运动生物力学的研究方法范文

导语：如何才能写好一篇运动生物力学的研究方法，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。

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关键词 运动生物力学 竞技体育 现状 趋势

一、前言

运动生物力学以其多学科的交叉应用性的研究成果应用于指导体育运动实践；特别是竞技体育的科学训练的需要，运动生物力学在测量技术上不断取得新突破，在改进和完善动作技术，选择和设计优化的动作技术方案等的方面产生了积极的影响。运动生物力学在技术原理方面的研究为运动员的技术诊断和改进训练方法的理论依据。此外，运动生物力学在运动创伤的防治、康复器械的改进，仿生机械等方面也有重要作用；同时也为运动员选材提供了依据。

二、运动生物力学在竞技体育中的研究现状

（一）竞技体育中运动装备、训练器械、测试仪器的研究现状

在竞技体育中对运动装备、训练器械、测试仪器的研究是直接为提高运动成绩服务的，这就对运动生物力学在竞技体育中的科研提出了很高的要求。但就目前的运动生物力学测试仪器来说，测试仪器越来越多样化、测试结果也越来越精确。而且，许多新的现代化的技术装备也被应用到运动生物力学研究上，如运动器械等的研究如运动鞋、训练器材等，近些年对运动器械、仪器设备的研发方面的研究比较少，这类研究有比较好的前景，若利用得当，将大大推动学科的发展，同时对经济的增长也有很大作用[1]。

（二）运动员选材方面的研究现状

运动员选材已从单一方面研究深入到全面展示不同项目运动员身体形态、生理机能、运动力学生物力学等方面的综合的研究，这些学科需要多种方法综合运用，以达到理想的效果。对于竞技体育选材的问题，要从多学科交叉研究才能完成。而运动生物力学的研究更加依赖高新技术运动生物力学的研究，而当前竞技体育中相对缺乏高科技多学科的综合，测试方法上的局限于现有方法的应用，且缺乏较高水平的运动生物力学在运动员选材方面研究；在选材内容上偏重于以往的仪器测试，在选材项目上比较局限，展开的项目不多，也没有进行深入研究。

（三）运动损伤及其康复的研究现状

运动生物力学研究竞技体育中运动训练引起损伤机制，了解与认识其病因、探讨预防、治疗及康复措施一直是运动医学与运动生物力学在竞技体育研究中要解决的重点问题之一。在竞技体育中用运动生物力学的方法研究运动损伤及康复的研究也越来越受到重视，而且与运动专项结合更加紧密。运动损伤相关研究包括对正常运动系统的研究，由于运动创伤中以韧带、软骨的损伤为主，故韧带与软骨成为研究的重点，尤其是软骨，此外对运动损伤相关研究还包括运动损伤及修复与重建后相关组织的生物力学研究，运动损伤及修复与重建后关节的整体生物力学特性研究也是研究重点[2]。

（四）技术动作的研究现状

竞技体育项目动作的技术分析研究是目前运动生物力学研究成果最多的，这些研究成果为运动成绩的提高作了重大的贡献。但是在技术动作的研究中也出现了一些问题，田径、武术等项目研究得比较多，而技术稳定性差，对抗性及灵活性强的项目研究的比较少，这也许是由于像田径等稳定性强的动作技术容易进行分析研究，而技术稳定性弱的项目技术动作不易分析研究而造成的。运动生物力学在技术研究中目前最先要解决的是怎样将生物力学的有关理论尽快地运用到体育实践中解决技术训练中存在的具体问题。

（五）人体运动模型研究及计算机模拟与仿真的模拟现状

经计算机实现对人体运动的模拟仿真，这类研究是目前处于人体运动研究的最前沿的理论方法，它不仅能用电脑全过程模拟人体各种复杂运动并用三维动画方式完整地显示，而且能对人体尚未实现的运动预测其可能性和技术要点[3]。这一方法将是今后运动生物力学研究的重要方面。这些方法在竞技体育中能得以应用将会对我国竞技体育的发展将会有着重大的意义。目前我国在这个方面研究的不是很多主要是应用于高难度，高危险性的技术的方面的项目，如：跳水项目，郝卫平等建立了跳水运动的三维人体运动仿真与显示平台――数字化三维跳水专项运动仿真系统，这种系统的建立可以对运动技术与连接方式进行精确的分析研究，有效的指导技术训练。

（六）运动生物力学的理论研究与实验测试结合的研究现状

目前运动生物力学的理论研究成果还比较少，研究成果不够丰富，从而成为制约我国运动生物力学在竞技体育中发展的瓶颈。测试报告复杂难懂：通过运动生物力学测试，我们提供给教练的测试报告大多数都是数字、曲线等比较抽象的材料，由于教练和运动员自身的生物力学知识水平受限，他们对科研人员提供的数据和材料难以理解，很难将科研成果吸收和消化、时间长就丧失了对科研的兴趣，科研训练实践严重脱节[4]。

三、运动生物力学在竞技体育中的发展趋势

（一）运动装备、训练器械、测试仪器设备的研究日益引起重视

运动装备、训练器械、测试仪器设备是与竞技体育的发展是密不可分的，当今竞技体育的发展对装备、器械、测试仪器提出了更高的要求。近年来运动生物力学与其它学科的指标进行交叉运用使测试仪器的功能、准确度等不断的提高。器材与测试仪器出现专项化，测试和训练的计算机化，专项技术的专用测试仪器以及运动员的服装，器械的研究不断的增强。随着科学训练的不断普及化，技术测试仪器专项化等在竞技体育研究中得到充分应用并不断向科学化和合理化的方向发展。运动生物力学在设计、研究、改进体育仪器、运动装备、训练器械等历来是研究的一个重要方面，运动生物力学在未来的竞技体育科研中应以机械、电子、材料、计算机等的专家积极交流，在竞技体育的仪器、器材设备、和设施的科研、开发和应用方面，发挥自己的作用。

（二）运动生物化学在运动员选材中将扮演更加重要的作用

运动生物力学中的许多测试仪器可用来收集、分析和评价运动员与器材运动的信息，高速摄影仪，测力台、肌电图、关节测角仪等这些仪器精确度高，效果好。且这些仪器是科研人员的在竞技体育研究中的重要研究工具，运动员选材在竞技体育中是非常重要的，随着科学训练的普及化，有些仪器也被教练员及科研人员使用来进行运动员选材并且在选材过程中扮演中重要的作用

（三）运动损伤及康复的研究将更加的深入

预防运动损伤是运动员取得更好的成绩有着重要的意义，并且在实践研究中找出导致损伤的因素及提出预防措施，使运动损伤的风险降至最低，为运动员取得最佳成绩打下了基础。近年来我国在运动损伤及康复的研究也越来越受到重视且与运动专项结合不断加强。预防运动损伤与康复的研究要多方法、多学科结合的研究，所以加强多学科的交叉对预防运动员伤病与康复的研究是运动生物力学研究的发展趋势。

（四）技术动作的分析研究增多

竞技体育动作技术研究是运动生物力学主要研究的领域之一。用运动生物力学原理优化的训练方法与技术动作应用在竞技体育中，可以有效延长运动寿命还可以预防运动的损伤，为运动员取得理想的成绩奠定了基础。目前研究技术动作最多的项目有田径、武术等技术稳定性的项目，而集体项目、对抗性项目等项目研究的较少。而今后竞技体育的动作技术研究的发展趋势主要有：从几个运动项目的研究向众多运动项目的研究扩展；从单人项目向集体项目向对抗性项目发展；从单纯技术研究向战术研究发展；从单项指标的测试研究向多项指标的综合测试；从单一的运动学指标测试研究向运动学、动力学、生物学多项指标的综合测试研究发展；从单学科研究向多学科综合研究发展；从单一的运动生物力学研究向生物力学、运动生理生化、运动心理等多学科的综合测试研究方向迈进[5]。

（五）人体运动模型研究及计算机模拟与仿真

计算机实现对人体运动模型的研究是目前处于人体运动研究的最前沿的理论方法，此种方法不仅能用电脑全过程模拟人体各种运动并用三维动画方式完整地显示出来，而且还能对人体尚未实现的运动预测其可能性和技术要点，这个方法是运动生物力学今后研究的重要领域之一。但是随着电子计算机在运动生物力学研究中的普遍利用，运动生物力学研究中很多困难已逐步得到解决，因此，建立各种运动模型进行模拟试验是运动生物力学研究方法的又一发展趋势。在建立人体运动模型的基础上，对运动过程进行模拟与仿真是目前也是目前运动生物力学探索的难点及运动生物力学尖端研究课题。国家体育总局科研所郝卫亚等[6]研究并实现了一个适合于跳水运动的三维人体运动仿真与显示平台――数字化三维跳水专项运动仿真系统。通过该系统，可以对竞技体育动作技术进行生物力学的分析且利用三维动画对运动员的动作技术进行模拟仿真，进而促进科学化训练。

