管延飛，郭黎，吳娜娜，姜芹先，趙述強(qiáng)

●專(zhuān)題研究Special Lecture

擊劍弓步中膝、髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)表現(xiàn)與弓步速度的灰色關(guān)聯(lián)分析

管延飛1，郭黎1，吳娜娜1，姜芹先1，趙述強(qiáng)2

探討擊劍運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)下肢膝、髖關(guān)節(jié)在弓步過(guò)程中，生物力學(xué)表現(xiàn)對(duì)弓步速度的影響。14名擊劍運(yùn)動(dòng)員以最快速度完成原地弓步動(dòng)作，同步采集運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和地面反作用力，運(yùn)用Visual 3D軟件計(jì)算運(yùn)動(dòng)員弓步速度及下肢膝、髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)參數(shù)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作重心水平速度峰值和其影響因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果：弓步動(dòng)作中各因素對(duì)重心水平速度峰值的影響程度依次為，后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍＞后膝關(guān)節(jié)伸峰功率＞后髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍＞前髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍＞前膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍＞前髖關(guān)節(jié)屈峰功率＞后髖關(guān)節(jié)伸峰功率＞前膝關(guān)節(jié)伸峰功率。結(jié)論：后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍及峰功率是弓步速度的主要影響因素，雙側(cè)髖關(guān)節(jié)和前膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍同樣能夠?qū)剿俣犬a(chǎn)生重要影響。

擊劍；弓步速度；生物力學(xué)；灰色關(guān)聯(lián)分析

弓步技術(shù)是擊劍運(yùn)動(dòng)員重要的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)。研究表明，擊劍比賽中男子運(yùn)動(dòng)員平均每23.9 s使用一次弓步，女子運(yùn)動(dòng)員平均每20 s就會(huì)使用一次弓步，如此高的使用率決定了弓步技術(shù)是影響擊劍比賽勝負(fù)的關(guān)鍵因素之一[1-2]。弓步質(zhì)量的高低與運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技水平關(guān)系密切，而弓步速度和距離是評(píng)價(jià)擊劍弓步質(zhì)量的重要指標(biāo)[1，3]。多數(shù)研究表明，擊劍弓步動(dòng)作中雙側(cè)下肢膝、髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)是影響運(yùn)動(dòng)員弓步速度的主要因素[4-6]。其中，后腿和前腿分別在弓步動(dòng)作中發(fā)揮著不同的作用，后腿伸肌肌群的快速收縮是弓步向前驅(qū)動(dòng)力的主要來(lái)源，而前腿的快速伸膝可配合后腿蹬地維持弓步速度[4]。在弓步加速階段，后腿膝、髖關(guān)節(jié)伸肌為主要收縮肌肉，后腿伸肌在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更大的收縮力量可獲得速度更快、距離更長(zhǎng)的弓步[5]。BOTTOMS等[6]在對(duì)擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，后腿膝關(guān)節(jié)和雙側(cè)髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍對(duì)弓步速度影響顯著。另有研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員前腿膝關(guān)節(jié)在弓步動(dòng)作中的活動(dòng)范圍與擊劍初學(xué)者存在顯著差異[7]。然而，各影響因素對(duì)弓步速度的影響程度目前少有研究。

灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析法能夠?qū)κ挛镏g的相互關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行定量分析，根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似、相異程度衡量其關(guān)聯(lián)度[8]，且研究對(duì)象可以是信息量較少的小樣本，能夠彌補(bǔ)多元線性回歸分析需要大樣本量數(shù)據(jù)和必須具有典型概率分布的不足[9]。彭道福等[10]采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中后腿踝、膝關(guān)節(jié)的角度、角速度和力矩峰值等指標(biāo)與弓步速度的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算，旨在研究不同因素對(duì)弓步速度的影響程度。然而，擊劍運(yùn)動(dòng)員在弓步準(zhǔn)備姿勢(shì)中后腳方向垂直于進(jìn)攻方向，踝關(guān)節(jié)伸肌的活動(dòng)可能會(huì)因此受到限制，不能完全發(fā)揮作用[11]。相比于踝關(guān)節(jié)，運(yùn)動(dòng)員后腿膝、髖關(guān)節(jié)伸肌在弓步中的作用更加顯著[11]。因此，本研究選取擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)峰功率和關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍分別作為動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)影響因素，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法分析上述指標(biāo)對(duì)運(yùn)動(dòng)員弓步速度的影響程度，探討弓步速度的主要影響因素，為擊劍運(yùn)動(dòng)員提高弓步質(zhì)量提供參考依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

