太極拳基礎(chǔ)動作“野馬分鬃”膝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)、關(guān)節(jié)負(fù)荷及肌肉活動的特征比較

陶 萍，于 璐

太極拳基礎(chǔ)動作“野馬分鬃”膝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)、關(guān)節(jié)負(fù)荷及肌肉活動的特征比較

陶 萍，于 璐

目的：運(yùn)用生物力學(xué)原理，通過對太極拳“野馬分鬃”下肢的正確動作與錯誤動作的分析，了解其膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動學(xué)、關(guān)節(jié)負(fù)荷及肌肉活動的特征，并對可能造成太極拳膝關(guān)節(jié)損傷的原因進(jìn)行探討，為太極拳健身及如何有效預(yù)防練習(xí)過程中的膝關(guān)節(jié)損傷提供理論參考。方法：受試者為武英級女性一名，習(xí)武41年。動作選擇為“野馬分鬃”的正確動作與錯誤動作。采用Vicon運(yùn)動捕捉系統(tǒng)、Kistler三維測力臺和Delsys表面肌電采集系統(tǒng)分別對正確和錯誤動作的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)、地面反作用力和股四頭肌(股內(nèi)肌、股外肌)及股后肌群(半腱肌和股二頭肌)的肌電圖(均方根振幅)進(jìn)行同步測量，并采用SPSS 15統(tǒng)計(jì)軟件，對不同動作的關(guān)節(jié)角度、關(guān)節(jié)力矩和肌肉活動等生物力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。結(jié)果與結(jié)論：“野馬分鬃”的錯誤動作各階段用時、動作周期總用時顯著高于正確動作，且錯誤動作右膝具有更大幅度的外展與外旋；“野馬分鬃”動作的整個過程中，右膝關(guān)節(jié)處的伸肌力矩起主要作用，同時錯誤動作的膝外展和外旋力矩更大；錯誤動作在轉(zhuǎn)腳時右腿股內(nèi)肌、股外肌的活動顯著更大，在一定程度上提示，錯誤的太極動作會對右膝產(chǎn)生更大的負(fù)荷，而長期這樣訓(xùn)練很可能會造成運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)的損傷。

太極拳“野馬分鬃”；膝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)；關(guān)節(jié)力矩；肌電圖

1 前言

太極拳作為某些慢性疾病(如帕金森氏癥、骨關(guān)節(jié)炎、纖維性肌肉痛等)的干預(yù)方案已越來越引起國際社會的關(guān)注。美國老年醫(yī)學(xué)學(xué)會(American Geriatric Society,2011) 和英國老年醫(yī)學(xué)學(xué)會(British Geriatrics Society,2011) 先后將太極拳作為預(yù)防與治療慢性疾病的一種有效方法進(jìn)行推廣并出版了相關(guān)指南。近兩年全球著名的《NewEnglandJournalofMedicine》雜志先后刊登的兩項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)：練習(xí)太極拳不僅能夠有效的緩解纖維性肌肉痛(Fibromyalgia)[13]，而且對帕金森氏癥具有顯著地預(yù)防與康復(fù)作用[9,8]。太極拳作為中國傳統(tǒng)武術(shù)的一部分、中國國粹，其價值與作用更需我們中國學(xué)者利用現(xiàn)代科學(xué)的理論與方法深入挖掘。

太極拳作為一種有氧健身方法，其剛?cè)嵯酀?jì)、動靜結(jié)合的運(yùn)動特點(diǎn)，以及呼吸方式增加全身血氧含量，能夠有效地改善老年人的心腦血管慢性病，且已用于預(yù)防與治療中[12]。美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究專家發(fā)現(xiàn)，太極拳練習(xí)可以加強(qiáng)老年人下肢的穩(wěn)定能力，降低因?yàn)樗さ苟軅目赡苄浴ｉL期堅(jiān)持太極拳鍛煉，可有效地延緩老年人身體機(jī)能衰退，并且對改善老年人整體身體素質(zhì)有著積極的作用[16,17]。太極拳重在養(yǎng)心，在“致虛極，守篤靜”的意念下，調(diào)心、調(diào)息、調(diào)身，對不同年齡段的練習(xí)者的心理素質(zhì)能產(chǎn)生良好的影響[18]。

