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摘要：目的：探討大學足球校隊足球運動員與一般健身者在執行足球高踢動作時，整個動作下肢各肢段及關節活動范圍，為足球教學人員及教練員的課堂教學提供參考．方法：采用Qualisys運動圖像拍攝及解析系統（瑞典）獲取足球高踢動作擺動腿各肢段運動學參數．拍攝頻率100幀／s，數字攝像機將擷取到反光球反射的模擬訊號，透過視訊與模擬訊號處理器，將模擬訊號轉換成數字信號，進而獲得相應運動學參數．結果：①在相近的時相階段，足球運動員大腿肢段后擺最大角度、小腿肢段后擺最大角度、足肢段后擺最大角度均顯著大于一般健身者；②高踢過程中，足球運動員膝關節總活動范圍與一般健身者并無差異，前者踝關節活動度范圍顯著大于一般健身者；③足球運動員與一般健身者執行高踢動作的總時間、足踢最大高度、下肢各肢段達到最大后擺時間、最大角度峰值、最大后擺角速度及最大前擺角速度等參數發生的時間與一般健身者無差異．結論：與一般健身者相比，足球運動員是通過增加下肢肢段的后擺角度，從而獲得較快的肢段速度．

關鍵詞：足球高踢；下肢；關節運動學；活動度

足球是由跑、跳、擲、踢等特定動作組成的技術結構非常復雜的運動．在足球的多種不同技巧中，“踢”是最為重要且最基本的動作，踢的動作可以延伸成為射門、帶球、傳球等．近年來，已經有許多的學者針對“踢”進行了研究，其中包含踢球球速、踢球腳與支撐腳運動表現［1－3］．研究中經常被使用的一種技法是利用腳背踢球，這種動作的目的通常是產生較快的球速，或者可以把球傳得更高、更遠［3］．為了達到快速的動作，運動時身體肢段間常會作些快速拋射動作，其目的是使肢段末端（手或足）的速度達到最大，其執行模式是一種由近到遠鞭打動作，其技術特征是近端肢段先開始轉動，接著遠程肢段才開始旋轉，而當近端肢段達到最大角速度后，接著遠程的肢段才達到最大的角速度［4］．由于快速動作都是在短時間內完成，不論是肢段末端或是拋出的物體都具備很高的速度，因此，肌肉收縮帶動骨骼系統而產生力矩（或內力），在此過程中扮演著至關重要角色［5－6］．TaishuNakamura等［7］研究發現，運動訓練中受試者下肢各關節的角速度明顯加快，當球與腳接觸瞬間，腳尖與踝關節的線速度也比對照組大，故可認為肌肉強度與踢球表現可借由訓練得到改善；K．Mu－rakami等［2］指出運動員使用慣用腳踢球可得到較快的球速，其原因為慣用腳比非慣用腳在肢體間的動作與下肢各肢段速度的轉換有較佳的運動表現；KeikoSakamoto曾提出［8］踢動作是一種擊打模式，它類似于跑步動作的變化以及走路模式下的改變，較大的不同處在于其施力是在擺蕩的肢段，而非提供支撐的肢段，且最后力量產生的階段，主要是在膝關節伸展時的活動；SamuelFraser［9］研究足球運動中以腳背方式踢球的腿部肢段動作，發現其依循一種連續性的運動模式，也就是說在髖關節屈曲后、膝關節再接續伸展．目前國內對足球“踢”動作的研究文獻不多，張庭然等［10］招募12名受試者對地面球、1／2膝關節高、膝關節高3種位置進行腳背正面射門和空踢研究，結果發現腳背正面射門擊球點高度越低球速越快，故腳背正面射門想要獲取更快球速就應該在球高度處于較低位置時將球踢出，而支撐腿受到的地面反作用力與踢出球的球速無關；部義峰等［11］對腳背內側、腳背正面、腳內側及腳背外側4種踢球動作的擺動腿生物力學特征進行了研究，發現4種基本踢球方式擺動腿的擺動時間、幅度及速度均表現出不同的特點，后擺階段擺動腿肌群的興奮程度表現出了較好的一致性，而前擺階段擺動腿肌群的興奮程度表現出了較大差異性．綜合上述學者關于足球“踢”的相關文獻，主要集中于如何使腳尖跟腳背在與球接觸時，能得到最大速度與加速度，以期使球產生最快的飛行速度，且球的擺放位置多數放在場地草坪上呈靜態方式，對于足球運動員在執行足球高踢動作時，整個動作過程中下肢各肢段運動學及關節的活動范圍是如何變化的研究相對較少，本研究希望彌補這方面不足，為足球教學人員及教練員的課堂教學提供一定的參考．

