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人體運動生物力學研究范文第1篇

關鍵詞：運動損傷；防護服裝；運動生物力學；防護模型

中圖分類號：TS941.2 文獻標志碼：A

A Study on Protective Cloths Based on Sports Biomechanics

Abstract： Based on introducing sports biomechanics as well as current study on protective equipment and protective clothes， the article draws the conclusion that it is very important to study protective clothes by using sports biomechanics and puts forward the theoretical basis， technical problems and technical route for using sports biomechanics in garment applications.

Key words： sports injury； protective clothes； sports biomechanics； protective model

近年來，我國參與體育運動或日常鍛煉的人口越來越多。在對全國體育人口比例的調查中發現，1996年的體育人口在總人口中所占的比例為31.4%，2000年增加到33.9%，而到2007年又增加到37.1%，短短10多年的時間里增加了5.7個百分點。

但是在運動中，由于人們并未太多地注意保護自己，常常會引起相應的關節、肌肉、韌帶的意外損傷。網球運動常常會導致肘部、肩袖部損傷，范？克拉莫（Von Kramer）對網球運動中出現的損傷進行過調查，結果表明，網球運動中肘關節損傷占全部損傷的41%，是最容易損傷的部位；肩袖損傷占其全部損傷的39%，僅次于網球肘。在跑步運動中，常常會發生小腿肌肉拉傷，有研究顯示，有高達35% ～ 65%的健身者與專業運動員曾經發生過下肢損傷。老年人、小孩以及肢體殘疾人在日常的行走過程中，由于自身缺乏一定的平衡能力，往往會因為磕碰、摔倒等突發狀況而意外導致肌肉和骨骼損傷。有國外學者曾做過相關的研究，該研究揭示了在老年人的摔倒中，將近53%是因為行走、站立的不穩定所導致的。

運動損傷已經給運動員、業余愛好者、老年人、小孩等帶來了傷害，也是人們生命安全的重要隱患之一。也有不少人缺乏自我保護意識，認為在業余的體育鍛煉和比賽中，做準備活動，然后再多加注意一些，受傷的幾率也就小了，其實這種想法是不正確的。因為這種損傷，比如說扭傷、摔傷、各種磕碰傷，在運動損傷里只占到了2%，它的名稱叫做意外傷，而將近98%的損傷是那種運動技術性傷。所以基于運動的生物力學，研制減少骨骼與肌肉損傷的防護性服裝，是一個很大的趨向。

1 運動生物力學的研究

運動生物力學是生物力學的分支學科，是研究體育運動中人體機械運動規律的科學。其主要任務是運用生物學和力學的理論和方法研究人體從事各種運動、活動以及勞動的動作技術，使復雜的人體動作技術奠基于最基本的生物學和力學規律之上，并以數學、力學、生物學以及動作技術原理的形式加以定量描述。運動生物力學的發展與研究，為提高體育運動的成績、預防運動損傷、設計研發防護器材奠定了理論基礎。

1.1 運動生物力學的實際應用

對于運動生物力學的研究，特別是在應用上，具有自己的特色，大致可歸結為以下幾點：

（1）在競技體育運動動作的技術方面，根據人體的體態、素質、機能等情況，研究適合個人的最佳運動和活動技術的動作方案，并通過動作技術診斷使之逐步完善；

（2）從預防運動損傷的觀點出發，對各種體育、活動以及生產勞動進行生物力學分析，找出致傷因素，并設計出相應的預防與治療措施；

（3）運動生物力學不僅研究人體，而且也研究與運動相關的器械的運動規律，按照人體形態、結構和機能的生物力學特征，設計和改進運動器材、設施、服裝與用具以及勞動機器、工具等。

1.2 運動生物力學與防護器材

從運動生物力學的角度出發，對體育運動或健身鍛煉中用于防護人身安全、避免運動損傷的器材，提出設計和改進的設想及要求，是一項非常艱巨的學科任務，當前基于運動生物力學研制的防護用品主要有護具、運動鞋。

新型橄欖球頭盔與傳統頭盔相比有著本質的區別，新型頭盔的外層覆蓋了一種新型樹脂吸振緩沖材料，它可以有效地防止運動員以頭盔作為進攻武器沖撞對手。在運動的過程中，人體的各個關節肌肉常常由于過多的運動量或瞬間的揮擊、拉伸發生拉傷或震傷。戴上護具后，就可以對相應部位的肌肉、韌帶加壓舒服，減緩可能的過度拉伸，并協助肌肉動作，對關節部位起到支撐作用。對于關節出現不同程度勞損的老人以及正在發育期的小孩來說，進行遠足郊游或體育鍛煉時，很有必要選擇一定的護具。

