn)動(dòng)員了解怎樣的合理緩沖與過(guò)渡。眾所周知，肌肉的控制依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)標(biāo)槍項(xiàng)目緩沖階段的認(rèn)知與反饋則對(duì)動(dòng)作技術(shù)的形成有重要意義。說(shuō)明了運(yùn)動(dòng)員在今后訓(xùn)練中既要注意對(duì)重點(diǎn)部位的訓(xùn)練，也要了解擲標(biāo)槍過(guò)程是一個(gè)完整的統(tǒng)一整體，各肌肉既相互聯(lián)系也相互影響。

4.結(jié)論

4.1在周**最后用力緩沖階段，右側(cè)股四頭肌與三角肌（中部）有持續(xù)發(fā)力現(xiàn)象，股四頭肌的持續(xù)用力來(lái)源于右腳的觸地后產(chǎn)生的反作用力，股四頭肌為下肢較大肌群中的核心部分，因此在此階段的肌肉興奮性較強(qiáng)。肱二頭肌也表現(xiàn)出較大的興奮性達(dá)到489uvs。

4.2最后用力蹬伸、支撐形成過(guò)程中，周**的三角肌中部的值較大，其次為胸大肌，下肢中唯一均值較大的是股四頭肌，股四頭肌完成緩沖后力量也逐漸減弱。值得一提的是在此階段中唯一逐漸增大的肌肉是股二頭肌，波形振幅較大，興奮性較強(qiáng)，用力幾乎貫穿整個(gè)過(guò)程的始終。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳毅，俞曉杰.等速技術(shù)和表面肌電圖技術(shù)在骨關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用.繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，第20卷第30期.

[2] 王鍵.體育科學(xué)，2000，20（4）：56-60.

[2] 韓岳洋，李強(qiáng)，牛健壯.不同級(jí)別運(yùn)動(dòng)員背向滑步推鉛球最后用力技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及肌肉表面肌電活動(dòng)特征的分析[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)2012，29（6）：725-728.

第7篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

【摘要】 采用半椎板切除治療椎管內(nèi)腫瘤,較之全椎板切除，對(duì)脊柱的損傷小,術(shù)后行椎管重建后不僅保持了椎管的完整性 ,而且完全符合脊柱穩(wěn)定的解剖學(xué)基礎(chǔ)與生物力學(xué)基礎(chǔ) , 使脊柱的穩(wěn)定性得到了較好的保持，研究表明:經(jīng)一側(cè)半椎板入路半椎板或部分半椎板切除后椎管重建 ,能夠在不影響切除腫瘤的情況下 ,將損傷降低到最小限度。椎管重建的不斷發(fā)展為處理椎管內(nèi)腫瘤提供了可靠的保障。

【關(guān)鍵詞】 椎管內(nèi)腫瘤 半椎板切開(kāi) 椎管重建

1 椎管內(nèi)腫瘤

椎管內(nèi)腫瘤約占中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的 15% ,而硬脊膜下脊髓外腫瘤所占比例約為 60%～70% ,以神經(jīng)鞘瘤和脊膜瘤多見(jiàn)，這兩種腫瘤均為WHOⅠ級(jí), 單發(fā)者手術(shù)全切可以治愈［1］。硬膜外的主要是轉(zhuǎn)移性腫瘤,多為惡性,所占比例較小。手術(shù)切除是椎管內(nèi)腫瘤的唯一有效的治療方法。椎管內(nèi)腫瘤大多是良性腫瘤,因此手術(shù)切除可獲得痊愈。

2 半椎板手術(shù)切除椎管內(nèi)腫瘤

對(duì)椎管內(nèi)腫瘤的手術(shù)治療，在1887年由Gowers和 Horsly首先開(kāi)展。全椎板切除術(shù)是椎管內(nèi)腫瘤常規(guī)手術(shù)方法,術(shù)中需切斷棘上韌帶、棘間韌帶 ,切除棘突及雙側(cè)椎板,有時(shí)還需切除部分關(guān)節(jié)突,對(duì)脊椎穩(wěn)定性造成了較大的破壞,往往導(dǎo)致術(shù)后遠(yuǎn)期椎體滑脫及脊柱畸形。而且,咬骨鉗反復(fù)操作咬除椎板過(guò)程中容易產(chǎn)生對(duì)脊髓的機(jī)械損傷或刺激。全椎板切除不僅破壞了椎管的管性結(jié)構(gòu),而且還使硬脊膜與肌肉創(chuàng)面形成粘連［2］。局部軟組織粘連、癱痕形成可導(dǎo)致醫(yī)源性椎管狹窄癥。

半椎板手術(shù)切除椎管內(nèi)腫瘤能較好的保持脊柱的解剖結(jié)構(gòu)［3］。其對(duì)脊柱的穩(wěn)定性影響較小，手術(shù)的創(chuàng)傷小，并發(fā)癥少。手術(shù)后病人恢復(fù)的時(shí)間較快，術(shù)后癥狀消失快，生活質(zhì)量有了較大的提高，半椎板手術(shù)的缺點(diǎn)是暴露有限。由于半椎板切開(kāi),棘突留在原位,對(duì)視線及操作均有一定的影響。手術(shù)咬除椎板到關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè),寬度只有 1.5 cm左右,手術(shù)的空間狹小。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),頸段椎管最寬,可暴露的寬度達(dá) 2 cm。其次是腰椎,胸椎由于肋骨及橫突關(guān)節(jié)的影響,半椎板暴露的寬度最窄。但多數(shù)硬膜下和硬膜外的占位病變體積較小,且偏向一側(cè)生長(zhǎng),因此這一寬度已經(jīng)足夠。手術(shù)中可以完整地暴露硬脊膜［4］。由于手術(shù)空間狹小,不要勉強(qiáng)完整的切除腫瘤,以免損傷脊髓或是神經(jīng)根。椎管內(nèi)腫瘤半椎板手術(shù)適用于體積較小 (一般小于2 cm,而且腫瘤多限2～3個(gè)椎體 ) ,腫瘤大部分偏向一側(cè)生長(zhǎng)的髓外硬脊膜下腫瘤,以神經(jīng)鞘瘤為最佳?？傊?，采用半椎板手術(shù)切除椎管內(nèi)腫瘤,脊柱的解剖結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性完全符合神經(jīng)外科微創(chuàng)理念,而其在避免了全椎板切除的同時(shí),還為病人節(jié)約了內(nèi)固定材料的費(fèi)用。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，椎管內(nèi)大部份的腫瘤均可經(jīng)半椎板切開(kāi)進(jìn)行顯微手術(shù)治療。對(duì)于半椎板入路應(yīng)以病灶側(cè)或病灶中心側(cè)為手術(shù)切口進(jìn)入 ,術(shù)中應(yīng)在骨膜下分離椎旁肌 ,保留棘上、棘間韌帶與棘突 ,開(kāi)窗側(cè)盡量保留關(guān)節(jié)突;開(kāi)窗范圍可達(dá) 1.5～2.0cm，棘突基底部可楔形咬除或磨除 ,盡可能增加手術(shù)視野,保留脊柱的解剖結(jié)構(gòu)完整性。適用于背側(cè)或外側(cè)的髓外腫瘤,及病灶小、邊界清的髓內(nèi)腫瘤。但對(duì)于腫瘤大、與脊髓粘連緊密或髓內(nèi)無(wú)邊界浸潤(rùn)生長(zhǎng)的腫瘤 ,為減少對(duì)脊髓和神經(jīng)的損傷 ,仍然需要采用全椎板入路。

