王會會，紀仲秋，張子華，龐博，張長思

24式太極拳是1956年國家體育運動委員會組織部分專家在傳統楊氏太極拳的基礎上，按照由簡到繁、由易到難的原則，改編成的一套強身健體的運動方式，具有廣泛的群眾基礎，目前已經被列入了大學體育課程中，在西方國家也迅速興起。正確的太極拳姿勢不僅符合人體生理、生物力學規(guī)律，還能達到運動技擊的要求。目前，對太極拳運動生物力學的研究主要集中在動作速度、身體重心變化，軀干傾斜角度、胸椎曲度的變化，下肢三關節(jié)角度變化以及演練過程中足底壓力分布的變化；同時，對太極拳動作指標選取的整體性上還存在不足[1-2]。然而，少有文章對太極拳動作在膝關節(jié)受力峰值時刻下肢關節(jié)運動學、動力學和下肢肌力相關指標進行研究，利用仿真軟件對下肢關節(jié)相關指標、肌力指標進行分析的文章又是極少。24式太極拳行進間動作主要包括向前移動、向后移動和側向移動，其代表動作分別為野馬分鬃、倒卷肱和云手[3]。膝關節(jié)是支撐體重和身體平衡的主要部位，也是所有關節(jié)中最復雜，最容易受傷的部位之一。因此，本研究選野馬分鬃、倒卷肱、云手動作膝關節(jié)受力峰值時刻的動作特點，對比初學者和長時間太極拳練習者膝關節(jié)受力峰值時刻下肢關節(jié)角度、受力、力矩以及下肢肌肉用力特點，為大學生太極拳正確姿勢練習提供科學的量化數據和理論指導。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象共30人，普通組為參加北京師范大學太極拳課的普通大學生，專業(yè)組為北京師范大學、首都師范大學和北京體育大學太極拳專項的大學生，訓練年限至少3年，參加過國內外太極拳重大表演或比賽。受試者身體健康，無下肢關節(jié)病史，自愿參加本研究。受試者基本信息如表1所示。

表1 受試者基本信息(±s)Table 1 Basic information of subjects

表1 受試者基本信息(±s)Table 1 Basic information of subjects

組別 人數 性別 年齡/歲 身高/cm 體重/kg專業(yè)組 14 男 25.93±5.95 170.43±6.16 64.57±8.15普通組 16 男21.06±1.20 173.94±6.93 64.94±6.93

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設備

采用意大利BTS(Elite，Bioengineering Technology and Systems，Milano，Italy)公司生產的紅外高速運動捕捉系統(型號：SMART DX700)。瑞士KISTLER公司生產的2臺Kistler(型號：9286AA)。BTS FREE EMG 300表面肌電測試系統。采用丹麥奧爾堡大學開發(fā)研制計算機輔助的人類工效學和生物力學分析軟件AnyBody人體建模仿真軟件Version5.2，AMMR1.2(AnyBody managed model repository，AMMR)模型庫中下肢模型(Gait lower extremity mode，GLEM)計算下肢關節(jié)受力、力矩以及下肢下肢肌力。

1.2.2 實驗前準備

(1)三維數據采集前準備。本次實驗在北京師范大學體育與運動學院運動生物力學實驗室進行。檢驗設備是否能夠正常運行，打開工作站，預熱設備5 min。打開軟件SMART Capture，校準設備，包括：空間全局坐標系的校準、測力臺位置的校準。根據AnyBody5.2中Plugin-Gait marker set lower extremity模型的要求將Marker點貼于受試者骨性標記點上，Marker點的位置包括：左右頭前部、左右頭后部、胸骨與鎖骨連接處、第10胸椎、胸骨劍突、左右髂前上棘、左右髂后上棘、左右大腿外側下1/3、左右腓骨外上髁、右側小腿外側下1/3、左側小腿外側下1/2、左右腳后跟、左右外踝、左右第一跖骨、左右第五跖骨[4-5]。

