专家视点丨运动生物力学与体育科技促进学术研讨会（二）

5月22日，首届运动生物力学与体育科技促进学术研讨会在首都体育学院举办。会议旨在研讨促进力学与体育学两个学科的深入交叉融合以产生新的学科增长点，同时激发原始创新以服务国家重大工程需求。

主题报告环节，近二十位国内体育学、生物力学、人工智能等相关领域专家学者围绕运动康复指导体育科研发展、生物力学助力体育科研发展、可穿戴设备提升运动训练表现等前沿问题作了精彩的发言，专家们畅谈科技助力体育的未来，为运动生物力学与体育科技发展提出了具有前瞻性的发展建议和规划。

第二期继续为大家介绍此次学术研讨会上专家们带来的前沿学术视点。

主题报告9：关于运动生物力学专业人才培养的思考与建议

刘卉

北京体育大学

大会报告的主要内容总结：

报告首先介绍了运动生物力学的概念，运动生物力学是研究体育运动中人体和器械运动力学规律的科学，运动生物力学的研究目的主要是提高运动表现、防治人体运动损伤、设计和改进运动器械。

作为交叉学科其核心知识和理论依据，主要来自以下几门关键课程：理论力学、流体力学、材料力学、运动解刨学、运动生理学、动作学习与控制。运动生物力学的研究手段，主要来自以下几门关键课程：电子技术、数据信号处理、统计学、计算机编程。其实践基础则来自各运动项目的技术理论和专项技术特点。

面临问题：

1.急需专业人才，需求方包括：体育院系、体育科研院所、医学院康复理疗专业、医院骨科、康复实验室、运动器械装备公司、康复医疗器械设备公司、运动队科技服务。

2.专业人才短缺，主要包括两方面，专业人才少和专业人才质量不高。专业人才少的主要原因有：缺乏培养机制、专业师资不足、专业课程删减、普修课程取消；专业人才质量不高的原因：知识不全面、能力不全面、多跟跑少创新、重模型轻实验、重科技轻科研。

本领域当前研究的基础和存在难题：

1.专业人才需求量大

2.专业人才数量不足、质量不高

未来研究重点或者发展建议：

1.体育院系要培养运动生物力学专业人才（本科重基础重全面、硕士生补齐短板、博士生精益求精）

2.体育院系要培养运动生物力学专业人才

3.体育相关专业全面开设《运动生物力学》课程

4.中小学切实落实体教融合（从小培养运动与运动科学）

主题报告10：损伤防护与康复生物力学

王丽珍

北京航空航天大学

大会报告的主要内容总结：

报告首先介绍了运动损伤与防护、康复生物力学之间的关系，解释了运动性损伤在运动康复领域的重大意义。

在具体的头部损伤测算中，以往的经验认为应该遵循严格的直线运动而避免旋转运动，从而减少冲击对人脑造成的损失。然而，在对啄木鸟啄木行为的研究后发现，啄木鸟进行该行为的旋转加速度非常高，脑部却没有损伤，与原有的理论不一致。通过进一步分析啄木鸟锁骨对冲击的降低作用，相关成果可以应用于各类减震运动装备上。

本领域当前研究的基础和存在难题：

1.旋转方向的运动也可以减少运动冲击

2.颈部肌肉主动收缩可以产生保护作用

3. 通过拉胀结构可以降解应力

未来研究重点或者发展建议：

1.通过研究仿生原理理解物体结构的相关机制

2.利用结构、应力、生长结构关系帮助器械的设计

3.相关的研究工作可以在科普领域为大众提供很多有益信息

主题报告11：军事训练下肢应力性骨折运动学风险因素监测

汪爱媛

中国人民解放军总医院

大会报告的主要内容总结：

报告首先介绍了应力性骨折的概念，以及发生的条件和发生的危害。通过对容易发生应力性骨折的部位和容易发生的训练军龄分析应力性骨折的发生机制，其主要包括肌肉疲劳理论、微损伤积聚理论等，且之处其多发生于身体承重部位。

演讲指出，下肢应力性骨折的风险因素主要包括内因和外因。内因包括遗传、身体差异、骨骼形态、健康状况等多种因素的影响。外因则由训练计划和训练方式的不同造成的不良影响。

针对上述影响因素，报告提出了几种可以应对的方案，包括通过早期身体状况筛查对不同士兵进行针对性训练、及时对训练士兵进行伤病诊断等措施、通过主动抬腿训练分析受伤风险以及步态分析等

本领域当前研究的基础和存在难题：

1.下肢应力性骨折的危害及特点

2.下肢应力性骨折发生的内在因素和外在因素

3.预防和处理下肢应力性骨折的有效措施

未来研究重点或者发展建议：

1.定量化分析不同足弓结构、身体体重等所能承受的最大训练量

2.积累数据，进一步分析不同轻微伤病的潜在风险

3.完善研究步态与下肢应力性骨折的关系

4.探索本研究方法在其它运动损伤机理探索方面的作用

主题报告12：基于逆向动力学的运动损伤研究

荣起国

北京大学

大会报告的主要内容总结：

膝骨关节炎—慢性残疾的首要诱因骨科常见的一种退行性的关节疾病，发病原因复杂，局部性因素以关节创伤最为常见。前交叉韧带损伤与早发性膝骨性关节炎密切相关约50%创伤性膝关节损伤个体患有早期骨关节炎