但是，隨著練習(xí)太極拳的普及，練習(xí)后，練習(xí)者腿部特別是膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)疼痛癥狀的人越來越多[1]。有研究認(rèn)為，出現(xiàn)這種疼痛癥狀，可能是因?yàn)榫毩?xí)者在練習(xí)過程中方法不科學(xué)，動作不夠規(guī)范所致[2]。例如太極拳中的“野馬分鬃”，它是太極拳中的基礎(chǔ)動作，每個門派的太極拳都有這個招式，大部分初學(xué)者只是通過觀察傳授者的演練形態(tài)而粗略地模仿，而無法掌握其中的要領(lǐng)，導(dǎo)致太極拳的健身作用不能完全體現(xiàn)，嚴(yán)重時會引起膝關(guān)節(jié)疼痛癥狀。

以往的研究大多以現(xiàn)狀調(diào)查為主，對造成膝關(guān)節(jié)疼痛的可能原因進(jìn)行討論，對太極拳練習(xí)過程中，下肢關(guān)節(jié)負(fù)荷特征的量化分析比較少見。本研究利用運(yùn)動生物力學(xué)的方法，對太極拳“野馬分鬃”下肢的正確動作與錯誤動作進(jìn)行比較分析，了解其膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動學(xué)、關(guān)節(jié)負(fù)荷及肌肉活動的特征，并對可能造成太極拳膝關(guān)節(jié)損傷的原因進(jìn)行探討，為太極拳健身及如何有效預(yù)防練習(xí)過程中的膝關(guān)節(jié)損傷提供理論參考。

2 研究方法

2.1 研究對象

受試者為女性1名，習(xí)武41年，47周歲，身高158 cm，體重62 kg，武英級，現(xiàn)任某大學(xué)體育學(xué)院副教授，近6個月內(nèi)無下肢損傷史。

2.2 研究方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

1.三維運(yùn)動學(xué)捕捉系統(tǒng)。英國Vicon Motion System公司生產(chǎn)的紅外高速運(yùn)動捕捉系統(tǒng)。包括16個T40型號的攝像頭，130萬像素；直徑14mm的Marker球若干。本實(shí)驗(yàn)采樣頻率設(shè)置為100 Hz。

2.三維測力臺。瑞士奇石樂公司生產(chǎn)的 Kistler 三維測力臺 2 塊(長×寬×高：90×60×10 cm)，型號為9287B，內(nèi)置信號放大器，可以完成人體動、靜態(tài)下的三維力量測試。本研究使用采樣頻率為1 000 Hz。

3.表面肌電(EMG)信號采集與分析系統(tǒng)。美國Delsys 表面肌電采集系統(tǒng)，包括16個傳感器，每個傳感器里邊有封裝電極、放大器，包括一個肌電通道，3個加速度計(jì)通道，傳感器尺寸為37 mm×26 mm×15 mm。EMG信號的寬度為20～450 Hz，基線噪聲<750 nV(RMS)，通帶波動<2%；信號傳輸延遲時間<500 μs，傳輸范圍為>20 m；共模抑制比(CMRR)>80 dB；EMG信號分辨率為16 bit，采樣頻率為4 000 Hz。Delsys 表面肌電采集系統(tǒng)與分析系統(tǒng)的配套軟件為EMGworks 4，它包括數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析模塊兩大部分，可分別完成肌電信號的采集與處理工作。

