导读:本文包含了生物力学特征论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:篮球,防守表现,滑步,髋关节
生物力学特征论文文献综述
付子艺,李翰君[1]（2019）在《变向动作中下肢生物力学特征和重心高度对于篮球防守表现的影响》一文中研究指出研究目的:篮球运动员在防守的过程中需要根据进攻人的信息被动的选择自己的动作,稍晚的启动速度可以通过更快的移动速度来弥补。滑步是防守移动技巧中使用最多,也是最有效的一个动作技术,因为其易于身体保持平衡,并且可以向任何方向进行移动。由于持球进攻队员行进路线选择的多样性,防守队员也需要很好的变向来跟上持球队员,这就需要运动员将滑步与后转身(后撤步)结合在一起。髋关节作为连接下肢和躯干的主要部位,在这需要下肢很好的耐力、敏捷和力量素质的动作中的影响不容忽视,它对于起跳高度、侧向跳距离都起着很重要的作用,但是髋关节在额、矢状面的外展和伸展运动对于不同动作的影响,不同研究所得出的结果并不同。而滑步要求运动员的重心不要上下起伏过大,并且重心的高低肯定也会影响髋关节在额、矢状面的运动情况,所以,本研究旨在探究髋关节在额、矢状面的运动以及重心高度对于防守时滑步接后转身的变向动作的影响,以了解髋关节在滑步接后转身动作中的影响,为训练中提高运动员防守表现提供一定的理论依据。研究方法:本研究将向左的滑步接后转身的变向动作分为叁个阶段——滑步阶段、转身阶段和加速阶段。滑步阶段为左脚倒数第二步至最后一步落地前,转身阶段为左脚最后一步触地后至受试者的骨盆已无明显旋转,加速阶段为转身阶段后至左脚蹬离地瞬间。本研究将骶骨质心侧向移动速度、骶骨质心角速度峰值,以及转身阶段中轴脚在转身后蹬离地瞬间骶骨质心侧向移动速度,这叁个指标作为衡量这叁个动作阶段运动表现的指标。本研究使用Motion红外摄像机和Kistler测力台同步采集我校15名女子专项和非专项篮球运动员的运动学和动力学数据,使用Cortex软件对动作文件进行处理,用OFFICE2010计算出以下一些变量:滑步阶段骶骨质心侧向移动速度(V);转身阶段:非中轴脚的髋关节外展和伸展角速度峰值(RHAbdV和RHExt V)、地面反作用力矢状面分力峰值(FSagMax)、骶骨质心角速度峰值(WMax)、中轴脚刚触地时骶骨质心高度(H@FC)、骶骨质心最小值(HMin);加速阶段:后蹬腿的髋关节外展和伸展角速度峰值(LHAbdV和LHExtV)、地面反作用力额状面水平分力峰值(FFroMax)和此时的地面反作用力与水平面夹角(FAngle)、后蹬腿离地瞬间的骶骨质心侧向移动速度(V@TO)和此时骶骨质心的高度(H@TO)。使用SPSS对同一阶段的变量与衡量指标之间进行Pearson相关系数分析(P=0.05)。研究结果:滑步阶段:更大的RHAbd V(P<0.001)会导致更快的V,但RHExt V与V无显着关系(P=0.350);转身阶段:更大的FSagMax(P=0.002)、RHAbdV(P<0.001)和V(P=0.002)会导致更好的WMax,但是RHExt V与FSagMax(P=0.959)以及WMax(P=0.868)无显着关系;加速阶段:更大的FFroMax(P=0.002)、LHAbd V(P<0.001)、LHExtV(P=0.008)以及更小的FAngle(P=0.002)和H@TO(P=0.018)会导致更快的V@TO。研究结论:滑步阶段,后蹬腿的髋关节外展运动能够给受试者带来更大的侧向移动速度,但是侧向移动速度却与后蹬腿的髋关节伸展运动无明显的关系。转身阶段,非中轴脚一侧的髋关节外展运动更能影响受试者受到的地面反作用力矢状面水平分力,导致运动员转身的运动表现越好,这一阶段与该髋关节在矢状面的伸展运动并无什么关系。加速阶段,原本是转身时中轴腿变成了此时滑步的后蹬腿,此时该侧的髋关节外展和伸展运动都能够导致更好的骶骨质心侧向移动速度,即加速的运动表现,同时,更低的身体重心、更小的地面反作用力与水平面的角度能够产生更大的地面反作用力额状面水平分力,使运动员蹬离地瞬间的侧向移动速度更快。综上,本研究结果表明,尽管在滑步阶段后蹬腿的伸髋角速度峰值与移动速度没有显着关系,但在加速阶段后蹬腿的伸髋角速度峰值还是与移动速度的关系显着,所以我们认为髋关节无论是在额状面还是矢状面的运动,还有降低身体重心,对于提高防守表现来说都很重要。在力量练习中既要增强髋关节的外展肌,也不能忽视伸髋肌的练习,同时在练习滑步的时候,要降低身体重心。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
