青少年花样滑冰运动员不同旋转周数跳跃的下肢生物力学差异及其对运动表现优化的启示

本研究通过结合运动生物力学与表面肌电技术（sEMG），系统分析了青少年花样滑冰运动员完成0.5周（Waltz跳）、1.5周（Single Axel）和2.5周（Double Axel）阿克塞尔跳跃时的下肢运动学特征与肌肉激活模式。研究发现，高难度跳跃需要更大的髋关节屈曲活动度（ROM）、更高的腓肠肌（MG/LG）和胫骨前肌（TA）激活水平（RMS/iEMG值），同时揭示了股二头肌（BF）和股直肌（RF）在起跳阶段的关键作用，为青少年运动员技术训练和损伤预防提供了实证依据。

　　

引言

花样滑冰作为冬季奥运会的标志性项目，其跳跃动作的技术复杂度与生物力学机制备受关注。阿克塞尔跳（Axel）因其前向起跳、后向落冰的独特技术特征，成为最具挑战性的跳跃动作。青少年运动员在掌握不同旋转周数跳跃时，需要协调下肢关节运动学与神经肌肉控制，这一过程涉及复杂的生物力学适应机制。

研究方法

11名青少年花样滑冰运动员（年龄12±4.29岁）分别完成0.5周、1.5周跳跃，其中3名额外完成2.5周跳跃。研究采用高速摄像（100Hz）捕捉下肢运动学数据，并通过无线表面肌电系统（Delsys Trigno，2000Hz）记录股直肌（RF）、股二头肌长头（BF）、胫骨前肌（TA）、腓肠肌内外侧头（MG/LG）的肌电活动。数据分析采用配对t检验和单因素方差分析（ANOVA）。

运动学特征

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  时空参数：1.5周跳跃的起跳时间较0.5周缩短15%（p<0.05），而2.5周跳跃的飞行时间最长（0.51s）。跳跃高度随难度递增，2.5周跳跃达到最高（0.36m），垂直起跳速度提升至2.73m/s（p<0.01）。

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  关节角度：1.5周跳跃的髋关节屈曲角度较0.5周显著增加（p=0.04），2.5周跳跃表现出最大的髋关节活动度（ROM），膝关节屈曲角度在推进阶段减小约8°。

肌肉激活特征

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  模式演变：所有跳跃的推进期均以TA和RF为主导，但2.5周跳跃的腓肠肌激活延迟。落地期BF和RF提前激活，显示高难度跳跃对膝关节稳定性的更高需求。

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  激活强度：左侧MG/LG和右侧TA的RMS值随难度提升增加20%-30%，而左侧BF激活降低。股直肌（RF）在1.5周跳跃中表现出最高iEMG值（17.88，p=0.001）。

讨论

研究验证了"髋关节屈曲-伸肌爆发"假说：高难度跳跃通过增大髋关节ROM（尤其是推进期屈曲角度）和优化腓肠肌-胫骨前肌协同激活来提升垂直起跳速度。与成人运动员不同，青少年群体更依赖跳跃高度而非空中转速完成多周跳跃，这与其神经肌肉发育水平相关。股二头肌（BF）在0.5周跳跃中的主导作用（iEMG差异达18.28）提示基础跳跃训练应强化腘绳肌力量，而高难度跳跃需加强股四头肌（RF）离心控制能力。

训练启示

针对青少年运动员的专项训练建议：

1. 1.

   力量训练：通过弓步跳、单腿硬拉强化RF/BF的离心-向心转换能力；

2. 2.

   技术优化：利用箱式跳跃训练髋-膝-踝三关节联动效率；

3. 3.

   损伤预防：平衡板训练提升踝关节稳定性，降低MG/LG过度激活导致的跟腱损伤风险。

局限与展望

样本量限制（尤其2.5周跳跃n=3）可能影响统计效力，未来研究可纳入性别分层分析。飞行期姿态动力学与落地冲击的生物力学机制仍有待深入探索。本研究首次揭示了青少年群体完成多周阿克塞尔跳跃的神经肌肉适应策略，为科学化训练提供了理论框架。