（六）运动生物力学的基础理论研究与训练实验的结合不断加强

运动生物力学的研究旨在更好的进行科学训练，目前最先要解决的是怎样将生物力学的有关理论和测试方法等研究尽快地运用到竞技体育实践中解决运动训练的具体问题，为此根据目前训练的需要应将研究的报告简单化、形象化、实用化，以提高运动训练的实效性，帮助运动员提高运动成绩。

四、小结

（一）对运动技术研究在今后运动生物力学在竞技体育研究中仍然是研究的重点，竞技体育动作技术研究是今后运动生物力学研究的重要领域之一。

（二）运动装备、训练器械、测试仪器设备的研制增多，且运用高新技术研制生物力学的测试仪器是运动生物力学研究者不断研究的内容。

（三）运动生物力学在运动员的选才过程中将扮演中重要的作用，随着科学训练的普及化，运动生物力学中的许多测试仪器经常应用于运动员的选材。

（四）运动损伤与康复的研究将更加得到重视，应广泛结合其它学科的交叉研究共同解决运动生物力学在竞技体育研究中的有关问题，而且与运动专项结合更加紧密的研究以期来减少在训练中的运动损伤。

（五）加强多学科的合作，研究与训练实践的更好结合，促进运动生物力学的科研更好地为训练服务，以提高运动训练的实效性，促进运动员成绩的提高。

（六）人体运动模型及计算机模拟仿真等高新技术使运动生物力学的研究手段得到大幅度提高，适时运用高新技术来研制测试仪器是运动生物力学研究的一个重要课题。

参考文献：

[1]路慧娟.我国近十年运动生物力学的研究进展及发展趋势[J].科技创新导报.2010.2.2.

[2]刘平.生物力学在运动医学领域应用现状和展望[J].医用生物力学.2008.2(23):99.

[3]华立君.运动生物力学的研究现状与展望[J].牡丹江师范学院学报.2006.4:41-42.

[4]华立君.运动生物力学的研究现状与展望[J].牡丹江师范学院学报.2006.4:41-42.

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摘 要 运动生物力学是研究体育运动中人体的机械运动规律及其应用的科学。文章通过对运动生物力学在体育教学中的运用分析，尤其是在技术教学中运用的阐述，证明了运动生物力学在技术教学中的重要性，对提高学生掌握运动技术动作和教学效果有着积极的意义。

关键词 运动生物力学 体育教学 技术教学

运动生物力学是一门理论与实践密切结合的应用科学，研究人体运动时的力学规律以及运动状态改变的原因，它直接为提高运动员运动技术水平和增强人类的体质服务。作为一门实践性极强的应用学科，体育教师如果能够运用运动生物力学的原理对学生的运动技术动作进行正确评价和传授，便可以使学生的技术动作更合理、更有效，所以在体育教学中已受到众多体育教师的重视和应用。

一、运动生物力学在体育教学中的地位

任何一项身体练习都由一定的动作及动作体系构成，而完成每个动作及整套动作都存在着最适合、最合理的运动技术。合理的运动技术以运动生物力学理论为依据，并富含运动生物力学原理。而运动生物力学又以其分析科学性、结构合理性为体育技术教学提供理论和方法上的指导，通过对形形体育动作千差万别以及引起这些差别原因的分析、探讨获得良好技术的各种力学条件，从而使学生更完善地认识、学习和合理掌握运动技术动作。

要想使学生迅速并正确的掌握技术动作，不仅需要教师正确的讲解和示范，而且需要合理的练习方法。技术教学中由于学生个体身体素质和能力的差异，表现在完成技术动作时或多或少地在各个环节上存在这样或那样的技术问题，教师如能及时向学生传授有关生物力学原理，往往能收到事半功倍的教学效果，这种效果对于具有良好物理学基础的大学生尤为显著。

二、运动生物力学与技术动作的关系

运动生物力学是研究体育运动中人体及器械运动规律及与其他运动形式相互转化规律的一门科学，它以经典力学的理论和方法为主要工具，研究体育运动中的各种力学现象。

人体在从事体育运动时，技术动作是千变万化的，各种动作形式差别很大，包括运动的空间、时间、速度、加速度等方面。空间特征表明运动发生什么地方和运动路程的几何形状，时间、速度和加速度的特征对揭示人体运动的性质是比较重要的，特别是技术性强的运动项目如体操、跳水、田径中的田赛等，对运动员的各方面都提出了极高的要求。运动员完成技术动作是否合理、是否规范、是否发挥其特点，也就是在运动中发挥人体最有效、最经济所作的功，都是运动生物力学的一种表现。所以训练时，如果教练员能掌握这门知识，运用运动生物力学原理，合理分析和建立运动员的技术动作，就会少走弯路，缩短技术动作定型的时间，并找到评价运动员技术优劣的标准，从而更快的提高运动员技术水平和专项运动成绩。

三、运动生物力学对体育技术教学的影响

在技术教学中，及时而有针对性地向学生传授运动生物力学原理，往往能引起学生对学习和掌握运动技术的兴趣，并使复杂的技术问题简单化，从而有利于学生及时纠正自己的错误动作，并防止由于错误动作而带来的运动损伤。

（一）提高学生学习运动技术的兴趣

新的运动技术取代旧的运动技术或高级运动技术取代低级运动技术，缘于新技术、高技术比旧技术更科学、更合理，并且更符合人体运动特点。因此，新技术总能吸引更多的人去研究和学习。在体育技术教学中，如何引起学生对新技术的兴趣是学习的第一动力。比如，我们说背跃式跳高比俯卧式跳高先进，主要是背越式更趋于自然的起跳姿势，摆动腿的屈曲上摆由于转动惯量小，因而比直腿上摆快。因此，背越式是小缓冲的垂直起跳，使起跳的爆发力有可能直接通过人体重心，最后，背越式所形成的背弓过杆，有可能使人体重心远离身体，从而实现身体重心从横杆下面通过的情景，对于同一跳跃能力的人可能提高横杆的高度。如此，通过对技术动作的分析，以及成绩的进步，就会使学生对背越式跳高技术产生浓厚的兴趣，提高勇于实践的欲望，从而在技术教学上就会主动、积极地参与并思考、体会技术细节，进而缩短掌握技术动作地时数，有利于提高技术教学效果。

（二）使复杂的动作技术简单化

在我们以往的教学中，当教师对某一项较为复杂的技术过程讲解时，学生常会因为技术太复杂而影响学习，但如果教师能用适当的力学知识加以分析，往往能使学生“顿悟”，从而激发学生的学习积极性。如：排球飘球是一项较复杂的技术动作，且飘球形成的力学原因也极为复杂，但根据“飘球不转”、“转球不飘”的力学现象，我们只要在击球过程中，保证打击力通过球心，即没有形成使球转动的打击力矩，便为飘球的产生创造了条件。如此讲授，复杂的技术问题简单化了，学生学习发飘球也会格外认真，能极快又好地掌握飘球技术动作，教学效果明显。同样，对足球“香蕉球”也是大学生足球爱好者非常向往的，如果我们在踢球的实施过程中，能保证给球施加极大的偏心力，便可能使足球在向前飞的过程中，因为偏心力使足球高速转动，从而使球体相对应的两侧形成压强差，进而使足球划出香蕉状的弧线轨迹。因此，对复杂的技术动作稍加力学分析，便可使复杂问题简单化，便于学生理解并提高教学效果。

（三）诊断并改进动作技术问题

技术诊断工作在国际上非常普及，许多体育强国都在他们的训练基地装备了生物力学测试仪器，经常性进行技术改进工作并取得了显著的成绩。在我国这一工作正在开展，生物力学技术诊断逐渐成为教练员和运动员科学训练的得力工具，也为体育教师对学生进行动作技术教学提供了科学依据。

运用运动力学的基本原理对技术动作的简单力学分析，可以诊断技术上存在的力学问题，从而对症下药，改进技术，便会收到良好的效果。如：用皮尺、秒表可以测得某学生某次推铅球的远度S，铅球出手高度H和铅球在空中的飞行时间T，用适当的运动学公式可以方便的求得铅球出手速度V和出手角度θ。在一定的出手速度V和出手高度H时存在着某一最佳出手角度θ′，比较实际出手角度θ和最佳出手角度θ′，便可诊断出手角度的合理性，从而指导教学、训练乃至比赛，并提高铅球成绩。

但在运用运动生物力学原理对学生进行动作技术指导的过程中，体育教师应重视学生的个体特点。运动技术的生物力学原理只是从生物力学角度反映了各项动作技术带有共性的普遍规律，而每个学生的身体形态和身体素质不同，因此在动作技术教学过程中，体育教师应经过实践逐步了解每个学生个人身体、素质及心理特点，实施有针对性的教学，这是运用运动生物力学动作技术原理指导体育技术教学的生命力所在。

（四）建立动作技术模式，提高教学效果

结合体育技术教学的需要，将学生按不同水平、不同技术特点分组，选择若干要素，运用生物力学测试方法，获取动作技术数据，经统计学处理，再运用运动生物力学原理分析，找出动作技术的一般规律和完成某个动作技术的合理方法，建立起正确的动作技术模式，并将其运用于一般专项运动训练和体育教学，这将会有利于专项技术和教学水平的提高。

