“旋风脚720°接马步”落地膝关节损伤的运动生物力学研究 马步 膝关节 力学 损伤 旋风

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“旋风脚720°接马步〞落地膝关节损伤的运动生物力学研究本文简介：随着竞技武术的不断开展，高难度动作成为教练员和运发动训练追求的目的，与此同时，不合理的运动训练引起的损伤成为运发动难以逾越的鸿沟，这就需要通过科学实验，加强对运动技术以及其可能引起的伤病规律进展认识，进而寻找合理的教学、训练方法，到达有效预防伤病的目的。本研究通过文献资料、专家访谈和问卷调查等研究方

“旋风脚720°接马步〞落地膝关节损伤的运动生物力学研究本文内容：

随着竞技武术的不断开展，高难度动作成为教练员和运发动训练追求的目的，与此同时，不合理的运动训练引起的损伤成为运发动难以逾越的鸿沟，这就需要通过科学实验，加强对运动技术以及其可能引起的伤病规律进展认识，进而寻找合理的教学、训练方法，到达有效预防伤病的目的。本研究通过文献资料、专家访谈和问卷调查等研究方法，理解到我国竞技武术套路运发动运动损伤情况较为普遍，且运动损伤部位以膝关节为主[2,3],主要表如今难度动作落地阶段；因此，本研究以典型难度技术动作"旋风脚720°接马步";动作落地阶段【4】

为研究重点；选取四川省5名优秀武术套路运发动针对"旋风脚720°接马步";动作进展三维摄像测量，获得相关运动特征参数并进展运动生物力学分析，讨论该动作落地时致膝关节损伤的影响因素，为广阔教练员和运发动进展科学训练提供参考。

1研究对象与方法

1.1研究对象

旋风脚720°接马步动作落地时致膝关节损伤。

1.2研究方法

1.2.1文献资料法通过对中英文全文数据库、中国优秀博士、硕士论文数据库，超星数字图书等资料库，运用武术套路运动损伤、武术动作与膝关节损伤、旋风脚及运动生物力学，physicalexercise,knee-jointinjury,sportsbiomechanics等关键词，查阅中文文献40余篇，英文文献20余篇，理解并掌握了研究思路和武术套路难度动作损伤的研究现状，为本研究提供理论根据。

1.2.2专家访谈法在进展本研究期间，和走访四川省武术队任刚教练、成都体育学院武术队刘金丽教练及国际级裁判温佐惠教授，理解旋风脚720°接马步动作落地时致膝关节损伤情况，以及该动作扣分点和完成该动作的技术关键。

1.2.3问卷调查法

1〕为确保研究的严谨及准确，问卷的信度采用克龙巴赫分半信度检验，教练员问卷的信度为0.85,运发动问卷的信度为0.86;效度检验请成都体育学院武术及运动生物力学专项的专家和教授采用打分方式，内容效度为0.92,构造效度为0.91.

2〕选取四川省武术队4名教练和13名一线优秀套路运发动、成都体育学院竞技体校8名一线优秀套路运发动、成都体育学院4名武术老师和43名学生，共计72名武术习练者进展问卷调查，主要内容包括：

武术难度动作中易致膝关节损伤的动作、旋风脚720°接马步动作致膝关节损伤的机率、损伤阶段、损伤类型及损伤因素等。发放问卷72份，回收问卷72份，有效回收率为100%,并对其进展整理分析。

1.2.4三维摄像测量法摄像测量对象：四川省武术代表队5名优秀运发动〔2名男队员，3名女队员〕.运发动根本信息如下〔表1〕.【1】

对四川省武术代表队5名优秀运发动进展旋风脚720°接马步动作的技术数据采集，采用2台高速摄像机JVC9800,2台摄像机主光轴夹角接近90°，拍摄频率50帧/s,用美国APAS-2000系统做数据处理。

每名运发动完成动作2次〔2轮：1轮1次〕,取动作技术完好的1次，其技术动作质量由聘请的省队2名武术教练和2名国家级武术裁判进展确认。实验现场如图1所示。1.2.5数理统计法对所获问卷数据和实验解析数据，使用EXCEL软件和国际通用统计软件包SPSS17.0进展数据统计处理，绘制图表进展分析，并根据不同的研究问题，进展统计学量化分析，P2结果与分析

2.1旋风脚720°接马步动作致膝关节损伤的调查

对72名〔见1.2.3〕武术习练者进展问卷调查发现，旋风脚540°接马步动作和旋风脚720°接马步动作致膝关节损伤较为突出〔表2〕,前者损伤率为44.5%,后者损伤率为83.3%,2者总损伤率为73.6%,损伤阶段以落地阶段为主，占84.9%.类似的，张冰报道，16人中仅旋子转体720°动作致膝关节损伤有5人，损伤比例34%【5】.林小美等对优秀武术套路运发动因练习C级难度造成膝关节损伤的调查研究显示：17名旋子转体和旋风脚720°接马步或接叉等动作致伤的有9人，损伤率为53%【6】.魏巍在分析易导致武术套路运发动膝关节损伤的技术动作时发现，84名中有75人有过膝关节损伤，损伤率高达89.3%【7】.问卷调查结果及相关文献提示，在武术套路中选用旋风脚720°接马步动作的较为普遍，但成功率并不高[8],膝关节损伤具有普遍性，究其原因，这可能与膝关节的解剖、生理特点及技术动作构造对人体的特殊要求有亲密联络【7】【2】

