人体运动生物力学研究范文

导语：如何才能写好一篇人体运动生物力学研究，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】体育教学； 运动生物力学； 积极作用

1 前言

在体育教学中，为了提高体育教学成果，应加深对运动生物力学的研究，积极利用运动生物力学，提高体育教学质量，促进体育教学发展，为体育教学提供有力的支持。基于这一认识，我们应对运动生物力学引起足够的重视，应结合体育教学实际，发挥运动生物力学的积极作用，推动体育教学的全面发展，满足体育教学发展需要。为此，我们应对运动生物力学发展历程、开展运动生物力学研究的作用及运动生物力学在体育教学中的作用进行深入研究，提高研究质量，保证了体育教学的开展效果。

2 运动生物力学发展概述

运动生物力学研究是以体育动作为核心， 运用人体解剖学、人体生理学、力学的理论与方法， 研究人体运动器系的生物力学特性和人体运动动作规律， 并根据影响人体运动的内部和外部条件寻求人体运动技术的合理性和更佳化， 以及训练手段的有效性， 为发展运动能力提供理论依据。近几十年来， 国际运动生物力学发展较快， 新材料和计算机的运用使生物力学的测试手段向自动化、准确化和快速化的方向迅速发展。学科间加强了渗透和协作， 使生物力学的知识体系更加完善。在人体结构的研究、测试方法和手段、测试数据处理的速度与准确度、研究的深度与广度等方面都具有较大程度的提高。例如在图像采集与分析技术由于近期的不断突破， 已经逐步趋于完善， 这为运动生物力学走向体育实践， 实现运动训练的可视化和快速反馈作好了准备。美国科罗拉多州奥林匹克中心生物力学实验室为美国国家田径队进行现场图像采集与图像分析， 帮助运动员增强运动本体感受并改进技术， 效果良好。我国自年成立运动生物力学分会至今， 科研活动已经开展了余年并取得了一定的成绩。

3 运动生物力学研究的作用分析

从目前运动生物力学的研究情况来看，开展运动生物力学研究是十分必要的，运动生物力学研究的作用主要表现在以下几个方面：

3.1 运动生物力学研究对明确运动原理有着重要作用

从运动生物力学的研究内容来看，运动生物力学对运动原理进行了深入研究，提高了运动原理的研究效果，促进了运动原理取得积极效果。所以，运动生物力学研究对明确运动原理具有重要作用，我们应积极推动运用生物力学研究全面深入开展，满足体育研究的实际需要。

3.2 运动生物力学研究推动了运动学本质的研究

运动生物力学研究对运动规律和运动学本质进行了探讨，可以作为运动学本质的典型研究手段。为此，我们要对运动生物力学的作用有足够的重视，应正确理解运动生物力学研究的作用，推动运动学本质的研究不断向前发展，使运动学本质研究取得积极效果，促进运动生物力学研究达到预期目标。

3.3 运动生物力学研究提高了运动学的整体研究质量

从目前运动生物力学的研究来看，运动生物力学的研究对运动学研究具有重要的推动作用，能够保证运动学的研究取得积极效果，能够对运动学研究起到积极的促进作用。所以，我们应认识到运动生物力学的研究作用，积极开展运动生物力学的研究，提高运动学的整体研究质量。

4 体育教学中运动生物力学的积极作用分析

从运动生物力学的研究来看，运动生物力学在体育教学中得到了重要应用，体育教学中运动生物力学的积极作用主要表现在以下几个方面：

4.1 运动生物力学对提高体育教学质量起到了积极作用

由于运动生物力学的研究内容具有一定的实际意义，因此运动生物力学研究未来体育教学的开展提供了有力的支持，保证了体育教学开展的整体效果，充分满足了体育教学发展需要。为此，我们要认识到运动生物力学对提高体育教学质量起到的积极作用，推动运动生物力学研究的深入开展。

4.2 运动生物力学对促进体育教学发展起到了积极作用

应用了运动生物力学，体育教学在深度、广度和专业性方面有了较大的提升，对体育教学发产生了积极的促进作用，保证了体育教学的整体质量，提升了体育教学的整体水平。所以，我们应对运动生物力学的促进作用有足够的重视，应采取必要手段，提高运动生物力学研究水平。

4.3 运动生物力学对改变体育教学发展模式具有重要作用

在体育教学中开展运动生物力学以后，体育教学在内容和方法上发生了改变，体育教学发展模式发生了变化，体育教学发展整体效果更理想。所以，我们应对运动生物力学的作用有足够的认识，积极推动运动生物力学研究的开展，保证体育教学发展取得积极效果。

5 结论

通过本文的分析可知，在体育教学中，运动生物力学在研究内容和研究方法上对体育教学产生了积极的促进作用，保证了体育教学取得积极成果，推动了体育教学的全面发展，满足了体育教学的实际需求。所以，我们应认识到运动生物力学在体育教学中的作用，促进体育教学的发展。

参考文献：

[1] 李春璐；；网球发球动作技术原理探讨[J]；科教新报（教育科研）；2011年31期

[2] 李小华；；缓冲动作的运动生物力学原理分析[J]；科学咨询（科技・管理）；2011年08期

[3] 李小华；；田径运动中摆动动作的生物力学原理分析[J]；黑龙江科技信息；2011年26期

[4] 唐刚；人体典型运动生物力学仿真分析[D]；上海交通大学；2011年

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关键词 竞技武术 散打踹腿技术 运动生物力学 分析

1绪论

根据散打的动作特征和技术要求，每一个踹腿动作过程中都要经历提膝、翻小腿和踹击三个阶段，而踹腿动作中的翻小腿和踹击往往是同时进行的，所以我们将其分为提膝和翻踹两个阶段。同时为了叙述方便，我们将为完成技术动作支撑人体重心的腿称为支撑腿，而进攻击打目标的腿称为攻击腿。运动技术水平的表现跟腿法技术密切相关，自古就有谚语“手是两扇门，全凭腿打人”，这充分说明了腿法技术在散打运动中的重要作用。根据马学智对1999年全国武术散打锦标赛的研究表明：在进攻技术中，腿法比拳法的运用次数多。而在众多的腿法中踹腿是直线性腿法的典型代表，又有“先锋腿”之称。因它在技、战术上具有能攻善守之优点，且在打击力量、打击速度等方面明显优于其它腿法动作故被运动员视为进攻得分的主要动作之一，是散打中运用率较高的腿法。马莉芳、韦海峰对武术散打王争霸赛腿法技术的运用进行分析得知，侧踹腿共运用544次，占整个腿法使用总数的24.8%，仅次于横踢腿，是有效的得分手段之一。从现场观察统计来看，侧踹腿攻击部位多在胸腹部，缺乏高、中、低位的变化，攻击距离也有一定的局限性。梁亚东、肖红征对“第5届世界武术锦标赛”散打决赛腿法技术运用进行分析，结果表明：运动员掌握腿法技术的好坏直接影响其比赛成绩。腿法技术训练质量越高，在瞬息万变的激烈比赛中运用的实效性越好。蹬腿和侧踹腿是遏止国外运动员擅长的重拳及近身搂摔打法的实效技术。在训练中要针对性的提高其动作速度和攻击威力。对前腿侧踹这个具有代表性的动作进行客观而系统的分析，从而归纳其内在的运动生物力学特点和规律，对今后的教学与训练提供科学的理论依据将有十分重要的意义。

2研究现状

查阅《体育与科学》、《中国体育科技》、《体育文史》及北京体育大学、上海体育学院等12所体育院校的学报，《浙江体育科技》、《辽宁体育科技》等14家体育科技期刊近十年来有关散打运动方面的研究文献以及武术领域专著和论文后得知，国内学者对散打运动训练方法、战术应用、营养卫生及赛制改革等方面的研究取得了一定的成绩，但真正对散打运动技术动作进行深入研究还显得不够，运用运动生物力学的研究方法进行探讨散打动作技术的成果还非常有限，其文献报道寥寥无几，更谈不上综合分析和量化指标。关于竞技武术散打踹腿术的生物力学分析这一课题目前尚属缺乏。武术对抗性项目的开展，从武术套路的攻防含义中彻底地分离出来，形成了具有实用性技击对抗的体育项目――竞技武术散打。它是两人按照一定的规则，运用武术中的踢、打、摔和相应的防守等技法进行徒手格斗对抗的现代竞技体育项目。是中国武术的重要组成部分。武术是中华民族文化的瑰宝，在几千年的发展过程中，由于科学技术不发达，没有先进的实验仪器和科学的理论支持，没有条件对拳理、拳法做科学的分析研究。因此，前辈武术家在练拳习武的过程中，只能由感而发，将拳理、拳法中的一些原理及规律以感性认识的方式记录下来，以指导后人习练武术，少走弯路。理论源于实践，理论反过来又能指导实践，促进实践更好地发展。竞技武术散打作为一项体育运动，已经推向世界，如果没有坚实的理论为基础，它的发展就不容乐观。所以，竞技武术散打的发展需要有一系列的科学理论为其奠定基础，对散打基础理论的科学化、系统化研究已经成为摆在我们面前亟待解决的问题。运动生物力学作为体育运动的基础理论，也是散打技术改M和提高的重要依据之一，故用运动生物力学原理对散打技术动作进行分析具有重要意义。人体任何合理的动作都要遵循运动生物力学原理，竞技武术散打运动也不例外。任何合理的散打技术动作都必须符合人体解剖学、运动生物力学原理、运动学规律和武术技击原理。运动生物力学是散打运动存在和发展的最重要的理论依据之一，散打任何技术动作都是在人体自身的内力与外力整体作用下完成的，运动生物力学原理贯穿在散打每个技术动作中。竞技武术散打与运动生物力学原理交融渗透、密不可分。竞技武术散打作为一项体育项目，其动作技术有着自身内在的规律性，如果不对这些规律进行科学把握，没有一个标准化的通用技术，竞技武术散打就不可能更好地发展下去，甚至难以让世人接受。竞技武术散打要想走向世界，和西方体育运动相互融合，共享一个“蛋糕”，就必须与现代科学知识相结合，走科学化的发展道路。本人在查阅了大量的文献资料发现在散打中有关技法的论述较多，但大多是基于经验介绍，缺乏应有的理论依据。运用生物力学手段对技术动作进行诊断和评价的报道极为鲜见，即使有也是零星的缺乏理论深度的或者研究方法和测试仪器已经不能适应现代体育运动发展要求的。从目前运动生物力学动作技术研究的方法和范畴分析，已经深入到通过三维测试分析系（下转第146页）（上接第144页）统等来评价和诊断动作技术，但在竞技武术散打运动中还很少见到。