宋琳,于跃,袁芳,赵伟,廖丽萍[2]（2019）在《肩袖损伤运动员扣球挥臂动作的生物力学特征》一文中研究指出研究目的:本研究选取肩袖损伤排球运动员和肩部无伤排球运动员进行扣球挥臂动作的生物力学分析,比较二者的生物力学特征指标的差异,对比肩袖损伤运动员和肩部无伤运动员扣球挥臂动作过程动力链的不同,分析其薄弱环节,进而探讨肩袖损伤的原因及潜在风险,为科学训练,及时发现损伤,预防损伤提供参考依据。研究方法:本研究选取21名男子国家一级排球运动员,均为右利手,经叁甲医院诊断,确诊9人为肩袖损伤(轻度和中度),纳入损伤组,其余12人无肩部损伤,纳入无伤组。利用QUALISYS-MCU500红外远射测试系统(六个镜头),对肩袖损伤和无伤运动员进行扣球挥臂动作测试,拍摄频率200帧/秒。实验过程中,首先向受试者说明实验流程及注意事项,签署知情同意书后进行30分钟准备活动,以保证在拍摄过程中受试者能进入扣球的最佳状态。充分的准备活动后,在受试者11个身体测试部位贴置红外反射标志点,11个点包括:左肩峰、右肩峰、右肱骨外上髁、右腕背侧中点、右手中指掌指关节、第七颈椎、第七胸椎、第四腰椎、左髂前上棘、右髂前上棘。扣球挥臂测试中,由一名熟练的二传手向受试者传球,每名受试者经助跑在标记线附近起跳完成扣球动作,要求保持日常训练比赛时动作模式,高质量完成3次完整扣球。测试过程中,受试者不进行轮转,以保证受试者运动能力及扣球动作前后的一致性,保证采集数据的有效性。测量指标包括:关节速度、肩水平伸角度、肩外展角度、肩外旋角度、肩关节角、肘关节角、腕关节角、肩髋扭转叁维空间角、肩髋扭转地面投影角。分析过程中将扣球挥臂动作的阶段划分为摆臂、拉臂、击球。摆臂时刻指运动员起跳摆臂时,上臂由后向前抬举屈曲过程中,经过额状面时的特征画面对应的时刻;拉臂时刻指运动员肘关节与第七颈椎在矢状面距离最远时的特征画面对应的时刻;击球时刻指运动员上臂由后向前下落伸展过程中腕关节加速度最大时的特征画面对应的特征时刻。统计方法组内为配对T检验,组间为独立样本T检验,显着性水平为P<0.05,非常显着性水平为P<0.01。在扣球挥臂的叁个动作阶段对测试的生物力学指标进行特征分析,对比损伤组与无伤组的生物力学差异,分析其动力链的弱链环节,探讨损伤原因及潜在风险。研究结果:1)扣球挥臂动作拉臂时各关节速度,损伤组与正常组肩、肘、颈、胸、腰、髋差别不明显,右腕和右手第叁掌指关节差别最为明显;损伤组右腕、右手第叁掌指关节拉臂速度较正常组更快,但差异无显着性;2)扣球挥臂动作击球时各关节速度,损伤组与正常组肩、肘、颈、胸、腰、髋差别不明显,右腕和右手第叁掌指关节差别最为明显;正常组右腕、右手第叁掌指关节击球速度明显快于损伤组,且差异具有显着性;3)扣球挥臂动作中,正常组拉臂和击球时肩关节在各个坐标平面投影角均大于损伤组,动作充分到位,拉臂时外展差异具有非常显着性,外旋差异具有显着性;击球时,水平伸差异具有显着性,外展、外旋差异具有非常显着性;4)扣球挥臂动作中,正常组拉臂和击球时肩关节角显着大于损伤组;正常组拉臂时肘关节角最小,击球时肘关节角最大,拉臂时组间差异具有显着性;腕关节角两组基本一致,差异不明显;5)挥臂动作拉臂击球时肩髋扭转角,两组肩髋扭转角变化趋势基本一致,叁维空间角大于地面投影角,地面投影角拉臂时大于击球时;叁维空间角和地面投影角两组差异不明显,地面投影角变化值正常组明显大于损伤组,且差异具有显着性。研究结论:1)正常组拉臂充分,势能储存多,躯干至手臂的动力链环环相扣,势能有效转化为动能,击球效果好、速度快;2)损伤组拉臂不到位,躯干有效旋转幅度小,回旋能力差,动力链环节缺失,能量损失多,击球效果差、速度慢;3)损伤组肩部、腰部主动运动不足,导致动作变形,增加损伤风险,肩部通过旋转代偿来弥补力量速度的不足,会进一步加重损伤程度。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
杨辰,曲峰,刘卉,于冰,万祥林[3]（2019）在《髌股关节痛跑步爱好者膝关节生物力学特征的研究》一文中研究指出研究目的:跑步已成为大众体育中最主流的运动方式,但也提高了下肢骨骼肌肉损伤的风险。髌股关节痛(PatellofemoralPain,PFP)是最常见的下肢过劳损伤之一,其主要表现为在下蹲、跳跃、上/下楼梯、跑步等功能性活动中膝关节髌周或髌后出现疼痛。现阶段业余跑者已成为发生髌股关节痛最主要的群体,并严重影响其日常生活和锻炼效果。当前髌股关节痛的危险因素仍不清楚,治疗效果也不佳,通过横向研究明确患者与健康人群之间的动作特征差异对于了解该损伤有重要意义。本研究通过采集患有髌股关节痛的男性和女性跑步爱好者在跑步动作中的膝关节运动学、动力学和表面肌电数据,对比其与无损伤跑者的差异,确定不同性别髌股关节痛跑步爱好者所表现出的膝关节生物力学特征,旨在加深对髌股关节痛性别特异性的认识,为今后该损伤的预防和治疗奠定理论基础。研究方法:研究对象选取25名患有髌股关节痛的18-40岁业余跑步爱好者作为实验组(男性15人,女性10人),并依据实验组基本信息匹配25名健康跑者作为对照组。数据采集首先通过10厘米视觉模拟量表评估实验组患侧腿单腿下蹲时的主观疼痛感受,确定男性和女性患者疼痛等级分别为(4.2±1.3)和(4.4±1.6)。生物力学测试应用红外运动捕捉系统、叁维测力台和无线表面肌电仪同步采集所有受试者以(4.0±0.3)m/s速度跑步时的膝关节运动学、动力学和表面肌电数据,每名受试者采集3次有效数据。最后,采用膝关节负重动态运动作为肌电标准化测试。数据处理针对实验组患侧腿和对照组匹配侧腿进行,计算得到所有受试者跑步缓冲期膝关节叁维角度、叁维力矩和髌股关节应力的最大值,以及股内侧肌与股外侧肌平均均方根振幅的比值和激活时刻的差值。数据分析采用混合设计的双因素方差分析确定损伤与性别对跑步膝关节生物力学特征的影响,若损伤与性别存在交互作用,后继采用独立样本T检验分别确定损伤或性别对各指标的影响,显着性水平定为一类误差概率不大于0.05。