24式太极拳典型动作的下肢生物力学特征

王会会，纪仲秋，张子华，庞博，张长思

24式太极拳是1956年国家体育运动委员会组织部分专家在传统杨氏太极拳的基础上，按照由简到繁、由易到难的原则，改编成的一套强身健体的运动方式，具有广泛的群众基础，目前已经被列入了大学体育课程中，在西方国家也迅速兴起。正确的太极拳姿势不仅符合人体生理、生物力学规律，还能达到运动技击的要求。目前，对太极拳运动生物力学的研究主要集中在动作速度、身体重心变化，躯干倾斜角度、胸椎曲度的变化，下肢三关节角度变化以及演练过程中足底压力分布的变化；同时，对太极拳动作指标选取的整体性上还存在不足[1-2]。然而，少有文章对太极拳动作在膝关节受力峰值时刻下肢关节运动学、动力学和下肢肌力相关指标进行研究，利用仿真软件对下肢关节相关指标、肌力指标进行分析的文章又是极少。24式太极拳行进间动作主要包括向前移动、向后移动和侧向移动，其代表动作分别为野马分鬃、倒卷肱和云手[3]。膝关节是支撑体重和身体平衡的主要部位，也是所有关节中最复杂，最容易受伤的部位之一。因此，本研究选野马分鬃、倒卷肱、云手动作膝关节受力峰值时刻的动作特点，对比初学者和长时间太极拳练习者膝关节受力峰值时刻下肢关节角度、受力、力矩以及下肢肌肉用力特点，为大学生太极拳正确姿势练习提供科学的量化数据和理论指导。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象共30人，普通组为参加北京师范大学太极拳课的普通大学生，专业组为北京师范大学、首都师范大学和北京体育大学太极拳专项的大学生，训练年限至少3年，参加过国内外太极拳重大表演或比赛。受试者身体健康，无下肢关节病史，自愿参加本研究。受试者基本信息如表1所示。

表1 受试者基本信息(±s)Table 1 Basic information of subjects

表1 受试者基本信息(±s)Table 1 Basic information of subjects

组别 人数 性别 年龄/岁 身高/cm 体重/kg专业组 14 男 25.93±5.95 170.43±6.16 64.57±8.15普通组 16 男21.06±1.20 173.94±6.93 64.94±6.93

1.2 研究方法

1.2.1 实验设备

采用意大利BTS(Elite，Bioengineering Technology and Systems，Milano，Italy)公司生产的红外高速运动捕捉系统(型号：SMART DX700)。瑞士KISTLER公司生产的2台Kistler(型号：9286AA)。BTS FREE EMG 300表面肌电测试系统。采用丹麦奥尔堡大学开发研制计算机辅助的人类工效学和生物力学分析软件AnyBody人体建模仿真软件Version5.2，AMMR1.2(AnyBody managed model repository，AMMR)模型库中下肢模型(Gait lower extremity mode，GLEM)计算下肢关节受力、力矩以及下肢下肢肌力。

1.2.2 实验前准备

(1)三维数据采集前准备。本次实验在北京师范大学体育与运动学院运动生物力学实验室进行。检验设备是否能够正常运行，打开工作站，预热设备5 min。打开软件SMART Capture，校准设备，包括：空间全局坐标系的校准、测力台位置的校准。根据AnyBody5.2中Plugin-Gait marker set lower extremity模型的要求将Marker点贴于受试者骨性标记点上，Marker点的位置包括：左右头前部、左右头后部、胸骨与锁骨连接处、第10胸椎、胸骨剑突、左右髂前上棘、左右髂后上棘、左右大腿外侧下1/3、左右腓骨外上髁、右侧小腿外侧下1/3、左侧小腿外侧下1/2、左右脚后跟、左右外踝、左右第一跖骨、左右第五跖骨[4-5]。

