国内网球生物力研究现状及发展<br/>——基于2007-2011年4种文献来源计量分析

国内网球生物力研究现状及发展
——基于2007-2011年4种文献来源计量分析

2012-10-25蒋婷

运动 2012年16期

关键词：发球网球动作

蒋婷

（北京体育大学研究生院，北京 10084）

国内网球生物力研究现状及发展
——基于2007-2011年4种文献来源计量分析

蒋婷

（北京体育大学研究生院，北京 10084）

采用文献计量方法对4种文献来源2007-2011 年发表的网球生物力学相关论文进行了数量分布、来源分布以及研究重点的分析，旨在了解有关网球生物力学研究的最新动态以及为未来的研究方向提出参考。结果发现，关于网球生物力学研究总体呈上升趋势，其中优秀硕士论文中相关文献最多；研究主题以网球技术动作分析范畴最受关注。通过分析发现，近年来相关文献存在研究内容的过于表浅、缺乏因果关系探讨以及外推效度差等的问题。

网球；生物力学；现状

随着近年来我国网球项目科研水平的快速提高，对网球相关生物力学研究方法也展开了积极的探索。本文应用文献计量学方法，对2007-2011年国内网球项目相关生物力学研究状况和发展趋势进行统计分析，旨在了解有关国内网球项目生物力学研究的最新动态。

1 材料与方法

本文利用中国知网（CNKI）的高级检索系统，以网球为关键词，检索国内体育类核心期刊（前10位）、博士论文、优秀硕士论文、重要会议中2007-2011年刊载的论文。根据文章的内容对检索到的论文进行筛选，最终得到关于网球技术动作生物力学分析的论文31篇。在认真查阅原文的基础上，对所检论文进行了综合分析。

2 结果与分析

2.1 国内网球生物力学研究的文献分布（表1）

2.1.1 网球生物力学研究年代分布各年度关于网球生物力学研究的文献量占的百分比依次为3.2%、22.5%、22.5%、32.2%、19.4%。与2007年相比，2008出现了剧增，2010年至高峰，之后又有一定的回落，说明近年来网球科研领域对生物力学研究的运用的重视度有所提高。

2.1.2 网球生物力学研究文献来源分布4大文献来源对网球动作生物力学研究的重视程度不同。2007-2011年，核心期刊、优秀硕士论文、博士论文、重要会议各自研究网球技术生物力学所占的比例分别为12.9%、51.6%、3.2%、32.2%，其中优秀硕士论文研究网球生物力学的最多，占51.6%。此外，5年中，核心期刊发表的关于网球生物力学的论文仅4篇，充分说明这类研究并没有成为热点。

2.1.3 网球生物力学研究文献主题分布根据文献论文内容的主要特征，结合生物力学及网球项目相关理论，可以将检索到的论文分别归入3个不同的研究方向，即技术分析（运动学、用力学、生物学）、损伤（骨、肌肉）、装备（鞋、拍弦）。从本次统计来看，技术分析独占鳌头，共计23篇，占74.2%；其他方面的研究相对较少，损伤12.9%（4篇），装备12.9%（4篇）。技术动作分析受到更多的关注，主要是因为技术分析的设备日益进步和完善，生物力学研究受仪器设备的制约。

2.2 关于网球技术动作生物力学研究主题的分布（表2）

2.2.1 技术分析技术动作分析是生物力学的一个重要的组成部分，是根据现代运动生物力学的基本理论与方法，对网球运动基本技术动作特征与原理进行分析，从而提出技术动作改进与提高方案。近年来在网球生物力学技术分析主要研究集中在以下几个方面：

第一，发球技术。有学者研究发现，国外优秀男子选手发球技术模式值得借鉴，其主要指标如下：球离手高度平均为1.745m～1.79m，离手高度比较合理，向后引拍阶段动作结束时右肘关节角度平均为86.74°，保持较大的肘关节角度的情况选将有利于向前挥拍时肘关节的快速发力。向前挥拍击球动作阶段，最大重心高度平均为1.16m，击球点的平均高度是身高的1.47倍，较高的击球点能为发球创造了良好的条件。抛球的最高点与击球点的落差平均为0.68m，较小的落差有利于运动员对空中球的位置判断与控制，减小击球失误率。

表1 2007-2011 年关于网球生物力学研究论文情况 N=31

表2 2007-2011 年网球动作生物力学研究主要内容 N=31

有学者比较了国内外不同水平男子选手的发球技术，结果发现在抛球过程中，需要始终保持肘关节的稳定性，国内高水平选手抛球动作手臂关节角度变化幅度小于低水平选手，在屈膝最大角度方面同样如此。在蹬伸过程中，国内高水平选手膝关节最大角速度以及腿部发力效率均大于低水平选手，而在膝关节最大角速度和最小肘关节角度方面均小于国外优秀选手。在击球过程中，国内高水平选手身体各环节的最大角速度和相对击球高度均大于低水平选手。关于发球动作引拍形式，主要分为有下摆与无下摆2种。有研究表明，无下摆引拍发球的搔背幅度较小，对球拍做功的加速距离短，但无下摆引拍发球在击球发力方面表现出更多的爆发性，对拍头加速的效果与有下摆的引拍方式相比，无显著性差异。

