人體運動生物力學研究范文

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篇1

【關鍵詞】體育教學； 運動生物力學； 積極作用

1 前言

在體育教學中，為了提高體育教學成果，應加深對運動生物力學的研究，積極利用運動生物力學，提高體育教學質量，促進體育教學發展，為體育教學提供有力的支持。基于這一認識，我們應對運動生物力學引起足夠的重視，應結合體育教學實際，發揮運動生物力學的積極作用，推動體育教學的全面發展，滿足體育教學發展需要。為此，我們應對運動生物力學發展歷程、開展運動生物力學研究的作用及運動生物力學在體育教學中的作用進行深入研究，提高研究質量，保證了體育教學的開展效果。

2 運動生物力學發展概述

運動生物力學研究是以體育動作為核心， 運用人體解剖學、人體生理學、力學的理論與方法， 研究人體運動器系的生物力學特性和人體運動動作規律， 并根據影響人體運動的內部和外部條件尋求人體運動技術的合理性和更佳化， 以及訓練手段的有效性， 為發展運動能力提供理論依據。近幾十年來， 國際運動生物力學發展較快， 新材料和計算機的運用使生物力學的測試手段向自動化、準確化和快速化的方向迅速發展。學科間加強了滲透和協作， 使生物力學的知識體系更加完善。在人體結構的研究、測試方法和手段、測試數據處理的速度與準確度、研究的深度與廣度等方面都具有較大程度的提高。例如在圖像采集與分析技術由于近期的不斷突破， 已經逐步趨于完善， 這為運動生物力學走向體育實踐， 實現運動訓練的可視化和快速反饋作好了準備。美國科羅拉多州奧林匹克中心生物力學實驗室為美國國家田徑隊進行現場圖像采集與圖像分析， 幫助運動員增強運動本體感受并改進技術， 效果良好。我國自年成立運動生物力學分會至今， 科研活動已經開展了余年并取得了一定的成績。

3 運動生物力學研究的作用分析

從目前運動生物力學的研究情況來看，開展運動生物力學研究是十分必要的，運動生物力學研究的作用主要表現在以下幾個方面：

3.1 運動生物力學研究對明確運動原理有著重要作用

從運動生物力學的研究內容來看，運動生物力學對運動原理進行了深入研究，提高了運動原理的研究效果，促進了運動原理取得積極效果。所以，運動生物力學研究對明確運動原理具有重要作用，我們應積極推動運用生物力學研究全面深入開展，滿足體育研究的實際需要。

3.2 運動生物力學研究推動了運動學本質的研究

運動生物力學研究對運動規律和運動學本質進行了探討，可以作為運動學本質的典型研究手段。為此，我們要對運動生物力學的作用有足夠的重視，應正確理解運動生物力學研究的作用，推動運動學本質的研究不斷向前發展，使運動學本質研究取得積極效果，促進運動生物力學研究達到預期目標。

3.3 運動生物力學研究提高了運動學的整體研究質量

從目前運動生物力學的研究來看，運動生物力學的研究對運動學研究具有重要的推動作用，能夠保證運動學的研究取得積極效果，能夠對運動學研究起到積極的促進作用。所以，我們應認識到運動生物力學的研究作用，積極開展運動生物力學的研究，提高運動學的整體研究質量。

4 體育教學中運動生物力學的積極作用分析

從運動生物力學的研究來看，運動生物力學在體育教學中得到了重要應用，體育教學中運動生物力學的積極作用主要表現在以下幾個方面：

4.1 運動生物力學對提高體育教學質量起到了積極作用

由于運動生物力學的研究內容具有一定的實際意義，因此運動生物力學研究未來體育教學的開展提供了有力的支持，保證了體育教學開展的整體效果，充分滿足了體育教學發展需要。為此，我們要認識到運動生物力學對提高體育教學質量起到的積極作用，推動運動生物力學研究的深入開展。

4.2 運動生物力學對促進體育教學發展起到了積極作用

應用了運動生物力學，體育教學在深度、廣度和專業性方面有了較大的提升，對體育教學發產生了積極的促進作用，保證了體育教學的整體質量，提升了體育教學的整體水平。所以，我們應對運動生物力學的促進作用有足夠的重視，應采取必要手段，提高運動生物力學研究水平。

4.3 運動生物力學對改變體育教學發展模式具有重要作用

在體育教學中開展運動生物力學以后，體育教學在內容和方法上發生了改變，體育教學發展模式發生了變化，體育教學發展整體效果更理想。所以，我們應對運動生物力學的作用有足夠的認識，積極推動運動生物力學研究的開展，保證體育教學發展取得積極效果。

5 結論

通過本文的分析可知，在體育教學中，運動生物力學在研究內容和研究方法上對體育教學產生了積極的促進作用，保證了體育教學取得積極成果，推動了體育教學的全面發展，滿足了體育教學的實際需求。所以，我們應認識到運動生物力學在體育教學中的作用，促進體育教學的發展。

參考文獻：

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[4] 唐剛；人體典型運動生物力學仿真分析[D]；上海交通大學；2011年

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關鍵詞 競技武術 散打踹腿技術 運動生物力學 分析

1緒論

根據散打的動作特征和技術要求，每一個踹腿動作過程中都要經歷提膝、翻小腿和踹擊三個階段，而踹腿動作中的翻小腿和踹擊往往是同時進行的，所以我們將其分為提膝和翻踹兩個階段。同時為了敘述方便，我們將為完成技術動作支撐人體重心的腿稱為支撐腿，而進攻擊打目標的腿稱為攻擊腿。運動技術水平的表現跟腿法技術密切相關，自古就有諺語“手是兩扇門，全憑腿打人”，這充分說明了腿法技術在散打運動中的重要作用。根據馬學智對1999年全國武術散打錦標賽的研究表明：在進攻技術中，腿法比拳法的運用次數多。而在眾多的腿法中踹腿是直線性腿法的典型代表，又有“先鋒腿”之稱。因它在技、戰術上具有能攻善守之優點，且在打擊力量、打擊速度等方面明顯優于其它腿法動作故被運動員視為進攻得分的主要動作之一，是散打中運用率較高的腿法。馬莉芳、韋海峰對武術散打王爭霸賽腿法技術的運用進行分析得知，側踹腿共運用544次，占整個腿法使用總數的24.8%，僅次于橫踢腿，是有效的得分手段之一。從現場觀察統計來看，側踹腿攻擊部位多在胸腹部，缺乏高、中、低位的變化，攻擊距離也有一定的局限性。梁亞東、肖紅征對“第5屆世界武術錦標賽”散打決賽腿法技術運用進行分析，結果表明：運動員掌握腿法技術的好壞直接影響其比賽成績。腿法技術訓練質量越高，在瞬息萬變的激烈比賽中運用的實效性越好。蹬腿和側踹腿是遏止國外運動員擅長的重拳及近身摟摔打法的實效技術。在訓練中要針對性的提高其動作速度和攻擊威力。對前腿側踹這個具有代表性的動作進行客觀而系統的分析，從而歸納其內在的運動生物力學特點和規律，對今后的教學與訓練提供科學的理論依據將有十分重要的意義。

2研究現狀

查閱《體育與科學》、《中國體育科技》、《體育文史》及北京體育大學、上海體育學院等12所體育院校的學報，《浙江體育科技》、《遼寧體育科技》等14家體育科技期刊近十年來有關散打運動方面的研究文獻以及武術領域專著和論文后得知，國內學者對散打運動訓練方法、戰術應用、營養衛生及賽制改革等方面的研究取得了一定的成績，但真正對散打運動技術動作進行深入研究還顯得不夠，運用運動生物力學的研究方法進行探討散打動作技術的成果還非常有限，其文獻報道寥寥無幾，更談不上綜合分析和量化指標。關于競技武術散打踹腿術的生物力學分析這一課題目前尚屬缺乏。武術對抗性項目的開展，從武術套路的攻防含義中徹底地分離出來，形成了具有實用性技擊對抗的體育項目――競技武術散打。它是兩人按照一定的規則，運用武術中的踢、打、摔和相應的防守等技法進行徒手格斗對抗的現代競技體育項目。是中國武術的重要組成部分。武術是中華民族文化的瑰寶，在幾千年的發展過程中，由于科學技術不發達，沒有先進的實驗儀器和科學的理論支持，沒有條件對拳理、拳法做科學的分析研究。因此，前輩武術家在練拳習武的過程中，只能由感而發，將拳理、拳法中的一些原理及規律以感性認識的方式記錄下來，以指導后人習練武術，少走彎路。理論源于實踐，理論反過來又能指導實踐，促進實踐更好地發展。競技武術散打作為一項體育運動，已經推向世界，如果沒有堅實的理論為基礎，它的發展就不容樂觀。所以，競技武術散打的發展需要有一系列的科學理論為其奠定基礎，對散打基礎理論的科學化、系統化研究已經成為擺在我們面前亟待解決的問題。運動生物力學作為體育運動的基礎理論，也是散打技術改M和提高的重要依據之一，故用運動生物力學原理對散打技術動作進行分析具有重要意義。人體任何合理的動作都要遵循運動生物力學原理，競技武術散打運動也不例外。任何合理的散打技術動作都必須符合人體解剖學、運動生物力學原理、運動學規律和武術技擊原理。運動生物力學是散打運動存在和發展的最重要的理論依據之一，散打任何技術動作都是在人體自身的內力與外力整體作用下完成的，運動生物力學原理貫穿在散打每個技術動作中。競技武術散打與運動生物力學原理交融滲透、密不可分。競技武術散打作為一項體育項目，其動作技術有著自身內在的規律性，如果不對這些規律進行科學把握，沒有一個標準化的通用技術，競技武術散打就不可能更好地發展下去，甚至難以讓世人接受。競技武術散打要想走向世界，和西方體育運動相互融合，共享一個“蛋糕”，就必須與現代科學知識相結合，走科學化的發展道路。本人在查閱了大量的文獻資料發現在散打中有關技法的論述較多，但大多是基于經驗介紹，缺乏應有的理論依據。運用生物力學手段對技術動作進行診斷和評價的報道極為鮮見，即使有也是零星的缺乏理論深度的或者研究方法和測試儀器已經不能適應現代體育運動發展要求的。從目前運動生物力學動作技術研究的方法和范疇分析，已經深入到通過三維測試分析系（下轉第146頁）（上接第144頁）統等來評價和診斷動作技術，但在競技武術散打運動中還很少見到。