4.運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)信號采集軟件。運(yùn)動學(xué)數(shù)據(jù)，地面反作用力的采集主要通過英國Vicon公司開發(fā)的Nexus v1.7信號采集和處理軟件。該系統(tǒng)可同步采集人體三維運(yùn)動學(xué)和地面反作用力的原始信號，并在采集結(jié)束后完成體表marker點(diǎn)的命名、去除噪訊(ghost marker)、刪補(bǔ)軌跡等前期處理工作。

5.其他實(shí)驗(yàn)用品。包括為受試者準(zhǔn)備的服裝，實(shí)驗(yàn)用的剪刀，剃須刀，膠帶，醫(yī)用繃帶，酒精，脫脂棉等。

2.2.2 測試方法與步驟

1.前期準(zhǔn)備。在正式實(shí)驗(yàn)開始前，打開vicon、測力臺、Delsys 表面肌電采集系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備，進(jìn)行預(yù)熱、標(biāo)定等工作。測量受試者身高，體重，年齡，傷病等基本信息；更換實(shí)驗(yàn)服裝后，進(jìn)行慢跑10 min與一些靜態(tài)的拉伸動作。待熱身完成后，實(shí)驗(yàn)人員告知實(shí)驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)。受試者練習(xí)、熟悉實(shí)驗(yàn)動作。

2.安置Marker球。Marker點(diǎn)的安置，依據(jù)Vicon 動作捕捉系統(tǒng)操作手冊提供的全身標(biāo)志點(diǎn)固定方案，全身共有39個點(diǎn)(圖1)。

圖 1 本研究實(shí)驗(yàn)選取Marker點(diǎn)示意圖

3.粘貼EMG傳感器。本研究的測試肌群為：雙側(cè)下肢大腿前側(cè)的股內(nèi)斜肌，股外肌，后側(cè)的半腱肌和股二頭肌。在將EMG傳感器貼于皮膚之前，首先要用剃須刀去除傳感器安置處皮膚的毛發(fā)，隨后用醫(yī)用酒精清潔、移除干燥的皮膚油分。然后再將EMG傳感器定位于測試肌肉的皮膚上。傳感器頂部帶有一個箭頭，這個箭頭應(yīng)放置在與肌肉纖維平行的傳感器下方。傳感器也應(yīng)放在肌腹中心遠(yuǎn)離肌腱和肌肉邊緣。

4.測試動作。左野馬分鬃正確動作：右腳尖里扣踏實(shí)，上體微右轉(zhuǎn)，重心移至右腿上，同時右掌收于胸前手心向下；左手經(jīng)體前向右劃弧于腹前，手心向上，兩手心相對成抱球狀；左腳收回成丁步，目視右手。上體微左轉(zhuǎn)，左腳腳跟著地，逐漸左轉(zhuǎn)成左弓步(錯誤動作時，腳尖外展，膝關(guān)節(jié)超過腳尖)；同時兩掌左上右下分開，左掌中指尖對鼻，右掌按于右胯旁，目視左掌。左腳蹬地，右腿松膝，身體后坐，左腳上翹，兩掌微內(nèi)合，目視左掌。身體左轉(zhuǎn)，右腳蹬地，兩掌合抱成抱球狀，同時右腳收成丁步，目視左手。右野馬分鬃同左側(cè)動作相同，方向相反。

2.2.3 數(shù)據(jù)采集與處理

2.2.3.1 實(shí)驗(yàn)動作階段的劃分

第一階段：前移階段(右腳觸地至前移結(jié)束)右腳腳跟觸地為開始時刻，著地后身體重心開始向右前方移動至最大幅度，下肢運(yùn)動為左腿伸展同時右腿屈曲。

第二階段：后坐階段(前移結(jié)束至后坐結(jié)束)前移結(jié)束后身體重心開始向左后方移動至最大幅度，下肢運(yùn)動為右腿伸展同時左腿屈曲。

第三階段：轉(zhuǎn)腳階段(后坐結(jié)束至轉(zhuǎn)腳結(jié)束)后坐結(jié)束后身體前移同時右腳外旋至最大幅度。

圖 2 本研究動作階段劃分特征時刻示意圖[5]

