第十六届全国运动生物力学学术交流大会述评

仰红慧，蒋 川

由广西师范大学承办的2013年第16届全国运动生物力学学术交流大会于9月22-25日在漓水环抱的桂林召开，来自中国内地、台湾、香港、新加坡、美国等国家和地区的生物力学方面的专家、学者和科研人员近300人参加了本次大会。

本次会议由中国运动生物力学分会主任委员王清主持，广西师范大学体育学院实验中心主任刘卫国教授任大会主席。会议邀请了11名不同研究领域内的专家做了大会主题报告，并设置了“洪友廉”青年学者奖、“健乐”新人奖和4个专题分会场进行各专题的交流。

1 大会主要内容介绍

纵观前两届的学术会议，结合2013年7月在台湾师范大学举办的第31届国际运动生物力学研讨会（ISBS2013），对本届大会录用的各专题和文章进行分析发现，对鞋方面的运动生物力学研究成为热点，其研究范围和内容日益广泛。而对竞技体育的生物力学研究依旧占据了很重要位置，且研究的项目范围和实战性不断提高，也说明运动生物力学与日常的竞技体育训练结合得越来越紧密。此外，肌肉功能测试与力量训练，以及大众健身方面的研究已逐步成为新的研究热点。

1.1 鞋方面的生物力学研究

运动鞋的生物力学研究在几年前就已经成为一个研究热点，主要集中在针对不同运动项目实施的个性化设计、如何更加合理地选择材料上，以防止运动损伤和提高运动成绩。而本届大会我们发现对鞋方面的研究更加广泛与细化，涉及到运动跑鞋、篮球鞋、高跟鞋、不稳定鞋以及特殊人群鞋方面的相关研究。

运动鞋科技的进步一直都与生物力学的研究密切相关，其核心技术的创新都必须遵循人体运动的生物力学原理。来自美国NIKE公司运动鞋实验室的Gordon Valiant做了运动跑鞋的生物力学研究的主题报告。一直以来，很多运动鞋制造商都把裸足的相关生物力学数据作为设计鞋子的一个重要参照，因为裸足的相关活动可以同时涉及到足部、尤其是足底的大小肌肉群。NIKE运动鞋实验室对人赤足跑状态下足跟、足底中部、足趾受到地面撞击后的负荷受力，以及运动鞋对跑步时自然感受的生物力学影响进行了研究，主张模拟裸足的动力学状态，尽量让鞋底更加自然地承受来自足底的各种运动并提供相应缓冲保护。同时指出在运动鞋设计中应用最主要的是鞋后跟的高度、鞋底中部的设计以及柔韧性方面。北京体育大学的吴子天等进行了杯硬度和鞋帮高低对踝关节稳定性影响方面的研究，认为篮球鞋鞋帮高度的增加给踝关节内外侧带来更稳定的支撑和限制，内置后跟杯硬度的增加可以通过优化侧切触地瞬间跟骨的姿态来减小内翻角度峰值，在一定程度上增加了侧切触地时踝关节的稳定性，实现降低内翻损伤风险。国内外对于鞋舒适性的研究体系尚不够完善，舒适性的评价还没有充足的客观依据。

运动鞋向来是研究的一个热点，而日常生活中不稳定鞋的生物力学研究成为本届生物力学大会一个新的热点。美国田纳西大学的张松宁教授做了不稳定鞋与简约鞋对步态生物力学影响的主题报告。对人字拖、拖鞋、赤脚、跑鞋在步态中地面反作用力、压力、踝关节运动学和动力学特征进行了研究比较，得出人字拖、拖鞋、赤脚比跑鞋的地面反作用力要大。另外也对拱形底不稳定鞋对步态生物力学改变的特征进行了研究，发现不稳定鞋高度降低还能保持原来的不稳定性，同时还降低了从脚跟着地到脚尖离地的难度，并不一定需要太厚的鞋掌和坡度就可以达到不稳定鞋的生物力学效果。宁波大学的马加彬等从不稳定鞋对下肢肌肉活动影响的角度进行了研究。在平底鞋的基础上，选择后跟和前掌部位添加不稳定结构元素，并调整不稳定元素在前掌冠状面上的位置，发现对肌肉活动的影响主要集中在小腿部位，胫骨前肌、腓骨长肌和外侧腓肠肌的肌肉活动强度表现出了显著变化。认为不稳定结构元素的添加对人体稳定性是一种新的挑战，这种类似不稳定训练平板的设计，可以用于加强神经肌肉力量的练习以及增强稳定性和本体感觉能力。

另外，特殊人群的步态研究也成为一个新的方向。目前我国正处在急剧老龄化时期，研究老年人步行时足底压力特征有利于监测人体运动系统衰老的进程，总结其步态特征增龄化变化的规律，有利于人体运动障碍疾病的治疗和康复。河北师范大学的霍洪峰等对老年人步行时足底压力及步态的增龄性特征进行了研究，认为年龄对老年人步态特征有较大的影响，70岁以上的老年人步态特点为能力迅速衰老，而60岁年龄段对老年人步态特点则是行走能力进行锻炼的适宜时期。湖北大学的戢涛等则对两款糖尿病护足鞋在不同日常活动下的动态足底压力分布进行了研究，为糖尿病护足鞋的应用提供了理论依据。