3研究方法

本人采用QUALISYS-MCU500紅外遠射測試系統與三維測力平臺測試系統對散打腿法中較為常用的前腿踹腿技術進行研究，對不同水平運動員（優秀組與非優秀組）每組10人，共20人的踹腿技術進行髖、膝、踝關節角度測試、速度測試，并分析，力求找出前踹腿技術的運動生物力學特點及內在的規律，為進一步豐富、完善散打技術理論、優化動作技術、規范技術規格、預防損傷和科學選材作前瞻性探索。

5結論

建議散打運動應該更加科學化地發展，對動作技術的研究應該多借助一些運動生物力學、解剖學、生理學的研究方法和手段，并采用當今先進的實驗儀器進行測試與分析，使散打理論得到科學的驗證與補充，不斷豐富散打理論，以推動其更好的發展。

參考文獻

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關鍵詞：俯背運動 腰部損傷 力學分析

前言

腰痛一直是困擾人類最常見的疾病，尤其在體育運動中，腰椎損傷嚴重地威脅著運動員的身體健康和運動成績。據統計，在運動員中有60%―70%存在不同程度的腰椎疾患。因此腰部疾病的防治成為備受關注的話題。多年來，國內外學者對腰椎的生物力學性質進行了大量的研究，但由于腰椎生理結構的復雜性及研究手段的局限性，很多問題有待進一步的探索，特別是對運動員腰部損傷的防治成了亟待解決的問題。

脊柱是人體的支柱，腰骶部又是軀干連接下肢的橋梁，承受的載荷在整個脊柱中位居首位，同時其活動范圍也相對最大，正因如此，腰椎發生損傷的機率就較大。近20年來，研究人員用現代化的力學實驗方法及理論分析計算，終于在腰椎損傷產生機理方面得到了較大的進展。實驗表明：腰椎損傷大多是由于腰部脊椎骨、腰椎間盤、肌肉、韌帶的生物力學平衡關系被破壞而引起的。造成平衡關系破壞的原因很多，如長期積累導致脊椎的退行性變化，外力過于強大，活動范圍超過腰椎的最大生理范圍以及不當等由此引發一系列病變。要解決腰椎損傷的問題，應該先從腰部的生物力學性質的分析入手。

一、腰背部基本生物力學分析

1.腰背部肌肉韌帶的基本生物力學分析

腰背部肌肉分布均勻，通過收縮產生抗拒力維持腰椎的穩定。在運動狀態下，隨著強度和幅度的加大，致使腰部與腰部相關的肌肉、韌帶產生退變或損傷，從而使腰部承受慣性載荷在總體上相對減少。通過對每塊肌肉的研究證實，活的人體肌肉收縮或舒張時都做功，在相同條件下肌肉收縮所做的功比舒張時所做的功要大。因此，脊柱伸直時所做的向心舒張功要大于屈曲時所做的離心收縮功。

腰部棘突的方位平直向后，棘上韌帶深部纖維聯結相應的棘突，淺部纖維越過棘突3―4節，能控制棘突的前屈。棘間韌帶在腰部發育最強，對腰椎運動的影響也較大。因此，棘上韌帶和棘間韌帶兩種結構對于維持腰椎穩定起到了十分重要的作用，不僅控制腰椎的不同類型活動，同時也承受一定的牽拉、扭轉載荷。實驗證明在腰部4、5脊椎功能單位上，棘上、棘間韌帶提供12%―16%的張力強度、10%的扭轉強度。在屈曲狀態下，棘上、棘間韌帶對脊柱起穩定作用。還有研究證實，兩種韌帶結構在生理活動期間不僅存儲肌肉能量，同時也對脊柱關節起穩定和保護作用。

通過解剖學的研究我們了解到：在相鄰腰椎板之間存在黃韌帶，黃韌帶的構成中彈性纖維約占60%―70%，韌帶產生的預張力對腰椎間盤形成預應力，有助于保護腰椎及脊柱的穩定性，同時還能防止韌帶本身在腰椎后伸時發生彎折。人在20歲之前黃韌帶的預張力約為18N，而70歲的老年人黃韌帶的預張力僅為5N左右。由此看來，20歲前黃韌帶具有較高的彈性機制，腰部柔韌性較好，能承受大活動范圍的腰部動作，伴隨著年齡的增長，黃韌帶的彈性機制逐漸下降，腰部的劇烈運動就容易使腰部產生韌帶拉傷。黃韌帶的生理范圍為5%―50%，超過50%以后，剛性就迅速增加，在被拉長至70%時即會發生損傷。

2.腰椎的基本生物力學分析

腰椎位于人體的中部，是脊柱運動的樞紐，其中椎間盤最厚，占椎體高度的1/2。腰椎活動幅度大，當彎腰即腰椎屈曲時，椎間盤前窄后寬，使腰椎的生理彎曲由前凸變平或稍微后凸。腰椎伸時，則使腰椎生理彎曲度加大，腰椎的屈伸是以第一骶椎為支點的多關節活動。上體前屈時，纖維環前部膨出，而后部伸直。上體后伸時，后纖維環松弛后凸，后凸的纖維環使椎管前后徑縮小，導致神經根或馬尾神經受壓。另外，腰骶椎間盤不論脊柱呈何種屈伸角度，其載荷形式幾乎均為壓縮應力，且應力大小與體重、脊柱前屈的角度有關。由于椎間盤在兩相鄰脊椎骨之間，前后部均受韌帶保護，尤其前部纖維較厚，并受腹腔內壓力的支持，當壓縮應力足夠大或做長時間靜力性動作時，會導致韌帶和纖維疲勞。此時，髓核向后突出比向前突出的可能性大得多，當壓縮應力非常大時，就會直接損傷椎骨。

二、俯背運動對腰部損傷的影響

多年來，無論在運動訓練或體育教學以及大眾健身運動中，俯背運動被大多數人所接受，在運動員的訓練過程中運用更為廣泛。多數研究人員只考慮到它可以增加腰背部及大腿后部肌肉和韌帶的柔韌性，但很少有人研究它是否對人體有不利的影響。畢竟每件事物的存在都是有利也有弊的，所以俯背運動的負面影響也是不容忽視的。

我們完成某個動作，都是靠關節、韌帶及肌肉的拮抗作用來完成的。脊柱的運動也是靠腰椎關節、關節間韌帶以及脊旁肌肉群發動的。如上體屈曲時，先從腹直肌及腰大肌開始，然后以上體重量為負荷使屈曲進一步發展，此時豎脊肌起控制作用，但彎曲程度繼續加大至完全屈曲后，豎脊肌失去功效，僅靠脊后方韌帶維持以防止關節內部受傷。從屈曲位到伸直位時，豎脊肌逐漸拉脊柱伸直，到越過中軸至繼續伸直時腹肌又起控制作用。

對于腰部損傷來說，腰椎的位置結構及其運動形式對損傷都存在極大的影響。腰椎的病變是極其常見的，也可能導致多種疾病的發生。這與腰椎的活動范圍有著密切的關系。下表是綜合他人及自己研究所得的結果，主要表現了腰椎的生理活動范圍。

由表格中可以看出，腰椎各關節段的屈伸活動范圍由上到下逐漸增大，而側彎范圍除腰骶關節偏小外其余部分大致相等，軸向旋轉則以腰骶關節為最大，但仍明顯小于屈伸和側彎的幅度。這主要與關節面的方向相關。雖然單個腰椎關節活動范圍不大，但是五個關節疊加起來，其活動的范圍卻很大，而且能夠支持人體的各種腰骶及動作。但腰椎活動的范圍也有一定的局限，如果運動時腰椎活動范圍超過了極限程度，則會導致腰椎的損傷。

通過表中數據表明，腰椎前屈的生理范圍應不超過50度。大多數人都有可能在運動中使腰椎屈曲范圍接近甚至超過正常生理范圍，偶爾的運動雖不能造成損傷，但長期積累就會導致疲勞，從而對腰椎引起損傷。因為肌肉韌帶都是粘彈性組織，在其經常被拉長時，尤其是過度拉長時就會產生肌肉松弛，此時腰部的肌肉和韌帶起了穩定和保護脊椎的作用，而大量的做俯背運動、過長時間的積累，腰部肌肉就會疲勞，韌帶也會產生松弛，使其穩定和保護的作用減弱。因此，脊柱是更容易因大幅度運動而超出其生理活動范圍造成損傷。實驗證明，俯背運動對腰椎存在一定的損傷，多做則會積累導致腰部慢性損傷，損傷的主要病變是椎骨變形以及腰椎間盤脫出、突出等而壓迫神經造成不良后果。

三、結論和建議

本文主要闡述了長期俯背運動對腰椎及腰背部肌肉和韌帶彈性存在的不良影響。長期積累還會導致肌肉疲勞、韌帶松弛而影響脊柱的穩定性，從而使腰椎發生損傷。

隨著體育運動的發展，競技體育日趨激烈，運動訓練強調大運動量，腰椎負荷必然隨之加大，損傷問題就越發突出了。據此我從生物力學角度提出兩方面的措施：一是預防，要使教練員和運動員充分掌握腰椎及腰背部肌肉韌帶的生物力學知識，并用以指導實踐，減少導致損傷的危險動作的出現。如舉重項目中要盡量避免遠離身體的提鈴動作，體操運動中要縮短靜力性動作的持續時間。二是及時治療，運動生物力學研究成果可為臨床提供醫療依據，學習和掌握腰椎損傷的生物力學因素及機制將進一步推動腰椎疾病的治療。另外在日常生活中，也要盡量避免遠離身體的脊柱充分前屈的提物動作，從而減少由于肌肉韌帶及纖維疲勞引起的椎間盤髓核突出癥的發生，避免因過度疲勞而引起的腰部疾患。

