踏板健身操受力负荷与技术关联性的实验研究

宋艳

摘 要：研究目的是确定踏板练习的技术特点，所关联到运动系统在健身操运动中的踏板负荷。通过运动生物力学实验方法获得相关数据，采取数理统计分析法对相关变量进行数理分析。研究结果显示，教练员的足内收角度明显小于学生，教练员与学员相比，在合拍提起时其膝关节角度明显要高。

关键词：踏板健身操 运动系统 超负荷 运动技术

中图分类号：G80 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2018）06（a）-0055-02

踏板健身操在健身俱乐部是一种最受欢迎的运动形式。许多研究者探讨了它对循环系统、呼吸系统、耐力以及肌肉力量的积极性影响[1]。但是，踏板运动的量和强度过大，可能会导致运动系统的过载，这也许 从对踝关节和膝关节及脊柱的损伤方面表现出来。目前已产生了新的体能形式，如在核心板平台上进行的练习，其形式类似于有节奏的踏板健身操。损伤问题（尤其是踝关节）非常严重[2]。

1 研究对象与方法

本研究以大学体育学院学生为研究对象。第一组成员（n=12）由教练员组成（年龄为（26.1±0.4）岁、体重（63.14±9.8）kg、身高（168.9±4.0）cm、体重指数22.19±3.6），之前参加过踏板健身操的等级训练。第二组成员（n=12）是由非专业的学生组成（年龄为（20±0.9）岁、体重（63.1±9.13）kg、身高（166.8±2.9）cm、体重指数22.64±2.9），之前从未参加过踏板健身操训练。根据运动学和运动力学数据采用BTS MART系统收集。对以下变量进行分析：对于垂直地面的反作用力Fy最大（vGRF）、前后地面反作用力Fz最大（a-pGRF）以及地面内外反作用力Fx最大（m-IGRF）、踝关节在矢状面上的屈曲角度、横切面内的外展内收角度、膝关节的弯屈与伸展角度、躯干在矢状面内的弯曲角度[3]。实施统计分析的统计软件使用版本为12.5软件。此外，对于所有测量变量的平均数和标准偏差进行了计算。当概率小于或等于0.05时，（P≤0.05），结果被认为有显著性差异。

2 研究结果

对比GRF数值发现获得3种水平在实施教练员与非专业人员之间进行的任务。统计有显著性差异仅仅是在从上面的平台踏下来所观察到的a-pGRF过程以及踏上去的m-IGRF过程。观察到两组间的足内收角度有显著性差异。对于运动的过程中所显示出非专业人员的获得数值与教练员们对比，足内收达到一种更大的程度。另外，在踏上与踏下时躯干弯屈更为明显地高于非专业人员。然而，在教练员组膝关节角度明显加大。为了描述运动的范围，以及教练员和非专业人士之間的差异，他们的数值在运动周期中被统一化。在运动周期内足背跖屈对于教练员们为24.5°±2.2°而对于非专业人员为22.1°±1.7°。在整个运动周期内足内收外展的角度教练员人员为11.6°±3.5°相对于非专业人员为11.9°±3.1°而略微变小。教练员为80.2°±7.4°，相对于非专业组范围85.1°±7.1°对比膝关节弯屈角度显著减少。躯干弯曲的范围两组之间相似（教练员为8.6°±1.3°和非专业人员8.4°±1.9°）。

3 讨论

通过观察两组成员当踏上工作台足内收和a-pGRF之间的统计有明显的相关性（显著性水平P≤0.05）。相关等级关系系数非专业组为0.623而教练员组为0.538。教练员的足弯曲角度与vGRF构成的相关性系数为0.582。垂直地面反作用力（vGRF）的分析表达在体重模块，当上踏和下降时表现出与其他人员的研究相类似的结果。在工作台上面放置足的技术可以通过前后（a-pGRF）以及内外侧（m-iGRF）地面反作用力来描述，沿矢状面和横切面的运动范围。通过对a-pGRF的行动路线的分析判定在工作台上面放置足的技术不同于爬楼梯。爬楼梯开始时前脚掌触地，随后是脚跟触地。在踏板操运动过程中，而是脚后跟先接触地表面，此时a-pGRF数值超过爬楼梯的两倍。此外，教练员与非专业人员之间也存在显著性差异。对于教练员组a-pGRF数值在统计学上明显高于非专业人员组。在该项研究中，当上踏工作台时所获得的a-pGRF相对值为平均体重的0.020。

研究表明在运动中踝关节肌肉承受最大vGRF是足弓刚一接触地面的一瞬间。这意味着跖屈的角度在接触地面时越低，摆脱GRF的肌肉能力就越小，对于下工作台是至关重要的。此外，在教练员组中足屈角度和vGRF值之间存在着关联性。这些事实也反映出，上下台阶时外展和内收角度是引起受伤的另一个原因。观察发现非专业人员在下台阶时相对于标准关节活动度，内收角度超过20°。对非专业人员步态分析表明，当脚在接触地面的一瞬间，它被外展大约17°并且然后回复到中性位置相当于在平地上的步态。

膝关节力学表明，膝关节屈伸的关节角度与膝关节屈伸的力臂肌肉有关。当膝关节屈曲角度任意大或小、肌肉力臂就很短并且膝关节屈、伸肌力矩也就非常小。膝盖伸直可以显著降低肌肉摆脱地面的反作用力，从而增加关节表面的负荷。研究中观察到两组成员采取较小的膝关节角度执行跳下任务，这就是受伤的另一种原因。

4 结语

通过对两组的观察发现，踝关节超负荷的发生结果是由于股骨外旋关节弯屈角度小所导致。当上下运动时躯干弯屈有一个小的角度引出一种导致踏板健身操参与者腰部疼痛的原因。在踏板操课中多次重复这样的有害负荷分布可能是这些关节疼痛和损伤的原因。研究表明，在矢状面当躯干弯曲角度等于60°时，脊柱产生的力矩最大。当上踏时大约5°而当下踏时约10°表明踏板操练习的参与者腰部导致疼痛的一种可能性原因。此外，在矢状面内躯干弯屈的角度增大可以减少腰部的疼痛。

参考文献

[1] D. Iwańska，C. Urbanik.The sense of position andmovement in the knee joint during voluntary movements[J].Acta of Bioengineering and Biomechanics，2013，3（15）：11-17.

[2 M. Karczewska， A. Madej，C.Urbanik.Comparison of the ground reaction forces during the basic step on the core board platform at various levels ofthe stability[J].Acta of Bioengineering and Biomechanics，2016，4（18）：63-70.

[3 吴蔚.成人正常股骨解剖测量及其在膝关节置换的临床意义[J].中国矫形外科杂志，2006，14（3）：200-203.