膝关节生物力学分析范文
时间：2023-11-15 17:57:54
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篇1
1前言
弓步技术是击剑比赛中运动员得分的主要技术［5］。研究表明，在击剑比赛中，男子运动员平均每23．9s使用一次弓步，女子运动员平均每20s就会使用一次弓步［2］。弓步的质量直接关系比赛胜负，弓步速度是评价弓步质量的重要指标，也是评价击剑运动员竞技水平的重要依据［5］。有研究发现，击剑运动员弓步速度与弓步动作中后腿伸膝最大角速度显著相关，后腿的蹬伸速度是弓步速度的主要决定因素之一。舒建平［4］采用APAS系统对击剑弓步动作进行分析后认为，运动员弓步动作中双侧膝关节角度变化大小是决定击剑弓步速度的主要因素。在击剑弓步动作中，运动员前腿和后腿执行不同的运动模式，后腿伸肌群快速收缩使后腿蹬地为弓步动作提供驱动力，而前腿快速伸膝带动小腿向前踢出［14，15］。在弓步动作开始后，前腿的快速摆动能获得较大的冲力，延长后腿蹬地的时间，配合后腿蹬地带动人体总重心前移，且前腿向前摆动时膝关节的伸展程度能够对弓步深度产生影响。另外，有研究报道，弓步速度和前腿膝关节最大功率到达时间及平均功率存在关联［6］。综合已有研究可以发现，下肢双侧膝关节在击剑弓步动作中的运动表现是影响弓步速度的重要因素。然而，已有研究大多集中在运动员双侧膝关节在弓步动作中的生物力学表现与弓步速度的关系方面，而不同水平运动员双侧膝关节在弓步过程中的生物力学表现差异对弓步质量的影响鲜见报道。本研究通过比较一般运动员与优秀运动员双侧膝关节在弓步过程中生物力学表现的差异，探究影响击剑弓步速度的生物力学因素，为提高击剑运动员弓步质量提供参考。
2研究对象和方法
2．1研究对象上海市男子重剑队运动员7人，其中，运动健将4人，一级运动员3人，为优秀运动员；某体育学院运动训练专业及附属竞技学校男子击剑二级运动员9人，为一般运动员。
2．2研究方法
2．2．1实验方案测试之前受试者进行5min慢跑，跑步机速度设置为6．5km／h。慢跑完毕后再进行5min拉伸活动。测试时受试者面向剑靶，前后脚分别位于两块测力台上，剑靶与受试者的距离根据受试者身高进行调节，使靶面距运动员后脚脚尖水平距离为1．5倍身高［17］。要求受试者持剑以最快速度弓步刺靶（图1），每名受试者试刺5次。每名受试者正式测试成功采集至少6次，选取其中峰值速度最大的3次弓步动作进行分析。
2．2．2所用仪器和评价参数测试设备采用瑞士生产的KISTLER三维测力台（型号9287B，长×宽：90×60cm，内置信号放大器，采样频率1000Hz）和英国生产的16台VICONT40镜头红外高速运动捕捉系统（ViconMotionAnalysisInc．，Oxford，UK，采样频率100Hz），对运动员弓步动作地面反作用力（GRF）和运动学数据进行同步采集。
2．2．3数据处理将VICON系统中预处理过的数据（C3D文件）导入Visual3D（C－Motion，Inc．，Germantown，MD，U．S．A．）软件。运动学数据和GRF滤波采用4th－orderButterworth低通滤波，截止频率分别为12Hz和100Hz［18］。在Visual3D中构建14环节人体模型［11］，根据人体惯性参数［20］确定人体重心位置，以人体重心在水平方向上的速度代表弓步速度。在Visual3D软件中计算下肢3维运动学和动力学数据（采用右手法则）并导出。力矩、角速度、功率指标，膝关节屈为负值（－），伸为正值（＋）。弓步动作起点定义为前脚离开地面瞬间（前脚GRF＝0），动作终点定义为前腿膝关节伸膝达最大角度。
2．2．4选取指标1）弓步过程中受试者水平方向重心速度峰值（Hori－zontalPeakVelocityofCenterofGravity，HVmax），单位为m／s；2）经体重标准化后的受试者弓步过程中后腿蹬地产生地面反作用力的水平方向分力峰值（GRFmax），单位为体重（BW）；3）膝关节角度（KneeJointAngle）为小腿向量与大腿向量的夹角（°），大腿向量由膝关节指向髋关节，小腿向量由膝关节指向踝关节，下肢直立位膝关节角度为180°；4）膝关节角速度峰值（PeakAngularVelocityofKneeJoint）为伸膝阶段膝关节角速度最大值，单位为°／s；5）前腿伸膝时间（TimeofExtensioninLeadingKnee）为自前腿膝关节最小角度至最大角度所用时间，单位为s；6）通过逆向动力学计算关节力矩峰值（PeakJointMoment），关节功率峰值（PeakJointPower）为关节力矩与关节角速度乘积的最大值（均在Visual3D软件中直接计算）。力矩和功率峰值均为根据体重进行标准化后的结果，单位分别为Nm／kg和W／kg；7）前膝关节功率峰值到达时间（TimetoPeakPowerofLeadingKneeJoint）为自动作起点至前腿伸膝功率达峰值所用时间，单位为s。
2．2．5统计学处理选取每名受试者峰值速度最快的3次弓步动作，计算相关指标的平均值和标准差。采用独立样本t检验（Inde－pendentttests）比较两组受试者弓步动作过程中膝关节动力学、运动学相关指标及HVmax、GRFmax之间的差异，显著性标准设定为α＝0．05。统计软件为SPSS20．0。
3研究结果
3．1不同水平运动员弓步表现优秀运动员弓步过程中HVmax（P＝0．001）和GRF－max（P＝0．016）均显著高于一般运动员（表2）。
3．2不同水平运动员弓步动作前腿膝关节生物力学指标两组运动员弓步动作中前腿膝关节运动学和动力学指标如表3所示。两组运动员屈膝程度均为正值，可见运动员前腿膝关节屈膝末膝角小于初始膝角，说明在弓步开始时运动员前腿伸膝前首先屈膝。不同水平运动员前腿屈膝程度不同，优秀运动员屈膝程度显著低于一般运动员（P＝0．037）。在随后的伸膝阶段，两组运动员伸膝程度无显著性差异（P＝0．293），但优秀运动员伸膝末膝角显著大于一般运动员（P＝0．018），伸膝角速度峰值显著低于一般运动员（P＝0．029）。在弓步过程中，两组运动员前腿膝关节伸膝力矩峰值（P＝0．056）和功率峰值（P＝0．074）均无显著性差异。
3．3不同水平运动员弓步动作后腿膝关节生物力学指标优秀运动员弓步动作后腿伸膝末膝角与一般运动员无显著性差异（P＝0．079），但优秀运动员后腿膝关节伸膝力矩峰值（P＝0．030）显著高于一般运动员，后腿伸膝功率峰值到达的时间显著小于一般运动员（P＝0．021）；运动员弓步动作中后腿伸膝角速度峰值组间无显著差异。
4讨论与分析
国内、外对击剑弓步动作的研究多以运动员弓步重心平均速度、最大速度以及弓步距离作为评判弓步质量的主要指标［12］。在多数研究中，只要求受试者以最快速度做弓步动作，并未设置弓步目标和距离，且受试者未持剑，这可能会使不同受试者在测试时选择不同标准的弓步距离，而运动员在做长距离大幅度弓步和短距离快节奏弓步时速度可能并不相同。在征求运动员和教练员建议的基础上，结合击剑运动员比赛状态下发动弓步的距离，本研究将剑靶设置在距运动员准备姿势后脚脚尖1．5倍身高处［17］。这一距离下的弓步为长弓步［17］，要求运动员持剑尽力做快速弓步刺靶，将弓步动作中身体重心最大水平速度定义为弓步速度［9，10，16］。结果显示，优秀运动员弓步水平方向重心速度峰值（2．64±0．16m／s）显著高于一般运动员（2．32±0．13m／s，P＝0．001）。可见，以弓步速度作为评价运动员弓步质量的指标，本研究优秀运动员弓步质量高于一般运动员。
在击剑弓步动作中，后腿蹬地获得的水平方向地面反作用力是弓步向前的驱动力，其大小是弓步速度的决定性因素［1，8，12］。本研究优秀运动员弓步动作后腿蹬地水平方向地面反作用力峰值（0．91±0．10BW）显著高于一般运动员（0．78±0．08BW，P＝0．016），说明优秀运动员弓步向前的驱动力高于一般运动员。目前有研究认为，运动员后腿膝关节伸肌力量是影响弓步驱动力大小的重要因素。Guilhem等人［9］对优秀击剑运动员双侧下肢主要肌肉进行等速肌力测试，另外对其在弓步过程中的活动进行肌电测试，结合运动员弓步表现进行分析后发现，弓步后腿膝关节伸肌最大等速肌力与弓步速度峰值显著相关（r＝0．60～0．81）；在弓步加速阶段，运动员后腿伸肌的活动水平与此阶段运动员的重心平均速度相关，运动员弓步后腿臀大肌、股直肌、股外侧肌、比目鱼肌、腓肠肌外侧的收缩对弓步速度贡献明显。另外，Cronin等人［6］对击剑运动员膝关节伸肌进行等速肌力测试后发现，弓步速度与弓步后腿膝关节伸肌最大等速肌力的相关系数为0．62。通过已有研究可以发现，运动员弓步后腿膝关节伸肌是贡献弓步向前驱动力的主要肌群之一，其爆发力及在击剑弓步动作中的运动表现能够对弓步速度产生重要影响。
本研究结果显示，优秀运动员弓步过程中后腿膝关节所能达到的力矩峰值（2．87±0．27Nm／kg）显著高于一般运动员（2．37±0．38Nm／kg，P＝0．030），后腿伸膝功率峰值到达时间（0．45±0．06s）显著小于一般运动员（0．59±0．13s，P＝0．021），且优秀运动员后腿伸膝功率峰值（12．21±0．27W／kg）在统计学上有高于一般运动员（10．16±2．28W／kg，P＝0．082）的趋势。可见，优秀运动员弓步后腿膝关节在短时间内能产生更强的关节功率，反映出优秀运动员具有更强的膝关节伸肌爆发力。本研究认为，优秀运动员弓步速度大于一般水平运动员的重要原因是优秀运动员弓步后腿膝关节伸肌具有更强的爆发力，在蹬地时能产生更大的水平方向地面反作用力，而这个力是弓步向前的驱动力，弓步驱动力的增大必然有利于弓步速度的提高。在对弓步后腿膝关节运动方式的研究中，彭道福等人对影响12名击剑运动员弓步速度的生物力学因素进行灰色关联分析后认为，后腿膝关节角度变化越大，对运动员弓步速度的影响也越大，降低重心减小弓步动作膝关节初始角度有利于弓步速度的提高。另外有研究表明，在击剑运动员弓步动作中后腿膝关节最大角度平均在170°以上，后腿基本接近伸直。然而，不同水平击剑运动员在弓步准备姿势中的后腿膝关节角度以及弓步动作中后腿膝关节最大角度是否存在差异尚不清楚。本研究结果显示，优秀运动员和一般运动员弓步动作中后腿膝关节初始角度、伸膝末角度均无显著性差异（P＞0．05）。可见，优秀击剑运动员与一般水平击剑运动员在弓步动作中后腿膝关节运动方式基本相似，弓步后腿膝关节的运动方式可能并非导致不同水平击剑运动员弓步速度差异的原因。近年来，前腿膝关节在击剑弓步中的运动方式引起了研究者的注意，有研究发现，不同水平运动员弓步动作中前腿膝关节运动方式存在差异［7］。
Gholipour等人［7］使用高速摄像机分别采集优秀击剑运动员和击剑初学者的弓步动作，对比分析后发现，弓步开始后受试者前腿膝关节并非直接开始做伸膝动作，而是先屈膝后伸膝，优秀运动员屈膝程度（20°±12°）显著低于初学者（38°±15°，P＜0．05）。研究结果显示，两组受试者在弓步准备姿势时前腿膝角无显著性差异（P＞0．05），在弓步启动后所有受试者前腿膝关节先做屈，优秀运动员屈膝程度（13．86°±6．52°）显著低于一般运动员（25．35°±11．84°，P＝0．037），优秀运动员屈膝末膝角（113．64°±12．57°）显著大于一般运动员（100．26°±10．66°，P＝0．037），与Gholipour等人的研究结果相似。本研究认为，一般运动员在弓步动作中增大前腿伸膝之前的屈膝程度，使前腿股四头肌初长度被拉长，为之后的加速伸膝积蓄了能量，有利于小腿向前加速摆动。结果显示，一般运动员前腿伸膝角速度峰值（428．50±135．13°／s）显著高于优秀运动员（287．08±82．31°／s，P＝0．029），说明一般运动员前腿伸膝过程中小腿向前摆动的速度更快。从本研究的结果看，一般运动员后腿蹬地水平方向地面反作用力峰值显著小于优秀运动员（P＜0．05），推测一般运动员因后腿蹬地为弓步提供驱动力不足，故通过增大前腿伸膝前的屈膝程度来提高伸膝角速度，使前侧小腿向前快速摆动带动身体总重心前移，以代偿后腿蹬地力量的不足，试图将弓步速度维持在较高水平。另外，一般运动员前腿伸膝之前较大的屈膝程度可能会对弓步效果产生不利影响。运动员弓步启动时前腿离地，后腿迅速蹬地产生向前的地面反作用力。本研究认为，优秀运动员前腿由于屈膝程度较小，能更早地配合后腿蹬地进行伸膝，并迅速向前踢出小腿完成弓步；而一般运动员前腿屈膝程度较大，可能会延长屈膝时间，导致前腿伸膝与后腿蹬地衔接较慢，表现为前腿伸膝动作更加仓促。本研究结果显示，在前腿伸膝阶段，优秀运动员前腿伸膝时间（0．39±0．09s）显著长于一般运动员（0．27±0．05s，P＝0．005），与上述推测一致。提示，相比于优秀运动员，一般运动员因为前腿膝关节伸膝动作开始较晚，故需要更大的关节角速度在更短的时间内完成伸膝动作。这可能会造成一般运动员弓步动作不如优秀运动员更加舒展、有效，表现在前腿的过分使用，并可能对弓步末期前腿的落地造成不利影响。从战术角度考虑，优秀运动员前腿更加宽松的伸膝时间可为最终的出剑和下剑选择创造条件，而一般运动员前腿较快速的伸膝和落地反而会造成出剑和下剑选择较少，难以做到根据对手反应适时改变剑的落点。此外，优秀运动员前腿伸膝末膝角（169．35°±4．51°）显著大于一般运动员（160．61°±7．66°，P＝0．018），说明优秀运动员前腿在相对宽松的伸膝时间内得到了较充分的伸展，前腿摆动幅度更大，有利于增加弓步距离［4］。综上，优秀击剑运动员弓步速度高于一般水平运动员，主要原因与弓步动作中后腿膝关节动力学表现的差异有关。优秀运动员弓步后腿膝关节动力学表现优于一般运动员可能是由于优秀运动员后腿膝关节伸肌爆发力强于一般运动员。运动员弓步启动后前腿首先屈膝后伸膝。在后腿提供驱动力相对较小的情况下，一般运动员弓步启动时通过增大前腿伸膝前的屈膝程度来增大小腿摆动速度，带动身体重心前移，以代偿后腿蹬地力量的不足，试图将弓步速度维持在较高水平。但是，一般运动员弓步动作中前腿伸膝前相对较大的屈膝程度可能会限制弓步距离，同时，对出剑选择及弓步落地后续连接动作产生不利影响。
