生物力學(xué)研究精選(九篇)

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第1篇：生物力學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞 生物力學(xué) 步態(tài) 最新進(jìn)展 應(yīng)用領(lǐng)域

中圖分類號(hào)：R743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

步行是人們?cè)谌粘Ｉ钪凶罨镜倪\(yùn)動(dòng)方式，而步態(tài)是指人類步行的行為特征。步態(tài)生物力學(xué)研究是運(yùn)用力學(xué)方法和技術(shù)，并基于人體機(jī)能解剖學(xué)和生理學(xué)的基本理論對(duì)人體行走功能狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、分析、評(píng)價(jià)的應(yīng)用研究。吳劍等（2002）在“步態(tài)生物力學(xué)研究進(jìn)展”中對(duì)2002年之前的研究進(jìn)展進(jìn)行了論述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和三維步態(tài)分析儀器開發(fā)利用，國(guó)內(nèi)外對(duì)步態(tài)研究的進(jìn)程也呈現(xiàn)出逐步加快的趨勢(shì)，但目前在眾多的研究成果中，還沒有對(duì)新時(shí)期步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)展進(jìn)行的研究，因此本文通過對(duì)步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)行分析，旨在為促進(jìn)步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)程，為以后的研究奠定基礎(chǔ)。

1步態(tài)的一般生物力學(xué)研究進(jìn)展

1.1步態(tài)周期

步態(tài)周期是指從一側(cè)足跟著地到該足跟再次著地所構(gòu)成的周期。一個(gè)步態(tài)周期分為支撐相與擺動(dòng)相2個(gè)相位。支撐相在整個(gè)步態(tài)周期中約占60%；擺動(dòng)相約占40%。而跑動(dòng)時(shí)支撐相約占整個(gè)步態(tài)周期的65%，擺動(dòng)相約占35%。一條腿在一個(gè)完整的步態(tài)周期中經(jīng)歷的狀態(tài)依次為：足跟著地、足放平、支撐、足尖離地、腿彎曲擺動(dòng)、腿伸直向外擺動(dòng)、然后足跟著地，進(jìn)入新的步態(tài)周期。前4個(gè)狀態(tài)是支撐相，后3個(gè)狀態(tài)是擺動(dòng)相。步態(tài)周期與身高的差異不顯著。

1.2步長(zhǎng)與跨步長(zhǎng)

步長(zhǎng)是指同側(cè)足跟或足尖到邁步后足跟或足尖之間的距離，正常成人的步長(zhǎng)值約為150―160cm?？绮介L(zhǎng)是指行走時(shí)一側(cè)足跟到對(duì)側(cè)足跟之間的最大距離，正常成年人的跨步長(zhǎng)約為127cm，正常成年人隨著年齡的增長(zhǎng)，其跨步長(zhǎng)與年齡成負(fù)相關(guān)，與身高成正相關(guān)，另外跨步長(zhǎng)與步頻也有相關(guān)關(guān)系。

1.3步頻與步速

步頻是指行走時(shí)每分鐘邁出的步數(shù)，步頻=60（s）/步長(zhǎng)平均時(shí)間（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。對(duì)20-39歲、40-59歲、60-79歲三個(gè)年齡段的正常成人進(jìn)行步態(tài)分析表明：20-39歲年齡段的正常成人的步頻為1.9412，步速為1.2616；40-59歲年齡段的步頻為1.8117，步速為1.0514；60-79歲年齡段的步頻為1.7621，步速為0.9524 。

1.4身體質(zhì)心起伏

人起步時(shí)，雖然地面作用于人的腳底的靜摩擦力對(duì)人這一質(zhì)點(diǎn)組不做功，但這一靜摩擦力對(duì)人的質(zhì)心做功，正因?yàn)檫@個(gè)功使人的質(zhì)心動(dòng)能增大，人才得以起步運(yùn)行。另一方面，質(zhì)心動(dòng)能的獲得，是以人體各質(zhì)點(diǎn)克服靜摩擦力相對(duì)于質(zhì)心做功為代價(jià)的。這一代價(jià)來源于人體各質(zhì)點(diǎn)間相互作用的非保守力的功。對(duì)于一個(gè)健康的成人，當(dāng)其正常行走時(shí)，質(zhì)心起伏的幅度約為4.4cm。

1.5關(guān)節(jié)角度

人體下肢步態(tài)運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)四剛體模型（包括軀干）。對(duì)于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，圍繞靜止站立位有曲屈和伸展兩個(gè)方向，定義伸展為角度負(fù)向，彎曲為角度正向；對(duì)于踝關(guān)節(jié)有背屈和跖屈兩個(gè)方向，定義背屈為角度負(fù)方向，跖屈為角度正方向。Grabiner等認(rèn)為膝關(guān)節(jié)必須在支撐期完全伸直，在擺動(dòng)期屈曲大約60是教謀匾跫？

2步態(tài)生物力學(xué)研究的應(yīng)用

2.1功能檢測(cè)與評(píng)定

步態(tài)生物力學(xué)的研究對(duì)象為生物體的移動(dòng)狀態(tài)，測(cè)量參數(shù)具有自主控制成分。步行的對(duì)稱性和圓滑性可以根據(jù)步態(tài)分析所得的參數(shù)（包括：運(yùn)動(dòng)學(xué)、步態(tài)時(shí)間―距離參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)）進(jìn)行推測(cè)，穩(wěn)定性和波動(dòng)性可根據(jù)重心位移和力的作用點(diǎn)進(jìn)行判斷，其速度、節(jié)奏和持久性的判斷則是根據(jù)步速、步頻和步行的持續(xù)距離。從已有的研究中，主要對(duì)妊娠期婦女、老年人、“三癱一截”（腦癱、截癱、偏癱、截肢）的殘疾者、肥胖人群的行走人群進(jìn)行功能檢測(cè)與評(píng)定。

邱紀(jì)方等對(duì)20例痙攣型腦癱患兒及青年，連續(xù)進(jìn)行了步態(tài)的評(píng)測(cè)（包括運(yùn)動(dòng)分析），其測(cè)量指標(biāo)分別為：屈髖畸形（改良托馬斯試驗(yàn)）、膝關(guān)節(jié)伸展、繩肌長(zhǎng)度（角）、比目魚肌長(zhǎng)度、腓腸肌長(zhǎng)度等。其結(jié)果表明：所有指標(biāo)均與CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；觀測(cè)者間一致性隨測(cè)量指標(biāo)的改變而有較大改變，CCC為0.34～0.87。髖外伸展的CCC左髖是0.34，右髖為0.42。

李艷霞等采用比利時(shí)Footscan USB2平板式足底壓測(cè)試系統(tǒng)對(duì)體質(zhì)量指數(shù)>28 kg/m2的肥胖學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)足底壓力測(cè)試，以此探索肥胖人群足底壓力參數(shù)的分布規(guī)律。

周有禮等通過對(duì)的動(dòng)力學(xué)分析，解決了孕婦完整人體檢測(cè)資料缺乏的困境，為發(fā)現(xiàn)妊娠婦女步態(tài)研究奠定了基礎(chǔ)，但是缺乏具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

王琳等采用橫向比較性研究設(shè)計(jì)法對(duì)中國(guó)青春期前BMI（體重指數(shù)）小于30 kg/ m2的男性肥胖兒童和體重正常的男性兒童在步態(tài)和姿勢(shì)控制方面是否存在差別進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示：肥胖兒童在步態(tài)的穩(wěn)定性和姿勢(shì)控制上均不如正常兒童的穩(wěn)定。

2.2疾病的預(yù)防

第2篇：生物力學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：足底壓力分布、踝關(guān)節(jié)、專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)

生物力學(xué)的研究范圍包括整個(gè)人體，足部生物力學(xué)的研究是其中重要的一部分。由于體育運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)損傷的多發(fā)性使其成為眾多科研項(xiàng)目的焦點(diǎn)內(nèi)容。其中，踝關(guān)節(jié)損傷是所有運(yùn)動(dòng)損傷中最常見的運(yùn)動(dòng)損傷之一。這類損傷經(jīng)常發(fā)生在籃球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑動(dòng)、急停和跳起的項(xiàng)目中。因此，不同專項(xiàng)足踝部的傷病發(fā)生機(jī)制與防治已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。此外，隨著專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員和教練員對(duì)專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)鞋的防傷能力和功能表現(xiàn)力的要求越來越高，對(duì)不同專項(xiàng)動(dòng)作中足踝部的生物力學(xué)特征研究就顯得尤為緊迫和重要。本文在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用目前最先進(jìn)的足底壓力分布測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)球、足球2個(gè)專項(xiàng)的6名男子大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了2個(gè)特征動(dòng)作的足部的生物力學(xué)分析。試圖通過不同項(xiàng)目指標(biāo)的對(duì)比分析得出不同專項(xiàng)的足底壓力和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，從而為足踝部損傷研究和運(yùn)動(dòng)鞋專項(xiàng)化的相關(guān)領(lǐng)域提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1.研究方法：

1.1文獻(xiàn)資料法

1.2實(shí)驗(yàn)法

1.3對(duì)比分析法

2.研究對(duì)象：本研究選取湖北大學(xué)體育學(xué)院6名本科生為研究對(duì)象，其中三名為足球?qū)ｍ?xiàng)，3名為網(wǎng)球?qū)ｍ?xiàng)。6名受試者均無下肢足底足踝病痛史。

3.實(shí)驗(yàn)器材：1.Novel Pedar system （鞋墊式足底壓力測(cè)量系統(tǒng)）――垂直壓力測(cè)量/靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 2.身高、體重測(cè)量器

4.實(shí)驗(yàn)步驟：

4.1.進(jìn)行Novel Pedar system 足底壓力分布測(cè)試系統(tǒng)的連接和調(diào)試。

4.2要求受試者均穿著運(yùn)動(dòng)服裝、體操鞋，測(cè)量受試者身高、體重后登記受試者情況。

4.3選擇符合各受試者鞋內(nèi)底尺碼的測(cè)試鞋墊，確保測(cè)試鞋墊邊緣無折痕，鞋墊大小與鞋內(nèi)底邊緣吻合，配戴測(cè)試設(shè)備后，受試者進(jìn)行3-5分鐘適應(yīng)性動(dòng)作練習(xí)。

4.4采集網(wǎng)球、足球2個(gè)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員各自專項(xiàng)特征動(dòng)作的足底壓力分布數(shù)據(jù)，共2個(gè)特征動(dòng)作分別是網(wǎng)球項(xiàng)目中網(wǎng)前急停反手截?fù)羟颍ㄓ沂謭?zhí)拍）， 足球項(xiàng)目中的急停轉(zhuǎn)身跑左轉(zhuǎn)90度，每人每個(gè)動(dòng)作測(cè)試三次，2次動(dòng)作間隔2分鐘。

5.測(cè)試指標(biāo)：

壓力峰值：分區(qū)內(nèi)所有傳感器在測(cè)試階段內(nèi)受到的最大合力。

壓強(qiáng)峰值：分區(qū)內(nèi)每個(gè)傳感器在測(cè)試階段內(nèi)所受壓強(qiáng)的最大值。

壓力峰值百分比：某分區(qū)壓力峰值占前中后足的壓力峰值總和的百分比。

6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：

6.1采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

6.2選取網(wǎng)球和足球受試者三次動(dòng)作取平均值進(jìn)行分析。

6.3將每只鞋墊分為前足區(qū)、中足區(qū)、后足區(qū)三個(gè)分區(qū)，這三個(gè)分區(qū)覆蓋了整個(gè)足底，此外在定前足區(qū)內(nèi)義了三個(gè)特定區(qū)域，第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)、趾區(qū)、除趾外其他四趾^。

7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析：

7.1網(wǎng)球（網(wǎng)前急停反手截?fù)羟颍?/p>

在網(wǎng)球急停反手截?fù)魟?dòng)作中從跑動(dòng)、急停到最后的截?fù)舨饺匀灰郧白愕某休d為主趾區(qū)的壓力峰值尤其顯著、后足尤其是支撐腳后足的受力從跑動(dòng)截?fù)暨^程有不斷增大的趨勢(shì)，中足幾乎不受力，支撐腳的足底壓力峰值普遍大于發(fā)力腳，急停和截?fù)舨阶愕资芰Υ笥谂軇?dòng)步。

7.2足球（急停左轉(zhuǎn)向跑）

由跑動(dòng)到急停，足球運(yùn)動(dòng)員的前足受力面積變小，前足受力集中到前足的局部。

在跑動(dòng)步離地蹬伸階段，趾對(duì)身體向前移動(dòng)起著舉足輕重的作用，但在急停步的落地緩沖階段，趾的作用減弱，其他四趾對(duì)地的制動(dòng)作用增大。我們從左腳和右腳的跑動(dòng)步和急停步對(duì)足球急停左轉(zhuǎn)向跑動(dòng)作的足底壓力進(jìn)行分析可以看出從跑動(dòng)步到急停步，前足壓力峰值明顯降低后足的壓力峰值明顯增大，但前足內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)峰值始終維持較高的水平。

兩個(gè)項(xiàng)目足底壓力分布的對(duì)比：

1.第一跖趾關(guān)節(jié)和趾的足底受力模式。第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)和趾區(qū)是前足受力明顯的兩個(gè)特殊區(qū)域，這兩個(gè)位于前足內(nèi)側(cè)的區(qū)域通常是各個(gè)動(dòng)作中前足壓力峰值和壓強(qiáng)峰值發(fā)生的區(qū)域。此外，比起緩沖階段它們?cè)谧悴恐鲃?dòng)發(fā)力的離地蹬伸階段起著更重要的推動(dòng)人體向前的作用。

2.網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，趾區(qū)的足底壓力峰值表現(xiàn)顯著，顯示了網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中趾作為推動(dòng)人體重心移動(dòng)的最后一個(gè)小關(guān)節(jié)，其支撐穩(wěn)定性和關(guān)節(jié)力量比起第一跖趾關(guān)節(jié)更為重要，足球運(yùn)動(dòng)中不論是第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)還是趾區(qū)都表現(xiàn)出2個(gè)項(xiàng)目動(dòng)作中最大的壓強(qiáng)峰值。比較2個(gè)項(xiàng)目前足內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)峰值情況，可以得到足球項(xiàng)目動(dòng)作前足內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)峰值較大，網(wǎng)球項(xiàng)目動(dòng)作較小。