研究结果:双因素方差分析显示损伤与性别对跑步缓冲期最大膝屈角度的交互作用显着(P=0.050),后继独立样本T检验表明男性实验组显着大于对照组(P=0.017),而女性实验组和对照组则无显着差异(P=0.289)。对性别的独立样本T检验表明对照组女性显着大于男性(P<0.001),而实验组则无显着的性别差异(P=0.088)。双因素方差分析显示损伤与性别对跑步缓冲期膝关节外展和外旋角度、外展力矩的最大值,以及股内侧肌与股外侧肌平均均方根振幅的比值均无显着的交互作用(p≥0.085),且实验组和对照组在这四个指标中均无显着差异(p≥0.074),但是女性在最大膝外展角度(P=0.005)和膝外旋角度(P=0.001)上均大于男性,而在膝外展力矩峰值(P=0.001)和股内侧肌与股外侧肌平均均方根振幅的比值(P=0.013)上均小于男性。损伤和性别并未对跑步缓冲期膝关节伸力矩和外旋力矩峰值、髌股关节应力峰值,以及股外侧肌和股内侧肌激活时刻差值产生影响。研究结论:相比于无损伤跑者,男性髌股关节痛跑步爱好者在跑步缓冲期表现出更大的膝屈角度峰值,因此男性患者跑步时较大的膝屈角度可能与其损伤有关。女性髌股关节痛与无损伤跑步爱好者相比,在跑步缓冲期膝关节角度、力矩和表面肌电上均未表现出显着差异,因此损伤未对女性患者跑步时的膝关节生物力学特征产生影响。同时,不同性别在跑步缓冲期的膝关节外展和外旋角度、外展力矩的最大值,以及股内侧肌与股外侧肌平均均方根振幅的比值上均表现出不同特征。因此,对于髌股关节痛的治疗应具备性别特异性,尤其对于男性髌股关节痛跑步爱好者的治疗可采用膝关节护具或动作再训练的方式来限制膝屈角度的过度增大。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
杨宸灏,杨洋,张希妮,王俊清,傅维杰[4]（2019）在《不同跑鞋条件下髌股关节生物力学特征差异研究》一文中研究指出研究目的:随着全民健身时代的到来,数以亿计公民参与到体育运动中来,其中跑步则是最受热捧的一项运动。跑步运动的盛行随之带来的损伤仍然居高不下。根据上海国际马拉松的伤病统计以及Taunton等人对2002名跑步损伤患者的调查,膝关节疼痛是跑步运动中的常见损伤,大约50%的膝关节疼痛是由于髌股关节疼痛综合征(Patellofemoral joint pain syndrome,PFPS)所引起的。临床认为,跑步时膝关节矢状面力矩以及髌股关节接触力的改变可能增加PFPS的风险。膝关节结构复杂,周围肌肉软组织共同维持髌骨的稳定性。任何力学的改变均有可能使髌股关节周围的受力分配产生改变。不同运动鞋的结构可改变人体下肢的受力特点,帮助跑者提高运动表现。Rice等人发现,穿着极简鞋(minimalist shoes)能影响步频、触地角度、垂直负载率、膝关节力矩、髌股关节接触力(patellofemoral contact force,PFCF)等下肢生物力学特征。基于跑者中PFPS的高发生率,本研究聚焦跑步时髌股关节的生物力学特征,探究穿着不同缓冲性能的运动鞋(传统鞋vs.极简鞋)对髌股关节接触力、应力的即刻影响,以期通过跑鞋的改变来降低PFJS的风险。研究方法:受试者为15名习惯后跟触地(Heel strike)的健康男性跑者(年龄:31.4±6.6岁;身高:174.7±6.3 cm;体重:73.2±9.8 kg;平均周跑量:30.6±9.5 km)。受试者分别穿着两双运动鞋以3.33±5%m/s的速度跑过4米长的测速段。运动鞋条件为,极简鞋(INOV-8 BARE-XF 210 v2:3mm橡胶外底,无中底,前后落差0mm,无外加缓冲材料,极简指数84%)和传统跑鞋(NIKE AIR ZOOM PEGASUS 34:泡棉+全掌气垫,前后落差12mm)。使用10个Vicon叁维红外摄像机(采样频率100 Hz)以及两块Kistler叁轴测力台(采样频率1000 Hz)同步采集运动学和动力学参数;使用Witty-Manual光栅测速系统控制受试者跑速。采集参数在Visual 3D(版本:3.21.0)软件中建立叁维模型,并使用膝关节运动学和地面反作用力参数,通过逆向动力学计算伸膝力矩以及股四头肌肌拉力线与髌韧带拉力线夹角等参数。参考王勇以及Kulmala等人的研究,通过股四头肌有效力臂函数计算股四头肌肌力、髌股关节接触力以及髌股关节接触面积,从而求得髌股关节接触应力。膝关节力矩、髌股关节接触力、应力使用体重进行标准化。采用SPSS 25.0统计软件对所有结果进行配对样本T检验(paired t-tests)比较同一受试者分别穿着两种缓冲条件运动鞋下各参数差异水平,显着性水平α=0.05。研究结果:所有的跑者穿着两种跑鞋均为典型的后跟触地模式。穿着两种鞋条件下的垂直地面反作用力的第一峰值(P=0.701)和第二峰值(P=0.559)均无明显差异。与穿着传统跑鞋相比,穿着极简鞋时:1)髌股关节接触面积显着降低(280.10±22.0vs.265.08±10.2mm2,P<0.01);2)膝关节最大屈曲角度显着降低(36.29±3.41 vs. 33.93±1.74°,P<0.01);3)膝关节矢状面伸肌峰值力矩显着下降(2.36±0.41 vs. 2.07±0.47N·m/kg,P<0.01);4)髌股关节矢状面接触力(5.23±1.12 vs. 4.34±0.97 BW,P<0.05)和应力(13.48±2.64 vs. 12.08±3.27 MPa,P<0.05)峰值均显着下降。同时根据支撑期各参数曲线图显示,在穿着极简鞋的整个支撑阶段中以上反映膝关节负荷的参数也均低于穿着传统跑鞋的情况(P<0.05)。研究结论:本研究发现,后跟触地跑时不同跑鞋条件下的髌股关节力学特征存在差异,具体表现为:相比传统跑鞋,穿着极简鞋一方面能够通过降低膝关节屈曲角度减少髌股关节接触面积,另一方面通过降低伸膝力矩大幅度减少髌股关节接触力(降低17.02%),从而降低髌股关节接触应力,有效地改善髌股关节的负荷,为进一步减小髌股关节疼痛综合征的风险提供可能。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