1研究對象與方法

1．1研究對象

20名年輕健康男性自愿參與本次研究，其中10名屬一般健康受測者（平均年齡（23．15±1．76）歲、平均身高（170．43±5．45）cm），另外10名屬校足球隊隊員（平均年齡（21．68±1．47）歲、平均身高（173．56±5．57）cm、球齡平均（5．62±1．47）年）．所有受測者實驗前經體檢均無神經、肌肉或骨骼方面的疾病．實驗開始時，首先量測各受測者的人體形態指標，含身高、體質量以及左、右側大腿的長度（股骨大轉子到外側上髁處）和左、右側小腿的長度（外側關節線到外側腳踝位置），為了避免誤差值的產生，這些量測動作將由同1名施測者進行．

1．2研究方法

1．2．1研究工具采用運動圖像采集及分析軟件（ViconMotionSystems，OxfordMetrics，UK），抓取反光球在空間中的位置，取樣頻率200Hz．此系統包含6架攝影機及一組計算機，經由軟件計算與轉換可獲得下肢各關節的運動學參數．

1．2．2實驗程序1）實驗前的培訓工作．由于本研究中的對照組為普通健康大學生，其中絕大多數無踢足球的經歷，為了確保實驗的順利進行，在正式實驗前聘請了一位足球教練對該組學生進行高踢球動作培訓（踢足球運動員以高遠傳球的形式將球盡可能踢高踢遠）．整個培訓時間一周，每天一次課（下午：15：00－16：00），直到每位受試者熟悉掌握高踢球動作要領為止．2）為獲取下肢各肢段的空間位置，研究將15個反光球貼于下肢特定的解剖位置，包含左右髂前上棘、骶椎、左右大腿外側、左右膝關節旋轉軸外側、左右小腿外側、左右踝關節外側、左右足跟及左右第五跖骨處．3）實驗進行前先對受試者說明試驗步驟與方法，并進行適當的熱身動作后，于各特定位置粘貼反光球，粘貼完成后，量取個人的人體測量資料．因實驗室空間有限，為避免足球離地后，碰撞實驗室其他器材，造成儀器損壞，本研究提供一顆有顏色的氣球，將其固定置放于跑道上，當作一個可使受測者沿著矢狀面執行踢擊的目標物，這個目標物的主要用途是為使受試者能更逼真地完成高踢動作．4）正式實驗時，受測者沿著跑道上的紅線前進，用慣用腳腳背踢擊目標物，順勢完成高踢動作．先經過幾次練習以及熟悉動作過程，后獲取10次高踢動作，經由反光球在空間的位置坐標變化值換算各肢段空間位置及關節角度變化，每位受試者選取踢球完成后腳趾端高度達到最高的那次資料作為正式數據用于隨后的統計分析．

1．2．3數據初始處理本研究只探討下肢在矢狀面內運動學特征，故將大腿與小腿肢段的角度定義為該肢段的長軸與鉛垂線的夾角（大腿角為θt；小腿角為θs），當肢段長軸與鉛垂線重合時為計為0度，肢段往前擺動時的角度為正值，往后擺動時的角度為負值；足肢段的角度（θf）為長軸與水平線夾角，足肢段往上擺動時的角度為正值、往下擺動時的角度為負值，將各肢段的角度作時間微分即可獲得各肢段角速度；膝關節的角度（θk）為大腿肢段與小腿肢段的夾角，踝關節的角度為小腿肢段與足肢段的夾角（θA）減掉90度，正值為背屈，負值為跖屈．

