人體動力鏈的釋義與應用研究

史 衍，張 磊

（首都體育學院體育教育訓練學院，北京 100191）

人體動力鏈的釋義與應用研究

史 衍，張 磊

（首都體育學院體育教育訓練學院，北京 100191）

本文采用文獻資料法、專家訪談法、比較法、邏輯分析法等研究方法，深入討論了“系統動力學”學說視角下“人體動力鏈”的內涵、結構以及分層體系，并在此基礎上闡明“人體動力鏈”在提升體育教學效果，提高運動訓練的質量、加速運動性傷病康復等方面的應用前景，并且在一定程度上豐富了“人體鏈結構”的理論內涵。

人體動力鏈；概念分析；應用

體育運動中人體的運動行為是依靠大量的動作實現的，而動作背后蘊含的是由人體骨骼、骨關節、肌肉、神經所組成的運動系統的機械運動規律。“結構決定功能”，我們把動作依據特定的時間序列和空間排列規律稱為運動學結構。那么，人體運動狀態的變化過程中下肢、軀干、上肢以及頭部等多個環節的動態有序連接就構成了人體的運動鏈。然而，人體運動狀態的變化必然伴隨各種力的相互作用以及各種能量的產生，轉換與消耗。因此，國外學者在20世紀50年代，提出了“動力鏈”（Kinetic Chain）的構念，經過半個世紀的發展，特別是近20年來的深入研究，動力鏈概念在國外運動康復醫學領域已經得到了廣泛的推廣與應用。反觀國內，雖然關于人體動作的動力學結構研究已經引起了國內相關學者的重視，但是“動力鏈”概念提出至今，其界定一直困擾著研究者，在相關文獻中的類別歸屬、本質特征等方面出現較大的分歧。一些學者試圖從不同的角度來詮釋對“動力鏈”的多種認識，但是體育學術領域尚無明確的概念。基于此，本文從人體解剖學、人體生理學和力學等學科角度運用系統動力學的觀點較詳細地闡述了“人體動力鏈”的概念、組成以及在體育運動中的應用，以便更好地提高其在體育教學和運動訓練過程中的實用價值。

1 “動力鏈”概念的研究現狀

1.1 鏈結構

鏈結構是描述系統各要素在時間或空間上排列和組合的具體形式之一，定義表述為：一定數目的物體由具有一定運動學特性的鉸鏈相連接。常用于計算機、化學、土木工程、機械工程、力學、航空、建筑等相關學科。而人體鏈結構的直觀認識始于人體解剖學研究，基本上是對人體存在的多種運動性與非運動性連接結構的現象解釋。

1.2 “動力鏈”概念的由來

通過文獻分析可知，“動力鏈”一詞在國內文獻中首次出現在化學研究領域，表述為“大多數（有機聚合物）自動氧化的動力鏈長大”。而作為人體運動學研究使用時，首次出現生物力學領域，表述為：“股骨-十字韌帶-脛骨是一個閉合的動力鏈。”然而，“動力鏈”作為一個概念，在體育學術領域尚無明確的定義。但一些學者從不同的角度提出過動力鏈，也形成了對動力鏈的多種認識。

谷化錚、陳剛指出：“在完成技術動作過程中，將參與完成動作的肢體連成一個‘鏈’，參與完成動作的每一個部分則是鏈上的一個環節”，“核心力量就是動量在動力鏈（Action Chain）的傳遞過程中發揮著‘核心’作用。”呂中凡認為：“運動技能是特定順序的多關節運動，被稱為動力鏈（Kinetic Chain）”“從生物力學的角度看，弱鏈是指生物力學鏈上的薄弱環節，肢體的運動可以看作由一個個關節構成的運動鏈上的傳遞。”師文月提出，動力鏈（Kinematical Chain）由關節鏈與肌肉鏈2部分組成，是人體的動力系統和日常訓練實踐中最為強調和重視的一類鏈結構，因為它直接關系著運動技術的完成、負荷效果、運動效率以及訓練質量等。梁雁秋、邱艷芬、林寬佳等在引用Steindler教授的理論時，表述為肢體的動作可以區分為閉合式動力鏈和開放式動力鏈。