上海市男子擊劍隊(duì)及某體育學(xué)院專(zhuān)業(yè)擊劍運(yùn)動(dòng)員共16人，其中5人為國(guó)家健將，4人為一級(jí)運(yùn)動(dòng)員，7人為二級(jí)運(yùn)動(dòng)員。受試者平均年齡（22.90±2.13）歲，平均身高（1.88±0.06）m，平均體重（79.38±9.95）kg，平均訓(xùn)練年限（6.75±2.18）年。

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)試方案測(cè)試之前受試者進(jìn)行5 min慢跑，跑步機(jī)速度為6.5 km/h，慢跑完畢后進(jìn)行5 min拉伸活動(dòng)。正式測(cè)試時(shí)，受試者以實(shí)戰(zhàn)姿勢(shì)面向劍靶，雙腳分別位于2塊測(cè)力臺(tái)上。根據(jù)受試者身高設(shè)置劍靶距離，使靶面與運(yùn)動(dòng)員前腳腳尖水平距離為1.5倍身高[12]。要求受試者持劍以最快速度弓步刺靶（見(jiàn)圖1），每個(gè)受試者試刺5次，正式測(cè)試時(shí)對(duì)受試者弓步動(dòng)作運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和地面反作用力進(jìn)行同步采集。正式測(cè)試成功采集至少6次，選取速度最快的3次進(jìn)行分析。

圖1 本研究受試者弓步動(dòng)作Figure 1 Fencing lunge of the subject

1.2.2 所用儀器和評(píng)價(jià)參數(shù)采用英國(guó)生產(chǎn)的16鏡頭紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（NEXUS1.6，采樣頻率為100 Hz）和瑞士生產(chǎn)的KISTLER三維測(cè)力臺(tái)（型號(hào)9287B，內(nèi)置信號(hào)放大器，本試驗(yàn)采樣頻率為1 000 Hz）對(duì)受試者弓步動(dòng)作運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和地面反作用力進(jìn)行同步采集。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理使用Visual3D（C-Motion，Inc.，Germantown，MD，USA）軟件對(duì)試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和GRF濾波采用4th-order Butterworth低通濾波，截止頻率分別為12 Hz和100 Hz[13]。在Visual3D中構(gòu)建14環(huán)節(jié)人體模型[14]，根據(jù)人體慣性參數(shù)[15]確定人體重心位置，以重心在水平方向的速度峰值代表弓步速度。使用Visual3D軟件計(jì)算受試者下肢三維運(yùn)動(dòng)學(xué)和

動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)（采用右手法則）。角速度、力矩、功率等指標(biāo)，膝、髖關(guān)節(jié)屈定義為負(fù)值（-），伸定義為正值（+）。弓步動(dòng)作起點(diǎn)定義為前腳離開(kāi)地面瞬間，動(dòng)作終點(diǎn)定義為前腿膝關(guān)節(jié)伸達(dá)最大角度。以運(yùn)動(dòng)員持劍手側(cè)下肢為弓步動(dòng)作前腿，對(duì)側(cè)為后腿。

