击剑弓步动作中下肢三关节动力学与运动学表现对弓步速度影响的研究

【摘要】击剑比赛节奏极快，攻防转换瞬间之内变幻万千，对运动员的技术和体能要求极高。其中步法是击剑运动员最基础、同时也是最重要的技术，运动员通过快速、准确的步法可在与对手的对峙中创造合适的距离为进攻提供良好的机会，为技、战术的实施创造条件，而弓步技术是一种特殊的步法，能够使运动员在极短时间内攻击远距离之外的对手。本文主要研究比较优秀击剑运动员与一般水平击剑运动员双侧下肢踝、膝、髋关节在弓步动作中的动力学、运动学表现差异，从生物力学角度分析导致不同水平击剑运动员弓步速度差异的原因，为提高击剑运动员弓步质量提供参考。

【关键词】击剑；弓步；步伐

【中图分类号】G885；G804.6 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）06-0200-02

一、前言

击剑比赛节奏极快，攻防转换瞬间之内变幻万千，对运动员的技术和体能要求极高。一名优秀击剑运动员在比赛中必须同时具备稳定的身体姿势、灵活准确的步法、快速恰当的移动以及精准的判断等。其中步法是击剑运动员最基础、同时也是最重要的技术，运动员通过快速、准确的步法可在与对手的对峙中创造合适的距离为进攻提供良好的机会，为技、战术的实施创造条件，而弓步技术是一种特殊的步法，能够使运动员在极短时间内攻击远距离之外的对手。

弓步技术对于所有剑种的运动员都是最基本、最重要的一项技术，是击剑比赛中运动员得分的主要依靠。研究表明男子击剑运动员在比赛中平均每23.9秒使用一次弓步，女子运动员平均每20秒就会使用一次弓步，如此高的使用频率决定了弓步技术是影响击剑比赛胜负的关键因素之一。

击剑弓步动作从准备姿势开始到前腿落地结束，快速连贯、一气呵成。击剑弓步动作分为6个特殊的动作时相（图1），分别代表弓步各个阶段的起点或止点：a.准备姿势，持剑手同侧下肢为前腿，异侧为后腿，身体重心在两腿之间，持剑手肘关节微屈，剑尖指向对手；b.持剑手肘关节伸，后腿开始蹬地，前腿髋关节屈使前脚离地；c.后腿持续蹬地，身体重心开始向前移动；d.后腿蹬地进入末期，后侧膝关节伸达最大幅度，前腿快速向前摆动，身体重心大幅度前移；e.后脚离地，身体处于腾空阶段，前腿膝关节伸达最大幅度，身体重心继续前移；f.前脚落地，弓步进入落地缓冲阶段。同时，由于击剑弓步动作速度快且涉及下肢多个主要关节，因此对击剑弓步动作进行阶段划分有助于更加清晰的认识和分析弓步动作。

二、不同水平击剑运动员弓步动作中下肢三关节动力学与运动学表现对弓步速度的影响

（一）不同水平击剑运动员弓步动作质量差异分析

弓步速度是评价击剑弓步质量的主要指标，多数击剑弓步动作相關研究均以弓步速度峰值衡量运动员弓步质量。然而在部分研究中，只要求受试者尽最快速度完成弓步动作，并没有设定测试中的弓步距离，因此运动员在测试中可能会选择距离相对较近的短弓步，以实现弓步动作的最快速度。

另外，研究表明优秀击剑运动员弓步动作所用时间比一般运动员多30ms，且优秀运动员弓步动作的腾空时间平均只有36ms，因此从理论上看击剑弓步动作运动学指标的采样频率不能低于50HZ。

（二）不同水平击剑运动员弓步动作下肢三关节动力学表现差异影响弓步速度的分析

在击剑弓步驱动力影响因素的相关研究中，弓步动作中后腿三关节的动力学表现被认为是影响运动员弓步驱动力大小的关键，其中膝关节的作用最为显著。表结果显示，在双侧下肢三关节动力学指标中，本研究运动员弓步动作PGRF与后腿膝关节PM（r=0.586，p=0.008）、后腿膝关节PP（r=0.713，p=0.001）显著相关，且后腿膝关节PP是预测PGRF的最佳指标（r2=0.51，p=0.001）。