(2)肌电采集前的准备。用75%酒精棉擦去皮肤表面油脂，选择各块肌腹最大的地方，将Ag-Cl表面电极且沿着其走向贴于被测肌肉肌腹隆起处并与肌纤维方向一致。

1.2.3 数据采集

设置SMART Capture采集频率为100 Hz，测力台为1 000 Hz，表面肌电采集频率为1 000 Hz[6]。开始测试之前，受试者赤脚熟悉动作、调整脚与测力台之间的位置，保证测试过程中左脚踏于第1块测力台，右脚踏于第2块测力台。直到受试者认为自己可以按照实验要求顺利完成测试。野马分鬃动作采集，受试者从两手抱球，右腿支撑，左脚收至右脚内侧，脚尖着地开始，动作过程中受试者左脚踏于第1块测力台、右脚踏于第2块测力台直到受试者准备姿势为1次有效测试。倒卷肱动作采集，准备动作为右脚支撑，左脚虚步。测试开始，左脚踏于第1块测力台，右脚踏于第2块测力台，直到受试者右脚离开第2块测力台结束为一次有效测试。云手动作采集，在整个动作过程中受试者左脚踏于第1块测力台，完成第1次云手动作，相同动作完成第2次云手测试。采集野马分鬃、倒卷肱、云手3次有效动作[7]。

1.2.4 数据处理

(1)优化模型。根据AnyBody人体建模仿真软件AMMR1.0模型库GLEM文件夹中Marker名字，运用BTS公司自带SMART Tracker软件对采集的原始数据进行命名，并另存为AnyBody软件能够识别的.c3d格式，将此文件放入AnyBody人体建模仿真软件AMMR1.0模型库GLEM文件夹中。

(2)GLEM坐标系统的定义。AnyBody人体建模仿真系统对GLEM中人体环节与整体运动关系的定义是根据国际生物力学学会(ISB)对人体关节局部坐标系统和人体骨骼肌总体坐标系统进行的定义。环节之间受力的正负值定义，环节之间的作用力方向相对于解剖姿势指向外侧定义为负值，反之为正；环节之间的作用力方向相对于解剖位置指向解剖姿势的前侧定义为正值，反之为负；环节之间的作用力方向相对于解剖姿势指向姿体的近侧定义为正值，反之为负[8-9]。

(3)GLEM下肢关节受力、力矩的计算。下肢关节受力及力矩计算，设定AnyIinputC3D类中过滤器中N=2，FC=10，即过滤为一个二阶的、截至频率为10 Hz的零相位Butterworth过滤器[16]。

(4)肌电的数据处理。

对原始肌电信号进行翻正、滤波(带通滤波10-400 Hz)，然后进行积分肌电(IEMG)的计算，截断频率为10 Hz[11]。

1.2.5 数据分析

根据3种动作周期性特点，本研究主要对受试者左侧下肢支撑期膝关节在垂直轴方向上受力最大峰值时刻的动作特点进行研究。一个支撑期定义为从左脚跟(或左脚尖)着地开始至左脚尖(或左脚跟)离地时刻结束。对一个支撑期进行时间上的100%标准化处理。对支撑期下肢关节受力和关节力矩值进行标准化处理，关节受力表示为GLEM计算值除以体重(单位：N/BW)，关节力矩表示为GLEM计算值除以体重与身高的乘积(单位：Nm/BW·BH)[12]。GLEM中对下肢关节的驱动来源于318块肌肉的用力。计算的结果为模型计算得出的下肢肌力除以体重并乘以100%(N/BW)。当肌肉力值大于5%N/BW时，定义肌肉参与了活动[13]。GLEM计算的每块肌肉进行总和的标准化，标准化后的值称为肌肉的贡献率。其方法为将所有的肌肉力相加定义为基准值，某一块肌肉的贡献率表示为这块肌肉力与基准值的比值(%)[14]。

1.2.6 统计学分析

运用SPSS13.0统计软件对相关指标进行统计学分析，数据结果均以平均值±标准差(±s)的形式表示。P＜0.05表示差异具有统计学意义。采用独立样本t检验比较专业组和普通组之间的数据。采用Pearson方法对肌电数据与仿真中得出的肌力数据进行相关分析。

2 研究结果

2.1 膝关节在垂直轴方向上受力的峰值时刻动作特点

野马分鬃动作单脚支撑期，右腿向前摆动，肢体控制重心有向前移动的趋势；倒卷肱动作单脚支撑期右腿向后摆，肢体控制重心有向后移动的趋势；云手动作单脚支撑期右腿向左侧摆动，肢体控制重心在左右方向上移动。

