足部關(guān)節(jié)動(dòng)作對(duì)短跑技術(shù)動(dòng)作的影響
——足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)的探索研究

唐 翠，王敏堅(jiān)

足部關(guān)節(jié)動(dòng)作對(duì)短跑技術(shù)動(dòng)作的影響
——足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)的探索研究

唐 翠1，王敏堅(jiān)2

研究目的：通過(guò)對(duì)足部關(guān)節(jié)技術(shù)動(dòng)作的改變,提高運(yùn)動(dòng)員在短跑過(guò)程中自身能量的利用率。研究方法：本文通過(guò)文獻(xiàn)資料發(fā)對(duì)短跑技術(shù)的相關(guān)技術(shù)構(gòu)成因素進(jìn)行了梳理；運(yùn)用測(cè)量法對(duì)新技術(shù)足底壓力情況進(jìn)行了分析。通過(guò)訪談法，對(duì)新技術(shù)的提出提供了可行性依據(jù)；最后通過(guò)實(shí)踐法將足底滾動(dòng)式的短跑技術(shù)與傳統(tǒng)的拔地蹬伸技術(shù)式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較。研究結(jié)果：足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)有效的減少了跑動(dòng)中人體重心“H”的起伏，將更多的動(dòng)能作用到髖關(guān)節(jié)，加大了其活動(dòng)幅度，同是加長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)員在短跑過(guò)程中的加速段的距離。 關(guān)鍵詞：短跑；關(guān)節(jié)動(dòng)作；足底滾動(dòng)技術(shù) Abstract: Research aims: through the foot joint technical action changes to improve the energy utilization of athletes in the sprint process. Methods: In this paper, the related technical factors of sprinting technique are combed by the literature and the foot pressure condition of the new technique is analyzed by the measurement method. Through the interview method, the feasibility of the proposed new technology provides a basis for feasibility. Finally, a simple comparison is made between plantar rolling techniques and the traditional way by using practical methods. The results shows that the plantar rolling technique can effectively reduce the fluctuation of human’s center of gravity "H", increase the kinetic energy to the hip joint, and increase the range of its activity. It also prolongs the distance of acceleration phase in dash. Key words: Sprint, joint motion, plantar rolling technique

1 前言

田徑被譽(yù)為運(yùn)動(dòng)之母，而短跑則是田徑比賽的靈魂。歷屆世錦賽和奧運(yùn)會(huì)的田徑比賽中的百米飛人大戰(zhàn)都會(huì)吸引全世界的目光。技術(shù)動(dòng)作的不斷創(chuàng)新使短跑技術(shù)日益符合人體的運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和項(xiàng)目本身的要求，因此人類極限不斷地被提高，傳統(tǒng)的觀念不斷地被打破。肌肉工作的經(jīng)濟(jì)性屬于運(yùn)動(dòng)感覺(jué)的重要特性，而肌肉工作能量消耗的減少在高水平競(jìng)技體育中意義重大?，F(xiàn)代的短跑技術(shù)中提倡動(dòng)作的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)效性，我們勢(shì)必要對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)做出改變。本文通過(guò)對(duì)資料的搜集、對(duì)專家的走訪、和訓(xùn)練的實(shí)踐，從短跑技術(shù)中足部關(guān)節(jié)動(dòng)作入手，運(yùn)用機(jī)械能的反彈性原理結(jié)合項(xiàng)目核心力量、人體動(dòng)力傳導(dǎo)理念,探討足部關(guān)節(jié)動(dòng)作對(duì)短跑技術(shù)的影響,探索研究足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)。以提高對(duì)小關(guān)節(jié)動(dòng)作對(duì)整體技術(shù)影響的認(rèn)識(shí),加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的技術(shù)分析與研究。優(yōu)化運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)力鏈傳導(dǎo)方式以及能量的分配。

2 研究對(duì)象和方法

2.1 研究對(duì)象

短跑技術(shù)中的足部關(guān)節(jié)動(dòng)作、足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)

2.2 研究方法

2.2.1 文獻(xiàn)資料法

本文通過(guò)國(guó)家圖書(shū)館、首都體育學(xué)院圖書(shū)館、中國(guó)知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù)查閱了有關(guān)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等方面的文獻(xiàn)，通過(guò)對(duì)資料的梳理為本文提供了理論依據(jù)。