參考文獻：

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關鍵詞：網球； 正手擊球； 發球技術；綜述

網球運動已經從貴族走向平民化，越來越多的人開始喜歡并從事網球運動。網球是一項技術性很強的運動，它不僅需要大關節、大肌肉群的運動，而且還有小肌肉群的參與。正手擊球是網球諸多技術中最重要的技術，是各種打法都必須具備的主要的得分手段。從某種意義上講，可稱為網球運動員的生命，技術風格是否鮮明、突出主要取決于其正手擊球的威力。

1.正手擊球動作的生物力學分析

1.1 引拍動作

引拍后擺階段以手為主的軀干和上肢的轉動，以腳為主的軀干和下肢的轉動是身體形成了適當的前擺姿勢。在網球中，基本上所有的動作都軀干k上下肢體扭轉的特征。擊觸地球時，從準備姿勢到后擺完成軀干扭轉120 o_ 。網球正手擊球中軀干的扭動角約為30。，這表明在完成后擺時，肩軸比髖軸扭轉的角度更大，這對拉長肌肉有一定的作用 。在擊球過程中肌有拉長一縮短周期的特性。肌肉在后擺階段進行了預拉伸并儲存了彈性勢能，后擺期肌肉的離心收縮后緊接著就是向前揮動階段的向心收縮，不管是后擺的完成時還是在前揮早期，記錄到的最大角度可代表預先拉長程度。

1.2 向前揮拍擊球

擊球時，器械的揮動速度和運動軌跡，決定了擊球類型、運動方向、旋轉及速度。軀干的轉動和下肢的伸展，使球拍向前運動。富吉薩瓦等研究顯示，軀干的有力轉動對擊打手臂的滯后運動極其重要，這樣在前擺早起了拉長肩部肌肉”。軀干連續向前轉動，在擊球時肩軸幾乎與底線平行，此時的肩軸領先于髖軸約10。雖然在擊打平擊球、上旋球、下旋球以及過肩高球時的向前速度不同，已經證實，肩的速度對向前和向上擊球速度的作用約為15％_J 。在擊球過程中上臂向前運動是正手擊球的主要力學特征，它產生向前速度的20％-30％ ，向上速度的20％。

1.3協調鏈

網球的擊球過程中，大肌肉群的發力必須與小肌肉群的控制相互配合，所以不只是依靠手臂力量，還必須借助于全身的協調用力才能擊出理想的球。有效地利用身體的協調鏈，在克服慣性后達到的動態平衡中，充分利用反作用力、動量和彈性能，把握好擊球時機和節奏，從而打出一記高質量的回球。

根據人體協調鏈的原理，從腿部、髖部、上體、頭肩四個環節對正手擊球過程中的觸球動作進行分析。

2.發球技術動作的生物力學分析

2.1對網球發球技術的研究

發球的整個過程分為握拍與站位、拋球、過渡、向后引拍、揮拍擊球、隨揮六個環節。現對拋球，揮拍擊球進行精密的分析。現在的技術研究主要是分析世界的優秀發球手一些國際頂級發球高手他們發球技術的優點，加以練習，從而來提高發球的技術和發球的速度。主要區別在向后揮拍和過渡這兩個環節。向后揮拍有兩種：一種是有下向后上引(如費德勒、納達爾等等優秀選手)，另一種是由前向上向后引，(如羅迪克、海寧等等)嘲；這兩種向后引拍的方式，都是人們效仿的技術，至于那種有利于提高發球的速度，并不太清楚；過渡的方式也有兩種：一種是上部并腿，這是大部分選手采用的一種過渡方式(如羅迪克)，其優點是利用重心的快速前移有利于增大發球的力量，其缺點是容易破壞人體的平衡，影響發球的準確性，上步時前腳向內轉動，另一種是不上步(如費德勒)，即后腳不移動，其優點是有利于保持人體的平衡，有助于發球的準確性，其缺點是力量稍差。

2.2拋球路線

拋球后，球向上飛行的線路是否垂直，將會影響到球員在擊球時的穩定性，如果球被拋出后在水平方向上有較大的速度，那么在對球進行空間上的判斷上就會增加難度，在網球的所有擊球過程中，對球位置判斷的準確都是十分重要的，而假設球如果飛出后只在垂直這一個方向上運行，那么運動員就只需要在一個方向上判斷擊球的位置。其實在現實的拋球過程在中，都不可能達到絕對的垂直，我們盡量減少拋出的球在飛行線路上與垂直方向的夾角。

2.3超越器械階段

超越器械動作是投擲動作技術的重要組成部分，同樣也是發球的重要組成部分，超越器械是在動作最后的用力開始前，身體(尤其是下肢)以更快的速度向前運動，造成髖部橫軸運動速度超越肩部橫軸運動速度，使器械落在身體后面，使身體處于扭緊狀態，形成下肢在前，上體在后的傾斜姿勢。超越器械動作能充分把器械遠遠地留在身體后面，使器械的工作距離大大增加。由于身體的傾斜使器械和身體的重量壓在彎曲的右腿上，這也為最后蹬伸增加了距離@。

3.結論

通過對網球正手擊球及發球技術動作綜述，得出以下結論：

3.1正手擊球

3.1.1根據人體協調鏈原理，充分而有效地利用身體的每一部分，避免不必要部位的使用，掌握好各部分的發力時機，將對擊球動作提供更大的力量同時減少受傷機會。

3.1.2網球正手擊球過程中的觸球環節，必須充分利用人體的協調鏈，即腿、髖、上體、頭肩四部分協調有序的用力，克服慣性，保持平衡，利用反作用力，大肌肉群收縮存儲彈性勢能，小肌肉群精確控制，使全身的力量順暢地傳遞到球拍上，線動量和角動量完美結合，在恰當的擊球點擊出一記好球。

3.2發球

3.2.1提高腰腹部肌肉的訓練，尤其是原地轉肩的爆發性用力與腹肌的訓練，提高發球時候身體的扭轉性發力；

3.2.2在訓練中，加強腿部向上的蹬伸力量的訓練，提高發球過程中下肢動作技術的學習，使下肢在蹬地發力時更加符合鞭打動作技術，為上肢揮拍擊球提供。（作者單位：云南師范大學）

參考文獻：

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［5］ 劉祖烈． 網球運動中動態球的力學分析，網球天地，1997，5

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關鍵詞： 短跑 髖關節 肩關節 擺動

1.引言

100米跑是高考體育考生必考的項目，100米跑成績直接影響高考成績。廣大教練員對短跑的訓練格外重視。隨著體育科學理論的發展和塑膠跑道的出現，在每年的全省體育高考中，100米成績有了大幅度提高，但是筆者經過調查發現本地區的100米成績一直處于停滯狀態，與全省短跑水平的差距不斷加大。究其原因，有客觀的原因，也有訓練不科學的主觀原因。下面從生物力學的角度，以10名嘉峪關市第一中學體育高考生為研究對象，主要采取文獻資料法、實驗對照法和統計分析法等研究方法，分析擺動技術對提高短跑運動員的速度的作用。

2.20世紀60年代之前的短跑技術理論

20世紀60年代前，專家學者普遍認為：“跑的主要原動力是后蹬所獲得的支撐反作用力”，“為了加大跑的動力，蹬地腿的髖、膝、踝3個關節要盡可能地蹬直”。因此，整個短跑動作的技術特點是：軀干前傾較大，大腿高抬，小腿前伸，腳的著地點距離身體重心的投影點比較遠，步幅增大，步頻減慢，整個短跑動作盡可能發揮伸膝的力量。由此，人們普遍認為腿在后蹬時的反作用力是推動人體向前移動的主要動力，其他身體的用力動作都是為配合后蹬這一關鍵技術環節而創造有利條件的。所以，決定短跑成績的主要因素是腿在后蹬時的反作用力。

舊的短跑技術理論忽略了對擺動腿動作技術的研究，只是簡單地認為沒有充分的后蹬支撐，就不可能有很好的擺腿技術。要求擺腿時大腿充分高抬，小腿自然緊緊折疊，在對擺腿的力量、速度和方向上沒有做出明確具體的要求，特別是應以髖關節為軸的快速擺腿和以肩關節為軸的強有力擺臂動作沒有做進一步的闡述和說明，可以說是重要缺憾。因此，為了適應現代短跑發展趨勢，必須對以髖關節為軸的高速擺腿和以肩關節為軸的強有力擺臂動作作進一步的研究和探討。

3.以髖關節為軸高速擺動的短跑技術簡介

20世紀80年代初期世界上許多著名的專家學者就提出，以髖關節為軸的快速擺動―平動運動作為現代短跑運動和短跑技術的主要理論。如劉易斯的教練員湯姆泰萊茨認為：后蹬這一術語不能貼切地描述支撐腿離地面這一過程，以髖為軸的高速擺動是影響現代短跑速度的主要因素。我國學者早在1996年前后就提出“用髖跑”的短跑技術。

許多學者曾形象地比喻髖是牽引人體跑動的“發動機”，是人體快速前移的“馬達”，實際上它的主要功能是通過腳與地面的接觸實現的。髖與腿腳的關系就像汽車的發動機與車輪的關系一樣。汽車要跑得快，表面上看是車輪轉得快，而實際上是發動機在起牽引作用。人體水平加速的主要動力來源與髖，以髖關節為軸的快速擺動―平動運動是當代短跑運動和短跑技術的本質。后蹬動作被看做是以髖為軸的擺動運動的延續，后蹬基本不存在腳著地時的再次發力過程，否則，勢必破壞跑的周期性、連貫性和協調性，跑進的步幅和頻率將大大降低。據研究顯示，現代短跑著地時間共大約80毫秒，后蹬時間大約30毫秒，不難看出后蹬力量的效果實際上和以髖關節為軸大腿后擺的力量和后擺的速度成正比。

