劉國立，李杰，馬世坤,1b，袁點，蘇健蛟,1b

(1.武漢體育學(xué)院 a.武術(shù)學(xué)院；b.東北亞民族傳統(tǒng)體育研究中心，武漢 430079；2.北京體育大學(xué) 中國武術(shù)學(xué)院，北京 100084)

散打運動作為中華武術(shù)重要的組成部分，自1979年開始試點比賽.近年來，隨著武術(shù)工作標準化年和武術(shù)散打新規(guī)則的出臺，“標準”和“規(guī)范”成為散打運動走向成熟的標志[1].雖然還在飽受“失去傳統(tǒng)特色”和“技術(shù)結(jié)構(gòu)欠均衡發(fā)展”的爭議之中，但是其快速發(fā)展的步伐已成為不爭的事實[2].目前，拳、腿、摔3大技術(shù)結(jié)構(gòu)均衡發(fā)展已成為項目發(fā)展的主旋律[3].由于在比賽中腿法技術(shù)成為了主要的得分手段，對比賽勝負起到了關(guān)鍵性的作用[4].尤其是鞭腿技術(shù)動作特點是動作幅度小，突然性強，打擊范圍廣，踢擊力量強[5]，且具有易攻難防，擊打部位廣泛，與其他技術(shù)結(jié)合具有銜接性好，動作連貫性強等特點現(xiàn)已經(jīng)成為比賽中得分較高的技術(shù)動作和決定比賽勝負關(guān)鍵的技術(shù)動作.然而，在比賽中不同運動等級運動員鞭腿技術(shù)的使用情況、得分率等表現(xiàn)的千差萬別.運動等級不僅影響著鞭腿技術(shù)的運用效果，同時也成為誘發(fā)下肢關(guān)節(jié)急性運動損傷風(fēng)險的主要因素[6-7].有研究認為，武英級散打運動員啟動時間快于一級運動員[8]，優(yōu)秀運動員鞭腿技術(shù)的運動學(xué)及主要參與肌群的生物學(xué)規(guī)律優(yōu)于普通人群[9]，以及健將級運動員雙側(cè)下肢關(guān)節(jié)等速肌力及穩(wěn)定性顯著優(yōu)于一級運動員[10].因此，找出優(yōu)秀和普通運動鞭腿技術(shù)的運動軌跡進行比較運動學(xué)特征所表現(xiàn)出來的差異，是從根本上來優(yōu)化鞭腿技術(shù)的訓(xùn)練方法，快速提升擊打效率的關(guān)鍵所在.

鑒于此，本研究提出散打運動員鞭腿技術(shù)運動學(xué)特征的差異與運動等級存在相關(guān)性，同時運動學(xué)特征差異也將是影響鞭腿技術(shù)擊打效率的重要因素的研究假設(shè).為檢驗假設(shè)，本研究在實驗室條件下，運用3D紅外運動捕捉系統(tǒng)，對不同運動等級運動員鞭腿技術(shù)的運動軌跡進行采集，通過分析軟件找出不同運動等級之間鞭腿技術(shù)運動學(xué)特征的差異.結(jié)合著者執(zhí)教經(jīng)驗，梳理出運動等級與運動學(xué)特征之間的變化規(guī)律，為散打教練員優(yōu)化鞭腿技術(shù)的訓(xùn)練方法、提升擊打效率，降低或預(yù)防下肢關(guān)節(jié)急性損傷風(fēng)險等提供理論參考且顯得尤其重要.同時對散打運動項目的科學(xué)化、規(guī)范化以及國際化發(fā)展將起到積極作用.

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取武漢體育學(xué)院散打隊和湖北省散打隊男子運動員23名為本受試對象，其優(yōu)秀組運動員11名(一級及以上)，普通組運動員12名(二級)詳情見文獻[11].

1.2 測定儀器與設(shè)備

采用英國生產(chǎn)的VICON Nexus 2.2三維運動捕捉系統(tǒng)[12-13]，包括型號為T40s攝像頭(400萬像素，8個)和直徑為14 mm的Marker球(39個)，采樣頻率為200 Hz；采用瑞士Kistler 9260AA型號三維測力系統(tǒng)2塊；其他用品包括：散打腳靶、皮尺、卡尺、膠帶、剪刀和實驗服裝等[14].

1.3 Marker球粘貼、坐標及建模流程

詳情見文獻[11].

1.4 測試方法

準備部分：首先打開運動捕捉系統(tǒng)和測力系統(tǒng)等設(shè)備及測量儀器進行預(yù)熱與標定，擊打方向參照實驗室的全域坐標和測力臺方位而設(shè)定，擊打高度根據(jù)受試者軀干的得分部位而設(shè)定.告知受試者實驗流程、注意事項及其填寫實驗知情同意書，再讓受試者進行15 min慢跑、拉伸等熱身活動，更換服裝以及測量建模所需的身體各個環(huán)節(jié)長度值，Marker球粘貼完成后，讓受試者熟悉測試流程[11].