1.2.4 選取指標(biāo)（1）弓步過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員身體重心水平方向速度峰值（Horizontal Maximal Velocity of Center of Gravity，HV-max），單位為米/秒（m/s）；（2）經(jīng)體重標(biāo)準(zhǔn)化的后腿蹬地獲得的水平方向地面反作用力（HorizontalGroundReactionForce，GRF），單位為體重（BW）；（3）關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍（Range of Motion，ROM）：選取運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中膝、髖關(guān)節(jié)在矢狀面的活動(dòng)范圍，單位為度（°）；（4）經(jīng)體重標(biāo)準(zhǔn)化后的關(guān)節(jié)功率峰值（Peak Joint Power，PP），分別為運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中雙側(cè)膝關(guān)節(jié)伸峰功率、后側(cè)髖關(guān)節(jié)伸峰功率以及前側(cè)髖關(guān)節(jié)屈峰功率經(jīng)體重標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果，單位為瓦/千克（W/kg），為便于后期灰色關(guān)聯(lián)分析中的數(shù)據(jù)計(jì)算，本研究前側(cè)髖關(guān)節(jié)屈功率峰值取絕對(duì)值；（5）關(guān)節(jié)最大活動(dòng)幅度到達(dá)時(shí)間（Time to Knee and Hip Maximal Range of Motion，TROM），關(guān)節(jié)峰功率到達(dá)時(shí)間（Tine to Knee and hip Peak Power，TPP），單位為秒（s）。

1.2.5 分析方法灰色系統(tǒng)理論是處理少數(shù)據(jù)、不確定性問(wèn)題的理論，灰色關(guān)聯(lián)分析是能夠?qū)κ挛镏g相互關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行定量分析，根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似、相異程度衡量因素之間關(guān)聯(lián)度的方法[8]?；疑P(guān)聯(lián)分析法的特點(diǎn)能夠彌補(bǔ)多元線性回歸分析需要大樣本量和具備典型概率分布的不足[9]。本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步過(guò)程中雙側(cè)下肢膝、髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍和功率峰值等指標(biāo)與重心水平速度峰值的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算，按各因素對(duì)弓步水平速度峰值的影響程度進(jìn)行排序。

2 擊劍弓步動(dòng)作階段劃分

擊劍弓步動(dòng)作從準(zhǔn)備姿勢(shì)開(kāi)始，可分為連續(xù)的6個(gè)階段（見(jiàn)圖2）[2]。a：準(zhǔn)備姿勢(shì)，持劍手同側(cè)下肢為前腿，異側(cè)為后腿，身體重心在兩腿之間；b：持劍手肘關(guān)節(jié)伸，前腳離地；c：后腿開(kāi)始蹬地，身體重心開(kāi)始前移；d：后腿持續(xù)蹬地，后側(cè)膝關(guān)節(jié)伸達(dá)最大幅度，前腿快速向前擺動(dòng)，身體重心加速前移；e：后腳離地，身體處于騰空階段，前腿膝關(guān)節(jié)伸達(dá)最大幅度，重心繼續(xù)前移；f：前腳落地，弓步進(jìn)入制動(dòng)階段。整個(gè)弓步動(dòng)作快速連貫，使運(yùn)動(dòng)員重心能夠在短時(shí)間內(nèi)快速靠近對(duì)手。弓步動(dòng)作中，運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)峰功率的出現(xiàn)時(shí)間應(yīng)在后腿伸膝達(dá)最大幅度（0.99±0.22）s之前，且各關(guān)節(jié)峰功率出現(xiàn)時(shí)間極為接近（見(jiàn)表1）。運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中，雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)峰功率出現(xiàn)時(shí)間應(yīng)在圖中c-d階段，即從運(yùn)動(dòng)員后腿開(kāi)始蹬地到后腿伸膝至最大程度的階段（見(jiàn)圖2，表1）。

圖2 擊劍弓步動(dòng)作階段劃分示意圖[2]Figure 2 Schematic of the sequence of a fencing lunge

表1 本研究選取指標(biāo)峰值對(duì)應(yīng)時(shí)刻Table1Corresponding moment for selected variables

3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

選取每位受試者測(cè)試中HVmax值最大的3次弓步動(dòng)作，計(jì)算3次動(dòng)作中各指標(biāo)的平均值（見(jiàn)表2）。3.1 確定參考序列和比較序列