3.1以髖關節為軸快速擺動技術對保持步頻和增加步長的作用

人體的生長發育規律決定了步頻的提高一般在10～13歲左右，但步長的增加不受這一年齡段的限制，因此，我們在運動訓練的過程中可以盡量增加步長，特別是對參加體育高考的學生來說，增加步長具有積極的現實意義。積極送髖或者伸髖擺動技術可使髖關節沿身體垂直軸向內向前旋的幅度增大，從而增加步長。如果擺動腿的速度加快，支撐腿的小腿積極有效地扒地，支撐腿進行退讓性收縮的時間就會縮短，從而在送髖擺動力量作用下產生加速度，途中跑的過程使速度的慣性繼續保持，人體重心迅速超過支撐腿支點，較快通過垂直支持階段，縮短支撐腿進行等長收縮時的時間。良好的送髖或者伸髖擺動技術，可以減小后蹬角度，增加后蹬力量，加速后蹬動作，送髖使身體重心騰起角度縮小，后蹬力量加大，速度加快，縮短騰空時間。因此，積極送髖或者伸髖擺動技術在跑的各個階段中都能使各動作的時間相對縮短，從而有利于步頻的增加。

3.2以髖關節為軸快速擺動技術可以減小短跑運動中著地腳制動的阻力

以髖關節為軸的擺動腿的快速高抬前擺，是髖腰肌和股直肌等髖部肌肉積極收縮的結果，擺動腿的大腿加速向前上方擺動，小腿放松則自然下垂，擺動腿的大腿擺動至大約水平后，股后肌群爆發性收縮，大腿快速用力制動，然后積極下壓，直至前腳掌扒地式著地。由于送髖擺大腿，髖、腿的重心向前移動，導致人體的重心也向前，雖然由于擺腿增大了步幅，但腳著地點與總重心投影間的距離卻不變。資料顯示：“一般高水平運動員跑進時腳的著地點距總重心投影點約27～37cm”，這與運動生物力學揭示的“減少著地時制動阻力的方法是縮小著地點與總重心垂直線的距離”的原理相符。從人體解剖學的角度可知，人體髖關節肌肉生理橫斷面大于膝關節和踝關節的生理橫斷面。依據運動生物力學的原理，運動首先由較大肌群發力，依次傳遞到小肌群，大肌群的力量是主要力量。現代短跑技術強調以髖關節為軸快速擺動技術，是符合運動生物力學和人體解剖學原理的。

3.3以髖關節為軸快速擺動技術提高了腳“扒地式”著地的有效性

以髖關節為軸快速擺動技術，也就是建立正確的以髖為軸腿的快速擺動并帶動小腿積極扒地的動力源，從而形成優越的“扒地式”技術。據人體在騰空運動時人體各個環節的運動速度與人體質點運動的關系可知：“在腳著地的瞬間，腳向下運動的垂直速度快于人體質點向下運動的垂直速度”。可以這樣認為，人體在騰空時擺動腿積極向下向后的擺動及“扒地”動作，減小了地面對人體的阻力，速度損失不明顯，這一技術動作充分保證了短跑者身體重心的平穩性和動作的連貫性。

4.以肩關節為軸的強有力擺臂動作是短跑運動中十分重要的環節之一

擺臂動作的速度、幅度、方向和肩關節的靈活性直接影響速度和下肢擺動效果，由于在跑步的過程中上肢除了對下肢動作頻率有帶動作用外，還起到平衡身體的作用，同時上臂擺動有力，與下肢配合協調，使軀干縱軸旋轉的幅度增加，因而延長了大腿前擺的有效距離，增加了步長。

5.結語

5.1以髖為軸的高速擺動力量才是人體快速行進的最根本動力源。提高短跑速度的關鍵，應該在訓練中重視髖部、大腿后側及小腿肌群力量的發展。

5.2以肩關節為軸的強有力擺臂動作是短跑運動中十分重要的環節之一。擺臂動作的速度、幅度、方向和肩關節的靈活性直接影響速度和下肢擺動效果。

5.3大腿積極擺動技術，能增加運動員的步幅，減小短跑中地面對著地腳的阻力，形成有效的腳“扒地式”著地技術，形成現代短跑技術步頻高、步幅大、動作協調、身體重心上下起伏小的特點，是符合運動生物力學和人體解剖學的理論基礎，充分展現了高效率和科學性。

參考文獻：

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[3]王志強，吳飛，李清華，王小鵬.對短跑途中跑支撐擺動技術機制研究[J].北京體育大學學報，2003（01）.

篇6

關鍵詞:知名籃球鞋;耐克全掌氣墊籃球鞋;安踏非氣墊籃球鞋;力學性能

中圖分類號:G804.61文獻標識碼:A文章編 號: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

中國是世界上最大的運動鞋生產和制造基地,在如今全球范圍內,每兩雙運動鞋中就有 一雙是中國制造的。國內著名品牌運動鞋在最近兩年內適應市場專業細分后,開始了自己真 正的專業開發,但其專業性能無法與Nike、Adidas、Asics、Reebok等國際品牌相抗衡。中 國的運動鞋品牌公司很少有自己的研發中心,基本上還是處于產品開發的水平,根本沒有自 己的運動生物力學、生理學、運動學的研究機構支撐其品牌的專業化發展,更多以款式獲得 消費者的青睞。

幾乎所有的生產廠家都宣傳自己產品在部分力學性能上的優越性,提高產品核心競爭力 和附加值,從而影響消費者的認知,產生明顯的價值差異。然而大部分籃球運動鞋僅僅只是 設計上的美觀而缺少實際功能價值,受外界沖力的減少不一定意味著更有效的減少運動損傷 ,因為膝關節損傷的重要因素更多的是運動中的踝關節外翻損傷所致。本論文基于實驗方法 對國內外二款知名籃球鞋的部分力學性能進行測試,評價這兩款籃球鞋的生物力學功效。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 以國內知名品牌安踏非氣墊籃球運動鞋與國際著 名品牌耐克氣墊籃球運動鞋的力學指標性能為研究對象。

1.2 研究方法

1) 采用Kistler進行足底壓力實驗,實驗對象為寧波大學體育學院學生,對被試進行一周 的動作訓練,保證實驗動作的一致性。讓青年男性大學生穿著國外知名品牌耐克全掌氣墊籃 球鞋和國內知名品牌安踏非氣墊籃球鞋,測試“鞋-地”界面力學參數,測試前沒有劇烈的 運動,在安靜環境下隨機穿鞋進行測試,每次測試間隔時間為20 min。

2) 采用Quattro Jump縱跳板進行雙手叉腰原地縱跳實驗,每位被試穿“耐克”全掌氣墊 籃球鞋和“安踏”非氣墊籃球鞋分別進行縱跳,被試雙手叉腰,雙腳自然開立于Quattro Ju mp縱跳板上,聽到起跳信號后開始縱跳,記錄被試穿著每一款籃球鞋竭力縱跳十次的相關高 度,每次縱跳測

投稿日期:2009-04-15

作者簡介:裘琴兒,副教授,碩士,研究方向運動人體科學。 量間隔10 min,讓被試充分休息。

3) 實驗用鞋:實驗用鞋購置于大型百貨商店“耐克”和“安踏”品牌特許零售商專柜。

黑色:“安踏” 非氣墊籃球鞋(產品編號:162205-4)

白色:“耐克”全掌氣墊籃球鞋(產品編號:312971-101)

圖1 實驗用鞋

2 結果與分析

2.1 壓力實驗結果分析

2.1.1 實驗原理 根據動量定理的積分形式:

I=∫tt0(∑F1)dt=P-P0

式中所示合外力在一段時間t-t0內,質點動量的改變量等于這段時間內作用于質點合力 的沖量,P0與P分別表示質點的初動量與末動量。因合力的沖量等于各分力沖量的和, 而每一個分力的沖量可表示為平均作用力與時間的乘積。

∑F1(t-t0)=P-P0

在固定動作與訓練基礎上,通過測試運動員在一段時間內腳受到的平均作用力來反映運動鞋 底的緩沖效果,由于測試過程中運動員“鞋-地”界面的作用力不是平均分布,因此用“鞋 -地”平均壓力的大小來反映運動鞋的力學性能。

2.1.2 實驗結果分析

足底壓力測量技術(measuring technique of plantar pressure)是運用壓力測量儀器 對人體在靜態或者動態過程中足底壓力的力學、幾何學以及時間參數值進行測定,對不同狀 態下的足底壓力參數進行分析研究,揭示不同的足底壓力分布特征以及功能評定。

圖2 “鞋-地”界面作用力3D圖運動鞋是人體下肢末端(足)對地面施加作用力的介質,“鞋-地”是介質對地面作用 的界面。平均壓力是足底或者鞋底在運動過程中受到垂直方向力的平均值,峰值壓力反映人 體運動中足部受到外力的最大沖擊,因此這是足鞋相關研究的重要測量指標。“鞋-地”界 面的峰值壓力值是縱跳過程中Kistler三維測力臺測得的鞋底對測力臺壓力的最大值,如圖2 測力臺測得的“鞋-地”界面作用力3D圖。

本實驗中,通過對國內外二款知名籃球鞋安踏與耐克的壓力測試表明,幾乎所有的被試 者安踏平均壓力與峰值壓力比耐克稍高,但二款籃球鞋“鞋-地”界面的平均壓力與峰值壓 力都不存在顯著性差異(表1,表2)。