（五）减少运动损伤的概率

合理的运动技术首先应符合人体解剖的结构特征，其次应符合力学原理。由于学生在学习运动技术中常形成一些多余动作乃至错误动作，违反了运动力学原理，从而可能导致运动损伤的出现。如：在掷标枪时，有的学生会出现屈肘或肘低于肩的错误动作，从而给肘关节造成扭转负荷，超出关节周围肌肉群的承受阈，进而使肘关节内侧肌肉等软组织损伤。因此，教学前，教师应对肘关节的结构以及力学负荷加以必要的力学分析，使学生明确合理的动作技术的基本要素，从而避免或减少运动损伤。

四、小结

体育教学不仅是一个学科，更是一门科学。其中的分支——运动生物力学在我们的体育训练和教学工作中更是起着重要的作用，它在体育技术教学中的独特地位，是什么都无法代替的。因为我们参与的每一个技术动作无不可以从力学的角度去分析研究，所以在体育技术教学中不但要知其然，更要知其所以然，只有这样以才可以改进教学水平，提高教学质量，让学生受益，让体育老师教学相长，提高自我、完善自我。

参考文献：

[1] 石玉琴.运动生物力学[M].北京：人民体育出版社.1999.12.

[2] 李建设，顾亮.运动生物力学的研究与展望[J].浙江体育科技.1999（2）.

[3] 马辉，马雪莲等.将运动生物力学融入高校体育教育实践的研究[J].中国成人教育.2009（16）：133-134.

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关键词：排球扣球技术；运动生物力学

1.上步扣球起跳技术的生物力学分析

张清华，华立君，陈刚利用三维录像法对男子排球运动员四号位上步扣球起跳技术进行生物力学分析。结果表明：上步扣球起跳动作可分为缓冲、等长制动和蹬伸三个阶段，各阶段时间占总起跳时间的比重是影响扣球起跳效果的关键因素；缓冲阶段人体重心的水平速度损失，蹬伸阶段的垂直位移是影响重心腾起高度的重要因素；在蹬伸时表现出以大关节带动小关节，髋、膝、踝三关节依次加速蹬伸的特点。通过对得出的生物力学参数可以得出以下结论：（1）排球运动员上步扣球起跳动作起跳缓冲时间与起跳高度成高度负相关，说明缓冲时间以较短为宜，但并非越短越好，各阶段时间占总起跳时间的比重是影响起跳效果的关键。（2）在扣球起跳时缓冲阶段人体重心的水平速度损失，蹬伸阶段的垂直位移是影响人体重心的垂直腾起速度和重心腾起高度的重要因素。（3）扣球起跳阶段运动员膝关节在缓冲阶段，有意识的主动完成下沉动作，造成缓冲幅度过大，对动作完成的效果会有一定的影响，在蹬伸时表现出以大关节带动小关节，髋、膝、踝三关节依次加速蹬伸的特点。

2.排球扣球技术中滞空动作的运动生物力学分析

经过大量的研究证明，在排球扣球起跳中，优秀的排球运动员都会有滞空的现象。王斌，何智美对排球运动中滞空技术的研究也进行了详细的论述，他们用美国造的LOCAM、16mm高速摄影机，以每秒100格的拍摄频率进行拍摄。在正式拍摄前，预先让受试队员学习掌握三个技术动作，第一个动作，按四号位助跑起跳扣球动作，助跑起跳后，当跳至或接近最高点时，收腿使小腿与水平线基本平行，在身体下落前放小腿；第二个动作，不摆臂起跳，跳起后直腿；第三个动作，摆臂起跳，跳起后直腿。正式拍摄时，拍摄了三个动作，三个动作均在四号位按强攻的助跑动作助跑、采用二步、斜线助跑，双脚起跳。通过对这三个动作的研究，可以发现，只有第一个动作才能产生滞空现象，说明产生滞空的原因与起跳后的姿势有关。通过进一步对数据分析还可以得出，并非跳得越高，就越容易产生滞空，关键是跳在空中，要配合手臂、膝关节的收展，才具备了产生滞空的条件。滞空现象的出现，增加了空中的时间，能够更好的完成挥臂下压的动作，增加扣球的威力。正确认识滞空，首先必须弄清楚腾空并不等于滞空，运动员的腾空时间长短并不能说明他的滞空情况。跳得高，腾空时间长的运动员不等于就有滞空能力。而实际上有的运动员弹跳较高，但空中动作不协调，滞空技术欠佳，仍无滞空表现。弹跳高，腾空时间长只是创造了良好的滞空条件，而要具备滞空能力，必须掌握滞空技术。

3.排球扣球技术中起跳后空中姿态的生物力学研究

运用生物力学的方法对排球4号位强攻扣球技术的研究中发现，空中击球的身体姿态存在两种不同类型，根据其空中背弓与向前折体挥臂击球的姿态，将其分别称为尖括号“

4.排球扣球技术挥臂动作的生物力学研究

通过文献查阅可知排球扣球技术挥臂动作的正确与否直接影响强攻效果。使用两台高速摄像机和表面肌电仪对7名青年男子年排球运动员强攻扣球手臂挥/摆动作进行运动学和表面肌电学同步分析；结果：运动员在引臂后拉期主要由三角肌前束和三角肌后束完成，在甩肴击打期和击打作用期，肱三头肌、背阔肌、前臂屈腕的这些主动肌的电活动明显增强，起拮杭作用的肱二头肌和前臂伸腕肌群的电活动也非常强烈，而且，在各个阶段每对主动肌/拮抗肌表现为较好的协调性；背弓角为1302°±47°、挥臂角为1132°±61°。最后出手球速为235±07m/s；背弓角，挥臂角与最后出手球速的相关系数r分别为-0512（p

5.结论与建议

5.1结论

5.1.1排球扣球技术的起跳技术在整个扣球技术里面起着举足轻重的作用。

5.1.2滞空动作与起跳后的姿势有关。

5.1.3合理的空中姿态的形成与好的助跑与起跳技术密切相关，可以影响加速和攻球威力。

5.1.4排球扣球技术挥臂动作的正确与否直接影响强攻效果。

5.2建议

5.2.1上步扣球起跳时膝盖要缓冲，大关节带动小关节，髋、膝、踝三关节依次加速蹬伸，要加强下肢专项力量。

5.2.2助跑起跳后，当跳至或接近最高点时，收腿使小腿与水平线基本平行，在身体下落前放小腿，掌握滞空技术

5.2.3提高强攻威力应加强妓的柔韧性与背伸肌、腰腹肌及伸展魏关节肌群力量的训练，同时，在技术训练中.应从助跑、蹬地、起跳形成初始负舰角抓起，强调蹬地时依次充分伸展髓、膝、躁三大关节，空中背弓与收腹动作要依靠大肌群连贯、协调用力，改变“[”型空中姿态，以产生“

参考文献

[1]袁之平.对排球强攻击球速度的生物力学分析 [J].浙江林学院报.1991（3）

[2]王 斌，何智美.运动生物力学・对排球运动中滞空技术的生物力学探讨[J]. 四川体育科学.1998（81）

[3]唐金根， 邓己媛.力学原理引导排球扣球技术教学的实验研究[A].山西师大体育学院学报.2009（3）

[4]谢 诚.论运动生物力学在排球函授教学中的运用[A]. 湖北大学成人教育学院学报.2001（19）

[5]陈 珂， 倪 伟，徐光荣.排球单脚跳发弧旋球技术及生物力学分析[A].陕西师范大学学报.2006（3）

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广州第一军医大学卫生处　（510515）

关键词　脊椎推拿　手法研究　生物力学　重要性

脊柱推拿是以各种力学，特别是生物力学为其理论和假说依据的。与脊柱源性致病的相关学说有很多，较为认同的有脊柱各节段的固定学说、椎体的偏歪学说和由于脊柱内外的平衡失调所致的神经传导障碍学说等。虽然脊柱推拿可缓解患者脊柱的功能障碍，但脊柱推拿治疗的治疗机理仍不十分清楚。由于无法确定脊柱或椎体的位置异常与脊柱功能改变之间的关系，因此，将与之相关的临床表现（现象）都统称为"半脱位"（Subluxation）。

半脱位包含了"骨错缝"，即脊柱的偏歪学说和"骨固定"，为脊柱的固定学说的两种。脊柱的固定学说认为脊柱固定或僵硬可导致脊神经的功能障碍。这些半脱位概念是临床上使用脊柱推拿手法的理论依据。脊柱是由骨骼、肌肉、血管和神经组成，具有许多机构力学和生物力学性质，其功能类似于船桁、发动机和液压装置等，许多临床现象都证实有关脊柱关节半脱位的假说是成立的、合理的。这种将脊柱结构简单化的描述对脊柱推拿者来讲是很容易接受的。作为研究探索极度复杂脊柱功能和性质的一种有效方法，机械工程模型在生物体（包括人体）中的应用正在被广泛地接受。这并不是说脊柱的结构和功能完成等同于简单的结构，因为单一的脊柱结构或功能是无法完成脊柱复杂和精确的运动和负重等功能。