蒋量,曲峰,杨子涵,林永佳[5]（2019）在《运动鞋跟掌落差对上坡行走步态的生物力学特征的影响》一文中研究指出研究目的:本研究旨在通过运动鞋渐进的跟掌落差和自制的斜坡测力装置,探究不同跟掌落差对人体在上坡行走时的生物力学特征的影响,为登山、远足等坡面运动的运动鞋的选择和设计提供一定的参考。研究方法:1)受试者普通男性大学生10名,习惯穿鞋码为42欧码,年龄23.9±1.1岁,身高175±4.3cm,体重67.6±4.8kg。受试者在实验前6个月无明显上下肢神经及肌肉损伤病史,无裸足跑步、行走习惯,无慢性损伤症状,受试者优势脚均为右脚。2)实验鞋具及斜坡装置受试者穿着加入0cm、1.5cm、3cm跟掌落差鞋垫(鞋垫材料为聚氨酯)的运动鞋(前掌高度为1.2cm,后跟高度为2.2cm),在坡度设置为12°的斜坡(特制的可调角度斜坡系统)上分别进行上坡走运动。以下将加0cm、1.5cm、3cm跟掌落差鞋垫的运动鞋。3)数据采集采用8摄像头红外动作捕捉系统(MotionAnalysis Raptor-4,USA,200Hz)和叁维测力台(Kistler-9281CA,Switzerland,1000Hz)同步采集受试者上坡的运动学与动力学数据。受试者身着泳裤,身上贴25个红外标志点,分别位于左右肩峰、左右髂前上棘,第四、第五腰椎棘突中点,左右大腿前中部,股骨外侧髁、股骨内侧髁(静态标定时用)、小腿前面中部、腓骨外髁、胫骨内髁(静态标定时用)、鞋尖、鞋后帮正中(与足尖点同高)、第一跖趾关节内侧、第五跖趾关节外侧。在测力台的叁个角分别粘贴3个反光点以标记斜坡及测力台位置。受试者采用拉丁方设计的顺序穿放置叁种鞋垫的鞋(每次更换鞋垫时重新进行静态标定)然后从前端步道平台走上斜坡直至后端步道平台上并在平台上至少完成一个单步,再从后端步道平台走下斜坡直至前端步道平台。受试者在上斜坡时以右脚完全踏在测力台上判定为一次有效测试。在成功采集3次有效数据后,让受试者休息2分钟从而消除肌肉疲劳和自适应对结果的影响,然后更换鞋垫重复实验4)数据处理红外动作捕捉系统采集到的标志点坐标采用Butterworth低通滤波法进行平滑,截断频率为13Hz。采用逆动力学的方法计算髋、膝、踝关节的叁维净力矩,采用DeLeva修正后的Zatsiorsky-Se-luyanovs人体惯性参数。应用重复测量单因素方差分析方法分析跟掌落差对步态参数和下肢关节运动学、动力学参数的影响,后续两两比较采用LSD检验方法,P<0.05表示差异具有统计学意义,所有数据均用SPSS20.0统计分析软件进行分析。研究结果:1)步态参数受试者穿着高后跟运动鞋和中后跟运动鞋的运动鞋上坡时,复步步长较低后跟运动鞋减小(P<0.05),支撑相和双支撑相较低后跟运动鞋增加(P<0.05)。高后跟运动鞋的步宽较低后跟运动鞋减小(P<0.05)。叁种情况下的步态周期、步频间的差异不具有统计学意义(P>0.05)。2)足踝关节的运动学、动力学参数受试者穿着高后跟运动鞋和中后跟运动鞋上坡时,跖趾关节的伸展最小角、矢状面运动幅度,踝关节跖屈最大角、背屈最大角、矢状面运动幅度、内翻最大角、额状面运动幅度均小于低后跟运动鞋(P<0.05)。3)膝关节的运动学、动力学参数高后跟运动鞋的膝关节屈曲最大角和运动幅度小于低后跟运动鞋和中后跟运动鞋(P<0.05)。中后跟运动鞋和高后跟运动鞋的膝关节屈曲最大力矩、矢状面功率最大值、矢状面功率最小值、矢状面正功均小于低后跟运动鞋(P<0.05)。中后跟运动鞋和高后跟运动鞋的膝关节伸展最大力矩和矢状面负功大于低后跟运动鞋(P<0.05),高后跟运动鞋的膝关节伸展最大力矩大于中后跟运动鞋(P<0.05),高后跟运动鞋的膝关节外翻最大力矩大于低后跟运动鞋(P=0.0049),高后跟运动鞋内翻最大力矩小于低后跟运动鞋(P=0.009)。4)髋关节的运动学、动力学参数髋关节矢状面的运动学和动力学参数比较结果(见表5)表明,低后跟运动鞋、中后跟运动鞋和高后跟运动鞋的髋关节屈曲最大角、伸展最大角和运动幅度的差异不具有统计学意义(P>0.05)。高后跟运动鞋的髋关节屈曲最大力矩大于低后跟运动鞋(P<0.05)。中后跟运动鞋和高后跟运动鞋的髋关节矢状面功率最大值和和矢状面负功大于低后跟运动鞋(P<0.05),矢状面功率最小值和矢状面正功小于低后跟运动鞋(P<0.05)。研究结论:上坡时运动鞋跟掌落差的增加将影响步态参数,这种影响可能是负面的;上坡时增加一定的运动鞋跟掌落差有可能能缓解踝关节的负荷,但同时会使得跖趾关节的活动受到一定限制以及膝关节内侧负荷和股四头肌活动的代偿性增加。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
