髋关节的生物力学特征精选(九篇)

第1篇：髋关节的生物力学特征范文

关键词 青少年 运动员 训练 恢复

中图分类号：G822.1 文献标识码：A

青少年运动员因其正处于生长发育阶段，需要进行具有针对性的力量训练，才能充分保证青少年的骨骼生长与运动之间良好关系。因此，为保证青少年短跑运动员的竞技水平的提高，通过专项的力量训练方式并结合合理的恢复措施，以科学的训练方法达到训练目的，从而促进青少年运动员的健康发展，为今后打下良好的基础。

1青少年短跑运动员力量训练特征

1.1生理特征

青少年短跑运动员发展最大力量时要使肌肉扩张到比运动前还要大的强度，更要足够地刺激肌肉。保证青少年短跑运动员肌肉收缩的物质基础主要依靠于其肌肉系统的生理生化和形态特征，当肌肉出现收缩时运动员的中枢神经就会产生传导的冲动，而肌肉工作的条件则在于其系统部门参与程度及肌肉工作动力。

1.2负荷特征

青少年短跑运动员其训练负荷量是否科学要参考相关标准要求，可在运动员最大限度调动力量奔跑后进行测定，或者在运动员完成接近于比赛动作时进行测定。一般对运动员肌肉实施测定等只要取运动员练习过程中释放的最大力量即可。可以说这种测量方法能在运动员使用各种运动器械或采取不同运动速度使呈现出最大力量。确定运动员训练负荷程度和评定其快速力量主要在短时间反弹性爆发来强直性训练中，因此在此训练强度下并不能明确体现动作下降速度，在不损失动作速度的同时有利于提高力量和爆发力。

1.3周期特征

一般青少年短跑\动员力量训练周期不同于成年运动员，往往需要20周左右。其中前10周即借助神经冲动增强肌肉力量，后10周训练则借助肌肉横截面增大肌肉力量。力量训练时间为1.5h左右，通常为下午15点及晚上的19点。在安排力量重复训练实应建立在不降低速度的基础上，还要求运动员中枢系统始终保持较好的兴奋状态。因为训练负荷强度在一定程度上与重复次数有着紧密联系，强度会随着符合重量的增大而提高，反之强度降低也自然会降低负荷重量。

2青少年短跑运动员力量训练方式

2.1髋关节力量训练

髋关节是人体最粗壮和最大的关节，在短跑运动技术中需要髋关节调动力量和摆动幅度。此部位周围肌肉群存储了较多的能量且也从这里产生人体速度输出的动力。人体大腿前后摆动的幅度和摆动速度在一定程度上都取决于髋关节力量，即短跑中跨出的步幅，直接体现运动员成绩。如何发展髋关节在运动过程中的伸髋和屈髋力量成为短跑运动最值得研究的问题之一。相关调查研究结果认为，由于青少年短跑运动员身体发育和骨骼发展速度较快，十分适合在此类运动员中发展伸髋肌群。虽然让运动员提前练习髋关节肌群能在短时间内提高竞技水平，然而发展的弊端就在于使伸髋关节幅度受到一定影响，长期以往会阻碍运动未来发展。提高伸髋关节能促进屈髋能力训练，可以说这两个动作形成相互作用的良性循环。而在训练中发展髋关节力量可运用橡皮筋前后、左右摆髋或负重绕栏架等练习。

2.2上下肢力量训练

当前大部分运动员都有一个认知错误，即跑步是只有腿在工作，即使不训练上肢也不会有任何影响。事实上上肢在运动中都由统一的神经关联下肢，即双臂摆动幅度越快，那么双换也有较快的频率。相同双臂在运动中前后摆动幅度会使短跑跨出的步幅受到影响。因此上肢和下肢是不可缺少的存在。在日常训练中可以通过摆臂、挺举、俯卧撑、立卧撑、卧推等练习方式逐渐加大运动量。下肢更是大部分短跑运动员十分关注的部位，更会在练习中倾注较多的精力和时间。主要因为腿部在运动中需要借助绝对力量支撑折叠和快速蹬抬动作。由此一来训练短跑运动员下肢力量则要借助快速的蹬跳、后踢腿练习及徒手车轮跑，训练中相互交换动作。

2.3踝关节力量训练

相关资料调查研究结果显示，人体踝关节会促使身体在快速向前移动过程中产生力量。一名优秀的短跑运动员只需运用0.08s就能完成踝关节离心收缩和向心收缩转换动作。由此说明，不断加强踝关节周围肌肉群力量有利于加快短跑步频节奏和速度。往往在现实运动中会存在部分运动员坐着跑错误动作，一般出现这种动作则说明运动员踝关节力量较弱，再次说明短跑运动员实际运动水平受踝关节力量大小影响，可在日常训练中实施收腹跳练习。

3青少年短跑运动员力量恢复措施

3.1医学生物措施

运动员在经历过大量练习中应及时进行恢复训练，避免出现肌肉拉伤等情况。医学生物是恢复手段中的一种，例如水浴法；即运动员在运动后通过泡澡能疏通血管，加快新陈代谢和血液循环，同时也尽快排出因新陈代谢产生的废物，进一步改善神经肌肉营养，需强调的是应根据运动员个体差异控制泡澡次数和水温及入浴时间。

3.2合理休息及按摩、物质补充

在短跑训练后也要针对运动员情况适当加入相互放松按摩，目的在于能放松紧绷的肌肉，消除因运动产生的疲劳感，促使毛细血管扩张，使大血管中的血流阻力能快速降低，通过促进静脉血液回流让心跳恢复到正常平静状态。队医在按摩时应提醒运动员尽可能全身放松，按摩幅度要涉及身体多个部位，力度适中，但不能用力过猛，避免运动员因按摩引起兴奋。毫无疑问，按摩能促进参与短跑运动部位血液循环，所以队医应根据血流回放方向按摩，此外静坐、睡眠及其他休闲娱乐活动也能消除疲劳，有利于提高训练质量。短跑运动员在大量力量练习后会使身体消耗过多的体能，就可服用葡萄糖促进肝糖元储备，并以此补充流失的能量。

3.3整理活动

体育研究专家将疲劳分为轻度、中度和重度。在短跑运动后及时进行整理活动能有效减缓运动疲劳，促进身体能量恢复。尤其在高强度的运动中呼吸系统要承受比其他器官更大的压力，更需要借助整理活动减缓运动员集体缺氧情况。如果运动员在运动后没有及时进行整理，那么运动过程中做出的强烈的呼吸动作会使氧气的补充受到大大影响，从而导致静脉回流不畅，大幅度降低心输出量和血压，严重会造成暂时性脑溢血或其他不适症状。所以在运动后进行慢跑、倒着走或拉伸各个肌群都属于整理活动范围。

4结语

通过合理的训练水平及运动量安排、针对身体各个部位的专项力量训练以及科学的恢复措施，对于青少年短跑运动员的成长有着极大的促进作用。希望以上力量训练方法能为广大短跑教练员提供参考借鉴，为进一步提高运动员的技术水平出一份力。

参考文献

第2篇：髋关节的生物力学特征范文

关键词：速度获得；速度转化；摆动腿；伸髋肌群

中图分类号：G823．1 文献标识码：A 文章编号：1007―3612(2007)01－0140―03

投稿日期：2006－04―26

作者简介：周凯岚(1965-)，女，北京人，高级教练，研究方向田径教学训练理论与方法。

对项目特征的认识是提高成绩的关键，也是我们教学与训练的根本。对背越式跳高项目特征的认识是一个不断地深入的过程。在以往的对背越式跳高技术的研究中，对助跑速度的重要性有很好的认识，但对于助跑的技术研究的不多。对于起跳，尤其对于摆动腿的摆动技术和作用有很多的研究，但在肌肉层面上强调快速伸髋对于摆动的作用，以及伸髋对于起跳转化的良好作用的研究和认识的不多。在我跳高的教学和训练的实践中感到对伸髋肌群的作用的认识不够，极大地限制助跑速度的获得，尤其是限制了助跑速度转化为起跳速度的效果。是造成跳高成绩不稳、水平不能更高的原因。本文在产述快速伸髋在获得助跑速度中的作用的基础上，重点对摆动腿伸髋在起跳时速度转化上作用进行论述，以求对项目的特征有更清晰的认识。

1　研究方法

1．1文献研究法本文综合了国内外大量在背越式跳高、短跑技术、力量研究的成果。

1．2跟踪研究根据带队期间，对队员的技术要求，所产生的效果。以及带队期间，北京科研所白二宇用高速摄影和MERAC为队员景雪竹所做的测式数据。

1．3逻辑推理法运用基本的力学原理，肌肉的用力机制，结合项目制胜的因素在肌肉层面上对技术进行分析。

2　结果与分析

2．1伸髋肌群在跳高助跑速度获得中的作用 伸髋肌群是人体在跑动中推动人体向前的最大的肌群。“以髋为轴的高速摆动、平动运动是短跑运动和短跑技术的本质特征”。“高速摆动”包抱前摆和后摆。“过去传统的短跑后蹬技术强调的是伸膝，而现代的屈蹬技术在后蹬这一环节强调的是快速伸髋”。塑胶跑道出现后短跑技术中最显著的变化是支撑腿后蹬的膝关节的角度只有160°左右，而决不能充分伸展到180。国外研究表明，在一个跑的动作周期动作中，膝关节角度只是从165°缩小到150°左右，然后再扩大到165°左右。如果膝关节伸展到180°，髋关节与踝关节的距离不但未见增长，而且要减少8 mm。在跑过程中髋关节角度的变化要大的多，可以从148°左右扩大到203°(引自国外有关研究材料)，根据对项目特征及有效跑动技术的最新生物力学和生理学分析表明：“快速伸髋对跑速的影响远远超过快速伸膝。”(国外许多研究文献对此均持同一认识)。李诚志等人研究认为“后蹬时膝关节充分伸直，则使屈膝肌肉拉力角及拉力矩减小，降低折叠小腿的力量，从而影响摆腿的摆动速度”。“苏联符，博烈盖维等人研究材料证明，在支撑用力阶段，垂直分力最大值出现在蹬地角为95°－85°，正方向的水平分力最大值出在75°～65°之间”。蹬地角正方向的水平分力最大值出在75°～65°相当于髋关节后伸角度的155°～165°。也就是说。“髋关节位于躯干的近端，在伸展的幅度、力量和速度上都大大优于膝的伸展，因此在后蹬的向前性和平稳性、后蹬的力量和速度、后蹬的直接效果一步长等诸多方面都更有助于跑速的提高”。因此在跳高的训练中要特别注意跑的技术结构的正确，重视助跑中伸髋的幅度，为跑跳结合打下良好基础。

2．2伸髋肌群在背越式跳高助跑起跳转化中的作用对伸髋肌群的重视不仅是由于它在获得助跑速度中作用，更主要的是由于它在跳高速度的转化(即起跳)中的作用。由于篇幅所限只对于摆动腿伸髋肌群在起跳时速度转化上作用进行论述。

2．2．1摆动腿的快速伸髋在保持最后一步跑速中的作用以往的许多研究和理论分析表明跳不高的原因很重要的一点是由于“最后一步减速”，伸髋不到位是很重要的原因，由于伸髋不到位也容易造成摆动腿蹬地角度高，最后一步重心不平稳，影响了最后一步的速度。保持最后一步高速度上起跳点这对于跳高成绩的获得很重要。是起跳转化能量、获得起跳垂直速度的根本。

我所带的运动员景雪竹，在1996年前我的训练中非常重视起跳腿髋的问题，在技术训练中强调“出髋”，的确也收到了很好的效果，景雪竹从1．65 m提高到1．82 m。起跳向上性很好。可一段时间里成绩有所停止。我们对队员技术进行了比较分析，同时进行了MERAC力量的测式(表1)。起跳腿的伸髋力量为155 N・m，摆动腿只有126 N・m，伸髋力量较弱。