1．2．4數理統計法使用SPSS13．0統計分析軟件對2組受試者的大、小腿、足三肢段及膝關節、踝關節在整個高踢周期中角度變化及各肢段、關節角度達到極值時的時間差異等指標進行統計分析，所有指標的統計學顯著水平定為a＝0．05．

2研究結果

2．1大腿支段角度特征分析

1）大腿、中腿及足三支段角變化范圍幾乎呈現相同的規律，即足球運動員變化角度比一般健身者明顯要大（p＜0．05），依次表現為：大腿肢段足球運動員與一般健身者分別為（160．25±20．48）°，（117．89±18．57）°，小腿肢段角分別為（200．68±31．47）°，（170．25±28．26）°，足段角分別為（224．21±35．12）°，（170．01±34．26）°．2）最大后擺瞬間，大腿、小腿及足支段角同樣表現一致，即足球運動員顯著大于一般健身者，對應值分別為：大腿：足球運動員與一般健身者分別為（－37．47±8．66）°，（－16．19±12．74）°（p＜0．05）；小腿：足球運動員與一般健身者分別為（－112．47±19．57）°，（－80．58±24．66）°（p＜0．05）；足：足球運動員與一般健身者分別為（－138．62±20．17）°，（－96．13±32．16）°（p＜0．05）．3）足與球碰撞瞬間，足球運動員大腿肢角段明顯的比一般健身者向后擺動角度大（（－15．13±8．03）°對（－3．77±6．64）°，p＜0．05）；而小腿肢段角足球運動員與一般健身者差異無統計學意義（（－29．37±9．65）°對（－28．91±10．14）°，p＞0．05）；足支段角與大腿支段角規律相似，足球運動員與一般健身者相比差異具有統計學意義（（－38．01±15．51）°對（－24．77±12．94）°，p＜0．05）．4）足與球碰撞分離（結束瞬間），足球運動員大腿、小腿及足三支段角與一般健身者相比差異無統計學意義（大腿：足球運動員與一般健身者分別為（122．02±19．47）°對（120．41±28．54）°，p＞0．05；小腿：足球運動員與一般健身者分別為（91．65±27．25）°對（89．87±23．21）°p＞0．05；足：足球運動員與一般健身者分別為（80．44±31．08）°對（79．66±24．03）°，p＞0．05）

2．2下肢各肢段角速度變化特征分析

1）大腿肢段角速度在動作開始時，足球運動員的起始角速度與一般健身者差異無統計學意義（（－4．21±2．03）rad／s對（（－3．79±1．61）rad／s，p＞0．05），當高踢球結束時，足球運動員角速度顯著大于一般健身者（（1．27±0．41）rad／s對（0．26±0．55）rad／s，p＜0．05）；足球運動員在高踢周期中角速度第一峰值顯著高于一般健身者（（9．87±0．68）rad／s對（8．11±1．87）rad／s，p＜0．05），第二個峰值同樣表現為足球運動員顯著高于一般健身者（（7．84±1．62）rad／s對（5．45±1．31）rad／s，p＜0．05），差異具有統計學意義．

2）小腿肢段的角速度在動作開始時，足球運動員與一般健身者差異無統計學意義（（－2．09±1．44）rad／s對（－2．27±1．19）rad／s，p＞0．05），在高踢動作結束時，足球運動員角速度與一般健身者同樣差異無統計學意義（（－0．82±0．47）rad／s對（－0．91±0．74）rad／s，p＞0．05）；第一峰值出現在小腿后擺，足球運動員最大角速度顯著大于一般健身者（（－12．27±2．81）rad／s對（－7．56±2．88）rad／s，p＜0．05），第二峰值出現向前加速階段，足球運動員角速度顯著大于一般健身者（（24．05±2．85）rad／s對（18．61±3．09）rad／s，p＜0．05），差異具有統計學意義．

