第十六屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會述評

仰紅慧，蔣 川

由廣西師范大學(xué)承辦的2013年第16屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會于9月22-25日在漓水環(huán)抱的桂林召開，來自中國內(nèi)地、臺灣、香港、新加坡、美國等國家和地區(qū)的生物力學(xué)方面的專家、學(xué)者和科研人員近300人參加了本次大會。

本次會議由中國運動生物力學(xué)分會主任委員王清主持，廣西師范大學(xué)體育學(xué)院實驗中心主任劉衛(wèi)國教授任大會主席。會議邀請了11名不同研究領(lǐng)域內(nèi)的專家做了大會主題報告，并設(shè)置了“洪友廉”青年學(xué)者獎、“健樂”新人獎和4個專題分會場進(jìn)行各專題的交流。

1 大會主要內(nèi)容介紹

縱觀前兩屆的學(xué)術(shù)會議，結(jié)合2013年7月在臺灣師范大學(xué)舉辦的第31屆國際運動生物力學(xué)研討會（ISBS2013），對本屆大會錄用的各專題和文章進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，對鞋方面的運動生物力學(xué)研究成為熱點，其研究范圍和內(nèi)容日益廣泛。而對競技體育的生物力學(xué)研究依舊占據(jù)了很重要位置，且研究的項目范圍和實戰(zhàn)性不斷提高，也說明運動生物力學(xué)與日常的競技體育訓(xùn)練結(jié)合得越來越緊密。此外，肌肉功能測試與力量訓(xùn)練，以及大眾健身方面的研究已逐步成為新的研究熱點。

1.1 鞋方面的生物力學(xué)研究

運動鞋的生物力學(xué)研究在幾年前就已經(jīng)成為一個研究熱點，主要集中在針對不同運動項目實施的個性化設(shè)計、如何更加合理地選擇材料上，以防止運動損傷和提高運動成績。而本屆大會我們發(fā)現(xiàn)對鞋方面的研究更加廣泛與細(xì)化，涉及到運動跑鞋、籃球鞋、高跟鞋、不穩(wěn)定鞋以及特殊人群鞋方面的相關(guān)研究。

運動鞋科技的進(jìn)步一直都與生物力學(xué)的研究密切相關(guān)，其核心技術(shù)的創(chuàng)新都必須遵循人體運動的生物力學(xué)原理。來自美國NIKE公司運動鞋實驗室的Gordon Valiant做了運動跑鞋的生物力學(xué)研究的主題報告。一直以來，很多運動鞋制造商都把裸足的相關(guān)生物力學(xué)數(shù)據(jù)作為設(shè)計鞋子的一個重要參照，因為裸足的相關(guān)活動可以同時涉及到足部、尤其是足底的大小肌肉群。NIKE運動鞋實驗室對人赤足跑狀態(tài)下足跟、足底中部、足趾受到地面撞擊后的負(fù)荷受力，以及運動鞋對跑步時自然感受的生物力學(xué)影響進(jìn)行了研究，主張模擬裸足的動力學(xué)狀態(tài)，盡量讓鞋底更加自然地承受來自足底的各種運動并提供相應(yīng)緩沖保護(hù)。同時指出在運動鞋設(shè)計中應(yīng)用最主要的是鞋后跟的高度、鞋底中部的設(shè)計以及柔韌性方面。北京體育大學(xué)的吳子天等進(jìn)行了杯硬度和鞋幫高低對踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性影響方面的研究，認(rèn)為籃球鞋鞋幫高度的增加給踝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)帶來更穩(wěn)定的支撐和限制，內(nèi)置后跟杯硬度的增加可以通過優(yōu)化側(cè)切觸地瞬間跟骨的姿態(tài)來減小內(nèi)翻角度峰值，在一定程度上增加了側(cè)切觸地時踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)降低內(nèi)翻損傷風(fēng)險。國內(nèi)外對于鞋舒適性的研究體系尚不夠完善，舒適性的評價還沒有充足的客觀依據(jù)。