(2)肌電采集前的準備。用75%酒精棉擦去皮膚表面油脂，選擇各塊肌腹最大的地方，將Ag-Cl表面電極且沿著其走向貼于被測肌肉肌腹隆起處并與肌纖維方向一致。

1.2.3 數據采集

設置SMART Capture采集頻率為100 Hz，測力臺為1 000 Hz，表面肌電采集頻率為1 000 Hz[6]。開始測試之前，受試者赤腳熟悉動作、調整腳與測力臺之間的位置，保證測試過程中左腳踏于第1塊測力臺，右腳踏于第2塊測力臺。直到受試者認為自己可以按照實驗要求順利完成測試。野馬分鬃動作采集，受試者從兩手抱球，右腿支撐，左腳收至右腳內側，腳尖著地開始，動作過程中受試者左腳踏于第1塊測力臺、右腳踏于第2塊測力臺直到受試者準備姿勢為1次有效測試。倒卷肱動作采集，準備動作為右腳支撐，左腳虛步。測試開始，左腳踏于第1塊測力臺，右腳踏于第2塊測力臺，直到受試者右腳離開第2塊測力臺結束為一次有效測試。云手動作采集，在整個動作過程中受試者左腳踏于第1塊測力臺，完成第1次云手動作，相同動作完成第2次云手測試。采集野馬分鬃、倒卷肱、云手3次有效動作[7]。

1.2.4 數據處理

(1)優(yōu)化模型。根據AnyBody人體建模仿真軟件AMMR1.0模型庫GLEM文件夾中Marker名字，運用BTS公司自帶SMART Tracker軟件對采集的原始數據進行命名，并另存為AnyBody軟件能夠識別的.c3d格式，將此文件放入AnyBody人體建模仿真軟件AMMR1.0模型庫GLEM文件夾中。

(2)GLEM坐標系統的定義。AnyBody人體建模仿真系統對GLEM中人體環(huán)節(jié)與整體運動關系的定義是根據國際生物力學學會(ISB)對人體關節(jié)局部坐標系統和人體骨骼肌總體坐標系統進行的定義。環(huán)節(jié)之間受力的正負值定義，環(huán)節(jié)之間的作用力方向相對于解剖姿勢指向外側定義為負值，反之為正；環(huán)節(jié)之間的作用力方向相對于解剖位置指向解剖姿勢的前側定義為正值，反之為負；環(huán)節(jié)之間的作用力方向相對于解剖姿勢指向姿體的近側定義為正值，反之為負[8-9]。

(3)GLEM下肢關節(jié)受力、力矩的計算。下肢關節(jié)受力及力矩計算，設定AnyIinputC3D類中過濾器中N=2，FC=10，即過濾為一個二階的、截至頻率為10 Hz的零相位Butterworth過濾器[16]。

(4)肌電的數據處理。

對原始肌電信號進行翻正、濾波(帶通濾波10-400 Hz)，然后進行積分肌電(IEMG)的計算，截斷頻率為10 Hz[11]。

1.2.5 數據分析

根據3種動作周期性特點，本研究主要對受試者左側下肢支撐期膝關節(jié)在垂直軸方向上受力最大峰值時刻的動作特點進行研究。一個支撐期定義為從左腳跟(或左腳尖)著地開始至左腳尖(或左腳跟)離地時刻結束。對一個支撐期進行時間上的100%標準化處理。對支撐期下肢關節(jié)受力和關節(jié)力矩值進行標準化處理，關節(jié)受力表示為GLEM計算值除以體重(單位：N/BW)，關節(jié)力矩表示為GLEM計算值除以體重與身高的乘積(單位：Nm/BW·BH)[12]。GLEM中對下肢關節(jié)的驅動來源于318塊肌肉的用力。計算的結果為模型計算得出的下肢肌力除以體重并乘以100%(N/BW)。當肌肉力值大于5%N/BW時，定義肌肉參與了活動[13]。GLEM計算的每塊肌肉進行總和的標準化，標準化后的值稱為肌肉的貢獻率。其方法為將所有的肌肉力相加定義為基準值，某一塊肌肉的貢獻率表示為這塊肌肉力與基準值的比值(%)[14]。