1.2 竞技体育的运动学、动力学研究分析

目前较为广泛用于人体运动技术的运动学和动力学特征分析的测量系统主要有：三维跟踪摄像、摄影测量，影像测量点识别、采集的自动化，专项运动的专属测试仪器、三维足底压力分布测试，快速反馈，以及三维模型和人体运动仿真的使用等。

本届运动生物力学大会对竞技体育项目的运动学、动力学方面的研究日益丰富起来，除了传统的田径、体操、游泳、跳水、举重、皮划艇、乒乓球、网球等项目外，对冰雪、高尔夫、轮滑、武术、太极拳等项目的研究成为新的亮点。

广西师范大学刘卫国教授对其在跳水项目的运动生物力学研究做了主题报告，主要是从“合板”和“蹬伸时机”的角度进行研究，如何通过积极蹬伸来达到“合板”。通过对10个世界冠军的蹬伸时机进行运动学分析，发现高效率的积极蹬伸是在运动员处于最佳发力姿势（角度）和最佳运动状态（速度）开始的，并要求跳板的形态匹配运动员的肌肉力量和体重。成都体育学院周继和教授对周施雄双杠后上转体450°成倒立动作进行了摄像，并对及进行运动学分析，为今后运动员练习和改进该动作提供了相应帮助和理论参考。遵义师范学院的贾冲等对我国优秀链球运动员旋转及最后用力技术进行了运动学分析，认为与世界优秀运动员相比，我国运动员在旋转阶段存在旋转总时间过长、单双支撑时间分配不合理等问题。

沈阳体育学院对冰雪项目的研究成果成为大会一个新的亮点。王新教授做了自由式滑雪空中技巧运动员出台速度控制数学模型的研究与应用的主题报告。运用生物力学原理和数学模型法，将理论和实践相结合，运用数值仿真计算方法探讨外在环境和运动员自我调控模式对出台速度的影响。研究发现，空气阻力、摩系数、跳台几何尺寸、助滑距离、姿势变化都会影响出台速度。当风速增加、摩擦系数增加、过渡区增加、跳台高度增加都会使出台速度减小，为了保证特定动作所需的出台速度，可以通过调整助滑距离和姿势变化快慢程度来解决。另外，付彦铭等对自由式滑雪空中技巧项目进行了研究，得出自由式滑雪空中技巧项目助滑阶段运动员姿态改变与运动员受雪面支反力的变化规律，确定了各关节角度变化对支反力的影响顺序。闫红光等对单板U型场地滑雪项目进行了研究，认为飞起的高度为影响其动作诸多因素的核心、槽底滑行技术的出槽速度的基础，滑行路线应为直线滑行，有效的蹬壁可以提高出槽速度达到提升飞行高度的目的，并建议运动员加强空中转体及平衡能力的训练，以加强着陆稳定性。

北京体育科学研究所的黄岩等对高尔夫运动员全挥杆技术进行了三维运动学分析研究，意在建立一套高尔夫项目的技术诊断方法来检验运动员的技术是否合理，提高竞技能力。而北京体育大学的陈阳鲁等对高尔夫项目全挥杆动作球杆速度规律阶段进行了分析比较，探究其中挥杆动作中速度的获得和损失，为将来建立挥杆动作评价体系提供依据。而武术、太极拳等项目的研究也是处于对其某个技术动作的运动学分析阶段，还有待将来进一步的发展。

1.3 肌肉功能测试与力量研究的基础性问题

肌肉力量作为一个影响运动能力的重要素质而受到运动训练的高度重视，成为一个越来越具有挑战性的研究领域。

西安体育学院的王琨教授做了肌电图（EMG）在运动生物力学研究中应用的主题报告。认为肌肉的EMG测量主要是为了获得肌肉活动的信息和收缩特征，包括有肌肉（群）活动的时程（顺序）、肌肉收缩强度（力量）和肌肉疲劳。提出在测量仪器和设备上应充分利用高新技术手段，完善测试硬件和技术开发，减少测试设备的繁复、电极安放数量、同步设备的研制等，并拓展相关研究的领域。

深蹲作为发展下肢力量的一种常见手段，在运动实践过程中起着重要的作用。河北师范大学的李光军等对股四头肌主动发力的深蹲和臀肌主动发力的深蹲两种模式负重时的表面肌点信号特征进行了研究，发现在不同负重时两种模式的肌肉放电顺序基本一致，而在无负重情况下，两种深蹲模式存在高度的差异性，随着负荷的增加这种差异性呈现减小的趋势。同济大学的王乐军等对低负荷静态收缩诱发屈肘肌疲劳的肌电与脑电频的关联做了研究，发现低负荷静态收缩诱发肌肉疲劳对运动皮层与外周肌肉生物电活动在alpha频段内的同步性增加，运动皮层与外周肌肉活动之间有着更为紧密的联系。