2.2 下肢关节角度结果对比

如表2所示，三种动作下，膝关节在垂直轴方向上受力达到峰值时刻的时间百分比普通组和专业组均无显著差异。野马分鬃动作普通组踝关节角度明显大于专业组，髋关节外展角度和旋转角度都明显低于专业组(P＜0.05)。倒卷肱动作普通组踝关节角度明显大于专业组，髋关节旋转角度明显小于专业组(P＜0.01)。云手动作普通组髋关节内收角度明显大于专业组，旋转角度和屈曲角度明显小于专业组(P＜0.05)。

表2 三种动作过程中膝关节垂直轴受力峰值时刻下肢三关节角度(±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 三种动作过程中膝关节垂直轴受力峰值时刻下肢三关节角度(±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，普通组与专业组相比(下同)。

动作 参数 普通组 专业组野马分鬃 峰值出现时刻/支撑阶段占比(%) 60.11±4.01 57.86±3.60踝关节角度/° 66.74±5.55* 62.90±3.54膝关节角度/° 114.23±14.01 109.82±12.18髋关节外展/内收角度/° -15.35±5.75* -20.95±7.20髋关节旋转角度/° 3.51±1.63** 6.67±3.21髋关节屈曲角度/° 171.37±2.76 170.28±3.47倒卷肱 峰值出现时刻/支撑阶段占比(%) 57.69±4.34 56.93±3.66踝关节角度/° 74.44±4.72** 68.65±5.89膝关节角度/° 139.35±15.31 138.28±7.85髋关节外展/内收角度/° -38.72±16.09 -33.83±8.52髋关节旋转角度/° 5.92±3.36** 7.85±2.80髋关节屈曲角度/° 166.24±4.53 169.81±3.97云手 峰值出现时刻/支撑阶段占比(%) 41.91±4.33 38.32±2.79踝关节角度/° 75.34±4.84 73.87±4.66膝关节角度/° 136.97±13.98 140.39±13.30髋关节外展/内收角度/° 10.52±4.12** 7.86±3.31髋关节旋转角度/° 3.30±1.32* 4.48±1.78髋关节屈曲角度/° 164.04±4.54*169.68±1.48

2.3 下肢三关节动力学结果对比

2.3.1 下肢三关节受力结果对比

如表3所示，野马分鬃和云手动作中，普通组髋、膝、踝三关节在矢状轴方向上的受力明显低于专业组(P＜0.05)；在野马分鬃动作中，普通组髋关节在垂直轴方向上的受力明显高于专业组(P＜0.01)，普通组髋关节、膝关节在额状轴方向上的受力明显高于专业组(P＜0.05)。倒卷肱动作中，普通组髋关节、膝关节、踝关节在额状轴方向上的受力明显高于专业组(P＜0.01)。

表3 不同峰值时刻下肢三关节受力(±s) 单位：N/BWTable 3 Force of lower limbs at different peak times(unit：N/BW)

表3 不同峰值时刻下肢三关节受力(±s) 单位：N/BWTable 3 Force of lower limbs at different peak times(unit：N/BW)

注：AnyBody软件计算关节力值除以体重。

受力位置 组别 野马分鬃 倒卷肱 云手髋关节在矢状轴方向上的受力 普通组 0.15±0.10* 0.15±0.05 0.31±0.08**专业组 0.26±0.14 0.18±0.06 0.17±0.05膝关节在矢状轴方向上的受力 普通组 0.21±0.08* 0.15±0.06 0.06±0.02**专业组 0.28±0.10 0.15±0.06 0.16±0.05踝关节在矢状轴方向上的受力 普通组 0.23±0.09* -0.15±0.05 0.08±0.02**专业组 0.28±0.10 -0.14±0.05 0.21±0.07髋关节在垂直轴方向上的受力 普通组 -8.61±1.04** -8.67±1.16 -8.09±2.12专业组 -7.03±2.16 -8.23±1.23 -8.18±2.65膝关节在垂直轴方向上的受力 普通组 -9.37±0.61 -8.67±1.16 -8.77±1.16专业组 -9.24±0.79 -8.23±1.23 -8.67±2.25踝关节在垂直轴方向上的受力 普通组 -9.68±0.89 -9.69±0.52 -9.18±1.36专业组 -9.90±0.67 -9.52±0.34 -8.52±3.41髋关节在额状轴方向上的受力 普通组 -0.55±0.18** -0.34±0.11** -0.50±0.12专业组 -0.37±0.19 -0.17±0.05 -0.43±0.14膝关节在额状轴方向上的受力 普通组 0.51±0.15* 0.44±0.28** -0.50±0.14专业组 0.38±0.13 0.15±0.07 -0.48±0.14踝关节在额状轴方向上的受力 普通组 -0.37±0.14 -0.45±0.39** 0.49±0.15专业组-0.43±0.18 -0.14±0.09 0.41±0.11