表1 二款籃球鞋鞋―地界面平均壓力值N

被試

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

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

被試9 680.07±54.07620.51±50.91 59.5 6 >0.05

被試10688.33±49.14 670.36±47.3717.9 7>0.05 表2 二款籃球鞋鞋―地界面峰值壓力N

被試安 踏峰值壓力耐克峰值壓力峰值壓力差P被試1 1678.75±42.63 1673.08±51.015.67

>0.05被試2 2013.95±65.28 2010.45±29.253.5

>0.05被試3 1628.03±40.36 1625.87±36.982.16

>0.05被試4 2231.85±75.11 2191.63±101.28 40.22

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

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

>0.05被試7 1792.51±48.12 1778.08±45.28 14.43

>0.05

被試8 1570.29±51.50 1561.47±16.778.82

>0.05

被試9 1948.02±84.07 1892.25±40.95 55.77

>0.05

被試101791.07±109.54 1793.59±67.29-2.52

>0.05

在“鞋-地”界面(鞋底)上,利用三維測力臺所測得的作用力始終是鞋地界面與人體 重力等作用力的合力,這兩款籃球鞋雖然不能改變地面測到的合力來提高運動能力或成績, 但是兩款鞋可以通過各自不同的材料和結構設計調節合力對足底和對鞋材料結構的不同分力 ,一定程度降低足底峰值壓力和平均壓力。在這一點上,本實驗采用的國外知名品牌“耐克 ”全掌氣墊籃球鞋要好于國產知名品牌“安踏”普通籃球鞋,這說明在壓力測試過程中,二 款籃球運動鞋通過自身的材料和結構設計,在一定程度上保護運動員足部受到較大的沖擊力 。

2.2 雙手叉腰原地縱跳實驗結果分析

2.2.1 實驗原理 根據h=12gT2算出人 體縱跳高度,T是人體騰空的時間,g為重力加速度。

利用傳感器性能,通過運動員對縱跳板接觸情況的測量,測出人體騰空時間,系統軟件 根據縱跳力自動計算和記錄縱跳高度。

2.2.2 實驗結果分析

本實驗中,通過對國內外二款知名籃球鞋安踏與耐克的縱跳高度測試,顯示安踏非氣墊籃球 鞋的縱跳高度高于耐克全掌氣墊籃球鞋的縱跳高度,通過配對t檢驗,統計量的觀察值為2 .001,對應的雙尾概率p>0.05,認為二款品牌籃球鞋時縱跳高度并無統計學上的差異 性。這說明在縱跳過程中,二款籃球運動鞋利用外源力并不能提高運動高度(表3,表4)。

表3 安踏縱跳高度與耐克縱跳高度的基本描述統計

項目

Mean/cm NStd.Deviation安踏非氣墊籃球鞋縱跳高度52.2030 4.99 耐克全掌氣墊籃球鞋縱跳高度51.7330 4.82 表4 安踏縱跳高度與耐克縱跳高度的配對樣本t檢驗

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

可以推論,受試者雙手叉腰原地縱跳過程中,足部通過這兩款籃球鞋對地面施加的作用 力大小沒有差異,表明二款籃球鞋對運動成績(表現)的影響沒有差異。因為只有提高“鞋 -地”界面的作用力,才能提高起動的加速度,使得人體縱跳更高,起跑更快。所以兩款籃 球鞋都不能讓人體縱跳更高,起跑更快。

2.3 防滑性能實驗結果分析

2.3.1 實驗原理

從力學的角度,兩個接觸物體之間的滑動摩擦力取決于兩個因素,兩個物體接觸面的摩 擦系數和施加于受力物體上的正壓力。兩個接觸物體之間的防滑性能可以用摩擦系數的大小 來表示,根據摩擦學原理:

μ=f/N

μ是摩擦系數,f為摩擦力,N為正壓力。可以看出摩擦系數是一個無單位的比值,即物體開始運動時的拉力和壓力之比。

2.3.2 實驗結果分析

防滑是運動鞋應具備基本特性之一,是檢查一雙鞋性能的重要指標,良好的防滑性更有 利于運動時的穩定,從而減少傷害。鞋底的防滑性能用鞋底與路基的動摩擦系數和靜摩擦系 數大小來表示,摩擦系數越大,防滑性能越好。

本實驗中,通過對國內外二款知名籃球鞋安踏與耐克的摩擦系數測試,顯示耐克全掌氣 墊籃球鞋的摩擦系數大于安踏非氣墊籃球鞋的摩擦系數,通過t檢驗,二款知名籃球鞋 與測力臺面的摩擦系數,差異具有統計學意義,認為耐克全掌氣墊籃球鞋的防滑性能優于安 踏非氣墊籃球鞋的防滑性能(表5)。

從運動生物力學分析,運動時腳著地過程中先是滑動然后靜止,腳先受地面的滑動摩擦 力,靜止后受靜摩擦力。同時,鞋的防滑性能與場地息息相關,同一種鞋在不同材質的場地 上功能特性不盡相同,因此,運動鞋的防滑性能也與界面介質因素有關。

表5 耐克全掌氣墊籃球鞋、安踏非氣墊籃球鞋與測力臺面的動、靜 摩擦系數

項目耐克全掌氣墊籃球鞋安踏非氣墊籃球鞋

P靜摩擦系數0.883±0.068 0.821±0.045

3 結 論

1) 足底壓力實驗過程中,“鞋-地”界面上的平均壓力與峰值壓力顯示“耐克”低于“安 踏”,但二者之間無統計學上的差異,這一結果有待于實驗次數的增加來加以驗證。

2) 雙手叉腰原地縱跳過程中,“安踏”的縱跳高度稍高于“耐克”,二者之間并無統計學 上的差異。

3) 三維測力臺上測試摩擦系數過程中,”耐克”鞋的動靜摩擦系數優于”安踏”鞋的動靜 摩擦系數,二者的的動靜摩擦系數之間存在統計學上的差異。

參考文獻:

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篇7

關鍵詞：技術動作；人體自然姿勢；運動技術

1、人體自然姿勢的一般意義

現代運動技術，廣泛地應用運動生物力學的原理和方法進行分析和精心設計。但是任何運動技術的發展都離不開人體基本技能姿勢。如身體的直立姿勢、行走、奔跑和跳躍的基本姿勢，利用兩手作懸垂支撐、操持器械和投擲物體的基本姿勢……等等。在這些基本技能姿勢中包含著身體各部位在活動中的相互關系和維持姿勢平衡的方式，可以通稱為“人體自然姿勢”。

人體之運動，本質上是生理活動。是連接各關節的肌肉在大腦神經系統支配下產生的收縮運動。受生理活動規律，特別是高級神經活動規律所支配。因此每個教師在技術動作的教學過程中對動作結構的分析，不能停留在運動生物力學的概念之中。應該將運動生物力學原理與生理學規律相結合，注意人體自然姿勢的意義和作用。分析自然姿勢中身體各部分之間的相互聯系，以求達到提高教學效果。

2、頭部姿勢的重要性

頭為身之首。人的頭部處于身體的最高點，通過寰枕關節與頸部相連。可作前傾、后仰、左右側傾、左右旋轉和迥環運動。從力學角度看，若以寰枕關節為支點，頭部處于重心略偏前的不穩定狀態。頭部姿勢向任一方向偏傾，都可使重心發生變化，從而使維持頭部的頸肌張力發生變化，引起生理上“頸肌緊張反射”。在此意義上，頭部本身就是一個平衡器。

從解剖結構上看頭部不僅是耳、目器官之所在，而且內耳中有一前庭分析器構造，專司平衡感覺。當頭部姿勢向任何方向改變時，前庭分析器中三半規管和耳石裝置內之淋巴液產生流動壓力刺激感受細胞引起所謂“迷路反射”。

根據生理學原理，頭部姿勢的改變可以引起四肢肌肉緊張性改變：當頭俯屈時，表現前肢屈曲后肢伸張；當頭仰抬時則前肢伸張后肢屈曲；當頭側屈時，同肢側體伸張，對側肢體屈曲；當頭處于俯的姿勢時，四肢伸肌緊張性減低；當頭處于仰的姿勢時，四肢伸肌緊張性升高。對人體進行的研究也表明，頭部姿勢的改變能引起肌肉緊張的重新分配，以及肌肉時值和力量發生變化。如俄羅斯葉莫拉耶夫1937年發現頭后仰時背肌力量增加20公斤。白俄羅斯體育學院的凱撒列娃指出，當頭向一側傾時，對側的三角肌張力增高而同側的三角肌張力減低；當頭轉向一側時，兩側三角肌張力均增高，但同側的更高；當頭向后仰時，兩側的肌張力均增高；當頭前傾時，兩側張力均稍降低。

由頭部姿勢的變化所產生的作用，在教學實踐中可以觀察到很多的例子。如在作前后滾翻動作中，如不注意采取低頭姿勢，就難做到含胸團身滾翻，而在作側手翻、手翻、頭手翻一類動作時必須配合一定的仰頭姿勢；在單杠或吊環上作懸垂振擺動作，如果前擺時能配合低頭，后擺時配合仰頭，就容易成功；在雙杠上作支撐擺動，如果前擺時頭后仰，后擺時低頭，勢必造成嚴重傷害事故；在田徑運動中，投擲動作的最后出手均需配合適當仰頭。在挺身式跳遠的挺身動作時和背越式跳高過竿動作中，都需要配合仰頭，而落地時又必須配合低頭。在簡單的擺（踢）腿動作中也要注意頭部姿勢，前擺時配合低頭，后擺時配合仰頭，側擺時頭部向同側傾。再如廣播操這類徒手體操動作，如果不強調頭部姿勢，實難使動作完美正確。總之在任一動作的教學中都存在著頭部姿勢問題。應該充分認識到其重要性并且細心的加以研究。