1.2.6 統計學分析

運用SPSS13.0統計軟件對相關指標進行統計學分析，數據結果均以平均值±標準差(±s)的形式表示。P＜0.05表示差異具有統計學意義。采用獨立樣本t檢驗比較專業(yè)組和普通組之間的數據。采用Pearson方法對肌電數據與仿真中得出的肌力數據進行相關分析。

2 研究結果

2.1 膝關節(jié)在垂直軸方向上受力的峰值時刻動作特點

野馬分鬃動作單腳支撐期，右腿向前擺動，肢體控制重心有向前移動的趨勢；倒卷肱動作單腳支撐期右腿向后擺，肢體控制重心有向后移動的趨勢；云手動作單腳支撐期右腿向左側擺動，肢體控制重心在左右方向上移動。

2.2 下肢關節(jié)角度結果對比

如表2所示，三種動作下，膝關節(jié)在垂直軸方向上受力達到峰值時刻的時間百分比普通組和專業(yè)組均無顯著差異。野馬分鬃動作普通組踝關節(jié)角度明顯大于專業(yè)組，髖關節(jié)外展角度和旋轉角度都明顯低于專業(yè)組(P＜0.05)。倒卷肱動作普通組踝關節(jié)角度明顯大于專業(yè)組，髖關節(jié)旋轉角度明顯小于專業(yè)組(P＜0.01)。云手動作普通組髖關節(jié)內收角度明顯大于專業(yè)組，旋轉角度和屈曲角度明顯小于專業(yè)組(P＜0.05)。

表2 三種動作過程中膝關節(jié)垂直軸受力峰值時刻下肢三關節(jié)角度(±s)Table 2 Angle of three joints of lower limbs at the moment of peak force on knee joint in three kinds of movements

表2 三種動作過程中膝關節(jié)垂直軸受力峰值時刻下肢三關節(jié)角度(±s)Table 2 Angle of three joints of lower limbs at the moment of peak force on knee joint in three kinds of movements

注：*：P＜0.05，**：P＜0.01，普通組與專業(yè)組相比(下同)。

動作 參數 普通組 專業(yè)組野馬分鬃 峰值出現時刻/支撐階段占比(%) 60.11±4.01 57.86±3.60踝關節(jié)角度/° 66.74±5.55* 62.90±3.54膝關節(jié)角度/° 114.23±14.01 109.82±12.18髖關節(jié)外展/內收角度/° -15.35±5.75* -20.95±7.20髖關節(jié)旋轉角度/° 3.51±1.63** 6.67±3.21髖關節(jié)屈曲角度/° 171.37±2.76 170.28±3.47倒卷肱 峰值出現時刻/支撐階段占比(%) 57.69±4.34 56.93±3.66踝關節(jié)角度/° 74.44±4.72** 68.65±5.89膝關節(jié)角度/° 139.35±15.31 138.28±7.85髖關節(jié)外展/內收角度/° -38.72±16.09 -33.83±8.52髖關節(jié)旋轉角度/° 5.92±3.36** 7.85±2.80髖關節(jié)屈曲角度/° 166.24±4.53 169.81±3.97云手 峰值出現時刻/支撐階段占比(%) 41.91±4.33 38.32±2.79踝關節(jié)角度/° 75.34±4.84 73.87±4.66膝關節(jié)角度/° 136.97±13.98 140.39±13.30髖關節(jié)外展/內收角度/° 10.52±4.12** 7.86±3.31髖關節(jié)旋轉角度/° 3.30±1.32* 4.48±1.78髖關節(jié)屈曲角度/° 164.04±4.54*169.68±1.48

2.3 下肢三關節(jié)動力學結果對比

2.3.1 下肢三關節(jié)受力結果對比

如表3所示，野馬分鬃和云手動作中，普通組髖、膝、踝三關節(jié)在矢狀軸方向上的受力明顯低于專業(yè)組(P＜0.05)；在野馬分鬃動作中，普通組髖關節(jié)在垂直軸方向上的受力明顯高于專業(yè)組(P＜0.01)，普通組髖關節(jié)、膝關節(jié)在額狀軸方向上的受力明顯高于專業(yè)組(P＜0.05)。倒卷肱動作中，普通組髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)在額狀軸方向上的受力明顯高于專業(yè)組(P＜0.01)。