通過上述分析可知，“動力鏈”概念是外來語，是不同學者對國外文獻中“Kinetic Chain”“Kinematic Chain”“Dynamic Chain Structure”“Action Chain”“Power Chain”的翻譯。由于受譯者的專業背景和認知水平等因素的影響，對于“動力鏈”概念的界定也呈多元趨勢。另一方面，通過查閱國外相關文獻資料可以發現，國外“動力鏈”（Kinetic Chain）的概念來源于工程學，借鑒引用的目的是為了更好理解人體運動的生理學基礎。隨后該術語廣泛的應用于臨床醫學，如肌肉骨骼系統矯正、運動醫學、神經康復以及假肢和矯形器制作等方面。

1955 年 Steindler提出2種運動形式，肢體的動作可以區分為閉合式動力鏈運動（Close Kinetic Chain Exercise，CKCE）和開放式動力鏈運動（Open Kinetic Chain Exercise，OKCE），并且對此觀念進行了解釋：閉合式動力鏈運動是人體運動時肢體末端或遠段對抗相應阻力；開放式動力鏈運動是人體運動時肢體末端或遠段自由移動沒有阻力。

美國國家運動醫學學會將“動力鏈”界定為：人體所有的練習方法都包含動力鏈結構，動力鏈結構是指人體神經、肌肉和骨骼系統的相互關系與鏈接方式。它可以分為兩種類型：閉合式動力鏈（Closed Kinetic Chain）和開放式動力鏈（The Open Kinetic Chain），它們都可以用來描述或界定動作練習方式。

投稿日期：2015-12-01

Mike Reinold把“Kinetic Chain”解釋為“動力鏈結構”，提出“動力鏈連鎖反應”（Kinetic Chain Ripple Effect）的概念，并指出“動力鏈”概念本身并沒有太大的價值，真正的價值是概念背后所蘊含的分析人體特定部位如何通過動力鏈結構來影響其他部位狀態的規律卻經常被我們所忽視。

鑒于此，我們可知國內外對于“動力鏈”概念的釋義還是存在一定的差異性。為了學術研究的嚴謹性，有必要結合國內外對于“動力鏈”概念的釋義，站在多學科研究的角度分析其異同點，見表1。

表1 國內外對于“動力鏈”概念解釋的異同點分析

1.3 “動力鏈”與“運動鏈”的辨析

在體育運動中，關于運動鏈的研究由來已久。熊綺華教授從機構學的角度提出：“人體可視為與機構相當的生物運動鏈，人體所有可活動的關節的節段都是該運動鏈的環節，即構件，而每一對鄰接的環節的關節都叫做運動副。這樣我們就可以將由非剛硬環節并通過關節連接而成的人體，處理為由若干剛體用鉸鏈相互連接起來的運動鏈。”

人體分為頭、軀干、上臂、前臂、手、大腿、小腿和足等多個環節，各個環節可動地連接起來構成生物運動鏈（kinematic chain），力作用在生物運動鏈上，各環節發生相對位置改變，于是產生了人體姿勢和運動狀態的變化。

運動鏈（kinematic chain）即人體為了實現運動條件下的各種外部表現，由若干個功能與結構單元組成的機體系統。運動鏈看作是一個由許多子系統組成的復雜系統，其包括骨骼關節鏈、肌肉鏈、神經鏈、內分泌鏈、能量鏈等子系統，相互間在功能上是無法分割的統一體。

通過專家訪談研究，我們可知“動力鏈”（Kinetic Chain）與“運動鏈”（Kinematic Chain）表述不同源于研究角度、學科基礎不同。首先，作為理論力學的兩個分支學科，動力學是研究作用于物體的力與物體運動的關系。它的研究對象是運動速度遠小于光速的宏觀物體。而運動學是從幾何的角度（指不涉及物體本身的物理性質和加在物體上的力）描述和研究物體位置隨時間的變化規律的力學分支。以研究質點和剛體這兩個簡化模型的運動為基礎，并進一步研究變形體（彈性體、流體等）的運動。其次，系統動力學認為，客觀存在的系統都是開放的系統；社會、經濟、生態、人體系統都是高度的非線性，具有自組織耗散結構性質的開放系統。系統內部組成成分之間的相互作用形成一定的動態結構，并在內外動力的作用下按照一定的規律發展演化。作為多剛體系統（Multibody System）的人體，如同宇宙飛行器、車輛、機械機構以及原子組成的分子一樣，共同點是：一定數目的物體由具有一定運動學特性的鉸鏈相連接。既可以通過位置、速度、加速度等物理量描述，研究人體位置隨時間變化的規律或在運動過程中所經過的軌跡，也可以通過作用力，力矩、力偶、功率等分析人體運動狀態改變的原因。第三，動作系統的運動結構既包括各個動作的時間、空間的相互作用規律也蘊含著內外力相互作用、能量傳遞、轉換、消耗的規律。前者是運動學規律，后者是動力學規律。所以，“動力鏈”與“運動鏈”的表述差異僅僅反映了研究視角的不同，卻充分證明了人體動作系統鏈式結構的客觀存在，也反應人體內在鏈結構的“同分異構”現象。