2.2.3.2 運(yùn)動學(xué)和相應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)處理和所選指標(biāo)

通過Visual3D 軟件(美國C-MOTION公司)完成下肢雙側(cè)髖、膝、踝三關(guān)節(jié)的角度和角速度以及關(guān)節(jié)力矩的計(jì)算，其中關(guān)節(jié)力矩計(jì)算的主要理論依據(jù)是逆向動力學(xué)，即根據(jù)所采集的運(yùn)動學(xué)及地面反作用力數(shù)據(jù)，反推出下肢各關(guān)節(jié)的肌力矩。

2.2.4 EMG數(shù)據(jù)

用Delays肌電數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行肌電數(shù)據(jù)處理，分析指標(biāo)為各階段均方根振幅(RMS，root mean square)。t0為階段開始時間，t1為階段結(jié)束時間。計(jì)算公式如下：

其中t為EMG信號開始時間，t+T為信號結(jié)束時間[14]。

2.2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 運(yùn)動學(xué)結(jié)果

對正確、錯誤動作各階段平均用時進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明錯誤動作各階段用時、動作周期總用時顯著高于正確動作。正確動作階段1、階段2占總用時百分比均大于錯誤動作。正確動作前兩個階段用時之和占總用時百分比為72%，錯誤動作為66%，兩組相差6%。表明錯誤動作在前移、后坐階段用時較少，轉(zhuǎn)腳用時較多。

表 1 本研究受試者動作平均用時對比一覽表

左腿為后支撐腿，兩種動作左膝運(yùn)動學(xué)數(shù)據(jù)沒有顯著性差異(圖3)，所以，本研究重點(diǎn)對右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)數(shù)據(jù)的差別進(jìn)行討論。

對比右膝屈伸角發(fā)現(xiàn)，除在階段3小部分時間內(nèi)，錯誤動作與正確動作角度相當(dāng)，在動作周期的其它時間錯誤動作均小于正確動作(圖4a)。在前移階段，膝關(guān)節(jié)在矢狀面屈曲。在開始時刻，即右腳落地瞬間，正確動作膝關(guān)節(jié)有略微屈曲(-4.7°±6.6°)，錯誤動作則完全伸膝。隨身體前移幅度增大，兩組動作膝關(guān)節(jié)屈角差值有變大的趨勢。結(jié)束時刻，正確動作膝關(guān)節(jié)屈曲角度較大(-44.7°±4.4°)，錯誤動作屈曲角度較小(-29.3°±2.5°)。

圖 3 本研究受試者左膝關(guān)節(jié)角度對比

圖 4 本研究受試者右膝關(guān)節(jié)角度對比

表 2 本研究受試者右膝特征時刻角度對比一覽表

自然站立時膝關(guān)節(jié)不會產(chǎn)生內(nèi)收，但在屈曲位時可產(chǎn)生一定角度的內(nèi)收外展。在前移過程中，膝關(guān)節(jié)矢狀面內(nèi)完成屈曲，所以在冠狀面內(nèi)可以產(chǎn)生一定角度的內(nèi)收與外展。在整個動作周期內(nèi)，正確動作的內(nèi)收角度均大于錯誤動作。前移開始后膝關(guān)節(jié)內(nèi)收角度增大，正確動作內(nèi)收幅度大于錯誤動作(圖4b)。膝關(guān)節(jié)繞垂直軸外旋。前移時，錯誤動作膝關(guān)節(jié)外旋角度更大(圖4c)。前移同時過度外旋易增大膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)韌帶的受力，增大損傷機(jī)率。

