對乒乓球運動中三種步法的足底壓力分析

尹 彥 曲 峰

(1.廣西體育科學研究所 南寧 530031;2.北京體育大學 北京 100084)

對乒乓球運動中三種步法的足底壓力分析

尹 彥1曲 峰2

(1.廣西體育科學研究所 南寧 530031;2.北京體育大學 北京 100084)

應用運動生物力學原理,對乒乓球運動中三種步法的足底壓力進行分析,得到以下主要結論：乒乓球典型步法動作過程中雙腳的足底壓力主要承載區域集中在足前區,足中區受力不明顯。擊球發力腳足后區足底壓力峰值交叉步步法最大,并步步法次之,跨步步法最小。前足中區為足前區較為穩定的主要受力區域,前足外側區和前足內側區所受足底壓力峰值的大小與步法的動作形式有關。

乒乓球;步法;足底壓力

1 前言

乒乓球運動在迅速發展,上肢技術在不斷豐富創新,隨之也就對下肢的步法移動提出了更高要求。步法是指乒乓球運動員為回擊不同來球而變化位置時所采用的合理移動方法[1],它是及時準確地使用與銜接各項技術動作的樞紐,也是執行各項戰術的有力保證[2]。本文通過對乒乓球運動中三種步法的足底壓力進行分析,試圖通過不同動作指標的對比分析得出乒乓球專項的足底壓力特征,從而為足踝部損傷研究和運動鞋專項化的相關領域提供實驗依據和理論基礎。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

本研究選取了20名青年運動員為受試者。受試者均為北京體育大學競技體育學院乒乓球專項運動員,受試者基本情況見表1。

表1 受試者基本情況統計表(n=20)

2.2 實驗儀器

本研究應用比利時 RSscan公司生產的FOOTSCAN(R)INSOLE鞋墊式足底壓力測量系統,鞋墊厚度為0.7～2.2mm,全部使用壓阻式傳感器,每平方厘米約有4個傳感器,采樣頻率500Hz。

2.3 研究方法

選擇與受試者鞋內底尺碼符合的足底壓力測試鞋墊,墊于乒乓球專項運動鞋中,鞋墊大小與鞋內底邊緣吻合,確保測試鞋墊無折痕。配戴測試設備后,受試者進行3～5min適應性動作練習。

采集受試者使用跨步、并步、交叉步三種步法分別向正手位和反手位移動擊球時足底所受的壓力情況。每組步法動作測試時得到至少三次動作技術質量較高,足底壓力數據完整的動作。

足底壓力數據選取每人每種動作三個連續的動作周期數據,取平均值進行分析。為了排除體重對地面反作用力和足底壓力的影響,并使不同受試者的數據結果具有一定的可比性,本研究對足底壓力數據進行了力值除以體重的數據標準化處理,標準化后的數據表示為體重的倍數,單位設為BODY WEIGHT(BW)。

3 足底壓力分區方法及測試指標的選取

實驗受試者均為右手執拍,本文根據研究需要將正手跨/并步中的左腳(即支撐腳)稱為移動輔助腳,右腳(即跨步腳)稱為擊球發力腳;將反手跨/并步中的右腳稱為移動輔助腳,左腳稱為擊球發力腳。交叉步動作中將正手交叉步中的左腳稱為擊球發力腳,右腳稱為移動輔助腳;反之,反手交叉步中的右腳為擊球發力腳,左腳為移動輔助腳。

本研究在FOOTSCAN(R)INSOLE鞋墊式足底壓力測量系統中把足底分成5個區域,如圖1所示,即整個足底分為足后區、足中區和足前區,其中足前區又分為內側區、中區和外側區。

圖1 足底壓力分區示意圖

三個主要測試指標為壓力峰值/體重、壓力峰值百分比、前足各區壓力峰值百分比。各指標及其定義描述如表2所示。

表2 足底壓力測試指標定義

4 結果與分析

4.1 跨步步法的足底壓力分析

受試者做跨步步法動作時的足底壓力數據見表3。

表3 跨步步法足底壓力峰值的平均值(±2)及百分比(n=20)

表3 跨步步法足底壓力峰值的平均值(±2)及百分比(n=20)

正手跨步反手跨步足后區 足中區 足前區 足后區 足中區 足前區擊球發力腳壓力峰值/體重 0.6±0.25 0.28±0.11 0.91±0.14 0.56±0.28 0.33±0.16 0.95±0.2壓力峰值% 33.43 15.53 51.04 30.10 17.95 51.95移動輔助腳壓力峰值/體重 0.75±0.35 0.28±0.07 0.85±0.14 0.6±0.04 0.31±0.05 0.76±0.16壓力峰值% 39.74 14.67 45.60 35.98 18.17 45.85

