训练年限对羽毛球运动员足弓生物力学特性的影响

目的足弓高度指数(AHI)和足弓高度灵活性(AHF)是评估足部结构的有效方法。尽管足部结构可能与性别和负荷条件等内在因素有关,但长期的运动训练可能也会对足部的生物力学特征产生影响。因此,本研究旨在探讨运动年限对羽毛球运动员的AHI和AHF的影响。方法从大学羽毛球队中招募了50名羽毛球运动员参与这项研究,依据接受羽毛球运动训练的年限进行分组,分为运动年限大于3年组(26人)和运动年限在3年以内组(24人)。使用Arch Height Index Measurement System(AHIMS)测量计算AHI和AHF所需要的足部特征,AHI定义为足背高度与跖跟长度的比值。AHF定义为足弓高度从10%体重负荷到50%体重负荷的变化,其中10%的体重负荷是在参与者处于坐位,髋、膝和踝弯曲90°时测量,50%负载条件是在参与者双足站立时测量。使用双样本t检验检验了原假设的成立与否,显著性水平设定为0.05。结果受运动年限影响,不同运动年限的羽毛球运动员左、右足的AHI具有显著性差异(P<0.05),AHI随着运动年限的增加而增高。不同运动年限的羽毛球运动员左、右足的AHF具有显著性差异(P<0.05),具体表现为AHF随着运动年限的增加而降低。结论本长期开展羽毛球运动训练会使足弓高度会增加,足弓柔韧性会降低,足弓刚性增加,同时也有利于足弓沉降的防治。

“裸足”运动方式对下肢生物力学功能调整的研究进展

足部作为人体动力链与外界环境接触的始端,形态的变化与功能的表现紧密相关。通过对即刻与短期裸足运动干预以及长期裸足运动人群的足部形态和运动学、动力学、肌肉活动度等生物力学特征进行系统总结归纳,旨在从生物力学角度揭示裸足运动的本质特征,探究形态与功能的关联。研究发现,习惯着鞋人群在短期裸足步行及跑步运动干预时,均表现出小步长、高步频的时空参数特征。短期裸足步行及跑步后足触地角度减小,踝关节跖屈增大,膝关节屈曲程度增大等运动学特征与习惯裸足人群的运动学特征相似。对习惯着鞋人群进行短期裸足步行及跑步干预时,比习惯裸足人群在着地期的冲击峰值及垂直负荷增长率均呈现降低。长期使用不合脚鞋具可改变足形和功能,如足部肌群横截面积减小,足前掌宽度及接触面积降低,拇指外翻及削弱绞盘功能等。被抑制的足部功能或许是习惯着鞋人群损伤风险较大的原因,而开展裸足运动时需综合考量足形态与功能,循序渐进,以实现足部功能训练,提高运动表现。

长距离跑后“足外翻”姿态增加膝关节内侧接触力：基于OpenSim肌骨建模及机器学习预测的研究

目的:揭示跑者在长距离跑后下肢关节的负荷与足姿态的变化及膝关节接触力分布且验证二者关联,为快速预测膝关节负荷提供简易手段。方法:运用OpenSim个体化肌骨建模分析业余跑者5 km跑后下肢关节的运动学、动力学及膝关节接触力变化,采用一维统计参数映射(Statistical Parametric Mapping 1d)分析法检测差异性,结合足姿态参数与膝关节总接触力及膝关节内外侧接触力训练并检验机器学习算法。结果:1)5 km跑后,髋关节蹬离期伸角度、支撑初期外旋角度及踝关节蹬离期跖屈角度均显著增大;2)髋关节支撑期伸力矩及支撑初期外展力矩、踝关节支撑期跖屈力矩均显著增大,膝关节支撑初期及蹬离期屈力矩均显著降低;3)膝关节蹬离期总接触力显著减小,支撑初期内侧接触力显著增大而支撑初期及蹬离期外侧接触力均显著减小;4)机器学习算法模型发现,足外翻程度增大引起膝关节总接触力及内侧接触力快速增大而外侧接触力逐步减小。结论:1)长距离跑后下肢关节负荷出现幅值及重新分布的变化,表现出增大的髋关节伸及外展力矩,减小的膝关节屈力矩及增大的踝关节跖屈力矩,可能与足姿态变化及相关肌群肌力有关;2)长距离跑后膝关节内侧接触力快速增大且与量化的足姿态参数呈线性关系;3)通过足姿态参数指标可快速预测膝关节接触力的变化,跑者可实地评估足姿态参数以预测膝关节负荷的幅值和分布变化,辅助科学合理的安排跑量及训练计划,降低跑步相关的膝关节损伤风险。