3 椎管重建

3.1 椎管重建的發(fā)展：在椎管內(nèi)腫瘤切除中行椎板截骨原位再植術(shù)，即椎管重建，可進(jìn)一步恢復(fù)脊柱的穩(wěn)定性，并將發(fā)生手術(shù)并發(fā)癥的機(jī)會(huì)降到最低。采用半椎板或次半椎板切除術(shù)行脊髓腫瘤切除，其對(duì)于防止椎體后方支持結(jié)構(gòu)的削弱已經(jīng)是一個(gè)有力的措施，但該術(shù)式僅適用于啞鈴型或偏一側(cè)的較小腫瘤。如遇腫瘤較大，只能行瘤內(nèi)分塊切除或刮除腫瘤，若腫瘤血供豐富，將很難保持清晰術(shù)野，使靠近脊髓一側(cè)的操作帶有一定的盲目性；對(duì)下腰段的腫瘤，剪開(kāi)硬脊膜，釋出腦脊液后，腫瘤會(huì)隨附著的馬尾神經(jīng)根漂移，過(guò)小的骨窗會(huì)導(dǎo)致腫瘤定位及切除操作的困難，增加神經(jīng)牽拉和誤傷的機(jī)會(huì)，從而使術(shù)后脊髓、神經(jīng)根癥狀加重，影響手術(shù)效果，有違微侵襲手術(shù)的初衷。臨床上發(fā)現(xiàn)半椎板術(shù)后行椎管重建更加符合微創(chuàng)手術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于經(jīng)半椎板入路術(shù)后椎板重建的手術(shù)方式 ,國(guó)外報(bào)道甚少 ,2003年國(guó)內(nèi)趙愛(ài)國(guó)等人［5］始有類似報(bào)道 ,就其手術(shù)方法而言 ,術(shù)中切除了一側(cè)的椎板及棘突術(shù)后回植的方法 ,大大減輕了對(duì)椎管穩(wěn)定性的破壞 ,但對(duì)于“微創(chuàng)”的概念而言, 創(chuàng)傷仍然不小。Banczerowski等采用的單側(cè)部分半椎板切除并術(shù)后回植重建椎管的做法幾乎達(dá)到了“無(wú)創(chuàng)”的效果［6］。

3.2 脊柱穩(wěn)定的理論基礎(chǔ)：脊柱是人體主要的支持結(jié)構(gòu) ,在維持人體的穩(wěn)定以及運(yùn)動(dòng)方面發(fā)揮著重要的用。脊柱解剖結(jié)構(gòu)的完整性是維持其生理功能的基礎(chǔ)。脊柱穩(wěn)定性定義為:在生理載荷情況下,保護(hù)神經(jīng)結(jié)構(gòu)的功能單位既無(wú)異常的應(yīng)變 ,亦無(wú)過(guò)度的活動(dòng)。1983Denis［7］提出了脊柱的三柱理論的概念,為進(jìn)一步理解脊柱的生物力學(xué)特點(diǎn)奠定了基礎(chǔ)，即前縱韌帶、椎體的前半部分和纖維環(huán)的前半部分組成前柱，后縱韌帶、椎體的后半部分以及纖維環(huán)的后半部分組成中柱，由椎弓根、黃韌帶、關(guān)節(jié)囊和棘間韌帶組成后柱。生物力學(xué)證實(shí)后柱和中柱共同承受60%的載荷。在后柱中,關(guān)節(jié)突除引導(dǎo)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)外,還承受壓縮、 拉伸、 剪切、 扭轉(zhuǎn)等不同類型的負(fù)荷,對(duì)脊柱的運(yùn)動(dòng)有重要的影響。韌帶主要承擔(dān)大部分的牽張負(fù)荷,它可以限制脊柱運(yùn)動(dòng)在一定的范圍內(nèi),同時(shí)它可以通過(guò)限制位移,吸收能量來(lái)保護(hù)脊髓免受損傷。傳統(tǒng)認(rèn)為單純后柱結(jié)構(gòu)缺失、無(wú)小關(guān)節(jié)突損傷的情況下對(duì)脊柱尤其胸腰段的穩(wěn)定性影響甚微。但實(shí)際上，椎板切除后,脊柱整體穩(wěn)定性明顯減弱,椎管后壁骨性結(jié)構(gòu)缺失使硬脊膜囊和脊神經(jīng)根完露,日久因局部纖維化和瘢痕組織增生可形成醫(yī)源性椎管狹窄癥,從而出現(xiàn)新的癥狀和體征［8］。景治濤等發(fā)現(xiàn)兒童椎管內(nèi)腫瘤術(shù)中椎板切除范圍>3個(gè)易發(fā)生脊柱畸形。陳贊等認(rèn)為切除過(guò)多的椎板勢(shì)必影響脊柱的穩(wěn)定性,甚至導(dǎo)致脊柱后凸畸形,造成醫(yī)源性脊髓壓迫損傷。