運動鞋向來是研究的一個熱點，而日常生活中不穩(wěn)定鞋的生物力學(xué)研究成為本屆生物力學(xué)大會一個新的熱點。美國田納西大學(xué)的張松寧教授做了不穩(wěn)定鞋與簡約鞋對步態(tài)生物力學(xué)影響的主題報告。對人字拖、拖鞋、赤腳、跑鞋在步態(tài)中地面反作用力、壓力、踝關(guān)節(jié)運動學(xué)和動力學(xué)特征進(jìn)行了研究比較，得出人字拖、拖鞋、赤腳比跑鞋的地面反作用力要大。另外也對拱形底不穩(wěn)定鞋對步態(tài)生物力學(xué)改變的特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定鞋高度降低還能保持原來的不穩(wěn)定性，同時還降低了從腳跟著地到腳尖離地的難度，并不一定需要太厚的鞋掌和坡度就可以達(dá)到不穩(wěn)定鞋的生物力學(xué)效果。寧波大學(xué)的馬加彬等從不穩(wěn)定鞋對下肢肌肉活動影響的角度進(jìn)行了研究。在平底鞋的基礎(chǔ)上，選擇后跟和前掌部位添加不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)元素，并調(diào)整不穩(wěn)定元素在前掌冠狀面上的位置，發(fā)現(xiàn)對肌肉活動的影響主要集中在小腿部位，脛骨前肌、腓骨長肌和外側(cè)腓腸肌的肌肉活動強(qiáng)度表現(xiàn)出了顯著變化。認(rèn)為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)元素的添加對人體穩(wěn)定性是一種新的挑戰(zhàn)，這種類似不穩(wěn)定訓(xùn)練平板的設(shè)計，可以用于加強(qiáng)神經(jīng)肌肉力量的練習(xí)以及增強(qiáng)穩(wěn)定性和本體感覺能力。

另外，特殊人群的步態(tài)研究也成為一個新的方向。目前我國正處在急劇老齡化時期，研究老年人步行時足底壓力特征有利于監(jiān)測人體運動系統(tǒng)衰老的進(jìn)程，總結(jié)其步態(tài)特征增齡化變化的規(guī)律，有利于人體運動障礙疾病的治療和康復(fù)。河北師范大學(xué)的霍洪峰等對老年人步行時足底壓力及步態(tài)的增齡性特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為年齡對老年人步態(tài)特征有較大的影響，70歲以上的老年人步態(tài)特點為能力迅速衰老，而60歲年齡段對老年人步態(tài)特點則是行走能力進(jìn)行鍛煉的適宜時期。湖北大學(xué)的戢濤等則對兩款糖尿病護(hù)足鞋在不同日常活動下的動態(tài)足底壓力分布進(jìn)行了研究，為糖尿病護(hù)足鞋的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

1.2 競技體育的運動學(xué)、動力學(xué)研究分析

目前較為廣泛用于人體運動技術(shù)的運動學(xué)和動力學(xué)特征分析的測量系統(tǒng)主要有：三維跟蹤攝像、攝影測量，影像測量點識別、采集的自動化，專項運動的專屬測試儀器、三維足底壓力分布測試，快速反饋，以及三維模型和人體運動仿真的使用等。

本屆運動生物力學(xué)大會對競技體育項目的運動學(xué)、動力學(xué)方面的研究日益豐富起來，除了傳統(tǒng)的田徑、體操、游泳、跳水、舉重、皮劃艇、乒乓球、網(wǎng)球等項目外，對冰雪、高爾夫、輪滑、武術(shù)、太極拳等項目的研究成為新的亮點。