3.對(duì)比網(wǎng)球急停反手截?fù)羟蚝妥闱蚣蓖＾D(zhuǎn)向跑動(dòng)作，從跑動(dòng)到急停時(shí)后足均有受力增大的變化趨勢(shì)，因此急停階段后足明顯的受力增大趨勢(shì)是由于急停階段為了增大身體重心向后的加速度，運(yùn)動(dòng)員必須增大對(duì)地受力面積以增大對(duì)地反作用力從而達(dá)到急停的目的，盡管后足受力增幅較大并且分擔(dān)了前足載荷的很大部分但是從壓力峰值百分比上仍然可以看出，前足依然是急停階段最主要的承載區(qū)域。

8.結(jié)論：

8.1足部承擔(dān)離地蹬伸任務(wù)時(shí)前足承擔(dān)主要載荷，中后足受力不顯著，足部承擔(dān)落地緩沖任務(wù)時(shí)后足和中足受力增大，前、中、后足共同承擔(dān)身體載荷。

8.2足球項(xiàng)目前足內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)峰值最大，網(wǎng)球相對(duì)較小。

8.3網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，趾區(qū)的壓強(qiáng)峰值超過第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)，足球運(yùn)動(dòng)中，第一跖趾關(guān)節(jié)區(qū)和趾區(qū)壓強(qiáng)峰值大。

9.建議：

綜上所述我們從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)2個(gè)專項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)提出以下建議：

9.1網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)網(wǎng)前截?fù)舻葎?dòng)作需要其專項(xiàng)鞋考慮到指在網(wǎng)球特征動(dòng)作中的重要作用和影響應(yīng)當(dāng)增大鞋底跖趾關(guān)節(jié)部位的靈活性以及趾區(qū)域足底支撐的穩(wěn)定性，以利于趾部位在網(wǎng)球動(dòng)作中更好的充當(dāng)最后關(guān)節(jié)支撐面的作用。

9.2足球運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)鞋應(yīng)當(dāng)具備良好的前足減震緩沖能力并提供穩(wěn)定性來抵抗踝關(guān)節(jié)在跖屈位置時(shí)的內(nèi)翻力，通過對(duì)鞋面材料進(jìn)行加厚和加固以增加運(yùn)動(dòng)員踢球的舒適度同時(shí)提供正常的距下關(guān)節(jié)靈活性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王蘭美， 郭業(yè)民， 潘志國(guó). 人體足底壓力分布研究與應(yīng)用[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化， 2005， 34（1）：35-38.

第3篇：生物力學(xué)研究范文

廣州第一軍醫(yī)大學(xué)衛(wèi)生處?。?10515）

關(guān)鍵詞　脊椎推拿　手法研究　生物力學(xué)　重要性

脊柱推拿是以各種力學(xué)，特別是生物力學(xué)為其理論和假說依據(jù)的。與脊柱源性致病的相關(guān)學(xué)說有很多，較為認(rèn)同的有脊柱各節(jié)段的固定學(xué)說、椎體的偏歪學(xué)說和由于脊柱內(nèi)外的平衡失調(diào)所致的神經(jīng)傳導(dǎo)障礙學(xué)說等。雖然脊柱推拿可緩解患者脊柱的功能障礙，但脊柱推拿治療的治療機(jī)理仍不十分清楚。由于無法確定脊柱或椎體的位置異常與脊柱功能改變之間的關(guān)系，因此，將與之相關(guān)的臨床表現(xiàn)（現(xiàn)象）都統(tǒng)稱為"半脫位"（Subluxation）。

半脫位包含了"骨錯(cuò)縫"，即脊柱的偏歪學(xué)說和"骨固定"，為脊柱的固定學(xué)說的兩種。脊柱的固定學(xué)說認(rèn)為脊柱固定或僵硬可導(dǎo)致脊神經(jīng)的功能障礙。這些半脫位概念是臨床上使用脊柱推拿手法的理論依據(jù)。脊柱是由骨骼、肌肉、血管和神經(jīng)組成，具有許多機(jī)構(gòu)力學(xué)和生物力學(xué)性質(zhì)，其功能類似于船桁、發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓裝置等，許多臨床現(xiàn)象都證實(shí)有關(guān)脊柱關(guān)節(jié)半脫位的假說是成立的、合理的。這種將脊柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的描述對(duì)脊柱推拿者來講是很容易接受的。作為研究探索極度復(fù)雜脊柱功能和性質(zhì)的一種有效方法，機(jī)械工程模型在生物體（包括人體）中的應(yīng)用正在被廣泛地接受。這并不是說脊柱的結(jié)構(gòu)和功能完成等同于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閱我坏募怪Y(jié)構(gòu)或功能是無法完成脊柱復(fù)雜和精確的運(yùn)動(dòng)和負(fù)重等功能。

在推拿界一些人將脊柱病變只是簡(jiǎn)單的分為靜力下移位和動(dòng)力下的功能障礙，對(duì)此可采用各種脊柱推拿手法來治療，然而這種看法未免有些膚淺。臨床應(yīng)用的各種脊柱推拿手法，如一些上頸段的推拿手法是根據(jù)脊柱移位的方向來設(shè)計(jì)的。臨床醫(yī)師根據(jù)患者頸椎的活動(dòng)度將頸椎的功能障礙分為頸椎活動(dòng)度增大或頸椎活動(dòng)度減少。

根據(jù)推拿臨床和基礎(chǔ)研究所提供的資料，有關(guān)研究小組在對(duì)此進(jìn)行深入研究后得出的結(jié)論是："目前，尚無法證明一些脊柱病變，如半脫位的確切病理機(jī)制和病變過程。"著名的生物力學(xué)專家white和Panjabi在對(duì)脊柱推拿的基礎(chǔ)研究進(jìn)行綜合分析后于1978年發(fā)表了"脊柱推拿療法的研究狀況"一文。文章對(duì)脊柱推拿的核心問題如半脫位進(jìn)行了評(píng)價(jià)，認(rèn)為："目前，不同學(xué)科的專家尚無法定量或定性地重復(fù)出由推拿醫(yī)師所介紹的脊柱半脫位的征象，因此，僅就現(xiàn)有的資料無法使人信服推拿的治療機(jī)制。"

脊柱推拿的生物力學(xué)致力于研究脊柱推拿理論上不足，它是用科學(xué)的觀點(diǎn)和方法，客觀地研究脊柱內(nèi)在的生物力學(xué)關(guān)系、脊柱整體的力學(xué)系統(tǒng)和基本的生物力學(xué)特性。運(yùn)用生物力學(xué)的方法和觀點(diǎn)來闡述脊柱推拿的基本概念和作用機(jī)制，如半脫位的確切定義等。如何將脊柱移位的功能障礙的關(guān)系有機(jī)的結(jié)合在一起，將是脊柱基礎(chǔ)研究所面臨的難題之一。

通過科學(xué)的研究方法了解脊柱生物力學(xué)的性質(zhì)，進(jìn)而改進(jìn)脊柱推拿手法的技巧，是脊柱推拿研究的目的之一。它是要將脊柱復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性質(zhì)、功能以及脊柱在正常和異常狀態(tài)下的功能特點(diǎn)，介紹給脊柱推拿者。運(yùn)用科學(xué)的定義來闡述脊柱關(guān)節(jié)"半脫位"，而不是簡(jiǎn)單地將脊柱看成是機(jī)械裝置。

目前尚無法確切地闡述脊柱推拿的作用機(jī)制，因而研究脊柱推拿，不僅僅是更準(zhǔn)確地描述脊柱關(guān)節(jié)半脫位、脊柱病變時(shí)的神經(jīng)功能障礙，而且也是為了更確切地闡述脊柱推拿的作用機(jī)制，完善和改進(jìn)脊柱推拿手法。通過研究更進(jìn)一步了解脊柱解剖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和生物力學(xué)性質(zhì)。由于在推拿界對(duì)脊柱關(guān)節(jié)半脫位的描述多是基于抽象思維或是由理論上的推測(cè)而來，醫(yī)學(xué)界對(duì)脊柱推拿普遍存在著一定的偏見或有不同的看法，所以我們要用科學(xué)的方法和術(shù)語(yǔ)，如解剖學(xué)、生物力學(xué)和物理學(xué)等來定義和描述脊柱關(guān)節(jié)半脫位。

一般認(rèn)為脊柱關(guān)節(jié)脫位多是由于脊柱力學(xué)結(jié)構(gòu)的完整性受到破壞所致，所以對(duì)半脫位進(jìn)行準(zhǔn)確的定義必將有助于消除目前有關(guān)脊柱推拿中的某些模糊概念，對(duì)進(jìn)一步理解和掌握脊柱的解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性質(zhì)，提供可靠的、基本的理論依據(jù)。

對(duì)脊柱進(jìn)行科學(xué)地研究，在于要運(yùn)用科學(xué)的觀點(diǎn)來闡述脊柱關(guān)節(jié)半脫位，這樣可擴(kuò)大，而不是限制脊柱生物力學(xué)的臨床運(yùn)用。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到脊柱并不是象計(jì)算機(jī)構(gòu)筑的模型一樣，它是處于不斷地更新和變化著的，雖然這種變化很慢，但與所有活體一樣，脊柱的各個(gè)部分并不是一個(gè)靜止的部件，它是不在斷地變化著、更新著、修復(fù)著和生長(zhǎng)著的，是生物體的一部分。正常脊柱的許多生理參數(shù)都不是恒定著的，而是不斷地變化著。根據(jù)一些理論和假說，有人認(rèn)為椎體間只是簡(jiǎn)單的聯(lián)結(jié)，并不復(fù)雜，而實(shí)際上，維系椎體內(nèi)穩(wěn)定的各種機(jī)制是相當(dāng)復(fù)雜的。

雖然人體脊柱的整體輪廓和功能基本相同，但沒有兩個(gè)不同的個(gè)體間的脊柱會(huì)是完全相同的。由于脊柱的退行性改變和各種各樣的解剖學(xué)變異，使得我們對(duì)脊柱不同部位間的關(guān)系也不能簡(jiǎn)單機(jī)械地推斷。我們所強(qiáng)調(diào)的是研究脊柱基本的生物學(xué)原理和特點(diǎn)，而不是僅研究脊柱運(yùn)動(dòng)節(jié)段的"半脫位"、"關(guān)節(jié)固定"或是僅探討脊神經(jīng)的嵌壓等問題。

與機(jī)械結(jié)構(gòu)不同的是，脊柱的功能是根據(jù)反饋機(jī)制調(diào)節(jié)的，主要是由負(fù)反饋控制的。一般來講，影響負(fù)反饋調(diào)節(jié)的單一因素容易被確定。一般認(rèn)為人體內(nèi)維持體內(nèi)平衡的所有控制系統(tǒng)都是受負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)節(jié)的，這是人體很重要的生理功能之一。通過機(jī)體內(nèi)相互聯(lián)系的反饋通道和正負(fù)反饋機(jī)制，許多因素可影響人體的反饋系統(tǒng)。脊柱的非線和脊柱內(nèi)外平衡的統(tǒng)一表明，運(yùn)用脊柱推拿手法來治療脊柱疾患，其機(jī)制是試圖將脊柱病變與影響脊柱功能改變的單一因素聯(lián)系在一起，如脊柱的對(duì)線失調(diào)、脊柱的僵硬固定等，由于將脊柱結(jié)構(gòu)和功能過于簡(jiǎn)單化，因而，對(duì)此有很大的爭(zhēng)議。所以在脊柱推拿的研究中應(yīng)盡最大可能地了解和發(fā)現(xiàn)，影響復(fù)雜反饋過程的非正常干擾因素，以避免無效勞動(dòng)和無謂的爭(zhēng)議。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)是根據(jù)疾病的病理狀況來說明和表達(dá)人體異常的解剖結(jié)構(gòu)和功能的。如果將脊柱的各個(gè)部分看成是相互之間沒有聯(lián)系的部件，那必將把人體解剖結(jié)構(gòu)和功能的病理性變化情況用純力學(xué)術(shù)語(yǔ)來定義和表達(dá)。由于機(jī)械應(yīng)力有可能引起脊柱的病變，一些病變可能還會(huì)影響到脊柱結(jié)構(gòu)的完整性，所以應(yīng)當(dāng)用力學(xué)的概念，特別是用生物力學(xué)的概念來描述脊柱的疾病狀況。

脊柱推拿中的許多內(nèi)容，如推拿術(shù)語(yǔ)和操作是很自然地受到力學(xué)概念的影響。如對(duì)橫突和棘突推搬手法的運(yùn)用以及對(duì)推拿手法的分析也是根據(jù)力學(xué)概念進(jìn)行的。由于生物力學(xué)概念的應(yīng)用與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的內(nèi)涵密不可分，所以對(duì)脊柱推拿手法的評(píng)價(jià)進(jìn)而轉(zhuǎn)向基本的生物力學(xué)，除此，還應(yīng)包括物理學(xué)和工程學(xué)等內(nèi)容，以尋求應(yīng)用新的理論和方法，重新研究脊柱推拿。通過研究使我們能更進(jìn)一步地了解脊柱推拿的作用機(jī)制、創(chuàng)新脊柱推拿手法、淘汰繁瑣和不合理的脊柱推拿手法。

第4篇：生物力學(xué)研究范文

腰骶部的肌肉痙攣可使骶骼SI關(guān)節(jié)承受較大的應(yīng)力，使關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)度減小。下面就SI關(guān)節(jié)所致疼痛和功能障礙做一介紹。