由表3中可以看出,受試者在做跨步的步法動作時,支撐階段的雙腳足底壓力主要承載區域均為足前區,足中區受力不顯著,足后區在支撐階段所受壓力峰值超過一半體重,但是不如足前區受力明顯。跨步步法多用于近臺快攻打法中還擊正手位大角度來球,受試者在做正手跨步動作向正手位移動的同時,為了迎擊近臺球,身體重心向近臺方向移動,此時足前區相對足后區受力增加,因此正手跨步動作過程中足前區受力相對各區最為明顯,反手跨步動作的足底受力情況與之同理。

擊球發力腳與移動輔助腳相比,足中區受力情況二者無明顯差異,足前區受力擊球發力腳更大,足后區受力移動輔助腳大于擊球發力腳。由于擊球發力腳還要承擔主動蹬伸發力參與擊球動作以及回到原位的任務,此時作為蹬伸動作主要受力區域的足前區承擔的壓力更多;而移動輔助腳在整個正手跨步動作過程中大部分時間處于全腳支撐狀態,受力較為分散,所以移動輔助腳的足前區與足后區受力情況的差異較小。

通過上述分析可知,跨步動作中足前區對于承載足底壓力所貢獻的作用是最大的,因此有必要對其進行進一步的分析。受試者做跨步動作時前足各區的足底壓力數據見表4。

由表4中可以看出,受試者做正手跨步動作時,雙腳在支撐階段足前區的足底壓力的承載區域主要集中在前足內側區和前足中區,反手跨步動作的情況相同。

表4 跨步步法前足各區壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

表4 跨步步法前足各區壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

正手跨步反手跨步前足外側 前足中區 前足內側 前足外側 前足中區 前足內側擊球發力腳壓力峰值/體重 0.33±0.05 0.4±0.06 0.38±0.14 0.24±0.02 0.39±0.15 0.43±0.09前足各區% 29.83 36.06 34.11 23.02 36.80 40.18移動輔助腳壓力峰值/體重 0.22±0.04 0.36±0.03 0.35±0.13 0.24±0.12 0.35±0.13 0.28±0.05前足各區% 24.06 38.38 37.56 28.15 39.89 31.96

正手跨步動作過程中,擊球發力腳的足前區足底壓力的集中區域要偏向于前足中區,這與正手跨步移動擊球時,執拍的右手與擊球發力腳的相對位置較遠,有關在壓力峰值出現前后的一段時間內,身體重心偏向擊球發力腳外側,使作為發力蹬伸主要壓力承載位置的第一跖趾關節所在前足內側區的壓力峰值相對減小。但是這種偏向是不明顯的,移動輔助腳前足中區與前足內側區的差異就很小,反映到反手跨步動作中則表現為擊球發力腳前足內側區的壓力峰值高達體重的0.43倍,明顯高于前足中區。同時反手跨步的移動輔助腳前足中區的壓力峰值高于前足內側區,這與受試者反手跨步擊近臺球時,執拍手并未超過擊球發力腳并與移動輔助腳的相對位置較近,身體重心位于擊球發力腳和移動輔助腳之間有關。

4.2 并步步法的足底壓力分析

受試者做并步步法時的足底壓力數據見表5。

表5 并步步法足底壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

表5 并步步法足底壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

正手并步反手并步足后區 足中區 足前區 足后區 足中區 足前區擊球發力腳壓力峰值/體重 0.59±0.28 0.25±0.1 1.08±0.22 0.6±0.14 0.25±0.07 1.03±0.27壓力峰值% 30.71 13.00 56.28 32.10 13.22 54.68移動輔助腳壓力峰值/體重 0.69±0.33 0.33±0.08 1.02±0.13 0.75±0.46 0.3±0.1 0.94±0.12壓力峰值% 33.22 16.27 50.51 37.38 14.80 47.82

由表5中可以看出,受試者在做并步的步法動作時,雙腳足底的壓力承載區域主要集中在足前區,足中區受力均不明顯。足后區的受力絕對值相對中區較高,但是相對足前區所受壓力峰值,除了反手并步移動輔助腳足后區與足前區的壓力峰值百分比相差10%左右,其他都相差20%左右。并步動作擊球發力腳和移動輔助腳在移動過程中的動作形式大致相同,區別在于擊球發力腳在擊球前要主動蹬伸發力參與完成擊球進攻動作,此時擊球發力腳的足前區成為蹬伸發力動作最主要的壓力承載區域。

