摘要
研究目的：通过OpenSim建立的肌肉骨骼多体力学模型，对初中男子立定跳远动作的生物力学指标进行一维统计参数映射分析，试图进一步了解立定跳远动作特征，探索生物力学指标取值范围,对比不同受试者运动学和动力学指标，找出差异，提供立定跳远动作主要影响因素，为立定跳远提出合理化的建议，丰富教学、训练及仿真智能教学训练理论。 研究方法：选取23名男性受试者（15.04±1.71岁）进行立定跳远动作测试，通过Vicon三维动作捕捉系统、AMTI测台、Noraxon无线表面肌电仪对受试者采集运动学、动力学及表面肌电数据。将运动学、动力学坐标转换后的数据通过OpenSim软件对每名受试者进行缩放、逆向运动学、逆向动力学、残差缩减算法、静态优化处理；对表面肌电信号进行 4 阶 50 赫兹的高通滤波处理，全波整流，4阶20赫兹的低通滤波处理以产生线性包络线。使用OpenSim缩放后Marker点误差值、逆向运动学后关节角度变化与V3D软件模拟结果对比、OpenSim残差缩减算法后的残差值、线性包络线与OpenSim静态优化后得到的肌肉激活度进行组内相似度对比，验证模型可靠性。以远度为划分标准，根据前人研究将立定跳远动作划分为支撑期与腾空期，使用一维统计参数映射(SPM)SPM_1d中的独立样本T检验对质心、关节角度与角速度、地面反作用力、关节力矩、肌肉肌力等指标进行比较，显著水平设定为P＜0.05。 研究结果：（（1）模型验证方面：模拟坐标误差和模拟残差误差结果均在合理范围，关节角度变化对比(P＜0.001，ICC=0.906)及肌肉激活对比(P＜0.001，ICC=0.904)均表现出高度相似性，证明模型的可靠性。（（2）运动学方面：两组髋关节角度与角速度变化在整个动作周期中均无显著性差异；膝关节角度与角速度有显著性差异(P＜0.05)，其中膝关节角度在动作周期中期差异十分显著（P＜0.001）；踝关节角度与角速度在动作周期中后期有显著性差异(P＜0.05)；质心高度在动作周期初期与中后期有显著差异(P＜0.05)，质心水平方向速度在动作周期中后期差异十分显著(P＜0.001)，垂直方向速度在动作周期后期差异十分显著(P＜0.001)。（（3）动力学方面：垂直和水平方向地反力在支撑期后期差异十分显著(P＜0.001)；髋、膝、踝关节力矩在整个支撑期中无显著性差异。（4）肌肉力量变化方面：臀大肌、半膜肌、比目鱼肌、胫骨前肌肌力在支撑期无显著性差异；股二头肌长头肌力与半腱肌肌力支撑期初期差异十分显著(P＜0.001)；股四头肌肌力在支撑期中后期表现为显著性差异(P＜0.05)；股二头肌短头肌力在支撑期中后期差异十分显著(P＜0.001)；内外侧腓肠肌肌力在支撑期后期表现为显著性差异(P＜0.05)。 研究结论：（（1）起跳时，更高的水平和垂直方向的质心速度可以提高立定跳远成绩，并且水平方向的速度最好大于垂直方向。在动作早期除了膝关节应当进行更大幅度的伸展以充分发挥伸膝力量以外，成绩较好的组的踝关节背伸角度更大，踝关节在触地前提前进行背伸可以降低前足过早接触地面的风险从而提升跳远表现；（2）立定跳远时，力量更多的来源于垂直方向的地反力，水平方向地反力的作用较为有限；（3）在立定跳远动作支撑期中，股二头肌长头、股四头肌、半腱肌、股二头肌短头、内外侧腓肠肌作为主要识别肌肉。其中股二头肌长头、股四头肌、半腱肌、股二头肌短头为正向影响立定跳远运动成绩，激活程度越大，跳跃距离越远；内外侧腓肠肌为负向影响立定跳远运动成绩，激活程度越大，跳跃距离越近；（（4）为了提高跳远成绩，可采用复合动作训练以上肌肉，增强肌肉力量和协同配合能力，从而实现更快的膝关节伸展速度；同时还应当加强下肢各个关节柔韧性的训练，以保证获得更大的关节活动度，实现在更大的活动范围内都能发挥出最大力量。
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