在自行车运动中，正确的骑乘姿势不但可以减少运动损伤，更可以提升运动表现。台湾师范大学的陈家祥等对自行车不同坐垫位置对下肢表现影响的研究，透过不同位置的调整试图找出骑乘的最佳位置。发现改变坐垫位置不会影响大腿肌肉活化及踩踏的力量，当位置向前且向下各移动5 cm，会减少下肢关节的活动范围与下肢肌肉活化总和，故在踩踏过程中会有较佳的骑乘表现。

1.4 研究方法方面的研究

三维运动录像一直是运动生物力学研究的一种基本手段，在运动技术诊断与分析方面起着重要作用。新加坡的谢威博士做了有关三维虚拟实景技术研究应用的主题报告。该研究通过数据重建再现运动比赛和训练现场情况，建立包括环境、运动人体和器械的3D虚拟平台，用于竞技体育技术分析和训练、体育科研和教学。

现在一般的运动学解析软件对于三维影像测量都需要框架作为空间标尺来标定空间，这大大限制了该法的用武之地。成都体育学院的高瞻乐用国内运动解析软件Signal-TEC3D v3.2 以使用全站仪测量现场的标志点作为空间标尺进行标定。这样便解决了在大型比赛中不能拍摄框架进行空间标定和较大运动范围项目的误差问题。而大连理工大学的刘海斌等提出一种可提高三维影像标定精度的方法——立杆法。该方法只需准备几根不易变形的立杆和若干控制点即可，算法公式也相对可靠，可以使用任何编程语言对其编辑，且标定误差较小。

北京师范大学的李林等对影像解析三维重构中的同步问题做了相关研究，以中长跑为例，应用运动的连续性原理确定脚尖离地瞬间，消除了三维重构中存在的时间差，从而实现了三维重构中两图像序列的同步。

统计学一直是运动生物力学研究的一个重要工具，随着研究深度的深入、广度的扩大、高科技的发展，使得统计学的应用在运动生物力学的研究中愈来愈重要。北京体育大学83岁高龄的徐迪生老教授仔细观看了第14届（济南）和第15届（南京）运动生物力学学术会议的论文集，发现应用统计学分析的论文只占到31.7%，应该说太少了。老教授饱含热情的做了运动生物力学研究中应用统计学方面问题的主题报告，认为现在研究的问题样本量太小，甚至于很多是个案分析，且没有比较的对象，只有实验组没有对照组，对应用统计学的重要性认识不够。

1.5 引导运动生物力学的研究方向

随着应用生物力学的研究范围越来越广，衍生出更多新的不同研究领域。更广泛的应用研究、研究成果产业化市场化，以及跨领域的整合研究已经成为未来运动生物力学发展的趋势。

台湾师范大学相子元教授做了“活用生物力学、创新运动科技”的主题报告，提到未来的大学将包容更广大的人群，积极从事与人群相关的应用课题，对商业的影响较为开放，在教学和研究都必须跨领域。相教授向我们展示了他们的研究设计在运动袜、运动护具、自行车等方面的应用，并和运动袜品牌太肯科技、自行车品牌捷安特等相关厂商有着不错的合作。另外，上海体育学院的傅维杰等做了紧身装备方面的运动生物力学研究。

中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所的张西正研究员做了骨重建的生物力学机理的主题报告，向我们展示了生物力学和运动生物力学跨学科研究的相关成果。

大众健身以及老年人群体已经成为当下的一个热点。首都体育学院的李圆做了摇摆滑板对小学生步态、平衡能力影响方面的研究，苏州大学的陈玉兰对长期运动老年人的静态平衡能力影响方面进行了研究，成都体育学院的常书婉等对长期太极拳练习对老年女性平衡能力影响进行了探索。像这样的研究在本次大会中还有很多，为大众健身方面的研究拓宽了视野。

会议期间，国内外各参展商也展出了当下最新的相关仪器设备。参展商包括德国菲兹曼医用电子公司、深圳翰翔生物医疗电子有限公司、李宁公司、爱尔思康科技有限公司、上海灏江贸易有限公司、北京冠一科仪商贸有限公司、上海唯迈贸易有限公司、维拓启创（北京）信息技术有限公司、奇石乐中国有限公司、北京健乐新世纪医疗设备有限公司、北京汇安铭科技发展有限公司、安徽埃力智能科技有限公司、上海硅步科学仪器有限公司、北京森淼鑫科技发展有限公司。

2 结语

此次会议反映和交流了我国现阶段在运动生物力学领域基础研究和应用研究方面的新进展，充分讨论了该学科当前国内外关注的热点问题和相关研究等。通过学术论坛、成果展示，加强了产学研用的交流与合作，共同促进中国运动生物力学学科的发展与进步。