擊劍弓步動作中下肢三關節動力學與運動學表現對弓步速度影響的研究

【摘要】擊劍比賽節奏極快，攻防轉換瞬間之內變幻萬千，對運動員的技術和體能要求極高。其中步法是擊劍運動員最基礎、同時也是最重要的技術，運動員通過快速、準確的步法可在與對手的對峙中創造合適的距離為進攻提供良好的機會，為技、戰術的實施創造條件，而弓步技術是一種特殊的步法，能夠使運動員在極短時間內攻擊遠距離之外的對手。本文主要研究比較優秀擊劍運動員與一般水平擊劍運動員雙側下肢踝、膝、髖關節在弓步動作中的動力學、運動學表現差異，從生物力學角度分析導致不同水平擊劍運動員弓步速度差異的原因，為提高擊劍運動員弓步質量提供參考。

【關鍵詞】擊劍；弓步；步伐

【中圖分類號】G885；G804.6 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）06-0200-02

一、前言

擊劍比賽節奏極快，攻防轉換瞬間之內變幻萬千，對運動員的技術和體能要求極高。一名優秀擊劍運動員在比賽中必須同時具備穩定的身體姿勢、靈活準確的步法、快速恰當的移動以及精準的判斷等。其中步法是擊劍運動員最基礎、同時也是最重要的技術，運動員通過快速、準確的步法可在與對手的對峙中創造合適的距離為進攻提供良好的機會，為技、戰術的實施創造條件，而弓步技術是一種特殊的步法，能夠使運動員在極短時間內攻擊遠距離之外的對手。

弓步技術對于所有劍種的運動員都是最基本、最重要的一項技術，是擊劍比賽中運動員得分的主要依靠。研究表明男子擊劍運動員在比賽中平均每23.9秒使用一次弓步，女子運動員平均每20秒就會使用一次弓步，如此高的使用頻率決定了弓步技術是影響擊劍比賽勝負的關鍵因素之一。

擊劍弓步動作從準備姿勢開始到前腿落地結束，快速連貫、一氣呵成。擊劍弓步動作分為6個特殊的動作時相（圖1），分別代表弓步各個階段的起點或止點：a.準備姿勢，持劍手同側下肢為前腿，異側為后腿，身體重心在兩腿之間，持劍手肘關節微屈，劍尖指向對手；b.持劍手肘關節伸，后腿開始蹬地，前腿髖關節屈使前腳離地；c.后腿持續蹬地，身體重心開始向前移動；d.后腿蹬地進入末期，后側膝關節伸達最大幅度，前腿快速向前擺動，身體重心大幅度前移；e.后腳離地，身體處于騰空階段，前腿膝關節伸達最大幅度，身體重心繼續前移；f.前腳落地，弓步進入落地緩沖階段。同時，由于擊劍弓步動作速度快且涉及下肢多個主要關節，因此對擊劍弓步動作進行階段劃分有助于更加清晰的認識和分析弓步動作。

二、不同水平擊劍運動員弓步動作中下肢三關節動力學與運動學表現對弓步速度的影響

（一）不同水平擊劍運動員弓步動作質量差異分析

弓步速度是評價擊劍弓步質量的主要指標，多數擊劍弓步動作相關研究均以弓步速度峰值衡量運動員弓步質量。然而在部分研究中，只要求受試者盡最快速度完成弓步動作，并沒有設定測試中的弓步距離，因此運動員在測試中可能會選擇距離相對較近的短弓步，以實現弓步動作的最快速度。

另外，研究表明優秀擊劍運動員弓步動作所用時間比一般運動員多30ms，且優秀運動員弓步動作的騰空時間平均只有36ms，因此從理論上看擊劍弓步動作運動學指標的采樣頻率不能低于50HZ。

（二）不同水平擊劍運動員弓步動作下肢三關節動力學表現差異影響弓步速度的分析

在擊劍弓步驅動力影響因素的相關研究中，弓步動作中后腿三關節的動力學表現被認為是影響運動員弓步驅動力大小的關鍵，其中膝關節的作用最為顯著。表結果顯示，在雙側下肢三關節動力學指標中，本研究運動員弓步動作PGRF與后腿膝關節PM（r=0.586，p=0.008）、后腿膝關節PP（r=0.713，p=0.001）顯著相關，且后腿膝關節PP是預測PGRF的最佳指標（r2=0.51，p=0.001）。