1.4 小 結

綜上所述，我們可以得到如下結論：（1）人體動作系統“鏈結構”客觀存在，特別是伴隨著國外“功能性訓練”理念的引入，使其逐漸成為運動訓練學和康復醫學領域理論與實踐研究的熱點。（2）“動力鏈”術語應用的領域十分廣泛，涵蓋了基礎科學、工程科技、農業科技、醫藥衛生科技、哲學與人文科學、社會科學、信息科技、經濟與管理科學等各個領域。因此，在體育領域使用時有必要進行區分對待。（3）從研究情況看，絕大多數研究者將“Kinetic Chain”“Power Chain”“Dyna -mic Chain Structure”翻譯“動力鏈”，而把“Kinematic Chain”“Action Chain”理解為“運動鏈”。這反映出國內專家學者對“動力鏈”的概念并沒有形成共識，為了深化動力鏈的研究，有必要界定一個比較普適的定義，并以此為基點開展后續研究。

2 “人體動力鏈”的釋義與結構

2.1 概念的界定

西方發達國家對運動人體的科學研究開展較早，已形成較為系統的人體鏈結構理論，如關節鏈、肌肉鏈、姿勢鏈、開閉鏈練習等。但是，如果直譯國外已有名詞，使用“動力鏈”這一名稱既不能確切地反映體育學科的研究內容，又容易與土木工程、機械工程、力學等學科混淆使用。所以，筆者借鑒前人的研究成果，首先從邏輯學角度提出“人體動力鏈”的概念。這樣既反映了學科研究的特定對象與研究內容，保證術語使用的規范性、嚴謹性，又可保持與原譯名的有機銜接。

其次，定義就是用簡短明晰的語言說明概念的內涵，揭示概念所反映對象的特點或本質的一種邏輯方法。按照下定義“3個步驟”對“人體動力鏈”概念進行釋義。第1步：提取“鄰近屬概念”。人體動力鏈的鄰近屬概念為“鏈”，這里的“鏈”通常表示為“鏈條”“鏈鎖”等，即系統各要素在時間或空間上按照一定的順序連接即成為“鏈條”。因此，“鏈”即鏈式結構關系為此定義的鄰近屬比較合適。第2步：尋找種差。即尋找那些屬于鄰近屬概念的信息點，這些信息包括：組成要素和排列方式。人體動力鏈的組成要素包括人體的肌肉、骨骼、神經等解剖學因素；而排列方式包括時間序列和空間布局。第3步： 整合成單句。因此，本文將“人體動力鏈”定義為：體育運動中人體的神經肌肉骨骼系統依據力學原理和機制所構成的特定時間序列和空間排列的鏈條式關系。也就是說，人體動力鏈的本質是用于描述具有某種內在聯系的神經肌肉骨骼系統結構。這樣表述也與國外相關理論的發展趨勢較為符合。

第三，本研究提出的“人體動力鏈”概念和前人有所不同。首先，“人體動力鏈”反映了動作系統的運動學和動力學兩個方面結構關系； 其次，此概念突出了動作系統各要素時空維度的不確定性（人體形態、結構或者功能狀態的變化勢必影響人體動力鏈的變化）。最后確定了人體動力鏈的專屬概念，避免了與其他學科研究中概念的混淆與歧義的產生。當然，本文提出的“人體動力鏈”概念未必準確，只是筆者的粗淺認識與不成熟的論斷，希冀達到拋磚引玉的效果。

2.2 “人體動力鏈”的結構

體育運動的本質是動作。動作即是體育運動的載體，也是身體功能訓練的核心。因此，以動作結構變化為經（開、閉鏈運動），以人體不同系統（神經、運動、內分泌、消化、吸收、泌尿等系統）的結構功能變化為緯，將“人體動力鏈”劃分為多個層次，每個層次由一組具有相同特征的單元組成，使具有共同特質的單元屬性更加清晰，以便于進行科學研究。（圖1）

