不同等级球类运动员与非运动员的视觉功能对比分析研究

高雅萍，姚家新，陈丽萍，李丽华，戴群，王海英，王翠英，常淑芝，江洋琳，王立书，张荃，张姝贤

不同等级球类运动员与非运动员的视觉功能对比分析研究

高雅萍1，姚家新2，陈丽萍1，李丽华3，戴群2，王海英1，王翠英1，常淑芝2，江洋琳3，王立书1，张荃1，张姝贤3

目的:以乒乓球等6个不同运动项目的运动员和大学在校生作为模型，进行基础视觉能力、视觉眼动能力和视觉动作技能等3方面的测试，分析运动员和非运动员在各阶层视觉能力上的差异，以探讨运动技能与视觉功能的相关性。方法:以天津体育学院260名乒乓球等6个不同运动项目的运动员和天津职业大学60名非运动员在校生作为研究对象，进行动态平衡等13项能力的测定，通过用SPSS软件分析处理，显示运动员、初级运动员和非运动员的相关视觉能力。结果:运动员有较佳的视觉敏感度和视觉记忆；初级运动员比非运动员有更好的相对深度判断等能力；运动员有较佳的手眼和身眼协调能力，表现在精确和快速判断物体在空间移动、预期物体移动的时间和位置；运动员视觉眼动的控制在两度空间测试并没有更佳的准确性和更快的反应；初级运动员通常比非运动员有较好的运动视觉，但高级运动员并没有比初级运动员好。结论:运动员与非运动员之间在逐渐适应性地使用各种视觉—运动技能方面，其能力是不同的；运动员和非运动员的视觉能力可以预测与视觉有关的运动技能；许多潜在的视觉—运动能力和基础的视觉能力对运动员的运动技能具有高度预测性，而对于非运动员的技能则只有中等程度的预测效果。

运动视觉；基础视觉能力；视觉眼动能力；视觉动作技术

运动视觉是视觉领域一个全新的学科，运动视觉功能是指在体育运动中必备的观看能力[1]，包含有基本视觉能力、视觉眼动能力和视觉动作能力等方面的内容。运动中，任何与视觉有关的运动技能活动都对视觉系统的能力有着严格的需求[2-3]。在体育竞技中，人们一直都很关注视觉能力与运动成绩之间的关系[4]:运动员所接收的视觉信息的质量和各种感观接收器提供的大量反馈信息，是影响其赛场表现的关键因素[5-6]。视觉能力直接影响着运动员完成任务的能力和表现。

运动视觉的研究源于美国，自1970年开始在美式足球、篮球、棒球等运动项目中研发，启用了新的运动视觉理念和训练方法。认为在许多的运动中，运动员必须在复杂且不断变化的环境里，做快速的决策。例如，球类运动员必须根据球、队友和对方球员三者之间的关系，迅速做出反应[4]，运动员经常需要各种视觉能力去观察对手的一举一动，并追踪快速移动中的球体，要在空间深度上估计移动物体的速度和轨迹[9-10]，以便迅速做出决策。在棒球、网球、羽毛球、乒乓球等这些快速的运动项目中，运动员视觉能力的优劣，对运动表现有很大的影响[11]。例如在棒球比赛中，如果你的眼睛只能看到静止的棒球，而不能准确跟踪高速运动的球的轨迹，是不可能发挥你所有潜能取得好成绩的，因此要求运动员有良好的动态视觉、视觉跟踪和深度感知的功能。这一发现促使各国渐渐地开始重视运动员的视觉能力，并对此进行研究。

在亚洲，日本开展运动视觉的研究较早。1986年开始进行运动视觉的研究，1987年在东京设立“运动视觉中心”，并对日本联盟和大学球员的运动视觉开始进行测试。通过测试分析，证实了竞技力和运动视觉有着密切的关系。在1988年成立了“运动视觉研究会”，进一步研究了运动视觉对各种运动项目的重要影响以及视觉训练提升竞技力等课题，研究结果分别在国内外的运动医学领域发表，获得了较高评价[12]。

相关研究认为:运动视觉的测试结果在不同人种中存在差异；男女性别不同，其测试结果亦存在差异。不同种类的运动项目，影响其成功的关键视觉功能需求存在显著差别。由于东西方人种存在着种族的生理差异，比如西方人种较高的鼻梁和相对深陷的眼窝，在其周边视野测定的表现中应该较东方人小，而目前国际上使用的运动视觉评价方法是美国针对欧美人群的特点制定的。其运动视觉测试评价方法是否完全适合中国人的视觉功能，其相应的视觉训练是否对中国运动员有效，有待于进一步研究。相关研究文献大多集中在美国盛行的棒球运动和射击运动之中[13-14]，且在同一运动项目中涉及到的视觉功能检查项目存在局限性[14-15]，因此，研究不同的运动项目需求的关键性视觉功能尚有很大空间。