3）足肢段角速度曲線與小腿表現基本類同，在踢球開始時，足球運動員的角速度與一般健身者差異無統計學意義（（－8．29±2．67）rad／s對（－8．31±3．15）rad／s，p＞0．05），當踢球結束時，足球運動員角速度與一般健身者差異仍不具有統計學意義（（－0．84±0．63）rad／s對（－0．91±1．74）rad／s，p＞0．05）；第一峰值（極小值），足球運動員顯著高于一般健身者（（－14．06±2．15）rad／s對（－10．17±3．11）rad／s，p＜0．05），第二峰值（極大值），足球運動員顯著高于一般健身者（（26．62±4．14）rad／s對（17．58±5．13）rad／s，p＜0．05），差異具有統計學意義．2.3下肢各關節角度變化1）高踢周期內，足球運動員的膝關節變化范圍與一般健身者差異無統計學意義（（91．25±17．13）°對（87．19±18．41）°，p＞0．05）；動作起始時，足球運動員的起始角度與一般健身者差異無統計學意義（（18．24±10．54）°對（20．77±17．01）°，p＞0．05）；當高踢結束時，足球運動員的膝關節角度顯著大于一般健身者（（35．01±16．58）°對（17．47±19．09）°，p＜0．05），差異具有統計學意義；整個高踢動作周期內，足球運動員膝關節最大屈曲角度與一般健身者差異無統計學意義（（91．52±12．54）°對（86．89±20．14）°，p＞0．05）．2）高踢周期內，足球運動員踝關節變化范圍顯著大于一般健身者（（41．16±8．99）°對（31．36±11．08）°，p＜0．05），動作起始時，足球運動員踝關節起始角度顯著大于一般健身者（（－9．77±7．14）°對（－2．93±6．13）°，p＜0．05），差異具有統計學意義；當高踢結束時，足球運動員的踝關節角與一般健身者差異無統計學意義（（－4．63±5．12）°對（－3．59±2．74）°，p＞0．05）．整個高踢動作周期內，足球運動員踝關節（23．40±7．39）％達到最大的跖屈角度（（－37．13±11．02）°）；一般受測者的踝關節角度在高踢開始時為（－2．93±5．13）°，在高踢周期，足球運動員最大跖屈角度顯著大于一般受試者（（－37．13±11．02）°對（－21．10±17．53）°，p＜0．05），差異具有統計學意義．

2．4下肢段時空特征分析

1）足球運動員與一般健身者在執行高踢動作的總時間差異無統計學意義（（0．561±0．058）s對（0．542±0．084）s，p＞0．05）；高踢達最大高度兩者差異無統計學意義（（1．27±0．33）m對（1．19±0．57）m，p＞0．05）．2）在高踢周期中，足球運動員與一般健身者大腿肢段達到最大后擺時間差異無統計學意義（分別為高踢周期的（23．15±2．11）％、（21．13±4．18）％，p＞0．05）；足球運動員小腿肢段達到最大后擺為高踢周期的（34．87±3．15）％，一般受測者為（32．69±5．79）％，差異無統計學意義；3）足球運動員足肢段后擺最大角度發生時為高踢周期（34．62±6．15）％，而一般受測者為（32．47±4．16）％，差異無統計學意義；足球運動員后擺最大角度第一峰值及第二峰值出現時間與一般健身者差異無統計學意義（分別（41．63±5．14）％對（43．58±4．14）％、（78．69±10．14）％對（76．14±9．32）％）．足球運動員與一般健身者小腿后擺最大角速度出現時間差異無統計學意義（（22．15±3．06）％對（19．89±5．08）％；4）足球運動員達到最大前擺角速度發生時間與一般健身者差異無統計學意義（（56．06±5．33）％對（57．14±5．58）％）；在踢球周期的（14．89±4．21）％時，足球運動員足角速度降到極小值，而在踢球周期的（51．88±4．15）％達到最大值，一般受測者的出現時間分別是（13．46±1．75）％及（53．74±5．62）％，兩者差異無統計學意義；5）足球運動員在高踢周期的達到最大屈曲角度與一般受測者差異無統計學意義（（42．94±2．51）％對（41．80±6．12）％）；足球運動員在高踢周期的達到最大跖屈角度時間與一般受試者差異無統計學意義（（23．65±7．39）％對（24．38±5．16）％）．