吴成亮,郝卫亚,向家俊,李旭鸿,肖晓飞[6]（2019）在《优秀运动员自由操后直720°落地的下肢生物力学特征研究》一文中研究指出研究目的:体操运动员每一次练习或比赛都是以落地作为结束动作,但他们落地的成功率普遍较低,且要承受频繁的落地冲击。与其它运动项目不同,体操要求运动员落地时要表现出良好的艺术性和稳定性,同时要防止运动损伤。本研究以自由操后直720°落地为例,量化运动员下肢运动学、动力学和表面肌电特征,试图分析下肢的动作控制策略,为体操落地训练提供理论参考。研究方法:研究对象:中国体操队男子运动员1名(年龄:19岁,身高:1.62 m,体重:59 kg)。准备工作:运动员15分钟准备活动(慢跑与拉伸)后,根据要求位置在其双侧下肢的股直肌(RF)、股二头肌外侧头(BF)、胫骨前肌(TA)、腓肠肌外侧头(LG)相应位置粘贴表面电极片。动作要求:在体操馆的自由操场所地,运动员成功完成3次后直720°动作,并要求落地站稳。数据采集:用两台JVC摄像机对该动作进行定点叁维运动学拍摄(采样频率250 Hz),并同步采集下肢的表面肌电信号(采样频率2000 Hz)。建模与仿真:根据该运动员年龄、性别和形态学参数,采用MSC.ADAMS/LifeMod仿真软件建立19环节的人体模型,并建立与人体相接触的体操落地垫。将人体叁维运动坐标赋予人体模型并驱动模型的运动进行逆向动力学仿真,然后进行正向动力学仿真获得下肢关节力/力矩信息。数据处理:将运动员后直720°落地划分为叁个阶段:预激活阶段(T0,落地前100ms),初始落地冲击阶段(T1,从开始触地到垂直地面反作力(Ground reaction force,GRF)最大值),末期落地冲击阶段(T2,从垂直GRF最大值到其回到1倍体重)。使用Simi Motion软件对叁维影像学数据进行解析,然后低通滤波10Hz处理;对于采集到的表面肌电信号进行整流、带通滤波10-400Hz处理,以自身肌电最大值进行标准化,然后以20ms为时间单位对落地过程肌电进行均方根(Root Mean Square,RMS)计算。研究结果:运动学:落地前100 ms(T0),体操运动员髋屈、踝背屈角度分别为7°、9°,而膝关节角度无明显变化;此阶段髋和膝关节角速度变化较小,而踝关节背屈角速度迅速增加。初始落地冲击阶段(T1)持续时间为36 ms,髋、膝和踝关节(背屈)角度分别屈曲4°、16°和34°,此阶段踝关节背屈角速度达到峰值1162°/s,膝和髋关节屈曲角速度持续增加,分别约为踝关节的1/2,1/4。末期落地冲击阶段(T2)持续时间为120ms,髋、膝和踝关节(背屈)角度分别屈曲了29°、47°和21°,此阶段踝关节背屈角速度逐渐减小,膝和髋关节屈曲角速度先后达到峰值(分别为720°/s、407°/s)。动力学:通过人体建模与仿真计算获得垂直GRF,峰值为16.86倍体重(Body weight,BW),左、右脚峰值分别为7.35BW、9.58BW。髋、膝和踝关节反作用力在落地后约56ms几乎同时达到峰值,且依次增加,左侧分别为929.84 N、1480.82 N和2090.45 N,右侧分别为1146.26 N、1928.82 N和2452.60 N。髋、膝和踝关节力矩在T1表现出屈肌力矩,T2表现出伸肌力矩,且先后达到峰值,左侧分别为608.61 Nm、734.30 Nm和149.33 Nm,右侧分别为802.88 Nm、985.41 Nm和172.91 Nm。表面肌电:落地前100 ms(T0),下肢肌电已经预激活,落地过程中下肢肌电均方根振幅呈现出增加趋势,在末期落地冲击阶段(T2)中期达到峰值,随后逐渐减小。研究结论:体操运动员自由操后直720°落地,即将触地时髋和踝关节小幅度主动屈曲,下肢主要肌肉表面肌电已经预激活为落地做准备。触地后,初始落地冲击阶段下肢关节继续主动屈曲,末期落地冲击阶段下肢关节伸展对抗较大的地面反作用力以保持身体平稳。另外,运动员可以通过左、右下肢关节力和力矩的调节,使双侧地面反作用力在不平衡的情况下依然保持身体的稳定性。这些发现有利于我们对于体操落地的理解,从而指导体操落地的训练。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
樊铭,方向丽[7]（2019）在《艺术体操Attitude动作预备转体阶段的生物力学特征研究》一文中研究指出研究目的:阿提丢(Attitude)转体动作是艺术体操旋转类身体难度中的典型动作,是当今国内外艺术体操运动员选用较多的转体动作之一。其中预备转体阶段是转体动作的重要蓄能阶段,是关键技术环节。对Attitude预备转体阶段的技术特征进行生物力学分析,为改进、普及和提高转体类动作提供科学理论依据。研究方法:受试对象为国家队艺术体操高水平运动员4名,运动等级为国家健将。运动员年龄为17.25±1.08岁,体重49.25±3.40kg,身高167±6.05cm。4名受试者主力腿均为右腿,旋转方向是向主力腿同侧方向旋转。测试时由于有一名受试者动作质量未达到要求,未纳入此次研究。经专家判定动作质量最佳依次是B、A、C运动员。运用红外高速运动捕捉系统(MotionAnalysisRaptor-4USA)采集运动学数据、采集频率200HZ;同步运用Kistler 9281瑞士叁维测力台测试系统,记录受试者完成Attitude动作中地面支撑反作用力的变化,数据采集频率为1000Hz。