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从膝关节生物力学特征分析24式简化太极拳的教学

作者: 梁小文

  24式简化太极拳作为一种很好的健身手段受到广大习练者得青睐,且在广大高校体育教学中逐渐得到了推崇和普及。由于习练中对膝关节的要求很高,如果教学中不注意太极拳的技法和体育锻炼的原则和教学原则,很可能照成膝关节的损伤,产生不同程度的疼痛,导致膝骨性关节炎。所以本文通过查阅文献资料,从膝关节的生物力学特征的角度论证了可能造成膝关节损伤的原因,为24式简化太极拳的教学提供参考。 中国论文网 https://www.xzbu.com/9/view-1008180.htm  太极拳教学 膝关节 生物力学特征
  本人从事太极拳教学多年,时有同事和学生说起在练习24式简化太极拳的过程中,膝关节会有不同程度的疼痛。于是我出于专业的好奇,查阅了一些文献资料,结果是支持太极拳具有良好健身作用的文献不胜其数。然而从事篮球专业训练的运动员会多发篮球膝,原因主要是膝关节在篮球运动中常处于不稳定的半蹲位,且膝关节在不断的蹬伸过程关节软骨不断研磨,这样容易造成关节的损伤,如果不及时休息恢复,很容易造成慢性损伤,导致骨关节炎。是不是太极拳的练习过程中若不注意太极拳的技法和要求,或者因为其他的原因等导致膝关节不同程度的损伤?
  一、由关节的压缩特性来谈24式简化太极拳的教学
  关节软骨是一种复合生物材料,由固体相胶原纤维、蛋白多糖和液体相水及电解质等组成。通过光学显微镜的观察认为,关节软骨具有浅表层、移行层、放射层、钙化层四层结构。关节软骨的生物力学特性是与其内部结构密切相关。胶原纤维在关节软骨中,呈网状结构,能够限制大分子物质的自由扩散,而小分子物质则不受限制,可自由通过,因此,蛋白多糖在其中并不能自由扩散,而水分子则可以自由移动。关节软骨材料特性在很大程度上取决于施加负荷的速度。因为在迅速施加并迅速解除负载的情况下,软骨发生瞬间变形,没有时间让软骨组织挤出液体,这种情况下,关节软骨组织类似于一弹性单相物质,施加负载时马上变形,负载消失后立即复原。这种关节软骨瞬间变形和复原反应是软骨组织能够抵抗冲击负荷。
  关节软骨不仅是一种良好的抗压材料,而且是一种粘弹性十分明显的材料。粘弹性材料的两个基本反应是蠕变和应力松弛。蠕变是材料在恒定应力作用下,其应变随着时间的延长而不断加大;应力松驰则是指材料在保持恒定应变状态下,所需要的外在应力随着时间的延长而不断地减小。不同材料的粘弹性发生的机理可以有所不同。
  在软骨组织负荷后,首先发生瞬间变形,但当负荷持续作用时,软骨的抗压作用迅速减少,而是出现一依赖时间的蠕变期。这是由于软骨内液体被逐渐挤出的缘故。在初始阶段,蠕变速度非常快,这是由于外在压力与软骨内蛋白多糖渗透压之间差距大,故液体渗出很快。随着液体的进一步渗出,软骨蛋白多糖浓度增加,渗透压增大,反过来又阻止液体的渗出。结果渗出逐渐减少直至最后达到平衡,此时无液体渗出,软骨变形停止,最后成为一直线。人体软骨的蠕变量是很大的,初始应变与最大应变可以相差3~5倍,即使作用于关节软骨的力很小,但只要作用时间足够大就有可能因为蠕变作用而引起软骨的较大变形。这种蠕变作用还有可能使得软骨内的软骨细胞发生损伤,或者是胶原纤维发生断裂。只要时间足够,较小的应力同样可以产生较大变形。关节软骨的粘弹性行为,对于理解软骨的正常生理及损伤机理具有重要意义。孟维春等关节软骨压缩特性的实验研究生物力学方面论证了关节软骨在遭受慢性应力作用时,因蠕变而引起的软骨内部结构破坏,最终导致慢性骨关节炎的改变。Cooper的调查研究发现,经常从事长时间屈膝负重工作者,膝关节的骨关节炎的发生率明显增高。因此,临床上应尽量避免持续的慢性应力损伤。
  由于关节软骨可缓冲短暂而强烈的机械冲击力,而在缓慢而持久的应力作用下,会出现一依赖时间的蠕变期,且蠕变作用使得软骨内的软骨细胞发生损伤和胶原纤维断裂,只要时间足够较小的应力同样可以产生较大变形。
  关节软骨的粘弹性行为与24式简化太极拳的缓慢持久的运动特征是一对矛盾。在太极拳的练习中,膝关节软骨较一般运动来说要承受较长的缓慢而持久的应力作用,也就是说在这种应力下很可能造成关节软骨的软骨细胞发生损伤和胶原纤维断裂。所以在教学和练习中我们应注意:身体重心和虚实的转换,别使某一膝关节软骨处于较长时间的缓慢应力的作用下;要注意练习的时间和适当的休息;要根据自己的身体条件安排练习的时间和强度,做到区别对待。