國內外一線運動品牌，其運動鞋技術的每一項進步都離不開生物力學研究，結構設計和技術創新都遵循人體運動生物力學原理。國際一線運動品牌都擁有自己的核心技術，如Nike的air氣囊鞋底科技和足跟穩定技術、Adidas的HUG環抱系統和智能芯片技術、李寧新一代單弦弓減震技術等。無論核心技術如何創新變化，結構設計必須遵循運動生物力學的原理，其主要的生物力學原理是緩震減震、能量回歸、足跟控制、模擬踝足和回歸自然。

2 防護服裝的研究

伴隨著運動的普及，傳統的防護服裝基本上從舒適性、結構設計、功能材料等角度出發進行設計研究，通過研究改變或加強面料的性能來達到服裝吸濕排汗透氣、防火、防水等效果，或者從服裝結構設計出發，采用多開口寬松式設計，在前胸、腋下、前后衣片采用連續開口散熱功能設計，設計了一套具有散熱功能的籃球比賽服裝。而在運動過程中能真正地起到對人體防護作用的，往往都是要通過佩戴護具來達到目的，從拳擊的頭盔到籃球的護足，每一個易受傷的關節都有相對應的護具來產生防護的效果。

但是現階段基于運動生物力學研究的運動防護僅限于護具以及運動鞋，而客戶對防護服裝的要求卻逐漸從原來的吸濕排汗等舒適性方面提升到舒適、功能、美觀、防護一體化上來，更多地希望可以通過服裝本身就可以達到防護人體的目的。

所以，有必要從人體出發，通過測量人體各關節點運動的三維坐標數據的變化，將其轉化為人體關節運動的生物力學參數，通過分析生物力學參數數據，建立人體防護模型，明確服裝面料與防護模型相互之間的關系，并結合服裝材料學、服裝結構設計、人體工效學等相關知識，設計具有防護性能的服裝。

3 運動生物力學在服裝上的應用

在體育運動、日常活動以及生產勞動中骨骼和肌肉損傷是難以避免的問題，解決這一難題，必須以人體運動為目標，運用人體解剖學、人體生理學、力學的理論與方法來探索人體運動規律，根據骨骼和肌肉的變化，建立外部防護模型，獲取防護服裝所需達到的力學參數，為開發運動防護服裝提供理論依據。

3.1 理論依據

在運動過程中，骨骼及肌肉功能模型的研究比較成熟，是確定肌肉長度、肌肉拉力線、肌力臂、肌力矩、肌力等關鍵因素，但卻沒有明確指出骨骼及肌肉損傷的臨界值，建立外防護模型是解決該問題的關鍵途徑。

基于人體骨骼與肌肉的動力學模型，模擬在外部約束條件下骨骼和肌肉的變化，通過逆向動力學方程式和有限元模擬獲取相關參數，建立外防護機制，即防護模型；在外加反應實驗的作用下，明確服裝材料的性能與外防護模型之間的關系，為研制高質量的運動防護服裝、減少運動過程中骨骼及肌肉的損傷提供理論依據。

3.2 技術問題

（1）建立骨骼及肌肉的模型，需要運用動態捕捉系統捕捉關鍵點的運動信息，測量人體在空間的位置和方向，即人體骨骼、關節的運動軌跡。動態捕捉系統通常分類為 3類：機械式、電磁式和光學式，價格不菲。

（2）結合人體運動軌跡的數據，通過人體建模仿真軟件進行模擬，并推導出骨骼及肌肉的最優化的防護機制。

（3）通過實驗驗證分析，明確防護模型與服裝面料的性能特征之間的關系，為研發防護性能最優的服裝提供依據。

3.3 研究方案

針對一項具體的運動，主要研究內容有以下幾個方面：

（1）運用動態捕捉系統捕捉人體關鍵部位的空間運動軌跡；

（2）借助人體建模仿真軟件，將空間運動軌跡的數據轉化為生物力學參數，如各關節的位移、速度、加速度及肌肉長度、肌力臂、肌力矩等，進而計算出有關人體防護力學參數；

（3）基于骨骼及肌肉模型，運用逆向動力學的方法，建立人體外部防護機制；

（4）根據各種服裝材料的性能，通過有限元的模擬，確定材料的性能與防護模型相互之間的關系，獲取防護服裝所需的防護參數；

（5）人體建模仿真軟件對所獲取的服裝防護參數進行模擬，以進一步獲得最優防護的服裝。

技術路線如圖 1 所示。

4 結語

運動損傷常常給運動員、體育愛好者、老人、小孩等帶來意想不到的身體傷害，然而，傳統的防護服裝基本上從服裝的舒適性角度進行研究，通過改變面料的特性來達到服裝的防濕透氣、吸濕排汗等，或從服裝的結構設計出發，改變服裝衣下間隙、開口特征等來提高服裝的著裝舒適性。國外對于運動防護服及裝備的研究則比較深入，從人體的頭部到腳的各個器官都配有特定的防護用具，所以基于運動生物力學研究防護服裝必將是未來的研究熱門。