表3 不同峰值時刻下肢三關節(jié)受力(±s) 單位：N/BWTable 3 Force of lower limbs at different peak times(unit：N/BW)

表3 不同峰值時刻下肢三關節(jié)受力(±s) 單位：N/BWTable 3 Force of lower limbs at different peak times(unit：N/BW)

注：AnyBody軟件計算關節(jié)力值除以體重。

受力位置 組別 野馬分鬃 倒卷肱 云手髖關節(jié)在矢狀軸方向上的受力 普通組 0.15±0.10* 0.15±0.05 0.31±0.08**專業(yè)組 0.26±0.14 0.18±0.06 0.17±0.05膝關節(jié)在矢狀軸方向上的受力 普通組 0.21±0.08* 0.15±0.06 0.06±0.02**專業(yè)組 0.28±0.10 0.15±0.06 0.16±0.05踝關節(jié)在矢狀軸方向上的受力 普通組 0.23±0.09* -0.15±0.05 0.08±0.02**專業(yè)組 0.28±0.10 -0.14±0.05 0.21±0.07髖關節(jié)在垂直軸方向上的受力 普通組 -8.61±1.04** -8.67±1.16 -8.09±2.12專業(yè)組 -7.03±2.16 -8.23±1.23 -8.18±2.65膝關節(jié)在垂直軸方向上的受力 普通組 -9.37±0.61 -8.67±1.16 -8.77±1.16專業(yè)組 -9.24±0.79 -8.23±1.23 -8.67±2.25踝關節(jié)在垂直軸方向上的受力 普通組 -9.68±0.89 -9.69±0.52 -9.18±1.36專業(yè)組 -9.90±0.67 -9.52±0.34 -8.52±3.41髖關節(jié)在額狀軸方向上的受力 普通組 -0.55±0.18** -0.34±0.11** -0.50±0.12專業(yè)組 -0.37±0.19 -0.17±0.05 -0.43±0.14膝關節(jié)在額狀軸方向上的受力 普通組 0.51±0.15* 0.44±0.28** -0.50±0.14專業(yè)組 0.38±0.13 0.15±0.07 -0.48±0.14踝關節(jié)在額狀軸方向上的受力 普通組 -0.37±0.14 -0.45±0.39** 0.49±0.15專業(yè)組-0.43±0.18 -0.14±0.09 0.41±0.11

2.3.2 下肢三關節(jié)力矩結果對比

如表4所示，野馬分鬃動作中，普通組髖關節(jié)外展力矩小于專業(yè)組(P＜0.05)，膝關節(jié)屈伸力矩小于專業(yè)組(P＜0.01)；普通組髖關節(jié)屈伸力矩大于專業(yè)組(P＜0.05)，髖關節(jié)旋轉力矩、膝關節(jié)旋轉力矩、踝關節(jié)外展力矩明顯大于專業(yè)組(P＜0.01)。

表4 不同峰值時刻下肢三關節(jié)力矩結果(±s) 單位：Nm/BW·BHTable 4 Results of three joint torque at peak force on knee joint(unit：Nm/BW·BH)

表4 不同峰值時刻下肢三關節(jié)力矩結果(±s) 單位：Nm/BW·BHTable 4 Results of three joint torque at peak force on knee joint(unit：Nm/BW·BH)