階段2為后坐，運(yùn)動員開始伸膝，此階段兩組動作屈伸角差值為三個階段最大(圖4a)。當(dāng)后坐結(jié)束時，正確動作屈伸角為0°左右，在膝關(guān)節(jié)正常活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)周圍肌肉韌帶受力較小。錯誤動作有14°左右的伸角，有一定程度過伸。這對膝關(guān)節(jié)兩側(cè)韌帶和大腿后側(cè)肌肉都會產(chǎn)生較大壓力，易造成損傷。在冠狀面膝開始外展。在后坐結(jié)束時刻，正確動作內(nèi)收外展角為0°左右，而錯誤動作會有7°左右外展角度，這會對膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)韌帶產(chǎn)生較大的拉力。內(nèi)外旋角，兩組動作沒有顯著差異。

階段3為轉(zhuǎn)腳。兩組動作的內(nèi)外旋角差異明顯。錯誤動作外旋角度更大，這與肌電分析結(jié)果相一致(表4)。肌電分析結(jié)果表明在轉(zhuǎn)腳階段，錯誤動作的右腿前側(cè)肌肉活動度顯著大于正確動作。當(dāng)轉(zhuǎn)腳結(jié)束時，身體為遠(yuǎn)固定，過大的外旋角度會對膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生較大壓力。此時，如果身體失去平衡，膝關(guān)節(jié)極易發(fā)生扭傷。由于太極拳要求下肢松胯、屈膝下蹲、動作輕穩(wěn)，因此膝關(guān)節(jié)在運(yùn)動過程中始終是處于屈曲位，多繞額狀軸運(yùn)動，只有在動作開始、結(jié)束時，膝關(guān)節(jié)從直立位下蹲到屈曲位或從屈曲位伸直到直立位[12]。

3.2 動力學(xué)結(jié)果

圖 5 本研究受試者右膝關(guān)節(jié)力矩對比

圖5顯示，在野馬分鬃動作的整個過程中，右膝關(guān)節(jié)處伸肌力矩起了主要作用。在第一、二階段，正確動作的伸膝力矩略大于錯誤動作，而在第三階段則相反。伸膝力矩峰值出現(xiàn)在第一和第二階段的過渡位置。錯誤動作的外展力矩明顯大于正確動作。錯誤動作的三個階段當(dāng)中，

右膝關(guān)節(jié)處內(nèi)收外展方向上，一直表現(xiàn)出較大的外展力矩。而正確動作的第一、二階段，右膝關(guān)節(jié)處的內(nèi)收外展力矩較小，只在第三階段表現(xiàn)出了一定的外展力矩，且小于錯誤動作。右膝關(guān)節(jié)處旋內(nèi)旋外方向上，一直是外旋力矩在起主要作用，錯誤動作的力矩明顯大于正確動作。值得注意的是在第一和第二階段的過渡位置出現(xiàn)了外旋力矩的局部峰值[3]。

圖6顯示，野馬分鬃動作的整個過程中，左膝關(guān)節(jié)處屈伸方向上主要是伸力矩在起作用，內(nèi)收外展方向上主要是外展力矩起作用，旋內(nèi)旋外方向上主要是旋內(nèi)力矩起作用。各方向上力矩值，錯誤動作屈力矩略大于正確動作，但兩者差異不明顯。