在推拿界一些人将脊柱病变只是简单的分为静力下移位和动力下的功能障碍，对此可采用各种脊柱推拿手法来治疗，然而这种看法未免有些肤浅。临床应用的各种脊柱推拿手法，如一些上颈段的推拿手法是根据脊柱移位的方向来设计的。临床医师根据患者颈椎的活动度将颈椎的功能障碍分为颈椎活动度增大或颈椎活动度减少。

根据推拿临床和基础研究所提供的资料，有关研究小组在对此进行深入研究后得出的结论是："目前，尚无法证明一些脊柱病变，如半脱位的确切病理机制和病变过程。"著名的生物力学专家white和Panjabi在对脊柱推拿的基础研究进行综合分析后于1978年发表了"脊柱推拿疗法的研究状况"一文。文章对脊柱推拿的核心问题如半脱位进行了评价，认为："目前，不同学科的专家尚无法定量或定性地重复出由推拿医师所介绍的脊柱半脱位的征象，因此，仅就现有的资料无法使人信服推拿的治疗机制。"

脊柱推拿的生物力学致力于研究脊柱推拿理论上不足，它是用科学的观点和方法，客观地研究脊柱内在的生物力学关系、脊柱整体的力学系统和基本的生物力学特性。运用生物力学的方法和观点来阐述脊柱推拿的基本概念和作用机制，如半脱位的确切定义等。如何将脊柱移位的功能障碍的关系有机的结合在一起，将是脊柱基础研究所面临的难题之一。

通过科学的研究方法了解脊柱生物力学的性质，进而改进脊柱推拿手法的技巧，是脊柱推拿研究的目的之一。它是要将脊柱复杂的解剖结构、生物力学性质、功能以及脊柱在正常和异常状态下的功能特点，介绍给脊柱推拿者。运用科学的定义来阐述脊柱关节"半脱位"，而不是简单地将脊柱看成是机械装置。

目前尚无法确切地阐述脊柱推拿的作用机制，因而研究脊柱推拿，不仅仅是更准确地描述脊柱关节半脱位、脊柱病变时的神经功能障碍，而且也是为了更确切地阐述脊柱推拿的作用机制，完善和改进脊柱推拿手法。通过研究更进一步了解脊柱解剖结构的特点和生物力学性质。由于在推拿界对脊柱关节半脱位的描述多是基于抽象思维或是由理论上的推测而来，医学界对脊柱推拿普遍存在着一定的偏见或有不同的看法，所以我们要用科学的方法和术语，如解剖学、生物力学和物理学等来定义和描述脊柱关节半脱位。

一般认为脊柱关节脱位多是由于脊柱力学结构的完整性受到破坏所致，所以对半脱位进行准确的定义必将有助于消除目前有关脊柱推拿中的某些模糊概念，对进一步理解和掌握脊柱的解剖结构和生物力学性质，提供可靠的、基本的理论依据。

对脊柱进行科学地研究，在于要运用科学的观点来阐述脊柱关节半脱位，这样可扩大，而不是限制脊柱生物力学的临床运用。应当认识到脊柱并不是象计算机构筑的模型一样，它是处于不断地更新和变化着的，虽然这种变化很慢，但与所有活体一样，脊柱的各个部分并不是一个静止的部件，它是不在断地变化着、更新着、修复着和生长着的，是生物体的一部分。正常脊柱的许多生理参数都不是恒定着的，而是不断地变化着。根据一些理论和假说，有人认为椎体间只是简单的联结，并不复杂，而实际上，维系椎体内稳定的各种机制是相当复杂的。

虽然人体脊柱的整体轮廓和功能基本相同，但没有两个不同的个体间的脊柱会是完全相同的。由于脊柱的退行性改变和各种各样的解剖学变异，使得我们对脊柱不同部位间的关系也不能简单机械地推断。我们所强调的是研究脊柱基本的生物学原理和特点，而不是仅研究脊柱运动节段的"半脱位"、"关节固定"或是仅探讨脊神经的嵌压等问题。

与机械结构不同的是，脊柱的功能是根据反馈机制调节的，主要是由负反馈控制的。一般来讲，影响负反馈调节的单一因素容易被确定。一般认为人体内维持体内平衡的所有控制系统都是受负反馈调节机制调节的，这是人体很重要的生理功能之一。通过机体内相互联系的反馈通道和正负反馈机制，许多因素可影响人体的反馈系统。脊柱的非线和脊柱内外平衡的统一表明，运用脊柱推拿手法来治疗脊柱疾患，其机制是试图将脊柱病变与影响脊柱功能改变的单一因素联系在一起，如脊柱的对线失调、脊柱的僵硬固定等，由于将脊柱结构和功能过于简单化，因而，对此有很大的争议。所以在脊柱推拿的研究中应尽最大可能地了解和发现，影响复杂反馈过程的非正常干扰因素，以避免无效劳动和无谓的争议。

现代医学是根据疾病的病理状况来说明和表达人体异常的解剖结构和功能的。如果将脊柱的各个部分看成是相互之间没有联系的部件，那必将把人体解剖结构和功能的病理性变化情况用纯力学术语来定义和表达。由于机械应力有可能引起脊柱的病变，一些病变可能还会影响到脊柱结构的完整性，所以应当用力学的概念，特别是用生物力学的概念来描述脊柱的疾病状况。

脊柱推拿中的许多内容，如推拿术语和操作是很自然地受到力学概念的影响。如对横突和棘突推搬手法的运用以及对推拿手法的分析也是根据力学概念进行的。由于生物力学概念的应用与现代医学的内涵密不可分，所以对脊柱推拿手法的评价进而转向基本的生物力学，除此，还应包括物理学和工程学等内容，以寻求应用新的理论和方法，重新研究脊柱推拿。通过研究使我们能更进一步地了解脊柱推拿的作用机制、创新脊柱推拿手法、淘汰繁琐和不合理的脊柱推拿手法。

篇5

关键词：运动人体科学；论文选题

中图分类号：G807．0 文献标识码：A 文章编号：1007―3612(2006)09―1231一04

本文对1982―2003年全国体育院校及部分重点大学体育院系、国家体育总局等30多个单位的运动人体科学专业硕士、博士生研究生论文选题进行了分类统计和比较分析，并对其选题方向和特点进行归纳总结，以期为今后运动人体科学学科研究生的论文选题提供参考。

1　研究对象与方法

1．1研究对象 本文共收集1982―2003年运动人体科学专业各研究方向的研究生论文505篇，其各专业的分布情况如下表：

1．2研究方法

1．2．1 文献资料法 本文搜集了研究生论文选题方面的文献并进行了分类整理，获得了相关资料和信息。

1．2．2数理统计法 对论文的题目、研究对象、研究方向、研究内容和特征等指标进行了初步统计，并对统计结果进行了数理分析。

2　结果与分析

2．1 人体运动科学专业论文分布情况 运动生理方向的研究生论文数量占运动人体科学专业研究生论文总数的46．34％(表1)，这与以北京体育大学为代表的一批体育院校运动生理学科点开设较早、而其他学科点开设较晚有关，同时与80年代某些院校只设立运动生理专业硕士的现象也有一定的关系。数据显示：运动生物力学方向的论文数量较少，90年代后有所增加，这主要是由于运动生物力学为一门较为年轻的学科，在我国的起步较晚；而运动解剖学方向的论文数量总数也相对比较少，尤其是进入21世纪后的3年中运动解剖方向的研究生数量急剧减少，其原因主要在于各院系的招生培养结构所致，该学科属基础理论学科，且与运动训练相关性不大所致。

从图形及数量分析可以看出，各研究方向在年代分布上，尽管呈现出一些波动，但总体趋势是各研究方向的数量和总数都在逐渐增多。

统计结果显示，近年来运动生理学研究生的选题方向主要集中在骨骼肌生理、疲劳与恢复、机能评定和心血管等范围内，其数量占运动生理方向研究总数的55．98％，这与目前国内体育期刊上相关领域的研究方向与研究趋势基本相符。其原因是骨骼肌生理，运动性疲劳与恢复，运动员机能评定及心血管等方向与运动训练关系密切，这些研究可以解决运动训练中出现的实际问题。进入21世纪后，内分泌功能的调解、训练效果等与大众健康、全民健身关系密切相关的问题也将受到了重视，其研究生论文数量必然有所增加。

2．2各专业方向研究生论文选题方向分析

2．2．1运动生理专业

2．2．2运动生化专业

如表3所示，营养是运动生物化学方向研究的一个主要方面，其研究生论文数量约占总数的1／3。在运动训练中“没有恢复就没有训练”的新观点提出之后，人们开始逐渐着眼于营养学的相关研究，如何应用合理的营养手段来延缓运动性疲劳的产生，促进运动后恢复已成为体育科研领域中的热点问题。但这些论文的研究对象多采用动物实验，对人体的研究相对较少，而运动营养及合理的恢复段在运动员当中推广使用，还须更多的人体实验作为更直接的依据。随着国民经济的发展和体育健身在我国的开展，近年来针对各种健身锻炼项目的训练效果的研究数量也在逐渐增加，呈现了与运动生理方向相一致的变化趋势。