注：下肢三關節(jié)力矩值為AnyBody計算下肢三關節(jié)力矩結果與體重和身高的比值。

關節(jié)力矩 組別 野馬分鬃 倒卷肱 云手髖關節(jié)外展力矩 普通組 0.40±0.15* -0.31±0.09 -0.24±0.08**專業(yè)組 0.54±0.15 -0.34±0.12 -0.35±0.11膝關節(jié)外展力矩 普通組 -0.32±0.10 0.16±0.05** -0.26±0.08專業(yè)組 -0.34±0.14 0.25±0.05 -0.31±0.09踝關節(jié)外展力矩 普通組 0.55±0.22** -0.13±0.04** 0.12±0.09專業(yè)組 0.39±0.12 -0.18±0.06 0.16±0.04髖關節(jié)旋轉力矩 普通組 0.05±0.03** 0.03±0.01 0.06±0.02專業(yè)組 0.02±0.01 0.02±0.01 0.03±0.01膝關節(jié)旋轉力矩 普通組 -0.06±0.03** 0.02±0.01 0.06±0.02專業(yè)組 -0.03±0.01 0.03±0.01 0.04±0.02踝關節(jié)旋轉力矩 普通組 0.03±0.02 -0.04±0.02** -0.03±0.01專業(yè)組 0.02±0.01 -0.02±0.01 -0.02±0.01髖關節(jié)屈伸力矩 普通組 0.36±0.10* -0.28±0.09** 0.22±0.07專業(yè)組 0.28±0.07 -0.42±0.14 0.20±0.05膝關節(jié)屈伸力矩 普通組 0.49±0.14** -0.50±0.22* -0.40±0.13專業(yè)組 0.65±0.13 -0.63±0.15 -0.34±0.11踝關節(jié)屈伸力矩 普通組 -0.44±0.09 0.38±0.12* 0.25±0.05**專業(yè)組-0.45±0.15 0.28±0.09 0.38±0.13

2.4 神經肌肉控制結果對比

本文運用表面肌電測試系統測試的積分肌電值驗證了GLEM計算野馬分鬃、倒卷肱、云手的有效性。所測得的積分肌電值與GLEM計算的肌電值相關系數分別為：野馬分鬃動作中，脛骨前肌、腓腸肌外側、股二頭肌長頭的相關系數分別為0.90、0.92、0.84、0.92；倒卷肱動作中，脛骨前肌、腓腸肌外側、股二頭肌長頭的相關系數分別為0.96、0.77、0.86、0.92；云手動作中，脛骨前肌、腓腸肌外側、股二頭肌長頭的相關系數分別為0.92、0.82、0.91、0.98。表5表示野馬分鬃、倒卷肱、云手動作過程中，膝關節(jié)在垂直軸方向上受力峰值時刻，對普通組和專業(yè)組下肢肌肉進行對比發(fā)現，野馬分鬃動作中，專業(yè)組用力較大的肌肉包括：大收肌遠端、大收肌中端、恥骨肌、梨狀肌、臀中肌前部、臀中肌后部、臀小肌后部、股二頭肌長頭、股中肌、股外側肌下、脛骨前??；普通組用力較大的肌肉包括：髂肌內側、髂肌中部、闊筋膜張肌、拇長伸肌、趾長伸肌、趾長屈肌、脛骨后肌。倒卷肱動作中，專業(yè)組用力較大的肌肉包括：大收肌中端、臀中肌前部、臀小肌前部、臀小肌后部、梨中肌、股二頭肌長頭、半腱肌、半膜肌、腓腸肌內側、比目魚肌外側、脛骨后肌內側；普通組用力較大的肌肉包括：大收肌遠端、髂肌內側、髂肌外側、髂肌中部、闊筋膜張肌、股外側肌上、股外側肌下、股外側肌中、腓腸肌內側、比目魚肌內側、脛骨后肌外側。云手動作中，專業(yè)組用力較大的肌肉包括：大收肌遠端、大收肌中端、恥骨肌、臀大肌上部、臀小肌前部、股內側肌下、股直肌、股二頭肌長頭、半腱肌、半膜肌、比目魚肌外側、趾長屈肌、拇長伸肌、趾長伸肌。普通組用力較大的肌肉包括：臀中肌前部、臀小肌中部、髂肌外、髂肌中、縫匠肌遠端、脛骨前肌。

表5 膝關節(jié)峰值時刻三種動作下肢肌力結果(±s) 單位：%N/BWTable 5 Muscle strength of lower extremity at peak force on knee joint(unit：%N/BW)