1　運(yùn)動(dòng)學(xué)研究SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)不是單一、簡(jiǎn)單的軸向運(yùn)動(dòng)，而是在6個(gè)自由度上的耦合運(yùn)動(dòng)。但旋轉(zhuǎn)和位移幅度很小，最多只有幾度和幾個(gè)毫米，很難測(cè)量。雖然在單側(cè)髂骨固定時(shí)SI關(guān)節(jié)可發(fā)生較大的運(yùn)動(dòng)，但這種推斷不一定適用于活體，原因：①由于研究是直接牽拉扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)囊的前方，而不是牽拉背側(cè)的骨間韌帶，這些骨間韌帶具有很強(qiáng)的剛度，研究得出的結(jié)論是否是正常的生理運(yùn)動(dòng)參數(shù)，尚不清楚；②研究中，骶棘韌帶和骶結(jié)節(jié)韌帶被切除。這兩條韌帶的功能是限制骶骨圍繞X和Y軸的旋轉(zhuǎn)、增加骨盆平面和SI關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性；③骶髂和髂腰韌帶以及恥骨聯(lián)合的作用是阻止髂骨的分離；④研究中固定部分髂骨，忽略了載荷過程中髂骨的生理變形，造成SI關(guān)節(jié)的較大集中應(yīng)力，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)幅度增加。SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)存在著性別差異。男性主要以位移為主；而女性主要是旋轉(zhuǎn)。男性最大旋轉(zhuǎn)幅度1.2°，女性2.8°。提示：不同性別SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)上的差異是由于關(guān)節(jié)面的解剖形態(tài)所決定的。有研究在尸體的SI關(guān)節(jié)上，比較了關(guān)節(jié)表面的局部解剖學(xué)。結(jié)果證實(shí)兩性SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)間的差異可能是由于不同性別之間的解剖特點(diǎn)所決定的。但也有研究證實(shí)年齡、分娩和性別對(duì)SI關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)無影響。

2　研究SI關(guān)節(jié)方法學(xué)上的錯(cuò)誤在測(cè)定SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)中有一些方法學(xué)上錯(cuò)誤，其中一些會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，如使關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)增加和影響關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)類型的研究方法。物理治療師和推拿師喜歡使用軸向旋轉(zhuǎn)推拿方法。有關(guān)推拿的骨盆X線片分析，特別是將骨盆作為一個(gè)功能單位環(huán)繞Y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。相對(duì)中心線，在IN/EX位X線片上可增加2mm的投影。如果在二維X線片上骨盆相對(duì)雙腳有5°的旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可能有10mm的半脫位。實(shí)際上這僅是假象或偽影，即不是三維成像。但如果在臨床上用三維的方法來評(píng)價(jià)SI關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，又很難行得通。有研究指出，有關(guān)推拿的骨盆X線片分析忽視了推拿圈外同行對(duì)其有效性的評(píng)價(jià)。因?yàn)橥颇冕t(yī)師描述了在這種X線片上SI關(guān)節(jié)的三維位移情況。由于對(duì)這些分析方法缺乏業(yè)外專家的有效評(píng)價(jià)，因而這些方法的可靠性值得懷疑。由于尸體與活體上的差異，可能會(huì)錯(cuò)誤地?cái)喽⊿I關(guān)節(jié)活動(dòng)度增加。這些錯(cuò)誤包括：①固定骶骨和髂骨，會(huì)通過骨移減少載荷，結(jié)果增加SI關(guān)節(jié)的張力，造成關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)增加；②切除SI關(guān)節(jié)韌帶，如髂腰韌帶，使關(guān)節(jié)的活動(dòng)度增大；③切除腰椎和椎間盤，可造成SI關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)增加。同樣，研究中將胸腰筋膜和腰骨盆部的肌肉切除，使得腰骶部自身支架系統(tǒng)的功能喪失。而在健康人中SI關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)要比尸體小的多，這在活體三維檢測(cè)中得到證實(shí)。

3　相關(guān)的疼痛類型SI關(guān)節(jié)的病變可導(dǎo)致下腰痛。然而其所導(dǎo)致的疼痛特點(diǎn)仍未確定，有研究將刺激物直接注射到SI關(guān)節(jié)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)疼痛放散到髂嵴后下方10cm和側(cè)方3cm的范圍內(nèi)。據(jù)此，可判斷SI關(guān)節(jié)病變所致的腰腿痛。也有研究確定了SI關(guān)節(jié)功能障礙性臀、股、小腿和足部疼痛的臨床特點(diǎn)。SI關(guān)節(jié)病變所致的下肢痛缺乏L5神經(jīng)根水平以上受損的征象，可有L5神經(jīng)根以下任何節(jié)段損傷的征象，提示，根據(jù)這種疼痛特點(diǎn)可以區(qū)分SI關(guān)節(jié)性疼痛和其它原因所致的下腰痛。

4　臨床檢查的可靠性SI關(guān)節(jié)的物理檢查方法大致分兩類：①摸清骨盆的骨性標(biāo)志；②激發(fā)疼痛，疼痛激發(fā)試驗(yàn)和阻滯試驗(yàn)較為可靠，而SI關(guān)節(jié)所有的特殊檢查方法的臨床價(jià)值尚不能肯定。然而，令人驚訝的是推拿界仍在推崇和使用這些檢查方法，究其原因是以往這些檢查方法廣為流傳，推拿界從不同學(xué)科，如矯外、內(nèi)科和骨科中不斷引證，以加強(qiáng)自己的理論基礎(chǔ)。

5　臨床意義和治療SI關(guān)節(jié)周圍的韌帶和肌肉均有豐富的神經(jīng)分布，這些組織遇受損傷后易產(chǎn)生疼痛。然而，臨床各種診斷方法的可靠性尚有疑問。運(yùn)動(dòng)觸診也不成熟，如果發(fā)現(xiàn)雙側(cè)SI關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)不對(duì)稱，可能屬正常。因?yàn)榧词乖谕粋€(gè)體雙側(cè)SI關(guān)節(jié)的解剖形態(tài)學(xué)可有差異，這種解剖學(xué)上的差異導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不對(duì)稱。雖然很多病因可引起SI關(guān)節(jié)疼痛，但根據(jù)以往關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)性研究，活動(dòng)增加性SI關(guān)節(jié)疼痛很少發(fā)生，然而在病理性不穩(wěn)和創(chuàng)傷、多產(chǎn)婦、長(zhǎng)期臥床所致肌肉萎縮和下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損傷等，似乎有可能引起疼痛，對(duì)此治療較為棘手。實(shí)踐證明，治療多產(chǎn)婦韌帶損傷性不穩(wěn)的唯一方法是應(yīng)用支架或固定帶，以加強(qiáng)SI關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。支架放在大粗隆上面以增加對(duì)SI關(guān)節(jié)的壓力，起著穩(wěn)定作用。骨盆帶的作用相同，對(duì)此尚未引起臨床的注意。脊柱的所有組織都具有粘彈性，在載荷的初始階段(當(dāng)加載或御載時(shí))，脊柱組織出現(xiàn)彈性變形。然而，如果載荷維持超過一段時(shí)間后，載荷位移曲線就不是線性的。御載后，恢復(fù)最初的彈性載荷。最初的彈性恢復(fù)后，組織將逐漸恢復(fù)到其靜止時(shí)的長(zhǎng)度，如仍有較明顯的滯后現(xiàn)象，則組織將很難再恢復(fù)到其原始的靜止長(zhǎng)度。對(duì)于永久性靜止性改變(如較嚴(yán)重的創(chuàng)傷)，脊柱組織所受的載荷時(shí)間必定延長(zhǎng)。推拿手法一般在不到1秒內(nèi)完成，因此推拿只會(huì)造成彈性變形。彈性變形不會(huì)引起組織靜止?fàn)顟B(tài)的長(zhǎng)度改變，所以，如果有韌帶松弛和不穩(wěn)，將使關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)增加。為了獲得正常的運(yùn)動(dòng)，唯一的方法是增強(qiáng)關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。另外，由于骨盆部的載荷傳導(dǎo)系統(tǒng)功能障礙，可造成SI關(guān)節(jié)的疼痛。所以應(yīng)教會(huì)患者如何進(jìn)行康復(fù)煅煉，以提高自身支架系統(tǒng)的功能。煅煉的重點(diǎn)應(yīng)放在繩肌腱、臀大肌、背闊肌、腹肌和背伸肌等處，近來的研究也表明一種SI關(guān)節(jié)的注射療法(prolotherapy)可能對(duì)韌帶不穩(wěn)或載荷傳導(dǎo)系統(tǒng)障礙的患者有治療作用，因?yàn)榇藭r(shí)常合并有局部組織的肥大。對(duì)注射、推拿和煅煉療法慢性腰痛的雙盲研究表明：綜合療法對(duì)SI關(guān)節(jié)障礙的患者有較好的療效。另一方面，如果患者在異常的，如半脫位持續(xù)幾個(gè)月甚至數(shù)年，脊柱的軟組織也將變形以適應(yīng)這種異常，并將維持在此上。這些軟組織將會(huì)發(fā)生退變。因此，一個(gè)短促的推拿手法不會(huì)使已變形的軟組織回到正常的位置上去。有人認(rèn)為單用推拿，僅會(huì)使患者癥狀得到短暫的緩解。不久患者的軀體功能障礙癥狀又復(fù)原，使得患者依賴于手法治療。為了使已變形的組織恢復(fù)正常，則需要長(zhǎng)期的力量和康復(fù)鍛煉。過去10年間，許多專家認(rèn)為大多數(shù)SI關(guān)節(jié)功能障礙是因關(guān)節(jié)組織應(yīng)力的增加或炎癥反應(yīng)所致。因?yàn)樗坪踅^大多數(shù)患者伴有肌肉的痙攣或強(qiáng)直，這有可能引起SI關(guān)節(jié)的應(yīng)力不平衡或應(yīng)力增加，造成疼痛和炎癥。在這種情況下，手法似乎是可以選擇的局部治療方法。臨床也推測(cè)SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)障礙可引起患者的疼痛。治療手法為SI關(guān)節(jié)特殊的調(diào)整手法，然而手法的應(yīng)用是根據(jù)運(yùn)動(dòng)觸診測(cè)量的方法來判斷患者治療前后的改善情況。治療前后沒有應(yīng)用三維和放射像片的方法來有效地比較靜態(tài)下SI關(guān)節(jié)序列的改變情況。以往有關(guān)SI關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究表明：SI關(guān)節(jié)病變的患者，其活動(dòng)度無明顯改變。因而，從以上研究得出的結(jié)論僅是直接作用在SI關(guān)節(jié)的手法可能減輕疼痛。最近有人對(duì)無癥狀者SI關(guān)節(jié)的俯臥位沖擊手法后，雙腿H反射波的情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，手法后治療側(cè)的反射性明顯降低，而對(duì)照組則無改變。這表明作用在SI關(guān)節(jié)上的沖力可能會(huì)影響運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的興奮性，從而減輕疼痛，解除肌肉痙攣。然而，就象腰椎小關(guān)節(jié)、椎間盤和韌帶組織對(duì)促反射改變一樣，SI關(guān)節(jié)部有著豐富的機(jī)械感受器。腰椎的活動(dòng)度較SI關(guān)節(jié)大的多，作用于SI關(guān)節(jié)的任何扳動(dòng)手法都可使腰椎發(fā)生擺動(dòng)，造成機(jī)械感受器的興奮性增加。與一般概念不同的是，沒有什么證據(jù)表明在消除反射性改變中，特異性調(diào)整手法優(yōu)于同時(shí)扳動(dòng)多節(jié)段的大體類手法。因而，手法對(duì)SI關(guān)節(jié)的特異性作用，只是推測(cè)而已。許多臨床醫(yī)師認(rèn)為SI關(guān)節(jié)內(nèi)有空腔，在手法扳動(dòng)過程中可聞及這些空腔發(fā)出"喀噠"聲并可用手聲察覺到。據(jù)信，有響聲是表明"脫位"的關(guān)節(jié)已復(fù)位，但沒有證據(jù)支持推拿可明顯改變SI關(guān)節(jié)解剖位置的這一說法。同樣也沒有證據(jù)表明SI關(guān)節(jié)面可被分離的足以形成關(guān)節(jié)空穴，然而一些臨床醫(yī)師仍墨守其原有的想法。在特異性SI關(guān)節(jié)推拿手法作用時(shí)發(fā)出的喀噠聲很可能是來自L5或S1的小關(guān)節(jié)或SI關(guān)節(jié)的附屬結(jié)構(gòu)，這些附屬結(jié)構(gòu)較SI關(guān)節(jié)表淺，且較松散。不同下的SI關(guān)節(jié)生物力學(xué)穩(wěn)定模型表明剪切應(yīng)力特別容易造成SI關(guān)節(jié)損傷。為證明此理論，有人用X線、MRI和CT進(jìn)行了研究。SI關(guān)節(jié)和恥骨聯(lián)合剪切力是沿著Z軸和沿著Y軸。創(chuàng)造引起這種剪切應(yīng)力，常合并有韌帶不穩(wěn)，導(dǎo)致治療困難。雖然一些可造成骨盆的剪切應(yīng)力，但由于二維影像學(xué)上的投射錯(cuò)誤問題，其在X線和其它先進(jìn)影像學(xué)上的表現(xiàn)有疑問且很難評(píng)價(jià)。有人討論了SI關(guān)節(jié)半脫位時(shí)的骨盆剪切應(yīng)力，并提出了一種矯正手法。然而，對(duì)矯正時(shí)剪切應(yīng)力的定位尚無確切的證據(jù)。研究表明載荷和結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱可能加重SI關(guān)節(jié)的緊張度和應(yīng)力。在尸體腰椎和骨盆研究證明：在較大范圍內(nèi)的自由載荷，在一側(cè)SI關(guān)節(jié)產(chǎn)生應(yīng)力集中。SI關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究表明，瞬間載荷作用于SI關(guān)節(jié)可引起關(guān)節(jié)在三維空間內(nèi)明顯的旋轉(zhuǎn)和位移。因此，矯正由異常和結(jié)構(gòu)性腿短引起人體功效降低和載荷不對(duì)稱應(yīng)是主要的治療。SI關(guān)節(jié)穩(wěn)定的生物力學(xué)模型表明：SI關(guān)節(jié)部在駝背畸形、直立坐位、后移和后伸胸部以及一些其它時(shí)易被拉緊，結(jié)果導(dǎo)致下肢載荷的不稱對(duì)。這些可增加肌肉的張力以維持平衡，并可造成SI關(guān)節(jié)的慢性勞損，因此，痙攣組織可造成SI關(guān)節(jié)的疼痛和炎癥。近來的研究證實(shí)矯正組織結(jié)構(gòu)對(duì)腰痛有治療作用。42例慢性腰痛患者的足跟被墊高使骶骨底保持在水平位，致使腰椎前凸曲線減少。必要時(shí)可使用矯正，使患者的姿勢(shì)矯正到正常的重力線上。發(fā)現(xiàn)姿勢(shì)矯正配合骶骨底水平的療法大大優(yōu)于單獨(dú)使用手法，這種綜合療法是唯一可改善局部對(duì)線不佳和消除慢性腰痛的方法。無論是特異性的矯正手法，還是非特異性的矯正手法，目前，尚無研究證實(shí)其能使偏移的骶骨或骨盆回復(fù)到正常位置。這主要是由于僅用手法而不配合姿勢(shì)矯正，不能矯正結(jié)構(gòu)性腿短，這種結(jié)構(gòu)性腿短可引起SI關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂。然而，許多手法治療者提出一些特異性的骨盆矯正手法，認(rèn)為據(jù)此即可矯正紊亂。為什么這些未經(jīng)科學(xué)研究證實(shí)的推測(cè)能在推拿界長(zhǎng)盛不衰?究其原因，主要是不了解SI關(guān)節(jié)的解剖學(xué)、生物力學(xué)和錯(cuò)誤地理解了有關(guān)的知識(shí)。例如，有人很詳細(xì)是介紹了SI關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，但忽視了SI關(guān)節(jié)的活動(dòng)度。這種斷章取義的推測(cè)只能誤導(dǎo)臨床醫(yī)師。目前，僅就現(xiàn)有的技術(shù)尚無法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)不同患者SI關(guān)節(jié)的性質(zhì)和功能。推拿醫(yī)師的概念落后于本文所討論的先進(jìn)內(nèi)容。然而，大多數(shù)臨床醫(yī)師很可能認(rèn)為對(duì)SI關(guān)節(jié)功能障礙有許多合理的診斷和治療方法。只有深刻理解SI關(guān)節(jié)的解剖和生物力學(xué)知識(shí)，才能尋找到適當(dāng)?shù)闹委煼椒?。這些治療方法應(yīng)包括有推拿、康復(fù)鍛煉、力量練習(xí)、穩(wěn)定支架、矯正骶骨平衡和姿勢(shì)等。