通过技术测式发现队员在技术上存在最后一步减速，倒二步的助跑速度6．44 m／s，倒一步的助跑速度6．15 m／s；摆腿不够的问题；在平跑中大腿的后摆也不够，尤其是右腿大腿的后摆不够，左右腿后伸不够均衡。由于大腿后摆不够也限制了队员速度的提高。综合分析发现，摆动腿伸髋肌群的力量不够是核心。在后期的训练中开始重视右腿伸髋肌群的训练。把伸髋力量当作很重要的专项力量来抓。在平跑中和专项技术训练中强化伸髋的意识。正是由于加强了伸髋肌群力量的训练，强化伸髋意识，使队员助跑速度和起跳效果都提高了一大块。从表1中的数据中来分析，从数据上看1．90 m时摆动腿伸髋等速肌力(N・m)259，踏跳腿伸髋等速肌力(N・m)217，比跳1．82摆动腿伸髋等速肌力(N・m)从126，踏跳腿伸髋等速肌力(N・m)155，大大提高了。摆动腿增长133 N・m，起跳腿增长62 N・m。摆动腿快速充分的伸髋有利于身体重心加速上起跳点，从最后一步的速度看，跳1．90 m倒一步的助跑速度和倒二步的助跑速度相等，而跳1．82 m的速度为明显的减速。从实际的训练的指导思想和数据情况分析的显示，加强伸髋肌群，尤其是加强摆动腿的快速伸髋的意识和力量，对于背越式跳高在速度的利用上有很好的作用。景雪竹的成绩从1．82 m提高到1．90 m。形成了助跑起跳一气呵成的技术风格，这与我们在技术上重视起跳的快速伸髋和强化伸髋肌群的训练有着密切联系。

2．2．2摆动腿的快速伸髋在形成良好起跳用力结构中的作用快速伸髋的动作有利于下肢超越上体，形成良好的用力结构，(引用数据)“一般来讲，起跳初，躯干通常有一后仰角(BFTD)，接着向前转动，至起跳末身体接近于垂直或稍过垂直(BFTO)。由于弧线助跑的原因，躯干在起跳初要向弧心倾(LRTD)。在起跳阶段，躯干向右转动(右腿起跳的运动员向左转动)，至起跳末，躯干通常稍超过垂直(LRTO)”。

“如果两个运动员助跑末的速度、重心高度以及起跳过程

中手臂动作相似，则BFTD、BFCH、LRCH、LRTD角小的运动员一般在起跳末会获得较大的垂直速度。这就是说，起跳初在一定范围内运动员的后仰角越大，朝弧心侧倾角越大，通常会跳得越高。”从现实的教学训练的情况看，对于内倾角的认识较多，对于后仰角的正确认识不够。右腿的快速伸髋能够使身体在不减速的情况下，后仰角增大，从而可以增大起跳的垂直速度。

2．2．3摆动腿的快速伸髋在起跳摆动中的作用 在跳高起跳中摆腿很重要，这是我们都公认的。而伸髋的充分又是髋快速前摆的条件。这是由肌肉的牵张反射原理所决定的。我们可以这样说没有伸髋的充分就没有充分的摆腿，只能是我们通常意义上的“拿腿”，可见快速伸髋的作用。这里特别强度快速，只有快速才能获得更大的牵张反射的力量，增加摆动力量；同时也才能提供大的摆动空间，使起跳时的早摆、高摆腿成为可能。在跳高界(在跳高的训练教学的实践中以及教科书上)对于起跳腿的伸髋有一定的认识，经常强调的是“出髋”、起跳的“蹬身”。对于摆动腿的快速伸髋不够重视。

下面引用两组数据，进一步说明摆动腿伸髋的重要性(表2)。

将某关节屈肌与伸肌的PT平均值表示该关节的肌力水平，并将漆关节的肌力值作为比例的基本单位，则可从表二中看出，两组的差别。B组的左右踝关节力量低于A组，踝关节力量在跳高中的作用是大家特别注重的。同时特别值得注意的是，从关节力量比例来看B组的左髋力量值大于A组，而B组的右髋力量的比值小于A组右髋力量比值很多。B组右髋关节力量不足，左右髋关节力量不平衡，是造B组成绩不如A组的原因。

从测式中的数据“表四中的摆动最大角速度(°／s)A组986左右，B组为897左右来看，A组强于B组。根据肌肉牵张反射原理，髋关节快速伸肌力量不够会造成摆腿速度不够，也就是说B组右髋伸肌力量差是制约B组成绩不如A组的原因。从表2我们看出B组最后一步的减速，而A组最后一步不但没有减速，反而有加速。除了伸踝力量、摆腿力量的影响，右腿的快速伸髋在跳高起跳转化中的重要作用是不可忽视的。

从表4中发现从力量的绝对值来讲，测式者A、B组的队员，右髋屈肌强于左髋屈肌，这是由于大家在跳高训练中重视摆动腿的摆动所形成的。而左髋伸肌皆强于右髋伸肌。A、B组左髋的伸肌力量的绝对值的差大于右髋的伸肌力量绝对值的差。在现实的训练中大家普遍重视的是起跳腿的“出髋”的结果。重视起跳腿的“出髋”和摆动腿的“摆动”，对于跳高很重要。但它不是全部。而对摆动腿伸髋的力量不够重视。伸髋和摆腿是对矛盾，强调伸髋有时会影响到早摆腿，但快速的伸髋对摆腿由有很好的促进作用。从力量平衡发展的角度，伸、摆互相促进的方面讲，提高跳高成绩，在对摆动腿伸肌的训练中有很大的潜力可挖。