2.2.2 測(cè)量法

根據(jù)論文需要，利用訓(xùn)練便利機(jī)會(huì)，選定體校學(xué)生6人為測(cè)試對(duì)象。比利時(shí) Footscan 足底壓力平板(如圖一)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員短跑途中跑的足底壓力進(jìn)行測(cè)量。

圖一 足底壓力平板測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)量步驟：

(1)將足底壓力測(cè)試系統(tǒng)放在運(yùn)動(dòng)員圖中跑的路線上。

(2)運(yùn)動(dòng)員穿著平底鞋分別采用傳統(tǒng)短跑技術(shù)以及足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)跑過(guò)。

(3)數(shù)據(jù)采集與分析，采用配套軟件 footscan SOFTWARE7.0 采集部分足底壓力所占整個(gè)支撐時(shí)間的百分比。

2.2.3 訪談法

通過(guò)對(duì)有多年訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的教師、教練的走訪為本文的可行性提供了保障。

2.2.4 邏輯分析法

對(duì)所得數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際的動(dòng)作特征進(jìn)行合理的分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 短跑技術(shù)發(fā)展與分析

眾所周知步長(zhǎng)、步頻決定了跑的速度，在一個(gè)步長(zhǎng)周期中可分為支撐(L1、L3)與騰空(L2)兩個(gè)分量組成，(如圖二所示)跑動(dòng)的速度取決于整個(gè)步長(zhǎng)周期中的動(dòng)作質(zhì)量以及動(dòng)作速度。傳統(tǒng)意義上的跑強(qiáng)調(diào)踝關(guān)節(jié)的趴地動(dòng)作，利用前腳掌與地面的作用力以及踝關(guān)節(jié)的蹬伸來(lái)獲得人體重心一部分向前的作用力,但是足部蹬伸在提高動(dòng)作幅度的同時(shí)，降低了動(dòng)作節(jié)奏，產(chǎn)生了一定的重心起伏(H)，在過(guò)渡的蹬伸,以及過(guò)快的交替擺動(dòng)的同時(shí)也對(duì)運(yùn)動(dòng)員的骨骺肌群提出了更高的要求。

圖二 一個(gè)步長(zhǎng)周期示意圖

上個(gè)世紀(jì)60年代末、70年代初，短炮技術(shù)發(fā)展強(qiáng)調(diào)快速的動(dòng)作速度，以縮短支撐時(shí)間來(lái)減少騰空,從而減少重心(H)的起伏，于是出現(xiàn)了“屈蹬式”技術(shù)，即在跑的后蹬階段，支撐腿下肢三關(guān)節(jié)，特別是膝關(guān)節(jié)不充分伸直(膝角約155°)的后蹬技術(shù)。這種技術(shù)有效的減少了重心(H)的起伏，但是膝關(guān)節(jié)沒(méi)有伸直，限制了股直肌、髂腰肌的活動(dòng)長(zhǎng)度，以至于限制了髖

關(guān)節(jié)在跑動(dòng)過(guò)程中的活動(dòng)能力。步頻雖然加快，但是動(dòng)作的向前性大打折扣。由于人體動(dòng)力鏈傳導(dǎo)的機(jī)制，為求在跑動(dòng)中重心平穩(wěn)向前,需要消耗能量來(lái)進(jìn)行對(duì)軀干的所產(chǎn)生的晃動(dòng)進(jìn)行控制。于是我們發(fā)現(xiàn)部分運(yùn)動(dòng)員的起跑反應(yīng)非?？?在加速階段(前30m左右)處在領(lǐng)先位置，但是50m過(guò)后動(dòng)作會(huì)變的僵化導(dǎo)致了速度的損失。究其原因，是因?yàn)槲覀冊(cè)谥芷谛缘膭?dòng)作技術(shù)中身體各個(gè)部分同是消耗的能量都很大，在高速的動(dòng)作速度下沒(méi)有很好的能量分配、儲(chǔ)備。

最經(jīng)濟(jì)性的短跑技術(shù)是：60%來(lái)自于運(yùn)動(dòng)員身體的機(jī)械能反彈，僅40%是通過(guò)肌群的主動(dòng)收縮來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們應(yīng)將更多的能量分配給髖關(guān)節(jié)、軀干等項(xiàng)目的身體核心部位，優(yōu)化我們的能量分配。而足部則是是我們與地面接觸最緊密的部位，也是人體動(dòng)力鏈傳導(dǎo)的源頭之一，通過(guò)對(duì)跑動(dòng)中足部動(dòng)作的改變可以更好的提高動(dòng)能傳導(dǎo)的效率，減少技術(shù)中能量的消耗。