表2 運(yùn)動(dòng)員弓步重心峰速度，雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍、峰功率Table 2 HVmax，ROM and PP of knee and hip joints

設(shè)Y0（K）為參考序列，代表HVmax。X1（K），X2（K），X3（K），X4（K），X5（K），X6（K），X7（K），X8（K）為8個(gè)比較序列，依次代表弓步動(dòng)作中運(yùn)動(dòng)員后膝ROM、前膝ROM、后髖ROM、前髖ROM、后膝PP、前膝PP、后髖PP和前髖PP。序列K=1，2，…，16依次代表16名運(yùn)動(dòng)員，用均值化對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理之后得到的均值化數(shù)列[16-17]見(jiàn)表3。

3.2 計(jì)算參考序列和比較序列的絕對(duì)差

計(jì)算參考序列和比較序列的絕對(duì)差[17-18]，兩極最小絕對(duì)差值min|Y0（K）-Xi（K）|=0.001 4，兩極最大絕對(duì)差值max|Y0（K）-Xi（K）|=1.065 4（見(jiàn)表4）。

3.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

依據(jù)公式：χ0i（K）=（Δmin+ρ×Δmax）/（Δ0i+ρ×Δmax），分辨系數(shù)ρ=0.5[16-18]。

3.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度和權(quán)重

依據(jù)關(guān)聯(lián)度公式

權(quán)重系數(shù)公式

4 研究結(jié)果

結(jié)果顯示，本研究所選取各指標(biāo)對(duì)運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作HVmax指標(biāo)的影響程度依次為后膝ROM>后膝PP>后髖ROM＞前髖ROM>前膝ROM>前髖PP>后髖PP>前膝PP（見(jiàn)表5、表6）。

表4 參考序列和比較序列絕對(duì)差Table 4 Absolute difference between reference sequence and comparison sequence

表5 運(yùn)動(dòng)員各指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)Table 5 Comparison of correlation coefficient

5 討論與分析

5.1 關(guān)聯(lián)排序?qū)Ρ确治?/p>

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于擊劍弓步的研究多集中于運(yùn)動(dòng)員弓步前、后腿運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)的比較及其與弓步速度的相關(guān)性。大多研究認(rèn)為，擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中后腿的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)是弓步速度的決定因素[4-5，20]。本研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中，后膝PP在關(guān)聯(lián)度排序中為第2位，是影響弓步速度的主要因素之一。與前人研究結(jié)果不同的是，除后膝PP外，本研究運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度排名均高于動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度大小依次為后膝ROM>后髖ROM>前髖ROM>前膝ROM，說(shuō)明下肢雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍等運(yùn)動(dòng)學(xué)因素同樣對(duì)弓步速度有重要影響。導(dǎo)致結(jié)果差異的原因可能是，多數(shù)研究只要求受試者以最快速度做向前弓步，并沒(méi)有設(shè)置弓步距離和目標(biāo)，且受試者未持劍，為了做出最快速度的弓步，受試者可能會(huì)選擇距離較近的短弓步，而長(zhǎng)距離大幅度弓步和近距離快節(jié)奏弓步對(duì)受試者下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)幅度的要求可能并不一樣。本研究在咨詢(xún)運(yùn)動(dòng)員和教練員后，結(jié)合擊劍比賽中運(yùn)動(dòng)員發(fā)動(dòng)弓步的距離，將劍靶設(shè)置在距離運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備姿勢(shì)前腳腳尖1.5倍身高處[12]。在這一距離下的弓步為長(zhǎng)弓步，要求運(yùn)動(dòng)員在后腿快速蹬地為弓步提供較大驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)[21-23]，雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)加大運(yùn)動(dòng)幅度來(lái)延長(zhǎng)弓步驅(qū)動(dòng)力的作用時(shí)間，從而提高弓步速度，增大弓步距離。結(jié)合前人研究結(jié)果，本研究認(rèn)為，擊劍運(yùn)動(dòng)員后腿膝關(guān)節(jié)在弓步動(dòng)作中的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍及伸膝峰功率是弓步速度的主要影響因素，雙側(cè)髖關(guān)節(jié)和前側(cè)膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍同樣能夠?qū)剿俣犬a(chǎn)生重要影響。