廣西師范大學(xué)劉衛(wèi)國教授對其在跳水項目的運動生物力學(xué)研究做了主題報告，主要是從“合板”和“蹬伸時機(jī)”的角度進(jìn)行研究，如何通過積極蹬伸來達(dá)到“合板”。通過對10個世界冠軍的蹬伸時機(jī)進(jìn)行運動學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)高效率的積極蹬伸是在運動員處于最佳發(fā)力姿勢（角度）和最佳運動狀態(tài)（速度）開始的，并要求跳板的形態(tài)匹配運動員的肌肉力量和體重。成都體育學(xué)院周繼和教授對周施雄雙杠后上轉(zhuǎn)體450°成倒立動作進(jìn)行了攝像，并對及進(jìn)行運動學(xué)分析，為今后運動員練習(xí)和改進(jìn)該動作提供了相應(yīng)幫助和理論參考。遵義師范學(xué)院的賈沖等對我國優(yōu)秀鏈球運動員旋轉(zhuǎn)及最后用力技術(shù)進(jìn)行了運動學(xué)分析，認(rèn)為與世界優(yōu)秀運動員相比，我國運動員在旋轉(zhuǎn)階段存在旋轉(zhuǎn)總時間過長、單雙支撐時間分配不合理等問題。

沈陽體育學(xué)院對冰雪項目的研究成果成為大會一個新的亮點。王新教授做了自由式滑雪空中技巧運動員出臺速度控制數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用的主題報告。運用生物力學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型法，將理論和實踐相結(jié)合，運用數(shù)值仿真計算方法探討外在環(huán)境和運動員自我調(diào)控模式對出臺速度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，空氣阻力、摩系數(shù)、跳臺幾何尺寸、助滑距離、姿勢變化都會影響出臺速度。當(dāng)風(fēng)速增加、摩擦系數(shù)增加、過渡區(qū)增加、跳臺高度增加都會使出臺速度減小，為了保證特定動作所需的出臺速度，可以通過調(diào)整助滑距離和姿勢變化快慢程度來解決。另外，付彥銘等對自由式滑雪空中技巧項目進(jìn)行了研究，得出自由式滑雪空中技巧項目助滑階段運動員姿態(tài)改變與運動員受雪面支反力的變化規(guī)律，確定了各關(guān)節(jié)角度變化對支反力的影響順序。閆紅光等對單板U型場地滑雪項目進(jìn)行了研究，認(rèn)為飛起的高度為影響其動作諸多因素的核心、槽底滑行技術(shù)的出槽速度的基礎(chǔ)，滑行路線應(yīng)為直線滑行，有效的蹬壁可以提高出槽速度達(dá)到提升飛行高度的目的，并建議運動員加強(qiáng)空中轉(zhuǎn)體及平衡能力的訓(xùn)練，以加強(qiáng)著陸穩(wěn)定性。

北京體育科學(xué)研究所的黃巖等對高爾夫運動員全揮桿技術(shù)進(jìn)行了三維運動學(xué)分析研究，意在建立一套高爾夫項目的技術(shù)診斷方法來檢驗運動員的技術(shù)是否合理，提高競技能力。而北京體育大學(xué)的陳陽魯?shù)葘Ω郀柗蝽椖咳珦]桿動作球桿速度規(guī)律階段進(jìn)行了分析比較，探究其中揮桿動作中速度的獲得和損失，為將來建立揮桿動作評價體系提供依據(jù)。而武術(shù)、太極拳等項目的研究也是處于對其某個技術(shù)動作的運動學(xué)分析階段，還有待將來進(jìn)一步的發(fā)展。

1.3 肌肉功能測試與力量研究的基礎(chǔ)性問題

肌肉力量作為一個影響運動能力的重要素質(zhì)而受到運動訓(xùn)練的高度重視，成為一個越來越具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。