2.2旋风脚720°接马步动作致膝关节损伤的主要类

型问卷调查结果显示〔表3〕:旋风脚720°接马步动作致膝关节损伤中，易损伤的膝：右膝92.5%>左膝7.5%;损伤病程：慢性损伤73.5%>急性损伤26.5%;损伤易发部位：半月板损伤>膝关节侧副韧带损伤>髌骨劳损>膝关节穿插韧带损伤，其中，半月板损伤和膝关节侧副韧带损伤居多。这与张忠新[9]和李兆伟[10]等对武术套路运动中常见损伤部位调查结果类似。究其原因，在武术套路运动中"屈膝支撑";是各工程中的共同特征【7】,完成旋风脚720°接马步动作过程中，在膝关节蹬升时，髋关节及股骨改变会使受到相邻上下骨的挤压、研磨等，超过其承受负荷时，那么易导致半月板损伤；当离地前这种改变超过关节韧带所承受的范围时易导致侧副韧带和十字韧带损伤【7】.类似的，LiederbachM[11]和OrishimoKF[12]等从生物力学角度对80名从高处跳到地面静止过程〔30cm高平台单脚着地〕的舞蹈员和运动队运发动的研究结果提示，女性运动队运发动表现出较好的膝外翻才能，舞蹈员有更好的躯体稳定性，而两者落地时有类似的膝关节冠状面对齐相，并认为疲劳可增加前穿插韧带受伤风险，KernozekTW[13]等认为神经肌肉疲劳是前穿插韧带的损伤外部影响因素且有性别差异；LiederbachM等建议通过合理训练，在着陆技术和日常理论中可获得更高耐力程度以完成相应的难度动作[11].【3】

2.3旋风脚720°接马步动作的三维摄像测量结果及分析

2.3.1运发动完成旋风脚720°接马步动作各阶段特征数据

参考刘北湘[14]对旋风脚720°接马步动作划分武术技术动作阶段的方法，结合研究需要，本研究中完成旋风脚720°接马步动作主要包括起跳缓冲、离地、腾空、落地等阶段。其中，起跳缓冲与离地合为起跳阶段，该阶段是指助跑最后一步到双脚分开地面之前且人体对地面没任何作用力之间的阶段[15];腾空阶段是指人体蹬离地瞬时至重心最高点〔重心速度为零〕,落地阶段是指从运发动重心最高点到马步重心稳定时刻；落地阶段分为从运发动重心最高点到脚触地瞬间和脚触底瞬间到马步重心稳定〔落地缓冲阶段〕.腾空时间为起跳到落地阶段的时间，最高重心高度是指人体在腾空上升过程中，当速度降为零时重心的高度[14];重心上升高度是指最高重心高度与静止直立时重心高度差，缓冲时间是指运发动双脚着地到马步动作进入稳态瞬间的时间。5位运发动完成旋风脚720°接马步动作各阶段的三维摄像测量的特征数据〔表4〕.【4】

以李付魁为例〔图2〕,该运发动在完成该动作中腾空时间为0.72s,最高重心高度为106.2cm,重心上升高度为49.6cm,缓冲时间为0.24s,显着高于其他运发动及文献报道[16]的相关参数，但这5位运发动各参数的均值与古福明报道相关指标的均值[16]相似。运发动最高重心高度越高相应地腾空高度越高，越有利于延长身体的滞空时间和完成空中动作，同时有利于落地时的缓冲做准备，这是顺利完成旋风脚720°接马步动作的重要条件；但有学者认为腾空高度对旋风脚720°空中转体与落地稳定性的影响有争议，可通过加大起跳时的旋转速度和减小空中的转动惯量来实现加快空中旋转速度的效果【4】.根据人体在腾空状态遵循动量矩守恒定律，即转动惯量I和角速度omega;的乘积等于常数，转动惯量它是描绘物体转动时保持原来转动状态才能的物理量，转动惯量〔I=mr2〕对同一运发动来讲与其离转轴的垂直间隔r有关，那么运发动可以通过在空中调整肢体动作来改变r,以改变转动惯量的大小[18],从而完成相应的旋转度数。假设运发动起跳高度和旋转速度不充分，为完成符合难度等级要求的旋转角度，易忽略落地前的旋转缓冲，在旋转惯量和下落重力的作用下，如没能及时捻地旋转并由伸膝到屈膝进展合理的缓冲，极易导致半月板、侧副韧带和十字韧带损伤【7】.完成旋风脚720°接马步动作与运发动起跳、腾空、绕身体纵轴旋转和落地缓冲等各个阶段亲密相关，而且动作间互相影响；由表4可知，与李付魁各动作阶段特征参数相比，戴熙莉〔图3〕的最高重心高度为85.9cm,缓冲时间为0.16s,为更好的完成难度动作，该运发动可在腾空状态做肢体动作调整，改变其转动惯量，有利于获得足够的缓冲[16],以到达保护膝关节的目的。