3　结论

第3篇：髋关节的生物力学特征范文

血运重建加内固定治疗股骨颈骨折 殷林，邬波，宗丹，付东宁，关和宇

股骨颈骨折内固定方法的比较与选择 陈印明，王本龙，胡勇

2～5指掌指关节至近侧指间关节间动脉缺损的修复 邹书文，甘求恩

第3卷第3期A DIFFICUT FRACTURE UNDER ANY CIRCUMSTANCES答案

军事训练中应力性骨折76例分析 陈东风，黄建强，郑小飞，王俊，莫建勋，金炜东，牛玥

FK506加速周围神经损伤修复后肢体功能恢复的实验研究 陈国奋，顾立强

臀肌挛缩致骨盆倾斜的基础和生物力学研究 肖进，冯宗权，原林

双侧股骨髌骨粉碎型骨折1例 朱兴仁，钱耀文，田永山，龚铁军，丁旭明，孙丽敏

无骨折脱位型胸脊髓损伤(附4例报告) 徐宝有，梁作双，王宝琛

后路椎管前方减压哈氏棒固定治疗胸腰椎骨折脱位脊髓损伤 廖平，杨日新，刘文庚

近端逆行穿针法治疗锁骨骨折 韩来春

前臂闭合性伸肌腱断裂的漏诊 林格生，徐煜，王蜀江

隐神经营养血管皮瓣交腿修复足踝部皮肤缺损 刘秉锐，邢玉霞，闫荣军，田培文

少年陈旧性肱骨外髁骨折的手术治疗 曹飞，郝海群，孙振华，张福华，王华民，许国华

胫骨干骨折钢板内固定术后切口感染坏死原因分析及预防措施 丁旭明，朱兴仁，龚铁军，陈燕霞，孙丽敏

单侧多功能外固定架治疗四肢长管骨骨折59例体会 舒迅，杨宜

改良切口取髂骨121例治疗体会 张维兵

四肢血管损伤的诊断和治疗(附30例报告) 方均强，廖坚文，林冷

中西医防治骨筋膜室综合症 宋锡刚，张惠萍

应用网状小切口再植修复皮肤撕脱伤(附22例分析) 朱辉，周亚平，徐伟，李学则，邵礼武

中老年胫骨结节撕脱骨折 叶福平

部分肱骨小头重建尺骨冠状突1例 赵刘军，崔勇，毛伟民

骨形态发生蛋白缓释载体的研究进展 覃昱，裴国献

正中神经和尺神经结核1例 潘贵江，马祥山，包炳晨

骨盆倾斜型臀肌挛缩症 肖进，原林

特殊类型复杂髋臼后部骨折的诊断与治疗 王钢，汪群力

骶髂关节骨折脱位的手术治疗 郭澄水，郑良国，韩国华，孔祥飞

骨盆骨折槽型固定器的研制及临床应用--附31例临床分析 陈德满，苏继承，付伟，王天明，曲天义

带缝匠肌蒂髂骨瓣移植治疗髋臼骨缺损 徐栋华，张征宇，王靓洁

三维CT重建在骶髂关节脱位中的应用 曹向阳，张俊，陈可新，张智

手术治疗复杂性髋臼骨折16例 刘敬梅，王传华，潘峰勋

第一届全国骨盆与髋臼骨折治疗新进展研讨会暨高级讲习班在广州举行

钢丝固定治疗耻骨联合分离5例报告 付秀利，季晓风，梨兆本

第七届全国人工关节学术会征文暨全国人工关节学习班通知

髋臼横形骨折稳定性的生物力学评估 陆爱清，孙俊英，董天华，唐天驷

骨盆骨折的处理 梁国穗

脊柱内固定新技术新理论讲习班通知

三维CT在骨盆疾病中的临床应用 王劲，张雪林，李树祥

髋臼骨折10例治疗体会 王宏修，宋兴杰，武爱民，刘帮超

髋臼骨折合并股骨头后脱位的手术治疗(附28例报告) 李卓球

髋臼骨折的手术治疗 姚士军，郭贺荣，周云飞，李勇

髋臼骨折的治疗 白玺先

髋臼骨折内固定材料选择 罗志平，边子虎，杨立文，黄大江，饶海群，刘思海

髋关节后脱位合并股骨头骨折24例报告 张俊

髋臼骨折的切开复位内固定治疗 郭澄水，陈维鹏，孙东升，蒋学金

介绍一种骨盆骨折新的分类方法 王钢，汪群力

移位性髋臼骨折之外科治疗 邱方遥，陈全木，罗惠熙

骨盆的解剖和生物力学 原林，高梁斌

髋关节的解剖和生物力学 原林，高梁斌

骨盆骨折与腰骶丛损伤 顾立强，王钢，裴国献

骨盆的开放复位和内固定 汪群力，王钢

髋臼骨折的内固定 张旭辉，王钢

骨盆骨折后静脉血栓形成的处理 孙永建，王钢

应用皮瓣移植修复足跟部皮肤软组织缺损 贺长清，王利民，吴学建，陈聚伍

髂内动脉结扎治疗合并腹腔脏器损伤的骨盆骨折大出血 张奎，高劲谋，黄世龙

前臂真皮下血管网皮瓣的临床解剖学研究 廖进民，刘铭，原林，谢元平，黄文华，李忠华，钟世镇

珊瑚羟基磷灰石的细胞相容性实验研究 王珂，裴国献，陈滨，金丹，魏宽海，任高宏

AO C3型桡骨远端骨折固定方法研究的生物力学模型 朱立军，何柏康，吕维佳，梁佳利，周肇平

几丁糖-胶原止血海绵的研制及其生物相容性评价 叶春婷，陈鸿辉，李斯明，邹海燕，梁佩红

筋膜条固定治疗髌骨骨软骨骨折二例 徐自强

曲尼司特对单纯周围神经损伤后抑制瘢痕形成的实验研究 白跃宏，史桂秋，张龙海，时述山

膝关节半月板和韧带损伤磁共振成像诊断 李绍林，张雪林，王钢，史占军，陈燕萍，成官迅

应力性骨折影像诊断 王林森，王植，王淑丽，蔡琳

脑瘫患者选择性脊神经后根切断术后康复训练效果观察 陈彤春，李智勇，严凤娇，徐伟，何翠环

亚洲创伤骨科学会十周年志庆2002年国际会议纪要 王秋根，吴剑宏

第二颈椎骨折脱位的手术治疗及其进展 侯铁胜，陈语

血管新生因子及血管新生疗法在重建外科应用研究进展 潘朝晖，王成琪

应用解剖型钢板治疗胫骨远段骨折的初步体会 叶伟雄，陈鸿辉，梁伟国，陈瑞光，周子强，莫子丹，陈志光

动力髁部螺钉治疗股骨远端骨折 吕夫新，仲崇昆，胡义明，李晓辉，高伟，刘涛

应用动力髋部螺钉加拉力螺钉治疗股骨粗隆间骨折 李洪瀚，郑亚才，严康宁，柯顺忠

三种内固定在股骨干骨折中的应用 徐云钦，冯水云，梁再跃，谭俊铭，陈才平，朱亚中，王朝阳，陈金富，冯炜

骨水泥型人工股骨头假体治疗高龄股骨颈骨折 张秉文，中安秀，杨建业

单臂外固定支架配合跟骨牵引治疗胫腓骨粉碎性骨折 林清泉，李懿，吴珊鹏

上海市交通大学附属第六人民医院骨科上海市创伤骨科临床医学中心

第16届爱丁堡国际创伤学术会议见闻 郭刚

创伤后肘关节僵硬的手术治疗 鲍琨，姜佩珠，于晓雯，陈东，马燕红，曾炳芳

拇短展肌肌力定量测定在腕管综合征诊断中作用 刘璠，H.Kirk Watson，Lois Carlson

肱骨近端骨折的手术治疗 陆晴友，王秋根，张秋林，唐昊，吴剑宏，王万宗

拇外展功能重建不同术式的比较 姬亚飞，杨克非，张友乐

复合性骨盆伤的早期失血及救治相关因素 田利华，刘谨文，高伟

解剖型钢板在股骨远端骨折中的应用 唐本森，向阳，尹培荣

胫骨平台骨折52例临床分析 李新志，郑之和，韩庆斌，黄晶

PDLLA可吸收螺钉治疗踝关节骨折的临床研究 李进，杨述华，杜靖远，邵增务，肖宝钧，杨操，许伟华，刘国辉

椎弓根固定治疗不稳定胸腰椎骨折的临床疗效 杨明连，王东，黄承，许猛子

胸腰椎爆裂骨折的早期治疗 张康乐，蔡国平，刘德昌，熊敏

封闭式负压吸引技术治疗四肢骨筋膜室综合征 王洪，罗怀灿，杨述华，杜靖远，郑启新，朱通伯，孟春庆，刘勇

手外伤流行病学描述性研究 王利，朱小弟，李文庆，宫云霞，王文胜，陈传煌，邵明，盖炼炼

第4篇：髋关节的生物力学特征范文

关键词：短跑技术；屈蹬技术；髋动力；放松技术；综述

中图分类号：G808.1；G82　文献标识码：A　文章编号：1006-7116(2009)03-0077-06

从1896年第一届现代奥运会，美国运动员伯克以11.8s夺得100m跑桂冠，到2008年牙买加人博尔特创造了9.69s的世界记录，100m跑成绩提高了2.1s。除了科学化训练及场地器械更新等因素外，短跑技术的不断完善与发展，也是重要因素。源于短跑实践的短跑技术理论，对短跑技术的发展起预测及导向作用，是短跑技术发展的理论基础。我国短跑技术理论的发展，经历了20世纪五六十年代的引进与借鉴，七八十年代的补充与修订。在发展过程中，原来被公认的技术理论，由于不能适应现代短跑运动发展的需要逐渐被舍弃，而有些技术理论则在争论过程中逐渐得到大家的认可。在世界短跑水平稳固发展而我国短跑水平却停滞不前的关键时期，有必要对那些曾经是大家争论的焦点问题进行回顾与总结。

1　前蹬阻力――动力问题

传统的短跑技术理论以重心相对于支撑点的空间位置，将一个完整的单步分成着地缓冲(前蹬)与后蹬两个阶段，并根据经典力学理论分析支撑过程中的人体受力情况。其主要观点是，在缓冲阶段，由于重心在支撑点后方，支撑反作用力与人体跑进的方向相反。因此，支撑反作用力是阻力，人体做减速运动。在重心移过支撑上方后，此时支撑腿蹬伸发力，支撑反作用力与人体跑进的方向一致，是动力。所以，该理论认为在前蹬阶段只能被动缓冲以减少制动阻力；在后蹬阶段要积极蹬伸，以加强后蹬效果。这一技术理论对我国短跑运动的发展曾起到重大作用。然而，随着场地器材的更新，相关学科成果的渗透以及分析手段、方法的进步，许多学者对这一理论产生了怀疑。前蹬阶段问题的焦点主要集中在两个方面：先进的着地技术能否有效地减小制动力；前蹬阶段是否存在阻力，为减小制动力而加快小腿回摆速度的技术是否正确。

苏仕君通过三维测力台对短跑支撑阶段人体受力情况的测量，从数值上定量地确定了前蹬阶段阻力存在的事实。李诚志指出，这种阻力的大小取决于脚着地瞬间相对地面的水平速度，脚着地瞬间正向水平速度越大，前蹬制动力就越大，反之则小。因此，在脚着地前，加快小腿的回摆速度对减小制动力是非常有益的。大多数学者对此着地技术称为“后扒式”或“鞭打式”着地技术。黄香伯对此技术的数理分析表明，鞭打扒地动作可使人体在前支撑期间获得动力，前支撑期间动力的大小取决于多种因素，但最主要的因素是鞭打速度。金发仓用三维测力台对“戳地式”、“正常式”和“后扒式”3种落地技术的动力学参数的研究表明，“扒地式”落地技术能加强后蹬阶段的水平分力，用力方向较为合理，并能缩短支撑时间。朱谦通过教学实验发现，注重“后扒式”着地技术的教学和发展与“后扒式”动作技术有关肌群的力量训练，能优化支撑阶段各运动学参数，并有效提高运动成绩。同时他指出，脚主动积极“后扒”产生的地面反作用力的水平分力与运动方向一致，能减弱由支撑地面产生的与运动方向相反的反作用力的影响，因而能变前蹬减速为加速。此外，主动“后扒”的技术还能减轻支撑腿负担，节省能量，利用已有的惯性和肌肉收缩力量，提高速度和后程的跑速。骆建等对短跑途中跑着地缓冲技术的生物力学研究结果表明，着地缓冲开始瞬间的“扒地式”着地技术的好坏，不仅对减小人体在着地缓冲时受到与人体运动方向相反的支撑反作用力的水平分力大小有重要作用，而且对增大步长也有关键性影响。张仲景等认为，后蹬扒地是短跑运动中支撑脚扒地技术中的一个重要环节，也是推动人体快速向前运动的主要动力。在快速跑动中，如果忽视支撑脚后蹬扒地的用力动作，就会间断支撑脚扒地式着地技术的连续性，延长支撑时间，从而丧失跑动动作协调配合的整体效益，影响人体前移的速度。此外，在途中跑过程中，正确的后蹬扒地技术可以防止支撑腿膝关节过度伸展，缩小大腿后摆的幅度，有利于使髋屈肌群、股后肌群所产生的收缩力量和摆动力量得到充分的发挥与利用，从而加大大腿前摆的速度。王志强等对不同水平短跑运动员途中跑支撑反作用力的研究结果表明，制动力效应不仅与着地前脚相对于地面的水平速度有关，而且着地的动作效果对其的影响可能更大。较小的着地水平速度和合理的前支撑段技术可以在不增加制动效应的基础上增加前支撑距离，从而增加支撑步长，提高技术效果。

从上述众多学者对“后扒式”着地技术的分析可知，该技术的主要优点是能有效地减小制动效应。而着地前小腿的回摆速度对降低脚的水平速度起关键性作用。因此，在着地瞬间，摆动腿大腿应积极下压，小腿做向后的加速运动。但是，也有学者对此观点进行了反驳。早在1982年蔡国钧就提出，过分地追求小腿的回摆速度是不对的。此后，陈有源对“后扒式”着地技术也进行了否定。他从转动力学角度对支撑过程进行分析后认为，着地后人体是以支撑脚为轴向前转动，着地反冲力始终通过转轴，力矩为零。因此，无论它的大小如何，都不能成为支撑腿绕足或关节向前转动的阻力。所以，把鞭打、扒地和小腿后屈作为减小着地反冲力对人体的制动作用，将不具有任何意义。

综上所述，大多数学者对“后扒式”着地技术持肯定态度，但也有学者从不同角度提出相反的意见。尽管还没有研究报道有优秀运动员脚向后的速度大于或等于人体质心向前的速度，但大量的研究结果证明，优秀运动员的小腿后屈速度明显大于一般运动员。因此，尽量减小脚相对于地面的速度是短跑运动员应努力的方向。同时我们也要认识到，短跑是一项要求肢体环节高度协调的运动项目，各环节间的运动应视为一个系统，在其它环节运动没有达到一定要求之前过分追求小腿的回摆速度会导致整个系统功能的破坏，从而影响跑速。所以，对不同水平运动员，根据其身体形态及各环节生物力学参数来定量评价其着地技术的优劣，以及对“后扒式”着地技术对整个支撑阶段重要影响的研究应引起大家的关注。

2　屈蹬技术

所谓的“屈蹬技术”，是相对传统的基于后蹬理论下的髋、膝、踝3关节充分蹬直的技术而言的短跑技术。在20世纪80年代初期，李诚志、黄宗成对短跑技术分析时发现，世界优秀短跑选手的后蹬腿膝关节的屈曲度，明显大于我国选手。他们多采用“屈蹬式”的蹬地动作。即蹬地阶段不强调蹬地腿充分蹬伸，如美国运动员蹬离时的膝角为151°，而我国运动员较直，为161°。此后，关于“屈蹬式”短跑技术的报道大量出现，众多学者分别从运动解剖学、肌肉生理学、运动生物力学等对此技术的优越性进行了深入探讨。

在1981年B・B丘巴等就注意到了蹬伸阶段的“屈蹬现象”。随后他们从生理解剖学上也证实了膝关节从164°伸展到168°，髋、踝关节间的距离缩短的事实。刘建生在1983年通过三角函数也推算出膝关节大于一定角度时再伸展，其长度增加是很微小的结论。这就在功能解剖学上证明了传统后蹬理论欲通过充分蹬直3关节来追求做功距离的设想是不正确的。赵杰认为，屈蹬技术一方面没有发挥最大肌肉力量因而可以保持较高的收缩速度，另一方面能保持较大的肌拉力角和肌拉力矩，从而提高大小腿折叠的力量，缩短前摆半径，提高摆动腿前摆速度。王鲁克报道，“屈蹬式”与传统的后蹬型技术相比较，更具有经济性、实效性。具体表现在，屈蹬式技术支撑腿后蹬时膝角变化小，支撑后蹬时间短，小腿倾角及后蹬角小，利于增大向前水平速度，减小重心波动差，增大步幅，提高跑的实效性。于湘泽认为“屈蹬技术”能缩短支撑时间，提高步频。代进军等提出，后蹬过程中过度伸直膝关节会导致后蹬角度增大。而后蹬角度一旦增大，就会引起腾空高度的增加和腾空时间的延长。这虽然能起到增大步长作用，却贻误了跑的频率、损害了步长与频率的合理配置，从而影响了提高跑速的综合效益。而“屈蹬技术”不仅适应跑道的性能，而且服从跑的整体技术需要。这对保持跑的向前性、连续性、平稳直线性十分有益，从而可以获得步长、步频的双重效益。徐萱俊的肌电图实验显示，后蹬过程中，膝关节角度超过155°，肌肉活动强度明显下降。李强从解剖学和肌肉生理学对“屈蹬技术”优越性的描述为，“屈蹬技术”能避免髋关节出现主动不足的现象，能充分发挥主要关节的力量；短跑技术有利于减小后蹬角，并可协调步幅与步频的关系；有利于肌肉的弹性成分储存能量，使收缩成分产生的张力变化趋于缓和，防止肌肉的损伤。