表5 膝關節(jié)峰值時刻三種動作下肢肌力結果(±s) 單位：%N/BWTable 5 Muscle strength of lower extremity at peak force on knee joint(unit：%N/BW)

肌肉名稱 組別 野馬分鬃 倒卷肱 云手大收肌遠端 專業(yè)組 296.75±84.14 146.85±53.09 95.18±30.06普通組 170.94±61.09** 100.72±38.81** 36.39±12.24**大收肌中端 專業(yè)組 129.97±38.06 76.38±20.33 50.58±15.86普通組 48.77±9.75** 41.43±12.28** 15.71±5.31**股二頭肌長頭 專業(yè)組 425.17±109.64 346.01±108.99 154.64±52.01普通組 258.29±87.32** 190.31±95.73** 89.19±26.71**拇長伸肌 專業(yè)組 10.26±2.10 2.19±1.22 20.65±5.60普通組 30.04±9.81** 3.65±1.32 8.92±2.98**趾長伸肌 專業(yè)組 10.26±2.90 2.19±1.23 21.65±6.06普通組 31.00±12.32** 3.75±1.44 6.04±1.07**趾長屈肌 專業(yè)組 9.54±1.68 2.76±1.05 13.52±4.28普通組 31.39±12.23** 3.75±1.44 2.10±0.71**腓腸肌外側 專業(yè)組 391.90±74.91 163.84±47.25 370.52±208.34普通組 598.94±143.30** 252.56±78.67** 265.04±104.93**腓腸肌內側 專業(yè)組 727.95±129.80 320.00±106.59 746.20±229.60普通組 1399.50±204.71** 259.58±68.15* 582.90±207.08*臀大肌上部 專業(yè)組 141.65±49.95 291.44±93.23 401.99±141.00普通組 131.54±58.18 267.29±97.42 328.35±63.45**臀中肌前部 專業(yè)組 699.28±106.50 756.88±228.04 522.60±174.39普通組 928.83±225.98** 410.98±140.71** 644.93±164.80*臀中肌后部 專業(yè)組 584.43±105.12 489.47±130.35 360.87±117.51普通組 218.44±58.50** 470.14±176.12 295.09±107.83臀小肌前部 專業(yè)組 85.61±18.64 22.97±7.70 89.72±28.89普通組 83.67±29.98 42.68±14.94** 34.16±11.46**臀小肌中部 專業(yè)組 97.48±23.70 50.80±15.37 52.06±17.84普通組 72.32±26.19** 59.18±15.15 104.55±30.23**臀小肌后部 專業(yè)組 89.22±21.06 55.53±24.67 48.02±15.47普通組 43.38±13.37** 74.30±28.73** 44.24±13.78髂肌外側 專業(yè)組 5.14±1.63 0.78±0.29 2.92±0.73普通組 16.01±4.81** 0.15±0.23** 7.46±2.56**

續(xù)表5

2.5 討論

野馬分鬃、倒卷肱、云手代表了24式太極拳動作中的向前進步、向后退步和向側移步。野馬分鬃動作有3次、倒卷肱4次、云手3次，其重復動作都在3次以上，所以，對3個動作的研究十分重要[15]。

2.5.1 野馬分鬃動作下肢生物力學特點分析

對太極拳動作要領的基本要求大多是以關節(jié)來描述的，如“屈膝松胯”“旋踝轉腿”等。同時，太極拳的運動要求各關節(jié)之間需要協同運動[16]。文章對野馬分鬃動作過程中膝關節(jié)在垂直軸方向上受力峰值時刻不同水平練習者下肢運動學進行對比，專業(yè)組髖關節(jié)旋轉角度和外展角度都明顯小于普通組，踝關節(jié)屈曲角度明顯小于普通組。對下肢三關節(jié)受力和力矩情況進行對比，發(fā)現專業(yè)組三關節(jié)在矢狀軸方向上的受力明顯高于普通組，在額狀軸方向上的受力明顯小于普通組；專業(yè)組髖關節(jié)外展力矩明顯高于普通組，髖關節(jié)旋轉力矩、屈伸力矩，膝關節(jié)旋轉力矩明顯小于普通組。