表6 弓步重心水平速度峰值各影響因素關(guān)聯(lián)度、權(quán)重Table 6 Comparison of correlation degree and weight coefficient in all influence factors

5.2 膝、髖關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)對(duì)弓步速度影響的關(guān)聯(lián)度分析

在擊劍弓步速度影響因素的研究中，運(yùn)動(dòng)員后腿的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)一直是研究熱點(diǎn)。在擊劍弓步動(dòng)作中，運(yùn)動(dòng)員后腿蹬地產(chǎn)生地面反作用力在水平方向的分力是弓步向前的驅(qū)動(dòng)力[21-23]，而后腿膝、髖關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)是影響弓步驅(qū)動(dòng)力大小的關(guān)鍵[8]。GUILHEM等[5]對(duì)10名優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中雙側(cè)下肢主要肌肉的活動(dòng)進(jìn)行肌電測(cè)試并分析后發(fā)現(xiàn)，后腿膝、髖關(guān)節(jié)伸肌是弓步加速階段進(jìn)行收縮的主要肌肉，且后腿膝、髖關(guān)節(jié)伸肌最大等速向心肌力與弓步水平速度峰值顯著相關(guān)（r=0.60～ 0.81）。另外，CRONIN等[23]對(duì)31名擊劍運(yùn)動(dòng)員的力量、靈活性、人體測(cè)量學(xué)等指標(biāo)與其弓步峰速度進(jìn)行多元線性回歸分析后發(fā)現(xiàn)，后腿膝關(guān)節(jié)伸肌最大等速肌力到達(dá)時(shí)間是預(yù)測(cè)弓步速度的最佳指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)員弓步過(guò)程中，后膝PP在關(guān)聯(lián)度排序中列第2位，前髖PP、后髖PP和前膝PP在關(guān)聯(lián)度排序中位列最末3位?？梢?jiàn)在擊劍弓步動(dòng)作中，運(yùn)動(dòng)員后膝關(guān)節(jié)所能達(dá)到的最大伸膝功率是影響弓步速度的主要?jiǎng)恿W(xué)因素，其貢獻(xiàn)明顯高于雙側(cè)髖關(guān)節(jié)和前膝關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。本文認(rèn)為，相比于髖關(guān)節(jié)和前腿膝關(guān)節(jié)，運(yùn)動(dòng)員后腿膝關(guān)節(jié)在弓步動(dòng)作的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)對(duì)弓步驅(qū)動(dòng)力的影響更加明顯。優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員后腿膝關(guān)節(jié)伸肌具有較強(qiáng)的爆發(fā)力，能夠在快速伸膝蹬地時(shí)產(chǎn)生較大的伸膝功率，從而在后腿蹬地時(shí)獲得較大的水平方向地面反作用力，加速弓步向前，使弓步速度達(dá)到較高水平。

5.3 膝、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)表現(xiàn)對(duì)弓步速度影響的關(guān)聯(lián)度分析