3、上下肢的配合

手和腳（上肢和下肢）的分工是人類進化的標志之一。在運動活動中，上肢的功能有四個：第一、起平衡作用；第二、當下肢失去支撐意義時，代替下肢起支撐作用（包括懸垂支撐）；第三，配合下肢起協同作用；第四，掌握運動器械。從上肢的功能來看，上、下肢之間存在著緊密的配合關系。

人體的總重心位置一般與第三骶椎高度齊平。人體的上肢著生于遠離重心之上的肩部。通過肩關節活動，上肢可作外展內收、前屈、后伸和迥環運動。當上肢向任一方向舉起時，由于受重力的作用構成了重臂，產生了重力矩。重力矩是重力與重臂之乘積。重力作用的大小與物體所處位置的相對高度成正比。重臂的長短隨舉臂的角度和伸直程度而變化。因此可以通過改變舉臂高度（角度）、伸直程度和舉臂方向來任意調節重力矩的大小和作用方向。 因此上肢乃與某些動物的尾巴―樣起調節平衡的作用。

在上下肢的配合關系中，最簡單、最經常的例子是行走。在行走過程中兩替前進，當左足前邁時右臂前擺，左臂后擺，右足支撐體重，構成三重臂平衡姿勢。而且手臂的擺頻、擺幅與步頻、步幅相一致。如果這種協調關系遭到破壞，例如邁左足時左側手臂前擺，或者手臂之擺頻擺幅與步頻、步幅不相一致；或者手臂不作擺動動作時，平衡姿勢遭到破壞，身體就會產生左右搖擺晃動，致使行走困難，影響正常行進速度。

跑的動作是走的動作的激化和變形。上下肢的配合關系基本相同。因此在跑的技術動作的教學過程中如果忽視擺臂動作，或者對手足之間的配合關系認識不足，則是教學中的重大失誤。

上下肢的配合關系同樣存在于許多的項目的技術動作之中。例如起跳動作中的手臂向上擺動，投擲動作中的步伐配合……等等。教師應該對之加以細心研究。

4、肢端的作用

無論是下肢或上肢，從大的方面來說都由三個部分組成，即上臂（大腿）、前臂（小腿）和手部（足部）。手部和足部為肢體的端部。是機體與外界環境發生接觸聯系最多的部位，具有豐富的感覺末稍分布和較復雜的結構。

肢端的姿勢和狀態對于肢體的運動具有重要意義。“八字腳” （內八字或外八字）對跑的姿勢的影響是大家所最熟悉的。足跟先著地或足前掌先著地，步伐姿勢也不一樣。勾起足尖（背屈）踢腿時，運動向方是向上向后；繃直足背（屈）踢腿的運動方向是向上；足外翻動作有利于向外側踢腿。在跑步擺臂動作中，捏拳過緊往往是擺臂緊張不協調的原因；拳眼傾倒或攀背外翻（伸腕）容易產生左右擺臂，只有腕背保持平直和拳眼垂直地面才有利于前后方向擺動。研究肢端姿勢也實不可缺少。

一個缺乏經驗的教師在動作技術的教學過程中往往容易犯背誦教科書或教學參考書所羅列的全部動作要領的錯誤，之所以犯這一錯誤的原因，在于對技術動作形成的一般原理和動作要領之間的內在聯系缺乏足夠的分析；在于對人體運動生理學規律和人體自然姿勢中身體各部分之間的關系缺乏應有的重視。

參考文獻：

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【關鍵詞】跆拳道；后踢技術；腰部損傷

一、前 言

隨著跆拳道比賽激烈程度的提高，以及跆拳道規則規定后踢技術作為旋轉踢技術的一種，擊腹分值擴大到兩分，擊頭得分擴大到4分，后踢技術的應用比例越來越高。但是由于后踢技術較難掌握，在比賽中時機難以把握而且后踢技術本身準確性較差，從而不可避免的發生運動損傷。通過問卷調查和專家訪談法對后踢技術動作進行研究，分析后踢錯誤動作導致運動員腰部損傷的原因，以降低因后踢錯誤動作帶來的腰部損傷對運動員日常訓練和生活造成的不良影響，提高后踢技術在跆拳道實戰和比賽中的使用頻率和得分頻率。為跆拳道后踢技術的教學、訓練和比賽提供科學的依據，為跆拳道訓練中出現的腰部損傷的預防、治療及康復提供理論依據。

二、研究對象與方法

（一）研究對象

后踢錯誤動作以及其造成的腰部損傷為研究對象。

（二）研究方法

文獻資料法、問卷調查法、視頻分析法、專家訪談法

三、結果與討論

（一）后踢錯誤動作導致的腰部損傷的癥狀

據調查后踢導致腰部損傷的錯誤動作中，上體過度旋轉和身體轉動幅度過大或過小最容易導致腰肌急性拉傷。此外，在弓腰或腰部突然發力過猛、不當、外力過大或準備活動不充分等都會導致腰肌急性拉傷。

據統計，大部分腰肌勞損同學是由于急性腰肌拉傷后沒有進行及時的治療，或損傷尚未痊愈而繼續進行大強度長時間的跆拳道訓練，造成腰部肌群二次或多次損傷，最終導致腰肌勞損。除上訴情況外，即使是正確的后踢動作在長時間大強度的訓練后腰部肌肉處于疲勞的情況下，若疲勞長期持續不能得到很好的恢復也會造成腰肌勞損腰肌勞損。由于后踢錯誤動作使腰部勞累，扭傷等都會導致腰部肌肉僵硬處于緊張狀態，形成勞損。出現這樣的病癥時，生活中避免久坐和勞累。傷者主要癥狀是感覺腰背疼痛，時輕時重，或晨起，天氣變化時加重，稍活動后可減輕，勞累后容易復發。

（二）后踢正確動作的生物力學分析及肌電實驗結果分析

跆拳道后踢技術生物力學分析：王超在《跆拳道后踢技術的生物力學分析》一文中闡述了后踢技術一般由準備姿勢、轉頭及身體與踢擊腿的折疊蓄勢、伸髖及伸膝的擊打、擊打后迅速還原四個技術環節組成。后踢力的傳遞順序是：腰―髖―膝―腳，而發力點在腰上。為了提高后踢的效率，就必須使后踢保持直線的軌跡，有兩個關鍵環節，一是當上體轉到背對目標時就要及時“制動”，使轉動的能量向后踢方向傳遞，這時踢擊腿的同側肩需要留住并微向下壓以維持整個動作的平衡；二是踢擊腳要貼著支撐腿內側向后踢向目標。運用生物力學的知識對這四個組成部分進行分析不難看出，伸髖伸膝的踢擊是后踢技術的關鍵，而這個環節中腰部作為身體的中間環節而且是首先發力的部位，可見腰部的運動在后踢動作中非常的重要，正因為重要、使用次數多動作復雜難以掌握更容易照成腰部的運動損傷。要使后踢的力量、速度都充分發揮出來，就必須遵循大關節首先產生活動的原理。由于大關節首先活動的原理，腰部最先發力并且轉動幅度較大，但是由于腰部的特殊構造及生理活動范圍有限，難免會造成運動損傷。

（三）后踢正確動作和錯誤動作的對比分析

1.在轉頭及身體折疊蓄勢環節

（1）正確后踢動作：身體的發力順序遵循腰部大關節首先發力的原理，而頭的轉動反射性的加速身體的轉速，產生較大的慣性，另外轉頭后上體及時“制動”。

（2）錯誤的后踢動作：a、在此階段忘記轉頭，這樣因為頭的轉動而加速旋的身體轉動就消失了，為了是身體的轉動剛好背對踢擊目標，運動員必須加大腰部用力，這樣會導致腰部肌肉做工增多疲勞增加。b、腰部加大發力時，踢擊腿的同側肩沒有下壓“留住”上體，導致傷上體轉幅過大超過腰部的生理活動范圍和肌肉的承受范圍，容易導致腰部損傷。

2.伸腰伸膝的擊打環節

（1）這個技術環節中要不轉動速度增大，踢擊時強調大小腿折疊并緊貼支撐腿轉動。還要注意上下肢的配合不但要保持身體平衡同時踢擊腿的同側肩還要下壓同時形成與去干的扭轉，借以提高踢擊腿的力量和速度。在此環節中筋膜擴張肌、半腱半膜肌、豎脊肌等肌有重要的意義并極大的參與了動作的完成過程。

（2）錯誤的后踢動作，在此環節中最容易出現塌腰、未低頭壓肩，使身體呈兩頭上翹的釤，造成踢擊力量分散，并且對腰椎軟骨造成積壓是腰部的肌肉群出現反向牽拉，極易造成腰部損傷。此外，這些肌肉在后踢技術中大量運用會導致肌肉疲勞，在肌肉疲勞的情況下腰部的過多扭轉或其他錯誤動作都會導致腰部損傷。

（四）后踢錯誤動作導致腰肌勞損的原因

后踢動作為了提高后踢效率保持直線起腿，當上體轉到背對目標是及時制動，是轉動的能量向后踢方向傳遞，這是踢擊腿的同側肩需要“留住”微向下壓以維持整個動作的平衡。但后踢技術的錯誤動作上體上揚等沒有壓肩制動，肩部的上揚帶動腰部旋轉，這樣就會使腰部的生理平衡失去控制最終導致腰部損傷。由于后踢動作遵循大關節首先活動的原理，腰部最先發力并且轉動幅度較大，但是由于腰部的特殊構造及生理活動范圍有限，難免會造成運動損傷。

四、小 結

后踢導致腰部損傷的錯誤動作中，上體過度旋轉和身體轉動幅度過大或過小最容易導致腰肌急性拉傷。大部分腰肌勞損同學是由于急性腰肌拉傷后沒有進行及時的治療，或損傷尚未痊愈而繼續進行大強度長時間的跆拳道訓練，造成腰部肌群二次或多次損傷，最終導致腰肌勞損。人體腰椎活動范圍能夠支持人體做各種運動動作。如果超過腰椎生理活動范圍，則會導致腰椎的損傷，尤其在運動訓練中，教練員和運動員應注意掌握這一特點。

參考文獻：

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[2]黃強民，劉燕，劉沙麗，納強.脊柱側方向運動時軀干肌肌電圖期相變化和活動規律[J].脊柱外科雜志，2005.