3研究方法

本人采用QUALISYS-MCU500红外远射测试系统与三维测力平台测试系统对散打腿法中较为常用的前腿踹腿技术进行研究，对不同水平运动员（优秀组与非优秀组）每组10人，共20人的踹腿技术进行髋、膝、踝关节角度测试、速度测试，并分析，力求找出前踹腿技术的运动生物力学特点及内在的规律，为进一步丰富、完善散打技术理论、优化动作技术、规范技术规格、预防损伤和科学选材作前瞻性探索。

5结论

建议散打运动应该更加科学化地发展，对动作技术的研究应该多借助一些运动生物力学、解剖学、生理学的研究方法和手段，并采用当今先进的实验仪器进行测试与分析，使散打理论得到科学的验证与补充，不断丰富散打理论，以推动其更好的发展。

参考文献

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关键词：俯背运动 腰部损伤 力学分析

前言

腰痛一直是困扰人类最常见的疾病，尤其在体育运动中，腰椎损伤严重地威胁着运动员的身体健康和运动成绩。据统计，在运动员中有60%―70%存在不同程度的腰椎疾患。因此腰部疾病的防治成为备受关注的话题。多年来，国内外学者对腰椎的生物力学性质进行了大量的研究，但由于腰椎生理结构的复杂性及研究手段的局限性，很多问题有待进一步的探索，特别是对运动员腰部损伤的防治成了亟待解决的问题。

脊柱是人体的支柱，腰骶部又是躯干连接下肢的桥梁，承受的载荷在整个脊柱中位居首位，同时其活动范围也相对最大，正因如此，腰椎发生损伤的机率就较大。近20年来，研究人员用现代化的力学实验方法及理论分析计算，终于在腰椎损伤产生机理方面得到了较大的进展。实验表明：腰椎损伤大多是由于腰部脊椎骨、腰椎间盘、肌肉、韧带的生物力学平衡关系被破坏而引起的。造成平衡关系破坏的原因很多，如长期积累导致脊椎的退行性变化，外力过于强大，活动范围超过腰椎的最大生理范围以及不当等由此引发一系列病变。要解决腰椎损伤的问题，应该先从腰部的生物力学性质的分析入手。

一、腰背部基本生物力学分析

1.腰背部肌肉韧带的基本生物力学分析

腰背部肌肉分布均匀，通过收缩产生抗拒力维持腰椎的稳定。在运动状态下，随着强度和幅度的加大，致使腰部与腰部相关的肌肉、韧带产生退变或损伤，从而使腰部承受惯性载荷在总体上相对减少。通过对每块肌肉的研究证实，活的人体肌肉收缩或舒张时都做功，在相同条件下肌肉收缩所做的功比舒张时所做的功要大。因此，脊柱伸直时所做的向心舒张功要大于屈曲时所做的离心收缩功。

腰部棘突的方位平直向后，棘上韧带深部纤维联结相应的棘突，浅部纤维越过棘突3―4节，能控制棘突的前屈。棘间韧带在腰部发育最强，对腰椎运动的影响也较大。因此，棘上韧带和棘间韧带两种结构对于维持腰椎稳定起到了十分重要的作用，不仅控制腰椎的不同类型活动，同时也承受一定的牵拉、扭转载荷。实验证明在腰部4、5脊椎功能单位上，棘上、棘间韧带提供12%―16%的张力强度、10%的扭转强度。在屈曲状态下，棘上、棘间韧带对脊柱起稳定作用。还有研究证实，两种韧带结构在生理活动期间不仅存储肌肉能量，同时也对脊柱关节起稳定和保护作用。

通过解剖学的研究我们了解到：在相邻腰椎板之间存在黄韧带，黄韧带的构成中弹性纤维约占60%―70%，韧带产生的预张力对腰椎间盘形成预应力，有助于保护腰椎及脊柱的稳定性，同时还能防止韧带本身在腰椎后伸时发生弯折。人在20岁之前黄韧带的预张力约为18N，而70岁的老年人黄韧带的预张力仅为5N左右。由此看来，20岁前黄韧带具有较高的弹性机制，腰部柔韧性较好，能承受大活动范围的腰部动作，伴随着年龄的增长，黄韧带的弹性机制逐渐下降，腰部的剧烈运动就容易使腰部产生韧带拉伤。黄韧带的生理范围为5%―50%，超过50%以后，刚性就迅速增加，在被拉长至70%时即会发生损伤。

2.腰椎的基本生物力学分析

腰椎位于人体的中部，是脊柱运动的枢纽，其中椎间盘最厚，占椎体高度的1/2。腰椎活动幅度大，当弯腰即腰椎屈曲时，椎间盘前窄后宽，使腰椎的生理弯曲由前凸变平或稍微后凸。腰椎伸时，则使腰椎生理弯曲度加大，腰椎的屈伸是以第一骶椎为支点的多关节活动。上体前屈时，纤维环前部膨出，而后部伸直。上体后伸时，后纤维环松弛后凸，后凸的纤维环使椎管前后径缩小，导致神经根或马尾神经受压。另外，腰骶椎间盘不论脊柱呈何种屈伸角度，其载荷形式几乎均为压缩应力，且应力大小与体重、脊柱前屈的角度有关。由于椎间盘在两相邻脊椎骨之间，前后部均受韧带保护，尤其前部纤维较厚，并受腹腔内压力的支持，当压缩应力足够大或做长时间静力性动作时，会导致韧带和纤维疲劳。此时，髓核向后突出比向前突出的可能性大得多，当压缩应力非常大时，就会直接损伤椎骨。

二、俯背运动对腰部损伤的影响

多年来，无论在运动训练或体育教学以及大众健身运动中，俯背运动被大多数人所接受，在运动员的训练过程中运用更为广泛。多数研究人员只考虑到它可以增加腰背部及大腿后部肌肉和韧带的柔韧性，但很少有人研究它是否对人体有不利的影响。毕竟每件事物的存在都是有利也有弊的，所以俯背运动的负面影响也是不容忽视的。

我们完成某个动作，都是靠关节、韧带及肌肉的拮抗作用来完成的。脊柱的运动也是靠腰椎关节、关节间韧带以及脊旁肌肉群发动的。如上体屈曲时，先从腹直肌及腰大肌开始，然后以上体重量为负荷使屈曲进一步发展，此时竖脊肌起控制作用，但弯曲程度继续加大至完全屈曲后，竖脊肌失去功效，仅靠脊后方韧带维持以防止关节内部受伤。从屈曲位到伸直位时，竖脊肌逐渐拉脊柱伸直，到越过中轴至继续伸直时腹肌又起控制作用。

对于腰部损伤来说，腰椎的位置结构及其运动形式对损伤都存在极大的影响。腰椎的病变是极其常见的，也可能导致多种疾病的发生。这与腰椎的活动范围有着密切的关系。下表是综合他人及自己研究所得的结果，主要表现了腰椎的生理活动范围。

由表格中可以看出，腰椎各关节段的屈伸活动范围由上到下逐渐增大，而侧弯范围除腰骶关节偏小外其余部分大致相等，轴向旋转则以腰骶关节为最大，但仍明显小于屈伸和侧弯的幅度。这主要与关节面的方向相关。虽然单个腰椎关节活动范围不大，但是五个关节叠加起来，其活动的范围却很大，而且能够支持人体的各种腰骶及动作。但腰椎活动的范围也有一定的局限，如果运动时腰椎活动范围超过了极限程度，则会导致腰椎的损伤。

通过表中数据表明，腰椎前屈的生理范围应不超过50度。大多数人都有可能在运动中使腰椎屈曲范围接近甚至超过正常生理范围，偶尔的运动虽不能造成损伤，但长期积累就会导致疲劳，从而对腰椎引起损伤。因为肌肉韧带都是粘弹性组织，在其经常被拉长时，尤其是过度拉长时就会产生肌肉松弛，此时腰部的肌肉和韧带起了稳定和保护脊椎的作用，而大量的做俯背运动、过长时间的积累，腰部肌肉就会疲劳，韧带也会产生松弛，使其稳定和保护的作用减弱。因此，脊柱是更容易因大幅度运动而超出其生理活动范围造成损伤。实验证明，俯背运动对腰椎存在一定的损伤，多做则会积累导致腰部慢性损伤，损伤的主要病变是椎骨变形以及腰椎间盘脱出、突出等而压迫神经造成不良后果。

三、结论和建议

本文主要阐述了长期俯背运动对腰椎及腰背部肌肉和韧带弹性存在的不良影响。长期积累还会导致肌肉疲劳、韧带松弛而影响脊柱的稳定性，从而使腰椎发生损伤。

随着体育运动的发展，竞技体育日趋激烈，运动训练强调大运动量，腰椎负荷必然随之加大，损伤问题就越发突出了。据此我从生物力学角度提出两方面的措施：一是预防，要使教练员和运动员充分掌握腰椎及腰背部肌肉韧带的生物力学知识，并用以指导实践，减少导致损伤的危险动作的出现。如举重项目中要尽量避免远离身体的提铃动作，体操运动中要缩短静力性动作的持续时间。二是及时治疗，运动生物力学研究成果可为临床提供医疗依据，学习和掌握腰椎损伤的生物力学因素及机制将进一步推动腰椎疾病的治疗。另外在日常生活中，也要尽量避免远离身体的脊柱充分前屈的提物动作，从而减少由于肌肉韧带及纤维疲劳引起的椎间盘髓核突出症的发生，避免因过度疲劳而引起的腰部疾患。

参考文献：

［1］ 尚桂红.腰椎运动损伤的生物力学分析.山东师大学报，1995.

［2］ 岳寿伟.腰椎生物力学.中国疗养学,1997.

［3］ 张智勇.腰椎损伤的生物力学原理分析.长春大学学报，1999.