5.3.1 膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍對(duì)弓步速度影響的關(guān)聯(lián)度分析目前，對(duì)擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中后腿膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的研究多集中在準(zhǔn)備姿勢(shì)及落地時(shí)的后腿膝關(guān)節(jié)角度。彭道福等[10]對(duì)12名擊劍運(yùn)動(dòng)員的弓步速度與其影響因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析后發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)備姿勢(shì)中后膝關(guān)節(jié)角度是影響弓步速度的重要因素，推測(cè)運(yùn)動(dòng)員降低重心減小弓步準(zhǔn)備姿勢(shì)中的膝關(guān)節(jié)角度有利于提高弓步速度。然而，在節(jié)奏極快的擊劍比賽中，運(yùn)動(dòng)員很難控制弓步準(zhǔn)備姿勢(shì)中的膝關(guān)節(jié)角度，研究弓步準(zhǔn)備姿勢(shì)中運(yùn)動(dòng)員下肢關(guān)節(jié)角度對(duì)弓步速度的影響可能有一定的局限性[24]。本研究選取擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中膝、髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍作為弓步速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)影響因素，結(jié)果顯示，后膝ROM在所有因素的關(guān)聯(lián)度排序中列第1位，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員在弓步動(dòng)作中加大后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍、充分蹬伸后腿有利于提高弓步速度，此結(jié)果與前人研究結(jié)果相似。ZHANG等[25]通過(guò)分析擊劍弓步動(dòng)作后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員弓步落地時(shí)后膝關(guān)節(jié)角度平均在170°以上，后腿基本接近伸直。本文認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)員弓步過(guò)程中后腿快速蹬地獲得水平方向地面反作用力的大小是弓步速度的決定性因素[21，23]，而后膝關(guān)節(jié)充分的伸展有助于延長(zhǎng)后腿蹬地的時(shí)間，從而延長(zhǎng)蹬地獲得水平方向地面反作用力的作用時(shí)間，因此延長(zhǎng)弓步加速的時(shí)間，有利于提高弓步速度。

近年來(lái)，擊劍弓步動(dòng)作中運(yùn)動(dòng)員前腿膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式引起了研究者的注意。GHOLIPOUR等[7]發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中前腿的伸膝程度高于初學(xué)者。舒建平等[20]認(rèn)為，擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中前腿的大幅度擺動(dòng)可以延長(zhǎng)后腿蹬地力的作用時(shí)間，配合后腿蹬地將弓步速度維持在較高水平。本研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中，前膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍與弓步重心水平峰速度關(guān)聯(lián)度為0.735 0，與排序在第4位的前髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍關(guān)聯(lián)度（r=0.735 2）接近。認(rèn)為，前膝關(guān)節(jié)在弓步動(dòng)作中的活動(dòng)范圍同樣是影響擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步速度的重要因素之一。在弓步動(dòng)作開(kāi)始后，運(yùn)動(dòng)員后腿快速蹬地獲得弓步向前的驅(qū)動(dòng)力，而此時(shí)前腿膝關(guān)節(jié)的大幅度伸展能避免前腿過(guò)早落地，使后腿蹬地獲得的驅(qū)動(dòng)力能完全作用于加速運(yùn)動(dòng)員重心向前。另外，前膝關(guān)節(jié)的大幅度伸展可能有助于延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作的騰空時(shí)間，有利于將弓步峰速度維持更長(zhǎng)時(shí)間。

5.3.2 髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍對(duì)弓步速度影響的關(guān)聯(lián)度分析在擊劍弓步啟動(dòng)后，運(yùn)動(dòng)員后側(cè)髖關(guān)節(jié)伸配合后腿蹬地使身體重心向前移動(dòng)，前側(cè)髖關(guān)節(jié)屈使前側(cè)大腿抬起，前腳離地，為前膝關(guān)節(jié)的大幅度伸展創(chuàng)造條件。結(jié)果顯示，后側(cè)和前側(cè)髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍在所有影響因素關(guān)聯(lián)度排序中為3、4位，提示運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)髖關(guān)節(jié)在弓步動(dòng)作中的活動(dòng)范圍對(duì)弓步速度貢獻(xiàn)明顯。周繼和等[26]認(rèn)為，在后腿接近伸直的狀態(tài)下，后側(cè)髖關(guān)節(jié)的大幅度伸展可以減小后腿與地面的夾角，使后腿蹬地獲得的地面反作用力在水平方向上的分力加大，從而增大弓步向前的驅(qū)動(dòng)力，提高弓步速度。然而，目前對(duì)擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中前側(cè)髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究較為少見(jiàn)。BOTTOMS等[6]使用Visual3D軟件對(duì)弓步運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并分析后認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中前側(cè)髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍與弓步速度顯著相關(guān)，前側(cè)髖關(guān)節(jié)屈的程度越大，說(shuō)明其前側(cè)下肢的運(yùn)動(dòng)越主動(dòng)，隨后前腿向前擺動(dòng)的幅度可能更大。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，擊劍運(yùn)動(dòng)員弓步動(dòng)作中前側(cè)髖關(guān)節(jié)屈的范圍由軀干前傾程度和前側(cè)大腿向上的運(yùn)動(dòng)幅度共同影響。認(rèn)為，弓步過(guò)程中軀干的積極前傾能帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)員身體總重心前移，有助于重心速度的提高。屈髖動(dòng)作能夠使大腿向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)前腿離地，從而使運(yùn)動(dòng)員身體向前移動(dòng)。另外，運(yùn)動(dòng)員前側(cè)大腿向上的大幅度運(yùn)動(dòng)為前腿隨后的大幅度伸膝創(chuàng)造了條件，使前側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，共同配合后腿蹬地提高弓步速度。