結(jié)論SI關(guān)節(jié)的特點(diǎn)，如楔形的骶骨、粗糙的關(guān)節(jié)面、對(duì)稱性的凸凹和強(qiáng)有力的骨間韌帶，所有這些組織結(jié)構(gòu)都增加了關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，因而也就限制了SI關(guān)節(jié)的活動(dòng)。腰背和下肢的肌肉系統(tǒng)，通過胸腰筋膜構(gòu)成了骨盆的自身支架系統(tǒng)，這有助于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)時(shí)重力的傳送。這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)成SI關(guān)節(jié)的穩(wěn)定，從而也限制了關(guān)節(jié)的活動(dòng)。SI關(guān)節(jié)的活動(dòng)是在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，伴有多個(gè)軸的位移。這些運(yùn)動(dòng)幅度很小，腰痛患者可能有SI關(guān)節(jié)的活動(dòng)度幅大，但很少出現(xiàn)，對(duì)這類患者可使用支架和康復(fù)鍛煉以使SI關(guān)節(jié)韌帶的粘彈和蠕變時(shí)間縮短，強(qiáng)壯的肌肉可增加SI關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。損傷嚴(yán)重時(shí)，SI關(guān)節(jié)間的凹凸結(jié)構(gòu)在理論上可能發(fā)生錯(cuò)位造成不匹配，由此產(chǎn)生疼痛和功能障礙。然而，目前尚無直接證據(jù)。或許，推拿可減輕關(guān)節(jié)間的不匹配。但是，如果推拿能夠減輕這種不匹配，那么推拿也有可能造成正常SI關(guān)節(jié)的不匹配。SI關(guān)節(jié)是一個(gè)真正的滑膜關(guān)節(jié)，而周圍的韌帶和肌肉是構(gòu)成SI關(guān)節(jié)的唯一穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此，推拿不大可能扳動(dòng)SI關(guān)節(jié)，實(shí)際上，推拿很可能扳動(dòng)的是SI關(guān)節(jié)的附屬結(jié)構(gòu)和(或) L5、S1小關(guān)節(jié)，是這些組織結(jié)構(gòu)在手法扳動(dòng)過程中發(fā)出可聞及的喀噠聲和手下的錯(cuò)動(dòng)感。不管怎樣，SI關(guān)節(jié)的推拿手法似乎能夠引起反射，由此減輕肌肉痙攣，大多數(shù)的SI關(guān)節(jié)半脫位是由于X線片上的投影錯(cuò)誤和臨床猜測(cè)所致，而X線片一般無法顯示患者立體結(jié)構(gòu)上的半脫位。目前文獻(xiàn)所介紹的治療SI關(guān)節(jié)功能障礙的推拿手法、X線片表現(xiàn)和運(yùn)動(dòng)學(xué)觸診尚有不完善之處。因此，對(duì)有疑問的內(nèi)容進(jìn)行臨床對(duì)照研究，特別是對(duì)矯正SI關(guān)節(jié)錯(cuò)位作用的推拿手法進(jìn)行研究。這就需要采用有效的三維測(cè)量手段，另外，還需要應(yīng)用三維的測(cè)量方法對(duì)動(dòng)態(tài)的SI關(guān)節(jié)組織結(jié)構(gòu)、不同年齡的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化、性別上的差異、關(guān)節(jié)面的解剖形態(tài)對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響以及長(zhǎng)期隨訪等研究。準(zhǔn)確有效的診斷方法至關(guān)重要。參考文獻(xiàn)

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第5篇：生物力學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞：初中；立定跳遠(yuǎn)；力學(xué)；學(xué)教法

一、問題的提出

不同階段，學(xué)生的力量、速度、耐力、靈敏和柔韌等身體素質(zhì)各不相同，為此，教師必須在不同的階段，根據(jù)學(xué)生的身體素質(zhì)情況，選擇不同的體育項(xiàng)目，供學(xué)生練習(xí)、鍛煉。初中階段是學(xué)生力量素質(zhì)發(fā)展的敏感期，此時(shí)，教師必須增加力量教學(xué)和訓(xùn)練比重。各種跳躍運(yùn)動(dòng)是發(fā)展力量素質(zhì)的最好方法，立定跳遠(yuǎn)作為提高學(xué)生下肢力量、爆發(fā)力的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，沒有過多的條件約束、簡(jiǎn)便易行，是訓(xùn)練學(xué)生下肢力量及爆發(fā)力的一項(xiàng)重要運(yùn)動(dòng)，能夠有效地提高學(xué)生的身體素質(zhì)。因此，為了提高學(xué)生立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)，本文就利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理對(duì)立定跳遠(yuǎn)技術(shù)進(jìn)行了分析，以期通過理論指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，使學(xué)生掌握正確的練習(xí)方法。

二、研究對(duì)象與方法

本文以立定跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象，從生物力學(xué)角度談起，就其學(xué)練法進(jìn)行了一番梳理，研究過程中運(yùn)用到了文獻(xiàn)法、教學(xué)實(shí)踐法以及總結(jié)提煉法等。

三、結(jié)果與分析

（一）立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的組成分析

如圖1所示，立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)S=S1+S2+S3。S1是雙腳起跳離地瞬間身體重心投影點(diǎn)至起跳點(diǎn)之間的距離，S1的大小取決于三個(gè)因素：一是身高、腿長(zhǎng)，身高腿長(zhǎng)在起跳角不變的情況下，重心高則S1增大；二是對(duì)于同一練習(xí)者，起跳角a的角度越小，S1越大，角度越大，S1越小，但這并不等于說起跳角a的角度越小，立定跳遠(yuǎn)成績(jī)會(huì)越好；三是起跳腳離地瞬間練習(xí)者髖、膝、踝三關(guān)節(jié)及趾關(guān)節(jié)蹬伸的伸展程度，蹬伸程度越充分則S1越大。S2是起跳腳離地瞬間重心在重心高度水平的拋射距離，根據(jù)拋射公式S2=V2×sin2a/g，g為重力加速度是常量，由此可見，S2取決于騰起初速度和拋射角度，騰起初速度越大，則S2也越大，理論上在a=45°時(shí)S2最大，但由于空氣阻力（可以忽略不計(jì)）及考慮S3，實(shí)踐中a﹤45°，理論證實(shí)a=42°時(shí)，S2+S3有最大值，這主要是因雙腳著地瞬間身體重心低于起跳腳離地瞬間身體重心之故。S3是重心回落到起跳離地重心高度水平線至雙腳著地間的距離，它由身高和落地技術(shù)動(dòng)作決定，盡可能收腹舉腿、雙臂后擺并使雙腿較大幅度前伸而又不至于身體后倒的落地技術(shù)能獲得較大的S3。

（二）立定跳遠(yuǎn)的生物力學(xué)分析

1.起跳技術(shù)分析

（1）關(guān)節(jié)蹬伸速度、幅度。立定跳遠(yuǎn)的遠(yuǎn)度主要由髖、膝、踝快速蹬伸及趾關(guān)節(jié)的末端參與作用而獲得，其中各關(guān)節(jié)的蹬伸速度、蹬伸幅度及協(xié)調(diào)發(fā)力順序是決定學(xué)生立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。立定跳遠(yuǎn)起跳過程可分為下蹲和蹬伸兩個(gè)環(huán)節(jié)，前一環(huán)節(jié)是后一環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備和基礎(chǔ)，動(dòng)作質(zhì)量的好壞對(duì)后一環(huán)節(jié)有著重要的影響。起跳的任務(wù)是使人體獲得最大騰起初速度及最佳騰起角。根據(jù)公式V=2H/t可知，加大起跳時(shí)工作距離H，縮短起跳時(shí)間t，可以增大騰起的初速度。良好的下蹲動(dòng)作能為蹬伸創(chuàng)造條件，而下蹲動(dòng)作能使下肢三關(guān)節(jié)處于最佳的發(fā)力角度，為蹬伸環(huán)節(jié)做好必要的準(zhǔn)備。最大下蹲時(shí)下肢三關(guān)節(jié)角度的不同，會(huì)直接影響蹬伸效果，進(jìn)而影響起跳效果。而最大下蹲過后，下肢關(guān)節(jié)在短時(shí)間內(nèi)迅速伸展，給地面以爆發(fā)性力量蹬離地面的過程稱為蹬伸環(huán)節(jié)。此時(shí)，肌肉的工作形式經(jīng)由下蹲階段的離心收縮、等長(zhǎng)收縮、迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛐氖湛s。下蹲階段伸膝肌群被動(dòng)拉長(zhǎng)，這樣，一方面大腿伸展肌群能貯存大量的彈性勢(shì)能，另一方面肌絲也有了一定的初長(zhǎng)度（如果是最適初長(zhǎng)度那當(dāng)然是最好），這就可以使起跳腳對(duì)地面施加更大的作用力，從而產(chǎn)生較大的垂直作用力。此外，適宜的下蹲幅度，也能使下肢肌處于最適初長(zhǎng)度，產(chǎn)生最快的收縮速度及最大的收縮力量，提高起跳效果。

研究資料證實(shí)，120°-140°是膝關(guān)節(jié)的最佳發(fā)力角度，立定跳遠(yuǎn)準(zhǔn)備起跳時(shí)，膝關(guān)節(jié)角度小于最佳發(fā)力角度，對(duì)于成績(jī)的提高是有利的，一般都從90°左右開始蹬伸發(fā)力，且蹬伸過程中，膝關(guān)節(jié)的角度必須超過135°，有研究顯示“膝關(guān)節(jié)角在135°以上的范圍進(jìn)行發(fā)力時(shí)，屈膝肌群（股二頭肌、半腱肌、半膜肌、腓腸?。┓e極參與伸膝活動(dòng)，其發(fā)揮的力量較大，而且隨著膝關(guān)節(jié)角度的增加而增大”。當(dāng)然，雙腳起跳腳離地瞬間，理想的下肢姿勢(shì)是髖、膝、踝三關(guān)節(jié)完全伸直，這樣既能充分發(fā)揮三關(guān)節(jié)的肌肉力量，使力的作用點(diǎn)通過身體重心，又能增大力的做功距離，使雙腳離地瞬間有較高的身體重心。踝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)相比是小關(guān)節(jié)，但在立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目中卻有著非常重要的作用?！捌鹛A段踝關(guān)節(jié)的屈伸能力決定起跳階段的蹬伸程度，踝關(guān)節(jié)在跳高起跳過程中起著關(guān)鍵作用?！滨钻P(guān)節(jié)的柔韌性和肌肉力量是影響立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的兩個(gè)重要指標(biāo)，因此在立定跳遠(yuǎn)練習(xí)中我們應(yīng)對(duì)學(xué)生的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行有針對(duì)性的柔韌性和力量訓(xùn)練，采用多種方法與手段以提高學(xué)生的踝關(guān)節(jié)力量與伸展幅度。下肢三關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)用力能力對(duì)立定跳遠(yuǎn)成績(jī)也起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)大關(guān)節(jié)先運(yùn)動(dòng)原理，立定跳遠(yuǎn)首先應(yīng)當(dāng)是髖關(guān)節(jié)進(jìn)行發(fā)力，其次是膝關(guān)節(jié)，最后是踝關(guān)節(jié)進(jìn)行用力。這種協(xié)調(diào)用力能力就如同加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸在減小，但速度卻不斷增大。三關(guān)節(jié)完全伸直后，就能使作用力通過身體重心，提高力的利用率，進(jìn)而提高起跳效果。