3分析與討論

相關學者研究指出［12－14］，為了向前快速射門或遠距離傳球，足球運動員腿部會盡量往后作拉擺動作，讓下肢運動速度增加以產生更大的力量．本研究結果表明，足球運動員大腿、小腿或足肢段的活動度明顯大于一般受測者，但由于向前踢的最大角度值并無差異，因此造成活動度較大的原因是足球運動員在踢球時大腿往后伸展、小腿往后屈曲以及足肢段跖屈時的角度顯然大于一般受試者，這使得肢段后擺角度較大，也就是腿部盡量往后做拉擺動作．另一方面，由于足球運動員與一般受試者高踢動作的時間基本相等，約0．5s左右，但活動角度相對較大，這會使下肢肢段的角速度較大，故足球運動員下肢比一般健身者產生更大的力量與運動速度，促使球被踢飛得更快更遠．此外，踢擊腳除具備高的擺動速度外，支撐腳的穩定度也相當重要，若沒有穩定的支撐腳，不論踢擊腳的速度多快，也無法達到準確傳球或是射門的要求，關于支撐腳穩定度的影響，有待于未來進一步研究，厘清支撐腳在踢球過程中的重要性．本研究觀察關節角度的變化發現，足球運動員在膝關節角度達到最大伸展狀態時的時間比一般健身者有明顯的提前趨勢，這是因為足球運動員膝關節曲屈角度比一般受試者大，且由最大曲屈角度到最大伸展的時間較短，使得膝關節的角速度較快，相對的在末端速度也會比較快，也就是說當足肢段碰到球時，足球運動員的足肢段速度較快，可使球的飛行速度較快．當膝關節達到最大伸展后，不論足球運動員或是一般健身者，其膝關節角度均會再度呈現曲屈，而在踢擊腳的腳尖達到最高位置時，足球運動員的膝關節曲屈角度比一般受試者大．這是由于當膝關節開始伸展時，為避免膝關節在達到最大伸展角度后過度伸展，拮抗肌群會開始作用以避免受傷，這是一種保護機制，這種現象不論在足球運動員或是一般受試者都有發現，但是足球運動員的曲屈角度較大，我們推估是因為足球運動員的腿后肌群肌力比一般受試者強，可以在大腿前側肌群收縮時，維持膝關節的穩定．踝關節的角度變化方面，足球運動員為了增加踢擊時的速度，在踢球動作初期會使踝關節的跖屈角度達到最大，在踢球后則與一般受試者類似．

4結論

足球高踢動作中，足球運動員踢擊腳的大腿、小腿及足肢段活動度明均顯著大于一般健身者，由于向前踢的最大角度值兩者無差異，故活動度增大的部分在大腿后伸、小腿往后屈曲及足肢段跖屈角度．足球運動員與一般健身者高踢動作周期間基本相等，下肢肢段的角速度顯著高于一般健身者，從而產生更大的力量與更快的足末端速度．

參考文獻：

［10］張庭然，羅炯．不同高度腳背正面射門動作的生物力學特征［J］．體育學刊．，2015，22（1）：123－129．

［11］部義峰，李世明，秦玉鵬，等．不同踢球方式擺動腿的運動學與肌電信號特征研究［J］．體育科學，2007，27（12）：27－32．

作者：李畔 單位：成都體育學院