2．2．3运动解剖学

统计数据显示，儿童少年体质现状和生长发育规律及体育运动在人体塑造方面的作用是运动解剖学方向研究者们所关注的主要问题，其论文数量分别占该研究方向论文总数的37．14％和28．57％。涉及骨骼肌的形态结构与功能的基础性研究也占有一定的比例，而其它方向的论文数量比例均相对较少，呈现出明显的“选题分布极不均衡”的特点，这一现象说明运动解剖学知识领域广泛，可供研究的问题相对比较多，而经过几十年的发展，运动解剖学已经形成了较为固定的研究领域，这也是一个学科发展基本成型的表现。

2．2．4运动医学

统计数据显示，运动医学方向研究生的选题方向主要集中于心血管生理、训练效果、骨骼肌生理及运动损伤等方向，各个方向的科研讨论数量分布均衡，占其方向的百分比均在15％左右，且这些研究相对集中，与运动训练实践结合比较紧密，体现了科学研究服务于训练实践的基本指导思想，和运动医学实用性较强的学科特点。

2．2．5运动生物力学

统计数据显示，运动生物力学方向的研究热点集中在对运动项目的某些技术环节的动作分析上，其研究主要是利用运动生物力学的手段辅以现代化技术手段展开探索研究，从而得到一些敏感指标、数据，并采用计算机评价系统进行分析、评价。其中涉及动作技术分析的占42．86％，而涉及计算机评价系统的研究呈现逐渐增长的趋势，达到生物力学研究生论文总数的23．81％，体现了运动生物力学与计算机科学的联系日趋紧密。随着科学的发展运动生物力与数学、物理、计算机、医学等学科的交叉将逐渐增多。

2．2．6 各专业方向选题特点的分析 从表2～6的数据统计结果显示，各方向的选题方向一方面呈现了各自专业的学科特点，同时各学科之间互相关联，存在一些共同点。

从各自专业方向选题特点来看，运动生理方向选题中骨骼肌生理及疲劳与恢复的内容较多，尤其是在90年代前后，对肌纤维类型、肌纤维组成比例的研究很多，采用无损伤方法测定肌纤维类型，对延迟性肌肉酸痛以及骨骼肌疲劳后超微结构改变的研究，都是这一领域的研究热点。

运动生化方向对运动员营养补充问题以及运动后恢复手段的研究得到越来越多的注视。“没有恢复就没有训练”这一新观点提出之后，营养及其他恢复手段成为竞技体育中的热门问题。

运动解剖学方向论文选题明显集中在“儿童少年体质现状和生长发育规律的研究”、“体育运动对人体器官组织形态结构影响的研究”和“骨骼肌形态结构和功能的研究”这3个方向，占论文总数的80％。

运动医学的选题则集中在创伤、心血管、训练效果及骨骼及生理四方面，而且分布比较均衡，各占该方向论文选题的13．04％、17．39％、15．22％和13．04％。

运动生物力学是相对较为独立的学科，其选题集中在两个方面：动作技术分析(42．86％)，其次是计算机评价系统的研究(23．8l％)；除此之外人体组织力学、动力学及身体素质等方面的论文选题也逐渐受到一定程度的关注。

2．3各专业方向研究生论文的研究对象

统计数据显示，运动人体科学专业的研究对象中动物实验占到总数的41．05％。运动员只占到19．26％左右，位居第

三位的是体院学生，占12．26％。近年来，动物实验的比重越来越大，而人体实验在逐渐减少。

从科学研究的实际应用价值上看，人体实验的科学研究通常具有更直接的实用价值。但是，由于人体实验时，实验条件不一，且实验对象在实验期间难以控制，作为受试对象的人本身个体差异较大，因此在实际实施过程中会造成很大的困难。动物实验的优点是样本个体差异小，条件容易控制，测试结果更为准确，特别适合做一些机制性的研究。其缺点是动物与人的亲缘关系太远，有时候反映在动物身上的变化，未必可以在人体上得到重现。而且，动物采用的运动模型较为单一。从目前来看，常用的动物运动模式为大鼠(或小鼠)游泳，以及在动物跑台。且不说这些运动模型的控制是否严格，从这些运动方式上看，与人体的运动毕竟有一定的差异。而且疲劳点如何确定的问题，一直是动物实验论文中存在争议的问题。

在实际操作中，如何将人体实验与动物实验的优势结合起来，一直是研究生论文需要重点考虑的问题。好的选题不仅在于题目本身，实验设计也是论文成败的关键。

2．4各专业方向研究生采用的研究手段

2．4．1运动生理专业

2．4．2运动生化专业

2．4．4运动医学专业

数据显示，运动生理、生化、解剖和运动医学方向研究生论文中使用的各种研究手段中，运动生化指标的测定占相当大的数量和比例。尤其与运动实践结合比较密切的论文多采用生化指标对受试者进行评定，观察受试者身体机能的变化。如：血乳酸一直是科学训练所关注的主要问题。另外，血常规、血尿素指标以及以血清酶的变化都是运动训练中经常涉及的问题。另外，在一些机制性的研究中，如运动性低血睾，运动性闭经或月经紊乱等问题，都需要对激素及激素受体辅助生化手段进行定性分析。近些年来，随着基因分析手段的日益更新、先进，实用性的基因分析手段逐渐应用到了体育科学研究中来，例如对骨骼肌a―actin基因表达的研究，对β－肾上腺素受体基因表达的研究，对衰老过程中线粒体DNA缺失的研究等等，都是现代基因手段与运动实际相结合的有益尝试。

在研究手段的选取上：运动生理学使用较多的是生化指际、生物电技术和常规生理指标，共占其研究总数的74．99％，近几年来，借助生化指标检测的研究数量逐渐升高。运动生化方向则是生化指标占绝对统治地位，达到总数的85．19％，充分体现了本学科的特点。运动解剖学则较多地应用身体素质指标、组化电镜、生物电技术及常规生理指标等，所采用研究手段相对较多，且分布均匀，即运动解剖学的研究手段呈现多元化。运动医学方向中应用较多是生化指标、常规生理指标和组化电镜及生物电技术，占该方向研究手段总数的89．36％，体现了运动医学监测过程中需要借助生理、生化手段的特点。各方向的研究手段呈现出互不相同特点，归结原因在于不同专业研究的侧重点不同所致。

动作技术分析系统是运动生物力学专业研究中最常用的手段，占生物力学各研究手段总数的42．22％，它是运动生物力学为运动训练直接服务的最常用手段，在近几年随着计算机技术和数码拍摄技术的发展取得了很大的进展。随着计算机技术的不断发展，计算机也逐渐进入体育科学研究领域，其主要运用在计算机分析、评价系统中，这些先进、准确手段的引入对运动训练和科学研究产生了巨大的推动作用。

2．4．6 除运动生物力学外所有专业不同年代研究手段的对比

表13显示，80年代采用较多的是生物电技术、常规生理、生化指标，各占总数的28．87％、25．77％、25．77％，他们之间的分布相对均衡。进入90年代后，随着研究的进一步深入，一些简单手段，如生物电技术和常规生理指标的应用比例逐渐减少，而生化指标等反应受试者机体机理的研究手段所占比例增大，达到总数的52．30％，体现了各学科研究的精确、精细化和定量分析的逐渐增多。随着科学技术的发展，一些前沿科技手段，如基因技术开始在运动人体科学领域中应用。本文所统计的只是2001―2003年的研究生论文，样本量相对较少，但其变化趋势基本和90年代相同，这些变化趋势反映了体育科学研究的不断深入以及研究手段的不断发展，同时也反映了运动人体科学专业学科水平的提高。

3　结 论

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关键词：有限元 医学 仿真实验

Research of experimental of medical's Finite Element Analysis（FEA） simulation

Niu Xiaodong， Lu Lirong

Shanxi Changzhi medical college， Changzhi， 046000， China

Abstract： It will solve many complex problems if apply FEA to medical research， and these problems are difficult to solve but need to be solved in the physics of medical applications. So that it can provides theoretical guidance and scientific foundation for medical research and clinical treatment. Have the experimental course of medical’s FEA simulation， medical colleges have a very important significance for student’s study， teacher’s teaching and research， cooperation of college and affiliated hospitals.