（2）兩臂擺動(dòng)速度及幅度。在起跳階段，當(dāng)兩臂加速上擺時(shí)，身體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向向下的作用力，此力通過起跳腿傳遞到地面，從而增大了人體對(duì)地面的垂直作用力，同時(shí)地面也會(huì)給人體一個(gè)大小相等而方向相反的作用力。這樣，在起跳結(jié)束瞬間，運(yùn)動(dòng)員就可獲得一個(gè)較大的垂直速度，從而跳到更高的高度。在起跳瞬間，手臂的擺動(dòng)對(duì)起跳效果有著非常重要的作用。從生物力學(xué)角度來講，手臂的擺動(dòng)速度應(yīng)越大越好，當(dāng)雙腿下蹲緩沖時(shí)，兩臂由身后較高位置加速向下擺動(dòng)，可以減小起跳腿對(duì)地面的作用力，避免起跳腿受力過大而過度屈曲，影響起跳效果。而在起跳蹬伸階段，兩臂加速向上擺動(dòng)，會(huì)對(duì)軀干施加向下的作用力，這種作用力通過起跳腿傳至地面，進(jìn)一步增加了起跳腿對(duì)地面的垂直作用力，根據(jù)牛頓第三定律，此時(shí)地面也會(huì)給人體一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力，與不擺臂或擺臂速度很小相比，將引發(fā)地面作用于人體更大的反作用力。這樣在運(yùn)動(dòng)員起跳結(jié)束瞬間，由于力的增加便能產(chǎn)生更大的垂直速度。另外，雙臂擺動(dòng)后上舉，也可以提高人體重心的位置。有研究顯示，雙臂及擺動(dòng)腿完全向上伸直，可以使重心提高約身高的1/10。當(dāng)起跳結(jié)束瞬間，雙臂快速制動(dòng)，其慣性力的方向是向上的，能對(duì)起跳腿起到減壓的作用，對(duì)起跳腿的三關(guān)節(jié)快速蹬伸，特別是對(duì)力量較弱的踝關(guān)節(jié)快速大幅度伸展有著重要作用，對(duì)快速拔腰、提肩，帶動(dòng)身體重心快速上升有積極作用。理想的手臂動(dòng)作，應(yīng)是下蹲結(jié)束瞬間，兩臂在體后盡可能高的位置；在蹬伸階段，兩臂應(yīng)該向下、向前和向上快速有力地?cái)[動(dòng)。在擺動(dòng)時(shí)，肘關(guān)節(jié)不應(yīng)太彎曲，理想的角度大約在90°與完全伸直之間。我們可以用雙臂向上擺動(dòng)的平均垂直速度和擺動(dòng)幅度來評(píng)定擺動(dòng)效果。在起跳過程中，雙臂擺動(dòng)的平均垂直速度當(dāng)然是越大越好，還應(yīng)有較大的擺動(dòng)幅度。這對(duì)于提肩拔腰動(dòng)作和雙腳離地瞬間的身體重心高度都有影響。需要注意的是，臂的擺動(dòng)幅度并非越大越好，但一般雙臂的肘關(guān)節(jié)不應(yīng)低于肩關(guān)節(jié)，這樣才能形成有力的擺動(dòng)和制動(dòng)，提高起跳效果。

2.騰空階段技術(shù)分析

當(dāng)雙腳離地瞬間起跳動(dòng)作完成，人體便以初速度V進(jìn)入斜拋的騰空階段。當(dāng)人體重心達(dá)到最高點(diǎn)開始下降時(shí)，上體要積極下壓，同時(shí)雙臂也應(yīng)迅速向前下方擺動(dòng)，并同時(shí)收腹舉腿，同時(shí)為落地動(dòng)作做好積極的準(zhǔn)備。這不僅要求學(xué)生有積極的落地意識(shí)，還要求其有較強(qiáng)的腰腹肌力量。

3.落地階段技術(shù)分析

當(dāng)雙腳與地面接觸瞬間，身體各相應(yīng)關(guān)節(jié)應(yīng)進(jìn)行積極的屈曲緩沖，雙臂積極向后下方擺動(dòng)并積極制動(dòng)。當(dāng)人體通過下肢與地面相互作用時(shí)，下肢各關(guān)節(jié)肌肉雖積極收縮，但由于重力的作用，仍被拉長(zhǎng)作離心收縮，完成退讓工作。由沖量定理可知，F(xiàn)t=mv，F(xiàn)=mv /t，mg為人體體重是定量，因此若想減小人體落地時(shí)對(duì)地面的沖擊力，就必須延長(zhǎng)力的作用時(shí)間。這種緩沖動(dòng)作對(duì)于動(dòng)作的順利完成及人體保護(hù)有重要的作用。

（三）立定跳遠(yuǎn)的學(xué)、練法分析

1.踝關(guān)節(jié)的力量及柔韌性學(xué)、練

通過力學(xué)及技術(shù)分析，我們可知道踝關(guān)節(jié)雖然相對(duì)于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)是小關(guān)節(jié)，但它的力量及柔韌性對(duì)立定跳遠(yuǎn)同樣有著非常重要的作用。

（1）僵尸跳：這主要是用來發(fā)展踝關(guān)節(jié)、小腿和足弓肌群的肌肉力量。雙手叉腰或自然下垂，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)伸直，主要以踝關(guān)節(jié)的屈伸來完成動(dòng)作。要求：兩腳左右開立、平行向前，等于或略小于肩寬，起跳時(shí)踝關(guān)節(jié)盡最大幅度伸展，落地時(shí)用前腳掌著地屈踝緩沖，接著再跳起，每次練習(xí)50-60次，練習(xí)4-5組。

（2）單腳僵尸跳：發(fā)展小腿、腳掌和踝關(guān)節(jié)力量。上體正直，膝部伸直，單腳向上跳起。跳時(shí)主要是用踝關(guān)節(jié)的力量，用前腳掌快速蹬地跳起，離地時(shí)腳面繃直，腳尖向下。原地跳時(shí)，不規(guī)定跳的次數(shù)，以踝關(guān)節(jié)發(fā)酸為準(zhǔn)，然后換腳。每次練習(xí)重復(fù)4-5次。

（3）跪膝：此項(xiàng)練習(xí)在游泳初級(jí)訓(xùn)練中較為多用，主要用來發(fā)展踝關(guān)節(jié)柔韌性。要求雙膝、雙踝靠攏跪于地面，臀部坐于雙腳后跟之上。每次練習(xí)3-5分鐘。

2.膝關(guān)節(jié)技術(shù)、力量及擺臂配合學(xué)、練

膝關(guān)節(jié)是人體大關(guān)節(jié)，其力量的強(qiáng)弱直接影響著學(xué)生的立定跳遠(yuǎn)成績(jī)。

（1）蹲跳起：主要發(fā)展腿部肌肉和踝關(guān)節(jié)肌肉力量。雙腳左右開立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲（膝關(guān)節(jié)角度最好等于90°），肘關(guān)節(jié)角度約120°，兩臂自然后擺，起跳時(shí)兩臂迅速有力地向前上擺，肘關(guān)節(jié)不低于肩關(guān)節(jié)，當(dāng)腳尖等離地面時(shí)迅速制動(dòng)，起跳時(shí)兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個(gè)關(guān)節(jié)充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時(shí)用前腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，接著再跳起。每次練習(xí)25—30次，重復(fù)3—4組。

（2）連續(xù)蛙跳：主要發(fā)展下肢肌肉力量、起跳技術(shù)及上下肢的協(xié)調(diào)蹬擺能力。雙腳左右開立，腳尖平行，等于或略小于肩寬，屈膝向下半蹲，當(dāng)膝關(guān)節(jié)下蹲至90°時(shí)開始蹬伸發(fā)力準(zhǔn)備起跳，肘關(guān)節(jié)角度約120°，下蹲時(shí)兩臂自然后擺，起跳時(shí)兩臂迅速有力地向前上擺，擺動(dòng)幅度為肘關(guān)節(jié)不低于肩關(guān)節(jié)，當(dāng)腳尖蹬離地面時(shí)迅速制動(dòng)，起跳時(shí)兩腿迅速蹬伸，使髖、膝、踝三個(gè)關(guān)節(jié)充分伸展，身體成一直線，最后用腳尖蹬離地面向上跳起，落地時(shí)用全腳掌著地屈膝、曲踝緩沖，當(dāng)膝關(guān)節(jié)緩沖到90°時(shí)，雙臂擺至身體后下方，接著再跳起。每次練習(xí)10跳，重復(fù)3組。開始對(duì)遠(yuǎn)度不提出過多要求，主要以練習(xí)上下肢的協(xié)調(diào)技術(shù)為主，因?yàn)閯?dòng)作技能的形成是一個(gè)復(fù)雜的、鏈鎖的、本體感受的過程，只有在技能形成后，才能逐漸提高強(qiáng)度，打破動(dòng)作平衡，重新建立動(dòng)作平衡。

（3）跳伸練習(xí)：主要發(fā)展大腿肌肉退讓性工作能力。雙腳平行站立于約50cm的臺(tái)階上，向前下方跳出，雙腳落于小墊子上屈膝緩沖，當(dāng)膝關(guān)節(jié)被動(dòng)屈曲至90°時(shí)雙臂由前上方擺至身體后下方，同時(shí)快速蹬伸、擺臂向前上方跳出，要求下肢三關(guān)節(jié)完全伸直，肘關(guān)節(jié)擺至肩關(guān)節(jié)上方，突然制動(dòng)。每次練習(xí)6—8次，重復(fù)3—4組。膝關(guān)節(jié)這種退讓性工作能力增強(qiáng)，可以提高起跳時(shí)下蹲的速度，使退讓性工作肌群產(chǎn)生更大的彈性勢(shì)能，縮短起跳時(shí)間，從而獲得更大的初速度，提高學(xué)生立定跳遠(yuǎn)成績(jī)。

（4）啞鈴擺臂：主要發(fā)展上肢及肩帶力量。手持啞鈴肘關(guān)節(jié)成120°，雙腳成左右前弓步前后擺臂，要求擺動(dòng)幅度要大，每組練習(xí)50—60次，重復(fù)4—5組；兩腳尖平行等于或略小于肩寬左右開立，雙手持啞鈴從體側(cè)至雙臂水平再至兩臂肩上舉，每組練習(xí)30次，重復(fù)3組。

（5）手持啞鈴雙腳左右開立跳：主要發(fā)展踝關(guān)節(jié)、肩帶力量及上下肢協(xié)調(diào)能力。兩腳開立至少大于肩寬，開立時(shí)雙臂擺至水平，并攏時(shí)擺至體側(cè)，要求動(dòng)作連貫，節(jié)奏感強(qiáng)。每次練習(xí)30—40次，重復(fù)3—4組。

3.起跳角度及落地技術(shù)練習(xí)

圖2

實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生起跳角度幾乎沒有過大而都是偏小，為了糾正學(xué)生的這一錯(cuò)誤動(dòng)作，教師可利用小墊子來提高學(xué)生的起跳角度，如圖2所示。小墊子斜面與地面成42°角，要求起跳時(shí)身體成一直線與墊子平面平行，當(dāng)身體重心達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)收腹舉腿，積極準(zhǔn)備落地動(dòng)作。為了能夠更好地完成收腹舉腿動(dòng)作及意識(shí)，我們應(yīng)盡量讓學(xué)生采用跳遠(yuǎn)中的滑坐式落地方式，有小墊子的保護(hù)，這種落地方式已成為可能。

四、結(jié)語(yǔ)

通過立定跳遠(yuǎn)的生物力學(xué)分析，我們得知影響立定跳遠(yuǎn)成績(jī)的主要因素是下肢三關(guān)節(jié)肌肉力量及蹬伸幅度、起跳角度及上肢擺臂技術(shù)。有了理論指導(dǎo)，我們便可以有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)、練，從而提高練習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：生物力學(xué)研究范文

[關(guān)鍵詞] 下頸椎；脊柱功能單位（FSU）；Luschka關(guān)節(jié)；穩(wěn)定性；生物力學(xué)

[中圖分類號(hào)] R318.01 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1673-7210（2008）07（b）-031-02

Clinical biomechanical research of effects of Luschka ankle on later spinal stability

QU Chao-fa1，WANG Yan-lin2，WU Jing-wen1，LI Jian1，LU Zuo-hong1，WANG Xu1，CHEN Geng-xin3

（1.Department of Neurosurgery, the 211 Hospital of the People's Liberation Army, Harbin 150080，China;2.Department of Anaesthesiology, Harbin Central Redcross Hospital, Harbin 150016，China;3.Department of Orthopedics, the First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001, China）

[Abstract] Objective: To test the effects of Luschka ankle on later spinal stability under the physiological conditions. Methods: This experiment had used thirty-two functional spinal units(FSU) which come from sixteen two specimens died of trauma. Abstract randomly, thirty-two specimens were divided into two groups.The groupⅠ was removed bilateral Luschka ankles, the groupⅡ was retained Luschka ankles. The two groups were tested by biomechanics. According to White of later spine clinical instability diagnosis standard score, the effects of Luschka ankle on later spinal stability had been studied.Results:Luschka ankle could limit spine move to lateral distance. It could also limit the last spine move to two sides and rotary when later spine contracted and extended under the physiological conditions. Conclusion:Luschka ankle has significant effect on later spinal stability. Luschka ankle is an important structure involved in later spinal stability.