5结论与建议
篇2
关键词:跳高;髋关节;等速;肌力特征
中图分类号:G804.66文献标识码:A文章编 号:1007-3612(2010)10-0055-03
A Study on Mechanical Features of Hip Muscles of High-jumping A thletes
ZHAO Fu-sheng
(Weifang College, Weifang 261061, Shandong China)
Abstract: Purposes: to research the heart muscle contraction biomechanical characteristicsof the hip of high jumpersMethods: ISOMED2000 Patterned tester of German wa s adopted to test the biomechanical characteristics of the first and secondary c lass jumpers of hip muscles when their hip muscles are constantly having concent ric contraction at an equal speed (60°/s) Results: extensor muscles are morepowerful than the flexor muscles in hip peak torque and the left or right extens or muscles, and the flexor peak torque of swinging leg of the first class athlet e is bigger than secondary athletes with a significant difference(P
Key words: high jump; hip joint; equal speed; features of the muscle str ength
影响运动成绩的因素是多方面的,根据不同专项的不同需要,各影响因素所占的权重也 不尽相同。有资料表明,跳高专项影响运动成绩的各因素按权重从大到小的排列顺序为 [1,2]:身 高、爆发力、承受运动负荷能力、健康水平、躯干下肢比例、力量、速度、体重、心理稳定 性、意志努力、足形、大小腿比例等。在身高的不可控因素下,如何提高跳高运动员下肢肌 肉力量,应视为研究下肢肌肉力量特征的重点。因此,研究包含纵跳动作项目中运动员下肢 屈伸肌工作特征,成为等速测试的一个主要方面。本研究以跳高运动员髋关节肌群肌力的特 征为指标,通过等速测力系统对不同等级跳高运动员进行比较,对比分析影响不同水平跳高 运动员之间成绩差异的生物力学原因,对于指导科学训练是有益的。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 研究对象来源于北京体育大学、首都体育学院跳高运动员16人。其中,一级8人,二级8人, 样本具有一定代表性(表1)。
表1 受试者基本情况登记表
级别 年龄/岁身高/m体重/kg运动成绩/m训练年限/a一级201.88±0.04 70.89±6.942.05±0.06 5.8±2.3二级201.80±0.05 66.25±5.51.86±0.04 3.8±1.4 1.2 研究方法(实验法)
1.2.1 实验设备 所用设备为德国ISOMED2000等速测试仪。
1.2.2 实验地点及时间 实验地点:首都体育学院生物力学实 验室。
实验时间:2008年4月
1.2.3 实验内容髋关节肌群在等速向心收缩(克制工作)时的生物力学特征,左摆动腿关节60°/s的向心收 缩。
髋关节肌群等速测试实验参数见表2。
表2 等速测试实验参数
伸/(°)•s -1 屈/(°)•s-1关节起始角度/(°)重复次数/次间歇时间/ s606010～906120 1.2.4 数理统计法对所测数据用SPSS11.5进行统计处理并加以分析,包括平均数、标准差、配对样本T检 验、
投稿日期:2010-07-08
作者简介:赵伏生,讲师,硕士,研究方向体育教育训练学。 相关分析、逐步回归分析的计算。
2 结果与分析
2.1 一、二级运动员髋关节肌群峰力矩对比分析跳高运动是克服重力向上跳起的运动项目,肌肉活动的非平衡性是其主要特点之一[3 ,4]。通 过等速测力系统对跳高运动员髋关节肌群进行测试后比较分析,是获得项目特点的有效途径 [5]。
表3 一、二级运动员髋关节屈、伸肌群等速向心收缩
峰力矩比较
运动员起跳腿屈肌 摆动腿屈肌起跳腿伸肌摆动腿伸肌一级148.75±30.35170.25±18.39357.5±30.2 8320.75±7.46二级136.25±15.6 144±14.4 327.5±22.88310.75±36.8T值 1.0363.178 2.2360.753sig0.318 0.007 0.042 0.464注:表示在0.005水平上有显著性;表示在0.01水平上有显著性;表示在0 05水平上有显著性;(下表同);峰力矩单位N•M。
从测试的结果看,跳高运动员髋关节峰力矩,左右侧髋关节伸肌均大于屈肌,与伸肌较 屈肌发达一致。在60°/ s的速度下,一级运动员摆动腿髋关节屈肌峰力矩比二级运动员摆 动腿髋关节屈肌峰力矩大,两者具有非常显著性差异(P
从技术上分析,跳高起跳过程中摆动腿的屈膝上摆,是跳高起跳技术的重要环节之一。 摆动腿屈髋肌群快速的向心收缩产生的摆动力量解释为四个方面,第一是为起跳时提高人体 重心垂直速度增加了动力源,此动力源与摆动腿的支撑效应是相联系的;第二是为人体在起 跳时由内倾转为竖直提供了动力源;第三是为人体起跳时绕纵轴旋转提供了动力源,摆动腿 的加速上摆,带动人体产生了绕纵轴的旋转,旋转的结果使人体逐渐背对横杆,为过杆提供 保证;第四是在人体过杆时为人体绕额状轴的旋转提供动力源[6-8]。
在60°/ s的速度下,一级运动员起跳腿髋关节伸肌峰力矩比二级运动员起跳腿髋关节 伸肌峰力矩大,两者具有显著性差异(P
跳高起跳之前,摆动腿支撑技术是助跑与起跳衔接的枢纽,具有承上启下的作用,摆动 腿支撑技术的好坏直接影响助跑速度的保持和发挥,它对起跳效果有着极其重要的影响。在 摆动腿的支撑阶段,为更好的加速前移重心,推动起跳腿一侧髋部超越摆动腿一侧髋部,摆 动腿髋关节伸肌在屈位完成了离心收缩向向心收缩的转化,其作用有两方面:其一,摆动腿 髋关节伸肌离心收缩的能力是保持重心高度的重要环节,其抗离心收缩的能力能防止重心过 度下降和臀部下坐;其二,摆动腿髋关节伸肌向心收缩能力是保持助跑速度的重要环节,其 快速的蹬伸能有效防止摆动腿支撑无力的现象。
起跳腿快速踏上起跳点迅速完成缓冲到蹬伸的动作,蹬伸动作依次由髋、膝、踝顺序用 力。由于人体是在快速跑动中起跳,起跳腿迈步动作对地面的冲击力很大。大的冲击力超过 了起跳腿的支撑能力,迫使人体重心下降,它表现在髋、膝、踝关节的弯屈,这时起跳腿的 伸肌群做退让性收缩。退让性收缩的作用有两方面的意义,其一,髋、膝、踝关节的弯屈使 重心快速的向起跳腿支撑点上方移动;其二,起跳腿伸肌群做退让性工作,即被动拉长,增 加了伸肌群的收缩初长度,这与投掷项目的超越器械具有同样的意义[9]。起跳腿 伸肌群的快速 向心收缩,减小了起跳时间,提高了助跑速度的利用率。起跳时由于支撑反作用力不是准确 地通过人体的重心,因此人体出现了一个偏心推力,偏心推力的方向与助跑的切线方向垂直 ,在摆动腿屈膝上摆使人体绕垂直轴旋转的情况下,当人体转动到背对横杆的时候,偏心推 力产生了使人体绕额状轴的旋转,这两个力对背越试跳高的腾空技术具有重要意义。
2.2 一、二级运动员髋关节肌群向心收缩相对峰力矩对比分析从表4的测试结果看,髋关节伸肌相对峰力矩大于屈肌相对峰力矩,与峰力矩测试结果相同 ;一级运动员摆动腿屈肌和起跳腿伸肌相对峰力矩都较二级运动员大,两者均具有显著性差 异(P
表4 一、二级运动员髋关节肌群等速向心收缩相对
峰力矩比较
运动员起跳腿屈肌 摆动腿屈肌起跳腿伸肌摆动腿伸肌 一级2.12±0.382.43±0.225.09±0.254.59±0.1 7二级1.92±0.262.02±0.094.60±0.304.42±0.86T值1.1994.8443.5730.540sig0.2510.0090.0030.597注:相对峰力矩=峰力矩/体重(N•M/kg)。
2.3 一、二级运动员髋关节肌群向心收缩峰力矩角 影 响肌力矩的因素有力和力臂。肌力大小由肌肉的初始长度、生理横断面、神经刺激等决定, 而肌肉的初始长度随关节角的改变而改变,力臂也随关节角不同而不同[10-12]。 合理有效的最大肌 力矩,是获得最佳运动效果的前提和保证。人体在运动过程中,随着关节角度的改变,肌肉 收缩力和力臂的乘积在某一特定位置达到最大值,表现为峰值力矩。通过测试发现,髋关节 肌群峰值力矩角度在84.25±1.91到85.75±0.46的范围内,而且屈、伸肌群最大峰力矩 产生的角度没有差异。
表5 一、二级运动员髋关节肌群向心收缩时的峰力矩角
运动员起跳腿屈 肌/(°)摆动腿屈肌/(°)起跳腿伸肌/(°)摆动腿伸肌/(°)一级85.25±0.8985±1.8584.25±1.9185.5±1.6二级85.25±1.5885.5±0.9385.25±1.3985.75±0.46影响起跳高度的诸因素中,使运动员产生向上最大腾起速度的因素,取决于起跳过程中运动 员在垂直方向上所获得的冲量值的大小[13]。通过测试,人体髋关节在85°左右时 ,表现为最大的峰值力矩。而整个起跳过程中力并不是恒定的,冲量等于一定时间间隔内各 冲量元的定积分:∫tt0Fdt。也就是说髋关节85°左右时在所有冲量元中具有 最大冲量值,他的大小是决定最大腾起速度的关键因素之一。因此注重髋关节在85°左右时 的力量训练对于提高跳高成绩是有益的。
2.4 测试结果与运动成绩的相关分析与逐步回归分析从测试数据看摆动腿屈肌峰力矩与成绩的相关度最高,四者的相关度依次为:起跳腿伸肌> 摆动腿屈肌>摆动腿伸肌>起跳腿屈肌(表6)。其中摆动腿伸肌的相关度较低,原因需进一步 研究。
表6 一、二级运动员髋关节肌群向心收缩峰力矩与
成绩的相关计算 结果
运动员起跳腿屈肌 摆动腿屈肌起跳腿伸肌摆动腿伸肌成绩0.0160.5660.6850.225 起跳腿髋关节伸肌峰力矩对成绩的相关性最大,分析认为有如下原因:一是起跳腿作为 跳高技术动作的主要承受者,对起跳效果具有决定性的作用,而且在下肢环节中,髋关节肌 群的力量要大于膝、踝关节肌群,因此表现为峰力矩的相对最大值;二是牵张反射,起跳腿 髋关节伸肌在支撑阶段是一个离心收缩过程,离心收缩时肌肉受到强烈牵张,肌梭或腱梭产 生兴奋发放冲动,募集最可能多的运动单位参与收缩过程,从而表现出强大的收缩力;三是 离心收缩时,肌肉中弹性成分被拉长而在后继的向心收缩中得以释放,加大了向心收缩的效 果。
采用逐步回归分析法,对成绩与髋关节肌群峰力矩测试数据进行回归分析,分析过程删 除了对成绩作用不显著的自变量,建立的回归方程为:
成绩=140.76+0.685*起跳腿髋关节伸肌峰力矩值
对回归方程进行检验见表7。
表7 方差分析
方差来源 平方和自由度方差F值sig回归647.7781647.778 12 356 0.003剩余733.972 14 52.427总和1381.75015从形式上看,回归方 程是可逆的,我们知道了起跳腿髋关节伸肌峰力矩就可以预测跳高成绩,同样我们在测定跳 高成绩后,也可大体估算起跳腿髋关节伸肌峰力矩值。这在实践中对跳高训练的效果评价具 有一定意义。
相关分析与逐步回归分析中没有将一、二级运动员髋关节肌群峰力矩数据分开处理,而是将 所有测试数据进行了整和分析[14-17]。原因是研究的样本含量较少,数据的偶然 性机会 增大。由于样本本身具有局限性,因此逐步回归建立的方程仅供参考,不具有广泛代表性。
3 结 论
跳高运动技术是创造优异成绩的重要环节,人体各肌群的力量水平是掌握运动技术的基 础。通过对研究结果的分析认为:1)跳高运动髋关节肌群的力量水平是造成不同等级运动 员技术差异、成绩差异的原因之一;2)力量因素是掌握优秀技术的基础,在实际运动过程 中力量因素与技术因素共同存在,相互补充,任何单因素的作用都不能达到最佳的运动效果 ;3)髋关节屈、伸肌群最大峰力矩产生的角度在85°左右,左、右腿以及各屈伸肌没有差 异;4)在所研究的因素中,起跳腿髋关节伸肌与成绩具有最大相关性;5)在研究不同等级 运动员髋关节肌群峰力矩存在差异的同时,分析力量因素导致的运动技术差异,使两者相互 结合,对提高运动成绩具有现实意义。
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篇3
关键词：百米；途中跑；男子运动员；着地缓冲
中图分类号：G822.1文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)03-0425-03