Key words： FEA； medical； experimental of simulation

有限元分析是一种广泛应用于工程科学技术的数学物理方法，用于模拟并解决各种工程力学、热学、电磁学等物理场问题。1956年Turner等人提出有限元（Finite Element，FE）的概念。有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。

随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到越来越广泛的重视，已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机大多数设计制造已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、生物医学研究等各个领域的广泛应用已使设计水平发生了质的飞跃。

1 医学有限元国内外研究现状分析

有限元方法最早应用于骨科研究，开始于脊柱生物力学[1]。几十年来其在解决生物力学问题上得到了广泛应用，尤其近年来，随着数字及计算机技术的不断进步，有限元法本身已不再是相对独立地研究生物力学性质，它越来越多地与各种动力学模型、参数优化选择、临床放射学与实物测量、有机化学、组织学与免疫组化等方法巧妙结合，使结果更加准确可靠，成为生物力学研究中的一种重要工具。有限元方法在医学上的研究主要包括以下四个方面。

1.1 有限元模型的建立

有限元模型的建立，直接影响有限元仿真实验结果的精度、计算机计算过程、计算时间的长短，且模型建立的优劣与建模人员的专业素质和有限元知识分不开。现有研究的模型包括：人眼[2]、牙齿及矫正器[3]、脊柱[4]、颅脑骨骼[5]、胃[6]等人体骨骼及器官的三维有限元模型。

1.2 力学实验仿真

A.Pandolfi，F.Manganiello对所建立的人眼角膜模型进行了力学分析[7]。Tammy L HD等对建立的胫股关节三维有限元模型分析了骨骼变形对关节面接触行为的影响以及约束关节运动对接触应力的影响等[8]。

脊柱生物力学仿真是有限元法在生物力学中研究最早、分析最多、临床上应用最广泛的领域。杜东鹏等则对腰椎间盘膨隆的力学机制与腰椎疲劳骨折分别进行了探讨[9]。

头颅及颞下关节也是有限元在生物力学中研究的重点。吕长生等对建立的足部骨组织模型进行有限元分析，为运动损伤或运动鞋的评价等提供了依据[10]。王芳等建立并验证中国人全颈椎有限元模型，用于挥鞭样损伤分析[11]。米那瓦尔・阿不都热依木采用有限元方法，对颌面外科手术术后的颜面软组织形态变化进行预测[12]。

1.3 医疗器械的力学性能评价及优化设计

牙科是有限元法在临床应用中的一大领域，相应的各种牙科固定器材得以研制开发，这些器材的力学性能又是研制过程中重点解决的问题。蔡玉惠等研究了RPA卡环在游离端义齿应用中支持组织的应力分布状况，对RPA卡环的临床应用具有力学上的指导作用[9]。

在内固定钢板方面，张美超等从临床应用出发，利用有限元法对颈前路蝶型钢板进行生物力学模拟分析，得到了与其一致的易断裂部位预测[9]。

在人工关节方面，Heegaard JH等建立了髌骨的计算模型，并且模拟了在人工膝关节中去掉股骨假体对髌骨活动的影响[13]。王永书等对患者胸腰椎爆裂性骨折节段（T12～L2）部位利用有限元进行手术模拟，均与标本模型及术后CT扫描基本相符[14]。

1.4 血流动力学CFD应用

Tarbell JM用FIDAP和Fluent软件进行了血管壁中组织液流动的数值研究[15]。乔爱科等利用有限元分析方法得出冠状动脉搭桥术中对称双路搭桥比单路搭桥具有更合理的血流动力学，可以避免动脉粥样硬化的危险性血流动力学因素，从而减少手术再狭窄的发生[16]。杨金有应用CFD计算流体力学软件进行人体主动脉内血流数值模拟分析，为阐明血管疾病的发病机理提供理论依据[17]。姚伟用计算流体力学软件Fluent计算人体小腿骨间膜组织间隙中蛋白质非均匀分布情况下组织液流动[18]。

2 医学有限元仿真实验方法

通过上述医学有限元研究可得医学仿真实验的方法主要分为四步：（1）通过螺旋CT技术，采集大量的样本图像。运用现有医用物理实验室计算机对样本图像进行建模处理，并进行相关的有限元分析。（2）通过查阅相关国内外资料，针对所需建立模型的生理、物理等参数特性，在几种常用图像处理软件（Mimcs，Proe等）中选取较为合理准确的有限元建模软件。（3）在常用有限元分析软件（ANSYS，Fluent等）中选取较为合理准确的软件对模型进行有限元分析。（4）将有限元分析结果与实际测量数据进行对比，分析有限元模型的准确性。

3 有限元法在医学研究中的优势

有限元法在医学研究中具有四个方面的突出优势：（1）可根据需要产生各种各样的标本，对模型进行实验条件仿真，模拟拉伸、弯曲、扭转等各种力学实验，可以在不同实验条件下模拟任意部位变形、应力/应变分布、内部能量变化、极限破坏分析等情况。（2）标本也可以进行修正以模拟任何病理状态。同一个标本在虚拟计算中可进行无数次加载或组合而不会被损坏。（3）其结果不受实验条件的影响，也排除了实验条件造成的误差，而且可以重复计算，节约成本。（4）利用有限元法进行的模拟实验具有实验时间短、费用少、可模拟复杂条件、力学性能测试全面及可重复性好等优点。

4 医学院校开展医学有限元仿真实验的意义

在医学院校开展医学有限元仿真实验，可以使学生将相关医学、物理、生物等课程的知识综合应用于仿真实验中，给生物医学工程专业学生的毕业设计提供更为广阔的范围，使研究具有更高的水平；激发学生的创新思维和热情，使学生在自主科研创新的基础上，设计相关仿真实验加以验证、研究。同时，开展仿真实验要求教师不仅需要对本专业知识做到“了如指掌”，而且需要教师具有仿真实验相关的医学、物理学、生物学等非本专业学科的专业知识，还要求教师必须掌握螺旋CT扫描技术，Mimics，ANSYS等建模、仿真软件的计算机应用技术。这些知识对于教师实验教学、科研水平的提高具有十分重要而深远的意义。在开展医学仿真实验的基础上，建设医学仿真实验室，不仅可以为学生提供毕业实习条件，加强实习基地建设，而且与医院相关科室进行合作，可以在生物力学基础上预测手术中、长期效果，对医生手术具有较为科学的指导，加强了学校与医院的合作。

5 结束语

建立医学有限元实验有两个关键的问题：（1）医用有限元模型快速准确的建立。模型的快速准确建立可以减少仿真实验所需时间、降低费用、增加仿真的准确性和可信性。（2）建立通用的有限元模型库，为进一步的实验教学和科研打下坚实的基础。因此需要在具体实验实践中逐步探索和积累。

将工程有限元分析同医学结合开设实验课，属于多学科之间的交叉领域，不仅可以提高学生对所学专业知识的综合运用能力，增强学生就业与学习深造的竞争力，而且可以加强多学科教师的教学和科研合作，提高教师的教学科研水平。同时提高相关实验室的利用率，为学生自主开展创新实验提供平台，加强学校和附属医院的教学科研合作，为医学院校提供更为广阔的教学和科学研究领域。

参考文献

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篇7

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：

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篇8

关键词：生物力学；有限元分析；步态研究

中图分类号：G804.01文献标识码：B文章编号：1007-3612(2007)08-1080-03

有限元法(finite element method,FEM)是一种在工程科学技术中广泛应用的数学物理方法，用于模拟并解决各种工程力学、热学、电磁学等物理场问题。有限元法应用于生命科学的定量研究,已取得了长足进展。在步态生物力学研究领域，尽管足底压力测量、影像分析和表面肌电等技术被广泛应用，但足部骨骼、软组织等结构内部的应力传递机理始终无法得到力学解释。当FEM应用于足部生物力学研究时，复杂的骨胳几何结构、边界条件和材料的不均匀性等问题便找到了可能的解决途径。

1步态的数值建模几何参数

1.1X光照片从不同方位的多幅X光照片获得几何数据重建足部的三维模型是一种方便、经济的方式。Jocob 和Patil［1,2］通过某健康者和某患有Hansen氏病的主体的X光照片获得的足部几何数据，进行了有限元对比分析。但是该方法所得到的模型相对粗糙, 只能给出足部的大致轮廓, 难以细致分辨足部各骨及其组织。

1.2 CT扫描图像的三维重建CT主要为横断层成像，但带有越来越多的图像后处理系统，如多维断层重建、三维图像重建、扫描后再次放大、立体模型与几何模型测量法等，可以清晰地反映出物体内部的不同结构和组织，对研究及建模带来很大方便。Camacho等［3］分析了间隔为1mm 的人体足部CT断层扫描照片(图1)，为进行有限元分析建立了一套较精确的模型。

1.3MRI图像重建MRI为核磁共振成像，该技术既具有成像清晰、解析度高的特点，又能清晰显示人体结构的组织学差图1人体足部CT断层扫描建立模型异和生化变化，在不改变的情况下，可直接获取横、矢、冠、斜4种断层图象。研究人员可以得到十分细致的足部几何模型。Gefen 等［4］从MRI图像中重建出正常人足部骨骼的几何构形。Zhang Ming等［5］通过Coronal MRI技术，间隔2 mm建立了糖尿病足的模型(图2)。