[Key words]Later spine; Functional spinal unit(FSU); Luschka ankle; Stability; Biomechanics

第3~7頸椎稱下頸椎，除第7頸椎，下頸椎結(jié)構(gòu)形態(tài)比較一致。下頸椎是一整體，其功能主要包括：①在各種支持頭及上頸椎，向下傳遞載荷。②提供三維空間生理范圍活動(dòng)。③保護(hù)下頸段脊髓。以上功能的完成要求下頸椎具有足夠的穩(wěn)定性。而維持下頸椎穩(wěn)定的基本單位，即脊柱功能單位（functional spinal unit，F(xiàn)SU）的組成部分，在下頸椎穩(wěn)定中的作用，對(duì)判定下頸椎穩(wěn)定具有重要意義，明確下頸椎FSU的組成部分對(duì)維持下頸椎穩(wěn)定的作用，有助于改進(jìn)下頸椎、脊髓疾病和損傷的診斷、治療和保護(hù)。第3~7頸椎椎體上面兩側(cè)緣向上突起椎體鉤與上椎體唇緣相接稱為L(zhǎng)uschka關(guān)節(jié)亦有稱鉤椎關(guān)節(jié)、椎體半關(guān)節(jié)，Luschka關(guān)節(jié)是下頸椎FSU重要組成部分，明確Luschka關(guān)節(jié)在下頸椎生理范圍伸屈活動(dòng)時(shí)對(duì)下頸椎穩(wěn)定性影響具有重要意義。

1材料與方法

1.1材料

本實(shí)驗(yàn)所用32個(gè)標(biāo)本分別取自16具因急性外傷致死的正常國(guó)人新鮮尸體頸椎，取標(biāo)本后立即用塑料袋密封，放入-20℃冰箱內(nèi)保存。實(shí)驗(yàn)前將標(biāo)本取出解凍，保留椎間盤、小關(guān)節(jié)及韌帶結(jié)構(gòu)，暴露相應(yīng)椎體軟骨下骨，用骨鋸在頸2~3椎間盤與頸3椎體軟骨下骨連接處鋸下，在與頸4~5椎間盤與頸4椎體軟骨下骨連接處鋸下，同樣在頸4~5椎間盤與頸5椎體軟骨下骨頸6~7椎間盤與頸6椎體軟骨下骨連接處鋸下，每一頸椎得2個(gè)實(shí)驗(yàn)標(biāo)本，共32個(gè)標(biāo)本，標(biāo)本編號(hào)。

1.2方法

將標(biāo)本兩端修平。隨機(jī)抽樣分成Ⅰ、Ⅱ兩組，Ⅰ組切除雙側(cè)Luschka關(guān)節(jié)，不破壞FSU其他結(jié)構(gòu)，Ⅱ組保留Luschka關(guān)節(jié)及FSU其他結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)在Instrun自動(dòng)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)在（36.5±0.5）℃溫度場(chǎng)下進(jìn)行。在上下椎體設(shè)定三維空間坐標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)，將標(biāo)本固定于試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)上。預(yù)先設(shè)定程序，計(jì)算機(jī)控制模擬下頸椎FSU生理?xiàng)l件下下頸椎伸、屈運(yùn)動(dòng)，最后計(jì)算機(jī)打印出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2結(jié)果

2.1 Luschka關(guān)節(jié)對(duì)FSU伸展時(shí)上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移影響的比較

由表1可知，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移有顯著性差異（P＜0.05）。

表1Ⅰ、Ⅱ組標(biāo)本上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移

2.2 Luschka關(guān)節(jié)對(duì)FSU伸展時(shí)上椎體矢狀面相對(duì)下椎體旋轉(zhuǎn)角度影響的比較

由表2可看出，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體矢狀面相對(duì)下椎體旋轉(zhuǎn)角度有極顯著性差異（P＜0.01）。

表2 Ⅰ、Ⅱ組標(biāo)本上椎體矢狀面相對(duì)下椎體旋轉(zhuǎn)角度

2.3 Luschka關(guān)節(jié)對(duì)FSU伸展時(shí)上椎體冠狀面相對(duì)下椎體向側(cè)方位移影響的比較

由表3可看出，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體冠狀面相對(duì)下椎體向側(cè)方位移有極顯著性差異（P＜0.01）。

表3 Ⅰ、Ⅱ組標(biāo)本上椎體冠狀面相對(duì)下椎體側(cè)方位移

2.4 Luschka關(guān)節(jié)對(duì)FSU屈曲時(shí)上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移影響的比較

由表4可看出，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移有顯著性差異（P＜0.05）。

表4 Ⅰ、Ⅱ組標(biāo)本上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移

2.5 Luschka關(guān)節(jié)對(duì)FSU屈曲時(shí)上椎體矢狀面相對(duì)下椎體旋轉(zhuǎn)角度影響的比較

由表5可看出，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體矢狀面相對(duì)下椎體旋轉(zhuǎn)角度有極顯著性差異（P＜0.01）。

表5 Ⅰ、Ⅱ組標(biāo)本上椎體矢狀面相對(duì)下椎體旋轉(zhuǎn)角度

2.6 Luschka關(guān)節(jié)對(duì)FSU屈曲時(shí)上椎體冠狀面相對(duì)下椎體向側(cè)方位移影響的比較

由表6可看出，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體冠狀面相對(duì)下椎體向側(cè)方位移有極顯著性差異（P＜0.01）。

表6 Ⅰ、Ⅱ組標(biāo)本上椎體冠狀面相對(duì)下椎體側(cè)方位移

3討論

由于下頸椎的功能，要求頸椎本身具有足夠的穩(wěn)定性。下頸椎結(jié)構(gòu)形態(tài)均比較一致，其椎體借椎間盤和前、后縱韌帶而緊密連結(jié)，椎弓則由小關(guān)節(jié)和后方的韌帶相連，相鄰椎體的上表面降凸而下表面凹陷，使下頸椎的穩(wěn)定性更為增強(qiáng)。Bailey認(rèn)為在下頸椎穩(wěn)定中起決定作用的是肌肉和椎間盤，并特別強(qiáng)調(diào)了纖維環(huán)的作用，肌肉對(duì)頸椎穩(wěn)定性的影響至今未見較系統(tǒng)的研究報(bào)道。Munroe則強(qiáng)調(diào)椎間盤和前、后縱韌帶在下頸椎穩(wěn)定中起決定作用。頸3~7兩椎體平臺(tái)間的椎間盤（包括纖維環(huán)和髓核），并不寬達(dá)椎體的外側(cè)緣，Luschka關(guān)節(jié)象支柱般在兩側(cè)支撐著上面的椎體，其纖維與內(nèi)側(cè)的椎間盤的纖維相連，在伸屈時(shí)，上椎體向前或后滑動(dòng)，Luschka關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面之間也有相應(yīng)的滑動(dòng)，因此Luschka關(guān)節(jié)是FSU的重要組成部分。White對(duì)頸椎的FSU進(jìn)行了大量生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，并提出了診斷下頸椎臨床不穩(wěn)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，但未見Luschka關(guān)節(jié)對(duì)下頸椎穩(wěn)定性影響的報(bào)道。

通過對(duì)16具因急性外傷致死的正常國(guó)人新鮮尸體頸椎的32個(gè)下頸椎FSU節(jié)段標(biāo)本，進(jìn)行生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組，F(xiàn)US加載伸展、屈曲、上椎體矢狀面相對(duì)下椎體水平位移和旋轉(zhuǎn)角度有顯著差異，并且按White提出的下頸椎臨床不穩(wěn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。Luschka關(guān)節(jié)切除組矢狀面相對(duì)水平位移和矢狀面相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度均明顯高于評(píng)定值，而對(duì)照組均低于評(píng)定值，故本文研究表明，Luschka關(guān)節(jié)是維持下頸椎穩(wěn)定性重要結(jié)構(gòu)。有學(xué)者認(rèn)為L(zhǎng)uschka關(guān)節(jié)是先天就有的真性滑膜關(guān)節(jié)，也有些解剖學(xué)、胚胎學(xué)專家認(rèn)為L(zhǎng)uschka關(guān)節(jié)不是真性滑膜關(guān)節(jié)而是頸椎隨年齡增長(zhǎng)而發(fā)展的退行性變化。本文筆者認(rèn)為L(zhǎng)uschka關(guān)節(jié)是人類進(jìn)化發(fā)展過程中（種系發(fā)生），從四足著地進(jìn)化到兩足著地，頸彎減小，為增強(qiáng)軸壓的抗折力和下頸椎的穩(wěn)定性而進(jìn)化的結(jié)構(gòu)。Luschka關(guān)節(jié)是否為典型關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)意見尚不統(tǒng)一，功能亦有爭(zhēng)議，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，其有限制椎體向側(cè)方移位的作用，也有人認(rèn)為此關(guān)節(jié)能防止椎間盤向側(cè)后方突出的作用。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Luschka關(guān)節(jié)切除組與對(duì)照組上椎體冠狀面對(duì)下椎體向側(cè)方位移有極顯著差異，Luschka關(guān)節(jié)有限制椎體向側(cè)方移位功能的研究結(jié)果得以證實(shí)。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]姜宏，施杞，王以進(jìn).頸椎穩(wěn)定性的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)脊柱脊髓雜志，1999, 9（5）：257-259.

[4]侯鐵勝，楊維權(quán)，于濤，等.椎間盤部分切除對(duì)頸椎運(yùn)動(dòng)影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].醫(yī)用生物力學(xué)，1999,9（10）：9-16.

第7篇：生物力學(xué)研究范文

【關(guān)鍵詞】皮劃艇（靜水）；項(xiàng)目特征；生物力學(xué)；研究應(yīng)用

一、前言

皮劃艇（靜水）200m作為全新納入奧運(yùn)會(huì)中的比賽項(xiàng)目。其相比較于500米以及1000米而言，距離更短，競(jìng)爭(zhēng)也相對(duì)更為激烈，因此該項(xiàng)目對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)以及素質(zhì)有著更高的要求，使得該項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)特征受到了大量運(yùn)動(dòng)員以及科研人員的重視。研究項(xiàng)目特征以及生物力學(xué)有著極為現(xiàn)實(shí)的意義，對(duì)我國(guó)的體育競(jìng)技水平有著極大的促進(jìn)作用。

二、項(xiàng)目特征研究

1.運(yùn)動(dòng)環(huán)境

作為水上運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)項(xiàng)目，皮劃艇項(xiàng)目中的艇和人的重心在上面，浮力中心則在下面，一旦出現(xiàn)偏差便會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)力矩，導(dǎo)致人艇系統(tǒng)將會(huì)持續(xù)在不平穩(wěn)狀態(tài)。該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)要保證運(yùn)動(dòng)員在不平衡過程中可以很好的控制身體姿勢(shì)，運(yùn)用正確的劃槳?jiǎng)幼魇雇У玫剿耐苿?dòng)力[1]。若艇處于不平衡狀態(tài)中，為了使艇可以平穩(wěn)而快速的前進(jìn)，將對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體控制能力以及平衡力有著極高的要求。

2.運(yùn)動(dòng)屬性

該項(xiàng)目一般的比賽時(shí)間處于40s～60s間，和300米短跑所需時(shí)間相近，然而卻和短跑要克服重力進(jìn)行大肌肉群做工有所不同，皮劃艇不需要進(jìn)行承受重力，因此肌肉群的負(fù)荷較小。主要是進(jìn)行磷酸原系統(tǒng)以及乳酸糖酵解進(jìn)行供能，主要是進(jìn)行無氧供能，消耗的全部能量中僅僅有10%～20%為有氧供能，比賽全程是一種力竭性做功過程[2]。皮劃艇作為一項(xiàng)快速無氧為主進(jìn)行周期性的項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員對(duì)于耐力、速度力量、乳酸耐受力和最大力量等能力都有著極高的要求。

3.競(jìng)速結(jié)構(gòu)

競(jìng)速結(jié)構(gòu)就是在皮劃艇比賽的整個(gè)過程中對(duì)各階段所需速度加以分配以及節(jié)奏安排，研究人員通常將皮劃艇全程分為起航、加速以及途中與沖刺四個(gè)部分。合理的競(jìng)速結(jié)構(gòu)能夠?qū)\(yùn)動(dòng)員所具有的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行最大程度的調(diào)動(dòng)。由于皮劃艇是一項(xiàng)水上運(yùn)動(dòng)，在處于靜止過程中保持平衡非常困難，在起航前將會(huì)出現(xiàn)顯著地晃動(dòng)，所以要將比賽全程分為航前準(zhǔn)備、沖刺、起航以及途中四個(gè)階段。

航前準(zhǔn)備階段是使艇保持靜止于水面上得到出發(fā)指令，但是由于皮劃艇相對(duì)較窄，一旦運(yùn)動(dòng)員重心穩(wěn)定性不佳，要想保證整體的平衡，便要調(diào)動(dòng)大量的肌肉進(jìn)行維持平衡，將會(huì)使劃槳做功的肌肉量下降，對(duì)出發(fā)后的第一漿劃行質(zhì)量造成不利影響，最終對(duì)比賽成績(jī)?cè)斐捎绊憽Ｋ院角皽?zhǔn)備對(duì)于平衡能力以及中心穩(wěn)定性有著極高的要求。起航階段是由靜止不斷加速至穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)要保證一個(gè)合理的漿頻，并非是漿頻越快越好，一旦頻率過快將會(huì)對(duì)體能造成極大的消耗。途中階段此時(shí)艇速非常穩(wěn)定，此階段時(shí)間以及路程都很長(zhǎng)，只有控制好漿頻以及劃槳節(jié)奏，確保一個(gè)穩(wěn)定的途中速度，便要利用速度力量對(duì)途中速度加以不斷的維持。沖刺階段則要具有極強(qiáng)的爆發(fā)力，在確保每漿效果的基礎(chǔ)上最大限度提升漿頻，以此來取得最快速度，此時(shí)艇速呈現(xiàn)顯著地提升。

三、生物力學(xué)方法應(yīng)用和展望

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)對(duì)于競(jìng)技體育領(lǐng)域而言，主要是將其運(yùn)用在合理的訓(xùn)練以及測(cè)試中，以技術(shù)角度實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的監(jiān)控。主要的監(jiān)控形式對(duì)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)對(duì)參數(shù)做出診斷以及評(píng)價(jià)，以此作為指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)技術(shù)所學(xué)的理論基礎(chǔ)。錄像解析作為運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)獲取的主要手段，將劃槳過程中的身體、艇速、漿角以及位移等方面的角度、角速度的變化情況加以分析，以此作為訓(xùn)練的技術(shù)支撐。在皮劃艇前進(jìn)過程中流水和漿葉間存在的相互作用不僅僅是主要的動(dòng)力源，同時(shí)也是重要的阻力源，對(duì)水-漿作用力已經(jīng)成為主要的動(dòng)力學(xué)研究指標(biāo)[3]。采用三維運(yùn)動(dòng)學(xué)能夠?qū)⑵澩е兴嫔系乃械倪\(yùn)動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行獲取，然而在皮劃艇監(jiān)控當(dāng)中，對(duì)艇運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象造成的原因解釋主要是利用水流動(dòng)力學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)。

四、結(jié)語(yǔ)

皮劃艇運(yùn)動(dòng)相比其他運(yùn)動(dòng)而言，對(duì)運(yùn)動(dòng)員所具有的平衡力以及身體控制能力有著較高的要求。作為皮劃艇項(xiàng)目研究中最為關(guān)鍵的階段，起航準(zhǔn)備將對(duì)整個(gè)比賽成績(jī)?cè)斐芍苯拥挠绊?。皮劃艇運(yùn)動(dòng)對(duì)于運(yùn)動(dòng)員體能要求相對(duì)較高，要想提高比賽成績(jī)，便要在體能的基礎(chǔ)上對(duì)能量的利用率加以不斷的提升。而生物力學(xué)將是一種完善運(yùn)動(dòng)技術(shù)的重要方式，也將是今后研究的重點(diǎn)內(nèi)容。通過不斷的研究提升我國(guó)的皮劃艇競(jìng)技水平，使我國(guó)成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)國(guó)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙云濤，曹妮娜.淺談在動(dòng)作和能量代謝視角下如何進(jìn)行靜水皮劃艇項(xiàng)目訓(xùn)練[J].科技展望，2016，07（07）：266+268.