  二、由膝关节的力学结构特点来谈太极拳的教学
  膝关节由屈曲至伸直并伴有旋转时,最易造成半月板的损伤。膝半月板:位于股骨髁和胫骨髁之间,左右各一,它附在胫骨平台上并随胫骨在股骨上移动。当膝关节在半屈位旋转时,半月板产生移位。单纯的胫骨屈曲,半月板移位不大,只有当胫骨旋转时半月板移位最大。瓦斯摩尔斯(德国)认为这种移位所产生的压力在膝关节旋转不稳定中常能使半月板发生病理性损害。如半月板炎和半月板病,这些损害会进一步加重膝的旋转不稳定,甚至发展成膝关节骨关节病。
  关节软骨在受压时,间质内的液体可被挤入关节表面,产生自压形式的静水润滑作用,使关节软骨面具有低磨擦系数。软骨细胞则在软骨粘连素及蛋白多糖的协助下与Ⅱ型胶原纤维相粘连。关节软骨具有黏弹性的间质内液体流是软骨渗透性功能及蛋白多糖固定电荷集团的表现,使其弹性系数高,抗张力性能强。关节面在受到突然的撞击或扭转后,软骨基质中大分子网络结构将承受巨大的剪力,在基质内的液体流动难以形成相对抗的压力时,这种网络结构将被破坏,细胞裸露于基质中受到损伤,甚至延及至软骨下骨。
  在一般人看来,太极拳动作柔和、运动强度小、没有危险,很适合老年人。然而,锻炼不当会导致膝关节的损伤.太极拳的标志动作是马步蹲裆,有资料显示,人体屈膝30°,膝关节承受压力和体重相等。屈膝60°,膝关节压力为体重的4倍;屈膝90°,所承受的压力是体重的6倍。如果膝关节长期处于紧张和负重状态就容易加速关节软骨的磨损,引起膝关节疼痛。
  24式简化太极拳膝关节在练习中不断的屈伸扭转,且很多动作膝关节都是在屈曲至伸直并伴有旋转,譬如野马分鬃,左右揽雀尾等动作。运动中为了避免胫骨和股骨较大的相对运动。在练习时我们应该适当的注意些细节。练习野马分鬃和搂膝拗步时,后撤撇前脚的外撇幅度不能太大,这样在接下来弓步的蹬伸过程中膝关节不会太大的扭转。练习左右揽雀尾,当左揽雀尾转右揽雀尾时要注意左脚的内扣。还有蹬转的过程中应该注意虚实的转化,后脚的蹬伸以前脚掌为轴要圆活,尽量避免膝关节扭转时胫骨和股骨的相对运动。换句话说,也就是要做到“迈步如猫行”的轻盈圆活。且在24式简化太极拳的练习中不光是这几个动作仅仅如此,只是举个例子而已。另外,在练习中所有的弓步和马步不要屈膝不要太深,因根据自己的身体条件而定,要做到“中正安舒”。所以我们在教学中要注意:动作正确,尤其注意膝关节不要因扭转造成胫骨和股骨很大的相对运动;应根据习练者得身体条件提出练习要求。
  三、小结
  运动创伤和劳损是膝关节疼痛的一个重要原因,因此明确膝关节在进行太极拳练习时可能造成哪些损伤及损伤原因对进行太极拳教学非常重要。
  太极拳运动对腿部的要求较高,膝关节始终处于半蹲位的静力性支撑,这就对膝关节的要求较高;动作姿势的不正确是直接造成膝部损伤又因素之一;运动前准备活动不充分,运动结束后没有适当的整理放松活动,使运动中产生的疲劳堆积形成损伤;没有根据自己的实际情况安排好运动时间和运动强度,忽略了运动应遵循的循序渐进原则;从生物力学的角度分析,由于膝关节股骨内外髁的外形和长度不同,即内髁关节面较外髁长,致使膑骨关节面不平稳。股内侧肌无力或变得萎缩,则能失去股内侧肌这种弓弦作用,增加了膝的旋转不稳定,结果可导致膑骨软骨病。因此股内侧肌肌力不足,无法保证膝关节的稳定,也是造成损伤的又一个重要原因。
  24式简化太极拳是全国推广的具有很好健身效果且老少皆宜的健身手段。如果我们在练习中不注意习练的技法和要求,不遵循体育锻炼的一般原则也许会对身带来不良的后果;此外,要根据自己的身体条件安排习练的时间和强度,注意休息和恢复不能急功冒进。
  参考文献:
  [1]孟维春,董启榕.关节软骨压缩特性的实验研究[J].医用生物力学,2003,18(1)
  [2]韩雨平.对体育运动中膝关节的稳定性的研究[J].民营科技,2010,(6).
  [3]王学成,华雪.太极拳运动对膝关节影响的研究[J].琼州学院学报,2010,5(17).
  [4]王三.太极拳运动对膝关节疼痛影响的研究述评[J].搏击・武术科学,2008,12.
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