游泳运动生物力学分析：水下划臂功率生成与上肢节段旋转的动力学贡献

本研究通过三维运动捕捉和流体动力学计算，系统分析了自由泳水下划臂功率（Power generated by underwater strokes）与游泳速度的强相关性（r=0.806），揭示了肩关节内收（shoulder adduction）、胸廓旋转（thoracic roll）和肘伸展（elbow extension）在不同划水阶段的差异化贡献机制，为游泳技术优化和陆上抗阻训练提供了量化依据。

　　

¹受试者

14名男性游泳运动员（身高1.77±0.05 m，体重70.7±5.7 kg）参与研究，其100米自由泳最佳成绩为52.2±1.4秒。

²实验流程

采用池边9摄像头运动捕捉系统（Motion capture system）同步采集水下4高速摄像机数据，受试者以最大努力完成25米自由泳。通过逆向动力学计算上肢节段（胸廓、上臂、前臂）运动学参数，并结合压力传感器修正的手部流体动力学模型（hydrodynamic forces）计算划水功率。

³结果

水下划臂功率在拉桨阶段（pull phase）出现第一峰值（237 W），在推桨阶段（push phase）出现第二峰值（221 W）。功率与游泳速度呈强相关（r=0.806）。节段旋转贡献度分析显示：拉桨阶段胸廓旋转、上臂旋转、前臂旋转分别贡献32%、83%、-15%；推桨阶段则分别为32%、37%、31%。

⁴讨论

本研究首次系统量化自由泳水下划臂功率及其节段动力学贡献。拉桨阶段以肩内收（shoulder adduction）为主导驱动因素，推桨阶段则需要胸廓旋转、肩内收和肘伸展（elbow extension）的协同作用。该功率指标可作为评估划水技术的关键生物力学参数，为专项训练计划设计提供理论依据。

⁵作者贡献声明

Shigetada Kudo：研究设计、数据分析、论文撰写；Toshimasa Yanai：方法验证、数据解读；Yuji Matsuda：项目资助、实验协调。

⁶利益冲突声明

作者声明无潜在利益冲突。

⁷致谢

感谢JSPS KAKENHI（26750301）的经费支持及合作院校的技术协助。