3.3 椎管重建的意義：手術(shù)對(duì)脊柱部件的切除必然要影響脊柱的穩(wěn)定性,手術(shù)后脊柱節(jié)段運(yùn)動(dòng)的增加與手中切除脊柱的部位以及切除的范圍直接相關(guān)。傳統(tǒng)的手術(shù)對(duì)脊柱的穩(wěn)定性破壞較大 ,必然對(duì)病人的脊柱功能造成影響。而椎管重建保持脊柱后柱骨與韌帶的連續(xù)性,為維持脊柱的穩(wěn)定性提供了解剖基礎(chǔ)。同時(shí),椎管重建保持椎管的完整性,避免椎管后方結(jié)構(gòu)缺失而引起的椎管內(nèi)神經(jīng)粘連,保護(hù)了神經(jīng)功能,進(jìn)一步保持脊柱的穩(wěn)定性。

以往的椎板切除術(shù)后 ,患者脊柱后柱的完整性遭到很大破壞,椎管后部喪失了椎板、黃韌帶形成的天然阻隔屏障 ,創(chuàng)傷修復(fù)過(guò)程中形成的瘢痕可直接突入椎管內(nèi),與硬膜、神經(jīng)根粘連,引起腰腿痛癥狀復(fù)發(fā)。Scheuerma等(1951年) 和 LaRoc-ca等 (1974年)的實(shí)驗(yàn)中用明膠海綿用于椎板切除術(shù)后預(yù)防硬膜和神經(jīng)根周圍的瘢痕粘連的材料收到了較好的效果,但以后不少學(xué)者的實(shí)驗(yàn)均證明明膠海綿植入后可達(dá)到止血的目的,卻不具備良好的屏障作用,不能有效隔離成纖維細(xì)胞與血腫達(dá)到防粘連效果。硅膠、透明質(zhì)酸鈉、幾丁糖、膨體聚四氟乙烯、聚乳酸膜、ADCON-L、自體脂肪、筋膜、異體硬脊膜等材料及 Gerzten等對(duì)動(dòng)物模型在椎板切除術(shù)前、后施行低劑量外部照射 ,可顯著降低硬膜外瘢痕粘連的范圍及程度。這些用于臨床防止術(shù)后硬膜和神經(jīng)根周圍的瘢痕粘連 ,雖然都取得了不同程度的效果 ,但是都存在不同的并發(fā)癥［9］。由此,可以看出單純用材料解決椎板切除術(shù)后硬脊膜周圍粘連的問(wèn)題非常困難。椎管重建使得椎板切除術(shù)后恢復(fù)脊柱后柱及椎管的完整性 ,有效的解決了椎板切除術(shù)后硬膜周圍瘢痕粘連的發(fā)生 ,提高了手術(shù)效果。椎板回植椎管重建主要適用于椎管內(nèi)占位病變，尤其是胸腰椎椎管內(nèi)原發(fā)性腫瘤，還可用于退行性腰椎管狹窄癥、腰椎間盤(pán)突出癥合并發(fā)育性腰椎管狹窄、腰椎間盤(pán)中央型突出鈣化等。對(duì)轉(zhuǎn)移性腫瘤和合并感染的患者則不宜使用該方法。

3.4 方法和材料：在椎管重建的發(fā)展過(guò)程中，許多作者首先嘗試了不同的截骨工具。Raimondi等對(duì)胸腰段腫瘤用高速氣鉆進(jìn)行椎板切除重建,Perkinson應(yīng)用普通線鋸進(jìn)行椎板切除重建,但兩種方法截骨時(shí)造成骨的丟失過(guò)多,在進(jìn)行回植時(shí)不易恢復(fù)原有的解剖結(jié)構(gòu),對(duì)于兒童由于脊柱骨更小,這一缺點(diǎn)顯得更加突出。而且,普通線鋸存在表面粗糙與容易損傷脊髓神經(jīng)的缺點(diǎn)［10］。高速銑刀可以迅速方便的銑開(kāi)椎板,節(jié)省時(shí)間的同時(shí)明顯減少傳統(tǒng)咬除椎板過(guò)程造成的出血，由于椎板與硬脊膜之間極少粘連,又可完全避免線鋸開(kāi)窗導(dǎo)致的硬脊膜破損、脊髓、脊神經(jīng)根損傷。因?yàn)殂姷额^的墊片厚度小于椎板鉗和咬骨鉗的厚度,故理論上不會(huì)對(duì)脊髓造成比傳統(tǒng)咬骨方法更大的損傷。T型鋸是一種新的截骨工具 ,直徑僅有0.54mm，相當(dāng)于一根椎板鋼絲,而且非常柔韌,表面光滑,穿入時(shí)有塑料外套保護(hù),操作過(guò)程相當(dāng)于進(jìn)行開(kāi)放的硬膜外導(dǎo)管穿刺,因此,從椎管內(nèi)穿出時(shí)非常安全,不易損傷硬脊膜和神經(jīng)。1999年日本的Tomita ［11］最早使用T型鋸進(jìn)行脊柱腫瘤手術(shù),對(duì)脊柱腫瘤進(jìn)行了大塊切除,切除更為徹底，由于T型鋸造成的骨量丟失非常少,截下的椎板可以原位解剖重建,且位置穩(wěn)定。Kawahara ［11］和Tomita等首先將這一技術(shù)用于椎板大塊切除原位精確回植重建,進(jìn)行椎管成形,對(duì)椎管內(nèi)腫瘤治療獲得了非常理想的療效。