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关键词：网球； 正手击球； 发球技术；综述

网球运动已经从贵族走向平民化，越来越多的人开始喜欢并从事网球运动。网球是一项技术性很强的运动，它不仅需要大关节、大肌肉群的运动，而且还有小肌肉群的参与。正手击球是网球诸多技术中最重要的技术，是各种打法都必须具备的主要的得分手段。从某种意义上讲，可称为网球运动员的生命，技术风格是否鲜明、突出主要取决于其正手击球的威力。

1.正手击球动作的生物力学分析

1.1 引拍动作

引拍后摆阶段以手为主的躯干和上肢的转动，以脚为主的躯干和下肢的转动是身体形成了适当的前摆姿势。在网球中，基本上所有的动作都躯干k上下肢体扭转的特征。击触地球时，从准备姿势到后摆完成躯干扭转120 o_ 。网球正手击球中躯干的扭动角约为30。，这表明在完成后摆时，肩轴比髋轴扭转的角度更大，这对拉长肌肉有一定的作用 。在击球过程中肌有拉长一缩短周期的特性。肌肉在后摆阶段进行了预拉伸并储存了弹性势能，后摆期肌肉的离心收缩后紧接着就是向前挥动阶段的向心收缩，不管是后摆的完成时还是在前挥早期，记录到的最大角度可代表预先拉长程度。

1.2 向前挥拍击球

击球时，器械的挥动速度和运动轨迹，决定了击球类型、运动方向、旋转及速度。躯干的转动和下肢的伸展，使球拍向前运动。富吉萨瓦等研究显示，躯干的有力转动对击打手臂的滞后运动极其重要，这样在前摆早起了拉长肩部肌肉”。躯干连续向前转动，在击球时肩轴几乎与底线平行，此时的肩轴领先于髋轴约10。虽然在击打平击球、上旋球、下旋球以及过肩高球时的向前速度不同，已经证实，肩的速度对向前和向上击球速度的作用约为15％_J 。在击球过程中上臂向前运动是正手击球的主要力学特征，它产生向前速度的20％-30％ ，向上速度的20％。

1.3协调链

网球的击球过程中，大肌肉群的发力必须与小肌肉群的控制相互配合，所以不只是依靠手臂力量，还必须借助于全身的协调用力才能击出理想的球。有效地利用身体的协调链，在克服惯性后达到的动态平衡中，充分利用反作用力、动量和弹性能，把握好击球时机和节奏，从而打出一记高质量的回球。

根据人体协调链的原理，从腿部、髋部、上体、头肩四个环节对正手击球过程中的触球动作进行分析。

2.发球技术动作的生物力学分析

2.1对网球发球技术的研究

发球的整个过程分为握拍与站位、抛球、过渡、向后引拍、挥拍击球、随挥六个环节。现对抛球，挥拍击球进行精密的分析。现在的技术研究主要是分析世界的优秀发球手一些国际顶级发球高手他们发球技术的优点，加以练习，从而来提高发球的技术和发球的速度。主要区别在向后挥拍和过渡这两个环节。向后挥拍有两种：一种是有下向后上引(如费德勒、纳达尔等等优秀选手)，另一种是由前向上向后引，(如罗迪克、海宁等等)嘲；这两种向后引拍的方式，都是人们效仿的技术，至于那种有利于提高发球的速度，并不太清楚；过渡的方式也有两种：一种是上部并腿，这是大部分选手采用的一种过渡方式(如罗迪克)，其优点是利用重心的快速前移有利于增大发球的力量，其缺点是容易破坏人体的平衡，影响发球的准确性，上步时前脚向内转动，另一种是不上步(如费德勒)，即后脚不移动，其优点是有利于保持人体的平衡，有助于发球的准确性，其缺点是力量稍差。

2.2抛球路线

抛球后，球向上飞行的线路是否垂直，将会影响到球员在击球时的稳定性，如果球被抛出后在水平方向上有较大的速度，那么在对球进行空间上的判断上就会增加难度，在网球的所有击球过程中，对球位置判断的准确都是十分重要的，而假设球如果飞出后只在垂直这一个方向上运行，那么运动员就只需要在一个方向上判断击球的位置。其实在现实的抛球过程在中，都不可能达到绝对的垂直，我们尽量减少抛出的球在飞行线路上与垂直方向的夹角。

2.3超越器械阶段

超越器械动作是投掷动作技术的重要组成部分，同样也是发球的重要组成部分，超越器械是在动作最后的用力开始前，身体(尤其是下肢)以更快的速度向前运动，造成髋部横轴运动速度超越肩部横轴运动速度，使器械落在身体后面，使身体处于扭紧状态，形成下肢在前，上体在后的倾斜姿势。超越器械动作能充分把器械远远地留在身体后面，使器械的工作距离大大增加。由于身体的倾斜使器械和身体的重量压在弯曲的右腿上，这也为最后蹬伸增加了距离@。

3.结论

通过对网球正手击球及发球技术动作综述，得出以下结论：

3.1正手击球

3.1.1根据人体协调链原理，充分而有效地利用身体的每一部分，避免不必要部位的使用，掌握好各部分的发力时机，将对击球动作提供更大的力量同时减少受伤机会。

3.1.2网球正手击球过程中的触球环节，必须充分利用人体的协调链，即腿、髋、上体、头肩四部分协调有序的用力，克服惯性，保持平衡，利用反作用力，大肌肉群收缩存储弹性势能，小肌肉群精确控制，使全身的力量顺畅地传递到球拍上，线动量和角动量完美结合，在恰当的击球点击出一记好球。

3.2发球

3.2.1提高腰腹部肌肉的训练，尤其是原地转肩的爆发性用力与腹肌的训练，提高发球时候身体的扭转性发力；

3.2.2在训练中，加强腿部向上的蹬伸力量的训练，提高发球过程中下肢动作技术的学习，使下肢在蹬地发力时更加符合鞭打动作技术，为上肢挥拍击球提供。（作者单位：云南师范大学）

参考文献：

［1］ 陶志翔等．网球运动教程［M］．北京：北京体育大学出版社，2007．

［2］ 忻鼎亮．运动生物力学的发展和瞻望［J］．体育科研，2006，(27)6．

［3］ 李世明．运动生物力学理论与方法［M］．北京：科学出版社，2006．

［4］ 潘晟．怎样打网球［M］．苏州：苏州大学出版社，1996．

［5］ 刘祖烈． 网球运动中动态球的力学分析，网球天地，1997，5

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关键词： 短跑 髋关节 肩关节 摆动

1.引言

100米跑是高考体育考生必考的项目，100米跑成绩直接影响高考成绩。广大教练员对短跑的训练格外重视。随着体育科学理论的发展和塑胶跑道的出现，在每年的全省体育高考中，100米成绩有了大幅度提高，但是笔者经过调查发现本地区的100米成绩一直处于停滞状态，与全省短跑水平的差距不断加大。究其原因，有客观的原因，也有训练不科学的主观原因。下面从生物力学的角度，以10名嘉峪关市第一中学体育高考生为研究对象，主要采取文献资料法、实验对照法和统计分析法等研究方法，分析摆动技术对提高短跑运动员的速度的作用。

2.20世纪60年代之前的短跑技术理论

20世纪60年代前，专家学者普遍认为：“跑的主要原动力是后蹬所获得的支撑反作用力”，“为了加大跑的动力，蹬地腿的髋、膝、踝3个关节要尽可能地蹬直”。因此，整个短跑动作的技术特点是：躯干前倾较大，大腿高抬，小腿前伸，脚的着地点距离身体重心的投影点比较远，步幅增大，步频减慢，整个短跑动作尽可能发挥伸膝的力量。由此，人们普遍认为腿在后蹬时的反作用力是推动人体向前移动的主要动力，其他身体的用力动作都是为配合后蹬这一关键技术环节而创造有利条件的。所以，决定短跑成绩的主要因素是腿在后蹬时的反作用力。

旧的短跑技术理论忽略了对摆动腿动作技术的研究，只是简单地认为没有充分的后蹬支撑，就不可能有很好的摆腿技术。要求摆腿时大腿充分高抬，小腿自然紧紧折叠，在对摆腿的力量、速度和方向上没有做出明确具体的要求，特别是应以髋关节为轴的快速摆腿和以肩关节为轴的强有力摆臂动作没有做进一步的阐述和说明，可以说是重要缺憾。因此，为了适应现代短跑发展趋势，必须对以髋关节为轴的高速摆腿和以肩关节为轴的强有力摆臂动作作进一步的研究和探讨。

3.以髋关节为轴高速摆动的短跑技术简介

20世纪80年代初期世界上许多著名的专家学者就提出，以髋关节为轴的快速摆动―平动运动作为现代短跑运动和短跑技术的主要理论。如刘易斯的教练员汤姆泰莱茨认为：后蹬这一术语不能贴切地描述支撑腿离地面这一过程，以髋为轴的高速摆动是影响现代短跑速度的主要因素。我国学者早在1996年前后就提出“用髋跑”的短跑技术。

许多学者曾形象地比喻髋是牵引人体跑动的“发动机”，是人体快速前移的“马达”，实际上它的主要功能是通过脚与地面的接触实现的。髋与腿脚的关系就像汽车的发动机与车轮的关系一样。汽车要跑得快，表面上看是车轮转得快，而实际上是发动机在起牵引作用。人体水平加速的主要动力来源与髋，以髋关节为轴的快速摆动―平动运动是当代短跑运动和短跑技术的本质。后蹬动作被看做是以髋为轴的摆动运动的延续，后蹬基本不存在脚着地时的再次发力过程，否则，势必破坏跑的周期性、连贯性和协调性，跑进的步幅和频率将大大降低。据研究显示，现代短跑着地时间共大约80毫秒，后蹬时间大约30毫秒，不难看出后蹬力量的效果实际上和以髋关节为轴大腿后摆的力量和后摆的速度成正比。

3.1以髋关节为轴快速摆动技术对保持步频和增加步长的作用

人体的生长发育规律决定了步频的提高一般在10～13岁左右，但步长的增加不受这一年龄段的限制，因此，我们在运动训练的过程中可以尽量增加步长，特别是对参加体育高考的学生来说，增加步长具有积极的现实意义。积极送髋或者伸髋摆动技术可使髋关节沿身体垂直轴向内向前旋的幅度增大，从而增加步长。如果摆动腿的速度加快，支撑腿的小腿积极有效地扒地，支撑腿进行退让性收缩的时间就会缩短，从而在送髋摆动力量作用下产生加速度，途中跑的过程使速度的惯性继续保持，人体重心迅速超过支撑腿支点，较快通过垂直支持阶段，缩短支撑腿进行等长收缩时的时间。良好的送髋或者伸髋摆动技术，可以减小后蹬角度，增加后蹬力量，加速后蹬动作，送髋使身体重心腾起角度缩小，后蹬力量加大，速度加快，缩短腾空时间。因此，积极送髋或者伸髋摆动技术在跑的各个阶段中都能使各动作的时间相对缩短，从而有利于步频的增加。