測試過程及動作質(zhì)量劃分依據(jù)詳見文獻[15].A級為好動作，B級為一般或失敗動作.最終每名受試者選定5次A級動作為分析動作.

1.5 時刻(Event)和時段(Phase)設(shè)定

設(shè)定左支撐腳離地為準備時刻；右進攻腳離地為上步時刻；右進攻腿膝關(guān)節(jié)最大伸展為擊打時刻；回收后右進攻腳觸及測力臺面為回收時刻.4個時刻之間的3個時段依次稱為：啟動時段、擊打時段、回收時段.

1.6 數(shù)據(jù)處理

通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將采集到的運動學(xué)原始信號與測力系統(tǒng)進行同步傳輸，利用VICON Nexus 2.2系統(tǒng)內(nèi)置的Lowpass Filter函數(shù)對運動學(xué)數(shù)據(jù)進行濾波、刪補軌跡等技術(shù)處理.受試者下肢關(guān)節(jié)的角度和動作時間、動作位移、動作速度等參數(shù)值，均采用VICON Polygon 3.5.1軟件進行分析[11].定義髖關(guān)節(jié)的伸展、外展、外旋，膝關(guān)節(jié)的伸展，踝關(guān)節(jié)跖屈、外翻、外旋為負方向[15].文中的關(guān)節(jié)角度為采集數(shù)據(jù)的平均值，動作時間、動作位移、動作速度值為采集數(shù)據(jù)最大值的平均值[11]，采集數(shù)據(jù)分別用Microsoft Excel進行前期處理和IBM SPSS Statistics 22.0后期統(tǒng)計分析，優(yōu)秀組和普通組采用獨立樣本T檢驗的方法進行組間對比分析和共變量處理，顯著性水平設(shè)為0.05，結(jié)果用平均值和標準差表示.

2 研究結(jié)果與分析

2.1 髖關(guān)節(jié)角度特征

在4個時刻對髖關(guān)節(jié)測量的結(jié)果見表1.

表1 髖關(guān)節(jié)角度的t檢驗結(jié)果

2組支撐腿髖關(guān)節(jié)的運動方向相同.在上步表現(xiàn)為伸展、外展和外旋，擊打表現(xiàn)為伸展、外展和內(nèi)旋，回收時段表現(xiàn)為屈曲、內(nèi)收和外旋.優(yōu)秀組在啟動時段的和回收時段的屈曲角度相對普通組較大，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異，其他時刻2組之間髖關(guān)節(jié)活動度雖存差異，但是不顯著.

2組進攻腿髖關(guān)節(jié)的運動方向相同.在上步表現(xiàn)為過伸展、外展和外旋，擊打表現(xiàn)為屈曲、外展和內(nèi)旋，回收表現(xiàn)為伸展、內(nèi)收和外旋.普通組在上步的內(nèi)收、擊打、回收時刻伸展為(11.53±8.20)°相對較大，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異.

2.2 膝關(guān)節(jié)角度特征

在4個時刻對膝關(guān)節(jié)測量的結(jié)果見表2.2組支撐腿膝關(guān)節(jié)的運動方向相同，均為屈曲、伸展和伸展.優(yōu)秀組在上步和擊打相對普通組較大，但在統(tǒng)計學(xué)上不顯著.2組進攻退膝關(guān)節(jié)的運動方向相同，均為屈曲、伸展和屈曲.普通組在上步的伸展相對較大，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異；其他時段2組之間存差異，但不顯著.

表2 膝關(guān)節(jié)屈曲角度均值的t檢驗結(jié)果一覽表

2.3 踝關(guān)節(jié)角度特征

在4個時刻對踝關(guān)節(jié)測量的結(jié)果見表3.2組支撐腿踝關(guān)節(jié)的運動方向相同.在上步時刻為跖屈、內(nèi)翻和外旋，擊打為背屈、外翻和外旋，回收為跖屈、內(nèi)翻和外旋.普通組上步的跖屈、擊打的外翻相對較大，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異.2組進攻退踝關(guān)節(jié)的運動方向相同.在上步時刻為背屈、內(nèi)翻和外旋，擊打為跖屈、外翻和內(nèi)旋，回收為跖屈、內(nèi)翻和外旋.優(yōu)秀組上步的背屈、外翻相對較大；普通組上步的外旋、擊打的外翻、回收的內(nèi)翻相對較大，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異.