2.3.2 下肢三关节力矩结果对比

如表4所示，野马分鬃动作中，普通组髋关节外展力矩小于专业组(P＜0.05)，膝关节屈伸力矩小于专业组(P＜0.01)；普通组髋关节屈伸力矩大于专业组(P＜0.05)，髋关节旋转力矩、膝关节旋转力矩、踝关节外展力矩明显大于专业组(P＜0.01)。

表4 不同峰值时刻下肢三关节力矩结果(±s) 单位：Nm/BW·BHTable 4 Results of three joint torque at peak force on knee joint(unit：Nm/BW·BH)

表4 不同峰值时刻下肢三关节力矩结果(±s) 单位：Nm/BW·BHTable 4 Results of three joint torque at peak force on knee joint(unit：Nm/BW·BH)

注：下肢三关节力矩值为AnyBody计算下肢三关节力矩结果与体重和身高的比值。

关节力矩 组别 野马分鬃 倒卷肱 云手髋关节外展力矩 普通组 0.40±0.15* -0.31±0.09 -0.24±0.08**专业组 0.54±0.15 -0.34±0.12 -0.35±0.11膝关节外展力矩 普通组 -0.32±0.10 0.16±0.05** -0.26±0.08专业组 -0.34±0.14 0.25±0.05 -0.31±0.09踝关节外展力矩 普通组 0.55±0.22** -0.13±0.04** 0.12±0.09专业组 0.39±0.12 -0.18±0.06 0.16±0.04髋关节旋转力矩 普通组 0.05±0.03** 0.03±0.01 0.06±0.02专业组 0.02±0.01 0.02±0.01 0.03±0.01膝关节旋转力矩 普通组 -0.06±0.03** 0.02±0.01 0.06±0.02专业组 -0.03±0.01 0.03±0.01 0.04±0.02踝关节旋转力矩 普通组 0.03±0.02 -0.04±0.02** -0.03±0.01专业组 0.02±0.01 -0.02±0.01 -0.02±0.01髋关节屈伸力矩 普通组 0.36±0.10* -0.28±0.09** 0.22±0.07专业组 0.28±0.07 -0.42±0.14 0.20±0.05膝关节屈伸力矩 普通组 0.49±0.14** -0.50±0.22* -0.40±0.13专业组 0.65±0.13 -0.63±0.15 -0.34±0.11踝关节屈伸力矩 普通组 -0.44±0.09 0.38±0.12* 0.25±0.05**专业组-0.45±0.15 0.28±0.09 0.38±0.13