3.2以髋关节为轴快速摆动技术可以减小短跑运动中着地脚制动的阻力

以髋关节为轴的摆动腿的快速高抬前摆，是髋腰肌和股直肌等髋部肌肉积极收缩的结果，摆动腿的大腿加速向前上方摆动，小腿放松则自然下垂，摆动腿的大腿摆动至大约水平后，股后肌群爆发性收缩，大腿快速用力制动，然后积极下压，直至前脚掌扒地式着地。由于送髋摆大腿，髋、腿的重心向前移动，导致人体的重心也向前，虽然由于摆腿增大了步幅，但脚着地点与总重心投影间的距离却不变。资料显示：“一般高水平运动员跑进时脚的着地点距总重心投影点约27～37cm”，这与运动生物力学揭示的“减少着地时制动阻力的方法是缩小着地点与总重心垂直线的距离”的原理相符。从人体解剖学的角度可知，人体髋关节肌肉生理横断面大于膝关节和踝关节的生理横断面。依据运动生物力学的原理，运动首先由较大肌群发力，依次传递到小肌群，大肌群的力量是主要力量。现代短跑技术强调以髋关节为轴快速摆动技术，是符合运动生物力学和人体解剖学原理的。

3.3以髋关节为轴快速摆动技术提高了脚“扒地式”着地的有效性

以髋关节为轴快速摆动技术，也就是建立正确的以髋为轴腿的快速摆动并带动小腿积极扒地的动力源，从而形成优越的“扒地式”技术。据人体在腾空运动时人体各个环节的运动速度与人体质点运动的关系可知：“在脚着地的瞬间，脚向下运动的垂直速度快于人体质点向下运动的垂直速度”。可以这样认为，人体在腾空时摆动腿积极向下向后的摆动及“扒地”动作，减小了地面对人体的阻力，速度损失不明显，这一技术动作充分保证了短跑者身体重心的平稳性和动作的连贯性。

4.以肩关节为轴的强有力摆臂动作是短跑运动中十分重要的环节之一

摆臂动作的速度、幅度、方向和肩关节的灵活性直接影响速度和下肢摆动效果，由于在跑步的过程中上肢除了对下肢动作频率有带动作用外，还起到平衡身体的作用，同时上臂摆动有力，与下肢配合协调，使躯干纵轴旋转的幅度增加，因而延长了大腿前摆的有效距离，增加了步长。

5.结语

5.1以髋为轴的高速摆动力量才是人体快速行进的最根本动力源。提高短跑速度的关键，应该在训练中重视髋部、大腿后侧及小腿肌群力量的发展。

5.2以肩关节为轴的强有力摆臂动作是短跑运动中十分重要的环节之一。摆臂动作的速度、幅度、方向和肩关节的灵活性直接影响速度和下肢摆动效果。

5.3大腿积极摆动技术，能增加运动员的步幅，减小短跑中地面对着地脚的阻力，形成有效的脚“扒地式”着地技术，形成现代短跑技术步频高、步幅大、动作协调、身体重心上下起伏小的特点，是符合运动生物力学和人体解剖学的理论基础，充分展现了高效率和科学性。

参考文献：

[1]林辉杰，李兵.短跑中“扒地”技术动作的生物力学分析与若干思考[J].安徽体育科技，2005（02）.

[2]刘洪俊.短跑途中跑技术诊断与调控[J].北京体育大学学报，2002（04）.

[3]王志强，吴飞，李清华，王小鹏.对短跑途中跑支撑摆动技术机制研究[J].北京体育大学学报，2003（01）.

篇6

关键词:知名篮球鞋;耐克全掌气垫篮球鞋;安踏非气垫篮球鞋;力学性能

中图分类号:G804.61文献标识码:A文章编 号:1007-3612(2010)05-0059-03

An Experimental Study on Mechanical Properties of Well-known Bas ketball Shoes at Home and Abroad

QIU Qiner1,LU Yichen2,LI Jianshe3

(1.Department of Physical Education, Ningbo University, Ningb o 315211, Zhejiang China;2.Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, Zh ejiang China; 3.Zhejiang College of Sports, Hangzhou 311123, Zhejiang C hina)

Abstract: The purpose of this study was to explore mechanical properties and eva luate mechanical effect of the wellknown foreign fullpalmair basketball sh oes of the Nike and domestic nonair basketball shoes of Anta. The method

is to conduct experiment on the mechanical properties of these shoes. The stres s tests show that, almost all mean pressure and peak pressure of Anta was slight ly higher than Nike on “shoesground"indicators, but the average pressure an d peak pressure value does not exist significant differences(P>0.05). Thevertical jump tests show that the height of vertical jump of Anta was slightly

higher than the Nike but without significant difference. The friction coefficie nt tests show that dynamic or static friction coefficient of Nike is superior th an Anta, and the dynamic or static friction coefficient does exist significant d ifferences(P

Key words: well-known basketball shoes; full-palm-air basketball shoes o f Nike; non-air basketball shoes of Anta; mechanical properties

中国是世界上最大的运动鞋生产和制造基地,在如今全球范围内,每两双运动鞋中就有 一双是中国制造的。国内著名品牌运动鞋在最近两年内适应市场专业细分后,开始了自己真 正的专业开发,但其专业性能无法与Nike、Adidas、Asics、Reebok等国际品牌相抗衡。中 国的运动鞋品牌公司很少有自己的研发中心,基本上还是处于产品开发的水平,根本没有自 己的运动生物力学、生理学、运动学的研究机构支撑其品牌的专业化发展,更多以款式获得 消费者的青睐。

几乎所有的生产厂家都宣传自己产品在部分力学性能上的优越性,提高产品核心竞争力 和附加值,从而影响消费者的认知,产生明显的价值差异。然而大部分篮球运动鞋仅仅只是 设计上的美观而缺少实际功能价值,受外界冲力的减少不一定意味着更有效的减少运动损伤 ,因为膝关节损伤的重要因素更多的是运动中的踝关节外翻损伤所致。本论文基于实验方法 对国内外二款知名篮球鞋的部分力学性能进行测试,评价这两款篮球鞋的生物力学功效。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 以国内知名品牌安踏非气垫篮球运动鞋与国际著 名品牌耐克气垫篮球运动鞋的力学指标性能为研究对象。

1.2 研究方法

1) 采用Kistler进行足底压力实验,实验对象为宁波大学体育学院学生,对被试进行一周 的动作训练,保证实验动作的一致性。让青年男性大学生穿着国外知名品牌耐克全掌气垫篮 球鞋和国内知名品牌安踏非气垫篮球鞋,测试“鞋-地”界面力学参数,测试前没有剧烈的 运动,在安静环境下随机穿鞋进行测试,每次测试间隔时间为20 min。

2) 采用Quattro Jump纵跳板进行双手叉腰原地纵跳实验,每位被试穿“耐克”全掌气垫 篮球鞋和“安踏”非气垫篮球鞋分别进行纵跳,被试双手叉腰,双脚自然开立于Quattro Ju mp纵跳板上,听到起跳信号后开始纵跳,记录被试穿着每一款篮球鞋竭力纵跳十次的相关高 度,每次纵跳测

投稿日期:2009-04-15

作者简介:裘琴儿,副教授,硕士,研究方向运动人体科学。 量间隔10 min,让被试充分休息。

3) 实验用鞋:实验用鞋购置于大型百货商店“耐克”和“安踏”品牌特许零售商专柜。

黑色:“安踏” 非气垫篮球鞋(产品编号:162205-4)

白色:“耐克”全掌气垫篮球鞋(产品编号:312971-101)

图1 实验用鞋

2 结果与分析

2.1 压力实验结果分析

2.1.1 实验原理 根据动量定理的积分形式:

I=∫tt0(∑F1)dt=P-P0

式中所示合外力在一段时间t-t0内,质点动量的改变量等于这段时间内作用于质点合力 的冲量,P0与P分别表示质点的初动量与末动量。因合力的冲量等于各分力冲量的和, 而每一个分力的冲量可表示为平均作用力与时间的乘积。

∑F1(t-t0)=P-P0

在固定动作与训练基础上,通过测试运动员在一段时间内脚受到的平均作用力来反映运动鞋 底的缓冲效果,由于测试过程中运动员“鞋-地”界面的作用力不是平均分布,因此用“鞋 -地”平均压力的大小来反映运动鞋的力学性能。

2.1.2 实验结果分析

足底压力测量技术(measuring technique of plantar pressure)是运用压力测量仪器 对人体在静态或者动态过程中足底压力的力学、几何学以及时间参数值进行测定,对不同状 态下的足底压力参数进行分析研究,揭示不同的足底压力分布特征以及功能评定。

图2 “鞋-地”界面作用力3D图运动鞋是人体下肢末端(足)对地面施加作用力的介质,“鞋-地”是介质对地面作用 的界面。平均压力是足底或者鞋底在运动过程中受到垂直方向力的平均值,峰值压力反映人 体运动中足部受到外力的最大冲击,因此这是足鞋相关研究的重要测量指标。“鞋-地”界 面的峰值压力值是纵跳过程中Kistler三维测力台测得的鞋底对测力台压力的最大值,如图2 测力台测得的“鞋-地”界面作用力3D图。

本实验中,通过对国内外二款知名篮球鞋安踏与耐克的压力测试表明,几乎所有的被试 者安踏平均压力与峰值压力比耐克稍高,但二款篮球鞋“鞋-地”界面的平均压力与峰值压 力都不存在显著性差异(表1,表2)。

表1 二款篮球鞋鞋―地界面平均压力值N

被试

安踏平均压力值 耐克平均压力值压力值差 P被试1 560.75±32.53552.94±41.667.8 1 >0.05被试2 661.68±55.62648.18±49.7213. 5 >0.05被试3 599.90±43.06590.67±46.089.2 3 >0.05被试4 832.22±55.31756.64±58.1275. 58>0.05 被试5 664.10±46.07633.47±54.1630. 63>0.05被试6 653.96±38.76635.01±41.1818. 95>0.05被试7 641.38±40.12631.55±42.279.8 3 >0.05