综上所述，“屈蹬技术”不仅能更好地适应并充分利用塑胶跑道的物理性能，而且能更有效地提高跑速。相对于“后蹬式”短跑技术，其优越性主要表现在3个方面：一是有利于蹬离地后的折叠摆动，提高摆腿速度，这符合现代短跑的技术特征要求；二是能减小重心波动，有利于速度的保持和增加；三是能优化步频和步长的关系，从整体上提高跑的综合效应。此外，相关研究者从其它角度对“屈蹬技术”现象做了不同的解释。王志强等嘲提出，膝、踝关节的主要作用是起坚固的支撑，膝关节缓冲和蹬伸幅度过大不利于髋动力作用的实现。而骆建则认为，蹬伸后段所获得的有效反作用力小于人体前进中的阻力，属于无效蹬伸，因此应提前结束蹬伸过程。王保成认为，支撑腿膝角变化过大，就增加了腿的支撑时间，降低整条腿在身体下的摆动速度。

因此，无论是“屈蹬技术”带来短跑成绩显著提高的事实，还是大家从各方面对此技术优越性的合理解释，我们都有理由相信，“屈蹬式”短跑技术符合场地器材发展的需要，有利于运动员充分发挥其竞技能力，代表现代短跑技术的发展方向。而我国目前的实际情况是，很多少年儿童只能在煤渣跑道甚至是泥土场地上接受短跑初级训练，为了取得训练效果或竞赛名次，“后蹬式”短跑技术仍是他们的主流技术。毫无疑问，这将会给他们日后更高层次的训练带来了不利影响。因此，如何衔接不同场地上的短跑技术，使这些少年儿童更快地适应塑胶跑道，或者是如何在煤渣跑道和泥土场地上提高“屈蹬式”短跑技术的适用性等方面的问题应引起大家的重视。

3　短跑核心动力来源――髋动力

随着运动生物力学研究的进展，人们逐渐发现支撑阶段髋关节的运动幅度与速度比膝关节的要大得多。结合现代短跑技术特点及髋关节的解剖结构，人们逐渐认识到髋关节才是跑进的动力来源。髋关节的运动参数表现在两个方面，一是支撑阶段支撑腿的伸髋参数；二是支撑过程中摆动腿的屈髋参数，由摆动腿的速度、幅度体现。

丘巴的研究结果表明，在短跑中身体质量中心速度损耗的减小是由髋关节的伸展力矩所决定的。J・瓦泽尔认为，对跑速起决定作用的是髋部伸肌的工作能力。宫本庄指出，途中跑蹬地过程中股四头肌收缩强度不高，仅起支撑作用，而股后肌群才是最后完成后蹬动作的关键肌肉。朱谦在研究中指出，髋所拥有的肌纤维数量和力量比膝、踝大得多，髋伸展幅度达70°左右，膝17°左右，踝25°左右，表明髋是取得跑速动力的主要关节。K・维曼通过髋角从支撑阶段开始即始终处于伸展状态这一现象认为，髋股部肌肉能够单独地完成短跑支撑阶段所需的伸髋一伸膝活动。如果收缩速度相同，髋股部肌肉作用产生的动作速度比膝部伸肌大得多。依藤章对东京世界田径锦标赛的研究结果表明，在起跑和途中跑中髋关节的伸展速度越快，跑速越快。王卫星认为，快速伸髋对跑速的影响远大于快速伸膝。王志强等提出，短跑途中跑中髋是人体水平加速的关键环节，两大腿的剪绞速度及支撑腿伸髋的角速度是影响支撑阶段人体水平速度的主要因素。狩野丰通过核磁共振技术研究发现，大腿上70％部位的内收肌群和股后肌群的横截面积与100m跑成绩成正相关，而股四头肌及50％部位符肌群横截面积却不具有统计学意义的相关性。

大家除了对支撑腿伸髋技术及其作用作了深入分析外，对摆动腿参数对短跑速度的影响也展开了广泛的研究：Winfried认为，产生较高跑速的原因是有力的摆腿而不是快速的蹬地。金原勇、阿江通良提出，大腿运动的角速度及摆动幅度是衡量短跑技术的最好尺度。刘建生认为，当肌肉牵动人体某部分运动时，必须要同时牵引人体的另外一部分做相反的运动。因此，只有摆动腿积极前摆，才能使支撑腿迅速后划。金发仓曾指出，我国短跑运动员步频慢的主要原因是摆动腿速度慢，加快摆动腿前摆与下压速度并重视摆腿高度是提高我国短跑成绩的主要途径。阿江通良。通过身体各部分之间能量传递利用的想法对短跑技术进行分析认为，髋部的屈伸肌群是短跑水平运动的主要动力源。关于摆动腿迅速上摆的作用，苏仕君认为，高抬大腿能增加势能，加快脚的扒地速度，拉长大腿后群肌肉，加长工作距离，增大步幅；吴太平指出，快速前摆大腿能对人体产生向前上方的拉力，减少制动，使身体快速前移，缩短支撑时间，并带动同侧髋关节前移从而增大步长。徐开春的研究结果表明，快速摆动大腿可以加大支撑腿对地面的压力，使支撑

腿具有更大的势能，加快两腿的交换频率，达到增加步速，加快重心前移的作用。王志强等在研究中指出，摆动腿快速前摆对支撑阶段人体水平速度的保持和增加有着重要的意义。徐茂典认为，摆动腿最大的摆动速度是影响支撑时间的关键，并直接影响途中跑的步频和速度。缓冲期加快摆动腿的摆动速度能有效地加快重心的前移速度。

综上所述，大家在对支撑阶段髋关节的运动特点进行描述时，也对快速伸髋和摆腿对保持和提高跑速的重要作用进行了论证，从两方面证实了髋是人体加速的关键环节，髋关节是跑进过程中的重要动力来源。在实践中，髋关节的运动幅度与速度对动力效果的提高、身体重心的快速前移、支撑时间的缩短等积极作用已得到人们认可。因此，很多运动员希望通过加大支撑过程中髋的运动幅度与速度来提高跑速。但是，我们应注意，一方面短跑要求运动过程中人体的各环节必须高度协调统一，髋关节的运动特征必须服从于整个运动系统。为了求大而增大的做法必然要导致动作系统的连续性和平衡性遭到破坏，影响整体动作结构的功能，势必影响跑速的保持和提高。另一方面，过大的伸髋及伸膝所获得的微小利益，相对于此举导致的低效支撑时间过长、后继折叠不力、后蹬角过大等问题而言是得不偿失的。因此，在对不同等级运动员做技术诊断和指导时，必须根据其自身的特点及同等水平运动员的共同技术特征来进行。脱离运动员的实际竞技能力去要求其做相关的技术改进，必将事倍功半。

4　放松技术

从短跑的项目特征来看，它是距离最短、强度最大的极限体能类项目，要求运动员在极度缺氧的情况下，能充分发挥人体的速度、爆发力。这就在神经肌肉的功能特点上对短跑运动员提出了较高的要求，一方面，要求神经灵活性高、兴奋与抑制转换快；另一方面，肌肉的收缩与放松能力强，并高度协调。因此，从短跑项目的生理特点上我们就能看出，放松技术对于提高跑速具有十分重要的作用。美国著名短跑教练温特曾说过，教会任何一个田径运动员掌握放松技术，会取得好的甚至惊人的效果，特别是对短跑运动员的成绩起很大的作用。美国著名学者维苏茨金对世界优秀短跑运动员研究表明，短跑运动员的100m跑成绩由10.9s提高到10s的诸因素中，爆发力的提高占20.57％，力量的增加占12.34％，肌肉放松能力的改善占21.57％。这一成果有力地证明了高速跑中放松技术对提高成绩的重要作用。所谓短跑的放松技术是指住短跑过程中，运动员通过心理、生理等因素的合理调节，以保持在高速跑中身体的协调放松，使神经系统与肌肉系统高度配合，肌肉的收缩与舒张得以按照技术要求协调进行，人体以最大限度发挥肌体的能量并获得最高速度的一种提高运动成绩的有效方法。沈红斌提出，放松技术有利于减少高速跑时的多余动作，有效地降低运动员赛前的焦虑程度，稳定情绪并改善神经系统的冲动，减轻高速跑时大脑皮质的负担，加快大脑皮质中枢兴奋和抑制的转换速度，有利于步频的提高。王鲁克报道，放松技术有利于减小肌肉本身对抗肌的阻力，增大肌肉收缩前的初长度，加快动作速度，提高肌肉工作效率，改善肌肉工作的能量供应过程，减少能量消耗，有利于提高能量利用率和速度耐力。于湘泽认为，放松技术能增强技术动作的节奏感，使短跑技术更加完善；能提高肌肉、关节的灵活性和柔韧性，可加大运动幅度，有效地增加步长。宋广林等报告，肌肉的协调放松能力对于提高速度素质，经济高效地利用无氧代谢中的ATP-CP系统供能具有重要的意义。

根据上述相关研究可知，放松技术对提高跑速有以下4个方面的作用：一是能减轻神经系统的负担，加快大脑皮质兴奋与抑制的转换，有利于提高步频；二是能增强神经对肌肉系统的控制能力，增加主动肌的收缩力量，减小对抗肌的阻力；三是增大肌肉、关节的运动幅度，有效地提高步幅；四是增强技术动作的节奏感，减小神经系统和肌肉系统的能量消耗。因此，可以说放松技术是现代短跑技术的重要特征之一，是高水平运动员取得胜利的必备技能。但是，对如何提高放松技术的训练方法和手段的研究却相对滞后。只有相关学者对放松大步跑、下坡跑、柔韧性练习等方法对放松技术训练的作用作了一定的探讨，而在技术和力量训练方法和手段等方面的研究显得十分薄弱。因此，加强短跑放松训练方法手段的研究，是丰富我国短跑技术理论的重要内容。

第5篇：髋关节的生物力学特征范文

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第6篇：髋关节的生物力学特征范文

【摘要】目的：探讨强直性脊柱炎的x线诊断价值。方法：回顾性分析我院40例明确诊断为强直性脊柱炎患者的x线表现。结果：患者骶髂关节有不同程度改变,同时可见强直性脊柱炎脊柱及外周关节改变。结论：x线平片能作出初步诊断和分析，CT检查能对强直性脊柱炎作出进一步诊断和正确分型，对临床治疗及治疗预后有较高的准确性，明显优于x线摄片。

【关键词】脊柱炎;强直性／放射摄影术；体层摄影术

【中图分类号】R781.3【文献标识码】B【文章编号】1005-0515（2011）09-0180-02

强直性脊柱炎（AS） 并不少见，是一种主要累及中轴骨关节的全身性慢性进行性的疾病。晚期可引起功能障碍。本病主要累及青少年，开始时疼痛为间歇性，数月或数年后发展为持续性，以后炎性疼痛消失，脊柱由下而上部分或全部强直，出现驼背畸形，后期脊柱强直以后，病情不能逆转。另外，本病由于是一种全身性的慢性进行疾病，它还可以表现为身体其他脏器的损害。

我院自2000年统计至今遇见40例，现总结报告如下：

1 临床资料

1.1 一般资料:本组40例AS符合纽约诊断标准，其中男性32例，女性8例，就诊年龄13～4O岁，平均22.4岁；病程6个月至10年，平均3.5年。临床表现：腰背部或腰骶部疼痛不适伴活动障碍或晨起僵硬30例，骶髂关节处疼痛4例，髋部疼痛、活动障碍或活动不灵活6例；单或双膝关节肿痛14例，其中1例伴双下肢感觉障碍，2例伴跛行；踝关节区及脚跟部疼痛或肿痛6例；颈肩部疼痛或伴活动受限4例，其中1例尚伴有左眼视力下降，左髋及右足肿痛。实验室检查人类白细胞抗原（HLA）一B27阳性30例。