3.2 短跑技術(shù)中的動(dòng)力傳導(dǎo)

動(dòng)力鏈?zhǔn)悄硞€(gè)動(dòng)作發(fā)力過(guò)程中肌肉的發(fā)力順序。人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)關(guān)節(jié)、肌肉所實(shí)現(xiàn)的能量傳導(dǎo)方式。在運(yùn)動(dòng)中人體的踝、膝、髖、腰、肩等關(guān)節(jié)的角度是否合理，一定程度上決定了動(dòng)力鏈傳導(dǎo)的效果。在短跑中，足部作為與地面接觸的唯一部位，起到了非常重要的作用，被視為外界能量的源頭。在短跑過(guò)程中我們不僅是用腿跑，還要用軀干跑，用上肢跑，我們需要遵循“1+1+1≥3”的原則(即傳導(dǎo)能力和聚合能力)。通過(guò)腰部向心形式的管型收縮實(shí)現(xiàn)對(duì)軀干、重心的穩(wěn)定控制，通過(guò)足部與地面的反作用力以及髖關(guān)節(jié)的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)向前的動(dòng)能，通過(guò)上肢的擺動(dòng)來(lái)控制步幅和節(jié)奏。

3.3 髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)

髖關(guān)節(jié)是球窩關(guān)節(jié)，股骨頭和髖臼具有各個(gè)方向的活動(dòng)能力。其青年男子髖關(guān)節(jié)活動(dòng)角度范圍如表1所示。

表1 青年男子髖關(guān)節(jié)活動(dòng)角度范圍 單位：(°)

*參考自現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].P-363人體主要關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)

髖關(guān)節(jié)作為單一關(guān)節(jié)的活動(dòng)能力(髖關(guān)節(jié)靈活性)直接影響運(yùn)動(dòng)能力。對(duì)周邊的韌帶和肌肉力量的加強(qiáng)也能增加髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)能力。我們?cè)诒?中可以發(fā)現(xiàn)，髖關(guān)節(jié)向前屈和向后伸展的幅度在強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)下都可以有一定程度的提高，所以把髖關(guān)節(jié)的靈活性作為短跑技術(shù)向前性的重點(diǎn)。

3.4 足底滾動(dòng)式技術(shù)中足部的解剖學(xué)意義

在短跑的訓(xùn)練、比賽中我們很難去觀察運(yùn)動(dòng)員在其跑動(dòng)過(guò)程中足部小關(guān)節(jié)的細(xì)微動(dòng)作。足部作為在跑動(dòng)中與地面接觸的唯一身體部位，以及人體在跑動(dòng)中動(dòng)力鏈條傳導(dǎo)的開(kāi)始，其意義顯得尤為重大。足部骨骼的結(jié)構(gòu)相互之間的銜接十分緊密，所形成的足弓在穩(wěn)定性方面所起作用很大。關(guān)節(jié)囊以及韌帶的加固以及肌肉收縮所產(chǎn)生的動(dòng)力作用，均使足部結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。跖趾關(guān)節(jié)由跖骨頭與第一節(jié)趾骨底借關(guān)節(jié)囊連結(jié)而成, 屬球窩關(guān)節(jié)。從關(guān)節(jié)面的骨性結(jié)構(gòu)而言, 它可圍繞三個(gè)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng), 但由于這些關(guān)節(jié)沒(méi)有回旋肌肉的配布, 所以僅能完成屈伸, 內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)以及局部的環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們把腳趾即跖趾關(guān)節(jié)(圖三)背屈(向上勾緊)，這是由于踇長(zhǎng)屈肌腱和趾長(zhǎng)屈肌腱的收縮使得踝關(guān)節(jié)與跖趾關(guān)節(jié)產(chǎn)生了多關(guān)節(jié)肌的被動(dòng)不足的關(guān)系，使得整個(gè)踝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限(不容易進(jìn)行伸、屈等動(dòng)作)，小腿三頭肌中的腓腸肌和比目魚(yú)肌分別起于股骨內(nèi)上髁、外上髁和脛骨和腓骨后面上部，而止點(diǎn)都終于跟結(jié)節(jié)。