我国100 m跑水平与世界先进水平相比存在较大差距，其中男子水平差距更为明显。近些年，我国100 m运动成绩停滞不前，其中跟途中跑技术没有得到明显的改善有很大关系。着地缓冲技术是短跑途中跑阶段重要技术环节，它体现腾空着地技术效果，同时又为积极的后蹬做好准备。国内关于100 m途中跑着地缓冲技术的研究表明：美国运动员脚着地扒地更积极；着地距离更长；缓关节冲膝角度更大。但是大量的研究将着地缓冲技术的差异仅仅归因于训练水平的差异，并未对着地缓冲技术对诸如摆动腿的摆动和后蹬效果等途中跑整体技术方面的影响进行分析和对比研究。而且对我国传统的短跑技术观念和技术训练方法对缓冲技术乃至整个途中跑技术造成的影响，没有深刻的认识。
1研究方法
搜集大量有关中外优秀短跑运动员技术的文献和研究资料，重点对近10年中美男子百米运动员技术资料进行对比和分析。运用运动生物力学原理，分析造成中外短跑缓冲技术差异的技术原因以及对整体技术的影响，探索提高我国短跑运动技术水平和运动成绩的途径。
2讨论与分析
2.1中外短跑运动员着地缓冲技术的不同特征
通过表1我们发现：美国男子优秀百米运动员脚的着地缓冲技术特点表现为：“扒地”积极；着地距离长；缓冲时间长；缓冲幅度大。首先，美国高水平运动员脚着地前的“扒地”技术的效果明显好于我国运动员，美国高水平运动员在脚着地瞬间脚相对于地面的向前的水平速度是+1.15 m/s、国内运动员为+1.35 m/s，由于美国运动员脚着地时脚相对于地面向前的水平速度小于国内运动员的脚着地速度，减小了脚在着地时的阻力，从而减少了脚着地瞬间身体重心在水平方向的速度损失。着地距离即着地点与身体重心垂直投影点的距离，中外运动员的着地距离相差0.11 m。缓冲时间即脚着地至膝关节角度最小时相的时间，中外运动员相差0.09 s。美国运动员短跑运动员途中跑膝关节角度由脚着地的144.4°至最大缓冲时的134．2°，膝关节的运动幅度为10.2°，我国运动员的膝关节的缓冲幅度仅为3°，相差7.2°。我国男子百米运动员着地缓冲技术特点相对于美百米运动员表现为：“扒地”效果差；着地距离短；缓冲时间短；缓冲幅度小。
2.2着地缓冲技术是造成我国百米运动员途中跑步幅结构不合理的重要原因
2.2.1中外男子百米运动员支撑时间上的差异，是由缓冲时间上的差异造成的美国运动员支撑与腾空重心位移距离比为1：1.2，我国运动员为1：1.5，美国运动员支撑时间与腾空时间比1：1.2，我国运动员为1：1.45。国内外对比说明，我国运动员腾空时间过长（图1），而支撑时间相对过短。支撑时间中的后蹬时间相差无几，差异主要表现在缓冲时间较短（表2）。美国优秀百米运动员缓冲时间是0.045 s，缓冲时间与后蹬时间的比例是11.11，而我国运动员缓冲时间仅为0.036 s，缓冲时间与后蹬时间的比例是1∶1.44，美国运动员的支撑时间比国内运动员长0.007 s，缓冲时间比我国运动员的缓冲时间长0.009 s，因此，中外男子百米运动员支撑时间上的差异，是由缓冲时间上的差异造成的。
图1途中跑各时相的时间比较
2.2.2中外运动员小腿前倾角的差异是由缓冲阶段形成的美国运动员脚离地前的小腿前倾角明显小于我国运动员分别是23.1°和41.8°。从脚着地到脚离地小腿前倾角的变化幅度分别为53.6°和39.7°，相差13.9°。缓冲阶段小腿前倾角变化幅度就相差11.1°之多，而后蹬阶段仅相差2.8°，从此不难看出小腿前倾角减小的差异主要是缓冲阶段形成的（表2）。
缓冲阶段小腿前倾角的减小，有助于减小后蹬角，增大后蹬时的水平分力，从而缩短腾空时间和腾空距离，提高后蹬效果，改善途中跑步幅结构。美国运动员较长的缓冲距离、缓冲时间和较大的缓冲幅度，虽然增长了人体作减速运动的过程，但是也相对增大了踝、膝关节的退让收缩的程度，踝、膝关节较大幅度的缓冲使小腿绕支撑点的前旋更加积极，有助于小腿前倾角的减小。我国运动员缓冲距离和时间短、缓冲幅度小，就会造成在最大缓冲时相（即后蹬开始时）的小腿前倾角相对较大，加大了后蹬的垂直分力，腾空距离和腾空时间相对较长，导致步幅结构的不合理。
2.3着地缓冲技术是提高蹬摆技术效果的关键环节
2.3.1适当加大我国短跑运动员缓冲距离有助于提高支撑腿蹬伸效果通过以上数据表明：美国优秀运动员的着地缓冲距离较长，缓冲时间也较长，但是表现出来的后蹬效果更好，在后蹬阶段支撑腿的膝关节角度蹬伸幅度比国内运动员大6.6°，后蹬距离长0.07 m，但是后蹬时间却不比我们长（分别为0.050 s和0.052 s）。也就是说，美国优秀运动员在相同的时间内肌肉工作距离更长，速度更快，效率更高。
在短跑途中跑过程中，支撑腿的膝、踝关节肌肉经历离心收缩――向心收缩过程，应该做为一个完整的用力过程考虑。着地缓冲阶段，也就是支撑腿肌肉离心收缩过程，是后蹬动作的准备，后蹬是缓冲阶段能量的释放。在着地缓冲阶段，由于地面的冲力和摆动腿积极摆动所产生的反作用力使得支撑腿伸肌群被动拉长，增加了肌肉的初长度，同时由于人体组织的牵张反射作用，在后蹬阶段发挥更大的收缩力量和更快的收缩速度。但是，如果着地距离太短，则人体在脚着地后来不及进行有效的缓冲技术动作，支撑腿很快进入后蹬阶段，支撑腿肌肉工作距离短、力量小、速度慢、效率低，所能克服的阻力也小，在为人体提供主要动力的后蹬阶段获得的加速度低，运动人体只能在较低水平上保持一定的速度。
2.3.2积极有效的摆动腿摆动技术基于合理的缓冲技术根据运动生物力学对人体在跑跳运动中摆动动作原理的分析，当支撑腿主动肌群退让性收缩，人体支撑腿关节角度减小，同时手臂和腿部的加速摆动。摆动的反作用力使得支撑腿主动肌群被动拉长，肌肉张力增加，当肌肉张力增加到足以克服阻力时，肌肉开始向心收缩。在蹬伸的过程中，摆动动作制动加快支撑腿的蹬伸速度。在此过程中，支撑腿的缓冲过程和积极有力的摆动动作，是加大主动肌群张力，提高蹬伸动作速率的决定性技术因素。我国很多学者提出“摆动是短跑的主要动力”的观点，显示了在百米途中跑中摆动的重要作用，它一定程度上决定着后蹬阶段支撑腿蹬伸的力量和速度，摆动腿大幅度的摆动成为现代短跑技术的突出特点。
但是，摆动动作的作用最终还要通过支撑腿的“缓冲-蹬伸”过程，发挥推动人体向前的运动的作用。只单纯强调摆动腿摆动作用的观点是片面的，它必须与支撑腿的工作特点结合起来进行分析。必须将积极摆腿与改进我国百米运动员的缓冲技术结合起来。如图2，整个支撑阶段摆动腿与躯干的角度由177°减小到106.5°，变化幅度为70.5°。从脚着地到最大缓冲时相0.045 s的时间内，摆动腿相对与躯干的角度由177度减小到127.7°，变化幅度为49.3°，平均角速度为1095°/s，最大缓冲至脚离地的0.50 s的时间内角度变化为21.2°，平均角速度为424°/s，摆动腿高抬大腿摆动动作的70%是在缓冲过程完成的。只有与合理的缓冲技术协调配合，才能够最大限度的发挥摆动腿的摆动作用，才能够在支撑腿在后蹬阶段发挥更大的力量和速度，提高蹬伸效果。如果缓冲距离和缓冲时间太短，导致缓冲幅度小、摆腿幅度小且效果差，不能发挥最佳的积极摆腿的作用，最终影响支撑阶段人体组织的工作效果。
2.4传统脚着地技术是影响我国百米缓冲技术的重要因素我国短跑运动员技术上的差距不能仅仅被认为是技术特点上的差异。这些差距归根结底是由于我们一些技术观念差异，以及我们在这种观念下长期以来所运用的技术训练方法。我们传统的技术原理仅仅把着地缓冲阶段看作被动的减速过程。在技术上要求“尽量使着地点靠近身体总重心的投影点”。常用技术教学和练习手段也都体现了这种观念的要求，比如小步跑、高抬腿跑、后踢小腿跑、车轮跑等专门练习，摆动腿的下放均是大腿积极下压小腿放松前摆扒地，即使是行进间的练习，也基本上是属于“踏步跑”。包括后蹬跑在内的所有专门练习，脚的着地点也都位于身体重心投影点下方，缓冲幅度小、蹬摆效果差。而对于多数短跑运动员来说，技术专门练习是他们长期的必修课。所以这些长期的技术练习必然造成我国运动员在途中跑过程中，着地距离短和缓冲幅度小的技术特点。
同时值得注意的是所有以上专门练习脚着地时膝关节几乎是伸直的状态下完成下地动作的，我国传统技术对脚着地的要求也正是“摆动腿大腿积极下压带动小腿前伸，膝关节几乎伸直下扒”，所以我国男子百米运动员脚着地瞬间膝关节角度比美国高水平短跑运动员大8度（表1）。这种“扒地”技术不仅不利于提高脚着地效果（分析见作者在“对改进100 m途中跑着地技术及其对整体技术效果影响的实验研究”一文），同时在脚着地时膝关节正处于伸展过程之中，着地后膝关节继续向后的趋势不利于膝关节的屈膝缓冲和减小小腿的前倾角。因此通过运动生物力学分析和实验研究，作者在“对改进100 m途中跑着地技术及其对整体技术效果影响的实验研究”一文中提出“在脚着地前，控制摆动腿大腿下放，积极回摆小腿‘扒地’技术”，不仅有利于提高脚着地效果，同时由于积极的屈膝回摆小腿，使得脚着地后更加有利于支撑腿的屈膝缓冲和小腿前倾角的减小，从而提高缓冲效果为更加有效的后蹬提供有利的前提。
短跑的技术练习应该着眼于现代短跑技术要求，改进专门练习形式和练习要求。首先，短跑专门练习应该在跑进中进行，脚的着地点在身体重心投影点的前方，避免“踏步跑”。同时在脚着地前控制大腿下放，积极回摆小腿“扒地”而不是伸膝前摆下放，以有利于积极的着地缓冲和小腿的前倾角的减小，提高后蹬效果，改善途中跑步幅结构。
3结论与建议
1) 美国男子优秀百米运动员脚的着地缓冲技术特点表现为：“扒地”积极；着地距离长；缓冲时间长；缓冲幅度大；我国男子百米运动员着地缓冲技术特点相对于美百米运动员表现为：“扒地”效果差；着地距离短；缓冲时间短；缓冲幅度小。2) 较长的缓冲距离、缓冲时间和较大的缓冲幅度，使小腿绕支撑点的前旋更加积极，有助于小腿前倾角的减小。从而减小后蹬角，增大后蹬阶段向后的水平分力，缩短腾空时间和距离，提高后蹬效果，最终改善途中跑步幅结构。 3) 摆动腿高抬大腿摆动动作的70%是在缓冲过程完成的。只有与合理的缓冲技术协调配合，才能够最大限度的发挥摆动腿的摆动作用，才能够在支撑腿在后蹬阶段发挥更大的力量和蹬伸速度，提高蹬伸效果。如果缓冲距离太短、小缓冲时间太短，从而导致缓冲幅度小、摆腿幅度小且效果差，不能发挥最佳的积极摆腿的作用，最终影响支撑阶段人体工作效果。4) “摆动腿大腿积极下压带动小腿小腿前伸，膝关节几乎伸直下扒”的“扒地”技术和我国传统短跑技术专门练习的要求，是影响我国百米运动员形成合理着地缓冲技术的重要原因。
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篇4
关键词 生物力学 步态 最新进展 应用领域
中图分类号：R743 文献标识码：A
步行是人们在日常生活中最基本的运动方式，而步态是指人类步行的行为特征。步态生物力学研究是运用力学方法和技术，并基于人体机能解剖学和生理学的基本理论对人体行走功能状态进行测量、分析、评价的应用研究。吴剑等（2002）在“步态生物力学研究进展”中对2002年之前的研究进展进行了论述，随着科学技术的发展和三维步态分析仪器开发利用，国内外对步态研究的进程也呈现出逐步加快的趋势，但目前在众多的研究成果中，还没有对新时期步态生物力学的研究进展进行的研究，因此本文通过对步态生物力学的研究进行分析，旨在为促进步态生物力学的研究进程，为以后的研究奠定基础。
1步态的一般生物力学研究进展
1.1步态周期
步态周期是指从一侧足跟着地到该足跟再次着地所构成的周期。一个步态周期分为支撑相与摆动相2个相位。支撑相在整个步态周期中约占60%；摆动相约占40%。而跑动时支撑相约占整个步态周期的65%，摆动相约占35%。一条腿在一个完整的步态周期中经历的状态依次为：足跟着地、足放平、支撑、足尖离地、腿弯曲摆动、腿伸直向外摆动、然后足跟着地，进入新的步态周期。前4个状态是支撑相，后3个状态是摆动相。步态周期与身高的差异不显著。
1.2步长与跨步长
步长是指同侧足跟或足尖到迈步后足跟或足尖之间的距离，正常成人的步长值约为150―160cm。跨步长是指行走时一侧足跟到对侧足跟之间的最大距离，正常成年人的跨步长约为127cm，正常成年人随着年龄的增长，其跨步长与年龄成负相关，与身高成正相关，另外跨步长与步频也有相关关系。
1.3步频与步速
步频是指行走时每分钟迈出的步数，步频=60（s）/步长平均时间（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。对20-39岁、40-59岁、60-79岁三个年龄段的正常成人进行步态分析表明：20-39岁年龄段的正常成人的步频为1.9412，步速为1.2616；40-59岁年龄段的步频为1.8117，步速为1.0514；60-79岁年龄段的步频为1.7621，步速为0.9524 。
1.4身体质心起伏
人起步时，虽然地面作用于人的脚底的静摩擦力对人这一质点组不做功，但这一静摩擦力对人的质心做功，正因为这个功使人的质心动能增大，人才得以起步运行。另一方面，质心动能的获得，是以人体各质点克服静摩擦力相对于质心做功为代价的。这一代价来源于人体各质点间相互作用的非保守力的功。对于一个健康的成人，当其正常行走时，质心起伏的幅度约为4.4cm。
1.5关节角度
人体下肢步态运动可以简化为一个四刚体模型（包括躯干）。对于髋关节和膝关节，围绕静止站立位有曲屈和伸展两个方向，定义伸展为角度负向，弯曲为角度正向；对于踝关节有背屈和跖屈两个方向，定义背屈为角度负方向，跖屈为角度正方向。Grabiner等认为膝关节必须在支撑期完全伸直，在摆动期屈曲大约60是教谋匾跫？
2步态生物力学研究的应用
2.1功能检测与评定