1.2 检查方法:本组全部常规x线摄骶髂关节正位和腰椎正侧位片，其中部分患者摄有颈椎侧斜位片。部分患者多次平片检查及CT检查，以初次片为准，CT扫描包括全部骶髂关节。

1.3 临床特点:本组13例以外周关节炎症状起病，其中髋关节起病4例，髋关节、膝关节、踝关节等多关节起病者8例，足跟等肌腱端炎起病1例；中轴骨关节起病27例，其中腰骶部l1例，腰背部16例；1例以急性葡萄炎起病，l例以发热及皮肤红斑起病。病程中所有出现髋关节症状病例均表现为单侧髋关节疼痛、活动受限，受累髋关节均有不同程度的压痛及旋转、屈伸、内收及外展功能受限，髋关节“4”字实验均阳性；27例患者中轴关节有压痛及不同程度活动受限；胸廓活动受限19例。

1.4 实验室检查:本组均行HLA-B27抗原检查，其中30例阳性；C反应蛋白（CRP）增高15例，红细胞沉降率（ESR）升高13例；类风湿因子（RF） 均阴性。

2结果

本组病例骶髂关节显示正常1例，可疑异常2例，明显破坏、硬化、关节间际增宽或变窄20例，骶髂关节强直2例。本组病例显示骶髂关节改变，髂骨侧出现较早或较重者26例，双侧骶髂关节改变基本对称者25例，不对称者17例，其中有4例首次X线检查单骶髂关节有较明显改变，而另一侧骶髂关节只是分别在5～11个月后复查时，才出现异常。另外，本组病例显示骶髂关节破坏和硬化的程度呈相关性，即破坏范围小时，周围硬化范围较小，破坏范围大时，周围硬化范围亦大。本组病例脊柱检查显示，方形椎17例，椎弓关节模糊或侵蚀31例，骨质疏松29例，骨桥形成12例，胸腰椎后突22例，髋关节明显异常12例，平均年龄22岁，其X线征象为：关节间隙变窄10例，关节面下囊状低密度15例，关节面模糊或中断24例，股骨头密度不均6例，髋臼外上缘或股骨头基底部外侧骨赘形成16例，髋关节强直4例。脊柱因纤维环及韧带钙化而形成椎体间“骨桥”，椎弓关节骨性强直。

3讨论

3.1AS的表现:AS多见于青壮年男性，具有一定的家族性和遗传性，几乎全部都侵犯骶髂关节而且多为本病的前驱改变。病变自骶髂关节的前下2／3开始。由于髂骨侧的软骨较骶骨骨侧薄，所以髂侧关节面的改变早且显著 。早期关节边缘呈虫蚀样伴小囊状改变，随着病情的发展病变范围进一步扩大，周围出现明显硬化，最后关节间隙变窄、消失。自下而上累及脊柱，方形椎为常见的影像表现，椎旁韧带骨化，脊柱呈“竹节状”。极少数可有跳跃病灶，即骶髂关节与胸椎／颈椎受累而腰椎正常 。

AS亦可表现为外周关节炎，其中以髋关节炎最为常见，国内有学者将髋关节炎分为4期：l期：两侧髋关节狭窄，关节周围征象轻微。II期：髋关节狭窄，关节周围有明确异象。III期：髋关节严重狭窄，关节周围有严重异象。Ⅳ 期：髋关节韧带骨化融合或髋关节软骨坏死骨性融合。

3.2AS的病理:骶髂关节由骶骨与髂骨耳状面构成，关节面嵌和紧密，呈裂隙状，关节液很少。AS的基本病理改变是附着点病，指肌腱、韧带、关节囊等附着于骨的部位炎症。由于解剖特点，AS早期常累及骶髂关节前下滑膜部，且髂侧较重 ，关节基本改变是关节糜烂、增生硬化，常始于髂骨侧并向韧带部发展，随病程延长向骶骨侧与韧带部发展，可有小囊变。进一步发展可见关节间隙改变与关节强直。关节糜烂是指关节滑膜部分骨质局限性不规则的骨质缺损，关节面模糊、毛糙或呈锯齿状、串珠状边缘；关节骨增生硬化是滑膜部骨密度不对称的局限增高，边缘毛糙，糜烂与增生硬化改变相间存在；骶髂关节间隙宽约2.0 mm，间隙的增宽主要为滑膜的肿胀、积液减少。当滑膜部分或全部消失被骨桥取代即表现为关节的部分或完全强直。关节间隙内有时可见气体影，可能是慢性进行性炎变的征象或退变产生。

髋关节是AS最易累及的周围关节，多为双侧发病，一般认为发病年龄越小，越易累及髋关节，AS髋部症状常为其最早和最显著的临床表现，其X线改变也可早于骶髂关节。本组病例的髋关节X线改变，包括关节间隙变窄，关节面下囊状低密度，关节面模糊、中断及髋臼像增生大等，且平均年龄为20.2岁，小于本组病例的平均年龄。由于AS的临床表现和x线表现主要在髋关节，以及部分患者缺乏腰部症状和骶髂关节的X线改变，故不能误诊为幼年性类风湿关节炎。附着病是As的主要病理特征之一，表现为关节、肌腱韧带与骨附着点为中心的慢性炎症。炎症过程引起附着点的侵蚀，进而肉芽组织形成，最后受累部位发生钙化、骨化。附着病主要累及骶髂关节、脊柱及髋关节，还累及坐骨结节、股骨大粗隆及髂腰韧带。

总之，AS是一种非特异性炎性疾病，其病因不明，其多发生于2O岁左右的男性，早期主要症状是下腰部或髋部疼痛不适，因青年人非外伤时出现这些症状的机会很少，因此，青年男性若较长时间存在有上述症状，应及时行骶髂关节和髋关节的X线平片检查，若平片检查阴性，应行CT检查或复查。x线平片可显示AS的绝大多数改变，尤其是中晚期变化，但显示早期关节软骨的改变及骨髓水肿不如MRI，显示早期的骨侵蚀及局部性轻微硬化不如CT。因此，对有下腰部及髋部疼痛的青年男性X线平片阴性者应行CT或MRI检查，以便及早作出诊断。

参考文献

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［2］ 戴洌，汤美案，尹培达，等.强直性脊柱炎的脊柱外表现.中华风湿病学杂志，1998，2（3）：168.

［3］ 陈炽贤，郭启明.实用放射学［M］，2版，北京：人民卫生出版社

第7篇：髋关节的生物力学特征范文

关键词:下肢环节链;动力学模型;踢球技术

中图分类号:G804.63

文献标识码:A

文章编 号:1007-3612(2010)06-0062-05

Study on Dynamics Characteristics of Instep Kicking

BU Yifeng1,LI Shiming2,WANG Qianjin1,NIU Zhipei1,TAN Jiahu i1

(1. Postgraduate School, Beijing Sport University, Beijing, 10 0084 China; 2. College of Physical Education,Ludong University,Yantai

264025 Shandong China)

Abstract: The study focuses on the lower limb and a model of threesegment kinetics chain

consisting of foot,lower leg and thigh is established for kinetic calculation . The conclusions can be drawn that NewtonEuler can describle lower limb mode l movement and calculate muscular moment normatively and efficiency. Lower limb

movement in soccer kicking is studied based on this model and find out the chan ge character of muscle moment during lower limb swing. Different moment type pl ays different role in different joints. Generally speaking,during limb swing p hase,the swing velocity is determined by flexion and extension moment,the move ment track and the part plays a role on direction is determined by adduction and

abduction moment,and the form of reasonable foot shape is determined by intern al and external rotation moment

Key words: segment chain of lower limb; kinetics model; soccer kicking

人体是一个十分复杂的生物体系统,人体运动是在神经控制下肌肉骨骼系统的非常复杂 的运动,因此,要研究人体的运动就必须首先对人体进行必要的简化与抽象,提取能代表其 力学本质的方面,建立人体模型。由于所建立的人体模型在反映力学性质方面是真实人体的 “复制品”,在对人体模型研究时,期望能够掌握人体运动的本质及影响人体运动的主要力 学因素。

关节肌力矩表示“控制”某一关节的肌肉群(主动肌与对抗肌)的紧张程度。对力矩进 行分析,特别是在对成功与失败的技术动作时,或对各个不同运动员的技术进行比较分析, 就能够从定量的层次上反映出引起人体运动的相关肌群的工作情况与肌肉的活动特性,因此 ,关节肌力矩可以回答是什么引起肢体运动以及引起肢体运动出现差异的原因。人体在结构 上是由关节将身体各环节相连,因此在对人体运动进行研究时往往可将人体简化为环节链[ 1,2]。基于此,本研究试图借鉴前人的相关研究成果建立踢球技术摆动腿环节链的3刚体 7自 由度的多刚体模型,应用所测运动学数据,通过牛顿-欧拉法对摆动腿各环节运动的肌肉力 矩进行计算,得到环节运动的动力学特征,以期能够揭示踢球技术摆动腿摆动过程中的动力 学特征,并为其它项目进行类似研究时提供参考与借鉴。

1 研究对象与方法

以8名成年男子足球运动员为研究对象,均接受过长时间系统训练。采用4台SONY摄像机 对运动员踢球技术进行拍摄,拍摄速度为50 幅/s,设置电子快门为1/1 000 s,四台摄像机 高度均为1.2 m,分别置于运动员运动空间正前方的左右两侧约45°以及正后方的左右两侧 约45°。每两台摄像机之间主光轴约为90°。运动员要将球踢入距其20 m的圆内,圆的半径 为2 m。运动员可进行2～3步助跑。踢球的质量由测试者与被测试者共同判定。拍摄的录像 通过德国产SIMI°MOTION 7.3三维录像解析系统进行解析,获得肢体运动的原始数据。在 进行录像解析时,采用软件提供的三 维标定精度验证功能对计算得到的控制点的坐标与实际 坐标的一致性进行检验,通过计算得到控制点坐标相对于实际坐标平均误差≤0.10 cm。

本研究基于牛顿-欧拉法建立的人体多刚体模型进行逆向动力学计算,数据计算使用自 编的MATLAB语言程序包,分别得到相应关节的关节力与关节力矩,在进行计算时由于不同运 动员完成动作时间不同,对运动员完成动作时间进行归一化处理,以便进行统计分析。

2 正脚背踢球技术的动力学模型

2.1 下肢多刚体模型的简化

整个下肢可分为大腿、小腿和足三个部分,根据下肢实际的生理结构和以往建模经验, 建模时采取了以下的简化[3-7]:

1) 将下肢简化为大腿、小腿和足三个刚性环节,各环节之间均以光滑铰链连接,环 节间产生的运动被认为只是肌肉收缩净活动的作用,即忽略关节周围韧带、关节囊及其它软 组织的作用因素。

2) 三关节的铰接点分别位于肢体端面的中心。

3) 脚趾部的运动忽略不计,由于在实际的运动过程中,脚趾的运动和受力对整个下 肢的运动影响很小,因此,建立模型时把足看作一个整体,忽略脚趾的自由度。

4) 下肢的物理模型共有三个刚体、七个转角,髋关节有三个:收展角、屈伸角、旋 内旋外角;膝关节有两个:屈伸角、旋内旋外角;踝关节有两个:屈伸角、内翻外翻角。

根据上述简化,建立下肢的三刚体、七自由度的物理模型,然后利用牛顿-欧拉法对关 节的力矩及反力进行计算。

2.2 下肢环节坐标系的建立

为了描述环节在三维空间中相对于大地坐标系的位置及运动,需要在各环节建立环节坐 标系,其原点均位于环节重心位置,如图1所示。为了描述及表达方便,在后面的方程式里 ,环节坐标系均用表示,大地坐标系用表示。