圖三 足部示意圖

當(dāng)跖趾關(guān)節(jié)背屈勾緊，小腿三頭肌收縮，足底則會(huì)形成一個(gè)半球狀。如圖二所示。我們?cè)谂軇?dòng)中運(yùn)用，足底所形成的半球狀向前滾動(dòng)，以取代踝關(guān)節(jié)的蹬伸，即足底滾動(dòng)式技術(shù)。

3.5 足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)的操作

在足底滾動(dòng)式的短跑技術(shù)中我們強(qiáng)調(diào)足部的細(xì)微動(dòng)作，通過(guò)細(xì)微動(dòng)作的改變，以優(yōu)化人體運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力鏈的傳導(dǎo)方式。我們很容易想象到一個(gè)充氣飽滿的皮球會(huì)比一個(gè)泄了氣的皮球在平地上更容易向前滾動(dòng)且少會(huì)有起伏。在經(jīng)濟(jì)性的短跑技術(shù)中通過(guò)跖趾關(guān)節(jié)背屈所形成的半球狀骨關(guān)節(jié)的滾動(dòng)(圖四)；同時(shí)支撐瞬間膝關(guān)節(jié)盡量伸直，免去了傳統(tǒng)技術(shù)中小腿蹬伸的技術(shù)環(huán)節(jié)，將與地面接觸所獲得的反作用力越過(guò)踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)直接作用于髖關(guān)節(jié)，減少小腿肌群收縮的張力，在蹬離地面的階段，通過(guò)骨骺肌群以及臀大肌的收縮使髖關(guān)節(jié)前移，將更多的能量給予其他髖關(guān)節(jié)以及軀干。

圖四 骨關(guān)節(jié)滾動(dòng)示意圖

將小腿三頭肌的收縮形式固定，足底的彈性通過(guò)其機(jī)械能的反彈和足弓、跟腱以及跑鞋前掌的彈性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.6 足底滾動(dòng)式技術(shù)的現(xiàn)實(shí)依據(jù)

運(yùn)用跖趾關(guān)節(jié)背屈所形成的半球狀骨關(guān)節(jié)的滾動(dòng)技術(shù)，我們通過(guò)跟腱、足弓、和跑鞋前掌形成一個(gè)弓形的機(jī)械能彈性反射區(qū)域。南非著名的殘疾人運(yùn)動(dòng)員被譽(yù)為“刀鋒戰(zhàn)士”的皮斯托瑞斯的假肢形狀就如同現(xiàn)代短跑技術(shù)中的足底滾動(dòng)的機(jī)械的反彈性原理。如圖五所示。

圖五 皮斯托瑞斯假肢運(yùn)動(dòng)示意圖

皮斯托瑞斯的假肢是有高性能的碳纖維合成材料制成的，由50～80層碳纖維構(gòu)成(相當(dāng)于人的踝關(guān)節(jié))，不到4公斤重，當(dāng)皮斯托瑞斯奔跑時(shí)，假肢的著地部位形狀為半弧形，為了更適合于跑步，“腳掌”還添了一個(gè)耐克跑鞋的鞋底。運(yùn)用價(jià)值材料的機(jī)械反彈，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中皮斯托瑞斯更多的將體內(nèi)的能量用在髖部擺動(dòng)以及腰背部的控制上。但是由于假肢與身體的連接點(diǎn)需要固定，在動(dòng)力鏈的傳導(dǎo)過(guò)程中必定會(huì)出現(xiàn)能量的損失，所以配備有高性能假肢的皮斯托瑞斯的動(dòng)作還是和常人有差別。

我們?cè)诟咚俚倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程中也應(yīng)盡量減少小腿及腳踝的動(dòng)作，利用足底關(guān)節(jié)滾動(dòng)以及身體機(jī)械能的反彈，將更多的能量用到項(xiàng)目的身體核心區(qū)域，產(chǎn)生向前的動(dòng)能，避免因過(guò)多的腳下動(dòng)作而導(dǎo)致動(dòng)力傳導(dǎo)的復(fù)雜環(huán)節(jié)產(chǎn)生的部分動(dòng)作僵化，造成的速度的損失。

3.7 足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)與傳統(tǒng)短跑技術(shù)的足底壓力分析比較

3.7.1 足底壓力示意圖

在足底壓力測(cè)試系統(tǒng)中將足底分為10個(gè)區(qū)域。(圖6)

