運動生物力學相關研究的研究熱點與趨勢
——基于citespace可視化分析

李瑞奇，蒯 放，王相榮

前言

運動生物力學是生物力學的發展的一個分支，主要是研究日常生活中人體運動、運動器材以及組織康復等的機械運動規律。［1］我國的運動生物力學是一個年輕的且富有潛力的學科，在1960年才有了一本蘇聯的運動生物力學參考書，但在20世紀70年代中期我國的運動生物力學已經取得了許多新的成果，1987年我國第6屆全運會上組織全國50多人的運動生物力學研究隊對田徑、舉重、劃船等項上進行試驗研究，公布的反饋資料吸引了廣大關注［2］。隨著社會的進步以及科學技術的迅猛發展，為了解運動生物力學近20年的發展現狀及趨勢，本文基于陳超美博士開發的CitespaceV文獻分析軟件對近20年在國內核心期刊發表的運動生物力學期刊進行整理分析，從而了解運動生物力學的熱點研究及趨勢。

1 文獻來源及研究方法

1.1 文獻來源

本文的文獻數據來源于中國知網（CNKI），檢索在高級檢索界面進行，檢索條件設置為：文獻分類＝社會科學Ⅱ輯；期刊來源類別＝核心期刊；主題詞＝運動生物力學；文獻的時間跨度為1999年到2018年；檢索時間為2019年5月21日；得到文獻數量為372篇，刪除各個期刊的“通知”“說明”“簡介”等和本研究的無關的文獻，最終一共得到有效文獻361篇。

1.2 研究方法

本文采用了美國德雷賽爾大學信息科學與技術學院陳超美教授等人研究設計的CitespaceⅤ（版本5.3.R4，運行環境為JAVA8，發布日期2018年8月21日）可視化軟件對文獻數據進行處理，繪制科學知識圖譜。科學知識圖譜能有效地反應科學知識研究的進展及機構關系，它通過科學知識為其統計對象，在復雜網絡系統以及社會網絡分析等理論基礎上，又結合了數據挖掘、圖像處理以及圖形學等技術，對科學知識領域的發展趨勢、現狀結構以及學術知識之間的相互聯系、演化規律進行分析，解釋具體研究領域的內容結構、合作網絡、研究熱點等。［3］

通過CitespaceⅤ對研究熱點及趨勢進行可視化，得到以及關鍵詞熱點時序圖以及關鍵詞聚類圖。以及運用excel2007對運動生物力學的1999年—2018年的關鍵詞的詞頻、中心性進行了統計。

2 結果與分析

2.1 研究熱點分析

2.1.1 關鍵詞分布

確定某個研究領域的一段時間的研究熱點以及聚焦的核心問題可以從關鍵詞的詞頻以及中心性體現。通過CitespaceⅤ進行數據處理得到運動生物力學研究關鍵詞頻次前20的共現概況（見表1），從表1可以看出運動生物力學領域近20年的研究熱點前10位分別是運動生物力學、生物力學、中國、運動學、力學分析、膝關節、研究方法、技術、踝關節、肌力，為高頻關鍵詞。根據中心性可以看出中運動生物力學研究領域聚焦的核心問題最高在運動生物力學（中心性0.94）、生物力學（中心性0.66），其他依次是踝關節、運動學、力學分析、膝關節等。

表1 關鍵詞共現概況

在通過在CitespaceⅤ在節點類型中（node type）中選擇關鍵詞（keyword），時間區域選擇1999年到2018年，切割時間段位2年，設置TopN%為50，運動軟件最后生成節點N＝86，連線E＝144的科學知識圖譜，共現頻次閾值設置為2，得到關鍵詞貢獻圖譜（見圖1）。圖中節點的“十字”越大 說明所對應的關鍵詞頻次越高，節點的顏色及厚度代表了其發表的年份的跨度。中心性是該節點處于運動生物力學領域的某個研究網絡的中心點，中心性越高表明對該研究網絡的影響力越深，字體的大小代表了其中心性的高低，字體越大則中心性越高。通過圖4可以看出我國運動生物力學研究領域具有較高影響力的關鍵詞為運動生物力學、生物力學等幾個關鍵詞。

圖1 關鍵詞共現圖

2.1.2 研究趨勢

本文通過設置CitespaceⅤ的節點類型“node type”為“keyword”關鍵詞；TopN為N＝50，時間切割段為4年將20年分為了5個階段，選擇Timezone View選項繪制出時區視圖（見圖2），從圖2中可以看出第一階段：從1999年到2002年之間，這個時間階段核心期刊發文量總數為83篇，占近20年發文量的22.9%。研究的內容以運動生物力學和生物力學為基礎分散出多種研究熱點，如技術分析、膝關節、力學分析、優秀運動員、起跳、肌力等并且運動生物力學與生物力學有較高的中心性，說明該階段的運動生物力學以及生物力學對之后的研究有重要的支撐作用。分析該階段的高被引前10的文章可以發現：研究內容以分析運動項目的基本技術原理、分析優秀運動員技術動作為主，研究方法以影像分析法為主，測試指標以運動學指標為主。例如，劉卉［4］通過三維高速攝影錄像系統分析解釋了網球的發球動作的基本技術原理，測試指標主要以不同時相下的關節角度以關節角速度為主，王琨等人［5］通過二維平面高速攝影對我國優秀女子跳高運動員的跳高動作進行了技術分析，并于國外優秀女子跳高運動員進行了對比分析，測試指標主要以運動學指標為主，例如重心、關節角度。