国内关于运动视觉的研究刚刚起步[16-18]，目前我国尚未有较为系统的运动视觉测试体系和评价方法，对于运动视觉功能训练更是一个全新的课题。各地区发展不协调，水平差距堪称巨大。

2006年，我国开始出现运动视觉相关研究和服务，为迎接2008年北京奥运会，香港理工大学联合美国强生视光学苑在北京为参加奥运会的部分体育健儿进行运动视觉检查和训练，开展运动视觉服务项目。随后在温州医科大学成立了针对运动员视觉研究的实验室——“运动视觉实验室”，主要目的针对运动员进行运动视觉保健，矫正运动员功能不足，强化与运动相关的手—眼—脑协调能力等视功能，帮助运动员提高竞技成绩。但其研究仅针对垒球运动员做了静态视力、手眼协调、时间预判能力等几项视觉功能，尚未形成针对具体运动项目较为系统的检查和训练方法。其他地区在运动视觉方面的发展还是一片空白。

本研究通过对截击型球类项目运动员视觉功能的检测，探讨运动项目中影响此类运动成绩的相关关键视觉能力，从而对截击运动项目运动员的视觉能力进行较为科学合理、系统的评价，并提出有针对性地开展训练，提高其手眼脑协调能力，增强头脑反应，提升体育竞技能力。

1 试验对象与方法

1.1 试验对象及测试环境

1.1.1 试验对象对260名乒乓球、羽毛球、篮球、排球、网球和足球6个不同运动项目的运动员和60名非运动员，在天津职业大学眼视光工程学院运动视觉实验室和天津体育学院运动心理学实验室进行12个项目的测定。

1.1.2 测试环境在天津职业大学眼视光工程学院运动视觉实验室进行以下项目的测定:①基础视觉能力测试:视力测试、主导眼测试、对比敏感度检查、瞬间视测定；②视觉眼动能力测试:动体视力测定、立体视检查、双眼视的测定；③视觉动作技能测试:深视力的测定、手眼协调测定、动态平衡的测定。

在天津体育学院运动心理学实验室进行位置及时间预判能力的测定和视觉广度的测定。

1.2 试验对象的选取和方案

面向天津体育学院乒乓球、羽毛球、篮球、排球、网球和足球6个不同运动项目的运动员进行招募受试对象，填写知情同意书，同时填写运动员运动史调查表，包括自身运动历史和家族体育运动历史，以分析运动成绩与视觉动作技能、视觉眼动能力和基础视觉能力的关系，并分析运动史对二者的影响；面向天津职业大学眼视光工程学院的非运动员在校生进行招募受试对象。

由相关运动项目的教练或老师提供运动员相应的运动成绩，然后根据运动视觉的金字塔不同水平，对不同层次的运动视觉能力进行测定。

本研究比较不同类别的运动员与非运动员在视觉能力上的不同点，主要目的是探讨不同类别的运动员是否有特定的视觉特点。为此，我们分析非运动员、初级运动员及高级运动员在3个视觉能力阶层（基本能力、复合能力、应用能力）层次上有何不同。本研究共招募320名受试人员，其中有260名运动员来自天津体育学院，60名非运动员来自天津职业大学。在测试视力时他们使用平时运动时所用的视力校正镜片或隐形眼镜。测定的关键技术在基本视觉能力，视觉眼动能力和视觉动作技能3个方面（见图1）。

1.3 各项测试与方法

1.3.1 基础视觉能力测试①视力测试:采用视力VA=5-Log-MAR记录方式的高对比度E形视力表来测定远距离的单双眼视力。参与者需配戴在运动训练时常用的矫正眼镜。

②主导眼测试:通过双手合动测试法测定参与者的主导眼。

③对比敏感度检查:使用Optec 6 500对比敏感度窗式测定仪（Vision Sciences Research Corporation，2012）测定对比敏感度。对比敏感度刺激图案包含6种空间频率的正弦波，空间频率为1.5°to 18°/cycle；每种类型有对比度从3∶1～150∶1逐次变化的10个不同的类别，参与者需要辨识每一刺激图案中，正弦波条栅方向。