篇9

本文對中醫手法教學進行了回顧和探討，總結出教學質量沒有實質性突破的根本原因在于“就手法而學習手法”的傳統“經驗式”的教學模式。解決這個問題的關鍵是在教學中引入現代物理學中的力學概念。在手法教學過程中合理恰當地安排和設計好教學內容，這將為手法醫學的發展產生重大影響。

【關鍵詞】 手法　力學　教學

手法是推拿和骨傷治療疾病的主要手段，《推拿手法學》是針灸推拿專業和骨傷專業學生學習的主干課程和必修課程之一，學生對手法學習、理解和掌握程度的好壞，將直接對本學科的臨床治療效果產生決定性的影響，也將直接影響到學生整體專業素質的高低。因此，手法教學是推拿和骨傷人才培養的重要環節之一。長期以來，我們在手法的教學和臨床帶教過程中，深切地感到傳統手法的教學模式只是一種純粹“繼承”式的學習，所培養的學生根本無法將手法醫術發揚光大，換言之，傳統手法的教學模式所培養的學生不具有創造性和創新性能力，打不開思路，找不到“將手法醫術發揚光大”的方法，問題的根本不在于學生思維的愚笨，而是整個教學模式根本就沒有培養學生創造性思維的環節，沒有給學生必需的啟發和提示。我們經過多年來的探索，發現在手法教學過程中全面引入現代物理學中的力學概念，將把手法的教學工作提升到一個新的層次。

1 傳統手法教學存在的誤區

在我國中醫藥院校的手法課教學里，內容上都是要求學生學習掌握一指禪推、按、揉、扌袞、扳、拔伸、推等教學計劃所要求的傳統經典手法，主要是掌握手法的術式結構和臨床運用，熟悉這些基本手法所派生的其他手法，輔助學習端、提、接、劈等其他各家各派的手法，教學的方式也都是沿襲老師先講授手法的動作要領、再進行示范動作表演、同學再在課堂上進行手法練習的教學模式，老師講完、學生練完，手法也就學完了。這只是一種“就手法而學習手法”的傳統“經驗式”的手法教學模式，只是一種“動作模仿式”的學習，毫無創造性可言！如果不從根本上改變目前的這種教學狀況，流傳了幾千年的祖國傳統手法醫學將永遠停滯不前，一代復一代的繼承，不會也不可能向前發展。雖然有部分老師在教學過程中也深感這種傳統教學內容和教學模式的刻板、機械和陳腐，做出過各種努力試圖去改變目前這種現狀，比如把教學地點放在臨床上或手法實驗室里，或采用互動式的教學方法等，但其本質并未能跳出傳統的教學方式，問題的關鍵在于教學觀念沒有質的改變，我們不能夠只是教授給學生“經驗式”的知識，不能夠只是要求學生能夠像“工匠”式的操作就行了，我們必須要求學生明白和理解手法的作用原理和作用效應，才能讓學生對手法的學習提高到一個深的層次。

手法教學要突破幾千年來的教學模式，使手法教學質量有一個質的飛躍，就必須從根本上跳出“就手法而學習手法”的傳統“經驗式”的手法教學模式，運用現代的思維方式來剖析其作用原理和生物力學效應，運用現代其他學科如物理學、生物力學和解剖學等學科的原理、方法和手段對古老的中醫傳統手法進行分析和研究，才能夠讓這門古老的祖國醫術煥發出新的生命和活力，并與世界手法醫學接軌。

2 對突破傳統手法教學模式的思考

要使手法傳統醫術與現代科學完美結合，就必須在整個手法教學過程中尋找一個最佳切入點。根據近年來醫學界對手法醫學的最新研究成果，結合西方醫學對手法的認識觀念，我們認為手法的最大特點在于“手法作用于人體，以力為作用特征［1］”。因此，可以把“力”的概念作為運用現代科學思維方式研究手法醫學的橋梁和紐帶。力學，橫跨于手法醫學和現代科學之間，力學概念的全面引入，可能為我們研究手法醫學開辟了一條光明之路。

推拿界有一句至理名言，曰“其療法的獨特性在世界醫學中獨樹一幟［2］”，但多年來，我們對其“獨樹一幟”的理解好像緊緊停留在一種感覺和模糊的認識上，對其“獨特之處”并沒有十分明確和清醒的認識，幾乎所有的手法醫學工作者都明顯感覺到了其治療方式的與眾不同之處，但都不能明確指出它為什么與眾不同，其“獨特之處”到底在哪兒？綜觀整個醫學體系，不同學科治療疾病的手段各不相同，內科醫生用藥，外科醫生用刀，針灸醫生用針，心理醫生用語言，就是手法醫學是以“力”為手段來治療疾病的，手法的運用過程就是一個“力”的運用過程，手法的治療原理其實就是力學效應。當然，這種效應不應該僅僅單純地理解為現代物理學上的力學效應，它還應該包括生物力學效應。

力作用于人體可以產生各種反應或效應，這已是不爭的事實，它包括血液循環的改變、各種神經反射的出現、肌肉的運動和變形、骨關節位移、胃腸道的蠕動、內分泌的平衡以及精神心理活動的改變等各個方面。現代力學研究對象是物體，將其研究方法運用于生物體研究，在某些環節可能有不盡合理之處，但這并不妨礙力學概念在手法教學時的引入，因為這畢竟是一條手法醫學與現代科學接軌的必由之路，不足之處僅在于現代物理學的研究方法和手段不能夠完全詮釋手法醫學的精妙之處，原因和錯誤不是現代物理學的笨拙和膚淺，而是各自的研究對象不同，人與物體畢竟是不可完全劃等號的兩件事物，人有精神和心理，而物體則沒有［3］。

3 力在手法量效關系研究中的作用

手法的量效關系歷來都是手法醫學界爭論的焦點話題，至今也沒有一個統一的觀點。手法量效關系的研究在相當長的一段時間內都將是手法醫學界面臨的重要課題之一，也是基本性問題，但具有相當的復雜性，因為至今仍有許多基本理論和技術上的問題亟待解決，要了解手法的量效關系，其難度可想而知。但手法的量效關系又是手法醫學工作者不能回避的問題，手法醫學要現代化，就必須認真對其加以分析和研究。量效關系的研究是現代科學的研究方法和思維方式，長期以來對手法量效關系的研究之所以沒有取得實質性突破，其根本原因在于多年來我們沒有找到一個好的研究手段來對手法醫學進行研究。力學概念的引入，將為手法量效關系的研究提供很多有益的幫助和啟示。

手法教學歷來都十分注重和強調力、能和信息的滲透性，但多年來對其滲透性并沒有明確的衡量標準，絕大多數時候都是依靠醫生和病人的一種感覺，這不符合現代中醫醫學的發展趨勢。自古以來，中醫自外向內都有皮毛、絡脈、筋肉、經脈、骨骼和臟腑之分，手法的作用效應到了人體的什么位置層次，應有一個明確的界限劃分和衡量標準，只有如此，我們才有可能對手法的操作規程進行客觀量化，是正確運用手法和產生療效的關鍵所在。現代物理學中的力學正好可以完美地解決這些問題，不失為解決手法作用層次的突破口。

4 力學概念在教學中的運用

4.1 力學基本概念的學習 手法教學中力學概念的引入，首先應學習一些基本的物理學概念。這些概念包括剛體、力、力矩、張力、變形、平衡、位移、旋轉、自由度、笛卡爾坐標系等，還應該介紹力學的一些基本要術，比如力的大小和方向、作用點、時間、長度等，與之相關的還有向量、質量、速度、加速度、頻率和固有頻率等等。這一章節的內容應在學習具體的手法之前作為基礎知識進行學習，只有在掌握了這些基本的力學概念后，才有可能進一步學習生物力學的知識。課時數以兩節課左右為宜，可以結合其他的物理學知識進行講解，以加深學生對這些概念的理解。如果在教學計劃中有安排手法的力學分析課，則需要在這一階段增加學習力學分析圖和力學計算公式的內容，為學生掌握手法的力學作用方式、有效力和無效力打下基礎，可以使學生更好地掌握手法的動作要領和用力技巧。

生物力學是研究力或能量作用于生物體、生物材料或生物系統時力的運動和形式的一門科學。在物理學概念基礎上，結合人體的生理解剖特點，學習一些生物力學的基本概念，比如動力型位移、靜力型位移、張力型位移、生理性載荷、病理性載荷、功能性載荷、組織結構力學、剪切力、拉伸力和壓縮力等等。而剛體生物力學主要分為靜力學和動力學這兩個部分，無論哪一個方面都是一門獨立的學科，有各自獨立的研究內容和評價標準體系。在生物力學中，移位、載荷、阻力和時間這四個要素相互關聯、相互作用、相互影響，這四個概念均可以用現代物理學方法對其研究和分析，但學生要了解其中的一項內容，就必須了解其他三項內容，其關系密不可分。這一部分可以結合疾病和臨床進行分析和講解，將增加學生對這一部分知識內容的興趣。在學習這些概念和關系的時候，最好是將其與人體的生理病理現象結合起來講解，比如，可以將位移與骨關節、位移與脊柱、變形與肌肉組織等相結合，既可以增加學生學習的興趣，也為臨床課的學習打下基礎。這一章節的內容也應在學習手法之前作為基礎知識進行學習，其課時數可以考慮安排二至四節為宜。