圖1 “人體動力鏈”的結構

第一層，人體解剖學要素的鏈接是“人體動力鏈”的微觀層次。人體運動過程，是通過骨骼、肌肉和神經系統的協同工作來完成的。它們共同構成“人體動力鏈”微觀結構。運動過程中，內力（內臟器官、呼吸肌）、外力（對手、競訓環境變化）在此鏈條（關節鏈和肌筋膜鏈）上相互作用促使各環節發生相對位置改變，最終引發人體系統的運動狀態。如果此鏈條上的任意環節的內部出現功能障礙，便會引發整個鏈條的功能失衡現象。因此，“人體動力鏈”與人體各個器官協同配合密切相關。例如，當完成肱二頭肌彎舉動作時，是在軀干、下肢進行穩定支撐，肩袖肌群控制角度，肱三頭肌適時放松的綜合過程，并不只是肱二頭肌的緊張或收縮。

第二層，人體各個環節的協同組合是“人體動力鏈”的中觀層次。人體作為多剛體系統是一個有機的動力鏈群體，任何運動效果來自于所有鏈條的累積效應。由軀干、上下肢、頭等環節鏈條的變化不同對整體動作效果影響也不盡不同。因而，從運動性質上“人體動力鏈”又可以劃分主從結構。其中，直接產生運動效果或可以達到運動目的鏈條稱為主體鏈，輔助性的鏈條稱為從屬鏈。連著始終存在動態平衡關系。再以肱二頭肌彎舉動作為例，有些時候該動作效果差并非是主動肌（肱二頭肌）的收縮力差，而是協同肌（前臂屈肌）或對抗肌（肱三頭肌）或是固定肌（肩袖肌群）的工作狀態不佳所至。因此，在體育教學訓練過程中，應從系統結構角度分析問題，才能做到“對癥下藥，藥到病除”。

第三層，符合項目之間動作結構差異的鏈接是“人體動力鏈”的宏觀層次。動作結構的差異是在一定動因和必備條件下產生的。項群理論按動作結構分類基本思想，將運動項目劃分為3大類、9個亞類。同時，由于任何一個運動項目的發展過程，都處于開放的狀態，在與其它項目的交流中，很自然地會吸收其它項目的新成果而促進自己的發展。因此，運動項目的動作結構屬性成為決定了“人體動力鏈”結構分層又一關鍵因素。例如，在網球發球動作中存在著下肢、軀干、肩關節、肘關節和腕關節技術組成的“人體動力鏈”，與排球的扣球動作、擲標槍的最后用力動作在發力程序上是具備相同結構特征。

3 “人體動力鏈”在體育運動中的應用研究

3.1 深化人體動作本質的理論認識

體育運動的本質是動作。那么，動作的本質又是什么呢？為什么相同的動作形式會表現出不同的動作效果，而不同的動作結構又會引發同樣的動作能量損耗呢？系統動力學認為，由于系統內部非線性因素的作用和存在復雜的反饋因果、生克關系，高階次復雜時變系統往往表現出反直觀、千姿百態的動力學特征；在一定條件下還可能產生渾沌現象。例如，以“肌肉”和“筋膜”組成的鏈結構不再關注單一肌肉的功能，更加關注鏈傳動過程中各環節連接的重要性。因此，將“人體動力鏈”概念引入動作技術診斷與分析領域，可以加深我們對于運動“弱鏈”現象的系統認識，即由于動作結構中的某些薄弱環節的影響，造成人體運動過程中出現姿態失衡，動作失序、動能失散、內耗失調的狀況。繼而抓住核心信息點，強化動作環節的精密組合，不斷提高動作的經濟性以及提升人機協同效應。