被试8 544.56±42.50550.88±36.72-6. 32>0.05

被试9 680.07±54.07620.51±50.91 59.5 6 >0.05

被试10688.33±49.14 670.36±47.3717.9 7>0.05 表2 二款篮球鞋鞋―地界面峰值压力N

被试安 踏峰值压力耐克峰值压力峰值压力差P被试1 1678.75±42.63 1673.08±51.015.67

>0.05被试2 2013.95±65.28 2010.45±29.253.5

>0.05被试3 1628.03±40.36 1625.87±36.982.16

>0.05被试4 2231.85±75.11 2191.63±101.28 40.22

>0.05被试5 2012.95±65.05 2024.18±84.67 -11.23

>0.05被试6 1533.15±42.76 1596.45±88.28 -63.3

>0.05被试7 1792.51±48.12 1778.08±45.28 14.43

>0.05

被试8 1570.29±51.50 1561.47±16.778.82

>0.05

被试9 1948.02±84.07 1892.25±40.95 55.77

>0.05

被试101791.07±109.54 1793.59±67.29-2.52

>0.05

在“鞋-地”界面(鞋底)上,利用三维测力台所测得的作用力始终是鞋地界面与人体 重力等作用力的合力,这两款篮球鞋虽然不能改变地面测到的合力来提高运动能力或成绩, 但是两款鞋可以通过各自不同的材料和结构设计调节合力对足底和对鞋材料结构的不同分力 ,一定程度降低足底峰值压力和平均压力。在这一点上,本实验采用的国外知名品牌“耐克 ”全掌气垫篮球鞋要好于国产知名品牌“安踏”普通篮球鞋,这说明在压力测试过程中,二 款篮球运动鞋通过自身的材料和结构设计,在一定程度上保护运动员足部受到较大的冲击力 。

2.2 双手叉腰原地纵跳实验结果分析

2.2.1 实验原理 根据h=12gT2算出人 体纵跳高度,T是人体腾空的时间,g为重力加速度。

利用传感器性能,通过运动员对纵跳板接触情况的测量,测出人体腾空时间,系统软件 根据纵跳力自动计算和记录纵跳高度。

2.2.2 实验结果分析

本实验中,通过对国内外二款知名篮球鞋安踏与耐克的纵跳高度测试,显示安踏非气垫篮球 鞋的纵跳高度高于耐克全掌气垫篮球鞋的纵跳高度,通过配对t检验,统计量的观察值为2 .001,对应的双尾概率p>0.05,认为二款品牌篮球鞋时纵跳高度并无统计学上的差异 性。这说明在纵跳过程中,二款篮球运动鞋利用外源力并不能提高运动高度(表3,表4)。

表3 安踏纵跳高度与耐克纵跳高度的基本描述统计

项目

Mean/cm NStd.Deviation安踏非气垫篮球鞋纵跳高度52.2030 4.99 耐克全掌气垫篮球鞋纵跳高度51.7330 4.82 表4 安踏纵跳高度与耐克纵跳高度的配对样本t检验

安踏纵跳高度&耐克纵跳高度Paired Differences Mean0.47Std.Deviation1.3095% Confidence Interval Lower-0.01oftheDifferenceUpper 0.96t2.001df29Sig.(2-tailed)0.055

可以推论,受试者双手叉腰原地纵跳过程中,足部通过这两款篮球鞋对地面施加的作用 力大小没有差异,表明二款篮球鞋对运动成绩(表现)的影响没有差异。因为只有提高“鞋 -地”界面的作用力,才能提高起动的加速度,使得人体纵跳更高,起跑更快。所以两款篮 球鞋都不能让人体纵跳更高,起跑更快。

2.3 防滑性能实验结果分析

2.3.1 实验原理

从力学的角度,两个接触物体之间的滑动摩擦力取决于两个因素,两个物体接触面的摩 擦系数和施加于受力物体上的正压力。两个接触物体之间的防滑性能可以用摩擦系数的大小 来表示,根据摩擦学原理:

μ=f/N

μ是摩擦系数,f为摩擦力,N为正压力。可以看出摩擦系数是一个无单位的比值,即物体开始运动时的拉力和压力之比。

2.3.2 实验结果分析

防滑是运动鞋应具备基本特性之一,是检查一双鞋性能的重要指标,良好的防滑性更有 利于运动时的稳定,从而减少伤害。鞋底的防滑性能用鞋底与路基的动摩擦系数和静摩擦系 数大小来表示,摩擦系数越大,防滑性能越好。

本实验中,通过对国内外二款知名篮球鞋安踏与耐克的摩擦系数测试,显示耐克全掌气 垫篮球鞋的摩擦系数大于安踏非气垫篮球鞋的摩擦系数,通过t检验,二款知名篮球鞋 与测力台面的摩擦系数,差异具有统计学意义,认为耐克全掌气垫篮球鞋的防滑性能优于安 踏非气垫篮球鞋的防滑性能(表5)。

从运动生物力学分析,运动时脚着地过程中先是滑动然后静止,脚先受地面的滑动摩擦 力,静止后受静摩擦力。同时,鞋的防滑性能与场地息息相关,同一种鞋在不同材质的场地 上功能特性不尽相同,因此,运动鞋的防滑性能也与界面介质因素有关。

表5 耐克全掌气垫篮球鞋、安踏非气垫篮球鞋与测力台面的动、静 摩擦系数

项目耐克全掌气垫篮球鞋安踏非气垫篮球鞋

P静摩擦系数0.883±0.068 0.821±0.045

3 结 论

1) 足底压力实验过程中,“鞋-地”界面上的平均压力与峰值压力显示“耐克”低于“安 踏”,但二者之间无统计学上的差异,这一结果有待于实验次数的增加来加以验证。

2) 双手叉腰原地纵跳过程中,“安踏”的纵跳高度稍高于“耐克”,二者之间并无统计学 上的差异。

3) 三维测力台上测试摩擦系数过程中,”耐克”鞋的动静摩擦系数优于”安踏”鞋的动静 摩擦系数,二者的的动静摩擦系数之间存在统计学上的差异。

参考文献:

[1] Bennett,P.,&Duplock,L.Pressure distrubution beneath the human f oot[J].Journal of the American Podiatric Mdical Association,1993,83(11) :674-678.

[2] Lord,M.,Reynolds,DP.,Hughes,JR.Foot pressure measurement: a reviewof clinical findings[J].J Biomed Eng,1986,8:283294.

[3] Bowen,TR.,Miller,F.,Castagno,P.,Richards,J.,Lipton,G.A method of

dynamic foot-pressure measurement for the evaluation of pediatric orthopaedic fo ot deformities[J].J Pediatr Orthop,1998,18:789793.

[4] 运动生物力学[M].北京:高等教育出版社,2000.

[5] 扎齐奥尔斯基.运动生物力学[M].北京:人民体育出版社,2004,7.

[6] Gr thqvist R,Abeysekera J,Gard G,etal.Human-centred Approaches in Slip-pe riness Measurement[J].Er Gonomics,2001,44(13):1167-1199.

[7] Tisserand M.Progress in the Prevention of Falls Caused by Slipping[J]. Ergonomics,1985,28(7):1027-1042.

[8] 李建设,顾耀东,陆毅琛.运动鞋的生物力学研究[J].第十一届全国运动生物力学 学术论文汇编,2006:50-60.

篇7

关键词：技术动作；人体自然姿势；运动技术

1、人体自然姿势的一般意义

现代运动技术，广泛地应用运动生物力学的原理和方法进行分析和精心设计。但是任何运动技术的发展都离不开人体基本技能姿势。如身体的直立姿势、行走、奔跑和跳跃的基本姿势，利用两手作悬垂支撑、操持器械和投掷物体的基本姿势……等等。在这些基本技能姿势中包含着身体各部位在活动中的相互关系和维持姿势平衡的方式，可以通称为“人体自然姿势”。

人体之运动，本质上是生理活动。是连接各关节的肌肉在大脑神经系统支配下产生的收缩运动。受生理活动规律，特别是高级神经活动规律所支配。因此每个教师在技术动作的教学过程中对动作结构的分析，不能停留在运动生物力学的概念之中。应该将运动生物力学原理与生理学规律相结合，注意人体自然姿势的意义和作用。分析自然姿势中身体各部分之间的相互联系，以求达到提高教学效果。

2、头部姿势的重要性

头为身之首。人的头部处于身体的最高点，通过寰枕关节与颈部相连。可作前倾、后仰、左右侧倾、左右旋转和迥环运动。从力学角度看，若以寰枕关节为支点，头部处于重心略偏前的不稳定状态。头部姿势向任一方向偏倾，都可使重心发生变化，从而使维持头部的颈肌张力发生变化，引起生理上“颈肌紧张反射”。在此意义上，头部本身就是一个平衡器。

从解剖结构上看头部不仅是耳、目器官之所在，而且内耳中有一前庭分析器构造，专司平衡感觉。当头部姿势向任何方向改变时，前庭分析器中三半规管和耳石装置内之淋巴液产生流动压力刺激感受细胞引起所谓“迷路反射”。

根据生理学原理，头部姿势的改变可以引起四肢肌肉紧张性改变：当头俯屈时，表现前肢屈曲后肢伸张；当头仰抬时则前肢伸张后肢屈曲；当头侧屈时，同肢侧体伸张，对侧肢体屈曲；当头处于俯的姿势时，四肢伸肌紧张性减低；当头处于仰的姿势时，四肢伸肌紧张性升高。对人体进行的研究也表明，头部姿势的改变能引起肌肉紧张的重新分配，以及肌肉时值和力量发生变化。如俄罗斯叶莫拉耶夫1937年发现头后仰时背肌力量增加20公斤。白俄罗斯体育学院的凯撒列娃指出，当头向一侧倾时，对侧的三角肌张力增高而同侧的三角肌张力减低；当头转向一侧时，两侧三角肌张力均增高，但同侧的更高；当头向后仰时，两侧的肌张力均增高；当头前倾时，两侧张力均稍降低。