并步步法動作的整個過程中,雙腳的足前區仍是足底壓力的主要承載區域,受試者做并步步法時足前區各區的足底壓力分布數據見表6。

由表6中可以看出,并步步法動作過程中,雙腳足前區足底壓力的承載區域主要集中在前足內側區和前足中區,受試者使用正手并步步法移動擊球時,擊球發力腳有一個主動的內旋蹬伸發力的動作,這樣的動作使第一跖趾關節和第一足趾所在的前足內側區成為最主要的足底壓力承載區域,而移動輔助腳在支撐階段只起到保持身體平衡的作用,前足中區和前足內側區的壓力峰值因此沒有明顯差異。當受試者使用反手并步步法移動擊球時,擊球發力腳主動內旋蹬伸發力參與完成擊球動作,其前足內側區的壓力峰值最大,而移動輔助腳足前區的壓力主要集中在前足中區,這種現象可能是受試者回擊反手位來球后移動輔助腳回到原位過程中的蹬伸到前足支撐時的身體重心靠近前足中區所造成的。

表6 并步步法前足各區壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

表6 并步步法前足各區壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

正手并步 反手并步前足外側 前足中區 前足內側 前足外側 前足中區 前足內側擊球發力腳壓力峰值/體重 0.26±0.08 0.42±0.07 0.57±0.31 0.28±0.05 0.44±0.13 0.47±0.16前足各區% 21.03 33.93 45.04 23.39 36.82 39.78移動輔助腳壓力峰值/體重 0.37±0.09 0.45±0.09 0.46±0.17 0.33±0.13 0.44±0.1 0.35±0.08前足各區% 29.11 35.31 35.58 29.09 39.54 31.38

4.3 交叉步步法的足底壓力分析

受試者做交叉步步法時的足底壓力數據見表7。由表7中可以看出,受試者在做交叉步的步法動作時,雙腳足底的壓力承載區域主要集中在足前區,足中區受力均不明顯,足后區對于足底壓力的貢獻雖然不如足前區那么大,但是其所受足底壓力峰值的絕對值很高,由于交叉步步法動作移動范圍較大,擊球發力腳在移動到擊球位置落地后,受試者處于單足支撐階段,在這個階段中,身體重量全部集中在擊球發力腳上,因此擊球發力腳所承受的足底壓力明顯高于移動輔助腳。擊球發力腳的主動蹬伸發力和移動輔助腳的蹬伸返回原位都是完成蹬伸動作的足前區承受壓力最大的原因。

表7 交叉步步法足底壓力峰值的平均值±s)及百分比(n=20)

表7 交叉步步法足底壓力峰值的平均值±s)及百分比(n=20)

正手交叉步 反手交叉步足后區 足中區 足前區 足后區 足中區 足前區擊球發力腳壓力峰值/體重 0.81±0.27 0.26±0.09 1.05±0.4 0.96±0.39 0.31±0.12 1.04±0.17壓力峰值% 38.40 11.99 49.61 41.12 13.59 45.30移動輔助腳壓力峰值/體重 0.56±0.11 0.26±0.07 0.97±0.15 0.78±0.31 0.26±0.07 1.02±0.25壓力峰值% 31.07 14.65 54.28 37.78 12.52 49.69

交叉步步法動作的整個過程中,雙腳的足前區是足底壓力的主要承載區域,受試者做交叉步步法時足前區各區的足底壓力分布數據見表8。

表8 交叉步步法前足各區壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

表8 交叉步步法前足各區壓力峰值的平均值(±s)及百分比(n=20)

正手交叉步 反手交叉步前足外側 前足中側 前中足內側 前足外側 前足中區 前足內側擊球發力腳壓力峰值/體重 0.32±0.12 0.43±0.16 0.68±0.51 0.45±0.17 0.49±0.11 0.37±0.14前足各區% 22.42 30.37 47.21 34.44 37.37 28.19移動輔助腳壓力峰值/體重 0.38±0.19 0.44±0.09 0.33±0.07 0.22±0.04 0.41±0.06 0.51±0.24前足各區% 33.17 38.32 28.51 19.71 36.17 44.12

由表8中可以看出,受試者做正手交叉步步法動作時,擊球發力腳足前區足底壓力的承載區域主要集中在前足內側區,達到了體重的68%;移動輔助腳足前區的主要壓力承載區域集中在前足中區和前足外側區,兩區的壓力峰值百分比超過了70%。正手交叉步移動擊球過程中,足前區在擊球發力腳主動蹬伸用力并回歸原位時是主要的足底壓力承載區域,受到的壓力最大,而正手位擊球時執拍手與身體的相對位置決定了身體重心靠近前足內側區,因此足前區的內側區受力最大。