2.4 神经肌肉控制结果对比

本文运用表面肌电测试系统测试的积分肌电值验证了GLEM计算野马分鬃、倒卷肱、云手的有效性。所测得的积分肌电值与GLEM计算的肌电值相关系数分别为：野马分鬃动作中，胫骨前肌、腓肠肌外侧、股二头肌长头的相关系数分别为0.90、0.92、0.84、0.92；倒卷肱动作中，胫骨前肌、腓肠肌外侧、股二头肌长头的相关系数分别为0.96、0.77、0.86、0.92；云手动作中，胫骨前肌、腓肠肌外侧、股二头肌长头的相关系数分别为0.92、0.82、0.91、0.98。表5表示野马分鬃、倒卷肱、云手动作过程中，膝关节在垂直轴方向上受力峰值时刻，对普通组和专业组下肢肌肉进行对比发现，野马分鬃动作中，专业组用力较大的肌肉包括：大收肌远端、大收肌中端、耻骨肌、梨状肌、臀中肌前部、臀中肌后部、臀小肌后部、股二头肌长头、股中肌、股外侧肌下、胫骨前肌；普通组用力较大的肌肉包括：髂肌内侧、髂肌中部、阔筋膜张肌、拇长伸肌、趾长伸肌、趾长屈肌、胫骨后肌。倒卷肱动作中，专业组用力较大的肌肉包括：大收肌中端、臀中肌前部、臀小肌前部、臀小肌后部、梨中肌、股二头肌长头、半腱肌、半膜肌、腓肠肌内侧、比目鱼肌外侧、胫骨后肌内侧；普通组用力较大的肌肉包括：大收肌远端、髂肌内侧、髂肌外侧、髂肌中部、阔筋膜张肌、股外侧肌上、股外侧肌下、股外侧肌中、腓肠肌内侧、比目鱼肌内侧、胫骨后肌外侧。云手动作中，专业组用力较大的肌肉包括：大收肌远端、大收肌中端、耻骨肌、臀大肌上部、臀小肌前部、股内侧肌下、股直肌、股二头肌长头、半腱肌、半膜肌、比目鱼肌外侧、趾长屈肌、拇长伸肌、趾长伸肌。普通组用力较大的肌肉包括：臀中肌前部、臀小肌中部、髂肌外、髂肌中、缝匠肌远端、胫骨前肌。

表5 膝关节峰值时刻三种动作下肢肌力结果(±s) 单位：%N/BWTable 5 Muscle strength of lower extremity at peak force on knee joint(unit：%N/BW)

表5 膝关节峰值时刻三种动作下肢肌力结果(±s) 单位：%N/BWTable 5 Muscle strength of lower extremity at peak force on knee joint(unit：%N/BW)

肌肉名称 组别 野马分鬃 倒卷肱 云手大收肌远端 专业组 296.75±84.14 146.85±53.09 95.18±30.06普通组 170.94±61.09** 100.72±38.81** 36.39±12.24**大收肌中端 专业组 129.97±38.06 76.38±20.33 50.58±15.86普通组 48.77±9.75** 41.43±12.28** 15.71±5.31**股二头肌长头 专业组 425.17±109.64 346.01±108.99 154.64±52.01普通组 258.29±87.32** 190.31±95.73** 89.19±26.71**拇长伸肌 专业组 10.26±2.10 2.19±1.22 20.65±5.60普通组 30.04±9.81** 3.65±1.32 8.92±2.98**趾长伸肌 专业组 10.26±2.90 2.19±1.23 21.65±6.06普通组 31.00±12.32** 3.75±1.44 6.04±1.07**趾长屈肌 专业组 9.54±1.68 2.76±1.05 13.52±4.28普通组 31.39±12.23** 3.75±1.44 2.10±0.71**腓肠肌外侧 专业组 391.90±74.91 163.84±47.25 370.52±208.34普通组 598.94±143.30** 252.56±78.67** 265.04±104.93**腓肠肌内侧 专业组 727.95±129.80 320.00±106.59 746.20±229.60普通组 1399.50±204.71** 259.58±68.15* 582.90±207.08*臀大肌上部 专业组 141.65±49.95 291.44±93.23 401.99±141.00普通组 131.54±58.18 267.29±97.42 328.35±63.45**臀中肌前部 专业组 699.28±106.50 756.88±228.04 522.60±174.39普通组 928.83±225.98** 410.98±140.71** 644.93±164.80*臀中肌后部 专业组 584.43±105.12 489.47±130.35 360.87±117.51普通组 218.44±58.50** 470.14±176.12 295.09±107.83臀小肌前部 专业组 85.61±18.64 22.97±7.70 89.72±28.89普通组 83.67±29.98 42.68±14.94** 34.16±11.46**臀小肌中部 专业组 97.48±23.70 50.80±15.37 52.06±17.84普通组 72.32±26.19** 59.18±15.15 104.55±30.23**臀小肌后部 专业组 89.22±21.06 55.53±24.67 48.02±15.47普通组 43.38±13.37** 74.30±28.73** 44.24±13.78髂肌外侧 专业组 5.14±1.63 0.78±0.29 2.92±0.73普通组 16.01±4.81** 0.15±0.23** 7.46±2.56**