外防護模型的建立是運動生物力學應用到服裝領域的關鍵，也是制約防護服裝研發的主要因素。防護模型的研究處于起步階段，只有建立起防護模型，才能進一步明確服裝材料與防護力學參數之間的相互轉化關系，也為研制減少運動損傷的運動裝備奠定技術基礎。

參考文獻

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人體運動生物力學研究范文第2篇

摘 要 文章通過分析膝關節解剖結構特點和生物力學特征，結合籃球技術動作特點，確定了膝關節各部位運動損傷的發生機制。并提出通過掌握運動員膝關節的運動生物力學特征，對科學指導訓練、提高運動員的訓練水平以及預防膝關節運動損傷發生等具有非常重要的意義。

關鍵詞 膝關節生物力學 運動損傷 力量訓練

運動生物力學根據人體的形態機能特點結合對運動場地器材的改進，研究最合理、最有效的運動技術；通過改善訓練手段增加運動訓練的適應性；通過研究運動損傷發生機制、改善不合理的運動技術，在訓練中改善神經肌肉系統功能和強化運動器官承受能力，達到預防損傷的目的[1]。作者通過參閱大量文獻，闡述籃球運動員膝關節運動生物力學特征，提出其指導膝關節科學訓練和預防膝關節損傷依據。

一、膝關節結構及生物力學特征

（一）膝關節是人體結構最復雜的關節，由兩個包在同一關節囊內的關節組成，即股-髕關節為滑車關節和股-脛關節為橢圓形關節。膝關節周圍的肌肉、肌腱、前方髕韌帶、內外側副韌帶、前后十字韌帶以及內外側半月板共同維持膝關節的穩定性[2]。

（二）膝關節的側副韌帶位于關節囊的外面，有內側副韌帶和外側副韌帶兩條，其主要作用是使膝關節不能產生內收與外展運動，并且限制膝關節過度發生旋轉的活動。[這兩側韌帶在膝關節伸直時被拉緊起固定作用，此時小腿不能做內旋及外旋動作。當屈膝時，這兩側韌帶松弛，小腿可做小幅度的內、外旋動作[3]。在籃球運動中膝關節屈曲，小腿突然內收內旋，或大腿突然外展外旋可能發生外側副韌帶損傷。常見持球突破，急停跳起投籃或跳起搶籃板等動作。

（三）半月板由致密環狀纖維所組成，其中含少量軟骨組織，具有一定的彈性，它們的主要功能是使股骨與脛骨兩者的關節面更加吻合，增加膝關節的穩定性，并且有緩沖股、脛骨之間沖擊力的作用[4]。

（四）膝關節囊內共兩條十字韌帶，主要功能是限制脛骨過度前移或后移。膝關節處于半屈曲位突然完成旋轉及內收、外展是重要的損傷機制，常合并內側副韌帶或半月板損傷。

股四頭肌腱大部分止于髕骨上緣，一部分越過髕骨上緣止于髕骨表面，股四頭肌在膝屈30°時，4個頭的合力最大，加上這時髕股間的力矩最大[5]。

（五）膝關節穩定性生物力學

膝關節是全身最大的負重關節，同時它又缺乏固有的內在穩定性，韌帶、關節囊和提供的靜力和動力性穩定作用起著特別重要作用[6]。

（六）籃球運動的基本技術動作生物力學分析

膝關節主要功能是屈伸運動，在半屈或屈90°時有輕微的旋轉運動。籃球運動中的特點是膝關節于半蹲位滑步、進攻、防守、制動、踏跳與上籃、落地緩沖等。這些動作都要求膝于半屈曲位屈伸與扭轉，以實現快速變向、伸膝發力的要求。

二、膝關節力量訓練

根據膝關節運動生物力學原理，力求膝關節在運動中穩定性和靈活性相統一，力量、速度和耐力相統一。所以對膝關節周圍肌肉韌帶的力量訓練尤為重要。使膝關節適應籃球運動技術特點的力學要求，同時保護關節避免損傷發生。通過對關節周圍肌肉力量訓練經過力的傳遞結構強化至肌腱、韌帶以及骨。

（一）肌肉力量訓練相關理論

“訓練適應”是反映運動員機體在長期訓練和外界環境（指自然環境與訓練、比賽環境、其中主要是訓練負荷）刺激的作用下所產生的生物學方面的“動態平衡”（指能量消耗與補充的動態平衡）。這種適應能滿足競技比賽所需要的各種機能能力，并按照“刺激—反應—適應—再刺激—再反應—再適應”的規律變化。運動訓練的任務就是通過合理的訓練負荷，打破機體原有的生物適應與平衡，使機體在新的水平上產生新的生物適應與平衡[7-8]。