表 3 本研究受試者正確與錯誤動作右膝關(guān)節(jié)各階段峰值力矩對比一覽表

由表3可知，野馬分鬃動作的各階段中，右膝關(guān)節(jié)的最大伸肌力矩均大于錯誤動作，但兩者無統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異。第一、二階段的最大屈力矩，錯誤動作分別為1.99±1.91、13.74±2.53大于正確動作0.54±1.22、8.51±2.61，兩者具有顯著性差異(P<0.01)。三個階段當(dāng)中，錯誤動作的最大外展力矩分別為15.10±2.59、14.22±2.87、27.87±3.63，均大于正確動作4.00±1.36、1.21±1.80、16.87±4.53，兩者具有顯著性差異(P<0.01)。而第二、三階段正確動作的最大內(nèi)收力矩則大于錯誤動作(P<0.01)。三個階段中，錯誤動作的最大外旋力矩分別為14.12±2.97、14.51±2.60、22.48±3.74，均明顯大于正確動作6.58±2.55、7.69±4.22、14.93±3.78，兩者具有高度的顯著性差異(P<0.01)；而最大內(nèi)旋力矩錯誤動作分別為0.15±0.21、0.47±0.36、0.14±0.33，均明顯小于正確動作0.99±0.63、1.87±1.13、1.15±0.75，兩者具有高度的顯著性差異(P<0.01)。老年人肌肉功能的衰退很快，所以，應(yīng)該重視老年人的下肢肌肉力量的增強(qiáng)和保持[6]。側(cè)副韌帶的主要作用是使膝關(guān)節(jié)不能左右晃動，伸膝時側(cè)副韌帶較緊張，膝關(guān)節(jié)無側(cè)向運(yùn)動。但是，屈膝時側(cè)副韌帶較松弛，膝關(guān)節(jié)有輕微的內(nèi)收、外展活動，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定[4]。

3.3 表面肌電結(jié)果

股二頭肌位于大腿后側(cè)，股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌位于大腿前側(cè)。對兩組動作高位時下肢肌肉各階段均方根振幅進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)，分析結(jié)果表明，以上指標(biāo)均有顯著性差異。在階段1，正確動作左腿股二頭肌均方根振幅大于錯誤動作，兩種動作平均值相差40.8×10-6V。正確動作右腿股二頭肌均方根振幅小于錯誤動作，兩種動作平均值相差16.5×10-6V。表明運(yùn)動員完成錯誤動作時，左腿股二頭肌活動度較小，而右腿股二頭肌活動度較大。比較兩種動作兩腿股二頭肌均方根振幅差值發(fā)現(xiàn)，受試者完成正確動作時，左右腿股二頭肌發(fā)力相差較大，左腿發(fā)力遠(yuǎn)大于右腿，兩腿均方根振幅平均值相差77.1×10-6V，說明正確動作左腿主要發(fā)力完成前移動作。而錯誤動作左右腿差值較小，左腿股二頭肌發(fā)力略大于右腿，兩腿均方根振幅相差19.8×10-6V。肌電數(shù)據(jù)結(jié)果表明，運(yùn)動員完成正確動作時主要靠左腿股二頭肌發(fā)力完成身體前移，而完成錯誤動作時則為兩條腿配合發(fā)力完成。在階段3，兩種動作右腿前側(cè)股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌正確動作均方根振幅均小于錯誤動作，右腿股內(nèi)側(cè)肌兩種動作均方根振幅均值相差22.7×10-6V，股外側(cè)肌相差29.6×10-6V。表明錯誤動作在完成轉(zhuǎn)腳時右腿前側(cè)肌肉發(fā)力較大。這與錯誤動作更大角度轉(zhuǎn)腳有關(guān)(圖4C)。

在階段1后期、階段3中期，正確動作的右腳力矩均值小于錯誤動作。表明在前移末期、轉(zhuǎn)腳中期，錯誤動作右腳力矩更大，這與前移結(jié)束時刻、轉(zhuǎn)腳期間，錯誤動作在膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)有更大的外旋角度有關(guān)(圖4C)。在整個動作周期，正確動作左腳力矩顯著大于錯誤動作。力矩結(jié)果與肌電測試結(jié)果一致(表4)。肌電數(shù)據(jù)表明，運(yùn)動員在完成前移動作時，正確動作的左腿主要發(fā)力。錯誤動作兩腿發(fā)力相差不大。從力矩曲線可以看出，正確動作的左腳力矩明顯大于右腳，錯誤動作左右腳力矩相當(dāng)(圖7)。這表明，正確動作為后支撐腿主要發(fā)力，起到很好的支撐作用，同時，提供身體重心前后移動所需的動力，為前腿完成轉(zhuǎn)腳等動作提供保障。前腿則更專注地完成技術(shù)動作。錯誤動作后支撐腿發(fā)力較小，不能為前腿完成技術(shù)動作提供保障。