6 結(jié)論與建議

擊劍運(yùn)動(dòng)員后腿膝關(guān)節(jié)在弓步動(dòng)作中的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍及伸膝峰功率是弓步速度的主要影響因素，雙側(cè)髖關(guān)節(jié)和前側(cè)膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍同樣能夠?qū)剿俣犬a(chǎn)生重要影響。提示，發(fā)展弓步后腿膝關(guān)節(jié)伸肌爆發(fā)力，并在弓步動(dòng)作中增大雙側(cè)膝、髖關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，有助于提高擊劍運(yùn)動(dòng)員的弓步速度。

[1]AQUILI A，TANCREDI V，TRIOSSI T.Performance analysis in saber[J]. Journal of Strength and Conditional Research，2013，27（3）：624-630.

[2]GUTIERREZ-DAVILA M，ROJAS F J，ANTONIO R.Response timing in the lunge and target change in elite verse medium-level fencers[J].European Journal of Sport Science，2013，13（4）：364-371.

[3]教材編寫(xiě)組.擊劍[M].北京：人民體育出版社，1996.

[4]KLAUCK J，HASSAN S E A.Lower and upper extremity coordination parameters during the fencing lunge[C]，16 International Symposium on Biomechanics in Sports，1998.

[5]GUILHEM G，GIROUX C，COUTURIER A.Mechanical and muscular coordination patterns during a high-level fencing assault[J].Medicine and Science in Sports and Exercise，2014，46（2）：341-350.

[6]BOTTOMS L，GREENHALGH A，SINCLAIR J.Kinematic determinants of weapon velocity during the fencing lunge in experienced epee fencers [J].Acta of Bioengineering and Biomechanics，2013，15（4）：109-113.

[7]GHOLIPOUR S，MOHAMMAD A T，F(xiàn)ARZAM F.Kinematics analysis of fencing lunge using stereophotogrametry[J].World Journal of Sport Science，2008（1）：32-37.

[8]崔立志，劉思峰，李致平，等.灰色斜率相似關(guān)聯(lián)度研究及其應(yīng)用[J].統(tǒng)計(jì)與信息論壇，2010，25（3）：56-59.

[9]邱泉，余小羽.對(duì)體育專(zhuān)業(yè)女生短跑成績(jī)提高因素的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002（1）：21-23.

[10]彭道福，伍勰，郭黎.影響擊劍運(yùn)動(dòng)員向前弓步速度生物力學(xué)因素的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].中國(guó)體育科技，2013，49（3）：100-105.

[11]TURNER A，JAMES N，DIMITRIOU L，et al.Determinants of Olympic fencing performance and implications for strength and conditioning training[J].Journal of Strength and Conditioning Research，2014，28（10）：3001-3011.

[12]WILLIAMS L R T，WALMSLEY A.Response timing and muscular coordination in fencing：a comparison of elite and novice fencers[J].Journal of Science and Medicine in Sport，2000，3（4）：460-475.