表3 踝關(guān)節(jié)角度均值的t檢驗結(jié)果一覽表

2.4 動作時段位移特征

對進攻腳的動作位移進行測量(圖1).比較發(fā)現(xiàn)，2組的動作位移在所有時段的方向相同，但是大小存在差異.優(yōu)秀組在擊打時段偏左位移(0.46±0.19)m，回收時段的向后位移(0.45±0.08)m，相對普通組較大；普通組在回收時段的向上位移(1.22±0.10)m相對優(yōu)秀組較大，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異.

2.5 動作時段時間特征

對進攻的動作時間進行測量(圖2).比較發(fā)現(xiàn)，2組的動作時間在所有時段均存在差異.優(yōu)秀組在啟動時段的動作時間為(0.32±0.05)s相對較短，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異.

2.6 動作時段速度特征

由圖1和圖2的數(shù)據(jù)可得進攻腳在各個時段的平均速率(圖3).比較發(fā)現(xiàn)，2組的速率在所有時段均存在差異.優(yōu)秀組在啟動時段的動作速率為(1.27±0.76)m/s，回收時段為(3.96±1.00)m/s，相對較快，在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異.

3 討 論

通過對受試者的鞭腿技術(shù)運動軌跡比較發(fā)現(xiàn)，2組之間的運動形式均符合鞭打動作形式.隨著支撐腿向前快速滑步時身體重心的前移，以支撐腳掌為支點，軀干和支撐腿繞縱軸迅速進行外旋運動，進攻腿形成以大腿帶動小腿繞額狀軸進行內(nèi)旋運動.由于軀干和支撐腿加速與制動的傳遞，進攻腿膝關(guān)節(jié)在最大屈膝后，小腿迅速進行伸展并形成擊打動作.擊打過程中，受軀干和支撐腿制動傳遞的影響，進攻小腿迅速出現(xiàn)反向、屈膝運動.整個運動過程都是遵循以軀干和支撐腿為鞭桿的大環(huán)節(jié)，帶動以進攻腿為鞭身、以腳背部位為鞭梢的小環(huán)節(jié)[15]依次進行加速與制動，使動量矩向末端環(huán)節(jié)傳遞[16]的運動過程.雖然2組技術(shù)動作的運動軌跡在整個運動過程中一致，但是支撐腿和進攻腿各關(guān)節(jié)的活動度卻出現(xiàn)了較大差異.其中，優(yōu)秀組在啟動時段支撐腿髖關(guān)節(jié)伸展、外旋相對較大，普通組在回收時段的屈曲相對較大，兩組之間均出現(xiàn)了顯著性差異.有學(xué)者認為，軀干和下肢關(guān)節(jié)繞軸轉(zhuǎn)動符合人體解剖結(jié)構(gòu)，支撐腿先要外展，才有利于進攻腿的動作完成[11,17].本測試結(jié)果顯示，優(yōu)秀組踝關(guān)節(jié)在啟動和擊打時段的外旋較大與普通組內(nèi)翻外翻、跖屈背屈變向運動較大的結(jié)果，也再次驗證了支撐腿外展有利于進攻的結(jié)論，同時也是2組在啟動時段運動學(xué)特征出現(xiàn)最大差異之處.通過比較2組進攻腿的關(guān)節(jié)活動度時發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀組在啟動瞬間踝關(guān)節(jié)的背屈與普通組在擊打瞬間膝關(guān)節(jié)的伸展同樣出現(xiàn)了顯著性差異.也有研究認為，不同運動等級運動員鞭腿技術(shù)在擊打過程中，身體重心的穩(wěn)定性和動量矩傳遞的流暢性，不僅受限于下肢肌群肌力的影響，更受限于技術(shù)動作運動學(xué)特征的影響，以及人體縱軸和額狀軸的相對轉(zhuǎn)動慣量與肌肉對人體骨杠桿的動量矩[12,18].因此，上述前期研究結(jié)論也為了本研究診斷2組之間關(guān)節(jié)活動度的差異與動量距傳遞的合理性提供了重要理論借鑒.通過對下肢關(guān)節(jié)活動度與動作的位移、時間、速度等變量因素進行疊加發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀組在擊打和回收時段的動作位移相對較遠，動作時間卻又少于普通組.結(jié)合優(yōu)秀組動作速度快于普通組的測試結(jié)果綜合分析來看，優(yōu)秀組支撐腿和軀干在繞軸轉(zhuǎn)動時，下肢關(guān)節(jié)的活動度更有利于進攻腿動量距的傳遞.為此，本研究認為下肢關(guān)節(jié)活動度的差異是導(dǎo)致2組之間鞭腿技術(shù)運動學(xué)特征出現(xiàn)差異的重要因素.這與本研究提出的研究假設(shè)吻合.