3.2 提高專項能力訓練的效果

專項能力的提高并能在比賽中獲勝是競技運動訓練的最終目標。專項能力又是以專項技術動作為載體的運動員身體運動能力的表現。通過分析運動員動力鏈的主從結構，提升主體結構效能、促進從屬結構改善、優化主從結構關系，才能增強人體不同環節工作的協同效應，保證各個肌群的工作方式、神經脈沖的釋放頻度、肢體環節的發力順序與競賽實際需要相符合。例如，對于單手投籃動作最終效果中產生的問題，可以用“還原論”的方法找出主體結構（投籃出手）的效應如何，隨之再還原到從屬結構（接傳球或接運球動作）效果如何，以此找出影響動作最終效果的多級因素。換句話說，一味強化大肌肉群工作能力，而忽視小肌肉群的功能提升，只會加劇大、小肌肉群之間協同效應的失衡，導致動作效果消退。在運動員體能訓練過程中這種現象較為普遍。

3.3 促進體育教學過程的優化

系統動力學認為，系統的行為模式與特征主要取決于其內部的動態結構與反饋機制；系統在內外動力和制約因素的作用下按一定的規律發展演化。體育教學實踐表明，學生所掌握的技術動作變化，首先反映為運動狀態發生變化。同時，該變化過程又涉及到各種能量的供耗，轉換及機械效率等動力學因素。那么，在教學過程中教師既要描述所授動作運動學結構也要傳遞動力學的反饋信息。只有這樣，教學主體才能合理地利用內外作用力的效應，充分地發揮或放大人體的運動能力，促進動作系統向合理性方向發展。因此，從“人體動力鏈”的微觀結構入手，開展體育技術動作教學的首要步驟應描述所學動作的運動學因素包括時間序列特征、空間形態特征和時空演變特征。其次，引導學生體會動作的要領、用力順序、（收）縮（舒）張節奏等動力學因素，不斷完善動作系統的結構，提高自我認識水平，促進心理與智能發展。這樣才能在今后的教學中科學地闡述技術動作內涵，合理地組織課堂教學、針對性地設計教學步驟與方法。

3.4 加快運動性傷病的康復

在運動訓練過程中， 能否堅持多年不間斷系統的訓練是取得優異成績的根本保證，而個性化的運動性創傷和疾病是中斷甚至破壞系統訓練的最主要因素。文獻研究表明，長期的運動訓練引起的機體對專項運動的適應性的變化，主要表現為代償性動作的大量出現，勢必造成局部環節的過度勞損，繼而引發炎癥、破損、病變甚至功能喪失。然而，單純采用醫療手段治療運動性傷病部位而不去解決“動力鏈”環節上相關部位肌肉力量或張力不平衡的問題，并不能最終消除傷病，運動員反而會因傷病的反復而誘發心理障礙直接影響正常訓練。而“人體動力鏈”理論的提出生動地揭示了運動過程中人體各環節抽象的結構關系。通過分析運動員特定狀態下神經骨骼肌肉系統結構以及專項技術動作的力學原理和機制，從而優化最佳動作模式，設計針對性的康復計劃或方案。

4 結 論

4.1 本文將“人體動力鏈”釋義為：體育運動中人體的神經肌肉骨骼系統依據力學原理和機制所構成的特定時間序列和空間排列的鏈條式關系。這樣表述反映了動作系統的運動學和動力學2個方面結構關系，突出了動作系統各要素時空維度的不確定性，明晰了人體動力鏈的專屬概念，避免了與其他學科研究中概念的混淆與歧義的產生，同時也與國外相關理論的發展趨勢較為符合。

4.2 本文將“人體動力鏈”劃分為人體解剖學要素鏈接的微觀層次，人體各個環節協同組合的中觀層次以及符合項目之間動作結構差異性鏈接的宏觀層次，并詳細闡明了各層次間的結構與聯系，便于進行相關領域的科學研究。

4.3 本文通過例證揭示了“人體動力鏈”理論在體育教學、運動訓練以及功能康復等領域的應用前景。但是，并沒有提出“人體動力鏈”理論指導實踐的具體方法，此方面的研究尚待進一步深入。

[ 1 ] 張國棣，論動作系統的結構—兼談動作技術教學的生物力學原理（文章簡介）[ J ].安徽體育科技，1990（5）：35-39.

[ 2 ] 師文月.初論競技運動訓練之運動鏈、運動弱鏈及其功能危機[ J ].山東體育學院學報，2013，29（1）：100-103.

[ 3 ] 匿名.塑料的抗氧劑[ J ].塑料，1973（6）：110-112.

G808.1

A

1674-151X（2016）01-001-04

史衍（1980 ～），副教授，在讀博士研究生。研究方向：體能訓練理念與方法。

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.01.001