步态生物力学的研究对象为生物体的移动状态，测量参数具有自主控制成分。步行的对称性和圆滑性可以根据步态分析所得的参数（包括：运动学、步态时间―距离参数和动力学参数）进行推测，稳定性和波动性可根据重心位移和力的作用点进行判断，其速度、节奏和持久性的判断则是根据步速、步频和步行的持续距离。从已有的研究中，主要对妊娠期妇女、老年人、“三瘫一截”（脑瘫、截瘫、偏瘫、截肢）的残疾者、肥胖人群的行走人群进行功能检测与评定。
邱纪方等对20例痉挛型脑瘫患儿及青年，连续进行了步态的评测（包括运动分析），其测量指标分别为：屈髋畸形（改良托马斯试验）、膝关节伸展、绳肌长度（角）、比目鱼肌长度、腓肠肌长度等。其结果表明：所有指标均与CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；观测者间一致性随测量指标的改变而有较大改变，CCC为0.34～0.87。髋外伸展的CCC左髋是0.34，右髋为0.42。
李艳霞等采用比利时Footscan USB2平板式足底压测试系统对体质量指数>28 kg/m2的肥胖学生进行动态足底压力测试，以此探索肥胖人群足底压力参数的分布规律。
周有礼等通过对的动力学分析，解决了孕妇完整人体检测资料缺乏的困境，为发现妊娠妇女步态研究奠定了基础，但是缺乏具体的评价指标。
王琳等采用横向比较性研究设计法对中国青春期前BMI（体重指数）小于30 kg/ m2的男性肥胖儿童和体重正常的男性儿童在步态和姿势控制方面是否存在差别进行了研究，结果显示：肥胖儿童在步态的稳定性和姿势控制上均不如正常儿童的稳定。
2.2疾病的预防
篇5
【关键词】关节镜 自体半腱肌、股薄肌 韧带 重建 职称论文
膝关节韧带的损伤及断裂在临床上较多见，膝关节前交叉韧带 (anterior cruciate ligament，acl)、后交叉韧带 (posteriorcruciate ligament，pcl)其中一个或同时断裂，多由高能量损伤导致，常伴有膝关节其它结构损伤，导致膝关节严重不稳和功能障碍[1]，acl及pcl损伤后难以自愈，产生明显的膝关节不稳，继发关节软骨和半月板损伤，导致膝关节退行性骨关节炎，严重影响关节功能，必须及时修复，选择何种方法，对于纠正恢复改善由于前、后交叉韧带断裂所引起的前、后向不稳和前、后向旋转不稳非常重要[2]。我科自2009年3月～2012年4月对38例病人应用自体肌腱关节镜下重建acl、pcl，现将手术方法及效果报告如下。
1 临床资料与方法
1．1 一般资料
本组38例患者，男25例，女13例；年龄19～45岁，平均32岁；左膝20例，右膝15例。其中交通事故伤伴有膝关节其它结构损伤，导致膝关节严重不稳15例，重物砸伤18例，运动损伤5例，前交叉韧带与后交叉韧带同时损伤10例，其中合并半月板损伤18例，伤后至手术时间为7天～1年。临床诊断根据外伤史、主诉症状、体征、mri确定。所有患者均有膝关节疼痛、肿胀、行走不稳、跛行，查体lachman试验均阳性，12例抽屉试验阳性，11例轴移试验阳性。
1．2 手术方法
患者取仰卧位，采用连续硬膜外麻醉或蛛网膜下腔阻滞麻醉，患肢及对侧下肢使用气囊止血带。常规应用关节镜，依次探查关节腔，本组中可见前或后交叉韧带全部断裂，清除前、后交叉韧带断端及周围纤维粘连组织，对于合并半月板损伤者，根据损伤程度行半月板修整或部分切除术。于胫骨结节内下lcm沿肌腱走行斜向内上方作切口长约3cm，找到半腱肌腱和股薄肌腱止点，用取腱器取下半腱肌腱、股薄肌腱，在肌腱操作台上修整肌腱，刮除腱表面附着肌肉，肌腱两端应用编织缝线编织缝合2～3cm，将其进行预张后，测量肌腱直径，备用。首先建立acl或pcl骨隧道，将胫骨止点定位器置于胫骨后窝，关节线平面下lcm处，自胫骨结节下缘平面前内侧呈55°角打入导针，沿导针钻直径与移植腱相同的胫骨隧道；置入股骨止点定位器于股骨髁间窝内侧壁。自股内侧髁打入导针，沿导针钻直径与移植腱相同的股骨隧道。再建立acl骨隧道，胫骨止点定位器定位于外侧半月板前角游离缘延长线与胫骨髁问内、外侧棘连线内中l／3 垂线的交点，自胫骨上端 pcl胫骨隧道的前外上方lcm钻直径与移植腱相同的胫骨隧道。自胫骨隧道插入股骨止点定位器，于屈膝90，定位于股骨外侧髁内侧面，钻股骨隧道。将肌腱穿入en— dobuton的尼龙袢，选用两根不同颜色的尼龙线分别传入 endobuton的2个孔内，经胫骨隧道牵入股骨隧道，穿出骨皮质后，调整endobuton位置，将肌腱向下拉紧，使endobuton贴近股骨皮质，胫骨侧采用界面螺钉固定。最后检建acl、pcl的位置、张力和固定稳定性。术后行内外侧应力试验膝关节稳定性可，较术前明显改善，关节内留置负压引流管，缝合伤口，无菌辅料适当加压包扎。
1.3 术后处理
术后常规给予预防感染、补液、消肿及对症等治疗。引流液量小于50ml后，拔除引流管。术后麻醉清醒后即进行股四头肌等长收缩、足背伸一跖屈等活动，进行直腿抬高及膝关节逐渐屈伸等活动，术后2周手术切口折线，继续股四头肌肌力、关节活动度锻炼，膝关节活动度达90°，4周后加强股四头肌肌力、关节活动度锻炼，术后 8个月内避免患膝剧烈剪切、旋转运动。术后定期随访，检查膝关节活动度、股四头肌力、前后向稳定性，术后3个月采用lysholm评分标准对膝关节功能进行评定。
1.4 检查项目 ①体征检查 (膝关节的肿胀程度、活动度及疼痛程度)；②依据 lysholm膝关节评分标准及能否进行体育运动(基本的跑步、打球、跳跃及单侧患肢蹲立)。
1.5 统计学分析数据 以x+s表示。用spss 13.0软件进行统计学处理。
2 结果
38例均获得随访，时间1～24个月，恢复良好，无伤口感染、移植物断裂、螺钉松动、神经血管损伤等并发症。2例出现轻度关节积液，对症处理后症状完全消失。38例患者术后，前后抽屉试验均为阴性，lachman试验阴性，无关节不稳的现象。3例患者出现髌前轻微疼痛，关节活动范围减少10-5°，但不影响日常活动。38例患者术前 lysholm评分为22.3+4.6分，术后随访评分为83.2±7.3，差异具有显著性(p<0.01)，多数患者自述满意。
3 讨论
前后交叉韧带损伤主要发生于交通事故等严重的外伤，且多伴有内外侧副韧带或半月板的损伤，会导致膝关节功能严重障碍，如果诊断及治疗不及时、合理，将会不可避免地产生膝关节的功能障碍甚至病残，应采取积极的手术治疗。而切开重建术创伤大 ，伸膝装置容易损伤，致术后关节僵硬、强直远期疗效差[5]。随着微创技术的发展，关节镜下同期重建前后交叉韧带陆续有许多成功的报道。有研究发现[6]，前、后交叉韧带断裂时，难以调节重建韧带的张力，也难以维持膝关节的稳定性。而膝关节韧带的重建，则不仅有利于维持膝关节的稳定性，也有利于正确调整和维持重建韧带的张力。前后叉韧带重建可以最大程度地缓解疼痛，加快膝关节的恢复。本组病例中采用半腱肌腱及股薄肌腱作为移植物重建后交叉韧带，界面挤压螺钉固定，术后随诊，未发现移植物断裂和松动，效果可靠。
移植物的选择是前、后又韧带重建的关键点之一 ，随着对膝关节生物力学的进一步认识及固定方法的改进，自体半腱肌腱和股薄肌腱具有良好的生物学性能、供区并发症少、关节镜下微创植入 、固定方法可靠和临床应用效果良好等优点被广泛认同[7]。研究显示[8]，两股半腱肌腱强度为acl的130％，四束股半腱肌腱能够提供正常前交义韧带强度的229％，因此四束股薄肌腱和四束半腱肌腱重建前后交叉韧带能够满足其生物力学要求 。大量实验及临床结果证实,任何移植物结构开始消弱的环节是移植物与骨的固定界面而不是移植物本身的强度。界面固定螺钉为梭状，固定力量成梯度增加，预留移植物有限蠕变范围，刚度更加接近生理。关节镜下重建膝关节前后交叉韧带，必须熟练掌握关节镜下重建交叉韧带的技术、正确选择交叉韧带移植物、准确定位前后交叉韧带两止点的位置。除此之外，保持移植物在膝关节屈伸活动中等长是重建交叉韧带的重要生物力学原则。术后功能锻炼对于恢复膝关节功能也相当重要。本组患者术后进行系统的康复训练，改善关节活动度，增强股四头肌肌力。在重建术后早期，移植物要经历一个初始强度及生物力学属性下降的过程，因此我们强调在重建术后12周内，患肢负重锻炼需在膝关节支具保护下进行。本组患者的膝关节活动度、稳定性和整体功能的恢复也证明了积极康复的有效性和安全性。
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篇6
【关键词】 髌骨骨折；镍钛聚髌器；内固定
Comparison of two kinds of internal fixation methods in treatment of patellar fracture
FU Lianchong,YANG Juan,LIU Ming.Orthopedic Surgery,The People’s of Hanting District in Weifang City,Shandong 261100,China
【Abstract】 Objective To compare the clinical effects of nickel titanium patellar concentrator and tension band in treatment of patellar fracture.Methods 107 patients with patellar fracture in orthopedie suryery were randomly divided into the observation group and the control group.55cases(55knees)of the observation group were treated by nickel titanium patellar concentrator therapy and 52 cases(52knees)of the control group were treated by tension band therapy.The patients were followed up for 12~24 months and the effects were compared.Results The excellent and good rates of the observation group was 96.4%and the control group 71.2％，the observation group was better than the control group(P
【Key words】 Patellar fracture; Nickel titanium patella concentrator; Internal fixation
髌骨骨折是一种关节内骨折，多数是由于直接和间接暴力联合作用导致，相关资料显示其发生率约占全身骨折的1.65％［1］。髌骨属于人体内最大的籽骨，具有重要的功能，不仅是腚骨关节的重要组成结构，还具有增加股四头肌的伸膝力量和减少关节间摩擦的作用。由于髌骨关节软骨面结构复杂，包含许多小的关节面，因此一旦发生髌骨骨折，必须最大限度的恢复其软骨面的连续性，促进骨折的早期愈合，尽早进行膝关节功能锻炼，以防预后不良导致膝关节僵硬［2］。临床上有多种内固定方法进行髌骨骨折的治疗，为了比较镍钛聚髌器和钢丝克氏针内固定治疗髌骨骨折的疗效，我科分别用两种方法对107例髌骨骨折患者进行了治疗，现将结果报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 来我科就诊的107例髌骨骨折患者随机分为观察组和对照组，其中观察组55例(55膝)：男36例，女19例；年龄最大为74岁，最小14岁，平均42.2岁；病因：摔伤29例，车祸撞伤14例，高空坠落伤7例，重物砸伤4例，其他原因所致1例；骨折类型分型参照胥少汀分类标准［3］：横行骨折30例，粉碎性骨折17例，髌骨上极粉碎性骨折3例，髌骨下极粉碎性骨折5例，其中将髌骨上、下极粉碎性骨折分入髌骨粉碎性骨折类型中， 共计25例； 闭合性骨折51例，开放性骨折4例；均为新鲜骨折；对照组52例(52膝)：
男34例，女18例；年龄最大为75岁，最小14岁，平均42.5岁；病因：摔伤25例，车祸撞伤13例，高空坠落伤8例，重物砸伤4例，其他原因所致2例；骨折类型：横行骨折28例，粉碎性骨折15例，髌骨上极粉碎性骨折5例，髌骨下极粉碎性骨折4例，其中将髌骨上、下极粉碎性骨折分入髌骨粉碎性骨折类型中，共计24例；闭合性骨折49例，开放性骨折3例；均为新鲜骨折。两组患者的一般情况经过统计学处理，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。
1.2 治疗方法 所有患者入院后均完善相关检查，除外严重心、肝肾功能不全不能耐受的患者，仔细阅读患者膝关节正侧位X线片，制定准确的手术方案。
1.2.1 观察组行镍钛聚髌器内固定治疗 手术采用腰麻或硬模外麻醉，患者取仰卧位，大腿中部预置气囊止血带，常规消毒，铺无菌单。手术采用膝内侧弧形切口，翻转髌前皮瓣，显露骨折端，注意保护髌骨周围软组织。若为开放骨折，注意进行彻底的清创、消毒。复位骨折断端，利用巾钳夹紧髌骨两侧进行临时固定，测量髌骨纵轴长度,选择合适的聚髌器先在在0℃~4℃的冰盐水中浸泡5 min以上,用持针钳在冰水中将聚髌器各爪枝均匀地展开，同时利用冰水纱布湿敷髌前组织进行降温。按照各爪枝位置，在髌底及髌尖部位各刺2~3个1 cm长的小口，夹住聚髌器腰部，将髌尖各爪枝刺入髌韧带并将髌尖钩住，此后将固定器向近端牵拉，将聚髌器的两个爪枝扣住髌底部。注意使聚髌器腰部紧密聚贴髌体，然后扶住患肢小腿作轻柔的小幅度关节活动，以利于未完全复位的骨折块复位。或在伸膝0°位时，用手掌轻叩，按压髌骨，利于股髌关节面的磨合，整复变位和碎裂的髌骨关节面。然后用40°~50℃热盐水纱布加温聚髌器1~2 min，使聚髌器各爪技收缩固定。伸膝0°检查髌面是否平滑，对位不满意者可冷却本器后重新安装，术毕依次缝合各层软组织。