要求测试动作开始与结束均在测力台上完成,每名受试者做5-6次,选择数据采集有效且动作完成质量较好的3次,并截取预备转体阶段进行动作分析。采集地点北京体育大学实验中心,采集时间2018年6月27下午、7月4日下午。应用Motion Analysis自带分析软件Cortex 2.1进行原始数据解析,选用扎齐奥尔斯基人体模型,对解析所得人体叁维坐标数据采用Butterworth四阶数字低通滤波法进行平滑,截断频率13.3Hz,获取运动学及动力学数据。在此基础上运用Matlab2016编程进行数据处理及分析。研究结果:Attitude动作预备转体阶段是指从主力腿(支撑腿)上步着地时刻至动力腿(自由腿)到达艺术体操评分规则认定难度姿态形成时刻。预备转体阶段的主要任务是为创造更多的旋转周数及稳定的旋转轴,尽可能利用身体不同环节形成动量矩的最大化,并且形成符合难度动作要求的后鹤式舞姿。通过分析3名运动员的预备缓冲与蹬伸动作时长,可以明显看出,缓冲动作时间大于蹬伸动作时间。动作质量最佳的B运动员缓冲时间最长1.322秒,缓冲阶段占预备转体阶段的66%,所占比重最大;A、C运动员缓冲时间所占预备转体时间的56.08%、64.96%。经研究得出,Attitude转体动作缓冲时间长于蹬伸时间是技术所需,且1.25-2.00倍较为合适。根据艺术体操转体技术要求推理,稍长的缓冲时间为准确的发力方向及重心移动奠定了基础。这一结论将提示教练员更要重视下肢缓冲技术训练,增强下肢肌肉的退让性工作能力。预备转体阶段的摆臂速度是Attitude转体动作的动力来源之一,选用右腕水平角速度ω代表手臂摆动速度,摆臂角速度:,——水平面内摆臂线速度,r—腕关节中心点在水平面的投影点与支撑点之间的距离。预备转体阶段手臂摆动角速度表现出明显规律,出现两次速度峰值。两次峰值均出现在肩髋扭转角零值前后,此时运动员手臂处于伸展最大幅度。第二次峰值后3名运动员手臂角速度迅速进入下降阶段。3名运动员第二次角速度峰值分别为11.147rad/s、12.984rad/s、12.995rad/s;且峰值出现距动力腿离地时刻为0.11s、0.13s和0.10s,如此一致的时间说明高水平运动员精湛的动作技巧。角速度下降的目的是使两臂获得的动量矩有效地传递给躯干及主力腿,为下一步旋转提供能量。此数据为动量矩在身体内的传递转移提供了理论支持,也提示教练员及运动员要在动力腿离地前适时制动手臂,这一挥摆技术特点。蹬伸阶段是由双腿支撑转为单腿提踵支撑的转体过渡阶段,并在单腿支撑状态下完成蹬伸、提踵、摆臂、摆腿、立腰等一系列动作,且在结束时形成后鹤立式舞姿,以使旋转阶段保持此姿势完成转体动作。因此这一阶段身体各环节协调配合尤为重要,特别是蹬地力量的大小、方向、时机等,直接影响旋转阶段的身体平衡。动作质量最优的B运动员FZ方向上地面反作用力值最大为1.317 BW,A、C两名运动员FZ方向上支撑反作用力值比较接近,分别为1.139BW、1.166 BW。FX、FY方向支撑反作用力B运动员基本稳定在零值附近,A、C运动员波动较大。分析动作内部结构特征发现,B运动员蹬伸阶段的地面反作用力显现出动力腿、主力腿蹬伸的同步性,A、C运动员的地面反作用力规律类似于B,但主力腿进入单腿蹬伸支撑阶段时FX、FY分量是波动的,说明此时运动员的重心有前后左右的移动。作用于A运动员动力腿的地面反作用力离地前叁个方向的分量均有明显变化,但FZ力值比较低,说明该运动员动力腿蹬地方向不集中,损耗比较大。研究结论:(1)预备缓冲是蹬伸发力的动作准备,对于重心移动和能量积蓄至关重要。对于Attitude转体动作而言,其缓冲阶段时长应明显长于蹬伸阶段,二者之比以1.25-2.00:1较为适宜(2)预备蹬伸阶段,运动员双臂各环节应充分伸展,在水平面内做圆周式的加速挥摆,并在动力腿离地时刻前0.11秒左右完成手臂制动动作,以便于实现向躯干和主力腿的动量矩转移。(3)B运动员在预备蹬伸过程中身体各环节配合密切,两腿同步性高,发力方向、时机精准,动作效率高;3名运动员FZ方向上地面反作用力峰值分别为1.139BW、1.317 BW、1.166 BW。A运动员在蹬地方向的精准性略差。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
李兆宾,曲峰,赵功赫[8]（2019）在《携带运动水壶对跑步步态生物力学特征的影响》一文中研究指出研究目的:研究不同负重位置、不同速度下携带水壶对跑步步态的运动学参数影响以及水壶相对人体的运动,为便携式运动水壶的研发和长距离项目满足随时补水而携带运动水壶提供建议。研究方法:6名青年男性大学生(年龄23±2岁;身高170±5cm;体重68±6kg),受试者身体健康,无异常步态,无训练专项经历。实验前24h无大强度运动,排除肌肉疲劳的影响。受试者采用海伦海耶斯模型进行贴点,同时在水壶的上部和下部各贴一个Mark点以建立水壶的向量计算相对运动。受试者先在跑步机(RELAX,PK-12上进行无任何携带下的2种速度(6km/h、8km/h)的跑步测试。之后分别以腰部和背部为携带位置,以不同容量(200ml、400ml、600ml)进行不同速度(6km/h、8km/h)的跑步测试。采用8镜头红外高速运动捕捉系统(Qualisys,200Hz)对受试者跑步测试进行运动学数据采集,每次采集10个完整步态周期,步态周期定义为左脚着地到左脚再次着地。