前人研究表明在同一運動項目中優秀運動員下肢肌肉力量素質高于一般水平運動員，因此部分研究采用等速肌力測試和等張肌力測試等方法對運動員下肢相關關節伸肌最大肌力進行測試，并以運動員的最大肌力水平預測其技術動作的質量。在擊劍弓步速度影響因素的相關研究中，最新研究發現，在縱跳動作中，受試者動作過程中下肢膝關節峰值功率對縱跳高度的貢獻率遠高于膝關節伸肌最大肌力的貢獻率（44%vs.18%），說明關節伸肌的最大肌力水平可能并非預測受試者技術動作水平的最佳指標。技術因素能夠決定肌肉最大力量在動作過程中被有效利用的程度，因此最大肌力不能直接反映受試者的動作質量。Young等人認為，縱跳的高度受下肢膝關節伸肌最大肌力的影響不大，而與下肢膝關節伸肌爆發力聯系更為密切。在擊劍弓步動作中，后腿蹬地作用于加速人體向前的時間僅為600ms左右，在如此短時間內運動員后腿膝關節力矩和功率峰值要達到較高的水平，其后腿膝關節伸肌必須具備高水平的爆發力。此外，研究認為運動員專項動作中的關節動力學表現不僅取決于關節肌肉的爆發力水平，高水平運動員更加協調的技術動作能夠提高動作過程中的能量轉化率，使肌肉收縮產生的能量能更有效的被利用，而能量轉化率與運動員動作過程中的關節運動學表現密切相關。

（三）不同水平擊劍運動員弓步動作下肢三關節運動學表現差異影響弓步速度的分析

目前，國內外對擊劍弓步動作運動學特征的研究主要集中在運動員下肢三關節和持劍手肘關節在弓步動作中的角度、角速度、關節活動范圍等指標，且越來越多的研究表明運動員下肢三關節在弓步動作中的運動學表現能夠對弓步速度產生重要影響。本研究比較優秀運動員與一般運動員弓步動作中雙側下肢三關節運動學表現后發現，優秀運動員弓步動作中后腿膝關節ROM（p=0.043）和后腿踝關節ROM（p=0.020）均顯著高于一般水平運動員。同時，表結果顯示，本研究運動員弓步動作中后腿膝關節ROM與PGRF顯著相關（r=0.536，p=0.018），后腿踝關節ROM與PGRF存在相關的趨勢（r=0.440，p=0.060）。本研究認為，相比于一般水平運動員，優秀運動員弓步動作中后腿膝關節和踝關節更大的關節活動范圍能夠使其后腿在蹬地時得到更加充分的伸展，這可能延長優秀運動員后腿蹬地水平方向GRF（弓步驅動力）的作用時間，使弓步驅動力更充分的作用于加速運動員重心向前移動，進而有助于提高優秀運動員弓步動作HPV水平。表中相關性統計結果顯示，本研究運動員后腿踝關節ROM（r=0.550，p=0.015）、后腿膝關節ROM（r=0.613，p=0.004）均與HPV顯著相關，直接表明增大擊劍運動員弓步動作中后腿膝關節和踝關節的關節活動范圍對提高弓步速度的重要意義。提示，擊劍運動員在弓步準備姿勢中充分屈膝降低重心，同時使后腿在蹬地過程中充分伸展，有利于弓步速度峰值的提高。

本研究認為，運動員后腿踝關節和膝關節ROM對弓步驅動力的作用體現在對力的作用時間的影響，但是它們對弓步驅動力峰值（PGRF）的影響機制目前難以確定。根據其他運動項目中動作質量運動學影響因素的相關研究結果，關節活動度、環節運動時序性等因素可以影響動作過程中的能量轉化率。

三、結論

優秀運動員弓步HPV高于一般運動員是因為其PGRF高于一般運動員，優秀運動員能獲得更高的PGRF是因為其弓步動作中后膝PM、后膝PP、后膝ROM、后踝ROM水平高于一般運動員。提示加強后腿股四頭肌爆發力、在弓步中提高后踝關節和膝關節ROM對提高弓步速度的重要性。

不同水平運動員弓步中后腿蹬地能力的差異導致了前膝關節運動方式的差異。一般運動員通過增加前腿伸膝前的屈膝程度來增大前腿伸膝階段的小腿擺動速度，帶動身體重心前移以代償后腿蹬地為弓步動作提供驅動力的不足，而前腿伸膝前屈膝程度過大可能對弓步效果產生不利影響。

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作者簡介：張朔（1980-），男，漢族，上海人，上海體育職業學院擊劍隊男子重劍主教練，研究方向：男子重劍技戰術分析。endprint