1.2.2 对照组采用钢丝克氏针张力带内固定术 切开复位步骤同镍钛聚髌器内固定,将2枚克氏针从骨折远端穿入,由近端穿出,注意上下端针尾露出约0.5 cm,用钢丝在髌骨前面张力侧分别环绕2枚克氏针,在髌骨下极拧紧结扎固定骨折,观察复位准确后，将克氏针针尾、钢丝端弯曲剪短并埋入软组织内，术毕依次缝合各层软组织。
1.3 术后处理 术后第2天开始练习股四头肌收缩，7 d后在床上主动练习关节伸屈活动。术后2周拆线，可扶住拐杖下床行走。一般术后3~5周患者膝部功能可接近健侧水平。术后6个月可取出聚髌器。
1.4 疗效标准［4］ 优:膝关节功能正常,无疼痛及肌肉萎缩,行走正常,屈伸及下蹲无困难；良:膝关节功能基本正常,无疼痛,有轻度肌萎缩,行走正常,下蹲稍有困难；可:膝关节有疼痛及肌肉萎缩并伴屈曲受限,但>90°,平地行走无跛行,上下楼及下蹲困难；差:有疼痛及肌萎缩,屈曲
1.5 统计学方法 利用SPSS15.0软件进行统计分析，进行χ2检验，P
2 结果
随访观察12~24个月，观察组优47例，良6例，可1例，差1例，优良率为96.4％；对照组优30例，良7例，可8例，差7例，优良率为71.2％，两组比较差异有统计学意义(P
3 讨论
由于髌骨解剖结构的重要性，治疗髌骨骨折时应注意以下原则［5］：①骨折复位应尽可能地达到解剖复位；②应当采用可靠的内固定治疗髌骨骨折，直至骨折断端愈合；③术中应特别注意恢复重建膝关节的连续性，以尽快恢复膝关节的功能。因此，选择的手术方案是否合理将直接影响膝关节功能的预后。目前临床上有多种内固定方法用于髌骨骨折的治疗，如镍钛聚髌器和钢丝克氏针张力带内固定术。
本研究利用上述两种方法分别对107例髌骨骨折患者进行了治疗，结果发现采用镍钛聚髌器内固定术的观察组优良率为96.4％，而采用明显钢丝克氏针张力带内固定术的对照组优良率为71.2％，观察组的优良率明显优于对照组，差异有统计学意义。分析原因我们认为克氏针张力带固定术虽然具有可靠的生物力学固定效果，但是容易出现松动，手术过程中存在穿针困难，不易将骨折碎块聚拢，不能在近关节面部位产生有效的压应力，影响了疗效。另外克氏针的位置、粗细选择不当及内固定物的排斥反应均会使手术失败，如果固定后克氏针的针端向前旋转，则会刺激皮肤产生疼痛，影响膝关节功能的恢复［6］。而镍钛聚髌器内固定作为最近几年开展起来的新方法，具有如下优点：①创伤小,术中骨膜损伤少,内固定不必在骨质上钻孔,避免了过多破坏骨结构,有利于骨折愈合［7］；②组织相容性好,可在0℃低温下塑变、40℃温度下回复原定形状，具有记忆功能和回弹力。另外其独特的5爪环抱式内固定提供了良好的力学条件，其纵向压应力可以抵消因股四头肌活动时产生的张应力,而剩余的部分压应力可用于维持骨折复位及骨折生长愈合,无需进行外固定,可早期行膝关节功能锻炼［8］；③操作简便,放置和取出无需特殊器械，大大降低了手术操作难度及手术时间。另外镍钛聚髌器还适用于多平面、严重的粉碎性骨折，特别是治疗髌骨下极粉碎性骨折是其他内固定器材无法比拟的。
综上所述，镍钛聚髌器内固定治疗髌骨骨折疗效显著，固定牢固可靠,可尽早进行功能锻炼,保存膝关节功能,是比较理想的内固定方法。
参 考 文 献
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［6］ 康波.镍钛聚髌器与张力带内固定治疗髌骨骨折疗效比较.临床骨科杂志,2009,12(1):66.
篇7
关键词：跳高后备人才；起跳技术；运动学分析；诊断
中图分类号：G804.2文献标识码：A文章编号：1007-3612（2011）08-0060-03
Biomechanics Analysis on the Taking-off Techniques of Elite Juvenile High Jump Players
CHEN Xing-sheng1， YE Ji-qiang2
（1.Wuhan Sports University，Wuhan 430079， Hubei China；2.Hubei Water Resources Technical College，Wuhan 430070， Hubei China）
Abstract:The research uses two sets of home-made IPC high-speed camera system to take picture of back-style high jump of the elite juvenile player，Liu Chen-yang by 240 frm/s. And the research uses the three dimension graphs analysis system， ARIEL， to analyze his taking-off technique so as to compare his kinematics technique parameter with the overseas elite players and find out the distance to provide scientific references and information support to the tailored training of the talent reserve of the high-jump players.
Key words: talent reserve of high-jump players； taking-off techniques； kinematics analysis； diagnosis
投稿日期：2011-06-20
作者简介：陈兴胜，副教授，硕士生导师，研究方向体育教育训练学。
为了保证我国跳高项目稳定性和连续性，尽快实现奥运战略目标，培养青少年跳高后备人才是当务之急。本文以目前我国优秀少年男子跳高后备运动员为研究对象，采用运动生物力学方法深入剖析跳高运动技术，探究跳高运动的技术规律，并且结合研究对象个体实际情况，对其动作与国内外优秀跳高运动员的技术进行比较，找出差距，有针对性地进行技术改进，以推动我国跳高运动可持续性发展。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 以湖北省田径队优秀少年跳高运动员刘晨阳为研究对象，该运动员年龄16岁，身高1.88 m，训练年限4 a，运动水平为运动健将,最好成绩为2.09 m。目前已确定为我国男子跳高后备力量重点培养对象。
1.2 研究方法
1.2.1 文献资料法 根据本课题研究需要，查阅文献60余篇，并对其进行了整理分类和分析，为本研究提供理论和方法学的依据。
1.2.2 比较法 对国内外优秀跳高运动员黄海强、朱建华、索托马约尔等运动成绩、技术参数等方面进行对比研究。
1.2.3 实验法 在湖北省体育科学研究所田径运动场，利用两台国产功控机高速摄像系统进行同步拍摄刘晨阳的跳高动作，采用的是美国产的PULNiX TM-6710CL摄像镜头和德国进口的高速采集卡。其中拍摄频率为240帧/s，其摄影框架为爱捷009-D，并设23球13球为X轴，即身体前进方向，Y轴为身体左右运动方向，Z轴为身体上下移动方向。两机主光轴夹角为90°，镜头主光轴相对地面高度1.1 m，两机间距13 m左右。本文受试者从左侧助跑右侧起跳，跳过1.95 m高度。对拍摄所得的图像采用美国ARIEL三维图像解析系统对运动员的技术动作进行解析，其中选用汉纳范人体模型，对原始数据进行数字低通滤波平滑处理，平滑系数为8。
1.2.4 理论分析法 以运动生物力学相关理论为依据，结合刘晨阳跳高起跳动作特点进行分析与评价。
2 结果与分析
2.1 起跳腿着地瞬间和离地瞬间身体重心的速度分析 运动员起跳时身体重心初速度大小是决定跳高成绩好坏的要因素之一，在合理起跳角度前提下初速度越大所能越过的高度就越大。
根据表1中相关数据，刘晨阳在起跳腿着地瞬间和离地瞬间其身体重心水平速度、垂直速度与国内外优秀运动员的相应参数对比分析发现，总体上与世界优秀运动员平均值的参数悬殊较大。与国内优秀运动员的平均值在有些参数上稍显接近，这主要表现在垂直速度前后变化上面。在起跳脚着地瞬间其身体重心的水平速度仅为5.48 m/s，说明助跑速度的提升能力较差，在起跳后，身体重心的水平速度的变化量也仅为2.12 m/s，说明身体重心的水平速度对垂直速度的转化贡献不大。该运动员在起跳后身体重心的垂直速度为3.94 m/s，接近国内优秀运动员的平均水平（3.99±0.22）m/s，说明该运动员在起跳阶段起跳腿、摆动腿、两臂的蹬摆对身体重心的垂直速度获得起到关键的作用。
表1 研究对象与优秀运动员起跳腿着地瞬间和离地瞬间身体重心速度变化对照m/s
注：V1：起跳腿着地瞬间重心的水平速度；V2：起跳腿离地瞬间重心的水平速度；V1V1－V2；V3：起跳腿着地瞬间重心的垂直速度；V4：起跳腿离地瞬间重心的垂直速度；V2V4－V3。
2.2 起跳阶段身体重心高度的分析 根据运动生物力学中运动学原理可知，人体在垂直方向的速度受人体在起跳过程中蹬伸距离影响的，适当增加起跳腿的蹬伸距离有利于垂直速度的提高。因此，在起跳过程中增加蹬伸距离是提高垂直速度的一个主要因素。垂直方向的蹬伸距离即身体重心在垂直方向的加速距离，是由起跳腿离地瞬间身体重心高度（H1）与起跳腿着地瞬间身体重心之间的高度差决定的，也是与运动员本身的身高和起跳时的动作技术紧密相联的，其中身高方面的原因是我国跳高运动员与欧美跳高运动员之间存在显著差异之处。
表2 研究对象与国内外优秀运动员起跳阶段身体重心
高度参数对照
由表2中相关数据可知，刘晨阳身体重心的垂直加速距离与黄海强相差0.23 m，与朱建华相差0.25 m，而与索托马约尔的差距高达0.38 m，可见刘晨阳的身体重心加速距离是非常短的。同时由表3中的数据还可以看出，刘晨阳在起跳腿着地瞬间其身体重心的高度是最低的（0.82 m），起跳腿离地时身体重心高度仍然是最低的（1.01 m）。起跳腿从着地到离地时虽然身体重心有所变化，但由于蹬伸不充分和腿部力量及助跑速度的多重因素影响，最终导致身体重心垂直加速的距离缩短。再者，从H1/身高的数据也同样可以看出，刘晨阳的H1/身高的值最低，远远落后于黄海强、朱建华、索托马约尔。这也说明在起跳阶段刘晨阳的蹬伸动作不充分、不到位，从而影响到整个起跳效果。
2.3 起跳时间的分析 从表3中相关数据可以看出，刘晨阳在起跳阶段所用的总时间为0.162 s，在正常范围值0.12～0.18 s之内，但小于黄海强和朱建华起跳时间及世界男子优秀跳高运动员起跳的平均时间。这并不能说明刘晨阳起跳技术快速有力，还要根据缓冲和蹬伸时间长短及所占总时间百分比来进一步分析。陈洁敏、章莺通过对我国部分优秀男子跳高运动员起跳技术的运动学分析发现：在背越式跳高起跳过程中，垂直速度大的运动员所用缓冲时间小于蹬伸时间，而垂直速度小的运动员所用缓冲时间要大于蹬伸时间，最后得出在起跳过程中要尽量缩短缓冲时间的结论［1］。在本研究中受试者刘晨阳在起跳阶段缓冲和蹬伸阶段的时间分别占总时间的49%、51%，两个阶段的动作时间几乎相等，这与表4中所列的黄海强、朱建华的时间参数差别较大，特别是朱建华在起跳过程中缓冲阶段的所用时间只占总时间的三分之一，因此，刘晨阳在起跳技术动作上缓冲时间和蹬伸时间的分配不合理，要注意适当较少缓冲时间而增加蹬伸时间。
表3 研究对象与国内外优秀运动员的起跳时间对照
2.4 起跳阶段起跳腿关节角度分析 髋角是指身体躯干与大腿之间形成的夹角，起跳时起跳脚着地瞬间髋角的大小，是衡量是否积极放脚起跳的一个重要的指标。在助跑最后一步腾空阶段，起跳腿依靠股后肌群及臀肌的发力作用伸髋并积极放脚准备起跳，所以髋角的大小与起跳脚放脚的积极性有着密切关系，髋角越大说明放脚就越积极，但并非髋角越大越好。《田径运动高级教程》中认为起跳腿在着地瞬间髋角在150°～160°为宜［2］。另《田径》教材中认为起跳腿在膝关节最大缓冲时应构成约140°～160°的角［3］。
表4 研究对象起跳阶段起跳腿角度参数统计
从图1曲线可以发现，在起跳阶段，起跳腿的踝角、膝角、髋角变化角明显而且都成增大趋势，说明在此过程中被试者缓冲、蹬伸作用明显。由表5中相关数据可知，在缓冲阶段，刘晨阳在起跳阶段起跳脚着地瞬间的髋角为157.12°，在适宜范围之内，至最大缓冲时起跳腿的髋角为164.63°，缓冲幅度为7.51°，这说明刘晨阳在起跳时能够积极的送髋和放脚，但缓冲幅度明显偏小，应该是起跳脚着地瞬间右髋关节送髋幅度不大髋角过小所致。起跳腿的膝关节角度在最大缓冲时为146.38°，缓冲幅度为6.11°，在适宜范围之内。从运动生物力学理论上讲，如果缓冲阶段膝角过大，就会使得起跳腿所承受的作用力增加，损失助跑速度，有时过于伸直会使膝关节受到损伤；如果缓冲阶段膝角过小，则说明起跳腿过于弯曲，不利于后阶段的蹬伸发力，所以膝角在缓冲阶段必须处于适宜的范围之内才能正常发力起跳。