西安體育學(xué)院的王琨教授做了肌電圖（EMG）在運動生物力學(xué)研究中應(yīng)用的主題報告。認(rèn)為肌肉的EMG測量主要是為了獲得肌肉活動的信息和收縮特征，包括有肌肉（群）活動的時程（順序）、肌肉收縮強(qiáng)度（力量）和肌肉疲勞。提出在測量儀器和設(shè)備上應(yīng)充分利用高新技術(shù)手段，完善測試硬件和技術(shù)開發(fā)，減少測試設(shè)備的繁復(fù)、電極安放數(shù)量、同步設(shè)備的研制等，并拓展相關(guān)研究的領(lǐng)域。

深蹲作為發(fā)展下肢力量的一種常見手段，在運動實踐過程中起著重要的作用。河北師范大學(xué)的李光軍等對股四頭肌主動發(fā)力的深蹲和臀肌主動發(fā)力的深蹲兩種模式負(fù)重時的表面肌點信號特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在不同負(fù)重時兩種模式的肌肉放電順序基本一致，而在無負(fù)重情況下，兩種深蹲模式存在高度的差異性，隨著負(fù)荷的增加這種差異性呈現(xiàn)減小的趨勢。同濟(jì)大學(xué)的王樂軍等對低負(fù)荷靜態(tài)收縮誘發(fā)屈肘肌疲勞的肌電與腦電頻的關(guān)聯(lián)做了研究，發(fā)現(xiàn)低負(fù)荷靜態(tài)收縮誘發(fā)肌肉疲勞對運動皮層與外周肌肉生物電活動在alpha頻段內(nèi)的同步性增加，運動皮層與外周肌肉活動之間有著更為緊密的聯(lián)系。

在自行車運動中，正確的騎乘姿勢不但可以減少運動損傷，更可以提升運動表現(xiàn)。臺灣師范大學(xué)的陳家祥等對自行車不同坐墊位置對下肢表現(xiàn)影響的研究，透過不同位置的調(diào)整試圖找出騎乘的最佳位置。發(fā)現(xiàn)改變坐墊位置不會影響大腿肌肉活化及踩踏的力量，當(dāng)位置向前且向下各移動5 cm，會減少下肢關(guān)節(jié)的活動范圍與下肢肌肉活化總和，故在踩踏過程中會有較佳的騎乘表現(xiàn)。

1.4 研究方法方面的研究

三維運動錄像一直是運動生物力學(xué)研究的一種基本手段，在運動技術(shù)診斷與分析方面起著重要作用。新加坡的謝威博士做了有關(guān)三維虛擬實景技術(shù)研究應(yīng)用的主題報告。該研究通過數(shù)據(jù)重建再現(xiàn)運動比賽和訓(xùn)練現(xiàn)場情況，建立包括環(huán)境、運動人體和器械的3D虛擬平臺，用于競技體育技術(shù)分析和訓(xùn)練、體育科研和教學(xué)。

現(xiàn)在一般的運動學(xué)解析軟件對于三維影像測量都需要框架作為空間標(biāo)尺來標(biāo)定空間，這大大限制了該法的用武之地。成都體育學(xué)院的高瞻樂用國內(nèi)運動解析軟件Signal-TEC3D v3.2 以使用全站儀測量現(xiàn)場的標(biāo)志點作為空間標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)定。這樣便解決了在大型比賽中不能拍攝框架進(jìn)行空間標(biāo)定和較大運動范圍項目的誤差問題。而大連理工大學(xué)的劉海斌等提出一種可提高三維影像標(biāo)定精度的方法——立桿法。該方法只需準(zhǔn)備幾根不易變形的立桿和若干控制點即可，算法公式也相對可靠，可以使用任何編程語言對其編輯，且標(biāo)定誤差較小。

北京師范大學(xué)的李林等對影像解析三維重構(gòu)中的同步問題做了相關(guān)研究，以中長跑為例，應(yīng)用運動的連續(xù)性原理確定腳尖離地瞬間，消除了三維重構(gòu)中存在的時間差，從而實現(xiàn)了三維重構(gòu)中兩圖像序列的同步。