图2糖尿病足的模型通过上述医学成像系统获得的足部骨骼的几何学数据是比较精确的，但对于韧带、肌肉和足底腱膜等其它组织，则还需要从解剖学作更深入的研究，利用图像后处理分析（由输出的通用图像数据文件，存储在计算机中；采用直方图修正法来改善图像质量，或高斯滤波进行图像平滑以减少噪声，Sobel梯度算子检测边缘）来获得可靠的模型几何数据。常用的影像分析软件有mimics、3d-doctor等。通常方法是从上述软件得到各组织的边界数据，再从制图软件（solidwork、pro/e、ug等）建立实体模型，这样才有利于有限元分析软件（ansys、abaqus、femlab等）更好的处理。

2步态的数值建模材料力学参数

Huiskes［6］研究发现在准静态荷载下，骨和软骨可视为各向同性的线弹性材料。但是，Clift［7］对关节软骨做了有限元分析，证实关节软骨的应力―应变关系随时间的变化呈现出一定的非线性，故把关节软骨看作一种非均质、各向异性的材料更合理。Keyak［8］等把骨的应变张量看成力学激励，这样，应变张量中的各元素就是骨再造方程中的系数，然而，系数之多又给计算机模拟数值解造成了一定困难。Koosltra［9］等假设骨能够根据其应力―应变状态来调整小梁骨的方向性和内部密度分布，用应变能作为力学激励，由于它是标量，使方程的系数为常数，可以保证数值解的取得。因此，骨单元的划分一般采用六面体块单元或楔形单元。考虑到关节软骨在足部运动中起的重要作用，如果把关节软骨都简化为线弹性材料，计算结果必将有很大误差。因此，从模型的整体出发，在建模过程中一方面要注意把一些对足部运动影响不大的关节软骨(如跗骨间关节)加以简化，以减小模型的复杂度；另一方面，为保证计算的精确性，对于一些大关节软骨(如 距下关节)则要考虑为非线性，最好结合影像分析，获取其运动参数，以提供较为准确的边界条件。如何定义足部各关节的运动方式，并建立相应的足部模型约束条件是足部有限元分析的难点。

韧带，足底皮肤及肌肉等软组织属于非线性材料，所以可划分为簧单元。Race and Amis［10］对正常人体下肢韧带进行了单轴拉伸实验，得出韧带的材料参数可按下式取值：

3步态有限元分析的应用

3.1医学的临床诊断应用Jocob 和Patil利用三维有限元模型分析了Hansen氏病和糖尿病病人经常发生足骨变形、肌肉麻痹和足底局部溃烂等病理现象的力学原因，为解释和防治上述病情提供了大量有价值的信息。Gefen［12］模拟切断跖腱膜，发现完全切断后足弓广泛变形，长韧带承担的张应力显著增加，超过正常均值的2倍，据此提出手术切断跖腱膜必须慎重的观点。研究还发现糖尿病足第一跖骨头下软组织的张应力是正常足的4倍，第二跖骨头下张应力是正常足的8倍［13］。随着组织硬化加重，接触应力的峰值分别增加38%和50%，表明糖尿病足的损伤很可能始于更深的组织层，即内侧跖骨突出部下方的组织最脆弱。吴立军［14］等建立扁平足第二跖纵弓有限元模型，计算得出扁平足的第二跖骨动态应力比正常足增加了8%～21%，增加了第二跖骨疲劳骨折的危险性。Zhang Ming等模拟糖尿病足软组织硬度的增加，发现足部应力集中于跟部和中间跖骨区，说明了这两个部位溃烂的力学机理。Peter R.Cavanagh［15］等应用逆向有限元分析，说明了糖尿病足跟部软组织材料非线性建模的重要性，并且显式计算了足跟与不同材料和厚度的鞋之间的接触应力，为缓解病人跟部疼痛的力学因素提供进一步信息。

3．2辅助设计合理的鞋类、假肢和医疗器械应用有限元分析改进足踝矫形器(Ankle-Foot orthosis,AFO)和假肢的设计是康复工程和生物力学研究的热点。Abu-Hasaballah 等［16］用有限元法分析发现主要接触压力发生在AFO的穿夹部分，而最小压力发生在小牛皮外壳部分, 因此建议用小牛皮作为原材料制作AFO，既可以减轻AFO重量，又可以提高其舒适度。Lemmon 等［17］对用于治疗足部疾病的特殊鞋类的内垫的效果做了有限元分析, 并且验证了用准静态平面应变有限元法研究跖骨前端的足鞋界面，可以得到对足底应力分布的合理预测这一假设。此外，Shiang TY［18］研究了不同鞋跟垫材料对足底冲击波的吸收能力，并且发现，只有用二阶非线性应力―应变曲线才能正确地描述这些制鞋材料，肯定了FEM在设计具有特殊功能的鞋类中起到的关键作用。Gu yaodong等［19］应用非线性材料特性，对青年女性高跟鞋状态下足部应力分布的研究，发现跖骨区应力值为平底鞋状态下的2～3倍，足底腱膜处为平底鞋状态下的1.5倍，从力学角度说明了鞋跟高度给足部结构应力值带来的变化和高跟鞋状态引发的常见足病的成因。Syngellakis等［20］发现只要认真设定模型的关键参数，有限元法是评估各种塑胶足踝矫形器的可靠方法,并且可用来满足特殊患者的需要。Chen等［21］分析了2种完全接触式鞋垫的足底压力再分布情况，与平鞋垫相比，除了中足和趾区，完全接触式鞋垫可减低足底其它部位的正常应力峰值及平均值。Saunders等［22］建立了一个立体的加后跟垫的踝足模型，利用基于某截肢患者步态分析所得到的载荷条件加以分析，以了解假肢足跟部的粘弹性，旨在使假肢设计更加个性化。Xiao-Qun Dai［23］等对足、袜、鞋三者接触的力学分析，以解释由袜导致的不同足底摩擦系数，发现低摩擦系数的袜子明显减少足、鞋之间的剪力，对减少足底水泡和溃疡等症状有显著效果。

4结论

足部结构的特点在于其形状的不规则性，其外形一般多为自由形状的曲面，难以用准确的数学解析方程进行描述。因此，对足部各种力学行为进行计算机仿真模拟有助于认识和研究步态的内在力学机理。步态生物力学有限元研究虽然已取得一定的成果，但仍有许多问题尚待探讨。在模型的形态上，目前主要还是以骨骼为主，韧带、肌肉、软骨等结构还缺乏精确的分析；在生物材料特性上，虽然清楚材料性能参数直接影响着研究结果，但生物材料性能测试还缺少办法。

未来的研究主要围绕着足部三维运动参数的获取、三维有限元模型的完善以及足部运动状态下压力、剪切力的准确测量。随着计算机硬件的飞速发展与各类有限元应用软件的持续改进，医学影像技术对足部结构分辨能力的提高和图像识别技术的进步，在相当细微的程度上构建三维足模型成为了可能，同时，使FEM模拟仿真的精确度、准确度与计算速度不断提高。人们可以更方便地建立有针对性的有限元模型，用以模拟各种运动状况，为研究复杂的足部功能、足疾病因、物理治疗和康复器械提供更强的研究手段。

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篇9

【中图分类号】R681.5【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2009)06-0133-01

目前，人体生物力学已被广泛地应用于中医推拿、正骨、整脊和中风康复等临床治疗，是现代医学理论在传统中医临床实践中的应用，是中西医结合的大趋势。本文讨论人体脊柱生物力学的动态平衡特性，以及在该理论指导下形成的调曲牵引手法及其临床实践。

1脊柱的动态平衡与力学特性描述

脊柱的运动是一个动态平衡的过程。脊柱整体的力学特性，就象一根具有弹性的曲杆，由前后左右的相对主动或相对拮抗的肌群保持其动态平衡。当颈曲弧度改变腰曲也会相应地发生改变，当脊柱上段出现侧弯时，其下段必有代偿性的反方向的侧弯，这是脊柱动态平衡特性自动调节的结果。脊柱的运动幅度主要由关节突关节的定向和椎间盘的承载弹性所决定的。当颈椎或腰椎前屈时，椎间隙的形态由前宽后窄变成接行，椎问盘髓核被向后挤压，增大了椎间盘后部纤维环的张应力，同时椎曲也随之变直，由于重力线的前移，背侧拮抗肌相应紧张。长期的前屈，既可导致背部肌群的劳损，也可使颈曲腰曲变直，从而产生临床症状。有学者研究表明，脊柱的椎曲变化对椎管的长度和宽度和椎间孔与脊神经的毗邻关系，以及椎问盘髓核运动内应力都有着很大的相应的影响。而造成椎曲改变的核心原凶是椎体的板块移动因素。进一步说，造成椎体板块移动的原因有外伤、劳损、退化、椎间盘突出等。脊柱是一个具有四个生理曲度的骨链性中轴体系统。颈曲和腰曲的力学特性和生理功能的统一性，对推拿临床具有实际的指导意义。