续表5

2.5 讨论

野马分鬃、倒卷肱、云手代表了24式太极拳动作中的向前进步、向后退步和向侧移步。野马分鬃动作有3次、倒卷肱4次、云手3次，其重复动作都在3次以上，所以，对3个动作的研究十分重要[15]。

2.5.1 野马分鬃动作下肢生物力学特点分析

对太极拳动作要领的基本要求大多是以关节来描述的，如“屈膝松胯”“旋踝转腿”等。同时，太极拳的运动要求各关节之间需要协同运动[16]。文章对野马分鬃动作过程中膝关节在垂直轴方向上受力峰值时刻不同水平练习者下肢运动学进行对比，专业组髋关节旋转角度和外展角度都明显小于普通组，踝关节屈曲角度明显小于普通组。对下肢三关节受力和力矩情况进行对比，发现专业组三关节在矢状轴方向上的受力明显高于普通组，在额状轴方向上的受力明显小于普通组；专业组髋关节外展力矩明显高于普通组，髋关节旋转力矩、屈伸力矩，膝关节旋转力矩明显小于普通组。

太极拳着数，既要求单个动作正确熟练，又要求动作之间的连贯熟练。根据“着数”的基本内容可描述为：动作正确熟练，周身动作协调，无乖戾僵硬，最终做到“心能忘手，手能忘刀，进退周旋，不思而得。”[17]控制好关节的运动方式和规律可以使太极拳动作的完成得到更好的发挥。关节角度是描述动作形式的重要指标，是反映各环节间相对位置关系，关节角度和关节力矩是影响关节周围肌肉激活程度的重要因素[18]。野马分鬃膝关节受力峰值时刻，重心依然停留在左脚，右脚从左脚内侧移向身体的右前侧，随着右脚相对于肢体位置的改变，下肢需要不断地调节下肢肌肉来完成肢体的平衡。观察到专业组用力较大的肌肉包括：大收肌远端、大收肌中端、耻骨肌、梨状肌、臀中肌前部、臀中肌后部、臀小肌后部、股二头肌长头、股中肌、股外侧肌下、胫骨前肌；普通组用力较大的肌肉包括：髂肌内侧、髂肌中部、阔筋膜张肌、拇长伸肌、趾长伸肌、趾长屈肌、胫骨后肌。

太极拳套路中“欲左先右”“欲右先左”可以使太极拳发力更加有效；太极拳下肢为三节，上节不明，无依无踪；中节不明，满腹是空；下节不明，颠覆必生。切忌下肢的双重毛病，否则关节转动不灵，做到开裆贵圆，腿部方能有力。髋关节为周身之枢纽，灵与不灵，活与不活在于步。此时普通组在弓步动作髋关节角度过于外展和旋转化解自身肌肉拉长，内劲不能完全释放。说明初学者在练习过程中外在动作形式是合理的，但是在练习过程中要注意下肢关节之间转动灵活，三节分明以及松柔自然的运动。

2.5.2 倒卷肱动作下肢生物力学特点分析

左右倒卷肱为24式太极拳第6式，代表了太极拳的退步动作。其动作要点为摆动脚着地时脚尖先着地，再慢慢过渡到全脚踏实至重心在支撑脚和摆动脚之间完成转移；同时，之前的支撑脚脚尖着地，脚后跟向左后或右后倾斜，避免两脚落在一条直线[19]。倒卷肱动作过程中膝关节在垂直轴方向上受力峰值时刻，专业组髋关节旋转角度明显大于普通组，踝关节屈曲角度小于普通组。专业组在额状轴方向上的受力明显小于普通组；专业组膝关节、踝关节外展力矩明显高于普通组，踝关节旋转力矩明显小于普通组，髋关节、膝关节屈伸力矩明显大于普通组，踝关节屈伸力矩明显小于普通组。太极拳动作要求“一动无有不动，一静百骸皆静。”即要求太极拳动作中动中有静，在练拳时要弄清楚哪些部位在动，哪些部位不动。