（二）方法

1.固定阻力負荷練習

又稱靜力性練習。是指人體用力時，各運動環節無運動狀態的變化，此時，肌肉產生張力但不發生長度變化。如靜止負杠鈴半蹲等。

2.動力性沖擊負荷訓練

是指肌肉先進行離心收縮、緊接著迅速進行向心收縮的練習方法。是利用肌牽張反射會產生超大力量的原理，是在一次練習中增大肌肉訓練效果的較好練習形式。

3.等動練習器械訓練

該種練習是借助專門的等動力量練習器進行，在練習中，練習的阻力與運動員的用力相適應，從而保證了肌肉在收縮過程中始終按恒速或接近恒速的方式進行。

三、結論

膝關節是人體結構最復雜關節，本身內在不穩定。籃球運動員膝關節運動專項技術動作又處于關節生物力學的薄弱點。所以運動損傷發病率高，籃球技術動作要求膝關節適應其速度力量及耐力要求。在充分了解膝關節生物力學，掌握其力學規律，根據人體形態機能特點，進行科學訓練，不斷改進運動技術，提高運動成績。同時的預防運動損傷及康復都具有重要意義。

參考文獻：

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人體運動生物力學研究范文第3篇

關鍵詞 攀巖 生物力學 側拉動作 技術分析

本文運用文獻資料法對動作技術的分析加以概括，特別是關于運動生物力學的研究分析。很多研究中都運用到了運動生理學的相關指標，如肌電測量分析法，當然生物力學的實驗研究少不了，如平面定點攝影測量法。這些方法均是為了找出優秀動作的運動學參數指標，尋求該動作過程的運動學特點，揭示運動員完成合理動作的規律和技術動作要領，并制定針對性的科學訓練方法，促進運動員快速掌握動作技術，進而提高攀巖運動的競技水平。

1側拉的分類

側拉動作 1：開始動作時運動員身體正對巖壁身體重心離巖壁遠而不利于完成動作。

側拉動作 2：開始動作時運動員身體側對巖壁，但支撐腿（左）和巖壁之間的角度太大。

側拉動作 3：開始時運動員身體側對巖壁，支撐腿的外測盡量貼近巖壁。

2平面定點測量的結果分析

2.1攀巖時人體重心的特點

人體重心是人體各環節所受重力合力的作用點，攀巖時只有手和足附著在巖壁上人體其它部分均在巖壁之外，由巖壁與人體的位置關系可知，攀巖時人體重心在巖壁之外，重力不僅對人體產生向下的作用力，同時還產生使人體向外傾倒的力矩，因此重力是破壞人體平衡的主要作用力，人體重心的位置對攀巖時人體的平衡非常重要。

2.2保持平衡所需力量

人體重心的位置對攀巖時人體的平衡非常重要。動作1和動作2在做起始動作時重心在兩支點連線的左方但中間動作時在兩支點連線的右方，在這個過程中為了保持身體的平衡手臂做了很多的功也就是手的拉力用了很大的勁，而動作 3 的起始動作時重心在兩支點連線的右方，所以在完成動作時很省力，動作是科學的。

3三種側拉動作的力學分析

側拉動作1和側拉動作2在起始動作時重心在兩支點連線的右側，但中間動作時在兩支點連線的左側，在這個過程中為了保持身體的平衡，克服重力給人體帶來的轉動效果，手臂的拉力起了主要的作用，用了很大的力量。而動作3的起始動作時重心在兩支點連線的右方，人體重心主要是垂直方向的運動，所以在完成動作時比較省力。同時側拉3的動作特點是身體側對巖壁，身體對側手腳接觸巖壁，另一只腿伸直用來調節身體平衡。人體重心更靠近巖壁，傾倒力矩小。另外支撐腿在由屈到伸的過程中人體重心只是向上移動，不會被頂離巖壁，傾倒力矩不會增加，隨人體重心提高側對巖壁可以使右臂仍然可以向下拉，抵抗傾倒的力矩不會減小，平衡維持比較容易，同時可以利用全身的高度去抓握上方支點。

4采用側拉技術動作合理性（側拉動作3）的力學分析

側拉動作3的特點是身體側對巖壁，身體對側手腳接觸巖壁，另一只腿伸直用來調節身體平衡。力學合理性表現為兩個方面，一是由于側對巖壁，人體重心更靠近巖壁，傾倒力矩小。另外支撐腿在由屈到伸的過程中人體重心只是向上移動，不會被頂離巖壁，傾倒力矩不會增加，隨人體重心提高側對巖壁可以使右臂仍然可以向下拉，抵抗傾倒的力矩不會減小，平衡維持比較容易，同時可以利用全身的高度去抓握上方支點。