表 4 本研究受試者肌電結(jié)果一覽表

圖 7 本研究受試者雙腳繞COP垂直軸力矩對比

3.4 綜合討論

已有研究表明，長期規(guī)律太極鍛煉可以改善肌肉力量與耐力，同時，改善其神經(jīng)肌肉控制能力和膝關(guān)節(jié)的本體感覺[17、18、10、11]。相對于步行、慢跑等運(yùn)動，太極運(yùn)動有著其自身獨(dú)特的優(yōu)勢， 太極是一種低沖擊力，柔和緩慢的有氧運(yùn)動，可以訓(xùn)練練習(xí)者的神經(jīng)肌肉控制能力[16、15]。然而，由于運(yùn)動方式錯誤也可使膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生不適甚至損傷。本研究的運(yùn)動學(xué)分析結(jié)果表明，運(yùn)動員在完成錯誤動作時，在動作周期的不同階段，右側(cè)膝關(guān)節(jié)會產(chǎn)生更大幅度的外展和外旋力矩。這說明，錯誤動作會在膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生更大的拉伸與扭轉(zhuǎn)負(fù)荷。因此，長期以錯誤的太極動作進(jìn)行鍛煉，會增大膝關(guān)節(jié)肌肉及韌帶損傷機(jī)率。動力學(xué)分析結(jié)果表明錯誤動作的右側(cè)膝關(guān)節(jié)有更大的外展與外旋力矩。完成正確動作時，左腳在水平面繞壓力中心的扭矩要遠(yuǎn)大于右腳。而完成錯誤動作時，兩腳這一指標(biāo)的差異不大。相比錯誤動作，正確動作中左腳的扭矩要更大一些，而右腳的扭矩則更小一些。說明運(yùn)動員在完成正確動作時，左側(cè)腿主要提供了身體扭轉(zhuǎn)所需力矩，而右腿在完成轉(zhuǎn)腳等動作時足底扭矩較小，有利于動作更加順暢地完成。在做錯誤動作時，左腳力矩較小，需右腳增大力矩提供轉(zhuǎn)體動作所需扭矩。在足底力矩較大的情況下完成轉(zhuǎn)腳等動作會對右側(cè)膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生更大的扭轉(zhuǎn)力。長期如此，可能會對運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)造成損傷。

肌電分析發(fā)現(xiàn)在前移階段，正確動作雙腿的股二頭肌均方根振幅差異較大，而錯誤動作的差值較小。左腿的錯誤動作的股二頭肌均方根振幅要小于正確動作，右腿的情況剛好相反。這與動力學(xué)分析結(jié)果一致，說明完成正確動作時，運(yùn)動員左腿發(fā)力較大，腳在地面力上的扭矩較大，而右腿發(fā)力較小，扭矩也相對較小；錯誤動作左右腿發(fā)力情況與正確動作相反。在轉(zhuǎn)腳階段，錯誤動作下的右腿股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌均方根振幅均要大于正確動作。說明錯誤動作在完成轉(zhuǎn)腳動作時右腿發(fā)力更大，這與右腳地面力矩較大相吻合。

綜上所述，雖然太極運(yùn)動在某些慢性疾病的預(yù)防上有著其獨(dú)特的優(yōu)勢，但是，如果動作錯誤或不規(guī)范，在運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)以及肌肉活動特征上與規(guī)范動作有著顯著性差異，是造成運(yùn)動損傷的潛在危險(xiǎn)因素。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1.“野馬分鬃”的錯誤動作各階段用時、動作周期總用時顯著長于正確動作，且錯誤動作右膝具有更大幅度的外展與外旋。