根据陈洁敏、章莺对我国部分优秀男子跳高运动员跳高技术进行的分析研究结果显示，在起跳腿离地瞬间我国男子优秀运动员的髋角平均为180.0±4.88°，膝角超过170°。又有由表5中相关数据可知，刘晨阳在蹬离地面瞬间的髋角为175.23°，与我国优秀男子跳高运动员的参数相接近，此刻髋关节送髋和蹬伸较充分；而蹬离地面瞬间的膝角为158.61°，这与国内优秀男子运动员的指标相差甚远，说明膝关节蹬伸不充分。同时踝关节在起跳腿蹬离地面瞬间其角度仅为135.01°，距理想值180°同样是相差甚远，说明踝关节在最后蹬伸阶段的蹬伸非常不充分，可能是踝关节柔韧性较差或者力量薄弱所致。在起跳阶段运动员身体没有进行充分蹬伸就会使垂直奋力小导致垂直分速度的小，使得起跳蹬离地面瞬间的身体重心高度H1较低；再者影响水平速度向垂直速度的转化，进而影响人体腾空后到达最高点的高度H2。由以上分析可知，起跳阶段，在起跳腿缓冲时刘晨阳的髋、膝关节蹬伸动作均较正常；在起跳腿蹬伸过程中除了髋关节伸展较充分外，膝和踝关节蹬伸均不理想，膝关节屈曲度稍大而踝关节蹬伸极为不充分。
2.5 起跳阶段两臂摆动动作技术运动学分析 在起跳过程中，两臂快速有力的摆动有利于较好地提高运动员的身体重心。陈朝阳、李建设通过研究跳高运动员两臂摆动对踏跳及腾空后人体腾起高度作用效果认为运动员两臂向上摆动所获得的人体总重心腾起高度是两臂不摆动情况下的1.14倍［4］。从运动生物力学力学角度讲，在起跳过程中两臂的摆动速度是越大越好，因为两臂摆动的速度方向是向上而所产生的惯性方向向下，这就导致人体施加给地面一个压力，摆臂的速度越大压力也就越大。目前国内外背越式优秀跳高运动员中摆臂方式因人而异，没有统一的动作模式，但无论上何种摆臂姿势都要求摆动动作幅度大，加速节奏明显，能充分发挥腿、臂摆动配合的积极作用，优化起跳效果。
表5 起跳阶段刘晨阳与索托马约尔摆臂垂直速度参数
从图2、3左右臂摆动变化曲线可以看出，刘晨阳在起跳阶段双臂做到了快速积极的摆动，左臂的摆动速度最大达到了7.7 m/s，最小摆动速度为3.5 m/s，右臂的摆动速度最大达到了8.3 m/s，最小摆动速度为2.9 m/s。从表6中相关数据可以看出，刘晨阳的左右臂摆动速度分别为5.5 m/s、5.0 m/s，这与国内外优秀跳高运动员所表现出的左臂摆动速度高于右臂摆动速度的情况相一致。与世界跳高名将索托马约尔的两臂摆动速度相比，左臂摆动的速度与之接近，而右臂的摆动速度为5.0 m/s甚至超过了索托马约尔的2.9 m/s，高于国内一般跳高运动员的手臂摆动速度。这说明该运动员的上肢力量较强，可以通过积极快速的摆动两臂来获得更大的起跳动力。
3 结 论
1）我国少年跳高选手刘晨阳在起跳阶段两臂能够协调有力快速的摆动，手臂摆动产生的相对动量较大，为完成起跳动作提供了有力保证。在起跳阶段，身体重心水平速度和垂直速度稍偏小，且各分方向的速度变化量不大，与国内外优秀选手存在一定差距。
2）刘晨阳起跳时间较短而且缓冲时间和蹬伸时间分配不合理，应该适当缩短缓冲时间和延长蹬伸时间，以保证在起跳阶段能够充分的蹬伸。
3）刘晨阳有积极送髋的意识，但蹬摆力量和速度显得不够，也不充分，导致起跳离地时的身体重心高度较低，影响了起跳动作效果。
4）研究结果表明，运动员起跳时的垂直方向速度及腿蹬伸动量还没有发挥最大效益, 提示优秀后备运动员有较大的挖掘潜势。
参考文献：
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篇8
关节内相互接触的骨端表面有一层透明软骨，它光滑而富有弹性,可以传递应力，作相对运动。关节滑膜产生滑液关节，减少磨擦。关节活动时，软骨相互压缩、放松，就像海绵中的水挤进挤出一样,带进营养物质,带出代谢产物。
人的关节从娘胎开始“动”，一直“动”到生命最后一息，一生中不知要经过多少次磨擦！虽说关节软骨是自然界中最耐磨的物质之一，但“水滴石穿，绳锯木断”，日久天长，难免损坏退变。尤其是人到中年后，代谢减缓，软骨基质中的重要物质开始流失，保水性能降低，关节腔滑液形成减少，软骨表面变得干燥，失去光泽、发黄，弹性降低。随时间推移，逐渐加重，软骨层变薄，出现裂隙，发生破碎。破损部位虽有新生硬骨代替，但其功能却相差很多。脱落下来的软骨碎片，刺激滑膜发生充血、水肿、渗液等炎症反应，同时，关节边缘骨质增生、肥大。周围肌肉收缩、痉挛。在此基础上，可引起退变性关节炎、骨性关节炎，或肥大性关节炎。退变性关节炎多见于负重大、活动度大的髋关节、膝关节和脊柱腰椎。通常是几个关节有病，也有单独一个关节发病的。它严重影响中老年人生活质量，威胁健康。
如何减少关节磨损
对脊柱和四肢骨、关节畸形或疾病，应及早治疗。减少关节磨损是预防退变性关节炎的有效和重要措施。
适当运动可促进关节软骨吸收营养，并保持活动范围，但应劳逸结合，不可过度。关节运动次数过多，磨损概率就会增加，加上运动时关节承受的压力比直立时大，更易引起骨关节的损伤。
运动姿势姿势不正确，如突然转动身体，可致关节受力不均，受到挤压和扭转，损害关节面。爬楼梯或爬山时，膝关节处于半屈曲状态，一条腿承重量大约是正常站立时的5～10倍。膝关节和髋关节在屈曲状态下承受旋转扭力，更易加重加快关节面的磨损。快速长跑、踢足球、打篮球、举重等运动过程中，关节面承受应力过大，不很适合老年人。专家认为，慢跑、散步、做体操、骑自行车、游泳、打太极拳、跳舞等，是比较合适的运动方式。锻炼场所最好选在公园、田野、河畔、山边、湖畔等处。这些地方车少，人不多，而草木较多、环境优美、空气新鲜。
运动装备运动时最好穿专用的鞋子。跑、跳、舞蹈以跳跃动作为主，鞋底前1/3至1/2处应柔软，以吸收冲击力，增加反弹效果。慢跑运动鞋头高而圆，应有鞋舌以保护脚背及伸肌腱。网球运动突发性移位动作多，鞋底应坚硬耐磨，并强化脚弓部位，半统式鞋可适当保护脚踝又不会太影响灵活度。跳舞时，以木板地上运动为主，多跑步动作和滑动，鞋宜轻巧，平底最好，前足部分最好稍软，以便做踮脚动作。
无论什么情况下，鞋跟不要超过3厘米。女性穿上高跟鞋，身体重心前移，负重力线改变，胸部前挺，臀部上提，优美曲线更加突出。但同时也对足部有损害，也会加重膝关节磨损。生物力学分析提示，穿高跟鞋上下楼梯(尤其是下楼梯)，膝关节负荷加重，加上振动，膝关节将受到加倍磨损。
准备活动运动前应做好准备活动。运动中注意循序渐进，逐渐加大关节活动范围，防止损伤，甚至小骨片撕脱等。活动量以身体舒适、微有出汗适宜，持之以恒。
整理活动 剧烈运动后应做整理活动，即进行一些强度较小，时间较短，与主要的锻炼内容区别较大的放松活动。它可以帮助机体在较剧烈的运动结束后，更平稳地向安静状态过渡。
篇9
[摘要] 目的 研究兔前交叉韧带骨-肌腱结合部（BTJ）损伤愈合模型中Tob蛋白的表达情况及其价值。 方法 取2.0～3.5 kg新西兰大白兔（第二军医大学动物实验中心提供），采用随机数表法分为假手术组、BTJ损伤愈合组、BTJ损伤愈合+si-Tob注射组，检测Tob基因的mRNA水平、蛋白水平及生物力学指标：肌腱开始断裂负荷、完全断裂负荷。 结果 BTJ损伤愈合组的开始断裂负荷[（27.3±4.9）N比（42.9±8.4）N，t = 9.472，P = 0.014]、完全断裂负荷[（44.2±7.8）N比（68.8±12.1）N，t=6.783，P=0.028）]均低于假手术组，Tob基因的mRNA水平[（192.6±30.6）比（100.0±13.4），t = 11.874，P = 0.009）]和蛋白水平[（228.3±37.9）比（100.0±14.9），t = 13.273，P = 0.003]均高于假手术组；BTJ损伤愈合+si-Tob注射组的开始断裂负荷[（38.5±7.2）N比（27.3±4.9）N，t = 6.374，P = 0.029）]、完全断裂负荷[（63.1±11.4）N比（44.2±7.8）N，t = 6.938，P = 0.025）]均高于BTJ损伤愈合组，Tob基因的mRNA水平[（120.3±20.3）比（192.6±30.6），t = 8.993，P = 0.023）]和蛋白水平[（135.8±18.9）比（228.3±37.9），t = 10.374，P = 0.018]均低于BTJ损伤愈合组。 结论 Tob蛋白参与BTJ的损伤修复过程，抑制Tob的表达，有助于提高肌腱的强度和极限负荷。
[关键词] 骨-肌腱结合部；Tob蛋白；前交叉韧带；生物力学
[中图分类号] R684.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）11（b）-0020-04
Expression of Tob protein in BTJ injury-healing mode of rabbit anterior cruciate ligament and its value analysis
JIA Yixin SHEN Feng WANG Jin KANG Yifan
Department of Orthopedics， Changhai Hospital Affiliated to Second Military Medical University， Shanghai 200433， China
[Abstract] Objective To study the expression and its value of Tob protein in BTJ injury mode of rabbit anterior cruciate ligament. Methods 2.0-3.5 kg New Zealand white rabbits （provided by animal laboratory center of Second Military Medical University） were randomly divided into sham group， BTJ injury-healing group and BTJ injury-healing+si-Tob injection group. Then mRNA level， protein level of Tob and biomechanical indexes including started breaking load and completely breaking load were detected. Results Started breaking load[（27.3±4.9） N vs （42.9±8.4） N，t=9.472，P=0.014） and completely breaking load [（44.2±7.8） N vs （68.8±12.1） N，t = 6.783， P = 0.028] of BTJ injury-healing group were lower than those of the sham group； Tob mRNA [（192.6±30.6） vs （100±13.4）， t = 11.874， P = 0.009] and protein [（228.3±37.9） vs （100.0±14.9）， t = 13.273， P = 0.003] levels were higher than those of sham group. Started breaking load [（38.5±7.2） N vs （27.3±4.9） N， t = 6.374， P = 0.029] and completely breaking load [（63.1±11.4） N vs （44.2±7.8） N， t = 6.938， P = 0.025] of BTJ injury-healing+si-Tob injection group were higher than those of BTJ injury-healing group； Tob mRNA [（120.3±20.3） vs （192.6±30.6）， t = 8.993， P = 0.023） and protein [（135.8±18.9） vs （228.3±37.9）， t = 10.374， P = 0.018） levels were lower than those of BTJ injury-healing group. Conclusion Tob protein is involved in the process of BTJ injury and healing， inhibited the expression of Tob. It is helpful for improving the strength and ultimate load of tendon
[Key words] Bone-tendon junction； Tob protein； Anterior cruciate ligament； Biological mechanics
[作者简介] 贾一鑫（1988.1-），男，湖北孝感人，第二军医大学2010级骨科专业在读硕士研究；研究方向：骨与关节损伤。
[通讯作者] 康一凡（1963.6-），男，福建莆田人，博士，教授；研究方向：骨与关节损伤。
韧带、肌腱止点损伤后的重建与修复是临床研究的热点问题。骨-肌腱结合部（bone-tendon junction，BTJ）的愈合过程会发生组织形态重塑，进而形成瘢痕连接，其传递载荷和分散应力的功能、强度和极限负荷较正常的软骨性BTJ均明显减弱，不利于临床治疗。探寻参与BTJ愈合过程的分子机制有助于为临床治疗韧带、肌腱止点损伤提供参考。本研究分析了兔前交叉韧带BTJ损伤愈合模型中Tob蛋白的表达情况及其价值，现报道如下：
1 材料与方法
1.1 材料