第8篇：生物力學(xué)研究范文

1、對(duì)途中跑擺動(dòng)腿技術(shù)過程的分析

1．1 擺腿動(dòng)作效果影響。在支撐階段，身體其余環(huán)節(jié)所作的快速擺動(dòng)動(dòng)作，必須使擺動(dòng)環(huán)節(jié)的重心產(chǎn)生加速和位移，同時(shí)使身體總重心也產(chǎn)生相應(yīng)的加速度和位移，并且會(huì)對(duì)支撐腿產(chǎn)生一個(gè)擺動(dòng)的附加作用力，此作用力的力值與擺動(dòng)部分的質(zhì)量和加速度的乘積成正比，與擺動(dòng)的加速度方向相反。據(jù)此得知，短跑時(shí)當(dāng)支撐腿著地瞬間，擺腿動(dòng)作有利于減小人體與地面的沖擊作用。在緩沖階段，擺動(dòng)腿動(dòng)作能使人體總重心迅速前移，有利于縮短緩沖時(shí)間和增加支撐腿內(nèi)蹬地力量，當(dāng)支撐腿進(jìn)入蹲伸時(shí)，擺腿動(dòng)作有利于提高支撐腿的蹲伸速度，途中跑中擺動(dòng)腿動(dòng)作的好壞對(duì)短跑的途中跑有著相當(dāng)大的影響。

1．2 蹬地角、著地角、屈膝角、大角對(duì)短跑跑速影響。蹬地角是后蹬腿蹬地將要結(jié)束時(shí)，與地面之間的夾角。資料表明，蹬地角在55度左右最為理想。著地角反映運(yùn)動(dòng)員擺動(dòng)腿著地動(dòng)作完成是否合理。著地角大，標(biāo)志跑的過程中，身體處于支撐狀態(tài)時(shí)腿的“剪跤”動(dòng)作緩慢，擺動(dòng)腿不壓，趴地動(dòng)作則消極，腳著地點(diǎn)高，身體重心投影較遠(yuǎn)，這樣身體必然會(huì)受到制動(dòng)力量，前一步后蹬所獲得水平速度將受到極大的削弱，從而影響跑速的發(fā)揮。屈膝角是大腿支撐階段，膝關(guān)節(jié)的支撐角度，當(dāng)屈膝角加大時(shí)，股四頭肌的拉力減小，阻力臂加大，使膝關(guān)節(jié)的伸肌群在完成動(dòng)作時(shí)，感到阻力加大，這樣使本來“爆發(fā)式”收縮后蹬動(dòng)作變得“柔和”，降低了蹬地速度，縮短了步長(zhǎng)。

1．3 擺動(dòng)腿的擺動(dòng)方向。在跑的過程中，每條腿都必須經(jīng)過支撐和擺動(dòng)過程，一條腿的蹬地正是一條腿擺動(dòng)動(dòng)作形成跑的開始姿勢(shì)，蹬和擺的協(xié)調(diào)配合是正確完成蹬高地面，快速交換腿和積極落地的先決條件。正確的擺動(dòng)腿方向是當(dāng)膝關(guān)節(jié)移至人體重心的垂直點(diǎn)后，擺動(dòng)腿要迅速向人體前上方擺動(dòng)以大腿與地面平行為上，膝關(guān)節(jié)要有向前上方“頂”的視覺，才是合理的擺動(dòng)方向。

2、擺動(dòng)腿技術(shù)的練習(xí)方法

原地支撐送髖，單腿支撐跑，擺動(dòng)腿負(fù)重?cái)[動(dòng)，橡皮帶擺動(dòng)腿原地前擺，負(fù)重弓步跳或弓步走等皆為改善短跑途中跑技術(shù)的有效訓(xùn)練方法。

2．1 “以髖為軸”的擺動(dòng)練習(xí)。交換腿擺動(dòng)。借助練習(xí)器，用前臂、肘支撐身體（懸垂），成騰空弓步，雙換作前后快速擺動(dòng)練習(xí)。要求髖部放松，擺動(dòng)時(shí)大腿帶動(dòng)小腿，大腿前擺至接近水平位時(shí)積極作下扒后擺，后擺結(jié)束后小腿積極主動(dòng)向大腿折疊準(zhǔn)備作下一次的前擺。練習(xí)中要強(qiáng)調(diào)交換擺動(dòng)的幅度、速度和動(dòng)作的規(guī)范，突出“以髖為軸”的特點(diǎn)。訓(xùn)練目的：提高和強(qiáng)化擺動(dòng)腿在短跑中騰空動(dòng)作的擺動(dòng)技術(shù)動(dòng)作的規(guī)范、幅度、快速的擺動(dòng)，加強(qiáng)髖關(guān)節(jié)的力量、靈活性、柔韌性，從而縮短跑動(dòng)中騰空的時(shí)間，達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的目的。每次訓(xùn)練課安排練習(xí)10組，每組每腿擺動(dòng)在50～80次。間隔時(shí)間5min／組。

2．2 “以伸髖下扒為主”的擺動(dòng)練習(xí)。擺動(dòng)腿拉橡皮筋擺動(dòng)。方法一：橡皮筋前、前下牽拉擺動(dòng)腿作快速擺動(dòng)練習(xí)。方法二：橡皮筋后牽拉擺動(dòng)腿作快速擺動(dòng)練習(xí)。練習(xí)時(shí)預(yù)先將橡膠帶系在踝關(guān)節(jié)處，雙手支撐在1．2m高左右的肋木架上，身體與地面成45至60度角左右，腳跟提起，兩種方法都采用兩腿輪換進(jìn)行蹬與擺的練習(xí)，前擺時(shí)支撐腿伸直，擺動(dòng)腿擺動(dòng)至水平位高，小腿下垂，然后快速地做下壓扒地動(dòng)作，在擺動(dòng)腿處于垂直階段時(shí)，支撐腿可作微屈膝的動(dòng)作。訓(xùn)練目的：方法一中前牽拉是加強(qiáng)擺動(dòng)腿的前擺伸髖的意識(shí)、速度、幅度和后擺的力量及強(qiáng)度；左右前下牽拉是加快前擺伸髖后及時(shí)快速下扒的動(dòng)作（防止前拋小腿）以達(dá)到縮短擺動(dòng)時(shí)間的目的。方法二中后牽拉是加強(qiáng)擺動(dòng)腿的后擺意識(shí)、速度、幅度和前擺的力量及強(qiáng)度。每次訓(xùn)練6～8組，每腿練習(xí)在50～60次，并且控制在15～20s／腿。間隔5min／組。

3、結(jié)論

3．1 加強(qiáng)下肢擺動(dòng)伸髖和積極下扒著地訓(xùn)練，能有效提高短跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)和身體素質(zhì)。

第9篇：生物力學(xué)研究范文

關(guān)鍵詞:女子鉛球;優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員;最后用力階段技術(shù);運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

中圖分類號(hào):G824.119 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章 編號(hào):1007-3612(2010)09-0121-04

A Research on Kinematic Characteristics of Final Thrust Phase Te chnical of Excellent Female Shot Putters in China

YANG Ruipeng1,CHEN Xiaolong1,LI Jingang2

(1. Department of Physical Education, Xianyang Normal Univers ity, Xianyang 712000, Shaanxi China;2. Rui Quan Secondary School, Wein an 714000, Shaanxi China)

Abstract: the paper uses three elite female athletes as its subject and adopts the methodof literature review, threedimensional camera and video analysis to analyze th e techniques of the players with the highest scores in the Xiao shan, Shijiazhua ng, Suzhou, and the National Track and Field Grand Prix Championship. It analyz es kinematic characteristics in the last force stage from time, space and space time perspective. It finds that: 1) the right pedal turn of LI Meiju is notactive, braking and the effective kicking of left foot is inadequate; For Li Li ng, the main force point is not obvious; The left muscle pretension level is n ot enough; and the distance of left foot distance to the starting board is too f ar. For GONG Lijiao, the strengthening up and forcing of the upper body is to o earlier. The shot angle is relatively low but she shots faster than the othe r two players. 2) For the three players, there is no difference in their heigh t of shot, but there has a gap in the pace of shot. 3) In the course of the la st force, the distance and time of the shot is relatively short.

Key words: women's shot put; elite athlete; the final stage of the techn ical force; kinematic characteristics

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 我國(guó)現(xiàn)役的3名優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員李梅菊、李玲和鞏立嬌在蕭山、蘇州和石家莊田徑大獎(jiǎng) 賽比賽中背向滑步技術(shù)最后用力階段技術(shù)――“從左腳落地到鉛球離手”[1]的運(yùn) 動(dòng)學(xué)特征為研究對(duì)象(表1)。

1.2 研究方法

1.2.1 三維攝像法 采用現(xiàn)場(chǎng)高速錄像圖像采集與計(jì)算機(jī)硬盤記錄系統(tǒng)設(shè)備,對(duì)被試比賽技術(shù)圖像進(jìn)行了現(xiàn) 場(chǎng)采集。高速錄像光學(xué)鏡頭為美國(guó)PULNIX公司生產(chǎn)的CCD高速掃描攝像頭(TM-6710CL), 有效感光面積5.8mm×4.3mm;CCD感光元件尺度為9.0 μm×9.0 μm;有效圖像相素為6 48 ( 長(zhǎng))×484(高),拍攝頻率為120 p/s;暴光時(shí)間為1/1 000 s;高速采集卡為METEORII-CAMER A-LINK(加拿大),主光軸高度1.2 m,兩攝像頭距離拍攝點(diǎn)為10 m,主光軸間夾角約為90 °。賽前和賽后拍攝了艾捷三維立體框架坐標(biāo)。

1.2.2 錄像解析法 使用Ariel公司的APAS運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)(美國(guó))對(duì)李梅菊、李玲和鞏立嬌于2008年在蕭山 和2007年在蘇州的田徑大獎(jiǎng)賽及2007年在石家莊全國(guó)田徑錦標(biāo)賽比賽最好成績(jī)動(dòng)作進(jìn)行錄像 解 析,依據(jù)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)和研究的需要選取20個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn),用低通數(shù)字濾波法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行 平滑處理,平滑系數(shù)為6,獲取了所需參數(shù)原始數(shù)據(jù)指標(biāo)。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 運(yùn)用excel2003對(duì)選取的指標(biāo)與測(cè)試結(jié)

投稿日期:2009-12-14

作者簡(jiǎn)介:楊瑞鵬,講師,碩士,研究方向體育教學(xué)與訓(xùn)練。

果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算出所選指標(biāo)的平均值、標(biāo) 準(zhǔn)差,并對(duì)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)性分析,指標(biāo)顯著性差異檢驗(yàn)。

1.2.4 對(duì)比分析法 根據(jù)解析得出的所需數(shù)據(jù),與我國(guó)前優(yōu)秀 鉛球運(yùn)動(dòng)員(隋新梅、黃志紅等)技術(shù)動(dòng)作參數(shù)和自身的技術(shù)動(dòng)參數(shù)作對(duì)比與分析。

2 結(jié)果與分析

為了便于對(duì)最后用力階段的技術(shù)進(jìn)行診斷,本文從以下四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)部分對(duì)最后用力階 段技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析:第一部分指髖部側(cè)移時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析;第二部分 指左側(cè)支撐時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析;第三部分指出手時(shí)部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析;第 四部分指最后用力整個(gè)過程中鉛球的做功距離和時(shí)間參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析。