另外，側拉時人體重心點一直在左手和右足攀登附著點的連線附近，由于力臂很小，這樣在人體上升用右手觸摸下一點時人體重力幾乎不產生繞縱軸的使人體翻轉的轉動力矩，這樣右手就可以比較自如的去觸摸和把握下一點，左腿也可以進行較大幅度的活動。

5不同類型側拉技術肌電測試結果的分析

在三種側拉動作的對比中側拉動作3的膝關節角度開始變化時肱二頭肌還沒開始發力，股外側肌是促使身體向上移動的主要發力肌肉。

另外，在三種側拉動作的對比中側拉動作3的發力順序間隔明顯股外側肌――腓腸肌――背闊肌――肱二頭肌，說明在側拉動作3的過程中股外側肌是最先參與發力的而且發力而且持續時間長，貢獻的力量最大，是主要用力肌肉，相反肱二頭肌的參與時間晚，持續時間短，貢獻的力量最小。不同側拉動作各肌肉發力大小比較可以看出側拉動作3的肱二頭肌積分肌電值最小，股外側肌積分肌電值最大。

在難度攀巖中如何合理的應用技術動作調整身體平衡，節約上肢力量直接決定運動員的比賽成績，從以上對比看出側拉動作3是這三種動作中最合理的動作，同時也提醒我們在日常訓練中不要單單注重上肢力量的訓練，下肢力量的訓練也是很有必要的。

參考文獻

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人體運動生物力學研究范文第4篇

關鍵詞：運動鞋文化；價值解析；多維視角

中圖分類號：G818.4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-4590（2015）01-0086-05

作為鞋家族中的一員，運動鞋具有鞋一般意義上的文化表征和功能，同時在其概念的能指與所指、文化的內涵與外延上又與一般意義上的鞋具有一定的差異性，它既具有鞋的一般共性又具有其一定的特殊性，具備了一般意義上的鞋所不具備的文化內涵和價值功能；運動鞋被冠以“運動”，揭示了運動鞋的本質屬性，表明了它與體育運動的關系。事實上，運動鞋是體育運動的衍生物，它既是體育運動的技術或者物質裝備，又是體育文化的顯性符號，隱含著某種體育精神、價值觀念和信仰追求。

在學術上，運動鞋研究近年來成為一種重要課題和熱門話題，但這種研究往往是基于運動鞋之于體育運動的重要作用，從人體功效學和運動生物力學等方面進行實驗和探討，這些研究成果雖然在一定意義上影響和推動了體育運動實踐，但不足以反映出運動鞋的文化價值。因為這些研究成果無法幫助我們去全面解讀和詮釋當下的種種現象和趨勢：其一，運動鞋成為一種時尚。從時尚界看，它們通過跨界合作設計時尚潮流運動鞋，如時尚品牌“Y-3”由日本設計大師Yohji Yamamoto與阿迪達斯合作創立，New Balance融入中國京劇臉譜元素設計生產了京劇臉譜限定跑鞋等；在各類秀場上，材質獨特、款式新穎的不同運動鞋開始躍入人們的視野，它不僅引領著一種時尚潮流，而且預示著人們審美和理念的變化以及一種文化變革。從社會生活看，人們借助運動鞋的造型、品牌及內涵去修飾裝扮自己、展示自己，從中獲得一種審美愉悅和象征性的精神滿足。其二，運動鞋成為一種日常生活消費。隨著經濟社會的快速發展、競技體育的廣泛影響以及人們健康意識、消費理念的變化，人們對于運動鞋的消費不僅僅限于休閑、健身、娛樂，而且關注和追求運動鞋所表達的一種生活方式和個性化需求。其三，運動鞋成為體育收藏界的“寵兒”。時下在體育博物館以及舉辦諸如展覽會、交易會和展銷會等形式多樣的體育收藏活動上，運動鞋均占有重要的一席之地；收藏者不惜重金收藏運動鞋，在收藏中感受著體育文化帶來的審美熏陶和智慧啟迪。這些都彰顯或隱含著運動鞋文化價值的豐富性和多樣性――基于多個學科的視角和維度管析運動鞋文化價值，無論對于運動鞋的研究、制造和銷售，還是對于發展體育文化、推動競技體育和大眾體育運動都具有重要意義。

