运动生物力学研究方法的发展-简明运动生物力学

①竞技体育中技术测试研究方法的发展趋势:向着适合于各个运动项目需要的、能够现场及时反馈测试分析结果的仪器设备与方法和提供详细测试分析报告的仪器设备与方法两条并行的途径发展。a.三维跟踪摄像、摄影测量方法的推广;b.摄像、摄影精度逐步提高;c.三维摄像、摄影测量逐步普及;d.影像测量点识别、采集的自动化;e.足底压力分布测试三维化;f.运动技术测试仪器专项化、反馈快速化;g.数学力学模型和人体运动仿真使用化等。以后主要是对经典力学分析、力学模型研究、运动技术最佳化、人体运动仿真、肌肉力学模型等方面进行重点研究,使研究方法和测量手段进一步向科学化和合理化发展。

②模型参数的选择和确定,取决于参数的功能,即区分常规参数和敏感参数,并且使这些参数定量化和具有可比性。关于数据采集,首先是数据采集的标准化,然后是对数据进行力学分析和评价,更重要的是对所采集的数据进行模型模拟,因为模型模拟可以产生有关自变量对应变量影响的系列信息,并建立两类变量之间的数—力关系,从而为技术分析、技术控制和技术最佳化提出预测,为运动损伤、康复手段的选择提供方案。

③运动器系的力学负荷、负荷分布和负荷能力以及运动器官、组织和系统的材料力学是预防生物力学的基础。重力、支持力、相互作用力、介质阻力及摩擦力可作为对运动器系的负荷。通常使用但是并未充分证明是否可靠的指标有最大力、最大加速度、最大力矩、最大力梯度以及冲量、角冲量及它们的持续时间。所谓“最大”值也只是相对极限值。人体机能代偿能力的储备性决定了绝对最大值是不可计测的。近年来关于运动器械和装备,包括鞋、服装方面的研究已引起人们的重视,这将是一个很有吸引力且富有商业价值的领域。

④测量技术、遥测技术和肌肉动力学测量技术(包括离体或在体肌肉动力学测量过程)将成为今后发展的重点,实验方法与理论模型相结合的综合研究日趋增加,主要趋向是遥测无线部分数据发射与数据采集装置的小型化和测量过程及结果分析的快速化。(www.xing528.com)

⑤运动损伤预防与康复领域的研究是生物力学新的研究领域。运动生物力学在运动损伤预防中起了重要作用,随着运动训练科学的不断进步,新的预防研究也不断出现,研究人员根据运动项目容易损伤的部位,以及不同部位在运动和比赛过程中应力的不同要求,有针对性地进行预防研究,这些为了保护运动员身体健康的基础研究,或许在不远的将来,成为制订比赛规则和运动员道德规范的重要依据。例如,对跳跃运动员某些韧带损伤的力学机制的研究,不同速度和力量的运动技术对关节韧带要求的差异等,也为当前教练员安排训练计划提供了科学的保障。不同疲劳状态及跳跃方式对膝关节前交叉韧带负荷要求的研究,为减少前十字交叉韧带损伤(ACL)提供了重要依据。由于美国高校的橄榄球运动员损伤的人数逐年增加,加上美国高校橄榄球项目上的巨大投入,美国高校运动人体研究人员开始对引起脑震荡所需要的碰撞强度阈值进行研究,对脑震荡预防的头盔不同部分应力的研究成为预防运动损伤的热点,在头盔不同部位,尤其是耳面后侧,牙套内放入三轴向加速感应器,根据应力要求进行安全设计。根据赛艇运动员后背及肋骨损伤的风险,对脚蹬器与座位高度前后距离的研究一直就没有停止过。

⑥随着运动竞技水平和运动训练科学化程度的提高,运动生物力学研究的方向也将从简单的对人体动作技术分析深入到对内在机理的探讨,随着医学科学和康复科学的发展,骨科生物力学、临床生物力学、康复生物力学以及生物工程中的生物力学等将得到迅速发展,逐渐成为国际运动生物力学的主要研究领域。

“生命要力学化,力学要生命化”,生命活动中处处包含基本的力学原理,只有采用力学的方法和手段来研究运动,运动生物力学才能作为一门科学来发展。而作为基础学科的力学可以并且应该被赋予研究生命现象的环境之中,以此来寻求二者的相互促进,达到改善生命质量的目的。运动生物力学首先是力学,其次是生物,最后是运动。运动生物力学的技术分析和研究水平有赖于电子设备等精密研究仪器的发展,需要计算机和动作技术最佳化等方面的分析来研究。我国运动生物力学经过多年的发展,研究水平和研究能力已取得长足进步,有相当一部分与中国传统医学结合,在骨骼力学、脉搏波、无损检测、推拿、气功、生物软组织等体医结合项目的研究中已形成自己的特色。研究测试手段需加强计算机仿真及其他运动测试仪器的开发研究,需要加强多学科合作,多种测试方法的研究结合、多领域的综合开发研究,在基础理论研究方面加倍努力,使我国运动生物力学的发展达到国际领先水平。