徐龙宇的研究是通过相邻环节的加速与制动关系，推导出网球发球动作动力链模型：起始位膝关节蹬伸的反作用力，髋关节、肩关节、肘关节、腕关节依次加速与制动将能量传递到拍头最终实现击球。膝关节、躯干以及腕关节是动力链的关键环节。孙宇亮的研究结果有所不同，认为网球发球击球过程的发力顺序为髋、膝、踝、躯干、肩、肘、肩、腕。发球过程中从肌肉的激活顺序看，上肢三角肌最先放电，背阔肌最后放电；下肢肌肉胫骨前肌最先激活，腓肠肌最后放电。

第二，正手技术。在网球的各项基本技术中，正手击球是运用最多的一种击球方式，出色的正手技术可以赢得赛场上更多的主动。有研究对当今世界优秀选手正手平击球和上旋球在空中的飞进轨迹和落地后反弹效果进行定性分析与评价。结果发现，与上旋球相比正拍平击球飞进路线相对更平直，落地弹跳低，球的速度快、力量大，但下网和出界的概率更高。而正拍上旋球飞行弧线高，下降速度快，落地反弹后有加速，同时具有更高的安全性。开放式正手击球时采用西方式握拍更易打出强烈的上旋球，环转式挥拍及鞭打式击球能更大的发挥正手击球力量、速度和旋转，此项技术代表了当今网坛正手底线技术发展的主潮流。关于正手击球过程发力顺序，有研究表明，在击球动作过程中两种击球动作的放电顺序无显著性差异；主要用力肌肉是肱二头肌、斜方肌、三角肌前部、肱桡肌以及胸大肌；在关节角度方面，正手击球动作瞬间，击上旋球时拍面与地面的夹角是35.4°，上臂前臂夹角是104.7°，大臂与躯干的夹角是37.6°。平击球瞬间拍面与地面夹角基本与地面垂直，上臂前臂夹角是120.7°，大臂与躯干的夹角是57.6°。

胡启权的研究则更为细致地分析了正手上旋球技术，发现在引拍阶段并不是呈直线加速形式，而是在引拍动作结束前有一个明显的减速调整的过程，目的是为了对击球动作有所调整以及使其更符合肌肉收缩特点。在正手上旋球击球过程中，人体重心动量矩传递过程是由近端向远端传递，但保留着一定的动量矩为触球瞬间做准备。击球时以躯干为轴，进行类似鞭打发力的方式，能在时间和空间有限的情况下击出更高质量的球。正手击上旋球时膝关节随着挥拍动作有机的屈伸将更符合现代网球多环节参与的技术理论。

当前网球技术动作基础理论将下肢作为击球的主要力量来源和起点。陈石的研究显示，正手击球动作，选手从不同位置出发，下肢在着地时都趋向于选择对地面冲击小且更为平缓的着地模式。随着距击球位置越远，脚和地面作用过程中产生的垂直反作用力就会越大，以至于大幅度奔跑距离击球时产生更高的损伤风险。在击球力量贡献方面，腓肠肌在正手击球动作起重要作用，而股直肌起的作用相对较低。在击球阶段，下肢肌肉明显的减少了向上蹬升，使身体在挥拍击球的过程中尽量保持稳定状态，将对高击球的质量提供有利条件。

第三，反手技术。反手技术分为单手反手与双手反手2种技术。目前在职业网坛中绝大部分选手使用双手反拍击球。林锋的研究分析了反拍上旋球技术，发现击球效果取决于拍面与地面夹角和拍头角度的有效组合且呈负相关。重心位置应控制在垂直于地面且高于击球点 0.118m 的高度。在双手反拍击上旋球过程中，引拍阶段结束时肩髋角应控制在髋关节连线后43.936°，击球瞬间肩髋角控制在髋关节连线前 18.370°，背阔肌和腹外斜肌协调收缩能力的提高将有利于形成最佳肩髋角度数。从肌肉参与工作情况看，左侧股直肌、右侧腓肠肌后部、左侧肱桡肌、左侧腓肠肌后部、右侧股直肌、左侧三角肌前部、右侧三角肌后部和左侧肱二头肌为主要的工作肌肉。于勇的研究表明，正反手有很多相同之处，如正反手击球时臂拍角、肩角大约都是90°。2种技术在击球瞬间膝、髓、肩、肘、腕关节以及球拍的速度都依次呈递增的趋势，说明两者均符合鞭打动作原理的。