新西兰大白兔45只（第二军医大学动物实验中心提供，动物使用许可证号：沪2012-SYXK-0003），雌性，体重2.0～3.5 kg，平均（2.89±0.52）kg；Tob siRNA（货号：sc-37504）购买于Santa Cruz公司，浓度10 μmol/L；转染试剂NeoFX Transfection Agent（货号：AM4511）购买于Ambion公司，规格1 mL/支；mRNA柱式提取+反转录试剂盒、荧光定量PCR试剂盒购买于天根公司；抗体购买于Abcam公司；手术器械及其常规耗材均由第二军医大学动物实验中心提供。
1.2 方法
1.2.1 分组方法 将新西兰大白兔由1～45编号，并采用随机数表法分为三组：假手术组、BTJ损伤愈合组、BTJ损伤愈合+si-Tob注射组，每组各15只。假手术组仅做纵形切口、暴露关节腔的操作；BTJ损伤愈合组按照BTJ损伤愈合模型建立方法进行操作；BTJ损伤愈合+si-Tob注射组在建立BTJ损伤愈合模型的基础上给予Tob siRNA注射。
1.2.2 BTJ损伤愈合模型建立方法 3%戊巴比妥钠1 mL/kg耳缘静脉注射，麻醉后将实验动物固定于实验台上，剪毛后常规消毒，在髌骨内侧由髌骨上缘3 cm处起到胫骨结节处止做纵形切口，使髌骨向外侧脱位，暴露前交叉韧带并切除。分离并切取同侧的趾长伸肌肌腱，两端用3-0缝线缝编后置于生理盐水中备用。在胫骨端，以胫骨隆突为进针点向原前交叉韧带止点位置做一直径约为2.5 mm的骨隧道，并经过该隧道向上后外侧通向髁间窝的后外侧壁，用克氏针引导趾长伸肌肌腱的牵引线穿过骨隧道，并在屈膝60°的情况下收紧打结固定；在股骨侧，于股骨髁上2.0 cm处做两个间距5 mm 的骨隧道，将趾长伸肌肌腱的另一端以“U”字形埋入并打结固定。术毕用双氧水和生理盐水分别冲洗术腔，逐层关闭切口。术后给予青霉素肌内注射、碘伏伤口换药，持续3 d。
1.2.3 Tob siRNA注射方法 取10 μmol/L Tob siRNA溶液10 μL，与等体积的转染试剂混合，室温静置10 min后将混合液加入无菌生理盐水180 μL中，并注射进入一侧膝关节腔，每日1次，直至处死动物当天。
1.2.4 标本采集方法 术后4周处死实验动物，保留两侧膝关节。一侧取移植的趾长伸肌肌腱，投入液氮保存；另一侧取股骨-肌腱-胫骨复合体，置于生理盐水中保存，并立即进行拉力测试。
1.2.5 荧光定量PCR 称取趾长伸肌肌腱组织约60 mg，加入Trizol裂解液1 mL后充分匀浆，采用mRNA柱式提取+反转录试剂盒合成cDNA第一链，采用荧光定量PCR试剂盒分别扩增看家基因actin及目的基因Tob，以假手术组肌腱组织中Tob mRNA的含量为100，通过ΔΔCt计算其余两组实验动物中肌腱组织中Tob mRNA含量。
1.2.6 Western-Blot法 称取趾长伸肌肌腱组织约40 mg，加入蛋白裂解液RIPA后充分匀浆并离心，取上清通过BCA法进行蛋白浓度定量，上样量按每孔80 mg总蛋白计算。配置4%的浓缩胶和10%的分离胶，点样后进行100 V、20 min，120 V、90 min的垂直电泳和100V、90 min的电转膜。完成后取出NC膜投入5%脱脂牛奶中，室温封闭2 h，而后在TBST溶液中震荡洗涤5 min ×3遍，根据分子量裁剪NC膜并分别加入2%BSA溶液配置的1∶1000的Tob、actin第一抗体，4℃摇床孵育过夜。第2天取出NC膜，TBST溶液中震荡洗涤5 min ×3遍，加入5%脱脂牛奶配置的1∶1000的HRP标记的种属特异性第二抗体，室温孵育2 h后在TBST溶液中震荡洗涤10 min ×3遍，最后进行显影。计算蛋白条带的灰度值，以Tob灰度值/actin灰度值作为蛋白含量，令假手术组蛋白含量的均值为100，计算其余两组的蛋白含量。
1.2.7 生物力学检测方法 将分离得到的股骨-肌腱-胫骨复合体固定于AGS型生物力学检测仪器（Shimadzu Corporation公司），以50 mm/min的垂直速度进行最大载荷拉伸试验，观察肌腱开始断裂及完全断裂时所加载的负荷。
1.3 统计学方法
采用SPSS 18.0统计学软件进行数据分析，计量资料数据用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验；相关性分析采用以Tob蛋白水平为自变量，开始锻炼负荷、完全断裂负荷为应变量进行单因素回归分析；以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 三组实验动物的生物力学分析
BTJ损伤愈合组的开始断裂负荷、完全断裂负荷均低于假手术组，差异有高度统计学意义（P < 0.01）；BTJ损伤愈合+si-Tob注射组的开始断裂负荷、完全断裂负荷均高于BTJ损伤愈合组，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。见表1。
表1 三组生物力学结果比较（N，x±s）
注：与假手术组比较，**P < 0.01；与 BTJ损伤愈合组比较， ##P < 0.01；BTJ：骨-肌腱结合部
2.2 三组实验动物的Tob表达情况
BTJ损伤愈合组Tob基因的mRNA水平和蛋白水平均高于假手术组，差异有高度统计学意义（P
A：Tob蛋白电泳图；B：三组Tob mRNA和蛋白表达水平比较；与假手术组比较，**P
图1 三组实验动物的Tob表达情况
2.3 Tob蛋白水平与生物力学指标的相关性分析
以Tob蛋白水平为自变量，开始断裂负荷、完全断裂负荷为应变量进行单因素回归分析，结果显示，肌腱开始断裂负荷、完全断裂负荷与Tob的蛋白含量呈负相关关系，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。见图2。
3 讨论
骨科临床实践中，韧带（如前交叉韧带等）或肌腱止点（如肩袖、跟腱等）损伤后的重建与修复，存在着难以解决的矛盾：一方面，医患都希望术后能够早期活动以避免关节的僵硬和肌肉萎缩，尽快恢复正常运动；另一方面，肌腱与骨愈合缓慢，往往需要6周甚至更长时间才形成较稳定的瘢痕连接，与正常的纤维软骨性的BTJ相比，其强度和极限负荷还有很大差距，而这种瘢痕连接需要长达6个月甚至1年的时间才能通过重新塑形改造形成纤维软骨性的BTJ[1]。长期的骨科临床实践证明，在关节镜术后（肩袖修补术、交叉韧带重建术）BTJ能否实现良好的组织形态重塑对于患者远期预后至关重要[2]。
Benjamin等[3]对成人BTJ的组织学进行了研究，结果发现正常的BTJ由肌腱组织、非钙化的纤维软骨、钙化的纤维软骨和骨4层紧密相连的组织结构组成。这种由软到硬，逐层变化的结构能够减少腱骨界面的应力集中，有效地将载荷由腱传递到骨[4]。有关韧带重建和肌腱止点修补的动物实验发现，不论是在骨道内还是在骨表面，自然情况下，骨与肌腱之间的愈合会发生组织形态重塑，进而瘢痕连接，其传递载荷和分散应力的功能、强度和极限负荷较软骨性BTJ均明显减弱[5]。研究BTJ损伤愈合过程中组织形态重塑、强度和极限负荷减弱的机制，有望促进恢复软骨性连接，提高BTJ愈合的速度和强度[6]。
BTG蛋白家族是抗增生蛋白家族的一员，在世纪之交被发现。人们将其划分为apro1-6族，主要包括Pc3/Tis21/Btg2，Btg1，Tob，Tob2，Ana/Btg3，Pc3k等。现在已经陆续发现BTG蛋白家族深度参与不同种类细胞的周期调控，在组织的形成及治疗中有重要意义[7]。BTG蛋白家族中种类繁多且作用各异，其中隶属于apro6族的Tob蛋白深度参与了BMP/Smad通路调控[8]，因此尤为引起关注。本研究通过建立兔前交叉韧带BTJ损伤愈合模型分析在BTJ修复过程中可能参与的分子机制及其生物学应力情况。
在腱骨愈合部的组织形态重塑中，软骨源性生长因子CDMP-1、2、3通过BMP/Smad通路发挥了重要作用，可促进成纤维细胞向软骨细胞分化，进而降低腱骨愈合部瘢痕生长，促进软骨形成，有望实现组织形态重塑[9]。现有研究表明，Tob蛋白可以选择性结合Smad1、5、8，进而对BMP/Smad通路产生抑制作用[10]。同时Tob蛋白又可与I-Samd6、7互相影响，产生协同作用，从而影响腱骨愈合部组织形态重塑[11]。通过上述研究比较BTJ损伤愈合组和假手术组实验动物肌腱组织中Tob含量及生物力学指标可知，BTJ损伤愈合动物模型的Tob含量明显增高，开始断裂负荷、完全断裂负荷明显降低。这就说明BTJ损伤愈合过程中肌腱的强度和极限负荷减弱，Tob表达量增多。
进一步通过Tob表达量与开始断裂负荷、完全断裂负荷的相关性分析可知，肌腱开始断裂负荷、完全断裂负荷与Tob的蛋白含量呈负相关关系，这就说明BTJ损伤愈合过程中肌腱强度和极限负荷的减弱与与Tob表达量的增多有关。为了明确Tob表达情况与肌腱生物力学指标的关系，本研究通过局部注射小干扰片段的方式敲低Tob的表达，进而检测相应的生物力学指标，由结果可知：BTJ损伤愈合+si-Tob注射组的开始断裂负荷、完全断裂负荷均高于BTJ损伤愈合组。这就说明降低BTJ损伤愈合局部的Tob含量有助于提高肌腱的强度和极限负荷。
综上所述，Tob蛋白参与BTJ的损伤修复过程，抑制Tob的表达有助于提高肌腱的强度和极限负荷。
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篇10
关键词： 女子举重；抓举；生物力学；高速摄像
中图分类号： G 884 文章编号：1009-783X（2013）06-0573-04 文献标志码： A
Research on the Comparison of Snatch Technical Parameters of Female Weightlifters on Different Levels
WANG Xiangdong1，REN Jingping2，XU Wenquan3
Abstract：In this paper，10 elite women weightlifting athletes and 10 ordinary women weightlifters are tested through comparing the technical parameters of excellent weight lifting athletes and normal athletes，and find that：（1）There is not much difference between elite athletes and ordinary athletes on the maximum barbell speed and the rising height of barbell on the inertia rise stage and there is no significant statistically difference.（2）In the stretching knee and lifting barbell stage，ordinary athletes of knee joint angle and hip joint angle changes are greater than those of the elite athletes，while in the stretching body and barbell accelerating phase，changes of knee joint angle，hip joint angle and trunk angle are greater than those of the ordinary athletes，but there are no significant differences.（3）In the stretching knee and lifting barbell stage，the barbell height percentage and effective work percentage of ordinary athletes are greater than those of elite athletes，and in the stretching body acceleration phase and barbell inertia rising stage，the barbell height percentage and effective work percentage of elite athletes are higher than those of ordinary athletes，but there are no significant differences.（4）In each action stage，outstanding athletes’ relative average power and relative effective force are greater than the ordinary athlete，especially in the stretching body acceleration phase，elite athletes show more obvious advantages.These differences indicate that excellent athletes have better explosive force level and the action is also more reasonable than that of ordinary athletes.