人體在做下肢鞭打技術(shù)動作時，應(yīng)該遵循環(huán)節(jié)運動順序原理，即大環(huán)節(jié)帶動小環(huán)節(jié).這樣不僅有利于動量矩的傳遞，且能充分動員各個環(huán)節(jié)的發(fā)力效果[9,19].通過對本測試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，2組之間產(chǎn)生差異的重要因素，正是因受大小環(huán)節(jié)傳遞時關(guān)節(jié)活動度差異的影響.由于人體解剖結(jié)構(gòu)，支撐腿先要外展，才有利于進攻腿技術(shù)動作的完成[11].優(yōu)秀組在啟動時段軀干和下肢繞縱軸外旋相對較大、致使身體重心前移，不僅有利于減輕進攻腿在啟動蹬地瞬間的自身阻力，而且更有利于各個環(huán)節(jié)的發(fā)力效果.有學(xué)者認為，保持鞭腿技術(shù)運動在過程中身體重心的穩(wěn)定與平衡，需要下肢關(guān)節(jié)通過屈伸或回旋的運動方式進行調(diào)節(jié).然而在調(diào)節(jié)過程中，某一環(huán)節(jié)的加速轉(zhuǎn)動，必然是由另一環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速相對減小所致[20].受身體大小環(huán)節(jié)加速與制動傳遞差異的影響，普通組在擊打和回收時段進攻腿髖、膝關(guān)節(jié)的過度伸展，及其支撐腿髖、膝關(guān)節(jié)由伸展向屈曲的活動度過大.這樣雖然起到了穩(wěn)定身體重心的作用，但是對動量距向末端環(huán)節(jié)傳遞的流暢性卻帶來了不利影響.健將級運動員雙側(cè)下肢關(guān)節(jié)等速肌力及穩(wěn)定性顯著優(yōu)于一級運動員，尤其健將級運動員支撐腿良好的支撐平衡調(diào)節(jié)能力，對下肢肌力傳導(dǎo)表現(xiàn)更加顯著[21].這是本研究解釋普通運動員通過關(guān)節(jié)活動度來調(diào)節(jié)身體平衡的理論基礎(chǔ).再結(jié)合動作位移和速度的測試結(jié)果來看，優(yōu)秀組在回收時段肢體分布離轉(zhuǎn)軸較近，下肢關(guān)節(jié)活動度較為穩(wěn)定且動作速度也較快，與肢體的質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越近，其轉(zhuǎn)動半徑越小，其轉(zhuǎn)動慣量就小[20,22]，力矩就越大，動作速度就越快.因此，本研究認為在鞭腿技術(shù)使用過程中，各環(huán)節(jié)之間相互傳遞的流暢程度成為抑制動作速度的關(guān)鍵，也是本研究從運動學(xué)層面，來解釋優(yōu)秀組與普通組鞭腿技術(shù)運動學(xué)特征出現(xiàn)差異的重要依據(jù).

4 結(jié)論與建議

不同運動等級運動員鞭腿技術(shù)的運動學(xué)特征差異較為顯著.優(yōu)秀運動員通過加大軀干和支撐腿饒縱軸轉(zhuǎn)動幅度致使身體重心前移，從而提升了技術(shù)動作的啟動速度；通過加大進攻腿膝關(guān)節(jié)的屈曲來縮短肢體轉(zhuǎn)動半徑，加快了擊打時段身體大小環(huán)節(jié)的傳遞速度；通過減小支撐腿各關(guān)節(jié)屈伸的活動度和技術(shù)動作位移來穩(wěn)定身體重心平衡，改善鞭腿技術(shù)在回收時段的動作流暢性.這些是優(yōu)秀組和普通組散打運動員鞭腿技術(shù)運動學(xué)特征出現(xiàn)差異的重要因素.

建議教練員在平時進行鞭腿技術(shù)訓(xùn)練時，結(jié)合運動員的技術(shù)等級、技術(shù)類型、動作特點等個體情況設(shè)計不同的訓(xùn)練方案.尤其是在制定普通運動員的訓(xùn)練方案時，首先需要通過專項力量練習(xí)，來提升軀干和支撐腿繞縱軸的轉(zhuǎn)動速度；通過增加支撐腿向前滑步與移動中進攻腿下肢肌群的抗阻練習(xí)，來提升膝關(guān)節(jié)的屈曲和增加大小環(huán)節(jié)的傳遞速度；通過移動中身體負重練習(xí)和支撐腿的平衡練習(xí)，來調(diào)節(jié)身體重心平衡和改善技術(shù)動作的流暢性，提升動作質(zhì)量及其在實戰(zhàn)中的擊打效率.