由于治療角度和對(duì)象的不同，國(guó)內(nèi)骨科醫(yī)師較神經(jīng)外科醫(yī)師更早注意研究和探索重塑脊椎后柱結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的理論和方法。早期,常采用椎板單開(kāi)門技術(shù)結(jié)合棘突打孔絲線固定治療包括椎管狹窄在內(nèi)的部分脊椎病變，此技術(shù)雖然可以使椎板棘突解剖復(fù)位，但因術(shù)中椎板阻擋嚴(yán)重影響腫瘤暴露而無(wú)法應(yīng)用于椎管內(nèi)腫瘤切除術(shù)。近年來(lái),頸椎后路鋼板螺釘固定技術(shù)廣泛應(yīng)用于頸椎管后部結(jié)構(gòu)的固定,這其中包括側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘?shù)氖褂?。綜觀骨科醫(yī)師在此方面所做的努力主要集中在應(yīng)用特殊固定器械重塑后柱的穩(wěn)定性,并非真正意義的椎管后部結(jié)構(gòu)的解剖復(fù)位，這其中包括藤紅林等在頸胸段脊柱骨腫瘤全脊椎切除術(shù)中,采用多種特殊內(nèi)固定系統(tǒng)重建脊柱穩(wěn)定性,而最有創(chuàng)意并接近生理解剖復(fù)位的嘗試應(yīng)屬營(yíng)風(fēng)增等采用頸椎后路單開(kāi)門技術(shù)結(jié)合微型鈦板-鈦釘固定治療頸椎病的方法。

由于椎板寬度、大小、椎板側(cè)塊后表面的弧度因人而異，解剖變異較大,因此難以采用恒定的固定材料對(duì)游離的椎板棘突復(fù)合體進(jìn)行牢固同定。既往采用的絲線、生物膠固定法,理論上也無(wú)法達(dá)到脊柱應(yīng)力狀態(tài)下的堅(jiān)強(qiáng)固定。如何尋找一種既具有一定強(qiáng)度,又能方便塑形 ,操作簡(jiǎn)單可靠,術(shù)后MRI檢查不受影響的理想固定材料呢？臨床上普遍使用的專用顱骨修補(bǔ)鈦板、鈦條、鈦釘基本符合了上述標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái),我們應(yīng)用高速磨鉆、銑刀開(kāi)窗，將相應(yīng)椎板及棘突完整取下，再選用相對(duì)較厚進(jìn)口鈦條,結(jié)合6mm防自脫的專用鈦釘重建椎管的解剖結(jié)構(gòu)，可以獲得理想的固定效果,隨訪期間未見(jiàn)置入材料的脫落、松動(dòng)和移位。

4

椎管重建的展望

綜上所述,在情況允許的椎管內(nèi)腫瘤切除手術(shù)中,選用半椎板切除術(shù)并使用椎管重建的方法不僅符合脊柱解剖學(xué)原理及生物動(dòng)力學(xué)原理,而且也符合越來(lái)越被人們推崇的微創(chuàng)的理念。在不影響切除腫瘤的前提下保持了脊柱的穩(wěn)定性,維護(hù)了椎管的完整性,創(chuàng)傷小、疼痛輕、術(shù)后臥床時(shí)間短、恢復(fù)快。而且從遠(yuǎn)期效果講,可以避免傳統(tǒng)椎板切除手術(shù)創(chuàng)傷修復(fù)過(guò)程中形成的瘢痕突入椎管內(nèi)與硬脊膜、神經(jīng)粘連而帶來(lái)的疼痛或神經(jīng)功能缺失等一系列癥狀。在椎管內(nèi)腫瘤切除術(shù)中，我們正使用越來(lái)越先進(jìn)的工具、去發(fā)現(xiàn)越來(lái)越適合的材料，椎管重建得到了越來(lái)越多的應(yīng)用及開(kāi)展,其優(yōu)越性也得到了越來(lái)越好的體現(xiàn)。相信,隨著科技的進(jìn)步和醫(yī)學(xué)的發(fā)展,椎管重建一定會(huì)有更好的明天。

參考文獻(xiàn)

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第8篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

關(guān)鍵詞:骨礦含量;骨密度;骨強(qiáng)度;男大學(xué)生;太極拳

中圖分類號(hào):G804.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編 號(hào):1007-3612(2010)05-0062-04

Effects of the Longtime Shadowboxing Exercise on the Bone Heal th of Male College Students

ZHANG Binnan1,WANG Li2,GUO Yijun1,LIU Xiaojun3,HUANG Jingtao 1,YU Wenzhan1

(1. Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049,Shaanxi,China; 2. Harbin Institute of Technology University, Hrebin 150001, Heilongjian g China; 3.Physical Education Department of Weinan Normal University,Weinan 714 000,Shaanxi China)

Abstract: after analyzing the effects of longtime shadowboxing exercise on the

bone health of male college students, the paper finds that shadowboxing exercisecan improve student’s bone mass and bone strength, improve the condition of th e bone health, especially for the calcaneus, thighbone and lumbar. The paper of fers theoretical reference in hope of preventing and postponing the happening ofthe osteoporosis, improve the health quality of the whole nation, and set up th e risk evaluation system of the mass fitness and health.

Key words: BMC; BMD; BTI; male undergraduate; shadowboxing

國(guó)民體質(zhì)健康狀況是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要組成部分。2000年國(guó)民體質(zhì)研究報(bào)告與20 05年第二次國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)公報(bào)結(jié)果表明[1,2]:從1985年至2005年的20年間,中國(guó) 成年國(guó)民 的體質(zhì)健康狀況有所改善,但與運(yùn)動(dòng)能力有關(guān)的諸多身體素質(zhì)指標(biāo)則呈下降甚至連續(xù)下降趨 勢(shì)。大學(xué)時(shí)期是青少年至成年人之間的過(guò)渡時(shí)期,其體質(zhì)健康狀況直接影響到成年后的體質(zhì) 健康水平,探討體育鍛煉對(duì)體質(zhì)健康影響的研究具有積極而深遠(yuǎn)的意義。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)能是 人們從事工作及體育活動(dòng)的基礎(chǔ),又受到體育鍛煉的影響。骨骼作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部 分,是人體的支架,運(yùn)動(dòng)的杠桿,因其健康狀況直接影響到人們的生活質(zhì)量而備受關(guān)注[3,4]。太極拳從清初創(chuàng)建到現(xiàn)在,已經(jīng)有300多年的歷史。太極拳的起源傳說(shuō)不一, 有張三豐 創(chuàng)拳說(shuō)、陳王庭創(chuàng)拳說(shuō)等等,虛無(wú)飄渺的傳說(shuō)為太極拳蒙上了一層神秘的色彩。在以后的流 傳、發(fā)展中,太極拳逐漸演變?yōu)殛愂?、楊式、武式、吳式、孫式等流派,習(xí)練者日眾,現(xiàn)在 世界各地均有太極拳練習(xí)者,人數(shù)已達(dá)數(shù)十億之多。太極拳運(yùn)動(dòng)是中國(guó)傳統(tǒng)文化的精粹,其 深邃的文化底蘊(yùn)和健身效果備受國(guó)人推崇,擁有廣泛的群眾基礎(chǔ)。隨著太極拳運(yùn)動(dòng)被廣大高 校列為體育教學(xué)的必修科目,在大學(xué)生中間迅速掀起一股習(xí)練國(guó)粹、弘揚(yáng)國(guó)粹的熱潮。本文 通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,探討長(zhǎng)期太極拳練習(xí)對(duì)男大學(xué)生骨健康的影響,為進(jìn)一步推廣與普及太 極拳運(yùn)動(dòng),豐富和完善太極拳健身理論提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