前人研究表明在同一运动项目中优秀运动员下肢肌肉力量素质高于一般水平运动员，因此部分研究采用等速肌力测试和等张肌力测试等方法对运动员下肢相关关节伸肌最大肌力进行测试，并以运动员的最大肌力水平预测其技术动作的质量。在击剑弓步速度影响因素的相关研究中，最新研究发现，在纵跳动作中，受试者动作过程中下肢膝关节峰值功率对纵跳高度的贡献率远高于膝关节伸肌最大肌力的贡献率（44%vs.18%），说明关节伸肌的最大肌力水平可能并非预测受试者技术动作水平的最佳指标。技术因素能够决定肌肉最大力量在动作过程中被有效利用的程度，因此最大肌力不能直接反映受试者的动作质量。Young等人认为，纵跳的高度受下肢膝关节伸肌最大肌力的影响不大，而与下肢膝关节伸肌爆发力联系更为密切。在击剑弓步动作中，后腿蹬地作用于加速人体向前的时间仅为600ms左右，在如此短时间内运动员后腿膝关节力矩和功率峰值要达到较高的水平，其后腿膝关节伸肌必须具备高水平的爆发力。此外，研究认为运动员专项动作中的关节动力学表现不仅取决于关节肌肉的爆发力水平，高水平运动员更加协调的技术动作能够提高动作过程中的能量转化率，使肌肉收缩产生的能量能更有效的被利用，而能量转化率与运动员动作过程中的关节运动学表现密切相关。

（三）不同水平击剑运动员弓步动作下肢三关节运动学表现差异影响弓步速度的分析

目前，国内外对击剑弓步动作运动学特征的研究主要集中在运动员下肢三关节和持剑手肘关节在弓步动作中的角度、角速度、关节活动范围等指标，且越来越多的研究表明运动员下肢三关节在弓步动作中的运动学表现能够对弓步速度产生重要影响。本研究比较优秀运动员与一般运动员弓步动作中双侧下肢三关节运动学表现后发现，优秀运动员弓步动作中后腿膝关节ROM（p=0.043）和后腿踝关节ROM（p=0.020）均显著高于一般水平运动员。同时，表结果显示，本研究运动员弓步动作中后腿膝关节ROM与PGRF显著相关（r=0.536，p=0.018），后腿踝关节ROM与PGRF存在相关的趋势（r=0.440，p=0.060）。本研究认为，相比于一般水平运动员，优秀运动员弓步动作中后腿膝关节和踝关节更大的关节活动范围能够使其后腿在蹬地时得到更加充分的伸展，这可能延长优秀运动员后腿蹬地水平方向GRF（弓步驱动力）的作用时间，使弓步驱动力更充分的作用于加速运动员重心向前移动，进而有助于提高优秀运动员弓步动作HPV水平。表中相关性统计结果显示，本研究运动员后腿踝关节ROM（r=0.550，p=0.015）、后腿膝关节ROM（r=0.613，p=0.004）均与HPV显著相关，直接表明增大击剑运动员弓步动作中后腿膝关节和踝关节的关节活动范围对提高弓步速度的重要意义。提示，击剑运动员在弓步准备姿势中充分屈膝降低重心，同时使后腿在蹬地过程中充分伸展，有利于弓步速度峰值的提高。

本研究认为，运动员后腿踝关节和膝关节ROM对弓步驱动力的作用体现在对力的作用时间的影响，但是它们对弓步驱动力峰值（PGRF）的影响机制目前难以确定。根据其他运动项目中动作质量运动学影响因素的相关研究结果，关节活动度、环节运动时序性等因素可以影响动作过程中的能量转化率。

三、结论

优秀运动员弓步HPV高于一般运动员是因为其PGRF高于一般运动员，优秀运动员能获得更高的PGRF是因为其弓步动作中后膝PM、后膝PP、后膝ROM、后踝ROM水平高于一般运动员。提示加强后腿股四头肌爆发力、在弓步中提高后踝关节和膝关节ROM对提高弓步速度的重要性。

不同水平运动员弓步中后腿蹬地能力的差异导致了前膝关节运动方式的差异。一般运动员通过增加前腿伸膝前的屈膝程度来增大前腿伸膝阶段的小腿摆动速度，带动身体重心前移以代偿后腿蹬地为弓步动作提供驱动力的不足，而前腿伸膝前屈膝程度过大可能对弓步效果产生不利影响。

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作者简介：张朔（1980-），男，汉族，上海人，上海体育职业学院击剑队男子重剑主教练，研究方向：男子重剑技战术分析。endprint