2.1 髖部側(cè)移時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表2) 髖部運(yùn)動(dòng)的技術(shù)特征指在最后用力階段開始時(shí),右膝和右踝的內(nèi)轉(zhuǎn),右腿轉(zhuǎn)蹬推動(dòng)髖部 側(cè)移特征。在這個(gè)階段要求上體不主動(dòng)抬起,頭頸不主動(dòng)扭轉(zhuǎn),從而使身體左側(cè)肌群形成預(yù) 先拉緊,為最后用力創(chuàng)造良好的條件。通過對(duì)表1中3名運(yùn)動(dòng)員右髖運(yùn)行距離、右髖速度和右 膝速度的平均值和各自右髖運(yùn)行距離、右髖速度和右膝速度的平均值的比較發(fā)現(xiàn):這三名運(yùn) 動(dòng)員共同特點(diǎn)是右髖運(yùn)行距離大于左髖運(yùn)行距離;左髖速度大于右髖速度;右膝速度大于右 髖速度,但是右膝速度和右髖速度均值的差值較小,尤其是李梅菊(差值為0.107 m/s), 所以其右腿蹬轉(zhuǎn)不夠積極。我們知道右腿用力順序應(yīng)該是自下而上的用力順序,右腳應(yīng)積極 蹬伸,使髖部前移并向投擲方向送轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)左側(cè)有關(guān)肌群的預(yù)先拉緊[3],但是根 據(jù)他們右髖 運(yùn)行距離的對(duì)比發(fā)現(xiàn):李玲左髖運(yùn)行距離較短(0.352±0.09 m),因此,其主要用力 點(diǎn)不突出,身體左側(cè)肌群預(yù)先拉緊程度不夠,超越器械姿勢(shì)不充分。

2.1.1 左側(cè)支撐時(shí)的部分參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表3、表4) 在推鉛球最后用力階段,左側(cè)支撐的好壞,對(duì)出手速度和出手高度將產(chǎn)生影響,良好的 左側(cè)支撐可以使鉛球在出手前獲得足夠的動(dòng)能,并以適宜的角度、高度和速度將球推出。它 可以在盡可能小的瞬時(shí)水平速度的情況下獲得必要的垂直速度,并獲得較大的出手高度。因 此良好的左側(cè)支撐是充分利用身高和臂長(zhǎng)自身?xiàng)l件提高出手點(diǎn)以外的另一個(gè)必不可少條件。

對(duì)表3中分析可知:現(xiàn)役3名運(yùn)動(dòng)員左腳著地時(shí)左膝角的平均值為(148.440±7.362)°,3 名運(yùn)動(dòng)員的左膝緩沖角平均值為(147.215±7.451)°,相比較發(fā)現(xiàn),左膝緩沖角比左膝角 小了1.215°,通 過對(duì)他們自身的比較發(fā)現(xiàn):鞏立嬌左膝緩沖角增大了1.063°。與1997年八屆全運(yùn)會(huì)上隋 新梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)在左腳著地時(shí)左膝角分別為 132° 、146°、135°[4],其平均值為139°相比,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)役三名隊(duì)員左著時(shí)左膝角偏大 ,尤其是鞏立嬌,因此他們上體抬起和發(fā)力時(shí)機(jī)較早,尤其是鞏立嬌。

出手時(shí)3名運(yùn)動(dòng)員左膝角的平均值為(174.463±4.012)°,出手蹬地角的平均值為(67.33 2±4.002)°,李梅菊、李玲和鞏立嬌他們的蹬地角分別是(63.7 596±0.871、69.7 08 6±5.779、68.5 263±0.399)。隋新梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(1 9.46m)出手時(shí)左膝角分別為169°、151°、160°,平均值為160°,蹬地角分別為70°、65° 、75°,其平均值為70°。相比之下,除李梅菊的蹬地角較小外,其余兩名現(xiàn)役隊(duì)員與前優(yōu) 秀運(yùn)動(dòng)員的蹬地角沒有明顯差異,出手時(shí)的左膝角度差值較大(約大了14°)。說明現(xiàn)役運(yùn) 動(dòng)員非常重視最 后出手時(shí)的左支撐,同時(shí)這樣也可以獲得理想的出手高度。

左腳距抵趾板距離對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)的比賽成績(jī)和左腿的穩(wěn)固支撐以及蹬地發(fā)力有很大的影響, 穩(wěn)固的左側(cè)支撐,不僅能使滑步取得的預(yù)行速度保持良好的加速節(jié)奏。通過表2,清晰看到 除鞏立嬌外的兩名隊(duì)員左腳距抵趾板距離較大,尤其是李玲左腳距抵趾板距離(0.22 266 ±0.069)。因此在訓(xùn)練中應(yīng)改進(jìn)滑步技術(shù)。 左腳主動(dòng)積極著地形成的有力制動(dòng),可以阻止上肢的向前運(yùn)動(dòng),結(jié)合右腿的蹬伸,從而加快 最后用力時(shí)髖部、上體和鉛球向前上方運(yùn)動(dòng)的速度。所以,這3名現(xiàn)役的運(yùn)動(dòng)員在以后訓(xùn)練 時(shí)還要改進(jìn)滑步技術(shù),使左腳能夠觸及抵趾板,形成更穩(wěn)定的左側(cè)支撐。

在左腳的著地制動(dòng)以及左臂的快速制動(dòng)的引導(dǎo)下,左側(cè)各環(huán)節(jié)的速度發(fā)生了明顯的變化。從 表4中看,從左腳著地到鉛球出手,運(yùn)動(dòng)員左髖的速度從(2.578±0.267)m/s減少到(1.3 43±0.328)m/s;左膝速度從1.1834±0.468增加到到(1.653±0.378)m/s;左踝的速度 從(1.669±0.559)m/s增加到(2.655±0.418)m/s,這是由于左踝用力向上蹬伸的速度大 造成 的 ;左肩速度從(3.417±0.92)m/s減少到(1.711±0.911)m/s,而右肩的速度從(2.901± 0.26 5)m/s加速到(4.035±0.270)m/s,這是由于左肩的有效制動(dòng)造成的。以上數(shù)據(jù)表明,由于 運(yùn) 動(dòng)員左側(cè)肢體強(qiáng)有力的支撐用力、減速與制動(dòng)效果加速了右側(cè)肢體的運(yùn)動(dòng),使人體獲得了良 好的末節(jié)用力效果。但是鞏立嬌右肩的加速效果不是很好(從(3.122±0.379)m/s加速到( 4.032±0.345)m/s,提高了約0.92 m/s);李梅菊的左踝加速效果不是很好(從(2.199 ±0.017)m/s提高到(2.713±0.416)m/s,約0.514 m/s),但是李梅菊左膝速度卻是減 小的,這可能是由于左腳的有效制動(dòng)和積極蹬伸的能力欠佳造成的。因此,李梅菊的左踝用 力向上蹬伸不積極和膝關(guān)節(jié)速度減小造成了出手前沒有達(dá)到理想的高度和加速效果。

出手右肩速度李梅菊4.0183.8494.3364.068±0.2474.035 ±0.270

李玲3.7253.924.3684.004±0.330 鞏立嬌4.2764.1833.6374.032±0.3451.1.2 出手時(shí)的相關(guān)參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表5)

投擲原理告 訴我們,與水平方向成一定角度的拋射體的水平飛行距離取決于其初速度(V0)、出手角度 (0)和出手高度(H),初速度是三個(gè)因素中最主要的因素,器械飛行的遠(yuǎn)度同器械出手 速度的平方成正比[5],是影響 推鉛球成績(jī)最重要的指標(biāo)其中速度為第一要素、角度為第二要素、高度為第三要素。研究數(shù) 據(jù)很明顯的說明了隨著出手速度的增大,鉛球運(yùn)動(dòng)的距離也相應(yīng)的增大,它們之間屬于正比 關(guān)系。前人通過相關(guān)分析后認(rèn)為鉛球速度的提高幾乎與成績(jī)提高成顯著性(相關(guān)系數(shù)大于0 .99)[6],只要出手角度不要有太明顯的變化,當(dāng)增大出手速度時(shí)鉛球運(yùn)動(dòng)距離 自然會(huì)增大,而且隨著出手速度的相應(yīng)增大,且距離差之間的增大還是一個(gè)呈單調(diào)遞增的趨 勢(shì)。

從表5看,我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員出手速度平均值為(12.334±1.018)m/s,我國(guó)前優(yōu)秀女 子 鉛球運(yùn)動(dòng)員隋新梅(21.66 m)、黃志紅(21.52m)出手速度分別為13.95 m/s、13.93m/ s,二屆世錦賽前三名均值為13.76 m/s[7]?？梢?現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員出手速度與 世界優(yōu)秀選 手有較大的差距,因此我國(guó)現(xiàn)役的這3名運(yùn)動(dòng)員迫切需要提高出手速度。他們之間相互比較 ,則鞏立嬌的出手速度明顯大于李梅菊和李玲的出手速度。

出手角度平均值為(34.173±2.906)°,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員隋新梅(21.66 m) 、 黃志紅(21.52 m)出手角度分別為39°、36.9°,均值為37.85°二屆世錦賽前三名均 值為 37.9°,再通過他們自身出手角度均值的對(duì)比發(fā)現(xiàn):鞏立嬌的出手角度偏低(32.830±2 .833)°,因此除鞏立嬌外的兩名現(xiàn)役動(dòng)員出手角度與世界優(yōu)秀選手沒有多大差距。

手高度平均值為(2.057±0.056)m,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員隋新梅(21.66 m)、黃 志紅 (21.52 m)出手高度都為2.04 m,二屆世錦賽前三名均值為2.06 m[8]。由于 出手高度主要 取決于出手瞬間人體的用力姿態(tài)(是否騰空)、運(yùn)動(dòng)員身材(身高)等因素,因此我們引入新的 參數(shù),即出手的高度除身高來進(jìn)行衡量,發(fā)現(xiàn):李梅菊、李玲和鞏立姣各自的比值平均值分 別是1.187±0.035、1.15±0.072、1.204±0.016,他們的均值為1.181±0.048, 而隋新梅 和黃志紅的比值分別是1.20和1.165,平均為1.18,相比之后發(fā)現(xiàn),我國(guó)這三名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng) 員除出手高度與我國(guó)前優(yōu)秀選手相比沒有差距。

2.1.3 鉛球最后用力整個(gè)過程的做功距離和時(shí)間參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析(表6) 最后用力的技術(shù)要求是從最后用力開始到鉛球出手瞬間盡可能延長(zhǎng)鉛球的做功距離和縮短完 成時(shí)間,鉛球速度的80%在這個(gè)階段獲得[9]。從表6中可見,我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員 最后用力 階段鉛球做功距離平均值為(1.575±0.108)m,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn)動(dòng)員隋新梅(20.2 5 m) 、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)鉛球做功距離分別為1.72、1.52、1.73 m, 均值 為1.65 m;最后用力階段鉛球做功時(shí)間平均值為0.219±0.013,我國(guó)前優(yōu)秀女子鉛球運(yùn) 動(dòng)員隋新 梅(20.25 m)、黃志紅(20.24 m)、李梅素(19.46 m)鉛球做功時(shí)間分別為0.27、0 .2 6、0.26 s,均值為0.263 s。與前優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相比較,我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員最后用力階段 鉛球做功 距離過短,因此做功時(shí)間也要相對(duì)要短些。這3名運(yùn)動(dòng)員在今后的訓(xùn)練中應(yīng)盡量在保持較短 的做功時(shí)間的前提下,延長(zhǎng)鉛球做功距離。而延長(zhǎng)鉛球做功距離的方法是:一是增加水平方 向上鉛球的運(yùn)行距離;二是增加垂直方向上鉛球的位移量即鉛球的高度差。這就要求運(yùn)動(dòng)員 既要盡量降低最后用力前鉛球的高度,又要在鉛球出手時(shí)身體充分伸展以增加出手高度。從 表14看,這3名運(yùn)動(dòng)員最后用力階段鉛球的水平距離平均值為(1.281±0.075)m,鉛球的高 度差 0.945±0.930,通過他們相互對(duì)比發(fā)現(xiàn),李玲的鉛球水平運(yùn)行距離短(0.846±0.018 m )和 鉛球高度差小(0.846±0.018)。說明李玲身體向前性不好和鉛球垂直位移小,影響了鉛球 的 做功距離,這與滑步階段和過渡階段技術(shù)完成情況有很大的關(guān)系。需要說明的是出手高度差 的增加應(yīng)該建立在不影響出手速度、出手高度和出手角度的情況下。 表6 最后用力階段的做功距離和時(shí)間指標(biāo) (m或s)

4 結(jié) 論

在最后用力階段我國(guó)這三名現(xiàn)役優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員:

1) 左腳著地時(shí):(1)李梅菊右膝速度和右髖速度的均值的差值較小(差值為0.107 m/ s),李玲左髖的運(yùn)行距離較短(0.352±0.09)m。因此,李梅菊右腳蹬轉(zhuǎn)的不夠積極, 李 玲的主要用力點(diǎn)不突出,身體左側(cè)肌群預(yù)先拉緊程度不夠,超越器械姿勢(shì)不充分;李梅菊的 左踝加速效果不是很好(2.199±0.017 m/s提高到2.713±0.416 m/s,約0.514 m/s) ,其 左膝速度卻是減小的,這是由于左腳的有效制動(dòng)和積極蹬伸的能力欠佳造成的;鞏立嬌右肩 的加速效果不是很好(從3.122±0.37 m/s 9加速到4.032±0.345 m/s,提高了約0.92m/s) ;除鞏立嬌(0.088±0.023 m)外的兩名隊(duì)員左腳距抵趾板距離較大,尤其是李玲。(2 )與 前優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員相比他們的左膝角偏大,尤其是鞏立嬌,因此他們上體抬起和發(fā)力時(shí)機(jī)較早, 尤其是鞏立嬌。

2) 出手時(shí):(1)我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員左膝角的平均值偏大,說明現(xiàn)役運(yùn)動(dòng)員非常重 視出手時(shí)的左支撐;(2)除李梅菊的蹬地角較小外,其余兩名現(xiàn)役隊(duì)員與前優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的 蹬地角沒有明顯差異;(3)我國(guó)現(xiàn)役的3名運(yùn)動(dòng)員出手速度與世界優(yōu)秀選手有較大的差距, 但是他們之間相互比較,則鞏立嬌的出手速度明顯大于李梅菊和李玲的出手速度,除鞏立嬌 出手角度偏低(32.830±2.833)外的兩名現(xiàn)役動(dòng)員出手角度與世界優(yōu)秀選手沒有多大差 距。

3) 在最后用力的過程中,鉛球做功的距離和時(shí)間較短。

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