1區(qū)為第一腳趾，2區(qū)為2-5腳趾，3區(qū)為第一跖骨，4區(qū)為第二跖骨，5區(qū)為第三跖骨，6區(qū)為第四跖骨，7區(qū)為第五跖骨，8區(qū)為足弓，9區(qū)為足后跟內(nèi)側(cè)，10區(qū)為足后跟外側(cè)。

3.7.2 兩種技術(shù)足底各區(qū)域壓力對(duì)比

我們將實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行了篩選，通過(guò)統(tǒng)計(jì)得出了各區(qū)域壓力的平均值。(圖七、八)由于短跑途中跑技術(shù)足跟很少著地，所以我們沒(méi)有將區(qū)域9、區(qū)域10統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。

圖六 足底壓力分布圖

圖七 傳統(tǒng)技術(shù)各區(qū)域壓力平均值對(duì)比(單位：牛頓)

圖八 足底滾動(dòng)式技術(shù)各區(qū)域壓力平均值對(duì)比(單位：牛頓)

通過(guò)數(shù)據(jù)圖顯示我們發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)的技術(shù)足底壓力主要集中在前腳掌的區(qū)域內(nèi)，在區(qū)域1和區(qū)域2中出現(xiàn)峰值，說(shuō)明其存在蹬伸動(dòng)作。足底滾動(dòng)式技術(shù)在足底壓力的區(qū)域主要集中在3區(qū)、4區(qū)，即跖趾關(guān)節(jié)的部位。

3.7.3 運(yùn)用足底滾動(dòng)式技術(shù)的的反饋

我們通過(guò)數(shù)據(jù)的分析，以及運(yùn)動(dòng)員的反饋我們了解到：使用傳統(tǒng)短跑技術(shù)在100m的前程加速能力顯著，但是后程階段(后40m)的加速能力幾乎沒(méi)有，更多的消耗是控制重心以及保持速度；而采用經(jīng)濟(jì)性短跑技術(shù)由于足下免去了蹬伸動(dòng)作，純靠髖關(guān)節(jié)的前后擺動(dòng)以及軀干的向心收縮來(lái)維持，在100m起跑階段加速的能力收到了限制，但是途中的加可以持續(xù)到75m左右。

可見(jiàn)通過(guò)對(duì)足部關(guān)節(jié)動(dòng)作的改變可以對(duì)短跑技術(shù)產(chǎn)生影響，足底滾動(dòng)式技術(shù)對(duì)踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性、髖關(guān)節(jié)的靈活性以及軀干的穩(wěn)定性提出了很高的要求。目前這種技術(shù)正處在萌芽階段，其理論基礎(chǔ)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍在探索、證明之中。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)將腳部的用力點(diǎn)集中在跖趾關(guān)節(jié),通過(guò)腳部關(guān)節(jié)的動(dòng)

作變化將傳統(tǒng)的主動(dòng)用力方式轉(zhuǎn)換成了機(jī)械式滾動(dòng),從而可以有效的減少了跑動(dòng)中人體重心“H”的起伏，將更多的動(dòng)能作用到髖關(guān)節(jié)，加大了其活動(dòng)幅度，優(yōu)化了人體動(dòng)力鏈的傳導(dǎo)效率以及短跑過(guò)程中能量的分配，同是加長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)員在短跑過(guò)程中的加速段的距離。

4.2 建議

提高對(duì)關(guān)鍵部位小關(guān)節(jié)動(dòng)作對(duì)整體技術(shù)影響的認(rèn)識(shí),重視對(duì)項(xiàng)目的技術(shù)分析，促進(jìn)相關(guān)研究的開(kāi)展。在短跑的訓(xùn)練、教學(xué)中可嘗試運(yùn)用足底滾動(dòng)式短跑技術(shù)。

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The Influence of Foot-joint Movement on Sprint Skill——Research on Plantar Rolling Dash Technique

Tang Cui1, Wang Minjian2

唐翠(1988-)，女，浙江湖州人，助教，碩士，研究方向：體育教學(xué)、體育產(chǎn)業(yè)研究。

1.嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 社科部體軍藝部，浙江 嘉興 314000 Jiaxing Vocational Technical College, Jiaxing 314000, Zhejiang, China. 2.嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院人事處，浙江 嘉興 314000

G804

A

1005-0256(2017)02-0141-4

10.3969/ j.issn.1005-0256.2017.02.062