1.運動鞋文化的衍生與發展――基于歷史文獻學的視角與維度

相比于運動鞋人體功效學和運動生物力學等方面的研究，關于運動鞋文化的發展史研究則顯得較為冷門，它只是散見于各種歷史文獻之中。這些記載，又往往是基于文化的視角進行真實描述，而非從“運動”或者體育的視角進行記載，但我們不能因此否定這些廣義上的鞋的“運動”功能和作用――在鞋沒誕生之前，人類是以赤腳的形式運動發展的；在鞋誕生之后，人類又以鞋裝備雙足進行運動發展，進行著諸如狩獵、奔跑、游戲、軍事斗爭等各種各樣的活動，鞋也隨著人類運動發展而發展著它的款式、色彩和制作材料。理論認為，需求是人之本性，是社會發展進步的動力。鞋正是人類在同自然博弈、發展自我的“運動”過程中因自身需求而產生的，鞋也因此從一開始誕生便具有“運動”的性質，可以說，運動是鞋的本質屬性。由此，回溯運動鞋文化的發展史，我們不得不從兩種視角和維度去審視，一種是廣義意義的“運動鞋”，即鞋；一種是嚴格意義上的“運動鞋”，即應用于體育運動中的專業運動鞋。

廣義意義上的運動鞋文化有著深厚的歷史淵源。吳欣《中國消失的服飾》（2010）、沈從文的《中國古代服飾研究》（2002）、袁杰英的《中國歷代服飾史》（1994）、駱崇琪的《中國鞋文化史》（1990）、周錫保的《中國古代服飾史》（1984）等專著對中國鞋文化進行了多個視角的掃描。其中，由民俗學家葉大兵等編寫的《中國鞋履文化辭典》，從多學科視角系統反映了我國制鞋史和鞋文化發展史，介紹了傳統和現代鞋履的詳細情況，展現了由鞋所引出的諺語、謎語、成語、寓言、戲劇傳奇等文化景觀。從這些文獻中，我們可以從氏族社會時期的彩陶領略到我國最早的鞋的形象，從歷史考古中欣賞到中國較早的實物鞋，但要挖掘鞋的歷史發展淵源，還需要我們從歷史文獻中去探尋。

從鞋的發明創造看，《禮記?禮運篇》以“未有麻絲，衣其羽皮”描述了原始人類以動物的皮來裹腳，這也許正是鞋的最早的雛形；在傳說中，鞋則是由黃帝所發明，立于北京的《靴鞋行孫祖殿碑》記載了黃帝造鞋，“始創造屐履，借作護足之需”；1973年出土于青海大通縣、被考證距今5000多年的陶俑，其腳穿有一雙尖部上翹鞋，印證了古人在傳說中的黃帝時代已由以物裹足改為穿鞋。從鞋文化發展看，鞋與古代社會政治、文化禮制有關密切的關系。如在先秦時期，殷商時代便初步建立了鞋之禮制，周代設有負責貴族用鞋的“屨人”一職，周代則明確定義了“復下日舄，單下日屨”的鞋的形制，其中舄多為貴族穿用，而屨則限于平民穿用。在秦漢時期，規定喪事著舄、上朝穿靴、燕服穿屨等，鞋的穿用規制更為具體。魏晉之后，鞋開始趨向于時尚化發展，如魏晉時期便出現了玉華飛頭履、芴頭履、分梢履、五朵履等，鞋的樣式極為豐富。從鞋與運動的關系看，歷史文獻中有較多穿鞋運動的記載，如周武王姬在其《履屨銘》中說，“慎之勞，勞則富”，既強調了鞋的功能和作用，告誡人們精心愛護腳下的鞋，又強調要著鞋而勞；《南史》這樣記載了嗜好運動的謝靈運，“登躡常著木屐，上山則去前齒，下山則去后齒”；《南史》還記載了人們足穿芒履活動的情形，“使其子弟并著芒履，于齋前習行”；《晉書?石季龍載記》記載了女子穿靴騎馬的情景，“五文織成靴，游于戲馬觀”；李白《嘲魯儒》“足著遠游履，頭戴方山巾”這一詩句中的“遠游履”系唐代的一種便鞋，差不多類似于今天的運動鞋。從這些歷史文獻中可看出，運動鞋在中國有著悠久的歷史淵源和豐富的文化內涵。