建立下肢开放链条件下环节坐标系的方法借鉴Vaughan建立下肢闭合链条件下环节坐标 系的方法[8],首先根据环节的外部标志点建立坐标系计算各关节的中心及环节的 端点位置 ,然后根据得出的关节中心及端点的位置计算各环节的重心位置,最后以各环节重心为原点 建立各环节的环节坐标系以描述环节在三维空间的运动。

注:图中O1、O2、O3、O4分别为骨盆、大腿、小腿、足四环节的重心

图1 环节坐标系的建立对于关节中心的计算参考Vaughan提出的方法[8],采用9个标志点对各环节的运动 进行 跟踪定位,9个标志点贴放位置如表1所示。一个物体在三维空间中的运动有六个自由度,三 个为线位移自由度与三个为旋转角自由度。为了确定这六个坐标,必须在每个环节上设置至 少三个不相关的标志点,对于大、小腿环节分别设置了标志点6与标志点4。为了使每个环节 的三个不相关标志点不在同一平面内,分别将6点与4点放在了大腿的股骨大转子和小腿胫骨 的最大粗隆处。在测试中,为了提高计算的精确度,保证在三维空间内为各环节的运动提供 更精确的定位,可以加高6点与4点两个标志点的高度,如Vaughan在步态测试过程中,在两 标志点位置分别绑定了7～10cm的杆状标志并在其顶端安放标志点。这样计算关节中心的所 需不相关标志点全部确定,即:髋关节处为标志点7、8、9;膝关节处为标志点3、4、5;踝 关节处标志点为1、2、3。然后分别以标志点9、5、3为原点分别建立髋、膝、踝三处的坐标 系,并根据Vaughan等人提供的相关经验方程计算得到各关节中心位置和端点位置[8],即 髋、膝、踝关节中心和脚趾的位置,分别为PHip、PKnee、PAnlde、P Toe。

表1 标志点贴放位置

标志点标 志点的位置标志点标志点的位置标志点1右脚第二跖骨前端标志点6股骨大转子标志点2右脚脚跟部标志点7右髂前上棘部标志点3右脚外踝标志点8左髂前上棘部标志点4右小腿胫骨粗隆处标志点9骶骨部标志点5右膝关节(股骨外侧髁)

对于环节重心的计算,研究中采用了Chandler等人研究得出的各环节重心平均估计参数以及 得出的各关节中心位置,就可以计算出各环节重心的位置坐标,环节重心位置确定后即可建 立原点为环节重心的环节坐标系ixjxkx[8],它们为:

ix=(Pm.pro.-Pm.dis.)|Pm.pro.-Pm.dis. |(1)

jx=(Pα-Pm.pro.)×(Pm.dis.-Pm.pro.)|(Pα-Pm.pro.)×(Pm.dis.-Pm.pro.)|(2 )

kx=ix×jx(3)

上式中,Pm.pro.为近端关节中心的位置,建立以大腿、小腿、足三环节重心为坐 标 原点的坐标系时,Pm.pro.分别是髋、膝、足后跟的位置,Pm.dis.为P m. pro.与相邻的远端关节中心的位置,Pα依次为膝、踝、足尖的位置,依次为表1中P 6、P5、P2的位置。

2.3 下肢关节肌力矩的计算

由位移、速度和加速度之间的关系可知,已知各时刻重心的坐标,对位移进行微分可 以得出重心运动的速度,再对速度进行微分可以得出重心运动的加速度。

环节的角速度和角加速度可以通过环节欧拉角进行计算。由欧拉角可以推导出环节运 动的角速度ωx、ωy、ωz。然后,沿时间轴对角速度进行求导就可以得出环节运动 的角加速度ω&x、ω&y、ω&z(即为的表达,下文中的类似符号含义相 同)。由于推算过程较为繁琐,在此不再对运动学参数的计算进行阐述。根据上文中下肢多刚体模型的简化模式以及借鉴前人的相关研究成果[8],建立下 肢开 放式环节链条件下的三个刚体、七个自由度物理模型,然后就可以分别建立三个刚体的动力 学方程。足、小腿、大腿三环节的受力情况如图2所示。注:图a、图b、图c分别为大腿、小腿、足三环节受力分析图。

其中MH、MK、MA分别为髋关节力矩、膝关节力矩、踝关节力矩;

FH、FK、FA分别为髋关节力、膝关节力、踝关节力;mT、mC、

mF分别为大腿质量、小腿质量、足的质量。下同 图2 下肢三环节受力分析

根据下肢开放环节链条件下的受力情况,通过三维分析软件获得的数据即可进行逆向动 力学计算。进行逆向动力学计算时,首先对足部运用牛顿第二定律和转动定律,建立足部的 动力学方程,解算出小腿施加给足部的力和力矩。其方法为:把足部从下肢进行隔离,作为 独立刚体对其进行受力分析,足部受到自身的重力mFg,小腿施加给足部的作用力FA以 及力矩MA,受力示意图如图2所示。参考Vaughan在闭合链条件下下肢关节力矩的算法[ 8],结合下肢开放链条件下足部环节的实际受力情况就可以推算出下肢开放链条件下踝 关节合力距的计算公式,踝关节合力距的计算公式为:

MA={H&4x-i4•[Ppyx4×(FAX.I+FAY.J+FA Z. K)]}•i4+{H&4x-j4•[Ppyx4×(FAX.I+FAY.J+FA Z. K)]}•j4+{H&4x-k4•[Ppyx4×(FAX.I+FAY.J+FA Z.K)]}•k4(4)

上式中,FA.X.、FA.Y.、FA.Z.分别为踝关节三个方向的关 节 反力,即:mFX&&F.CG、mFY&&F.CG、mF(Z&& F.CG +g),式中,X&&F.CG、Y&&F.CG、(Z&&F.CG+g )分 别为足在三个方向上的重心加速度;Ppyx4.为力FA的力臂,它们的计算公式分别 为 :FA=FA.XI+FA.YJ+FA.ZK,PPyx4=PAnkle-PFC .G (PAnkle、PFC.G分别为踝关节中心和足环节重心);H&4x、H& 4y、H&4z分别为足部环节角动量在三个方向上的分量。

对足部建立动力学方程,解算出小腿施加给足部的力与力矩,根据牛顿第三定律,小 腿施加给足部的力和力矩与足部施加给小腿的力和力矩大小相等,方向相反,因此可建立小 腿的动力学方程,计算出膝关节的力和力矩。重复这个过程可建立起大腿的动力学方程,解 算出髋关节的力和力矩。因此重复上述过程可分别得出膝、髋关节的力与力矩。其计算方式 与踝关节力矩计算方法相同,在此不再赘述。

2.4 人体惯性参数的测量与计算

在上文关节动力学计算中需要用到人体下肢各环节的惯性参数,譬如环节的质量、环节 的转动惯量等。根据郑秀瑗等公布的关于中国成年人人体惯性参数计算方法,对所需人体惯 性参数进行了测量,并对大、小腿环节的相应惯性参数进行了计算[9,10],需要 测量的人 体参数包括:体重、身高、腰围、臀围、大腿长、大腿围、小腿长、小腿围、踝上围、足长 以及足宽。将测量出的人体参数分别代入相应的经验公式,就能计算出足部的质量、质心位 置及转动惯量。但是在使用郑秀媛等给出的中国成年男性各环节转动惯量多元回归方程对所 需惯性参数进行计算时,由于其没有给出足部环节的回归方程,因此对足部进行计算时采用 了Chandler给出的多元回归方程。尽管研究过程中由于受到研究条件的限制在计算惯性参数 时采用了不同的模型,但是,Vaughan在对步态进行研究时已经证明了该回归方程的计算结 果用于该方法时的有效性,因此,采用Chandler给出的多元回归方程对足部惯性参数进行计 算对研究结果的准确性影响较小。

3 足球踢球技术的动力学特征

3.1 髋关节肌力矩的变化特征

图3为正脚背踢球摆动腿髋关节力矩变化图,表2为髋关节各力矩峰值一览表。研究结果 表明,在摆动腿脚尖离地后,存在一个较小的伸髋力矩,说明摆动腿蹬离地面后大腿的后摆 不仅仅是依靠摆动腿蹬离地面时的惯性,还存在一个微小的主动后摆阶段(大腿肌群的主动 用力过程),与前期通过肌电信号特征进行分析所得结论相一致,二者相互佐证[11,1 2] 。之后,髋关节屈肌力矩开始占优势,屈力矩峰值最大达到106.94(100 Nm/kg),大腿达 到最大摆速。这一过程表明髋关节的屈力矩对摆动腿的摆动速度起了决定性作用。在摆动腿 的摆动末期,伸髋肌群开始占优势,伸力矩峰值最大为57.48(100 Nm/kg),其主要作用 是防止由于大腿过度前摆影响到小腿的前摆空间。从大腿开始前摆到达到最大速度峰值,再 到大腿摆动速度的降低,是由髋关节的屈伸力矩控制的。特别是摆动末期髋关节伸肌的主动 参与工作表明,大腿的制动并不完全依靠远端环节的反作用力,因此,单从这一过程来看, 这一动作并不完全符合鞭打动作的特征,在Nunome的研究中也注意到了这一区别于鞭打动作 的特征[6]。注:Fle-Ext代表屈、伸力矩;Add-Abd代表内收、外展力矩;

Ext-Int代表旋内、旋外力矩。其中髋关节屈为正、伸为负、

外展为正,内收为负;旋内为正,旋外为负。

图3 髋关节力矩变化特征 在髋关节向前屈摆过程中,髋关节还存在一较大的内收力矩,最大为106.62(100 Nm/kg ),这是由于大腿后摆时髋关节略呈外展姿位,因此大腿前摆过程中必须存在一个内收力矩 ,将摆动腿纳入正常的摆动轨迹上来,由此看来,大腿的前摆是一个由大腿屈曲和内收组成 的动作形式。摆动末期出现的较小外展力矩作用则是防止大腿过度内收,与内收力矩对大腿 的运动轨迹进行共同控制。这一过程表明髋关节作为摆动腿的最近端关节在决定摆动腿保持 正确方向上具有积极作用。Nunome研究也表明[6],在摆动腿摆动阶段确实存在内 收力矩, 其作用主要是控制髋关节的外展角度,因此这个力矩的作用就是定向作用,使大腿能在正常 轨道上运行。大腿作为摆动腿的近端环节,其动作轨迹会直接影响到远端环节的动作轨迹, 因此,外展、内收力矩对于保证摆动腿合理的动作轨迹具有重要的作用。髋关节的旋内力矩 的存在则是因为受踝关节自身解剖学结构的影响,其自身不能进行有效的旋内,其最邻近的 膝关节也只有在一定屈膝条件下,才能进行幅度较小的旋内,因此,需要摆动腿的最远端关 节髋关节与之配合来完成旋内动作以形成触球前的稳定脚型,因此,尽管旋内力矩峰值较小 ,其值仅为17.36(100 Nm/kg),但是触球前髋关节存在的这个旋内力矩对于帮助足形成 合理的触球脚形,保证正确的触球位置具有重要作用。

表2 髋关节肌力矩峰值

(100 Nm/kg;n=8)

特征值屈力矩峰 值伸力矩峰值外展力矩峰值内收力矩峰值旋内力矩峰值旋外力矩峰值 X±S106.94±14.7057.48±17.7355.02±26.42106.62±24.8317.36±7.6031.52±11.34