由头部姿势的变化所产生的作用，在教学实践中可以观察到很多的例子。如在作前后滚翻动作中，如不注意采取低头姿势，就难做到含胸团身滚翻，而在作侧手翻、手翻、头手翻一类动作时必须配合一定的仰头姿势；在单杠或吊环上作悬垂振摆动作，如果前摆时能配合低头，后摆时配合仰头，就容易成功；在双杠上作支撑摆动，如果前摆时头后仰，后摆时低头，势必造成严重伤害事故；在田径运动中，投掷动作的最后出手均需配合适当仰头。在挺身式跳远的挺身动作时和背越式跳高过竿动作中，都需要配合仰头，而落地时又必须配合低头。在简单的摆（踢）腿动作中也要注意头部姿势，前摆时配合低头，后摆时配合仰头，侧摆时头部向同侧倾。再如广播操这类徒手体操动作，如果不强调头部姿势，实难使动作完美正确。总之在任一动作的教学中都存在着头部姿势问题。应该充分认识到其重要性并且细心的加以研究。

3、上下肢的配合

手和脚（上肢和下肢）的分工是人类进化的标志之一。在运动活动中，上肢的功能有四个：第一、起平衡作用；第二、当下肢失去支撑意义时，代替下肢起支撑作用（包括悬垂支撑）；第三，配合下肢起协同作用；第四，掌握运动器械。从上肢的功能来看，上、下肢之间存在着紧密的配合关系。

人体的总重心位置一般与第三骶椎高度齐平。人体的上肢着生于远离重心之上的肩部。通过肩关节活动，上肢可作外展内收、前屈、后伸和迥环运动。当上肢向任一方向举起时，由于受重力的作用构成了重臂，产生了重力矩。重力矩是重力与重臂之乘积。重力作用的大小与物体所处位置的相对高度成正比。重臂的长短随举臂的角度和伸直程度而变化。因此可以通过改变举臂高度（角度）、伸直程度和举臂方向来任意调节重力矩的大小和作用方向。 因此上肢乃与某些动物的尾巴―样起调节平衡的作用。

在上下肢的配合关系中，最简单、最经常的例子是行走。在行走过程中两替前进，当左足前迈时右臂前摆，左臂后摆，右足支撑体重，构成三重臂平衡姿势。而且手臂的摆频、摆幅与步频、步幅相一致。如果这种协调关系遭到破坏，例如迈左足时左侧手臂前摆，或者手臂之摆频摆幅与步频、步幅不相一致；或者手臂不作摆动动作时，平衡姿势遭到破坏，身体就会产生左右摇摆晃动，致使行走困难，影响正常行进速度。

跑的动作是走的动作的激化和变形。上下肢的配合关系基本相同。因此在跑的技术动作的教学过程中如果忽视摆臂动作，或者对手足之间的配合关系认识不足，则是教学中的重大失误。

上下肢的配合关系同样存在于许多的项目的技术动作之中。例如起跳动作中的手臂向上摆动，投掷动作中的步伐配合……等等。教师应该对之加以细心研究。

4、肢端的作用

无论是下肢或上肢，从大的方面来说都由三个部分组成，即上臂（大腿）、前臂（小腿）和手部（足部）。手部和足部为肢体的端部。是机体与外界环境发生接触联系最多的部位，具有丰富的感觉末稍分布和较复杂的结构。

肢端的姿势和状态对于肢体的运动具有重要意义。“八字脚” （内八字或外八字）对跑的姿势的影响是大家所最熟悉的。足跟先着地或足前掌先着地，步伐姿势也不一样。勾起足尖（背屈）踢腿时，运动向方是向上向后；绷直足背（屈）踢腿的运动方向是向上；足外翻动作有利于向外侧踢腿。在跑步摆臂动作中，捏拳过紧往往是摆臂紧张不协调的原因；拳眼倾倒或攀背外翻（伸腕）容易产生左右摆臂，只有腕背保持平直和拳眼垂直地面才有利于前后方向摆动。研究肢端姿势也实不可缺少。

一个缺乏经验的教师在动作技术的教学过程中往往容易犯背诵教科书或教学参考书所罗列的全部动作要领的错误，之所以犯这一错误的原因，在于对技术动作形成的一般原理和动作要领之间的内在联系缺乏足够的分析；在于对人体运动生理学规律和人体自然姿势中身体各部分之间的关系缺乏应有的重视。

参考文献：

篇8

【关键词】跆拳道；后踢技术；腰部损伤

一、前 言

随着跆拳道比赛激烈程度的提高，以及跆拳道规则规定后踢技术作为旋转踢技术的一种，击腹分值扩大到两分，击头得分扩大到4分，后踢技术的应用比例越来越高。但是由于后踢技术较难掌握，在比赛中时机难以把握而且后踢技术本身准确性较差，从而不可避免的发生运动损伤。通过问卷调查和专家访谈法对后踢技术动作进行研究，分析后踢错误动作导致运动员腰部损伤的原因，以降低因后踢错误动作带来的腰部损伤对运动员日常训练和生活造成的不良影响，提高后踢技术在跆拳道实战和比赛中的使用频率和得分频率。为跆拳道后踢技术的教学、训练和比赛提供科学的依据，为跆拳道训练中出现的腰部损伤的预防、治疗及康复提供理论依据。

二、研究对象与方法

（一）研究对象

后踢错误动作以及其造成的腰部损伤为研究对象。

（二）研究方法

文献资料法、问卷调查法、视频分析法、专家访谈法

三、结果与讨论

（一）后踢错误动作导致的腰部损伤的症状

据调查后踢导致腰部损伤的错误动作中，上体过度旋转和身体转动幅度过大或过小最容易导致腰肌急性拉伤。此外，在弓腰或腰部突然发力过猛、不当、外力过大或准备活动不充分等都会导致腰肌急性拉伤。

据统计，大部分腰肌劳损同学是由于急性腰肌拉伤后没有进行及时的治疗，或损伤尚未痊愈而继续进行大强度长时间的跆拳道训练，造成腰部肌群二次或多次损伤，最终导致腰肌劳损。除上诉情况外，即使是正确的后踢动作在长时间大强度的训练后腰部肌肉处于疲劳的情况下，若疲劳长期持续不能得到很好的恢复也会造成腰肌劳损腰肌劳损。由于后踢错误动作使腰部劳累，扭伤等都会导致腰部肌肉僵硬处于紧张状态，形成劳损。出现这样的病症时，生活中避免久坐和劳累。伤者主要症状是感觉腰背疼痛，时轻时重，或晨起，天气变化时加重，稍活动后可减轻，劳累后容易复发。

（二）后踢正确动作的生物力学分析及肌电实验结果分析

跆拳道后踢技术生物力学分析：王超在《跆拳道后踢技术的生物力学分析》一文中阐述了后踢技术一般由准备姿势、转头及身体与踢击腿的折叠蓄势、伸髋及伸膝的击打、击打后迅速还原四个技术环节组成。后踢力的传递顺序是：腰―髋―膝―脚，而发力点在腰上。为了提高后踢的效率，就必须使后踢保持直线的轨迹，有两个关键环节，一是当上体转到背对目标时就要及时“制动”，使转动的能量向后踢方向传递，这时踢击腿的同侧肩需要留住并微向下压以维持整个动作的平衡；二是踢击脚要贴着支撑腿内侧向后踢向目标。运用生物力学的知识对这四个组成部分进行分析不难看出，伸髋伸膝的踢击是后踢技术的关键，而这个环节中腰部作为身体的中间环节而且是首先发力的部位，可见腰部的运动在后踢动作中非常的重要，正因为重要、使用次数多动作复杂难以掌握更容易照成腰部的运动损伤。要使后踢的力量、速度都充分发挥出来，就必须遵循大关节首先产生活动的原理。由于大关节首先活动的原理，腰部最先发力并且转动幅度较大，但是由于腰部的特殊构造及生理活动范围有限，难免会造成运动损伤。

（三）后踢正确动作和错误动作的对比分析

1.在转头及身体折叠蓄势环节

（1）正确后踢动作：身体的发力顺序遵循腰部大关节首先发力的原理，而头的转动反射性的加速身体的转速，产生较大的惯性，另外转头后上体及时“制动”。

（2）错误的后踢动作：a、在此阶段忘记转头，这样因为头的转动而加速旋的身体转动就消失了，为了是身体的转动刚好背对踢击目标，运动员必须加大腰部用力，这样会导致腰部肌肉做工增多疲劳增加。b、腰部加大发力时，踢击腿的同侧肩没有下压“留住”上体，导致伤上体转幅过大超过腰部的生理活动范围和肌肉的承受范围，容易导致腰部损伤。

2.伸腰伸膝的击打环节

（1）这个技术环节中要不转动速度增大，踢击时强调大小腿折叠并紧贴支撑腿转动。还要注意上下肢的配合不但要保持身体平衡同时踢击腿的同侧肩还要下压同时形成与去干的扭转，借以提高踢击腿的力量和速度。在此环节中筋膜扩张肌、半腱半膜肌、竖脊肌等肌有重要的意义并极大的参与了动作的完成过程。

（2）错误的后踢动作，在此环节中最容易出现塌腰、未低头压肩，使身体呈两头上翘的钐，造成踢击力量分散，并且对腰椎软骨造成积压是腰部的肌肉群出现反向牵拉，极易造成腰部损伤。此外，这些肌肉在后踢技术中大量运用会导致肌肉疲劳，在肌肉疲劳的情况下腰部的过多扭转或其他错误动作都会导致腰部损伤。

（四）后踢错误动作导致腰肌劳损的原因

后踢动作为了提高后踢效率保持直线起腿，当上体转到背对目标是及时制动，是转动的能量向后踢方向传递，这是踢击腿的同侧肩需要“留住”微向下压以维持整个动作的平衡。但后踢技术的错误动作上体上扬等没有压肩制动，肩部的上扬带动腰部旋转，这样就会使腰部的生理平衡失去控制最终导致腰部损伤。由于后踢动作遵循大关节首先活动的原理，腰部最先发力并且转动幅度较大，但是由于腰部的特殊构造及生理活动范围有限，难免会造成运动损伤。

四、小 结

后踢导致腰部损伤的错误动作中，上体过度旋转和身体转动幅度过大或过小最容易导致腰肌急性拉伤。大部分腰肌劳损同学是由于急性腰肌拉伤后没有进行及时的治疗，或损伤尚未痊愈而继续进行大强度长时间的跆拳道训练，造成腰部肌群二次或多次损伤，最终导致腰肌劳损。人体腰椎活动范围能够支持人体做各种运动动作。如果超过腰椎生理活动范围，则会导致腰椎的损伤，尤其在运动训练中，教练员和运动员应注意掌握这一特点。

参考文献：

[1]刘小平.跆拳道技术动作学习的运动生物力学原理[J].体育世界.学术，2011，2.