所有的采集均在受试者热身并适应该跑速后进行采集,且在切换速度时不停止跑步。根据采集的标志点坐标建立躯干坐标系、骨盆坐标系、大腿坐标系、小腿坐标系、足坐标系,获得各点坐标。根据欧拉角的方法计算出躯干、骨盆、髋、膝踝关节的叁维角度。同时定义髋做屈曲时为正;膝关节屈曲时为正;踝关节背屈时为正;骨盆右倾、前倾、左旋为正;躯干右倾、前倾、左旋为正;水杯上下移动幅度定义为水杯相对于两肩中点的上下移动的最大值和最小值之差;水壶前后移动的范围定义为水壶相对于两肩中点前后移动的最大值最小值之差(近似为水壶相对于躯干额状面的距离幅度)。两种携带负重位置下采集到的关节角度最大值、最小值、范围与无负重情况下的运动学参数进行T检验分析方法进行比较,以P<0.05作为差异显着性水平。研究结果:(1)6km/h跑速背携带情况下,骨盆前倾角度最大值、躯干前倾角最大值、躯干左旋角度最大值、左侧髋角最小值、躯干前倾最小值、左髋角的范围、骨盆右倾角度范围、躯干右倾范围均有显着性差异(P<0.05)(2)6km/h跑速腰部携带情况下,左踝角最大值、左髋角最大值、骨盆前倾最大值、骨盆左旋最大值、躯干前倾最大值、躯干右倾最大值、左膝角最小值、左髋角最小值、骨盆右倾最小值、骨盆前倾最小值、骨盆左旋最小值、躯干右倾最小值、躯干前倾最小值、均有显着性差异(P<0.05)。(3)8km/h跑速背部携带情况下,左踝角最大值、左膝角最大值、躯干右倾角度最大值、躯干前倾角度最大值、左膝角最小值、躯干前倾角度最小值、左踝角范围、躯干前倾角度幅度均有显着性差异(P<0.05)(4)8km/h跑速腰部携带情况下,左髋角最大值、骨盆右倾角度最大值、骨盆前倾角度最大值、躯干右倾角度最大值、躯干左旋角度最大值、左膝角最小值、左髋角最小值、骨盆前倾角度最小值、骨盆左旋角度最小值、躯干右倾角都最小值、左膝角幅度、左髋角幅度、骨盆右倾角度幅度均有显着性差异(P<0.05)。(5)腰部携带在上下方向的稳定性上具有轻微的优势;背部携带时,水壶前后移动的稳定性略稳定于腰部携带。(6)根据曲线分析可知,在同一步态周期,水壶的携带均会带来运动学数据的改变,主要体现在起始角度、最大最小值、最值出现的相对帧数。(7)不管是6km/h跑速还是8km/h跑速情况下,在同一步态周期内,背部携带下肢关节角度曲线的拟合程度与无携带极高。腰部携带的曲线相对于无携带情况下的曲线拟合程度要小于背部携带,出现的差异主要是起始角度增大和曲线的右移。研究结论:(1)通过数据分析显示,运动水壶的携带势必会影响人体运动,综合各种指标,背部的携带对于运动的影响要小于腰部的携带。(2)关于便携式水壶的研究还要专注更多,水壶形状与携带位置的契合程度和固定的方法对于水壶的稳定性有较大影响。(本文来源于《第十一届全国体育科学大会论文摘要汇编》期刊2019-11-01）
邢聪,陈建强,项贤林,王震,花妙林[9]（2019）在《腰伸肌群疲劳对上肢鞭打动作生物力学特征的影响及生理原因探析》一文中研究指出目的:探究腰伸肌群疲劳状态下,上肢鞭打动作生物力学特征的变化。方法:利用生物力学信息采集及分析手段,对16名羽毛球运动员进行腰伸肌群疲劳前、后,原地杀球动作的生物力学信息采集,并比较疲劳前、后受试者完成原地杀球动作时,运动学指标及肌电指标的变化。结果:挥拍击球阶段腰伸肌群疲劳后,鞭打侧手部峰值线速度(P<0.05)及髋、肩、肘叁关节峰值角速度(P<0.05)下降;肩、髋相对角度差减小(P<0.05);左、右腹直肌(P<0.05),左、右腹内斜肌(P<0.01),左侧腹外斜肌(P<0.05),左侧背阔肌(P<0.05)的肌电RMS均值较疲劳前减小;左侧腹直肌(P<0.01)、左侧腹内斜肌(P<0.01)、左侧腹外斜肌(P<0.05)、左侧背阔肌(P<0.01)的RMS峰值下降;左、右竖脊肌的RMS均值增加(P<0.05),且右侧竖脊肌RMS峰值也增加(P<0.05)。结论:在上肢鞭打运动中,腰伸肌群疲劳会降低人体各环节在挥拍击球时产生动量矩的效率,从而对鞭打效果产生负面影响;局部肌肉疲劳引起人体躯干神经-肌肉协调控制能力改变是导致这一现象发生的根本原因;提高人体神经-肌肉协调控制能力的训练方法是未来值得探究的重要问题。(本文来源于《中国运动医学杂志》期刊2019年10期）
庞博,纪仲秋,姜桂萍,张子华,李嘉慧[10]（2020）在《基于AnyBody仿真和肌电测试分析不同体质量指数男性青年球类运动中的生物力学特征》一文中研究指出背景:Anybody肌肉骨骼建模系统,使用数学建模技术模拟人体骨骼、肌肉和环境的关系,可对人体的逆向动力学进行研究,得出下肢叁关节最大肌肉力等指标。目的:研究24名不同体质量指数男大学生在坐瑞士球一个动作周期的下肢肌肉力值,及受试者在坐瑞士球与平凳的均方根肌电平均值对比情况。方法:将24名男大学生按体质量指数分为正常组、超重组、肥胖组,用BTS叁维红外动作捕捉系统、Kistler叁维测力台、BTS表面肌电测试系统,同步记录动力学和肌电参数,以单因素方差分析定性比较不同组间肌力和肌电参数差异,用定量差异分析法对比均值差异。