而受試者做反手交叉步步法動作時,擊球發力腳足前區的壓力主要集中在前足中區和前足外側區,兩區的壓力峰值百分比達到了72%;移動輔助腳足前區的壓力主要集中在前足中區和前足內側區,兩區的壓力峰值百分比達到了80%。反手交叉步移動擊球過程中,受試者擊球發力腳的足前區在擊球前后的一段時間內受到的壓力最大,反手位擊球時除了執拍手臂超過擊球發力腳外,身體大部分都沒有在運動方向上超過擊球發力腳,這種情況決定了身體重心靠近前足外側區,因此反手交叉步足前區的受力主要集中在前足中區并偏向于前足外側區。反手位和交叉步的大范圍移動導致反手交叉步步法動作的連貫性不強,移動輔助腳在中間擔當了一部分調整重心的工作。調整重心后移動輔助腳蹬伸發力回歸原位時足前區受力最大,蹬伸的動作使前足內側區成為足底壓力的主要承載區域。

4.4 三種步法足底壓力的比較分析

圖2 三種步法擊球發力腳足底各區壓力峰值平均值的比較(n=20)

圖3 三種步法移動輔助腳足底各區壓力峰值平均值的比較(n=20)

從圖2、圖3中可以看出,受試者做三種步法動作時,足前區是雙腳最主要的足底壓力承載區域,足前區所受足底壓力峰值明顯高于足中區和足后區。足中區受力不明顯,足后區在落地緩沖階段承擔一定的足底壓力。交叉步步法動作中,擊球發力腳足后區所受足底壓力峰值明顯大于跨步步法,并且差異具有顯著性。從跨步步法到并步步法再到交叉步步法,隨著移動距離和第一受力階段所受第一峰值力的增大,擊球發力腳足后區所受足底壓力峰值也隨之有增大的趨勢,表現為交叉步步法最大,并步步法次之,跨步步法最小。

將作為足底壓力主要承載區域的足前區更加細分為前足外側區、前足中區和前足內側區三個區域。從圖4、圖5中可以看出,受試者做三種步法動作時,雙腳的前足中區所受到的足底壓力峰值與步法動作形式關系不大。足前區的足底壓力峰值情況表現為以前足中區為穩定的主要受力區域,同時最大壓力峰值根據不同的步法動作形式偏向前足的外側區或者內側區。較為明顯的是反手交叉步步法動作的擊球發力腳前足外側區所受足底壓力峰值大于反手跨步和反手并步,并且差異具有顯著性;正手交叉步步法動作的前足內側區所受足底壓力峰值大于正手跨步和正手并步,并且差異具有顯著性。而移動輔助腳則是正手交叉步中的前足外側區和反手交叉步中的前足內側區為足前區足底壓力主要承載區域,明顯大于跨步步法和并步步法,并且差異具有顯著性。

圖4 三種步法擊球發力腳前足各區足底壓力峰值平均值的比較(n=20)

圖5 三種步法移動輔助腳前足各區足底壓力峰值平均值的比較(n=20)

5 結論

5.1 三種步法動作雙腳的足底壓力主要承載區域集中在足前區,足中區受力不明顯。

5.2 擊球發力腳足后區足底壓力峰值交叉步步法最大,并步步法次之,跨步步法最小。

5.3 前足中區為足前區較為穩定的主要受力區域,前足外側區和前足內側區所受足底壓力峰值的大小與步法的動作形式有關,其中前足內側區比前足外側區更多的成為足前區的主要受力區域。

1 徐增琪主編.中國體育教練員崗位培訓教材(乒乓球)[M].北京：人民體育出版社,2005

2 劉建和.乒乓球教學與訓練[M].北京：人民體育出版社,2004

3 體育院校通用教材——乒乓球[M].北京：人民體育出版社,1992

4 李建設,王立平.足底壓力測量技術在生物力學研究中的應用與進展[J].北京體育大學學報,2005,(2)：191-193

5 JAMESG.The Biomechanics of Sports Techniques[M].U.S.A.1995

6 教材編寫組.體育院校教材.運動生物力學[M].北京：人民體育出版社,1995

7 鄭秀瑗,等.現代運動生物力學[M].北京：國防工業出版社,2002

Analysis of the Plantar Pressure in Three Kinds of Footwork of Table Tennis

YIN Yan,et al.
(Guangxi Sport Science Research Institute,Nanning)

Footwork plays an important part in the completion of the batting action.In this paper,three kinds of footwork of table tennis were selected to be tested by using the methods of the plantar pressure.The main conclusions were followings：The forefoot was the main pressure zone of the footwork.The peak of the plantar pressure in the postpedes of the batting foot which is in the cross step is the largest of the three kinds of footwork.The mid-zone is the main pressure zone of the forefoot.

table tennis;footwork;plantar pressure

尹 彥(1984-),男,河南南陽人,碩士學位,研究實習員,主要研究方向：運動生物力學。