[2]黄强民，刘燕，刘沙丽，纳强.脊柱侧方向运动时躯干肌肌电图期相变化和活动规律[J].脊柱外科杂志，2005.

篇9

本文对中医手法教学进行了回顾和探讨，总结出教学质量没有实质性突破的根本原因在于“就手法而学习手法”的传统“经验式”的教学模式。解决这个问题的关键是在教学中引入现代物理学中的力学概念。在手法教学过程中合理恰当地安排和设计好教学内容，这将为手法医学的发展产生重大影响。

【关键词】 手法　力学　教学

手法是推拿和骨伤治疗疾病的主要手段，《推拿手法学》是针灸推拿专业和骨伤专业学生学习的主干课程和必修课程之一，学生对手法学习、理解和掌握程度的好坏，将直接对本学科的临床治疗效果产生决定性的影响，也将直接影响到学生整体专业素质的高低。因此，手法教学是推拿和骨伤人才培养的重要环节之一。长期以来，我们在手法的教学和临床带教过程中，深切地感到传统手法的教学模式只是一种纯粹“继承”式的学习，所培养的学生根本无法将手法医术发扬光大，换言之，传统手法的教学模式所培养的学生不具有创造性和创新性能力，打不开思路，找不到“将手法医术发扬光大”的方法，问题的根本不在于学生思维的愚笨，而是整个教学模式根本就没有培养学生创造性思维的环节，没有给学生必需的启发和提示。我们经过多年来的探索，发现在手法教学过程中全面引入现代物理学中的力学概念，将把手法的教学工作提升到一个新的层次。

1 传统手法教学存在的误区

在我国中医药院校的手法课教学里，内容上都是要求学生学习掌握一指禅推、按、揉、扌衮、扳、拔伸、推等教学计划所要求的传统经典手法，主要是掌握手法的术式结构和临床运用，熟悉这些基本手法所派生的其他手法，辅助学习端、提、接、劈等其他各家各派的手法，教学的方式也都是沿袭老师先讲授手法的动作要领、再进行示范动作表演、同学再在课堂上进行手法练习的教学模式，老师讲完、学生练完，手法也就学完了。这只是一种“就手法而学习手法”的传统“经验式”的手法教学模式，只是一种“动作模仿式”的学习，毫无创造性可言！如果不从根本上改变目前的这种教学状况，流传了几千年的祖国传统手法医学将永远停滞不前，一代复一代的继承，不会也不可能向前发展。虽然有部分老师在教学过程中也深感这种传统教学内容和教学模式的刻板、机械和陈腐，做出过各种努力试图去改变目前这种现状，比如把教学地点放在临床上或手法实验室里，或采用互动式的教学方法等，但其本质并未能跳出传统的教学方式，问题的关键在于教学观念没有质的改变，我们不能够只是教授给学生“经验式”的知识，不能够只是要求学生能够像“工匠”式的操作就行了，我们必须要求学生明白和理解手法的作用原理和作用效应，才能让学生对手法的学习提高到一个深的层次。

手法教学要突破几千年来的教学模式，使手法教学质量有一个质的飞跃，就必须从根本上跳出“就手法而学习手法”的传统“经验式”的手法教学模式，运用现代的思维方式来剖析其作用原理和生物力学效应，运用现代其他学科如物理学、生物力学和解剖学等学科的原理、方法和手段对古老的中医传统手法进行分析和研究，才能够让这门古老的祖国医术焕发出新的生命和活力，并与世界手法医学接轨。

2 对突破传统手法教学模式的思考

要使手法传统医术与现代科学完美结合，就必须在整个手法教学过程中寻找一个最佳切入点。根据近年来医学界对手法医学的最新研究成果，结合西方医学对手法的认识观念，我们认为手法的最大特点在于“手法作用于人体，以力为作用特征［1］”。因此，可以把“力”的概念作为运用现代科学思维方式研究手法医学的桥梁和纽带。力学，横跨于手法医学和现代科学之间，力学概念的全面引入，可能为我们研究手法医学开辟了一条光明之路。

推拿界有一句至理名言，曰“其疗法的独特性在世界医学中独树一帜［2］”，但多年来，我们对其“独树一帜”的理解好像紧紧停留在一种感觉和模糊的认识上，对其“独特之处”并没有十分明确和清醒的认识，几乎所有的手法医学工作者都明显感觉到了其治疗方式的与众不同之处，但都不能明确指出它为什么与众不同，其“独特之处”到底在哪儿？综观整个医学体系，不同学科治疗疾病的手段各不相同，内科医生用药，外科医生用刀，针灸医生用针，心理医生用语言，就是手法医学是以“力”为手段来治疗疾病的，手法的运用过程就是一个“力”的运用过程，手法的治疗原理其实就是力学效应。当然，这种效应不应该仅仅单纯地理解为现代物理学上的力学效应，它还应该包括生物力学效应。

力作用于人体可以产生各种反应或效应，这已是不争的事实，它包括血液循环的改变、各种神经反射的出现、肌肉的运动和变形、骨关节位移、胃肠道的蠕动、内分泌的平衡以及精神心理活动的改变等各个方面。现代力学研究对象是物体，将其研究方法运用于生物体研究，在某些环节可能有不尽合理之处，但这并不妨碍力学概念在手法教学时的引入，因为这毕竟是一条手法医学与现代科学接轨的必由之路，不足之处仅在于现代物理学的研究方法和手段不能够完全诠释手法医学的精妙之处，原因和错误不是现代物理学的笨拙和肤浅，而是各自的研究对象不同，人与物体毕竟是不可完全划等号的两件事物，人有精神和心理，而物体则没有［3］。

3 力在手法量效关系研究中的作用

手法的量效关系历来都是手法医学界争论的焦点话题，至今也没有一个统一的观点。手法量效关系的研究在相当长的一段时间内都将是手法医学界面临的重要课题之一，也是基本性问题，但具有相当的复杂性，因为至今仍有许多基本理论和技术上的问题亟待解决，要了解手法的量效关系，其难度可想而知。但手法的量效关系又是手法医学工作者不能回避的问题，手法医学要现代化，就必须认真对其加以分析和研究。量效关系的研究是现代科学的研究方法和思维方式，长期以来对手法量效关系的研究之所以没有取得实质性突破，其根本原因在于多年来我们没有找到一个好的研究手段来对手法医学进行研究。力学概念的引入，将为手法量效关系的研究提供很多有益的帮助和启示。

手法教学历来都十分注重和强调力、能和信息的渗透性，但多年来对其渗透性并没有明确的衡量标准，绝大多数时候都是依靠医生和病人的一种感觉，这不符合现代中医医学的发展趋势。自古以来，中医自外向内都有皮毛、络脉、筋肉、经脉、骨骼和脏腑之分，手法的作用效应到了人体的什么位置层次，应有一个明确的界限划分和衡量标准，只有如此，我们才有可能对手法的操作规程进行客观量化，是正确运用手法和产生疗效的关键所在。现代物理学中的力学正好可以完美地解决这些问题，不失为解决手法作用层次的突破口。

4 力学概念在教学中的运用

4.1 力学基本概念的学习 手法教学中力学概念的引入，首先应学习一些基本的物理学概念。这些概念包括刚体、力、力矩、张力、变形、平衡、位移、旋转、自由度、笛卡尔坐标系等，还应该介绍力学的一些基本要术，比如力的大小和方向、作用点、时间、长度等，与之相关的还有向量、质量、速度、加速度、频率和固有频率等等。这一章节的内容应在学习具体的手法之前作为基础知识进行学习，只有在掌握了这些基本的力学概念后，才有可能进一步学习生物力学的知识。课时数以两节课左右为宜，可以结合其他的物理学知识进行讲解，以加深学生对这些概念的理解。如果在教学计划中有安排手法的力学分析课，则需要在这一阶段增加学习力学分析图和力学计算公式的内容，为学生掌握手法的力学作用方式、有效力和无效力打下基础，可以使学生更好地掌握手法的动作要领和用力技巧。

生物力学是研究力或能量作用于生物体、生物材料或生物系统时力的运动和形式的一门科学。在物理学概念基础上，结合人体的生理解剖特点，学习一些生物力学的基本概念，比如动力型位移、静力型位移、张力型位移、生理性载荷、病理性载荷、功能性载荷、组织结构力学、剪切力、拉伸力和压缩力等等。而刚体生物力学主要分为静力学和动力学这两个部分，无论哪一个方面都是一门独立的学科，有各自独立的研究内容和评价标准体系。在生物力学中，移位、载荷、阻力和时间这四个要素相互关联、相互作用、相互影响，这四个概念均可以用现代物理学方法对其研究和分析，但学生要了解其中的一项内容，就必须了解其他三项内容，其关系密不可分。这一部分可以结合疾病和临床进行分析和讲解，将增加学生对这一部分知识内容的兴趣。在学习这些概念和关系的时候，最好是将其与人体的生理病理现象结合起来讲解，比如，可以将位移与骨关节、位移与脊柱、变形与肌肉组织等相结合，既可以增加学生学习的兴趣，也为临床课的学习打下基础。这一章节的内容也应在学习手法之前作为基础知识进行学习，其课时数可以考虑安排二至四节为宜。

4.2 运用力学知识对手法进行分析，促进手法教学质的飞跃 物理学概念和生物力学概念的学习，仅仅是为分析手法作用于人体所产生的生物力学效应奠定基础。在学习手法时，应重点讲解手法的生物力学效应、手法的作用原理和实质。例如，各种外力造成的骨关节脱位、半脱位和错位（错缝），肌肉组织形态的变形、神经传导的主阻滞、血液动力学的改变、内分泌平衡和胃肠道蠕动加强等方面。老师在讲解每一个手法时，都应该画出手法的力学分析图谱，对手法的有效力、无效力进行分析，通过力学分析来剖析手法的作用实质，加强有效力的运用，剔除手法中的无效力，并通过这一途径来帮助学生从现代科学的角度来认识中医古老的手法，认识手法的合理性和非合理性，从而更合理、更高效地运用手法来解决临床问题。