太極拳著數，既要求單個動作正確熟練，又要求動作之間的連貫熟練。根據“著數”的基本內容可描述為：動作正確熟練，周身動作協調，無乖戾僵硬，最終做到“心能忘手，手能忘刀，進退周旋，不思而得。”[17]控制好關節(jié)的運動方式和規(guī)律可以使太極拳動作的完成得到更好的發(fā)揮。關節(jié)角度是描述動作形式的重要指標，是反映各環(huán)節(jié)間相對位置關系，關節(jié)角度和關節(jié)力矩是影響關節(jié)周圍肌肉激活程度的重要因素[18]。野馬分鬃膝關節(jié)受力峰值時刻，重心依然停留在左腳，右腳從左腳內側移向身體的右前側，隨著右腳相對于肢體位置的改變，下肢需要不斷地調節(jié)下肢肌肉來完成肢體的平衡。觀察到專業(yè)組用力較大的肌肉包括：大收肌遠端、大收肌中端、恥骨肌、梨狀肌、臀中肌前部、臀中肌后部、臀小肌后部、股二頭肌長頭、股中肌、股外側肌下、脛骨前??；普通組用力較大的肌肉包括：髂肌內側、髂肌中部、闊筋膜張肌、拇長伸肌、趾長伸肌、趾長屈肌、脛骨后肌。

太極拳套路中“欲左先右”“欲右先左”可以使太極拳發(fā)力更加有效；太極拳下肢為三節(jié)，上節(jié)不明，無依無蹤；中節(jié)不明，滿腹是空；下節(jié)不明，顛覆必生。切忌下肢的雙重毛病，否則關節(jié)轉動不靈，做到開襠貴圓，腿部方能有力。髖關節(jié)為周身之樞紐，靈與不靈，活與不活在于步。此時普通組在弓步動作髖關節(jié)角度過于外展和旋轉化解自身肌肉拉長，內勁不能完全釋放。說明初學者在練習過程中外在動作形式是合理的，但是在練習過程中要注意下肢關節(jié)之間轉動靈活，三節(jié)分明以及松柔自然的運動。

2.5.2 倒卷肱動作下肢生物力學特點分析

左右倒卷肱為24式太極拳第6式，代表了太極拳的退步動作。其動作要點為擺動腳著地時腳尖先著地，再慢慢過渡到全腳踏實至重心在支撐腳和擺動腳之間完成轉移；同時，之前的支撐腳腳尖著地，腳后跟向左后或右后傾斜，避免兩腳落在一條直線[19]。倒卷肱動作過程中膝關節(jié)在垂直軸方向上受力峰值時刻，專業(yè)組髖關節(jié)旋轉角度明顯大于普通組，踝關節(jié)屈曲角度小于普通組。專業(yè)組在額狀軸方向上的受力明顯小于普通組；專業(yè)組膝關節(jié)、踝關節(jié)外展力矩明顯高于普通組，踝關節(jié)旋轉力矩明顯小于普通組，髖關節(jié)、膝關節(jié)屈伸力矩明顯大于普通組，踝關節(jié)屈伸力矩明顯小于普通組。太極拳動作要求“一動無有不動，一靜百骸皆靜?！奔匆筇珮O拳動作中動中有靜，在練拳時要弄清楚哪些部位在動，哪些部位不動。