[13]YU B.Determination of the optimum cutoff frequency in the digital filter data smoothing procedure[C].University of California，Los Angeles，CA，XII International Congress of Biomechanics，1989.

[14]HAY J G.The biomechanics of sports techniques[C].Prentice-Hall，Inc. Englewood Cliffs，NJ，1993.

[15]鄭秀媛.現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007： 169-188.

[16]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990.

[17]施海波，王海明.灰色關(guān)聯(lián)分析法在田徑技術(shù)分析中的適用性研究[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，38（6）：86-90.

[18]及化娟，梁月紅，魏孟用，等.對(duì)速度素質(zhì)敏感期11歲男生身體素質(zhì)灰色關(guān)聯(lián)分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（6）：804-805.

[19]金一平.影響沈盛妃七項(xiàng)全能成績(jī)因素的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，21（4）：56-58.

[20]舒建平.影像測(cè)量數(shù)據(jù)在擊劍弓步技術(shù)診斷中的應(yīng)用[J].天津體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（3）：262-266.

[21]ROI G S，BIANCHEDI D.The science of fencing[J].Sports Medicine，2008，38（6）：465-481.

[22]GRESHAM-FIEGEL C N，HOUSE P D，ZUPAN M F.The effect of nonleading foot placement on power and velocity in the fencing lunge[J]. Journal of Strength and Conditioning Research，2013，27（1）：57-63.

[23]CRONIN J，MCNAIR P J，MARSHALL R N.Lunge performance and its determinants[J].Journal of Sport Science，2011，21（1）：49-57.

[24]MORRIS N，F(xiàn)RANSWORTH M，ROBERTSON D G E.Kinetic analyses of two fencing attacks-lunge and fleche[J].Portuguese Journal of Sport Science，2011，11（2）：343-346.

[25]ZHANG B M，CHU D P K，HONG Y.Biomechanical analysis of the lunge technique in the elite female fencers[C].17 International Symposium on Biomechanics in Sports，1999：65-68.

[26]周繼和，石玉琴，金玉秀.弓步刺進(jìn)攻技術(shù)的生物力學(xué)分析[J].成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，20（1）：72-77.

BiomechanicsofKneeandHipJointsDeterminingFencingLungeVelocity：AGrayCorrelationAnalysis

GUAN Yanfei1，GUO Li1，WU Nana1，JIANG Qinxian1，ZHAO Shuqiang2
（1.Joint Key Lab of Exercise by Province and Ministry，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.School of PE，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China）

To investigate contribution of biomechanics of knee and hip joints to lunge speed when performing fencing lunge，14 professional fencers were asked to perform fencing lunges as fast as possible.Kinematics and ground reaction force of both legs were recorded during lunge movements.The range of mo?tion（ROM）and peak power（PP）of knee and hip joints in both sides during lunges were calculated with Visual3D software.A grey correlation analysis was conducted to determine the contribution of these variables to maximal horizontal speed of center of gravity（HVmax）.The results showed that factors account?ed for HVmax were presented as following：ROM of rear knee joint>PP of rear knee joint>ROM of rear hip joint>ROM of fore hip joint>ROM of fore knee joint>PP of fore hip joint>PP of rear hip joint>PP of fore knee joint.Conclusion：ROM and PP of rear knee joint are the dominant factors associated with lunge speed.ROM of fore knee joint and both hip joints are also important factors influencing lunge speed.

fencing；speed of lunge；biomechanics；grey correlation analysis

G 804.6

：A

1005-0000（2014）06-501-05

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2014.06.008

2014-09-15；

2014-11-06；錄用日期：2014-11-07

上海體育學(xué)院研究生國(guó)（境）外訪學(xué)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：stfx20140205）

管延飛（1988-），男，山東青島人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)閮?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練監(jiān)控。

1.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438；2.山東科技大學(xué)體育學(xué)院，山東青島266590。