統(tǒng)計學(xué)一直是運動生物力學(xué)研究的一個重要工具，隨著研究深度的深入、廣度的擴(kuò)大、高科技的發(fā)展，使得統(tǒng)計學(xué)的應(yīng)用在運動生物力學(xué)的研究中愈來愈重要。北京體育大學(xué)83歲高齡的徐迪生老教授仔細(xì)觀看了第14屆（濟(jì)南）和第15屆（南京）運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)會議的論文集，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)分析的論文只占到31.7%，應(yīng)該說太少了。老教授飽含熱情的做了運動生物力學(xué)研究中應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方面問題的主題報告，認(rèn)為現(xiàn)在研究的問題樣本量太小，甚至于很多是個案分析，且沒有比較的對象，只有實驗組沒有對照組，對應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)的重要性認(rèn)識不夠。

1.5 引導(dǎo)運動生物力學(xué)的研究方向

隨著應(yīng)用生物力學(xué)的研究范圍越來越廣，衍生出更多新的不同研究領(lǐng)域。更廣泛的應(yīng)用研究、研究成果產(chǎn)業(yè)化市場化，以及跨領(lǐng)域的整合研究已經(jīng)成為未來運動生物力學(xué)發(fā)展的趨勢。

臺灣師范大學(xué)相子元教授做了“活用生物力學(xué)、創(chuàng)新運動科技”的主題報告，提到未來的大學(xué)將包容更廣大的人群，積極從事與人群相關(guān)的應(yīng)用課題，對商業(yè)的影響較為開放，在教學(xué)和研究都必須跨領(lǐng)域。相教授向我們展示了他們的研究設(shè)計在運動襪、運動護(hù)具、自行車等方面的應(yīng)用，并和運動襪品牌太肯科技、自行車品牌捷安特等相關(guān)廠商有著不錯的合作。另外，上海體育學(xué)院的傅維杰等做了緊身裝備方面的運動生物力學(xué)研究。

中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所的張西正研究員做了骨重建的生物力學(xué)機(jī)理的主題報告，向我們展示了生物力學(xué)和運動生物力學(xué)跨學(xué)科研究的相關(guān)成果。

大眾健身以及老年人群體已經(jīng)成為當(dāng)下的一個熱點。首都體育學(xué)院的李圓做了搖擺滑板對小學(xué)生步態(tài)、平衡能力影響方面的研究，蘇州大學(xué)的陳玉蘭對長期運動老年人的靜態(tài)平衡能力影響方面進(jìn)行了研究，成都體育學(xué)院的常書婉等對長期太極拳練習(xí)對老年女性平衡能力影響進(jìn)行了探索。像這樣的研究在本次大會中還有很多，為大眾健身方面的研究拓寬了視野。

會議期間，國內(nèi)外各參展商也展出了當(dāng)下最新的相關(guān)儀器設(shè)備。參展商包括德國菲茲曼醫(yī)用電子公司、深圳翰翔生物醫(yī)療電子有限公司、李寧公司、愛爾思康科技有限公司、上海灝江貿(mào)易有限公司、北京冠一科儀商貿(mào)有限公司、上海唯邁貿(mào)易有限公司、維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司、奇石樂中國有限公司、北京健樂新世紀(jì)醫(yī)療設(shè)備有限公司、北京匯安銘科技發(fā)展有限公司、安徽埃力智能科技有限公司、上海硅步科學(xué)儀器有限公司、北京森淼鑫科技發(fā)展有限公司。

2 結(jié)語

此次會議反映和交流了我國現(xiàn)階段在運動生物力學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面的新進(jìn)展，充分討論了該學(xué)科當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)注的熱點問題和相關(guān)研究等。通過學(xué)術(shù)論壇、成果展示，加強(qiáng)了產(chǎn)學(xué)研用的交流與合作，共同促進(jìn)中國運動生物力學(xué)學(xué)科的發(fā)展與進(jìn)步。