踏板健身操受力負荷與技術關聯性的實驗研究

宋艷

摘 要：研究目的是確定踏板練習的技術特點，所關聯到運動系統在健身操運動中的踏板負荷。通過運動生物力學實驗方法獲得相關數據，采取數理統計分析法對相關變量進行數理分析。研究結果顯示，教練員的足內收角度明顯小于學生，教練員與學員相比，在合拍提起時其膝關節角度明顯要高。

關鍵詞：踏板健身操 運動系統 超負荷 運動技術

中圖分類號：G80 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2813（2018）06（a）-0055-02

踏板健身操在健身俱樂部是一種最受歡迎的運動形式。許多研究者探討了它對循環系統、呼吸系統、耐力以及肌肉力量的積極性影響[1]。但是，踏板運動的量和強度過大，可能會導致運動系統的過載，這也許 從對踝關節和膝關節及脊柱的損傷方面表現出來。目前已產生了新的體能形式，如在核心板平臺上進行的練習，其形式類似于有節奏的踏板健身操。損傷問題（尤其是踝關節）非常嚴重[2]。

1 研究對象與方法

本研究以大學體育學院學生為研究對象。第一組成員（n=12）由教練員組成（年齡為（26.1±0.4）歲、體重（63.14±9.8）kg、身高（168.9±4.0）cm、體重指數22.19±3.6），之前參加過踏板健身操的等級訓練。第二組成員（n=12）是由非專業的學生組成（年齡為（20±0.9）歲、體重（63.1±9.13）kg、身高（166.8±2.9）cm、體重指數22.64±2.9），之前從未參加過踏板健身操訓練。根據運動學和運動力學數據采用BTS MART系統收集。對以下變量進行分析：對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）以及地面內外反作用力Fx最大（m-IGRF）、踝關節在矢狀面上的屈曲角度、橫切面內的外展內收角度、膝關節的彎屈與伸展角度、軀干在矢狀面內的彎曲角度[3]。實施統計分析的統計軟件使用版本為12.5軟件。此外，對于所有測量變量的平均數和標準偏差進行了計算。當概率小于或等于0.05時，（P≤0.05），結果被認為有顯著性差異。

2 研究結果

對比GRF數值發現獲得3種水平在實施教練員與非專業人員之間進行的任務。統計有顯著性差異僅僅是在從上面的平臺踏下來所觀察到的a-pGRF過程以及踏上去的m-IGRF過程。觀察到兩組間的足內收角度有顯著性差異。對于運動的過程中所顯示出非專業人員的獲得數值與教練員們對比，足內收達到一種更大的程度。另外，在踏上與踏下時軀干彎屈更為明顯地高于非專業人員。然而，在教練員組膝關節角度明顯加大。為了描述運動的范圍，以及教練員和非專業人士之間的差異，他們的數值在運動周期中被統一化。在運動周期內足背跖屈對于教練員們為24.5°±2.2°而對于非專業人員為22.1°±1.7°。在整個運動周期內足內收外展的角度教練員人員為11.6°±3.5°相對于非專業人員為11.9°±3.1°而略微變小。教練員為80.2°±7.4°，相對于非專業組范圍85.1°±7.1°對比膝關節彎屈角度顯著減少。軀干彎曲的范圍兩組之間相似（教練員為8.6°±1.3°和非專業人員8.4°±1.9°）。

3 討論

通過觀察兩組成員當踏上工作臺足內收和a-pGRF之間的統計有明顯的相關性（顯著性水平P≤0.05）。相關等級關系系數非專業組為0.623而教練員組為0.538。教練員的足彎曲角度與vGRF構成的相關性系數為0.582。垂直地面反作用力（vGRF）的分析表達在體重模塊，當上踏和下降時表現出與其他人員的研究相類似的結果。在工作臺上面放置足的技術可以通過前后（a-pGRF）以及內外側（m-iGRF）地面反作用力來描述，沿矢狀面和橫切面的運動范圍。通過對a-pGRF的行動路線的分析判定在工作臺上面放置足的技術不同于爬樓梯。爬樓梯開始時前腳掌觸地，隨后是腳跟觸地。在踏板操運動過程中，而是腳后跟先接觸地表面，此時a-pGRF數值超過爬樓梯的兩倍。此外，教練員與非專業人員之間也存在顯著性差異。對于教練員組a-pGRF數值在統計學上明顯高于非專業人員組。在該項研究中，當上踏工作臺時所獲得的a-pGRF相對值為平均體重的0.020。

研究表明在運動中踝關節肌肉承受最大vGRF是足弓剛一接觸地面的一瞬間。這意味著跖屈的角度在接觸地面時越低，擺脫GRF的肌肉能力就越小，對于下工作臺是至關重要的。此外，在教練員組中足屈角度和vGRF值之間存在著關聯性。這些事實也反映出，上下臺階時外展和內收角度是引起受傷的另一個原因。觀察發現非專業人員在下臺階時相對于標準關節活動度，內收角度超過20°。對非專業人員步態分析表明，當腳在接觸地面的一瞬間，它被外展大約17°并且然后回復到中性位置相當于在平地上的步態。

膝關節力學表明，膝關節屈伸的關節角度與膝關節屈伸的力臂肌肉有關。當膝關節屈曲角度任意大或小、肌肉力臂就很短并且膝關節屈、伸肌力矩也就非常小。膝蓋伸直可以顯著降低肌肉擺脫地面的反作用力，從而增加關節表面的負荷。研究中觀察到兩組成員采取較小的膝關節角度執行跳下任務，這就是受傷的另一種原因。

4 結語

通過對兩組的觀察發現，踝關節超負荷的發生結果是由于股骨外旋關節彎屈角度小所導致。當上下運動時軀干彎屈有一個小的角度引出一種導致踏板健身操參與者腰部疼痛的原因。在踏板操課中多次重復這樣的有害負荷分布可能是這些關節疼痛和損傷的原因。研究表明，在矢狀面當軀干彎曲角度等于60°時，脊柱產生的力矩最大。當上踏時大約5°而當下踏時約10°表明踏板操練習的參與者腰部導致疼痛的一種可能性原因。此外，在矢狀面內軀干彎屈的角度增大可以減少腰部的疼痛。

參考文獻

[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 吳蔚.成人正常股骨解剖測量及其在膝關節置換的臨床意義[J].中國矯形外科雜志，2006，14（3）：200-203.