按照自愿報(bào)名的原則,在簽署知情同意書(shū)后,將西安交通大學(xué)一年級(jí)男大學(xué)生99人(表1) 分為兩組(實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組),制定一個(gè)學(xué)期的太極拳健身運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案。

受試者按照如下條件篩選:1) 未服用過(guò)影響骨代謝的相關(guān)藥品;2) 無(wú)骨折史及家 族性骨骼病史;3) 未患有影響骨代謝的慢性疾病;4) 所有受試者的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)大致相同 (住校食宿)。

運(yùn)動(dòng)干預(yù)前兩組受試者在性別、年齡、跟骨強(qiáng)度等方面的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表1 研究對(duì)象基本情況

組別人數(shù)年齡/歲身高/cm體重/kg跟骨強(qiáng)度/%對(duì)照組5918.65±1.72162.81±3.1655.76±5.7895.8±14.6 實(shí)驗(yàn)組4018.73±1.85161.98±4.0254.38±5.8196.5±13.91.2 研究方法

1.2.1 太極拳練習(xí)干預(yù)方案

長(zhǎng)期太極拳練習(xí)干預(yù)方案按照趣味性、科學(xué)性、知識(shí)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性的原則制定。 具體內(nèi)容為:24是簡(jiǎn)化太極拳、基本步伐、42式太極拳等等。實(shí)驗(yàn)組每周安排太極拳練習(xí)5 次以上,每次練習(xí)時(shí)間為60 min,累計(jì)練習(xí)為一個(gè)完整學(xué)期。對(duì)照組在進(jìn)行正常體育課程學(xué) 習(xí)以外,不安排任何計(jì)劃性的體育鍛煉,一般只進(jìn)行

投稿日期:2009-06-30

作者簡(jiǎn)介:張斌南,講師,碩士,研究方向運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)、體育教學(xué)與 訓(xùn)練。通訊作者:劉曉軍。 日常體力活動(dòng)。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度:最大心率的60%～80%,一般控制在120～140次/min。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度用 芬蘭產(chǎn)S610iPolar表 控制。為保證健身運(yùn)動(dòng)的安全性,采用主觀感覺(jué)和教育學(xué)觀察法相結(jié)合的方法對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn) 行適當(dāng)控調(diào),如果太極拳練習(xí)者感覺(jué)疲勞和身體不適,則終止當(dāng)次練習(xí)。

1.2.2 測(cè)量法

采用美國(guó)Lunar公司Achilles Express超聲骨強(qiáng)度儀,測(cè)量受試者足跟(跟骨)的振幅 衰減(UBA)、超聲傳導(dǎo)速度(SOS)和骨強(qiáng)度值(Stiffness Index,STI),測(cè)試部位一律為右足 跟骨。測(cè)試前對(duì)受試者右足跟用酒精棉球進(jìn)行消毒并涂上專用傳導(dǎo)凝膠物,然后將右足放在 測(cè)定槽內(nèi),足跟緊貼內(nèi)壁并進(jìn)行測(cè)定。該儀器的測(cè)量誤差范圍為±2%。

采用美國(guó)Lunar公司生產(chǎn)的DPX-L型雙能量X線骨密度儀,測(cè)量受試者第2腰椎和雙側(cè)股骨 頸的骨密度值(g/cm2)。DEXA測(cè)試方法:受試者著單衣,脫掉皮帶和鞋,呈仰臥位平躺在 檢 查臺(tái)特定區(qū)域上,足尖朝上,并與垂直線呈15°,雙臂靠近軀干,從頭部開(kāi)始掃描至足,完 成全身掃描。測(cè)試時(shí)要求受試者盡量空腹,身上不佩戴金屬物件。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理:所有數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用One-way ANOVA 與Least-significant difference(LSD)法進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組跟骨測(cè)量指標(biāo)比較

表2結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)前兩組同類指標(biāo)之間不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。習(xí)練太極拳后實(shí) 驗(yàn)組的BUA、SOS、STI等指標(biāo)明顯高于該組實(shí)驗(yàn)前水平,且都有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,其中:BUA(超 聲振幅衰減,P

表2 太極拳運(yùn)動(dòng)對(duì)不同組別跟骨BUA、SOS、STI值的影響

指標(biāo)實(shí)驗(yàn)組(n=40)實(shí)驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后對(duì)照組(n=59)實(shí)驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后BUA/dB•MHz-170.99±3.9274.26±3.69**&&71.11±3.6270.86±3.59SOS/m•s-11579.38±36.601584.18±37.32*&1577.29±35.031578.18±36.18STI/%100.97±15.80105.27±14.96**&&9 9.80±13.82100.68±14.78

*表示與實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前相比,P

2.2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組腰椎及股骨骨礦含量比較

表3結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)前兩組同類指標(biāo)之間不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。習(xí)練太極拳后實(shí) 驗(yàn)組的第二腰椎骨礦含量、股骨近端骨礦含量高于該組實(shí)驗(yàn)前水平,且都有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,其 中:腰椎骨礦含量差異為P

2.3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組腰椎及股骨骨密度比較

表4結(jié)果顯示 :實(shí)驗(yàn)前兩組同類指標(biāo)之間不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。習(xí)練太極拳后實(shí)驗(yàn)組的腰椎 和股骨的骨密度值均高于該組實(shí)驗(yàn)前水平,且都有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異P