Key words：female weightlifting；snatch；sport biomechanics；high speed camera
收稿日期：2013-07-12
作者简介：王向东（1973—），男，山西人，博士，研究员，研究方向为运动生物力学；任景萍（1970—），女，研究方向为运动人体科学：徐文泉（1969—），男，副教授，研究方向为运动训练学。
女子举重作为我国的优势项目，从2000年至今共计夺取了14枚奥运会金牌。关于女子举重的生物力学研究有许多，但是多数文章都将优秀运动员作为研究对象[1-4]，对普通女子举重运动员的抓举动作技术研究很少见到，尤其从运动学和动力学参数对比优秀运动员和普通运动员技术上的差异的研究还未见到。由于测试时要求对运动员作动作无干扰、非接触[5]，通过摄像、解析获取抓举动作技术参数是举重科研界最常用的手段。采用在杠铃上安装传感器等动力学手段，不但会干扰运动员做动作，而且比赛中也不允许；因此，通过动力学测试手段很难获取运动员真实的技术参数。高速摄像的普及和精度的提高使科研人员通过运动学测量、经过计算推导获得抓举的动力学参数（功、功率和等效力等）成为可能。
本文主要是运用高速摄像采集系统对不同水平运动员的抓举动作技术进行录像采集并通过运动解析手段对技术动作进行分析，得到不同水平运动员抓举动作各阶段的相关指标。通过对不同水平运动员的常用技术指标进行对比研究，看优秀运动员和普通运动员在动作技术参数上是否存在差异，进而揭示优秀运动员的技术特征，为举重技术诊断提供科学依据。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
本文选取了2011年女子举重亚锦赛和2011年女子全国冠军赛的7个级别的20名女子举重运动员作为研究对象。本研究中选取的10名优秀运动员均为各级别的前2名，选取的10名普通运动员均为各级别的后2名。具体情况见表1。
表 1 运动员情况 （n=20）
1.2 研究方法
1.2.1 高速摄像法
在比赛现场运用星高钛高速摄像采集系统（XGT-BAS-1S）对运动员的比赛动作进行平面定点拍摄（拍摄频率为100 Hz，拍摄位置为举重运动员的正侧面，摄像机位置与运动员距离10 m左右，摄像机的主光轴对准运动员的髋关节），如图1所示。
1.2.2 录像解析法
将拍摄的动作视频导入到星高钛解析软件，根据抓举技术特点选取运动员的肩关节、髋关节、膝关节、踝关节和杠铃片中心5个点进行建模并逐幅解析（如图2所示）。解析后导出每个运动员在5个特征画面的髋、膝、踝关节角度的变化情况、杠铃上升高度和杠铃上升花费时间的变化数据及4个动作阶段的膝角、髋角和躯干角的变化及杠铃上升高度的变化情况。
图 1 高速采集系统 图 2 简化模型
1.2.3 动作阶段的划分
本文对抓举技术动作地分析是从杠铃离地瞬间开始到杠铃达到最高点，这一阶段是抓举动作的主要阶段[6-9]。为了便于科学、细致地分析抓举技术动作，将这个动作阶段又划分为4个阶段：1）伸膝提铃阶段，从杠铃离地开始至伸膝最大时刻（膝关节角最大），通常称之为伸膝提铃动作；2）引膝到位阶段，膝关节角从伸膝最大时刻开始到引膝最大时刻（膝关节角最小），即引膝提铃动作；3）展体加速阶段，膝关节角从引膝最大时刻（膝角最小）开始到杠铃上升速度达到最大时刻，即最大发力阶段；4）惯性上升阶段，从杠铃上升速度最大时刻开始到杠铃达到最高点。划分动作阶段的特征画面如图3所示。
图 3 抓举技术的特征画面
1.2.4 研究指标及其定义
举重运动员提举杠铃的力可以分解为水平方向的力和垂直向上的力，也就是说运动员对杠铃分别有水平方向和垂直方向的做功；但是运动员使杠铃发生水平方向的运动所做的是无用功，只有垂直向上的做功才是有效功。根据功能原理得出：W=（12mv22+mgh2）-（12mv21+mgh1），其中m为运动员所举起的杠铃质量，v2为本阶段末杠铃的垂直速度，g是重力加速度，h2为本阶段末杠铃的高度，v1为本阶段杠铃的初始垂直速度，h1为本阶段初始时杠铃的高度。知道了某一动作阶段结束时杠铃的速度和杠铃的质量就可以算出此时杠铃的动能，根据杠铃此时的高度和杠铃质量可以算出此时杠铃的重力势能，将动能和重力势能相加便可得到本阶段动作结束时杠铃的机械能；同理，可求出本阶段动作开始时杠铃的机械能。将本阶段动作结束时的机械能减去本阶段动作开始时的机械能便可得出在该动作阶段杠铃机械能的增加，而杠铃机械能的增加恰恰是因为运动员对杠铃做了功，由此便可间接求出本阶段运动员所做的功的多少，从而更进一步根据杠铃上升的高度h，由F=Wh计算出运动员对杠铃施加的向上的有效作用力F。P=Wt，P1=PG，P为运动员的有效功率，W为运动员所做的有效功，t为杠铃上升到某一阶段所花费的时间，P1为运动员的相对有效功率，G为运动员体重。
1.2.5 数据统计法
使用SPSS 17.0对优秀运动员与普通运动员抓举过程中的人体关节角度变化、杠铃上升高度百分比、杠铃上升花费时间百分比、有效功百分比、相对平均功率和相对有效力等指标进行独立样本t检验，显著性差异用P
表 2 研究指标及其定义
2 结果与讨论
2.1 不同水平运动员最大铃速和惯性上升阶段铃升的比较
抓举过程中杠铃垂直方向的最大铃速和惯性上升阶段杠铃上升的高度被认为是衡量举重运动员发力效果的主要指标。多数教练认为发力结束后最大铃速越大、杠铃在惯性上升阶段上升的高度越高就说明运动员发力效果越好，运动员的下降定铃、锁肩、支撑的时间就越充分，动作的成功率也就越高。反之，抓举动作就容易失败。以往的经验告诉我们优秀运动员在最大铃速和惯性上升阶段铃升这2个指标肯定要大于普通运动员；但从表3可以看出，对于最大铃速和惯性上升阶段铃升2个指标来说，优秀运动员和普通运动员相比数据基本相同，甚至普通运动员的最大铃速平均值比优秀运动员还要大。通过对10 名优秀运动员和10名普通运动员的最大铃速和惯性上升阶段铃升进行独立样本t检验，检验结果显示二者P值都大于显著性水平0.05，统计结果表明优秀运动员和普通运动员比较无显著性差异。
表 3 不同水平运动员最大铃速和
惯性上升阶段铃升的比较
（n=20）
2.2 不同水平运动员各动作阶段身体关节角度变化情况
通过运动员在抓举过程中身体各关节角度的变化情况可以看出，运动员在各阶段完成动作的幅度大小、是否存在腰背过早参与动作及过早发力的现象。
通过表4可以明显看出，在伸膝提铃阶段普通运动员的膝角变化和髋角变化均大于优秀运动员，这是因为普通运动员在此阶段可能腰背打开过早，存在过早发力的问题。在展体加速阶段优秀运动员在膝角变化、髋角变化和俯仰变化方面均大于普通运动员，运动员身体各环节伸展越充分对杠铃做功距离就越长，这说明在抓举的展体加速阶段优秀运动员发力效果明显好于普通运动员。
通过对优秀运动员和普通运动员各动作阶段的膝角变化、髋角变化和俯仰变化进行独立样本t检验，其P值都大于0.05，表明二者在4个动作阶段的膝角变化、髋角变化和俯仰变化均无显著差异。
表 4 不同水平运动员各动作
阶段身体关节角度变化
（n=20）
2.3 不同水平运动员各动作阶段杠铃上升时间百分比、杠铃上升高度百分比和有效功百分比情况
从表5可以看出，普通运动员在伸膝提铃阶段的杠铃上升高度百分比和有效功百分比均大于优秀运动员对应的指标，而在展体加速阶段和惯性上升阶段优秀运动员的杠铃上升高度百分比和有效功百分比均大于普通运动员对应的指标。结合表4数据本研究进一步表明，在伸膝提铃阶段普通运动员身体打开过早，髋关节过早参与发力，而优秀运动员在展体加速阶段由于身体充分伸展，各关节同时发力导致杠铃上升高度和做功都超出了普通运动员。
表 5 不同水平运动员各动作阶段杠铃上升高度百分比、杠铃上升时间百分比、有效功百分比 （n=20）
%
通过对优秀运动员和普通运动员在各动作阶段的杠铃上升高度百分比、杠铃上升花费时间百分比和有效功百分比进行独立样本t检验，结果显示所有的P值均大于0.05，表明了优秀运动员和普通运动员在抓举过程中杠铃上升高度百分比、杠铃上升花费时间百分比和有效功百分比之间比较均无显著差异。
2.4 不同水平运动员各动作阶段相对平均功率、相对有效力的比较
通过表6可以看出优秀运动员在各个动作阶段的相对平均功率和相对有效力均大于普通运动员，尤其在展体加速阶段优秀运动员的优势表现得更加明显。这些差异表明优秀运动员在展体加速阶段比普通运动员表现出更好的爆发力水平，动作技术更加合理。
表 6 不同水平运动员各动作
阶段相对平均功率、相对有效力
（n=20）
注：*表示在各动作阶段中优秀运动员和普通运动员的相对平均功率和相对有效力间有着显著差异，P
对优秀运动员和普通运动员各动作阶段的相对平均功率和相对有效力进行独立样本t检验，结果为：1）不同水平运动员在伸膝提铃和引膝到位阶段中相对平均功率的P值大于0.05，展体加速和惯性上升阶段中相对平均功率的P值小于0.05，表明二者在伸膝提铃和引膝到位阶段中相对平均功率无显著差异，在展体加速阶段和惯性上升阶段中，二者的相对平均功率有显著差异。2）不同水平运动员各动作阶段相对有效力的P值均小于0.05，表明在抓举4个动作阶段中优秀运动员与普通运动员的相对有效力存在显著差异。表面上看，杠铃的重量是造成差异的主要原因，但最终还是由运动员的专项力量水平决定的。3）在伸膝提铃和引膝到位阶段，优秀运动员和普通运动员的相对平均功率无显著差异，而在展体加速阶段二者的相对平均功率存在显著差异，说明展体加速阶段的相对平均功率也是判断一个运动员是否优秀的重要指标。
3 结论
通过比较优秀运动员和普通运动员的技术参数，发现：
1）在最大铃速和惯性上升阶段铃升这2个指标方面，优秀运动员与普通运动员比较，数据上相差无几，统计学检验无显著性差异。
2）在伸膝提铃阶段普通运动员的膝角变化和髋角变化均大于优秀运动员，而在展体加速阶段优秀运动员在膝角变化、髋角变化和躯干俯仰变化方面均大于普通运动员，但是均无显著性差异。
3）普通运动员在伸膝提铃阶段的杠铃上升高度百分比和有效功百分比均大于优秀运动员，而在展体加速阶段和惯性上升阶段优秀运动员的杠铃上升高度百分比和有效功百分比均大于普通运动员，但是均无显著性差异。
4）优秀运动员在各个动作阶段的相对平均功率和相对有效力均大于普通运动员，尤其在展体加速阶段优秀运动员的优势表现得更加明显，这些差异表明优秀运动员在展体加速阶段比普通运动员表现出更好的爆发力水平，动作技术更加合理。
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