有研究证明，在慢速和非常慢速步态下(0.75 m/s、0.54 m/s)，下肢肌肉的功能主要是维持身体的平衡，而太极拳运动的速度会明显小于此速度[20]。外展肌和内收肌主要是维持身体的左右方向上的平衡能力，股四头肌、腓肠肌和比目鱼肌在调节身体在前后方向上的作用力。在双脚支撑期，外展肌、臀大肌、腘绳肌、股内外侧肌的主要作用是调节左右方向上的平衡；单脚支撑，主要作用肌肉是外展肌和比目鱼肌[21]。因此，比目鱼肌在倒卷肱的整个支撑期起着主要作用，专业组和普通组比目鱼肌贡献率最大；在左侧倒卷肱动作中，左侧腿从摆动期到左侧前脚掌着地，重心从右侧腿转移到左侧，左侧腿就要控制肢体在左右方向上的移动，这就需要外展肌、内收肌来对重心起到支撑稳定的作用。随着左侧前脚掌着地到整个左脚着地一直到重心完全转移到左脚之前的支撑期，需要外展肌、臀大肌、腘绳肌、股外侧肌、股内侧肌的在前后方向对重心进行控制，股四头肌、腓肠肌、比目鱼肌对调节前后方向的作用力。以上结论可以看出，倒卷肱动作过程中，普通组主要通过踝关节的运动以及膝关节的屈伸来保证动作的顺利完成，专业组主要是动作髋关节的屈伸和旋转完成倒卷肱动作。

2.5.3 云手动作下肢生物力学特点分析

云手动作要以腰为轴、松腰、松胯，不可忽高忽低，自然圆活，速度要缓慢均匀。云手动作中，专业组外展角度明显小于普通组，旋转角度、屈曲角度明显大于普通组。专业组髋关节在矢状轴向上的受力明显小于普通组，膝关节、踝关节在矢状轴方向上的受力明显高于普通组。初学者虽然按照云手基本要求完成云手动作，即外形相似，但是内劲在人体三节中的运转是无法真正体会到的。因此，普通组和专业组下肢肌肉的用力方式会呈现出显著性差异。

太极拳每个动作的变化都要符合人体生理解剖结构特点，髋关节作为球窝关节，是连接躯干和下肢的关节的枢纽，可以外展、内收、屈、伸、内、外旋和环绕。膝关节在完全伸直时，膝关节两侧侧副韧带紧张，此时膝关节只可以做屈伸运动；当膝关节屈曲20°和30°位置时，两侧侧副韧带松弛，膝关节可以做幅度较小的内收和旋转运动。单脚支撑期小腿肌肉力是保持身体平衡的主要因素，专业组腓肠肌内侧、腓肠肌外侧明显小于普通组，由于肌肉的代偿作用，普通组可能会分散更多的肌肉力来维持身体的平衡，而没有更多的肌肉使关节具有比较大的屈伸和旋转。

综上所述，膝关节在垂直轴方向上受力峰值时刻，普通组踝关节角度屈曲角度较小，引起小腿后侧肌肉牵拉较小，又因为两组膝关节屈曲角度没有显著性差异，最终引起大腿前侧肌肉牵拉较大，造成膝关节髌骨会承受较大的牵拉力。普通组髋关节外展角度较大，膝关节在额状轴方向上的受力较大。因此，较长时间太极拳练习会对普通组膝关节造成较大的损伤。建议在以后的太极拳练习过程中，初学者踝关节要有较大的踝关节屈曲角度来分散膝关节髌骨的受力，较小的髋关节外展角度减少膝关节在额状轴方向上的受力。太极拳动作中的“以腰为轴、上下相随”主要是通过髋关节的旋转来完成的，普通组在练习过程中应多关注于髋关节的旋转。

3 结论与建议

太极拳练习过程中，膝关节在垂直轴方向上受力的峰值时刻，专业太极拳练习者髋关节会表现出较大的髋关节旋转角度和较大的踝关节屈曲角度；较大的矢状轴方向上的受力、较小的额状轴和冠状轴方向上的受力。初学者在太极拳练习过程中应注意躯干的旋转，控制髋关节内收、外展的角度，在练习中应感受髋关节及躯干周围大肌群肌肉用力，进而促进太极拳练习过程中姿势的控制能力。