2.“野馬分鬃”動作的整個過程中，右膝關(guān)節(jié)處的伸肌力矩起主要作用，同時錯誤動作的膝外展和外旋力矩更大。

3.錯誤動作在轉(zhuǎn)腳時右腿股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌的活動顯著更大，在一定程度上提示為了抵抗由于錯誤的太極動作，而對右膝產(chǎn)生更大的負(fù)荷，而長期這樣訓(xùn)練很可能會造成運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)的損傷。

4.2 建議

太極拳運(yùn)動的整個過程基本屬于靜力支撐性活動，其對下肢關(guān)節(jié)的沖擊負(fù)荷小于步行與慢跑等運(yùn)動[16,15]，但扭轉(zhuǎn)負(fù)荷則較大，所以，在太極拳練習(xí)過程中要正確掌握動作要領(lǐng)，特別是旋轉(zhuǎn)與扭轉(zhuǎn)動作，在練習(xí)中應(yīng)避免過度外旋與外翻，膝關(guān)節(jié)在形成弓步時不能超過腳尖，動作應(yīng)舒緩柔和，以減少對膝關(guān)節(jié)的不必要負(fù)荷。此外，適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)下肢力量的訓(xùn)練，不僅能夠減少關(guān)節(jié)的損傷，更增強(qiáng)太極拳健身效果。

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TheComparisonofKneeJointKinematics,JointLoadandMuscleActivityCharacteristicsforTaiChiBasicAction“theWildHorse’sManeonBothSide”

TAO Ping,YU Lu

Objective:The aim of this study was to compare the biomechanical characteristics of lower extremity in conducting the “part the wild horse’s mane on both side” of Tai Chi maneuver in a correct and a wrong form.In order to find the possible cause of the knee injure of Tai Chi and prevent such kind of injure effectively,the kinematics,joint loading,and muscle activity of the knee joint was therefore explored.Methods:the subject was a top-level female athlete (41 years of practicing Tai Chi).The test movement was a Tai Chi maneuver called “part the wild horse’s mane on both side” (in a correct and a wrong form).A Vicon system,two Kistler forceplates,and a Delsys surface EMG system were synchronously used to collect the kinematics,ground reaction forces,and EMG activity from the quadriceps and the hamstring muscles of the knee joint.Paired T-test was applied to compare the differences (joint angle,joint torque,and muscle activity) between the two forms.Results & Conclusion:The time of each stage and the movement circle was significantly higher in wrong form of Tai Chi compared with the correct form.Meanwhile,a significant larger angle in knee joint abduction and internal rotation was showed in the wrong from.During the whole procedure of the movement,a dominated torque was showed in the extensor of the right knee joint.However,a significant larger torque in the abduction and external rotation of the knee joint was also observed.During the foot switch,the vastus medialis and vastus lateralis muscle activity were significantly greater in the wrong form,which showed a resistance to the great loading on the knee caused by the wrong movement.The above results implied that the knee injury would be induced due to the wrong form during a long-term Tai Chi exercise.

“partthewildhorse’smaneonbothside”ofTaiChi;kneejointkinematics;jointtorque;electromyography

1000-677X(2014)09-0049-07

2014-04-16；

：2014-08-12

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BAK62B00)。

陶萍(1966-)，女，滿族，遼寧人，副教授，碩士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槲湫g(shù)教學(xué)訓(xùn)練理論與實(shí)踐、民族傳統(tǒng)體育養(yǎng)生理論與實(shí)踐、民族傳統(tǒng)體育的發(fā)掘整理與創(chuàng)新，E-mail：taop207@nenu.edu.cn；于璐(1987-)，女，吉林長春人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)轲B(yǎng)生與太極拳的開發(fā)與應(yīng)用，E-mail：yul142@nenu.edu.cn。

東北師范大學(xué) 體育學(xué)院，吉林 長春 130024 Northeast Normal University，Changchun 130024，China.

G804.6

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