图1 横断面对比图Figure1Cross-sectional comparison flow chart

④瞬间视测定:采用“Number standard”软件进行瞬间视的测定，分析患者的信息处理能力的快慢图标。嘱受试者采用坐姿，将下颌抵在颌托上。测试数目为6位数和24-point大小；数字呈现时间是0.05 s。采用EPSON投影仪将显示的数字投射到5 m外的显示屏上，被检者的的回答均作记录:6个数字共6分，没错1个数字扣1分，若有相邻的两个数字颠倒位置，则扣1分。例如:234567——224566得分4分；257891——267981，记录为5分，并记录位置的个数。

⑤视觉广度的测定:使用维也纳测试系统The Vienna Testing System测定有效的视觉广度范围。受试者需要注视前方，用余光感受左右两颞侧的电子屏上出现的线条。当感受到线条出现时，根据方向需脚踏左或右两个踏板，系统会自动记录受试者的反应。能做出正确反应的左右两侧角度范围即为视觉广度。

1.3.2 视觉眼动能力测试①动体视力测定:应用AS-4F Tester分别测定单眼和双眼的动态视力。受试者通过测定仪的观察窗观察内部逐渐移近并且成比例扩大的Landolt C形视标。当受试者感觉到能识别这个C形视标的开口方向时，通过向上下左右推动操纵杆来表示视标方向。每位受试者单眼和双眼分别做5次，记录每次视力结果。记录结果的中值代表动态视力。

②立体视检查:用Titmus立体视检查图来测定近距离立体视。检查图中包含9幅由4个圈组成的立体视图案。在40 cm近距离进行检查时可反映800”到40”不同等级的立体视锐度。受试者需要佩戴偏光镜片识别每幅图案中的4个圈，找出与其他圆圈深度感不一样的圆圈。

③双眼视的测定。a.远近隐斜视测定:马氏杆，一组棱镜和笔灯测定分离性隐斜。受试者需坐在桌前将下颌置于颌托上，配戴习惯矫正眼镜，将马氏杆置于一眼前分别观察40 cm和5 m处的笔灯，通过旋转棱镜来测定水平和垂直位隐斜量。

b.调节灵活度测定:大小2张不同的调节灵活度测试视标分别置于距离受试者5 m和40 cm的位置，受试者需要交替注视近远两张视表，并且从左到右分别读出两张视表上的字母。记录30 s内正确读出的视标的数量。

1.3.3 视觉动作技能测试①深视力的测定:An AS-7JS Tester内有2个静止的左右平行的指示棒，和一个在其之间前后移动的动态指示棒。受试者需判断移动指示棒与另外2个平行静态指示棒在同一平面对齐时的时间，An AS-7JS Tester可测定这种预测判断的正确性。当移动的指示棒被估计与另外2个指示棒对齐时，受试者需要按下遥控器上的按钮，记录它们之间的位置差异。共进行10次测定，5次从最近处向最远处移动，另5次由最远处向最近处移动。移动指示棒与另2个静态指示棒之间的位置差异的平均值作为深度运动判断的失误结果。

②手眼协调测定（视觉引导的手动拦截）:测试需要AS-24（124 cm width x 80 height；KOWA，2012）数字扫视注视器，使用120 LCD的模式，每个灯将持续1 s亮的时间。受试者需站在距离检查器50 cm的位置，双眼视线水平于检查板的中心处120个灯随机闪亮，当受试者感受到某一位置灯闪亮时，需要在灯灭掉之前，立即点击到它。记录120个灯被及时点灭的总数作为最终结果。

③动态平衡的测定（视觉引导运动能力）:受试者被要求沿着4 m长的10个脚印前行，每个脚印中心和2边有颜色标记，要求受试者根据口令和标记色踩在标记一侧的脚印上（如:右侧标记红色，左侧标记蓝色），记录沿10个脚印潜行的总时间。每次漏踩标记或是踏出边界记录为一次错误，在最终完成的时间上加0.5 s。

④位置及时间预判能力的测定（目标捕获能力或视觉追踪）:采用SR EYELINK来测量受试以眼动追踪与预期物体移动的正确性。受试坐在离中央荧幕60 cm的距离。在每一个测试，一个移动目标会出现并以不同的恒定的速度移动；此目标物会暂时被一个长方块遮住，受试者必须预期目标重新出现的时间和位置，并在目标物重新出现时注视着它。受试注视的位置误差和时间误差会被计算机记录下来。