2.2.2 运动损伤第一，网球肘。在网球运动中，单手反手击球被认为是最容易引发“网球肘”发生的动作技术。廖苏研究结果显示，网球初学者在动作技术上的缺陷为“网球肘”损伤产生的潜在危险因素。击球瞬间碰撞力的产生使前臂旋前的力矩对保持前臂旋后状态的初学者来说成为了重要的损伤危险因素。在肌肉参与工作方面，肱三头肌和旋前圆肌在挥拍阶段积分肌电和之间有相关，挥拍加速最大时刻的拍臂角和碰撞力峰值也存在相关，这表明单手反拍击球动作是一个肌肉协调活动的过程。破坏了这种肌肉协调用力，容易导致运动损伤的出现。

第二，肩部损伤。肩部的损伤在网球选手中也十分常见，其中发球击球阶段是肩关节最大发力期，此时也最容易发生损伤。吴国梁的研究分析了业余选手发球技术动作与肩部损伤的关系，发现肩关节最大用力时过度外展是造成肩部损伤的主要原因。患有肩部损伤者在搔背期表现出下肢发力顺序错乱、搔背末期脚向上蹬起离地过晚，而且上下肢力量较差，综合这些因素导致选手在发球挥拍击球过程中大臂外展过大，进而造成运动员的损伤加剧。

第三，盂肱关节。盂肱关节既是躯干和上肢的连接点，同时是保证上肢完成三维活动的重要结构。但由于缺乏骨性限制，盂肱关节的稳定性有赖于关节囊、韧带、肩关节周围肌肉来维持，所以也是最不稳定、最常发生脱位的关节之一，约占所有关节脱位的45%。柳爱莲的研究对青少年网球选手盂肱关节内、外旋转肌力进行等速向心肌力测试与评价。结果发现，对于盂肱关节内旋、外旋肌力年龄因素影响不显著。优势臂外旋与内旋肌力比值明显小于非优势臂。

第四，身体成分与骨密度。李薇通过研究发现，长期有规律的网球训练对青少年男性的身体成分及骨密度的影响较小，表现出瘦体重增加，体脂减少，体脂百分比降低的趋势。长期有规律的网球训练对上肢身体成分及骨密度的影响明显大于下肢。上肢优势侧瘦体重、总重及骨量、骨密度明显高于非优势侧上肢。

2.2.3 网球装备第一，网球鞋。网球运动特点要求网球鞋具备止滑性能以及能量回归性能。陈福华对穿3种不同网球鞋时的下肢主要肌肉做功和鞋底的力学参数进行测量和分析。经过止滑性试验发现，3种鞋底止滑性无显著差异，鸿星尔克“灵足”网球鞋的细密底纹亦属二方连续花纹，在硬地球场有良好的止滑效果，但是其耐磨性有待提高，特别是在鞋头脚趾部分。肌电实验发现，穿3款网球鞋做交叉步往返跑时，下肢肌肉总做功Adidas Barricade网球鞋做功最少，其次是Nike Air Court网球鞋，然后是鸿星尔克“灵足”网球鞋。结果间接证明Adidas Barricade网球鞋能在网球运动中有较好的性能实现能量回归。测力板在关于冲量值的实验中发现，足弓部悬空设计优于无悬空鞋底设计，原因是能够在一定程度上减少足弓区域的冲量。

王明波研究了网球运动中常用步法的足底压力，目的是为网球鞋的研制提供建议。研究结果显示，发球阶段左脚的最大应力值大于右脚。在足部控制方面，左脚应优于右脚，左脚足底压力中心的移动轨迹会对发球的成功率造成影响。另外，发球过程中后跟的极大应力值显著。从底线方面看，开放式击球无论是正手还是反手，前脚掌的极大应力值偏大，这也是主要造成网球鞋前脚掌极易磨损的原因。建议网球鞋在研制过程中应加强左脚各部位的伤病预防，加强左脚的足部控制，后跟的减震效果以及前脚掌的耐磨性。并注意减小足底压力中心在X方向的移动距离。

第二，网球拍弦。赵伟科的研究与拍弦磅数对击球效果的影响有关，结果表明，优秀选手对网球拍弦磅数变化的分辨能力与敏感度较低，优秀选手击球的落点与球拍磅数不存在显著性相关。在底线击球中优秀选手对使用不同磅数的球拍有着很强的适应能力与控制能力。但黄钵登的研究结果稍有不同，认为选手分辫网线张力的能力以自我检测方式分辨力最高，平均约有5成的分辫力。而高水平选手的发球，低水平选手的正拍，平均分辨力都低于5成。未来研究可以着重测试选手在不同网线张力时击球的表现，以帮助选手找到更适合本身所使用的网线张力。