2调曲牵引实践简介

牵引是中西医伤科广泛应用的外治疗法，目前多采用两点成一线的牵引方法，此法是以牺牲椎曲为代价的。会使患者椎曲度消失。笔者基于对上述脊柱动态平衡观和椎曲力学特性的认识，进行了脊柱调曲牵引的实践，现作简要介绍。

2.1颈椎调益牵引实践笔者建议：在调曲牵引之前，应以手法充分放松牵引部位的相关肌群，有利于提高牵引的疗效。

2.1.1仰卧位调曲牵引法

操作方法：患者仰卧位，在患者项下部垫一个较硬的圆枕，直径为10～12cm，力支点在C4棘突处，以颌枕带向人体纵轴线与床面下偏成5。夹角方向牵拉，拉力视患者体质而定，拉力最大应≤6kg。历时15～20min。

力学原理：在颈椎段C4是力的交叉点，在纵向牵引力的基础上，外加一点向颈前部的项力，此时颈椎段上就有了一个向头顶上方和向前复合力。这个复合力，既能扩大颈椎间隙，又能增大颈椎曲度。临床应用：本法适用于大多颈椎病。因前凸过度而导致的颈椎病禁用。

2.1.2徒手调曲牵引泫

操作方法：患者仰卧位，医者坐于床头，以双手四指托于患者项后部，向患者的解剖位的前上方提拉颈椎，也可以根据颈椎侧曲的情况使手力向左或向右偏转，手指的着力点可据患者颈部痛点所在处设定，每次提拉1～2min。反复8～10次。

力学原理：本法以患者病痛点为应力支点，在向外两端牵引的同时，附加向前或向左向右的项力，有利于局部颈椎曲度变直或侧弯恢复。临床应用：适用于年轻的颈椎病患者。

2.2腰椎调曲牵引实践

2.2.1腰椎悬吊调曲牵引法

操作方法：患者仰卧，分别在腋下和股骨髁上部加绑牵引带，同时用腰托以第三腰椎为受力中心向上悬吊腰椎，脊柱纵向拉力应≤60kg。向上提吊力视腰曲变直程度与患者承受度而定，一般情况，曲度越小提吊力越大，患者体质越健壮者提吊力越大。牵引历时20～30min。

力学原理：腰椎段L3是腰椎运动的中心点，是腰椎应力的交叉点，也是腰曲的顶点。在此点形成一个向前和向后上与向后下的合力，可以同时改善腰椎曲度、增大椎间隙和扩大椎问孔，还原脊神经根与周围组织的固有的毗邻关系，消除临床症状。临床应用：适用于腰椎间盘突出症，椎管狭窄症，退行性腰骶痛等。

2.2.2腰椎背伸调曲牵引法操作方法：患者俯卧，在胸部垫一个软枕，，将牵引带托绑于嗦关节部向上提吊，使大腿略离床面，腰椎曲度隋之增大。牵引历时20～30min。

力学原理：本法是利用患者自身体重和膝部的向上牵拉力的作用关系，使力矩自然传导至腰曲，能得到增加腰椎曲度的目的。本法尚有一个特点，因为没有纵向拉力，腰部的肌肉和韧带没有向专的束力，所以对神经压迫不明显的轻度的腰椎间盘突出症患者更为适宜。其力学原因是，椎间盘是由黏弹性材料构成，具有蠕变、松弛、滞后的特性。在调曲牵引力的作用下，腰椎椎间隙接近原有前宽后窄的形态，椎间盘上的负荷减小的同时其中的张应力也随之减小，椎间盘在一个稍长的时段内，其形态会发生松弛状态下的滞后效应，逐渐蠕变复原，并且突出的髓核也会有相对的回缩，有利于消除纤维环及髓核对硬膜囊的压迫。临床应用：适用于轻度腰椎间盘突出症，退行性腰骶痛，腰曲反弓证，椎管狭窄症等。

3结语

篇10

关键词：专项体能 训练 维度

中图分类号：G804 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.16.059

不同的运动项目对专项体能的要求是不同的，表现为不同运动素质的优先增长方面。为了能更地理解专项体能手段，本文以不同难度的角度进行论述。

1 无维度只根据训练经验对专项体能训练手段进行界定

根据训练经验对球类专项体能训练进行确定就是不考虑运动项目的专项特点，只依靠自己以往的实践及训练经验及书本知识来分析确定球类专项体能训练的手段。这类的研究主要出现在20世纪90年代，是提出专项体能训练的初期。这一时期对专项体能训练手段的确定还有一定的局限性，因为没有考虑专项运动本身的运动特点，仅从一般理论、训练原理或以往的经验出发，如陈钊辉、朱性民[1]是通过选用不同训练方法对实验组和对照组进行训练，经过一段时间后在对两组训练成绩进行测定，得出实验组成绩好于对照组，同时根据自己以往对球类运动训练的经验，对专项体能训练所包括的内容进行了总结，就如何提高球类运动员的专项速度素质，提出了自己的训练方法。

2 运用单维度指标对专项体能训练手段进行界定

单维度的对专项体能训练手段进行界定大部分是从生理学、训练学的一个方面进行分析的，还有一部分是从解剖学、生理力学方面进行研究确定的。

从生理学上单维度的对专项体能训练手段进行确定有从运动时根据机体能量代谢特征来分析的，如屈建华、黄敬华[2]根据乒乓球运动员机体能量代谢特征，用休息――中等负荷――短暂大强度负荷不断交替的循环方式进行专项体能训练。进行体能训练手段界定时，能量代谢特征应与专项比赛时能量代谢特征（尽量） 保持一致。有根据比赛过程中乳酸浓度的变化情况为依据的，如任建生等[3]依据足球比赛过程运动员乳酸浓度的最大值、平均值及不同时间的乳酸的变化来选择确定运动员专项体能训练手段。有依据比赛过程中运动员心率的变化情况来分析确定的，如程勇民[4]根据羽毛球运动员比赛中心率的曲线图，以此为依据，选择与心率变化相符合的训练方法作为专项体能训练的手段。

从训练学角度单维度的对专项体能训练手段进行确定，有根据专项比赛时运动员运动的方式、跑动的距离等来确定体能训练手段，如孟宪武[5]根据足球比赛过程中运动员跑动的方式及次数来确定；董青等[6]根据运动员一场比赛时快跑距离、跑动的总距离等为依据来确定足球运动的专项体能训练方法。

从解剖学角度单维度的对专项体能训练手段进行研究确定，有根据参与运动的骨骼肌及用力顺序来确定的，如杨代明等[7]先分析了羽毛球运动员上肢、躯干、下肢主要技术动作涉及的肌肉群，然后选择有效的训练手段有目的地对这些肌肉群进行训练。

从生物力学方面来进行专项体能训练方法的确定主要是对某一动作的具体情况进行分析，严波涛、吴延禧等[8]对网球发球技术进行了生物力学分析，并针对我国运动员当前技术上存在的问题提出了进行专项体能训练的注意事项和要求。

3 运用二个维度指标对专项体能训练手段进行界定

二维度的对专项体能训练手段的界定既有从一门学科两个方面来分析确定，又有从二门学科二个方面来确定的。一门学科二个方面主要是从生理学角度来说明的，如从心率和血乳酸的变化，能量系统的分配情况与运动过程中乳酸浓度的变化，比赛时间特征和供能特点、能量变化与运动过程中、后的血清睾酮、血红蛋白等。也有从训练学角度二个维度的分析的，这主要是从运动员在场上运动的距离及运动的方式来确定专项体能训练的手段。用两种学科来确定专项体能训练手段主要是从训练学、生理学两个学科来分析说明的，如程勇民、林建成等[9]以羽毛球的动作结构和能量代谢特征为参照标准，来确定专项体能训练手段。还有根据专项比赛时能量供应特征及运动员在场上运动的方式来确定专项体能训练的手段。

4 运用多维度指标对专项体能训练手段进行界定

运用多维度的来确定专项体能训练手段，有根据一门学科多个维度的，也有从二门学科多个维度的，比如从训练学角度和生理学角度分析界定，还有从多门学科多个维度的。在当前，确定专项体能训练手段的还有一种情况，那就是运用数理统计分析方法与比赛过程中运动员生理的变化情况相结合，如刘夫力、谭华俊[10]以我国优秀隔网对抗球类运动员为研究对象，采用系统论建立系统模型的方法，结合我国优秀女子运动员在场上各种运动的次数和距离的分析来确定运动员的专项速度耐力的训练手段。还有通过问卷、专项咨询实验、聚类、因子分析等来确定专项体能训练手段。

从以上叙述中可以看到，确定专项体能训练的手段是多种多样的，既有无维度的、一个维度的、二个维度的，也有多个维度的。有从生理学角度为主的来确定，也有从训练学角度为主来确定。但是对专项体能训练手段进行界定时，无维度或仅从一个学科单维度进行，还远远不够。现代生理学、解剖学、生物力学等学科知识与训练学理论紧密结合，形成多维度的训练手段，这样才能对专项体能训练手段的优选提供科学的依据。

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