就嚴格意義上的運動鞋而言，其產生與發展一般有兩個重要因素，一是古代奧運，雖然最早的奧運賽場上人們是赤腳參與競技，但卻催生了運動鞋；另一個是近代橡膠工業的進步，為運動鞋的生產與制造提供了理想材料。回顧運動鞋的誕生與發展史，我們可去用幾個“第一”來管窺運動鞋發展的歷史概貌：世界第一雙槌球鞋――1968年誕生于美國，由“橡膠底+帆布幫”并通過圍條制作而成，它被稱為近代史上第一雙運動鞋；世界第一雙籃球鞋――1917年由美國匡威鞋業公司生產制造，并隨著籃球巨星Chunk Taylor在巡回賽中推廣，這一運動鞋很快成為籃球運動員和廣大青少年青睞的足下用品；世界第一雙膠鑄釘鞋――上世紀20年代，由阿迪達斯研發制作，因美國短跑運動員杰西?歐文斯使用而連奪四枚金牌而成為揚名世界的品牌。在此過程中，隨著日本的Asics、德國的Adidao、美國的Converse等名牌廠商不斷研發，把科技文化融入運動鞋之中，不斷提高運動鞋的性能。上世紀60年代，美國耐克公司開始走出皮革、帆布等制作材料的束縛，大膽嘗試運用尼龍材料做運動鞋子的幫面，所生產的該種運動鞋因其性能柔軟、輕盈而牢固而深受運動員歡迎，后來又成為旅游消費者的青睞。到了上世紀80年代以來，隨著雷寶、耐克等美國公司在全球各地投入生產，美國運動鞋開始風靡全球。這時，中國運動鞋廠商積極引進新材料、新工藝、新技術，研發生產各種專業運動鞋，努力縮小與國外產品的差距。

循著運動鞋文化發展的歷史脈絡，可以清晰地看到，隨著科技文化的延續與融入、時尚文化的融合與衍生、明星文化的影響與深化，同時隨著體育精神的廣泛認知認同與大眾體育的興起，運動鞋文化價值日益凸顯，它在深刻地影響著人們的生活方式和價值觀念。

2.運動鞋文化與體育科學探究――基于運動生物力學的視角與維度

體育是一門科學，而科學是人類永遠無法探知窮盡的領域。作為與體育運動關系最為直接和緊密的體育運動裝備，運動鞋生物力學是體育科學領域的一個重要分支，這一研究的深化也正是體育科學體系的豐富與完善。事實上，運動鞋的文化魅力和價值，最根本的還是在于運動鞋本身，在于運動鞋的科學，在于科技文化的延續與融入，其他諸如運動鞋的時尚、精神、消費等文化價值都是運動鞋科技文化的衍生或者派生。

人體運動生物力學研究范文第5篇

摘 要 本文章采用文獻資料法，從籃球鞋的分類、構造與發展，踝關節的解剖學結構及踝關節損傷在籃球運動員中的發生率，評價籃球鞋的相關指標，以及鞋幫高度對踝關節損傷預防的國內外研究現狀進行綜述，為系統地進行籃球鞋研究，提高運動員的運動能力及預防踝關節損傷提供理論依據。

關鍵詞 籃球鞋 踝關節 損傷

一、研究目的

籃球運動魅力獨特，是世界上參與人數最多的項目之一，在我國也有著極為廣泛的群眾基礎。隨著籃球運動水平不斷提高，競爭越來越激烈，隨之而來的是籃球運動員的受傷率大幅上升，其中踝關節損傷是籃球運動中最常見的損傷之一，也成為影響籃球運動員運動壽命和限制運動能力的重要因素之一。

二、研究方法

文獻材料法。

三、研究結果

（一）籃球鞋的分類、構造與發展概況

1.籃球鞋的分類

籃球鞋通常指人在籃球比賽或訓練時所穿用的鞋。最常用的籃球鞋分類方法是按鞋幫高度分類，可分為高幫、中幫及低幫籃球鞋。一般需根據個人的靈敏性、進攻性和穩定性對三種籃球鞋加以選擇。

2.籃球鞋的構造

籃球鞋由鞋面、中底和外底構成。鞋面是鞋子上的柔軟部分，使腳在打球過程中感到舒適。鞋面一般包括鞋幫、抱腳結構和鞋帶等幾部分，鞋幫如上所述有高、中、低幫之分，抱腳結構使籃球鞋在運動過程中的突然起跳或急停、頻繁轉身等動作中更好包裹腳，起到保護作用，許多籃球鞋都使用鞋帶以增加鞋的穩定性。

（二）籃球運動中的踝關節損傷

1.踝關節的解剖學特點

踝關節即距骨小腿關節，又稱距上關節，它是復合關節，由脛距關節，腓距關節和脛腓關節組成。周圍主要的輔助穩定的韌帶是：（1）外側韌帶，包括距腓前韌帶、跟腓韌帶和距腓后韌帶，防止關節內翻；（2）三角韌帶，防止關節外翻；（3）脛腓間聯合韌帶，保持遠端腓骨和脛骨之間的穩定性。

2.踝關節損傷在籃球運動員中的發生率

籃球運動項目特點是空間對抗激烈，地面對抗強，并常伴有身體接觸，對運動員的下肢爆發力和身體對抗能力要求很高，所以訓練和比賽中運動損傷較多。有研究顯示，踝關節損傷是籃球運動損傷中最普遍也最嚴重的傷病之一。一項澳大利亞學者的研究踝關節損傷是運動員因傷病而放棄上場的最主要傷病（53.7%）。踝關節損傷會造成運動員的疼痛，踝關節不穩定，關節捻發音，嚴重時導致殘疾。