3.2 膝关节肌力矩的变化特征

图4为膝关节肌力矩的变化特征图,表3为膝关节肌力矩峰值一览表。由多关节肌特性可 知,多关节肌作为原动肌收缩发力时,其肌力已对其中一个关节发挥作用后,就不能再充分 作用于其它关节,或同时作用于所跨各关节时,产生力量不足的现象。图4显示,在脚尖离 地时存在一个较大的伸膝力矩,伸膝力矩的存在就是使的小腿不会提前后摆,为大腿后摆留 下一定空间,避免多关节肌“原动肌力量不足”现象过早出现。之后,膝关节屈肌力矩开始 占优势,以使得小腿快速屈曲后摆,膝关节最大屈力矩为42.14(100 Nm/kg),小腿达到 最 大后摆速度后,膝关节伸肌开始占优势,小腿后摆速度减缓,直到达到最大屈曲状态,此后 ,膝关节伸肌力矩逐渐增大,膝关节伸力矩最大为45.88(100 Nm/kg),脚触球前膝关节 伸 力矩略有下降,可能是由于运动员为了追求踢球的精度而进行的主动控制。这一过程也反映 了膝关节的屈伸力矩对小腿摆动速度的控制作用。注:Fle-Ext代表屈、伸力矩;Ext-Int代表旋内、旋外力矩;

其中膝关节屈为负、伸为正;旋内为正,旋外为负。

图4 膝关节力矩变化特征 Nunome & Apriantono的研究表明[6,13],膝关节在触球前会存在一个屈膝力矩, 以防 止膝关节过度伸展,造成运动损伤。而本研究没有发现触球前屈膝力矩的存在,究其原因, 研究目的与实验设计的不同是造成不同结果出现的主要原因。Nunome在对运动员进行踢球测 试时要求运动员最大能力的踢球,研究内容注重踢球的速度,以达到摆动腿的最大摆动速度 为主要目的,摆动阶段末期,小腿会达到一个很大的前摆角速度,为了防止小腿过度伸展, 避免损伤,就必须有一个屈膝力矩的存在;而本研究要求运动员一定距离的踢球,注重运动 员踢球的精度,对踢球力量的要求较Nunome的要低,不会造成膝关节过度伸展引起损伤,因 此摆动腿摆动末期就不需要屈膝力矩存在,仅仅表现为伸膝力矩的轻微下降。受膝关节解剖 学结构的制约,膝关节只有在一定的屈膝状态下才能进行有限度的旋内、旋外动作,因此膝 关节最大旋内、旋外的力矩较小,分别为5.07(100 Nm/kg)、4.11(100 Nm/kg),对正 脚背踢球的影响较小。事实上,对触球前脚方向的调整主要是由踝关节和髋关节配合完成的 ,膝关节对其贡献十分微小。

表3 膝关节肌力矩峰值

(100 Nm/kg;n=8)

特征值屈力矩峰 值伸力矩峰值旋内力矩峰值旋外力矩峰值X±S42.14±6.8145.88±11.855.07±1.604.11±1.51 3.3 踝关节肌力矩的变化特征

图5为踝关节肌力矩变化特征图。研究结果表明,在摆动过程中踝关节一直是背屈力矩 占优势,说明踝关节背屈肌群收缩发力以形成坚固的脚踝屈曲状态,一方面可以固化踝关节 ,减少球-脚碰撞时的微变,增大动量的传递效果;另一方面踝关节的固化可以增大踢球腿 的有效质量,达到增大脚-球碰撞前初始动量的效果。前人的研究表明[11,13,14,1 5], 能够踢出高速、准确球的运动员往往都具有坚固的脚踝屈曲状态。在本研究中,由于是进行 特定距离的踢准,而不是追求最大踢球力量,因此,踢球前踝关节并不是处于跖屈状态,而 是在踝关节背屈肌群的主动用力下处于背屈状态,踝关节背屈肌群持续主动地用力是踝关节 背屈状态下固化踝关节的重要条件,因此踢球前背屈力矩的存在对于提高球的速度与精度具 有重要的作用。 踝关节内翻力矩的存在主要是配合踝关节背屈使其形成良好的固化状态。 由此看来,触球前合理的脚型是保证踢球质量的关键因素,特别是在进行中、长距离传球时 ,踝关节背屈肌群的持续主动用力尤为重要。

注: Dor-Pla代表背屈、跖屈力矩;Inv-Eve代表内翻、

外翻力矩。其中跖屈为正、背屈为负;内翻为正,外翻为负。

图5 踝关节力矩变化特征

4 结 论

1) 对下肢三个环节及其链接进行了简化,建立了代表下肢的3刚体7自由度的多刚体模型。 实践证明对人体下肢所作的简化是可行的,模型可以代表人体下肢的主要运动形式和功能, 所生成的髋关节、膝关节、踝关节力矩图能够真实、有效的反映环节运动的实际情况。应用 牛顿-欧拉法对人体下肢多刚体模型进行分析计算时,具有列解方程规范、易懂,编程方便 高效的特点,计算结果能够真实反映实际运动情况,可以进行推广使用。

2) 对足球踢球技术下肢三关节的力矩进行了计算,初步了解了足球踢球技术中摆动腿在摆 动过程中关节力矩的变化特点。研究表明,踢球的效果不仅是由速度决定的,还有踢球的精 度,因此除环节的屈伸活动外,环节内收、外展力矩与旋内、旋外力矩的存在也是影响踢球 效果的重要因素,它们的这种活动形式对踢球技术的完成起着重要作用。对于髋关节,大腿 摆动末期存在一个伸髋力矩,其作用是防止大腿过度前摆;大腿内收、外展力矩 的存在对于 维持大腿前摆稳定的摆动轨迹具有重要作用;大腿旋内、旋外力矩的存在则是补偿踝关节解 剖结构存在的缺陷,形成触球前合理脚型。对于膝关节,摆动腿脚尖离地时伸膝力矩的存在 对于小腿的积极后摆有重要作用,在追求一定精度的传球时,触球前伸膝力矩略有下降,膝 关节旋内、旋外力矩的存在对摆动腿的整个摆动过程贡献较小。对于踝关节,在追求踢球的 精度时,踢球前踝关节往往表现为背屈肌群的主动用力,踝关节背屈肌群持续主动地用力是 踝关节背屈状态下固化踝关节的重要条件,因此踢球前背屈力矩的存在对于提高球的速度与 精度具有重要的作用。一般来讲,在摆动腿的摆动过程中,决定摆动腿摆动速度的是关节的 屈伸力矩,决定环节摆动的运动轨迹对肢体运动起定向作用的是关节的展、收力矩与旋内、 旋外力矩。

参考文献:

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第8篇：髋关节的生物力学特征范文

Abstract: Sprint specific power is an important factor in sprint speed. Specific strength training should be based on the fundamental guiding principles of strength training and sprint technology as the core. With the athletes’ own conditions and development trends and directions, as well as objective conditions,the most appropriate method of training should be selected. Sprint strength training should be combined with characteristics of the modern technology,the development of small muscle groups, tendons and weak muscle strength,and the coordinated development of various muscle groups should be taken note of.

关键词: 专项力量训练;技术特点;手段;方法

Key words: specific strength training;technical features;means;methods

中图分类号:G822.1文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)07-0194-02

0前言

力量素质是指人的机体或机体的某一部分肌肉工作(收缩和舒张)时克服内外阻力的能力。外部阻力是指物体的重量、支撑反作用力、摩擦力以及空气或水的阻力等。内部阻力包括肌肉的粘滞力、关节的加固力及各肌肉间的对抗力等。

外部阻力往往是发展力量素质的手段,人体在克服这些阻力中提高、发展自身的力量素质。力量素质对人体运动有极大影响,是人体运动的基本素质,也是衡量运动员身体训练水平的重要指标。

专项力量素质就是指在时间――空间特征上严格符合比赛要求的力量,依据的指标不同,力量的分类也不同,按力量的训练学原理大致可以把力量分为以下三种:最大力量、快速力量和快速力量耐力。

其中快速力量又可分为爆发力和连续快速力量,短跑专项力量应与短跑技术相结合,才能取得好效果,力量是速度的基础,短跑专项力量是短跑运动员取得优异成绩的基础,短跑专项力量应以短跑基础力量训练原则为指导,以短跑技术特点为核心,短跑技术是伸髋和摆动式积极落地技术,以髋为轴的高速摆动力量和膝、踝关节的屈伸与超等长收缩力量越来越受都重视,并呈现由大肌肉群训练向大肌肉群―小肌肉群协调发展的趋势.结合运动员个体差异特点,合理选取练习方法和手段,确定专项力量的合理比例关系,以期达到最佳的练习效果。

1研究对象和方法

1.1 研究对象以松原职业技术学院田径队20名短跑运动员为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献法查阅了与短跑力量训练相关的文献资料。

1.2.2 调查法通过走访松原市及各县区体校教练员,了解和掌握了他们在短跑力量训练上好的练习方法和手段。

2结果与分析

2.1 短跑运动专项力量训练的原理在当今短跑运动的发展趋势下,要突出专项力量以及专项力量训练方法必须按照各专项技术特点和运动员本身能力进行科学训练,将其引申,可描述为:专项力量训练工作特点相似与专项运动竞技过程中的能量供应特点相同。

短跑技术动作最本质的特点是伸髋和摆动式积极扒地,亦即支撑腿落地后,髋关节不参与缓冲,而应不间断的伸展髋关节,增加“扒地力”和“扒地效果”。因此,短跑运动力量训练的手段与方法必须围绕着强化伸髋技术与摆动式扒地技术加以选择。在专项力量训练上,以动作形式,动作方向,动作幅度与专项技术中所需要的“伸髋”“扒地”动作背道而驰的提高伸膝力量与下肢蹬伸能力即我国传统短跑力量中十分推崇的杠铃练习法必须重新加以审视。

2.2 短跑专项力量的训练方法

2.2.1 段落特点与短跑专项力量训练短跑从技术上可分为起跑、起跑后的加速、途中跑和终点冲刺。段落不同,起跑所需的主要是最大力量和爆发力量,起跑后的加速跑中爆发力和连续快速力量起主要作用,连续快速力量对途中跑的影响也比较大,终点跑与力量耐力有关。以下结合短跑的各个段落论述短跑的三项专项力量及其训练。

2.2.2 最大力量最大力量是指肌肉在运动中发挥尽可能大的收缩力量的能力。最大力量主要影响加速能力,短跑中的蹲踞式起跑技术,肌肉从静止状态快速蹬离起跑器的过程。运动员需要克服的外界阻力是相当大的,这个过程所用的力量就是最大力量。

最大力量训练特点:最大力量的提高,根本上讲取决于肌肉的生理横断面和肌肉内协调能力的发展完善。通常采用杠铃练习法,比较简练而行之有效的方法有很多,诸如:负重深蹲,负重半蹲,负重跳等。一般要求接近最大负荷,每组次数较少,有比较充裕的间歇时间以恢复体力。另外蹲踞式起跑本身就是一种很好的最大力量练习方法。

最大力量是快速力量和快速力量耐力的基础,运动员最大力量的提高有助于它们二者的提高,但没有正比关系。有材料证明,运动员在短跑支撑阶段的时间是0.09-0.11S,而肌肉发挥最大用力的时间是0.5-0.6S。因此,快速力量和最大力量之间既有区别又有联系。

2.2.3 快速力量依据的标准不同,分类的方法不同,根据所克服的阻力大小,快速力量可分为爆发力和连续快速力量。

爆发力:运动员在短时间内克服较大外阻力的能力。他对起跑和起跑后的加速跑起主要作用。此时运动员从静止状态在短时间内加速到最大速度需要克服较大阻力。80%-90%负重半蹲,快速起至脚后跟离地,做重复训练,每组6至8次,做3至5组。间歇5分钟。

连续快速力量:运动员在短时间内较小阻力的连续快速用力的能力。它对短跑的途中跑起主要作用。此时运动员已经具有相当的速度,外界阻力较小。少量或适量负重,原地做高抬腿跑或者向前做高抬腿跑,要求抬腿到位,尽量保持高频率,做5组。或做原地抬腿跑,要求频率达到最大,由第三人发出口令,运动员以最快速度加速向前。主要练习神经灵敏性和肌肉的瞬间起动能力。