1.4 数据处理

所有项目的测定采用定量资料或等级分类进行，保证数据的客观性和科学性。在统计分析软件SPSS中进行，计算各视觉能力的平均数，标准差，以及运动成绩与各视觉能力的相关性，分析是否有显著性。

2 结果

2.1 实验数据

表1将变异数分析结果依据3个视觉能力层次报告。这里显著和不显著的变异数分析结果都列了出来。当主要效果显著时，依BONFERRONI程序进行两两比较的结果会列在最后一栏。

表1 依运动员组别进行变异数分析结果和两两比较的差异情形Table1Variance analysis on every vision level skill and comparing between the differences of any two group

2.2 基本视觉结果

2.2.1 对比敏感度变异数分析结果显示，不同技能水平被试者之间在对比敏感度方面存在显著性差异。图2显示各组的平均数（mean）和标准误（S.E.）。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间存在显著差异（P=0.021）；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在边缘显著差异（P=0.067）；高水平运动员和初级水平运动员之间无显著差异。

图2 各组受试者的对比敏感度Figure2Subjects'score about contrast sensitivity

2.2.2 深度知觉变异数分析结果显示，不同技能水平被试者之间在深度知觉由近到远误差方面存在显著性差异；在由远到近误差方面没有显著性差异。图3显示非运动员被试组与高水平运动员被试组之间不存在显著差异；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（P=0.017）；高水平运动员和初级水平运动员之间无显著差异。初级水平运动员被试在深度知觉由近到远的误差显著小于非运动员被试组。

图3 各组受试者的相对深度知觉Figure3Subjects’ablility about Motion-in-Depth Judgment

2.2.3 视觉广度变异数分析结果显示，不同技能水平被试之间在视域范围方面存在显著性差异。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间存在边缘性显著差异（P=0.077）；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（P= 0.040）；高水平运动员和初级水平运动员之间无显著差异（P= 0.516）。图4显示，初级与高级水平运动员被试的视域范围显著大于非运动员被试组。

图4 各组受试者的视域范围Figure4Subjects’vision span

2.2.4 视觉追踪变异数分析结果显示，不同技能水平被试者之间在视觉追踪存在显著性差异。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间存在着显著差异（P＜0.0001）；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（M=2.361，P= 0.012）；高水平运动员和初级水平运动员之间无显著差异。图5显示，初级与高级水平运动员被试者的追踪误差显著小于非运动员被试组。

图5 各组受试者的视觉追踪的正确度Figure5Subjects’accuracy of visual tracking

2.2.5 视觉记忆变异数分析结果显示，不同技能水平被试之间在视觉位置记忆由近到远误差方面存在显著性差异。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间不存在显著差异；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（P= 0.012，近到远；P=0.046，远到近）；高水平运动员和初级水平运动员之间无显著差异。图6显示，初级水平运动员被试在深度知觉由近到远的误差显著小于非运动员被试组。

图6 各组受试者的深度知觉判断的距离误差Figure6Subjects’range error of depth perception judgment

2.3 复合视觉

2.3.1 单眼动态视觉变异数分析结果显示，不同技能水平被试者之间在动态视觉方面存在显著性差异。图7显示，非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（P= 0.42）；非运动员被试组与高水平运动员被试组之间不存在的显著差异；高水平运动员组和初级水平运动员组之间无显著差异。初级水平运动员被试在得分上显著高于非运动员被试组。

2.3.2 调节变化能力变异数分析结果显示，不同技能水平被试之间在调节变化能力上存在显著性差异。非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（P=0.047）；非运动员被试组与高水平运动员被试组和之间不存在显著差异；高水平运动员组和初级水平运动员组之间无显著差异。图8显示，初级水平运动员被试在得分上显著高于非运动员被试组。

图7 各组受试者的单眼动态视觉Figure7Subjects’dynamic monocular vision.

图8 各组受试者的调节变化能力Figure8Subjects’ability of accommodation change

2.4 综合视觉

2.4.1 手眼协调变异数分析结果显示，不同技能水平被试之间在手眼协调方面存在显著性差异。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间存在显著差异（P＜0.0001）；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间也存在显著差异（P＜0.0001）；高水平运动员组和初级水平运动员组之间无显著差异。图9显示，高级和初级水平运动员被试组在成功的触及目标的次数显著高于非运动员被试组。

图9 各组受试者的手眼协调能力Figure9Subjects’hand-eye coordination skill

2.4.2身眼平衡速度变异数分析结果显示，不同技能水平被试之间在身眼平衡速度方面存在显著性差异。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间存在显著差异（P＜0.0001）；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间也存在显著差异（P＜0.0001）；高水平运动员组和初级水平运动员组之间无显著差异。图10显示，高级和初级水平运动员被试组在完成测试的时间显著短于非运动员被试组。