表3 太極拳運(yùn)動(dòng)對(duì)不同組別腰椎及股骨骨礦含量的影響 g

指標(biāo)實(shí)驗(yàn)組(n=40)實(shí)驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后對(duì)照組(n=59)實(shí)驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后腰椎BMC14.89±4.9216.09±4.53*&14.8 4±3.5614.92±3.64股骨BMC15.78±3.8817.88±3.72**&&15 .72±3.6315.94±3.59

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)后結(jié)果之間也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異P0.05)。該結(jié)果提示:太極拳運(yùn)動(dòng)可以改善腰椎及股骨運(yùn)動(dòng)中對(duì)機(jī)械 力的耐受水平。

表4 太極拳運(yùn)動(dòng)對(duì)不同組別腰椎及股骨骨密度的影響 g/cm2

指標(biāo)實(shí)驗(yàn)組(n=40)實(shí)驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后對(duì)照組(n=59)實(shí)驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后腰椎BMD0.71±0.180.89±0.14**&&0.74 ±0.130.76±0.11股骨BMD0.69±0.160.87±0.17**&&0.68 ±0.150.67±0.13

3 分析與討論

3.1 骨健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)

骨健康首先是骨自身物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的完整,以及自身生理功能的良好適應(yīng)與不斷完善 。骨代謝是保證自身組成與結(jié)構(gòu)完整的前提,其主要形式是在破骨細(xì)胞的作用下不斷吸收舊 骨,在成骨細(xì)胞作用下,合成新骨,這種骨質(zhì)的破壞、吸收與再形成之間的協(xié)調(diào)活動(dòng)為骨健 康狀態(tài)的維持提供了保障。適當(dāng)?shù)捏w育鍛煉使骨產(chǎn)生良好適應(yīng)和完善功能的有效手段,長(zhǎng)期 練習(xí)可以保證鈣、磷、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效吸收和利用,對(duì)骨的生理機(jī)能產(chǎn)生良好的促 進(jìn)作用。因此,骨健康評(píng)價(jià)就是從量變研究到質(zhì)變研究的過(guò)程。

骨吸收過(guò)多或形成不足引起平衡失調(diào)的最終結(jié)果會(huì)導(dǎo)致骨量的減少和骨微細(xì)結(jié)構(gòu)的變化 ,就會(huì)形成骨質(zhì)疏松。骨質(zhì)改變首先影響骨結(jié)構(gòu)改變,導(dǎo)致骨機(jī)能異常。骨礦含量與骨密度 都是反映骨結(jié)構(gòu)改變的敏感指標(biāo),對(duì)確定早期骨質(zhì)疏松最敏感,可預(yù)測(cè)骨折的危險(xiǎn)性,是診 斷骨質(zhì)疏松癥的主要檢測(cè)方法[5,6]。骨強(qiáng)度則是反映骨機(jī)能改變的敏感指標(biāo),反 映出骨的力學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能以及骨代謝等方面改變[7-11]。因此,骨礦含量、骨 密度和骨強(qiáng)度等是評(píng)價(jià)骨健康的有效指標(biāo)。

3.2 長(zhǎng)期太極拳練習(xí)對(duì)骨礦含量變化的影響

人類骨骼的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老是一個(gè)正常的生理過(guò)程。在生命的不同時(shí)期,人體骨礦含 量有著不同的差異。從出生至20歲,隨年齡增長(zhǎng)骨礦含量持續(xù)增加;從20～30歲,骨礦含量 仍在緩慢增加;從30～40歲,骨骼生長(zhǎng)處于相對(duì)平衡狀態(tài),骨密度也處于一生的峰值期,該 期約維持5～10 a。

雖然個(gè)體的骨量大部分是在生長(zhǎng)期獲得的,但也有研究報(bào)道[12]:在停止生長(zhǎng)后, 骨量 仍可增加直到獲得峰值骨量為止。在達(dá)到峰值骨量的前后一段時(shí)期內(nèi),骨骼變化處于一種相 對(duì)平衡狀態(tài),骨密度為一生的高峰期,有人把這一時(shí)期稱為骨量平衡峰值期。Snow-Harter [ 13]的研究證明,體力活動(dòng)與男大學(xué)生腰椎骨密度呈正相關(guān),舉重或跑步都能使其明顯增 加。但也有不同的報(bào)道,Riggs[14]等觀察到青年男性脊椎骨密度顯示出降低趨勢(shì) 。

骨骼任何部位的BMD測(cè)量都具有預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值,多部位的BMD測(cè)量可以預(yù)測(cè)骨折的 風(fēng)險(xiǎn)和進(jìn)行治療效果的評(píng)估。髖部骨折是骨質(zhì)疏松引起骨折中數(shù)量最大,程度最嚴(yán)重的一種 ,1年內(nèi)死亡率比無(wú)髖部骨折者高15%～20%[15]。就預(yù)測(cè)髖部骨折而言,有研究證 實(shí),髖部BMD測(cè)量是診斷髖部骨質(zhì)疏松和預(yù)測(cè)髖部骨折的首選方法[16,17]。其中股 骨Ward三角區(qū)被一些 研究認(rèn)定為是評(píng)估骨質(zhì)疏松性骨折危險(xiǎn)性的最敏感部位,隨著年齡的增長(zhǎng)BMD丟失速度為認(rèn) 為Ward三角區(qū)>股骨粗隆部>股骨頸>腰椎[18]。高齡人群發(fā)生股骨粗隆部骨折的概 率較股骨 頸明顯增高,腰椎測(cè)定常常會(huì)受到干擾而不能真實(shí)反應(yīng)實(shí)際的骨丟失量[19]。但目 前常用骨 密度測(cè)量部位仍以腰椎為主,這主要是因?yàn)檠凳窃\斷骨質(zhì)疏松的傳統(tǒng)部位,各種骨密度測(cè) 量技術(shù)多取腰椎部位。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)的研究結(jié)論認(rèn)為:跟骨是檢測(cè)骨密度的最 佳測(cè)定部位。跟骨的骨松質(zhì)含量較高,骨松質(zhì)的骨轉(zhuǎn)換率比骨密質(zhì)的骨轉(zhuǎn)換率高8倍[2 0],而測(cè)定骨松質(zhì)的BMD比骨密質(zhì)的敏感性高。