结果与结论:①肌肉力量方面,由坐到站过程中,正常组与肥胖组相比,股直肌、半膜肌、股二头肌长头、腘肌、比目鱼肌、胫骨前肌差异显着(P<0.05,0.47≤QD<0.80),股方肌与耻骨肌的两组肌肉力差异极其显着(P <0.01,QD≥0.80);超重组与肥胖组肌肉力相比,股方肌具有显着性差异(P <0.05,0.47≤QD<0.80),由站到坐过程中,正常组与肥胖组相比,缝匠肌、拇长伸肌、腓肠肌肌肉力差异显着(P<0.05,0.47≤QD<0.80);②均方根肌电值方面,坐平凳状态下,由坐到站过程中,正常组与肥胖组相比,股二头肌和腓肠肌差异显着(P<0.05,0.47≤QD<0.80),由站到坐过程中,正常组与肥胖组相比,股直肌差异显着(P<0.05,0.47≤QD<0.80);坐瑞士球状态下,由坐到站过程中,正常组与肥胖组相比,胫骨前肌、股二头肌差异显着(P<0.05,0.47≤QD<0.80);由站到坐过程中,正常组与肥胖组相比,腓肠肌、右竖脊肌肌电值差异显着(P<0.05,0.47≤QD<0.80)。提示:①各组由坐到站过程中主导发力肌肉是臀中肌、股外侧肌、股二头肌长头、股直肌、腓肠肌、胫骨前肌、比目鱼肌,由站到坐过程中下肢臀中肌、股外侧肌和股二头肌长头、腓肠肌、胫骨前肌、比目鱼肌主导发力;②与坐平凳相比,受试者在坐瑞士球时胫骨前肌、股直肌、股二头肌、腓肠肌均方根肌电值高。(本文来源于《中国组织工程研究》期刊2020年03期）
生物力学特征论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
研究目的:本研究选取肩袖损伤排球运动员和肩部无伤排球运动员进行扣球挥臂动作的生物力学分析,比较二者的生物力学特征指标的差异,对比肩袖损伤运动员和肩部无伤运动员扣球挥臂动作过程动力链的不同,分析其薄弱环节,进而探讨肩袖损伤的原因及潜在风险,为科学训练,及时发现损伤,预防损伤提供参考依据。研究方法:本研究选取21名男子国家一级排球运动员,均为右利手,经叁甲医院诊断,确诊9人为肩袖损伤(轻度和中度),纳入损伤组,其余12人无肩部损伤,纳入无伤组。利用QUALISYS-MCU500红外远射测试系统(六个镜头),对肩袖损伤和无伤运动员进行扣球挥臂动作测试,拍摄频率200帧/秒。实验过程中,首先向受试者说明实验流程及注意事项,签署知情同意书后进行30分钟准备活动,以保证在拍摄过程中受试者能进入扣球的最佳状态。充分的准备活动后,在受试者11个身体测试部位贴置红外反射标志点,11个点包括:左肩峰、右肩峰、右肱骨外上髁、右腕背侧中点、右手中指掌指关节、第七颈椎、第七胸椎、第四腰椎、左髂前上棘、右髂前上棘。扣球挥臂测试中,由一名熟练的二传手向受试者传球,每名受试者经助跑在标记线附近起跳完成扣球动作,要求保持日常训练比赛时动作模式,高质量完成3次完整扣球。测试过程中,受试者不进行轮转,以保证受试者运动能力及扣球动作前后的一致性,保证采集数据的有效性。测量指标包括:关节速度、肩水平伸角度、肩外展角度、肩外旋角度、肩关节角、肘关节角、腕关节角、肩髋扭转叁维空间角、肩髋扭转地面投影角。分析过程中将扣球挥臂动作的阶段划分为摆臂、拉臂、击球。摆臂时刻指运动员起跳摆臂时,上臂由后向前抬举屈曲过程中,经过额状面时的特征画面对应的时刻;拉臂时刻指运动员肘关节与第七颈椎在矢状面距离最远时的特征画面对应的时刻;击球时刻指运动员上臂由后向前下落伸展过程中腕关节加速度最大时的特征画面对应的特征时刻。统计方法组内为配对T检验,组间为独立样本T检验,显着性水平为P<0.05,非常显着性水平为P<0.01。在扣球挥臂的叁个动作阶段对测试的生物力学指标进行特征分析,对比损伤组与无伤组的生物力学差异,分析其动力链的弱链环节,探讨损伤原因及潜在风险。研究结果:1)扣球挥臂动作拉臂时各关节速度,损伤组与正常组肩、肘、颈、胸、腰、髋差别不明显,右腕和右手第叁掌指关节差别最为明显;损伤组右腕、右手第叁掌指关节拉臂速度较正常组更快,但差异无显着性;2)扣球挥臂动作击球时各关节速度,损伤组与正常组肩、肘、颈、胸、腰、髋差别不明显,右腕和右手第叁掌指关节差别最为明显;正常组右腕、右手第叁掌指关节击球速度明显快于损伤组,且差异具有显着性;3)扣球挥臂动作中,正常组拉臂和击球时肩关节在各个坐标平面投影角均大于损伤组,动作充分到位,拉臂时外展差异具有非常显着性,外旋差异具有显着性;击球时,水平伸差异具有显着性,外展、外旋差异具有非常显着性;4)扣球挥臂动作中,正常组拉臂和击球时肩关节角显着大于损伤组;正常组拉臂时肘关节角最小,击球时肘关节角最大,拉臂时组间差异具有显着性;腕关节角两组基本一致,差异不明显;5)挥臂动作拉臂击球时肩髋扭转角,两组肩髋扭转角变化趋势基本一致,叁维空间角大于地面投影角,地面投影角拉臂时大于击球时;叁维空间角和地面投影角两组差异不明显,地面投影角变化值正常组明显大于损伤组,且差异具有显着性。研究结论:1)正常组拉臂充分,势能储存多,躯干至手臂的动力链环环相扣,势能有效转化为动能,击球效果好、速度快;2)损伤组拉臂不到位,躯干有效旋转幅度小,回旋能力差,动力链环节缺失,能量损失多,击球效果差、速度慢;3)损伤组肩部、腰部主动运动不足,导致动作变形,增加损伤风险,肩部通过旋转代偿来弥补力量速度的不足,会进一步加重损伤程度。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
生物力学特征论文参考文献
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