快速力量训练特点:负荷较大或中等,速度快。快速力量练习的持续时间,一次不宜过长。因为该类练习对动作速度和中枢神经系统要求较高。各种形式的短跑练习,立定跳远,三级跳,多级跳,蛙跳,台阶跳等都可以发展快速力量。

建议根据实际情况采取灵活多变的训练方式,以调动运动员的训练积极性,防止神经刺激出现疲劳。

2.2.4 快速力量耐力快速力量耐力是指短跑运动员在运动中较长时间保持快速用力的能力。快速力量耐力与最大力量有密切关系。不同运动员在完成同一负重下的重复次数的多少,主要取决于最大力量。最大力量大,则重复次数多,反之则少。力量耐力好与坏,直接决定了短跑运动员终点跑保持速度的能力。

(快速力量耐力的训练特点:如果是发展克服较大阻力的力量耐力,可采用本人最大力量的50%-80%负荷进行重复练习,各种形式以发展足底、脚掌和踝关节力量的跳跃练习。诸如,负重跳,上坡跑,上坡跳,双替蹬跨台阶(负重或不负重)。

2.2.4.1 技术发展与短跑专项力量训练短跑技术是以短跑为专项力量训练的核心和方向,短跑的专项力量训练则应以短跑技术发展为基本导向。

2.2.4.2 当代短跑技术特点与专项力量训练的方法美国《田径技术》1990年总第110期报道,最新研究发现了传统短跑专项力量训练的缺点,这一研究结果对改进训练方法具有重要意义。

加强腿部肌肉力量长期以来一直被认为是提高短跑成绩的先决条件。最近对短跑专项力量训练的研究揭示,当前训练中的缺点明显出于对短跑运动员生物力学动作结构的错误理解。对项目特征及有效跑动技术的最新生物力学和生理学分析表明,快速伸髋对跑速的影响远远超过快速伸腿。

这一研究结果对以前公认的训练原则――强调“伸腿”和“蹬地”――提出了疑问。由于以前过于强调伸膝的重要性,大多数力量训练的重点都集中于采用负重屈膝练习发展股四头肌,发展髋屈肌的练习也包括在内。这种偏重于发展股四头肌和髋屈肌的力量训练使肌纤维缩短,限制了髋关节的动作幅度,不利于伸髋动作。为了使髋关节充分伸展,必须平衡发展大腿、髋部前面和后面的肌肉。更重要的是发展大腿和髋部后面的肌肉,以利于快速伸髋动作。

以下就各环节在短跑中的作用及训练方法做以简要地论述。

髋关节是人体最粗壮处,处在中心位置,髋关节屈伸的力量及灵活性在短跑中起着重要作用。其周围的肌肉不仅是人体最大的储存能量的环节,也是获得水平位移速度的重要动力来源。髋关节直接关系到大腿前摆速度与远度,影响步长,与成绩直接相关。而在发展屈髋和伸髋力量的先后次序和侧重上,应优先发展伸髋肌群。

屈髋则是为了更好地伸髋,虽严优先发展屈髋力量的增加,限制了伸髋的幅度,进而影响了伸髋的效果,阻碍运动员速度的进一步提高。相反,伸髋力量的提高不仅影响屈髋效果,伸髋力量的提高不仅不会影响屈髋效果,伸髋过程中小腿的快速折叠对于抬腿屈髋还能起到促进作用。这就是伸髋和屈髋这一环节过程朝着良性方向发展。

训练手段:多做髋关节的环绕运动(可负重),如绕栏架、扭髋走跳、负皮带做髋的先后摆动、联合器械上负重做摆髋、顶髋和向后举髋等练习。

以膝关节为主的超等长力量练习。短跑运动中,膝关节的工作特征是被动缓冲――主动伸展。屈膝是由于受到巨大冲击力所致。其蹬伸也是伸髋的一个随动动作,膝关节的工作特点是较小的缓冲和较小的蹬伸,从而把髋的剪绞水平加速度作用传达于地面并最终使人体在支撑过程中获得加速。支撑膝所需的力量是反应性力量活等超长力量。

训练手段:跳深,跳栏架等垂直方向跳跃练习。

踝关节为主的退让与等超长练习,短跑是高速运动状态中以前脚掌瞬间完成着地动作的。研究表明,着地缓冲动作完成的技术效果和力量效果首先取决于掌趾和踝关节肌群的退让收缩能力,离心――向心超等长收缩能力。

训练手段:选择较松软的地面进行各种快速的跑跳联系、负重和不负重交替进行的提踵、原地或行进间得知直膝挑联系、模仿短跑着地动作的跳伸练习。

2.3 上肢力量训练现代短跑运动发展表明,上肢力量在短跑运动中发挥相当大的作用,它不仅仅起协调作用,在现代短跑研究中发现,上肢力量的大小对下肢的送髋、提腿大小腿折叠、主动落地、蹬地后提拉腿等环节的连接、协调、速度都起直接或间接的促进作用。

以肩为轴的摆动力量练习,以肩为轴的上肢摆动力量是短跑摆动――平动运动系统中十分重要的环节。摆臂的速度、幅度和方向将直接影响跑速和下肢摆动效果,因为在跑动中上肢除了对下肢动作频率有带动作用,还起了整体运动平衡的作用,上、下肢的力量本来就相差很大,上肢发挥其平衡作用时主要靠强有力的摆动,上、下肢力量不均衡的发展使上、下肢无法完成强有力的摆动,造成上、下肢动作的失调,而影响跑速。

训练手段:收臀俯卧撑,杠铃卧推,杠铃斜卧推,徒手原地摆动、负重摆动,高抬腿摆动,前弹性阻力摆动,后阻力摆动。

2.4 腰腹力量训练腰腹力量在短跑中起到一个连接与协调稳定的作用,是力量的传输通道。在短跑的起跑,起跑后加速,途中跑以及最后的冲刺阶段,腰腹力量的作用在于有效的传输下肢的蹬地力量带动肢体向前做水平运动。强有力的腰腹肌肉在以速度为主要取胜方式的短跑运动中,已经被越来越重视。

2.4.1 动起跑过程中,下肢快速蹬地将身体向前上方向瞬间弹出,腰腹肌肉群力量的优劣决定了下肢力量能否有效的传达给上身,从而有效的做向前运动。

2.4.2 起跑后加速中身体呈前倾姿势,重心在身体的正前方,身体的重量和下肢快速全力蹬地所获得的反作用力主要靠腰腹的力量支撑。加速过程中腰腹肌肉群的力量将决定运动员的身体稳定性与姿势的准确性。防止下肢蹬地所获得的力量因为身体力量的不足而出现的不正常摆动而损失。

训练手段:训练手段:垫上负重或不服中的各种腰腹背肌练习、铅球前后抛、屈体动作、肋木上悬垂举腿、环绕等。仰卧起坐,侧身仰卧起坐,负重提拉,直体收腹折叠(两头起)等。

3结论

①随着现在短跑运动技术的发展,短跑运动更加强调髋的摆动及踝、膝关节在跑动中的作用,各种有利于提高髋剪绞速度的联系应予以重视,大腿后侧肌群的力量应予以重视,对膝、踝关节的缓冲性质有了更新的认识。②短跑专项力量训练应与短跑技术发展趋势,项目特征紧密结合,传统的杠铃练习应该注意与专项特点结合,跳跃练习被证明是一种很好的专项训练手段。③在力量训练中应该注意各个环节相协调,全面发展。④对于最大力量,快速力量,快速力量耐力在短跑各项目训练中的科学合理的比例关系是我们应该进一步探讨的问题。

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第9篇：髋关节的生物力学特征范文

关键词　臀肌筋膜挛缩综合征　推拿治疗　临床观察

臀肌筋膜挛缩综合征(下称臀肌挛缩征)，是由于臀肌及其筋膜纤维变性挛缩，引起髋关节外展、外旋挛缩畸形和屈曲障碍，好发于儿童的一种疾病［1］。该病若治疗不及时，会继发骨骼畸形，为害非浅。我院推拿科自1989年至1997年运用推拿手法治疗85例患儿，效果良好，现报道如下。

1　临床资料一般资料共85例，男47例，女38例。年龄3～16岁。其中A组：3～6岁36例，B组：7～10岁31例，C组：11～16岁18例。74例为双侧病变，11例为单侧，82例有反复接受臀部肌注药物史，3例仅接受过1～2次臀肌注射。

2　临床表现患者均表现出同样的异常姿势及特殊步态。行走与站立时呈外"八"字步态，跑步或上楼时更明显，快步可出现"跳步"。坐椅时两腿分开不能靠拢，下蹲过程中双膝必须分开做向外"划圈"动作，呈典型"蛙式"位。臀肌萎缩呈尖臀改变，股骨大粗隆上方可能触及条索状物，髋关节屈伸有滑动感或弹响，重者出现臀部凹陷。中立位屈髋小于40°，要外展、外旋才能完成屈髋动作。X线检查：大多数无异常X线表现。

3　施以推拿手法治疗。

3.1　患儿俯卧位　医者先在患儿病侧臀部沿臀大肌方向施滚法，并配合髋关节后伸和外展动作，约2～3分钟；然后用拇指指端按揉环跳、承扶、胞肓穴，每穴1分钟。

3.2　患儿侧卧位　(患肢在上)　医者先施滚法于阔筋膜张肌沿髂胫束膝关节外侧至胫骨部，往返3～5遍；接着用拇指按揉居、风中、渎穴，每穴1分钟；然后用全掌擦法擦臀大肌及大腿外侧部，以温热为度。

3.3　患儿仰卧位　医者施滚法于患肢内收肌处，约2分钟；然后做患肢的被动屈髋屈膝运动3～5次，最后让患肢足跟置于健侧膝上，医者一手扶患肢膝部，另一手按住健侧髋部，同时用力往下按压3～5次。以上治疗每日1次，每次约15～20分钟，10天为1疗程。

4　疗效观察

4.1　疗效标准　治愈为髋关节活动正常，臀肌挛缩解除，行走步态正常；好转为臀肌挛缩改善，屈髋改善，行走步态改善；无效为症状无改善。

4.2　治疗效果　经10个疗程后，A组治愈29例，占80.6%；好转7例，占19.4%。总有效率达100%。B组治愈20例，占64.5%；好转11例，占35.5%，总有效率达100%，C组治愈5例，占27.8%；好转6例，占33.3%；无效7例，占38.9%，总有效率达61.1%。以上85例病例中，总有效率91.8%。

4.3　疗效分析　见下表：

结果表明：3组的治愈率有显著差异(P＜0.05)。说明越早接受治疗，治愈率越高。

4　讨论臀肌挛缩征是临床常见病症，病因多为外伤、肌肉注射、感染或肌间血肿肌化等。从本组资料看，肌注为最常见的病因。究其发病机理，可能由于针刺创伤和药物化学反应刺激，引起创伤性、化学性筋膜炎和肌纤维炎、纤维组织增生、筋膜增厚而挛缩，目前本病的治疗有两大方法，一为手术疗法，效果一般较满意［2］，但存在创伤大，患者不易接受的缺陷；另一种方法为非手术疗法，从本组观察看，推拿即为一种理想的非手术疗法。通过推拿手法治疗，以达到舒筋通络、活血散瘀之功效，再配以恰当的髋部活动，使之松解粘连，解除其对神经、血管的压迫，使挛缩得到改善。此法有无创伤和副作用，患者容易接受之优点。从85例病例分析，A组的治愈率为80.6%，B组为64.5%，C组为27.8%，3组的治愈率有显著差异(P＜0.05)，说明接受治疗时间越早，年龄越小，疗效越好。如在继发骨骼畸形时再接受治疗，那么，畸形将不能完全矫正。

参 考 文 献