体操后手翻动作上肢支撑阶段的运动生物力学分析

发布时间：2018-04-04 11:09

本文选题：体操后手翻　切入点：上肢支撑　出处：《东北师范大学》2017年硕士论文

【摘要】：目的:本文希望通过运动生物力学的一般手段,从运动学、动力学、表面肌电三个方面分析后手翻动作上肢支撑阶段的技术动作特点和原理,结合上肢运动系统解剖学特点探究支撑阶段易发生损伤的部位与发生机制,为提高专项技能和预防运动损伤提供合理化建议。方法:选取12名国家二级以上自由体操专项在校大学生,身着深色紧身运动服,佩戴反光标记球,在实验室内规定区域完成体操后手翻动作。采用两台高速摄像机(JVCGC-px100)、三维测力台(AMTI,USA)、生物电测量与分析系统(Biovision,Germany)对运动员后手翻动作的运动学数据、动力学数据及表面肌电信号进行同步采集。通过美国Ariel公司的The APAS System三维影像解析系统对采集到的影像进行剪辑、数字化、合成和平滑处理,获得各关节点位移、速度、加速度数据,各关节角度、角速度、角加速度数据;通过Excel2016软件对动力学数据进行常规统计学处理以及微积分运算,得到垂直地面反作用力、负载率、负载衰减率等数据,并通过Origin pro9.0软件计算垂直地面反作用力峰值时的冲量;采用Dasylab8.0软件对采集到的肌电信号进行滤波和全波整流,通过同步触发器产生的方形波确定上肢支撑阶段的起止位置,对该时间段进行截取后计算积分肌电。最后通过Excel 2016软件对数据进行运算、整理、储存并建立数据库,运用GraphPad Prism 6软件进行数据分析及图表绘制。结果:1、本文将体操后手翻动作划分为三个阶段:第一腾空阶段、上肢支撑阶段和第二腾空阶段,本次实验12名受试者的各阶段耗时为(0.28±0.02)s,(0.32±0.04)s和(0.14±0.02)s。2、上肢支撑阶段的手掌着地瞬间,重力臂为(0.03±0.01)m,制动角度为(87.94±0.63)°。3、上肢支撑阶段,足部在水平运动方向上的速度峰值为(9.62±1.88)m/s,峰值出现时间为(1.25±0.207)s,重心在水平运动方向上的速度峰值为(1.76±0.73)m/s,峰值出现时间为(1.275±0.212)s,足与重心在水平运动方向上运动速度的pearson相关系数为0.944±0.05,呈高度相关。4、在上肢支撑阶段,手刚刚触地时,肩、肘、腕三个关节的关节角度为(135.3±7.4)°、(146.1±3.0)°和(104.4±6.8)°;在手离地的瞬间,肩、肘、腕三个关节的关节角度为(116.1±7.6)°、(160.6±3.9)°和(146.7±21.4)°;整个上肢支撑阶段,肩、肘、腕三个关节关节角度的最小值为(102.3±5.3)°、(111.8±12.0)°和(94.9±5.0)°;缓冲阶段三个关节的最大缓冲角度为(98.5±7.0)°、(111.8±12.0)°和(102.3±5.3)°。5、在上肢支撑阶段,运动员从手触地开始到出现垂直地面反作用力峰值的时间为(0.037±0.009)s,峰值为(2.81±0.48)BW,当垂直地面反作用力达到峰值时,冲量为(9.61±1.97)N/s。6、上肢支撑阶段,最大负载率为(381.96±103.93)BW/s,最大负载率出现的时间为(0.025±0.004)s;最大负载衰减率为(-337.64±117.81)BW/s,最大负载衰减率出现时间为(0.041±0.006)s。7、在后手翻动作上肢支撑阶段,斜方肌上部的IEMG值为(0.35±0.09)mv·s,三角肌中束的IEMG值为(0.29±0.08)mv·s,三角肌前束的IEMG值为(0.26±0.06)mv·s,肱三头肌的IEMG值为(0.24±0.05)mv·s,腕伸肌的IEMG值为(0.2±0.05)mv·s,腕屈肌的IEMG值为(0.49±0.15)mv·s。结论:1、在手触地瞬间,重力臂的长度仅为(0.03±0.01)m,制动角度达到(87.94±0.63)°,有利于运动员保持运动速度,减少水平运动方向上力量的损耗。2、在上肢支撑阶段,足与重心在水平运动方向上的速度呈高度相关(相关系数:0.987),增加下肢的摆动速度可以增加人体在运动方向上的运动速度。3、在上肢最大缓冲位置,肘关节投影在X轴方向上超过腕关节(0.04±0.003)m,腕关节处于被动内收状态,关节软骨盘收到挤压,长此以往容易造成腕关节损伤。4、在上肢支撑阶段,当垂直地面反作用力达到峰值时,人体需要承受(2.81±0.48)倍的身体重量。并且当垂直地面反作用力增加并达到峰值时,肩、肘、腕三关节的关节角度持续变小,腕屈肌、肱三头肌、三角肌前束等肌肉被拉长,处于离心收缩状态。5、在上肢支撑阶段,最大负载衰减率几乎与肩、肘关节的角加速度最大值同时出现,说明在该阶段肩、肘关节角度减小可有效减少地面支撑反作用力。6、在上肢支撑阶段,腕屈肌的放电总量最高,这与其频繁被拉伸的离心收缩工作方式和离地推撑阶段较高的活动强度有关。
[Abstract]:Objective : To study the technical action features and principles of hand - turning motion during the upper limb support stage from three aspects : kinematics , dynamics and surface myoelectricity by means of the general means of motion biomechanics . In the upper limb support stage , the peak value of the three joints of the foot and the wrist in the horizontal movement direction was ( 101.3 卤 7.44 ) 掳 , ( 111.8 卤 12.0 ) 掳 and ( 104.3 卤 5.3 ) 掳 . The maximum loading rate was ( 381.96 卤 103.93 ) BW / s when the vertical ground reaction force reached the peak , and the maximum load decay rate was ( - 337.64 卤 117 ) . Conclusion : 1 . In the upper limb support stage , when the vertical ground reaction force reaches the peak value , the joint angle of the shoulder , elbow and wrist joint is higher than that of the wrist joint ( 0.04 卤 0.003 ) m .

【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：G804.6;G832

【参考文献】