第二階段：從2003年至2006年之間研究熱點的規模量減少（見圖2），發文量略微減少。該階段的核心期刊發文量共為72篇，占近20年總發文量的19.9%，熱點集中在動力學、運動學、踝關節、運動損傷，競技健美操等。分析該階段的高被引前10的文章發現：研究內容以運動技術原理、研究現狀為主，研究方法：運動技術原理主要以影像分析、力學指標分析（三維測力臺）、數理統計及建立模型分析為主；研究現狀主要以文獻資料法、數理統計的方法進行研究。測試指標：運動學指標、動力學指標以及文獻計量指標等。例如，運動學指標有不同時相的關節角度、角速度、重心位置等；動力學指標有動量矩（角動量）、水平力、垂直力等。文獻計量指標有發文量、期刊類別等。

第三階段：從2007年至2010年，研究熱點圍繞生物力學分析、武術套路、花樣滑冰、舉重等方面進行，熱點的規模量與上一階段相比略有下滑（見圖2），發文量顯著增高，該階段的核心發文量總數為91篇，占近20年總發文量的25.2%，分析該階段的高被引前10的文章發現：研究內容以運動生物力學、核心穩定性、核心力量、運動項目技術動作分析為主，研究方法：核心穩定性、核心力量主要以文獻資料法、調查研究分析為主；運動項目技術動作分析主要以三維影像分析方法、肌電圖分析進行研究。測試指標：運動學指標、動力學指標以及肌電指標等。例如，運動學指標有不同時相的關節角度、角速度、重心位置等；動力學指標有動量矩（角動量）、水平力、垂直力等；肌電圖指標：肌肉平均肌電、積分肌電等。

第四階段：2011年至2014年足底壓力、震動訓練、生物力學性能、肌肉力量等成為該階段的熱詞。這個階段發文量顯著降低，該階段的核心發文量總數為56篇，占近20年總發文量的15.5%，熱點的規模量與上一階段相比略有下滑（見圖2），分析該階段的高被引前10的文章發現：研究內容以運動項目技術動作分析、振動訓練為主，研究方法：運動項目技術動作分析主要以三維影像分析方法、肌電測試、足底壓力。進行研究；振動訓練以實驗法、測試法；測試指標：運動學指標、動力學指標、肌電指標、肌力指標等。例如，運動學指標有不同時相的關節角度、角速度、重心位置等；動力學指標有動量矩（角動量）、水平力、垂直力等；足底壓力指標：壓力中心參數、足底壓強參數、足底接觸面積參數等。肌電指標：原始肌電圖、肌肉平均肌電、積分肌電等；肌力指標有關節收縮力矩峰值、平均功率值等。

第五階段：從2015年到2018年表面肌電、損傷成為當前的熱點。這個階段發文量略有下降，該階段的核心發文量總數為53篇，占近20年總發文量的14.7%，熱點的規模量與上一階段相比略有下滑（見圖2），分析該階段的高被引前10的文章發現：研究內容以運動損傷、運動項目技術動作分析、核心穩定性研究，研究方法：運動損傷、運動項目技術動作分析主要以三維影像分析方法、動力學分析方法進行研究、并輔以以實驗法、測試法；測試指標：運動學指標、動力學指標等。例如，運動學指標有不同時相的關節角度、角速度、重心位置等；動力學指標有動量矩（角動量）、關節力矩、沖量（水平、垂直）等；肌力指標有關節收縮力矩峰值、平均功率值等。

對上述五個階段進行整體分析可以看出，從第一階段到第五階段，運動項目的技術動作研究一直是運動生物力學研究領域的熱點，也是運動生物力學研究的基礎研究，每個階段都會涌現出新的熱點，例如、核心穩定性、核心力量、振動訓練、運動損傷。當前的研究熱點是運動生物力學與運動損傷相結合。在研究方法上，由最初單一的二維影像分析、三維影像分析、到測力臺與三維影像分析結合、肌電測試、肌力測試、發展到多個測試方法疊加到一起分析研究。測試測試指標也由原來的單一較少的運動學指標、動力學指標、肌電指標、肌力指標發展到豐富多樣運動學指標以及動力學指標等評價指標。

3 結論與建議

3.1 結論

3.1.1 近20年我國的運動生物力學研究的呈震蕩緩慢下滑的趨勢。

3.1.2 近20年我國的運動生物力學的研究方法以及測試的方法手段的呈多樣化、綜合化發展趨勢，并且與科學技術發展由密切聯系。

3.1.3 近20年我國的運動生物力學研究熱點的主線是運動項目技術動作分析，體育其他領域新出現的體育研究熱點的出現會促進運動生物力學研究，例如核心穩定性、核心力量、振動訓練。當前的研究熱點是運動生物力學與運動損傷相結合分析研究。

3.2 建議

3.2.1 現代科學技術對運動生物力學的研究有重要的推動作用，應使其緊密與現代科學技術相結合。

3.2.2 運動損傷與康復在運動生物力學領域有巨大的發展空間，建議在未來的研究中運動生物力學與臨床醫學作進一步融合，促進運動生物力學的發展。