2.3.2运发动完成旋风脚720°接马步动作落地阶段重心速度与受力情况

调研结果显示，武术套路运发动完成旋风脚720°接马步动作过程中致损伤主要发生在落地阶段。其中落地瞬间是指人体在腾空下降过程中，向下速度逐渐增大，当脚触地瞬间开始受到地面的作用力，向下速度开始减小，由此当人体向下速度最大时的瞬间[14];延续这个过程，当速度趋向于零时表示落地最大缓冲瞬间[14].现讨论该动作在落地阶段运发动的重心速度及相关受力情况，其中落地阶段受力计算参考刘北湘[14]的方法。由表5可知，运发动落地瞬间重心速度较大，其中垂直速度均值为-287.88cm/s,程度速度均值为66.52cm/s;落地瞬间主要受到垂直方向的冲力，其均值为132.84kg,其次是程度方向的分力〔即运发动完成旋风脚720°动作时向前的程度运动方向[14]〕,均值为43.36kg.根据运动状况效果的大小是由施力大小F与时间t的乘积〔即冲量〕决定[18],而冲量F.△t=m.△v,即F=m.△v/△t,这提示对同一质量的运发动而言，受力大小与速度及作用的时间有关；为防止落地冲击力造成人体损伤，应延长落地缓冲时间，减少地面对人体的冲击力[16].

以李付魁为例〔图4〕,在落地瞬间的垂直速度达-316.7cm/s,程度速度为59.1cm/s,缓冲时间为0.24s〔表4〕,垂直和程度缓冲速度的改变量分别达307.4cm/s和-66.29cm/s,其落地总冲力达163.9kg是其体重的2.4倍；而戴熙莉〔图5〕与李付魁相比，各相关指标略小，但落地总冲力123.4kg是其体重的2.2倍，这说明落地时冲击力与运发动的体重有关，运发动自身体重是较难调整的因素；但这2名运发动可利用腾空阶段使四肢伸开远离旋转轴来增加转动半径r,以增大转动惯量I,减小旋转速度，有利于落地缓冲，增加稳定性【4】,到达保护膝关节的目的。运发动完成旋风脚720°接马步动作，在落地缓冲阶段时会受到起跳、腾空、绕身体纵轴旋转等前面动作影响，假设起跳不充分，空中转体动作完成不到位，在重心速度的影响下，以膝关节内旋补偿完成相应难度的旋转度数，如超出其负荷范围，那么容易导致半月板、侧副韧带和十字韧带损伤【7】.【5】

2.3.3运发动落地阶段膝关节角度变化

本研究中，膝关节角度是指同侧髋、膝、踝3点构成的夹角。

由表6可知，经两组配对t检验分析，在落地瞬间，左膝关节角度〔均值110.66°〕显着小于右膝关节角度〔均值169.84°〕〔P=0.000〕;在最大缓冲瞬间，左膝关节膝角较右膝关节膝角略小，但2者差异无统计学意义〔P=0.254〕;而在缓冲阶段右膝膝角变化量〔均值95.56°〕显着大于左膝膝角变化量〔均值46.43°〕〔P=0.001〕,提示右膝较左膝易受伤，这与调查结果一致〔结果2.2〕.膝关节角度变化的幅度为角位移，膝关节角度变化量越大，相对角位移也越大；由表6可知，从落地瞬间到最大缓冲瞬间，左右膝关节角度随着制动，膝关节角度逐渐减小。在完成旋风脚720°动作接马步动作缓冲阶段，膝关节角度变化量对缓冲作用有一定影响，在角位移和缓冲时间时，那么根据角速度W=〔a2-a1〕/t,角速度与缓冲时间成反比，而延长缓冲时间可通过肢体动作变化增大转动惯量来实现，以顺利完成难度动作。【6】

以李付魁和厉娜为例〔图6,图7〕,在落地瞬间到最大缓冲瞬间，右膝关节角度变化量分别为86.0°和107°显着大于左膝关节角度变化量29.4°和55.8°，这与运发动着地瞬间身体还在改变关系较大[19];提示右膝关节较左膝关节易受伤，原因在于完成旋风脚720°动作接马步动作落地阶段，膝关节由伸到屈，存在关节肌力弱、保护少、韧带松弛等弱点，导致膝关节周边肌力不均，使关节失去稳定性、不合槽，加上屈膝下蹲姿势导致髌骨与接触面较小、从而压力增大那么易出现关节骨损伤。就旋风脚720°动作接马步动作在落地缓冲阶段，强调运发动有意识的预先将肌肉绷紧，形为"刚体";,这有助于改变骨骼的受力形式，从而可以预防和减少运动损伤的发生；从运动训练的角度，在对肌力的训练中，注意肌肉收缩局部的同时，增强对肌肉弹性成分的刺激，以到达保护膝关节的目的。