3.預防踝關節損傷的重要性

在美國，平均每天發生踝關節損傷多達23000例。一項1983年的調查報告顯示美國次年花費20億美元在中度及重度踝關節扭傷，并預計2008年這個數字將達到42.2億美元。對運動員的研究顯示這些數字主要發生在籃球運動中。

（三）評價籃球鞋鞋幫高度對預防踝關節損傷的常用生物力學指標

1.運動學指標

運動學指標主要選取踝翻轉角γ。

（1）定義

如圖1所示，由右足跟點L和右足跟上點K之間構成的直線與右跟鍵點J和右跟鍵上點I構成的直線在人體冠狀面上的投影形成的夾角，反應踝關節的翻轉程度。一般當圖中直線LK按逆時針方向轉向直線JI形成銳角夾角時，定義翻轉角γ為負值，表示足部外翻；當銳角夾角是由直線LK按順時針方向轉向直線JI形成時，定義翻轉角γ為正值，表示足部內翻。

圖1 踝翻轉角γ

（2）獲取方法

使用Qualisys紅外光點捕捉系統，對進行動作的受試者進行拍攝。然后使用Qualisys紅外光點分析系統獲取各標志點的三維坐標，然后使用microsoft office excel和Qtools對獲得的個標志點原始三維坐標數據進行計算，得出個指標值，進而獲得踝翻轉角。

2.動力學指標

動力學指標主要選取：（1）Fz、Fx峰值力；（2）Fz、Fx到達峰值力的時間。

（1）定義

如圖2所示，測力臺三個方向和人體運動方向示意圖，定義前方、側向和豎直方向上為正。Fz、Fx分別表示地面反作用力在垂直方向和水平側向方向上的峰值；到達峰值力的時間是指從接觸地面瞬間開始計時到峰值力出現的時間。

圖2 測力臺三個方向和人體運動方向示意圖

（2）獲取方法

受試者在Kistler三維測力臺上做動作。然后使用Kistler測力臺系統自帶軟件得到Fz、Fx（要對體重進行標準化處理，以排除自身體重的差異）。

3.肌電指標

肌電指標主要選取：（1）落地前：預激活出現的時間、預激活強度；（2）落地后：肌電活動貢獻率、積分肌電和均方根振幅最大值。

（1）定義

預激活時間是指在受試者在懸空下落時有肌肉活動出現時刻至落地時刻的這段時間；預激活強度指預激活時間內的平均振幅；積分肌電是指所得肌電信號經整流濾波后求單位時間內肌肉信號曲線下面積的總和，反映肌肉在動作過程中的所表現的出來的總的肌肉活性；肌電活動貢獻率是指落地后各塊肌肉的積分肌電占總積分肌電的百分比，反映動作過程中各塊肌肉用力的主次關系；均方根振幅最大值是指幾點振幅的均方根最大值，反映運動單位募集數最多、放電頻率最大的情況。

（2）獲取方法

此類研究踝關節損傷的文獻中一般選擇脛骨前肌、腓骨中肌和腓骨短肌作為測試肌群。使用Mage肌電采集分析系統，對上述肌肉貼點、采集信號。然后用Mage肌電采集分析系統自帶的軟件對原始肌電信號進行處理，獲得上述指標數據。

（四）籃球鞋鞋幫高度對踝關節損傷的預防國內外研究現狀

隨著籃球運動的升溫，國內外學者對籃球鞋的研究興趣也不斷增長，其中高幫籃球鞋是否對踝關節扭傷的防護有積極作用已成為研究人員研究的熱點。但事實上，研究人員至今為止尚未對此問題達成共識。結果發現受試者穿著高幫籃球鞋時前腳掌和頭部受到的沖擊力均較穿著低幫籃球鞋時大，但脛骨所受的沖擊力較小。

四、研究結論

研究籃球鞋鞋幫高度對踝關節損傷預防的效果時可用多個指標進行評價，生物力學評價指標中除了常用的運動學及動力學指標外，肌電指標也逐漸運用于評價中。由此可看出對籃球鞋鞋幫高度的研究已從之前的單純的踝關節解剖學結構角度逐漸發展到從神經肌肉的動用角度。目前國內外研究普遍持三種觀點：第一種認為高幫籃球鞋對踝關節穩定性有積極作用；第二種認為高幫籃球鞋對踝關節穩定性雖有一定作用但也在一定程度上影響了運動能力；第三種認為高幫籃球鞋對踝關節穩定性無明顯作用。如何利用運動生物力學評價指標準確地評價鞋幫高度對預防踝關節損傷的作用，如何根據運動員自身特點選擇合適地籃球鞋等問題尚需要進一步研究。

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