在手法教学中引入力学概念来对手法进行分析，并不是力学概念引入手法教学的终极目的。通过运用力学知识对手法进行分析，培养学生从力学角度来对古老手法进行改革，在此基础上培养学生手法的创新能力，创造出新的手法，结合临床培养学生手法的再组合能力，以及运用现代思维从不同角度对古老手法进行全新的认识和思考才是我们的终极目标，这将为培养高素质的手法医学人才打下坚实的基础，是培养创新型人才的关键环节和步骤，也为古老的手法医学走向世界并与现代医学接轨创造了有利条件。这一部分的知识内容应穿插在每一个具体的手法中进行讲解，对每一个手法都应进行生物力学效应、手法的作用原理和实质分析，这将实质性地提高学生对手法的认知和理解能力。掌握手法的操作方法是进一步学习手法的基础和前提，故这一部分的知识内容应在学生掌握手法操作的基础上进行学习。传统的手法教学内容是学习手法的概念、动作要领、注意事项、分类、功效及主治和临床运用等几个方面，根据以上分析，可以考虑增加手法的力学特性和生物力学效应这两方面的内容。

综上所述，我们对传统手法教学模式的认识是：老师是将几千年来积累下来的丰富经验知识原封不动的传授给学生，而学生则只能被动地“继承”前辈们的经验知识，在这种模式下培养出来的学生没有手法创新能力，很难打破常规去产生和创造出具有临床现实意义的新的手法，也不可能根据临床的实际情况去重新设计和组合手法。解决这个问题的关键在于将现代物理学的力学概念引入到手法教学中，只要合理恰当地安排和设计好教学内容，这将对手法医学的发展产生重大的影响。

参考文献

1 严隽陶.推拿学.北京:中国中医药出版社，2003，66.

篇10

【摘要】 目的 构建一种精确模拟椎体骨折的测试模型，通过试验比较椎管创伤后产生不同的变化和各自的特点，为临床手术提供科学依据。方法 研究在人脊椎标本应用冲击试验机测量标本，分别测出不同冲击力的椎管直径的试验参数并进行分析。结果 在产生最小的脊柱破裂后增加冲击力和椎管骨质破裂应变有交互作用(R2=0.85，P

【关键词】 骨折;椎管;脊柱;生物力学;增量法

Abstract： Objective To construct an accurate simulation of vertebral fractures of the test model and to compare the spinal canal through the trial after the trauma of change and their different characteristics，so as to provide a scientific basis for clinical surgery.Methods Human spinal samples for measurement of impact test specimens were studied and test parameters of the spinal canal diameter with different impact were measured and analyzed.Results There was interaction between the smallest increase in spinal fracture after the impact and the spinal bone fracture strain(R2=0.85，P

Key words：fracture;spinal canal;spine;biomechanics;incremental trauma approach

脊柱外伤经常发生，在所有外伤中占37.5%~55.2%[1]，其中15%是椎管破裂[1，2]。欧美发生的比例更高，达50%~60%[3]。载荷运动下的脊柱试验是测量脊柱生物力学的一个重要方法，实验性生物力学研究设计并且进行临床脊柱椎管骨质破裂的相关研究是其中的热点之一[4-6]。我们通过建立脊柱椎管破裂模型，采取增量创伤法从特定高度开始标准重量，由一个侧向X射线精确监测结果，实验方法简便可靠。材料与方法

1 一般资料

本组取8具新鲜尸体脊柱标本，男性5例，女性3例;年龄21~74岁。剔除椎旁的软组织，保留韧带及小关节囊完整，双层塑料袋密封，-40℃低温冰箱保存，实验前24小时室温下解冻。所有标本均无破损及畸形。每个脊柱标本用X线检查保证无损伤并有正常的相对应年龄的生理退变。肌肉组织被仔细剔除，韧带和椎间盘正常。实验前，脊柱标本用圆柱形契子嵌入S3上部的一半和L3下部的一半，并保持L1 脊椎水平。另外，为保护脊椎，S4和L2脊椎用环氧树脂紧密包裹(图1)。

2 仪器

MTS858双轴液压生物材料试验机(西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室提供);移动X线机(Italray，型号：BASIC 4003)。

3 测试方法

标本置入冲击试验机进行测试，撞击方向来自脊柱中线正上方。椎管周围用两排直径为2.0mm小钢珠嵌入，一排嵌入后纵韧带，另一排嵌入黄韧带平面(图2)，椎管直径由两排小钢球的位置距离测定，每次实验测量并记录。放置单排小钢球彼此接近，做到既能确定脊椎管外形，又不影响测量结果。小钢球从L1~L2椎间盘放置，利用逐步增量标准化负荷，X线测定脊柱标本外伤后的变化，测量记录椎间管直径的变化。应变(L)为实验后的椎管直径减去其原直径结果并除以原直径。

数学公式表达：L%=(Ln-L0)÷L0

Ln和L0分别代表原椎管直径和实验后的椎管直径(图2)。

测试过程中适当用生理盐水喷洒防止标本干燥。标本每次加载测试完毕后，卸载一定时间，预载、调正，再进行下一次加载测定。逐步增量法在初始的冲击力定为28.5N，每次增加17.2N，每次实验后，X线拍取，计算机计算(图3)。如果结果没有达到设计要求，重复增量17.2N，直到出现等同或者大于实验设计要求。力学测试记录结果、观察内容：冲击速度(m/s)、撞击力量(N)、脊柱受损变形、各临界点的试验参数(表1)。表1 各组脊柱在不同载荷运动状态下载荷应变比值变化(单位，%)

4 统计学分析

本实验数据以线性回归(最小二乘法)、方差分析、t检验加以处理，采用统计软件SPSS 10.0分析完成，设定P

实验仪器由电脑控制，有以下特点(图2)：以5.24m/s速度下降，重量可调节，仪器后面有挡杆以防止破坏脊柱标本;由计算机控制电-磁性分离装置。

结 果

1 本试验产生的椎管骨折阈值是28.5~149.2N(平均88.85N，SD)，椎管初始骨折的直径也发生改变(4.5%~47.1%，平均23.1N，SD 11.7%)，椎管的直径变化和冲击力之间未发现相关性(R2=0.27)(图4)。

2 根据观察数据分析，从第一次椎管骨折后增加的冲击力和增加的椎管应变之间，回归分析的数据显示有高度相关(R2=0.85，P

讨 论

脊柱生物力学实验的主要目的是研究脊柱骨折力学因素，以便进行相应临床研究[7]。建立脊柱骨折模型，一直是热点、难点，目前采用的基本测量方法为重物高处坠落法。这种方法有很多弊端，因为标本差异、密度与脊柱周围肌肉、韧带等原因[8]，因此难以掌握控制骨折程度。本实验在寻找脊柱骨折规律的研究中，设计出了一种新的、有效而精确的可产生脊柱骨折的模型，其设计方法具有自主知识产权，可在医学等领域中广泛应用。在研究脊柱骨折的过程中，发现能得到精确测量脊柱骨折阈值的方法，揭示脊柱骨折微量变化的超高分辨率方法并得以解决。目前国外大部分学者研究脊柱骨折也都采用了类似方法[7]。本实验采用控制试验的外力，逐步增量的冲击力，椎管被严密观测，直至骨折产生。

本实验发现在人脊柱标本发生初始的椎管破裂骨折平均冲击力是88N，因此也代表脊柱椎管骨折阈值。同时发现一组人体脊椎骨标本不仅可以模仿产生唯一接近伤害阈值初始的椎管骨折，也可以模仿不同程度的椎管骨折发展变化。产生初始的椎管骨折，其撞击力从28.5~149.2N，在产生初始的椎管骨折以后，逐步增量冲击力和椎管变形之间相关变化非常显著。本实验在人体脊椎骨脊柱标本中模拟产生不同程度的椎管骨折成为可能。逐步增量法遵循椎管初始破裂骨折和各种椎管骨折可以精确地模拟这一规律。尽管人体脊椎骨存在大量的变异性，但是按照一定设计要求，椎管骨折的破坏程度是可以模拟产生的。分析认为，脊柱骨折后，通过韧带轴向复位，虽可使与韧带相连的骨块重新排列复位并恢复伤椎外形，但复位后椎体呈“蛋壳”样改变，这种变化非常小。但本实验用小钢球模拟椎管直径，X线分析以达微量准确的检测，则可以避免该微量变化不被检测到。

本实验设计偏心加载力线在躯干的重力线上，同时用小钢球模拟椎管直径，以达到理想的效果。另外，本实验对脊柱所加载荷是模拟人直立行走时腰椎负载的峰值变化(10～16 N)的增量值，符合临床实际情况。本实验采用测量椎管间应变，反映了椎管受损程度，着重研究了外力和椎管间应变关系，通过比较各个运动参数，得出在脊柱骨折发现了在产生最小的脊柱破裂后增加冲击力和椎管骨质破裂应变有交互作用的初步结论， 这项技术使建立更精确的椎体骨折模型成为可能。尽管本实验所采用爆裂性骨折模型的制作方法在生物力学实验中能够被广泛应用，并且也考虑到神经肌肉等稳定结构对脊柱的稳定效果，但是由于体外实验也只能评价机体阶段性局部的状况，仍不能评价整体远期效果。因此，本研究也存在一定局限性，还需临床及生物力学进一步观察及研究 。

参考文献

[1]Jackson AB，Dijkers M，DeVivo MJ，et al.A demographic profile of new traumatic spinal cord injuries: change and stability over 30 years[J].Arch Phys Med Rehab，2004，85(11):1740-1748.

[2]Qingan Z，Lane C，Randal P，et al.Oxland translational constraint influences dynamic spinal canal occlusion of the thoracic spine: an in vitro experimental study[J].J Biomech，2008，41(1):171-179.

[3]Melton LJ 3rd，Kallmes DF.Epidemiology of vertebral fractures: implications for vertebral augmentation[J].Acad Radiol，2006，13(5):538-545.

[4]Baroud G，Bohner M.Biomechanical impact of vertebroplasty[J].Joint Bone Spine，2006，73(2):144-150.

[5]Tschirhart CE，Roth SE，Whyne CM.Biomechanical assessment of stability in the metastatic spine following percutaneous vertebroplasty: effects of cement distribution patterns and volume[J].J Biomech，2005，38(8):1582-1590.

[6]LaPlaca MC，Simon CM，Prado GR，et al.CNS injury biomechanics and experimental models[J].Prog Brain Res，2007，161(1):13-26.