有研究證明，在慢速和非常慢速步態(tài)下(0.75 m/s、0.54 m/s)，下肢肌肉的功能主要是維持身體的平衡，而太極拳運動的速度會明顯小于此速度[20]。外展肌和內收肌主要是維持身體的左右方向上的平衡能力，股四頭肌、腓腸肌和比目魚肌在調節(jié)身體在前后方向上的作用力。在雙腳支撐期，外展肌、臀大肌、腘繩肌、股內外側肌的主要作用是調節(jié)左右方向上的平衡；單腳支撐，主要作用肌肉是外展肌和比目魚肌[21]。因此，比目魚肌在倒卷肱的整個支撐期起著主要作用，專業(yè)組和普通組比目魚肌貢獻率最大；在左側倒卷肱動作中，左側腿從擺動期到左側前腳掌著地，重心從右側腿轉移到左側，左側腿就要控制肢體在左右方向上的移動，這就需要外展肌、內收肌來對重心起到支撐穩(wěn)定的作用。隨著左側前腳掌著地到整個左腳著地一直到重心完全轉移到左腳之前的支撐期，需要外展肌、臀大肌、腘繩肌、股外側肌、股內側肌的在前后方向對重心進行控制，股四頭肌、腓腸肌、比目魚肌對調節(jié)前后方向的作用力。以上結論可以看出，倒卷肱動作過程中，普通組主要通過踝關節(jié)的運動以及膝關節(jié)的屈伸來保證動作的順利完成，專業(yè)組主要是動作髖關節(jié)的屈伸和旋轉完成倒卷肱動作。

2.5.3 云手動作下肢生物力學特點分析

云手動作要以腰為軸、松腰、松胯，不可忽高忽低，自然圓活，速度要緩慢均勻。云手動作中，專業(yè)組外展角度明顯小于普通組，旋轉角度、屈曲角度明顯大于普通組。專業(yè)組髖關節(jié)在矢狀軸向上的受力明顯小于普通組，膝關節(jié)、踝關節(jié)在矢狀軸方向上的受力明顯高于普通組。初學者雖然按照云手基本要求完成云手動作，即外形相似，但是內勁在人體三節(jié)中的運轉是無法真正體會到的。因此，普通組和專業(yè)組下肢肌肉的用力方式會呈現出顯著性差異。

太極拳每個動作的變化都要符合人體生理解剖結構特點，髖關節(jié)作為球窩關節(jié)，是連接軀干和下肢的關節(jié)的樞紐，可以外展、內收、屈、伸、內、外旋和環(huán)繞。膝關節(jié)在完全伸直時，膝關節(jié)兩側側副韌帶緊張，此時膝關節(jié)只可以做屈伸運動；當膝關節(jié)屈曲20°和30°位置時，兩側側副韌帶松弛，膝關節(jié)可以做幅度較小的內收和旋轉運動。單腳支撐期小腿肌肉力是保持身體平衡的主要因素，專業(yè)組腓腸肌內側、腓腸肌外側明顯小于普通組，由于肌肉的代償作用，普通組可能會分散更多的肌肉力來維持身體的平衡，而沒有更多的肌肉使關節(jié)具有比較大的屈伸和旋轉。

綜上所述，膝關節(jié)在垂直軸方向上受力峰值時刻，普通組踝關節(jié)角度屈曲角度較小，引起小腿后側肌肉牽拉較小，又因為兩組膝關節(jié)屈曲角度沒有顯著性差異，最終引起大腿前側肌肉牽拉較大，造成膝關節(jié)髕骨會承受較大的牽拉力。普通組髖關節(jié)外展角度較大，膝關節(jié)在額狀軸方向上的受力較大。因此，較長時間太極拳練習會對普通組膝關節(jié)造成較大的損傷。建議在以后的太極拳練習過程中，初學者踝關節(jié)要有較大的踝關節(jié)屈曲角度來分散膝關節(jié)髕骨的受力，較小的髖關節(jié)外展角度減少膝關節(jié)在額狀軸方向上的受力。太極拳動作中的“以腰為軸、上下相隨”主要是通過髖關節(jié)的旋轉來完成的，普通組在練習過程中應多關注于髖關節(jié)的旋轉。

3 結論與建議

太極拳練習過程中，膝關節(jié)在垂直軸方向上受力的峰值時刻，專業(yè)太極拳練習者髖關節(jié)會表現出較大的髖關節(jié)旋轉角度和較大的踝關節(jié)屈曲角度；較大的矢狀軸方向上的受力、較小的額狀軸和冠狀軸方向上的受力。初學者在太極拳練習過程中應注意軀干的旋轉，控制髖關節(jié)內收、外展的角度，在練習中應感受髖關節(jié)及軀干周圍大肌群肌肉用力，進而促進太極拳練習過程中姿勢的控制能力。