太極拳是通過(guò)關(guān)節(jié)、骨骼、韌帶、肌肉的不斷的拉伸,使自身的靈活性不斷提高從而避 免骨損傷;二是通過(guò)套路的練習(xí),加大了自身的運(yùn)動(dòng)量,使自身的力量和耐力得到不斷增加 ,精力不斷充沛。由于在練習(xí)太極拳的過(guò)程中,始終都要貫徹“虛領(lǐng)頂勁,氣沉丹田”,久 而久之就會(huì)有太極內(nèi)功的生成并隨著練功不斷深入而得到逐漸增強(qiáng)。隨著太極內(nèi)功的不斷增 強(qiáng),自身的經(jīng)絡(luò)逐漸被打通。隨著經(jīng)絡(luò)的不斷暢通,使原來(lái)不夠健康的骨組織、器官的一些 病灶被逐漸排除,有效改善骨量變化,使其功能到得恢復(fù)和加強(qiáng);而原本健康的組織、器官 的功能得到強(qiáng)化,減少避免骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率。長(zhǎng)期太極拳練習(xí)能有效改善男大學(xué)生第二 腰椎、股骨近端的骨礦含量和骨密度。本研究的結(jié)果表明:長(zhǎng)期習(xí)練太極拳后實(shí)驗(yàn)組的第二 腰椎骨礦含量、股骨近端骨礦含量高于該組實(shí)驗(yàn)前水平,其中腰椎骨礦含量差異為P

文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)習(xí)練太極拳是有效改善骨健康的方式[21]:男、女30～39歲運(yùn)動(dòng)組研 究對(duì) 象的BMD明顯高于同性別同齡的對(duì)照組研究對(duì)象測(cè)量值,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的高度顯著差異性( P

3.3 長(zhǎng)期太極拳練習(xí)對(duì)骨強(qiáng)度變化的影響

骨強(qiáng)度隨年齡增長(zhǎng)明顯下降,在相仿的重復(fù)載荷作用下,老年人較青年人更易發(fā)生骨松 質(zhì)內(nèi)骨小梁顯微骨折。當(dāng)顯微骨折達(dá)到一定數(shù)量時(shí),在輕微外力作用下即可導(dǎo)致臨床上常見(jiàn) 的壓縮性骨折。因此,在骨質(zhì)疏松程度評(píng)估及骨折危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)中,不能忽視骨小梁的內(nèi)部 結(jié)構(gòu),而片面強(qiáng)調(diào)骨密度在骨質(zhì)疏松癥中的作用[23]。骨質(zhì)含量和骨的生物力學(xué)性 能指標(biāo)之 間的關(guān)系分析表明,骨質(zhì)含量的變化和反映骨的生物力學(xué)性能的主要指標(biāo)的變化方向一致, 即二者有正相關(guān)的關(guān)系;但骨質(zhì)含量的增減幅度和相應(yīng)力學(xué)指標(biāo)的增減變化幅度差別仍然較 大。說(shuō)明骨質(zhì)含量的丟失與增加是影響骨的力學(xué)性能的重要因素,但不是唯一因素[24 ,25]。

BUA(超聲振幅衰減)反映骨及軟組織對(duì)聲波吸收和散射使超聲能量信號(hào)減低的超聲波 能量比值,依據(jù)它可以診斷骨質(zhì)疏松。SOS(超聲傳導(dǎo)速度)是身體測(cè)量部位寬度或長(zhǎng)度與 傳導(dǎo)時(shí)間之比,主要受骨彈性、骨形狀、大小、骨力學(xué)特性、骨組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響,其次 受骨密度影響。聲速的平方與彈性模量、骨強(qiáng)度成正比。跟骨SOS與股骨頸BMD相關(guān)性較高( r=0.691),可用以反映股骨頸骨折的危險(xiǎn)性[26]。STI(骨強(qiáng)度)可同時(shí)反映骨 密度和骨微結(jié) 構(gòu)情況,用這一指數(shù)對(duì)WHO所定義的骨質(zhì)疏松有較好的診斷意義[27]。它與骨質(zhì)疏 松骨折發(fā)生率呈負(fù)相關(guān),與BMD呈同步變化[28-33]。

本研究的結(jié)果表明:長(zhǎng)期太極拳練習(xí)能有效改善男大學(xué)生的骨強(qiáng)度,習(xí)練太極拳后實(shí)驗(yàn)組的 BUA、SOS、STI等指標(biāo)明顯高于該組實(shí)驗(yàn)前水平,其中BUA(超聲振幅衰減,P

4 小結(jié)與建議

1) 長(zhǎng)期太極拳練習(xí)能有效提高男大學(xué)生骨量水平,尤其是股骨近端和第二腰椎骨礦含量和 骨密度。

2) 長(zhǎng)期太極拳練習(xí)能有效改善男大學(xué)生骨強(qiáng)度水平,提高骨骼對(duì)機(jī)械負(fù)荷與應(yīng)力刺激的耐 受能力。

3) 需要從骨代謝角度進(jìn)一步探討太極拳運(yùn)動(dòng)改善骨健康的機(jī)制。

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第9篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的定義范文

關(guān)鍵詞：人體工程學(xué)；高跟鞋；設(shè)計(jì)

1 人體工程學(xué)概述

人體工程學(xué)是一門交叉性很強(qiáng)的基礎(chǔ)應(yīng)用科學(xué)，也是指導(dǎo)設(shè)計(jì)學(xué)科進(jìn)行設(shè)計(jì)研究的重要科學(xué)內(nèi)容。美國(guó)人機(jī)工程學(xué)專家伍德（charlesCwood）認(rèn)為人體工程學(xué)的定義是“設(shè)備的設(shè)計(jì)必須適合人在各個(gè)方面的因素，以便在操作上付出最少能耗而求得最高效率?！蔽覈?guó)人體工程學(xué)者對(duì)人體工程學(xué)下的定義是“人體工程學(xué)是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，使機(jī)器與人相互適應(yīng)，并創(chuàng)造舒適和安全的環(huán)境，從而提高功效的一門科學(xué)?！卑凑諊?guó)際人體工程學(xué)會(huì)（InternationalErgonomics Association，簡(jiǎn)稱IEA①）認(rèn)為：人體工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心里學(xué)等方面的因素，研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用，研究在工作中、生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考量工作效率、人體健康、生命安全和舒適程度等問(wèn)題的學(xué)科。②