图10 各组受试者的身眼平衡程度Figure10Subjects’ability of body-eye coordination

2.4.3 身眼平衡失误变异数分析结果显示，不同技能水平被试之间在身眼平衡失误（足出界）方面存在显著性差异。非运动员被试组与高水平运动员被试组之间存在边缘性显著差异（P=0.76）；非运动员被试组与初级水平运动员被试组之间存在显著差异（P=0.09）；高水平运动员组和初级水平运动员组之间无显著差异（P＞0.05）。图11显示，高级和初级水平运动员被试组在足出界的次数显著低于非运动员被试组。

图11 各组受试者的身眼平衡的准确度Figure11subjects’body-eyebalanceaccuracy

3 讨论

（1）运动员有较佳的视觉敏感度和视觉记忆；（2）运动员有较佳的手眼和身眼协调能力。这些能力最主要的功能是在精确和快速判断物体在空间中移动，及预期物体移动的时间和位置；（3）初级运动员比非运动员有更好的动态视力、调节变化能力、相对深度判断；（4）初级运动员通常比非运动员有较好的运动视觉，但高级运动员并没有比初级运动员好；（5）运动员在视觉眼动的控制在两度空间测试并没有更佳的准确性和更快的反应，这显示三度空间运动视觉的重要性。

4 结论

（1）运动员和非运动员的视觉能力可以预测与视觉有关的运动技能；（2）许多潜在的视觉—运动能力和基础的视觉能力对运动员的运动技能具有高度预测性，而对于非运动员的技能则只有中等程度的预测效果；（3）运动员与非运动员之间在逐渐适应性地使用各种视觉—运动技能方面，其能力是不同的。

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Sport Visual Function of the Different Level Athletes Playing Table Tennis，Badminton，Basketball，Volleyball，Tennis and Soccer Respectively Comparing to Non-athletes

GAO Yaping1，YAO Jiaxin2，CHEN Liping1，LI Lihua3，DAI Qun2，WANG Haiying1，WANG Cuiying1，CHANG Shuzhi2，JIANG Yanglin3，WANG Lishu1，ZHANG Quan1，ZHANG Shuxian3
（1.Tianjin Vocational Institute，Tianjin 300410，China；2.Tianjin University of Sports，Tianjin 300381，China；3.Tianjin Eye Hospital，Tianjin 300020，China）

Objective:To test and analysis the basic visual ability，complex visuo-oculomotor ability and visuo-motor skills of athletes and non-athletes，discuss the distinction of the visual function and skills between them，finally to find the impact of visual function on sport performance.Methods:260 athletes，who played respectively table tennis，badminton，basketball，volleyball，tennis and soccer from Tianjin University of Sport，and 60 non-athletes from Tianjin Vocational Institute Optometry School as case-control students were recruited.The test items included Vision Acuity，Dominate Eye，Contrast sensitivity functions etc 13 test items；Used the SPSS software to analysis all the collecting data and used the graphs pattern to describe the sport visual functions of different level athletes and non-athletes.Results:Higher level athletes had better visual sensitivity and visual memory than others；Primary level athletes had better dynamic visual acuity，change ability of accommodation，Motion-in-Depth Judgment than non-athletes；All the athletes had good eyehand-body coordination，which is important to quickly，precisely judge the anticipate orbit，time and position of target，however，the visual eye-movement control ability did not show the good response and reaction in two-dimension.The research also demonstrated that primary athletes have better sport vision function than non-athlete，but the higher athlete did not show the better ability than primary athletes.Conclusions:The effectiveness is different between athletes and non-athletes to utilize visual skills to guide the sport skills.Visual ability and skills are important to predict the sport skills related to it not only for athlete，but also for non-athlete.But the potential visumotor-movement and basic visual function is highly predicable to sport skill for athletes，however，it only has Moderate prediction effect.

sport vision；vision acuity；doninate eye；contrast sensitivity functions

G 804.8

A

1005-0000（2016）05-399-06

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2016.05.006

2016-03-17；

2016-06-21；录用日期：2016-06-22

天津市应用基础及前沿技术研究计划（项目编号:11JCYBJC10400）

高雅萍（1964-），女，北京市人，教授，研究方向为职业教育和眼视光技术。

1.天津职业大学眼视光工程学院，天津300410；2.天津体育学院天津300381；3.天津市眼科医院验光配镜中心，天津300020。