基于一维统计参数映射分析跑者跑步地面反作用力差异

目的通过一维统计参数映射(statistical parametric mapping,SPM)对比分析男、女性跑者及左右侧地面反作用力(ground reaction force,GRF)差异。方法30名男、女性跑者在测力跑台上以12 km/h速度进行跑步测试,记录连续5个支撑期GRF,采用一维统计参数映射独立样本t检验与配对样本t检验分别对比男、女性跑者及左右侧GRF差异。结果男、女性跑者的垂直平均负荷加载率(vertical average loading rate,VALR)左右侧均存在不对称,且男性跑者左侧VALR显著高于女性,而右侧无显著差异;男女性跑者右侧垂直GRF在蹬离期及横向GRF在落地期存在差异,男、女性跑者左侧横向GRF在落地期及支撑中期存在差异;男性跑者左右侧前后GRF在蹬离期、垂直GRF在落地和蹬离期及横向GRF在落地期均在存在差异;女性跑者左右侧GRF仅在垂直方向的落地期和蹬离期存在差异。结论介绍SPM在GRF数据分析中的应用,阐释相关步骤及原理,对比SPM连续值检验与特征值检验的差异,并讨论参数性SPM与非参数性SPM的差异与特征,为该方法在运动生物力学研究中的应用提供参考。通过对男、女性跑者间及左右侧GRF对比分析发现在落地期、支撑中期及蹬离期等阶段的性别差异及左右侧对称性差异,相关结果为后续进一步探究跑步相关损伤原理及防治措施铺垫基础。

石智勇超挺举世界纪录关键技术的运动学参数分析

针对石智勇2次超挺举世界纪录的关键技术进行运动学分析及诊断,为其备战东京奥运会提供科技助力。在比赛现场采用高速摄像机进行定点定焦拍摄,通过SIMI°Motion7.50对视频进行三维运动学解析。结果显示:(1)在提铃至胸阶段,石智勇挺举199 kg时引膝幅度更大,伸髋伸膝角速度峰值更快,均有利于提升发力效果,但过快的杠铃回落速度可能对接铃的稳定性构成隐患。(2)在预蹲上挺阶段,石智勇挺举199 kg时伸髋伸膝角速度峰值进一步提高,上挺发力效果更好。此外,由石智勇上挺杠铃高度峰值预测其成绩存在进一步提高的可能性。(3)在稳定性参数中,石智勇2次试举时杠铃重心Y轴偏移均控制理想,但2次试举发力时段末的"两心"距离均偏大,可能与甩臂提肘技术有关。因此,下肢伸髋伸膝肌群爆发力和协调性的提升可能是石智勇再超挺举世界纪录的关键。

经典女子箭步式上挺关键技术环节的运动学分析——基于廖秋云世锦赛破挺举世界纪录动作的技术诊断

目的:为国家举重队备战东京奥运会提供科技支撑及举重的运动训练乃至运动员选材提供科学依据。方法:采用德国SIMI-Motion7.50三维运动解析系统对廖秋云打破世界纪录的挺举技术动作视频进行解析,解析的采样频率为50 Hz,运用截断频率为6Hz低通滤波对原始数据进行平滑处理,使用DLT计算空间坐标。结果:①廖秋云提铃至胸阶段的技术堪称完美,准备姿势合理,引膝动作完成质量高。采用积极的伸髋发力,且躯干角度保持80.27deg至77.62deg之间,有利于腹背肌群参与发力。屈髋屈膝接铃,杠铃回落距离为身高的19.61%,属于合理的杠铃回落距离。②上挺阶段,过渡阶段和预蹲制动阶段用时过长。准备姿势站距的调整将降低杠铃所需送达的最终高度,且有利于上挺动作的稳定性。其箭步式上挺杠铃回落距离仅为9.80cm,回落距离小,且双足构成的稳定区域面积大。发力时两心距离控制在3.1cm内,属于理想距离。站稳起立时段末,杠铃向右偏移达17.70cm,对其支撑可能存在隐患。③总体上看,廖秋云的技术优势在于躯干角度控制得当,两心距离始终较近。下肢关节角度变化趋势合理,伸髋发力的方式正确。④廖秋云技术优势明显,但成绩仍具有上升空间。建议优化时间结构,缩短过渡时间,避免额外的能量消耗。缩短预蹲制动时间,提升下肢离心收缩转向心收缩的能力。站稳时段的杠铃横向偏移过大,提示进行左右侧肌肉体量测试评价,并加强弱侧肌肉力量训练。