2 腳型與高跟鞋之間的關(guān)系

高跟鞋，顧名思義是指鞋跟非常高的鞋子，一般是指7厘米以上的鞋子。但是由于近年來(lái)高跟鞋種類繁多，高跟鞋按高度來(lái)分的話，1至3厘米是低跟鞋，4至7厘米是中跟鞋，7厘米以上為高跟鞋；按高跟鞋的鞋跟設(shè)計(jì)來(lái)分的話，分為疊跟、曲線跟、路易式跟、逗號(hào)式跟、錐尖跟。

要分析高跟鞋與腳的組合關(guān)系，就要先了解人體腳型特征，腳的基本形式由骨骼決定的，腳的骨骼共有26塊，包括趾骨、跖骨、跗骨三大部分，其中趾骨14塊，是足部運(yùn)動(dòng)靈活性最高的部位；跖骨5塊，維持著足部運(yùn)動(dòng)的平衡性，趾骨和跖骨共同組成趾跖關(guān)節(jié)，是腳部屈撓最頻繁的位置；跗骨7塊，貫穿人體重心線，是承受人體重力的主要部位。人腳的26塊骨骼與附著在其上面的肌肉，共同支撐著人體直立和推動(dòng)著人體運(yùn)動(dòng)。

與高跟鞋設(shè)計(jì)有關(guān)的足部結(jié)構(gòu)還有足弓，足弓是腳部位的弓狀突起，在人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，當(dāng)足弓受力時(shí)，同時(shí)足弓會(huì)發(fā)生變形（圖1，圖2）。圖1為正常腳弓形狀，圖2為受力后足弓的形狀，足弓在人體當(dāng)中的作用相當(dāng)于減震器，正常情況下是弓形的，在受力之后會(huì)變平，有些扁平足的人足弓是扁平的，所以扁平足的人比正常人更容易覺(jué)得疲勞。如果鞋設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)造成穿用時(shí)的不舒適感，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致腳病的產(chǎn)生。例如鞋底凸度過(guò)大，會(huì)擠壓腳弓，穿用者會(huì)感到疲勞，如果長(zhǎng)期穿用這樣的鞋，會(huì)使附著在腳弓上的肌肉和韌帶受到傷害，造成扁平足，影響人的健康。從舒適性和安全性的角度考慮，鞋的腳弓位置應(yīng)該加上緩沖和減震裝置，在不影響腳弓正常功能的基礎(chǔ)上，有效改善穿用性能。

3 高跟鞋的高度與舒適性關(guān)系

影響高跟鞋舒適性的因素有很多，其中最明顯的就是鞋跟高度。隨著鞋跟高度增加，人體重心向前移，前足承受的壓力增大。跟高3厘米左右的中低跟鞋把足后跟的壓力向前移一部分，分散后足中的壓力，對(duì)人體是有利的，可以減緩后跟的疲勞。但是跟高達(dá)到7cm的高跟鞋的前足中的壓力過(guò)于集中會(huì)造成不舒適。隨著鞋的高度的增加，腳掌所承受的壓力也就越大，通過(guò)圖3可以看出。對(duì)于舒適保健的鞋跟高度有人認(rèn)為應(yīng)該是平底鞋；也有人認(rèn)為平底鞋有害健康會(huì)加大足弓的翻折幅度，存在造成足弓彈性喪失的危險(xiǎn)，說(shuō)法不一；但是通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)舒適保健的不是平底鞋，而是3cm左右坡度的坡跟鞋，使壓力稍稍分散。因此越來(lái)越多的平底鞋也是會(huì)有一定坡度，與完全平底的鞋相比其耐疲勞時(shí)間更長(zhǎng)。

高跟鞋的舒適度不僅跟高度有關(guān)，鞋跟的粗細(xì)對(duì)壓力的分布也會(huì)產(chǎn)生很大影響。跟的粗細(xì)影響腳掌壓力的分散與集中，受力面積越小，壓力越大。穿粗跟鞋的時(shí)候，腳部跟骨位置很平穩(wěn)，腳掌的壓力也由后跟分擔(dān)了一步分，而穿細(xì)高跟鞋的時(shí)候，后跟穩(wěn)定性沒(méi)有粗跟的好，從心理角度來(lái)說(shuō)不會(huì)把后跟所有的重力放在上面，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是穿粗跟鞋要更舒適一些。

4 結(jié)語(yǔ)

從上面的內(nèi)容我們已經(jīng)了解到了人體工程學(xué)對(duì)于高跟鞋設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要性，醫(yī)學(xué)和人體工程學(xué)證明，穿著高跟鞋對(duì)人體有不利影響，但因女性的審美需求高跟鞋不會(huì)消失，7至10厘米甚至更高的高跟鞋，依然受到很多女士的青睞，所以要想讓高跟鞋與腳進(jìn)行最舒適的組合，就必須了解腳部的骨骼特征以及影響骨骼受力的鞋的因素。本文對(duì)舒適度最高，不利影響降低到最小的高跟鞋設(shè)計(jì)提供理論參考依據(jù)。

注釋：①IEA是國(guó)際人體工程學(xué)會(huì)的簡(jiǎn)稱，成立于1960年，先后召開(kāi)了10多屆國(guó)際性會(huì)議，英、美、德、日、法等許多國(guó)家的人體工程學(xué)會(huì)均與IEA建立了聯(lián)系。

②劉峰.人體工程學(xué)[M].遼寧美術(shù)出版社，2008：8.

參考文獻(xiàn)：

[1]劉峰.人體工程學(xué)[M].遼寧美術(shù)出版社，2008.

[2]文化服裝學(xué)院編（日）.王佩國(guó)，郝瑞閩，編譯.文化服裝講座―――鞋?帽篇[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000.

[3]唐芳，肖居霞，張海泉，魏取福.高跟鞋底優(yōu)化以改善壓力舒適性[J].期刊論文.皮革科學(xué)與工程，2011（2）.