4.2 運用力學知識對手法進行分析，促進手法教學質的飛躍 物理學概念和生物力學概念的學習，僅僅是為分析手法作用于人體所產生的生物力學效應奠定基礎。在學習手法時，應重點講解手法的生物力學效應、手法的作用原理和實質。例如，各種外力造成的骨關節脫位、半脫位和錯位（錯縫），肌肉組織形態的變形、神經傳導的主阻滯、血液動力學的改變、內分泌平衡和胃腸道蠕動加強等方面。老師在講解每一個手法時，都應該畫出手法的力學分析圖譜，對手法的有效力、無效力進行分析，通過力學分析來剖析手法的作用實質，加強有效力的運用，剔除手法中的無效力，并通過這一途徑來幫助學生從現代科學的角度來認識中醫古老的手法，認識手法的合理性和非合理性，從而更合理、更高效地運用手法來解決臨床問題。

在手法教學中引入力學概念來對手法進行分析，并不是力學概念引入手法教學的終極目的。通過運用力學知識對手法進行分析，培養學生從力學角度來對古老手法進行改革，在此基礎上培養學生手法的創新能力，創造出新的手法，結合臨床培養學生手法的再組合能力，以及運用現代思維從不同角度對古老手法進行全新的認識和思考才是我們的終極目標，這將為培養高素質的手法醫學人才打下堅實的基礎，是培養創新型人才的關鍵環節和步驟，也為古老的手法醫學走向世界并與現代醫學接軌創造了有利條件。這一部分的知識內容應穿插在每一個具體的手法中進行講解，對每一個手法都應進行生物力學效應、手法的作用原理和實質分析，這將實質性地提高學生對手法的認知和理解能力。掌握手法的操作方法是進一步學習手法的基礎和前提，故這一部分的知識內容應在學生掌握手法操作的基礎上進行學習。傳統的手法教學內容是學習手法的概念、動作要領、注意事項、分類、功效及主治和臨床運用等幾個方面，根據以上分析，可以考慮增加手法的力學特性和生物力學效應這兩方面的內容。

綜上所述，我們對傳統手法教學模式的認識是：老師是將幾千年來積累下來的豐富經驗知識原封不動的傳授給學生，而學生則只能被動地“繼承”前輩們的經驗知識，在這種模式下培養出來的學生沒有手法創新能力，很難打破常規去產生和創造出具有臨床現實意義的新的手法，也不可能根據臨床的實際情況去重新設計和組合手法。解決這個問題的關鍵在于將現代物理學的力學概念引入到手法教學中，只要合理恰當地安排和設計好教學內容，這將對手法醫學的發展產生重大的影響。

參考文獻

1 嚴雋陶.推拿學.北京:中國中醫藥出版社，2003，66.

篇10

【摘要】 目的 構建一種精確模擬椎體骨折的測試模型，通過試驗比較椎管創傷后產生不同的變化和各自的特點，為臨床手術提供科學依據。方法 研究在人脊椎標本應用沖擊試驗機測量標本，分別測出不同沖擊力的椎管直徑的試驗參數并進行分析。結果 在產生最小的脊柱破裂后增加沖擊力和椎管骨質破裂應變有交互作用(R2=0.85，P

【關鍵詞】 骨折;椎管;脊柱;生物力學;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

脊柱外傷經常發生，在所有外傷中占37.5%~55.2%[1]，其中15%是椎管破裂[1，2]。歐美發生的比例更高，達50%~60%[3]。載荷運動下的脊柱試驗是測量脊柱生物力學的一個重要方法，實驗性生物力學研究設計并且進行臨床脊柱椎管骨質破裂的相關研究是其中的熱點之一[4-6]。我們通過建立脊柱椎管破裂模型，采取增量創傷法從特定高度開始標準重量，由一個側向X射線精確監測結果，實驗方法簡便可靠。材料與方法

1 一般資料

本組取8具新鮮尸體脊柱標本，男性5例，女性3例;年齡21~74歲。剔除椎旁的軟組織，保留韌帶及小關節囊完整，雙層塑料袋密封，-40℃低溫冰箱保存，實驗前24小時室溫下解凍。所有標本均無破損及畸形。每個脊柱標本用X線檢查保證無損傷并有正常的相對應年齡的生理退變。肌肉組織被仔細剔除，韌帶和椎間盤正常。實驗前，脊柱標本用圓柱形契子嵌入S3上部的一半和L3下部的一半，并保持L1 脊椎水平。另外，為保護脊椎，S4和L2脊椎用環氧樹脂緊密包裹(圖1)。

2 儀器

MTS858雙軸液壓生物材料試驗機(西安交通大學機械結構強度與振動國家重點實驗室提供);移動X線機(Italray，型號：BASIC 4003)。

3 測試方法

標本置入沖擊試驗機進行測試，撞擊方向來自脊柱中線正上方。椎管周圍用兩排直徑為2.0mm小鋼珠嵌入，一排嵌入后縱韌帶，另一排嵌入黃韌帶平面(圖2)，椎管直徑由兩排小鋼球的位置距離測定，每次實驗測量并記錄。放置單排小鋼球彼此接近，做到既能確定脊椎管外形，又不影響測量結果。小鋼球從L1~L2椎間盤放置，利用逐步增量標準化負荷，X線測定脊柱標本外傷后的變化，測量記錄椎間管直徑的變化。應變(L)為實驗后的椎管直徑減去其原直徑結果并除以原直徑。

數學公式表達：L%=(Ln-L0)÷L0

Ln和L0分別代表原椎管直徑和實驗后的椎管直徑(圖2)。

測試過程中適當用生理鹽水噴灑防止標本干燥。標本每次加載測試完畢后，卸載一定時間，預載、調正，再進行下一次加載測定。逐步增量法在初始的沖擊力定為28.5N，每次增加17.2N，每次實驗后，X線拍取，計算機計算(圖3)。如果結果沒有達到設計要求，重復增量17.2N，直到出現等同或者大于實驗設計要求。力學測試記錄結果、觀察內容：沖擊速度(m/s)、撞擊力量(N)、脊柱受損變形、各臨界點的試驗參數(表1)。表1 各組脊柱在不同載荷運動狀態下載荷應變比值變化(單位，%)

4 統計學分析

本實驗數據以線性回歸(最小二乘法)、方差分析、t檢驗加以處理，采用統計軟件SPSS 10.0分析完成，設定P

實驗儀器由電腦控制，有以下特點(圖2)：以5.24m/s速度下降，重量可調節，儀器后面有擋桿以防止破壞脊柱標本;由計算機控制電-磁性分離裝置。

結 果

1 本試驗產生的椎管骨折閾值是28.5~149.2N(平均88.85N，SD)，椎管初始骨折的直徑也發生改變(4.5%~47.1%，平均23.1N，SD 11.7%)，椎管的直徑變化和沖擊力之間未發現相關性(R2=0.27)(圖4)。

2 根據觀察數據分析，從第一次椎管骨折后增加的沖擊力和增加的椎管應變之間，回歸分析的數據顯示有高度相關(R2=0.85，P

討 論

脊柱生物力學實驗的主要目的是研究脊柱骨折力學因素，以便進行相應臨床研究[7]。建立脊柱骨折模型，一直是熱點、難點，目前采用的基本測量方法為重物高處墜落法。這種方法有很多弊端，因為標本差異、密度與脊柱周圍肌肉、韌帶等原因[8]，因此難以掌握控制骨折程度。本實驗在尋找脊柱骨折規律的研究中，設計出了一種新的、有效而精確的可產生脊柱骨折的模型，其設計方法具有自主知識產權，可在醫學等領域中廣泛應用。在研究脊柱骨折的過程中，發現能得到精確測量脊柱骨折閾值的方法，揭示脊柱骨折微量變化的超高分辨率方法并得以解決。目前國外大部分學者研究脊柱骨折也都采用了類似方法[7]。本實驗采用控制試驗的外力，逐步增量的沖擊力，椎管被嚴密觀測，直至骨折產生。

本實驗發現在人脊柱標本發生初始的椎管破裂骨折平均沖擊力是88N，因此也代表脊柱椎管骨折閾值。同時發現一組人體脊椎骨標本不僅可以模仿產生唯一接近傷害閾值初始的椎管骨折，也可以模仿不同程度的椎管骨折發展變化。產生初始的椎管骨折，其撞擊力從28.5~149.2N，在產生初始的椎管骨折以后，逐步增量沖擊力和椎管變形之間相關變化非常顯著。本實驗在人體脊椎骨脊柱標本中模擬產生不同程度的椎管骨折成為可能。逐步增量法遵循椎管初始破裂骨折和各種椎管骨折可以精確地模擬這一規律。盡管人體脊椎骨存在大量的變異性，但是按照一定設計要求，椎管骨折的破壞程度是可以模擬產生的。分析認為，脊柱骨折后，通過韌帶軸向復位，雖可使與韌帶相連的骨塊重新排列復位并恢復傷椎外形，但復位后椎體呈“蛋殼”樣改變，這種變化非常小。但本實驗用小鋼球模擬椎管直徑，X線分析以達微量準確的檢測，則可以避免該微量變化不被檢測到。

本實驗設計偏心加載力線在軀干的重力線上，同時用小鋼球模擬椎管直徑，以達到理想的效果。另外，本實驗對脊柱所加載荷是模擬人直立行走時腰椎負載的峰值變化(10～16 N)的增量值，符合臨床實際情況。本實驗采用測量椎管間應變，反映了椎管受損程度，著重研究了外力和椎管間應變關系，通過比較各個運動參數，得出在脊柱骨折發現了在產生最小的脊柱破裂后增加沖擊力和椎管骨質破裂應變有交互作用的初步結論， 這項技術使建立更精確的椎體骨折模型成為可能。盡管本實驗所采用爆裂性骨折模型的制作方法在生物力學實驗中能夠被廣泛應用，并且也考慮到神經肌肉等穩定結構對脊柱的穩定效果，但是由于體外實驗也只能評價機體階段性局部的狀況，仍不能評價整體遠期效果。因此，本研究也存在一定局限性，還需臨床及生物力學進一步觀察及研究 。

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