前交叉韧带的损伤率很高，约占运动损伤的40%。但是前交叉韧带的损伤通常半月板损伤。所以在诊断前交叉韧带损伤的病人时，同时也要注意半月板损伤，但是在观测过程中会产生大量的参数，并不能直观的反映出相关结果。但是通过逆向动力学对患者异常步态、步态损伤程度、跑步代偿性策略进行研究得出结果发现单纯前交叉韧带撕裂的患者和交叉韧带撕裂伴随半月板损伤的患者在逆向动力学特征上有显著性差异，通过此方法可以对医生对病人的病情判断有辅助作用。

本领域当前研究的基础和存在难题：

1.前交叉韧带损伤相关领域的文献报道缺少对合并半月板损伤的运动力学分析

2.目前还未集合多体模型和病理进行相关的生物学研究

3.基于临床试验，考虑合并半月板损伤情况，并且充分考虑不同半月板损伤类型的运动学和动力学影响

4. 基于多刚体动力学，揭示出在体和离体研究不易捕捉到的动力学特征。

未来研究重点或者发展建议：

1.人的运动是多维度、多层次、高度复杂的非线性动力学系统

2.国内理论教学的培养还不足

3. 不仅要使用牛顿力学做局部分析，但是国际上有人用了更好的工具在做全局分析。不仅局限于运动生物力学，要结合人工智能和机器人相关的研究

主题报告13：柔性可穿戴生物电子技术及其在运动健康中的应用

陈毅豪

浙江清华柔性电子技术研究院

大会报告的主要内容总结：

报告首先介绍了柔性生物电子技术的概念与内涵。柔性生物电子颠覆性改变传统医疗监测器件/设备/系统的刚性物理形态，使其具有轻薄柔软、可穿戴、可植入、零负荷的优势，实现医学信息与人／物体／环境的高效共融。

其次介绍了生物医学方向研究成果。主要介绍柔性可穿戴血压测量器件、类皮肤无创血氧监测器件、柔性微创血糖连续监测系统、基于压电-压阻双模式的足底压力测量系统、类皮肤无线表皮肌电采集系统的研究及应用现状。

再其次介绍了智慧健康医疗领域应用。主要介绍柔性心电贴及其产品——面向更广泛应用场景的新一代柔性心电监测贴片，接着分析了其应用场景：马拉松实时心电监护、极限运动长程无线心电监护。

最后介绍了军事医学、科学训练应用。由于运动相关生理参数监测是科学精准训练和个性化方案的基础，基于柔性可穿戴生理监测设备的精准训练与选拔系统主要解决经验式体能训练无法达到最佳训练效能的问题。柔性可穿戴生理监测与定位技术服务科技冬奥：主要介绍柔性可穿戴设备及可视化系统架构、柔性可穿戴设备硬件设计、柔性芯片及柔性集成的绑带结构并对系统进行评价。

本领域当前研究的基础和存在难题：

柔性可穿戴设备及可视化系统关注大痛点问题：

1.数据采集精确，能否精确采集运动员生理参数

2.教练远程训练监控，系统能否让教练进行非随队指导

3.历史数据实景回放，能否在模拟实况的条件下回放数据，可使教练员能够更精准的指导训练

未来研究重点或者发展建议：

1.数据的实时性、精确测量仍是发展的重点

2.减少创伤性测量是发展的关键点

3.数据的存储、可视化及回放是研究中需要进一步关注的重点

主题报告14：人体肌骨系统柔性多体动力学建模与应用研究

郭建峤

北京理工大学

大会报告的主要内容总结：

报告首先介绍了人体肌骨系统动力学概念，多提动力学在运动生物力学领域的应用主要包括：体育工程、临床诊断、人机功效评价等方面。肌骨多体动力学模型有部分开源和商业软件，主要问题是：1现有软件基于西方人建模，难以反映国人体质情况；2均为国外开发，核心求解器不对外开发。

报告中主要介绍了肌骨相互作用柔性多体建模关键技术点：ALE肌肉单元、肌骨相互作用、多提模型建模过程。

最后报告介绍了多体动力学建模及应用情况，包括膝关节肌骨多提动力学建模、脊柱肌骨多体建模及腹压降载机制。

本领域当前研究的基础和存在难题：

1.生物力学&动力学与控制的多学科交叉问题

2.研究过程中涉及多体动力学和有限元建模方法融合

未来研究重点或者发展建议：

1.解决三维骨胳肌肉建模问题（肌束-筋膜约束是难点）

2.在建模过程中实现神经-肌肉控制

3.实现肌骨模型个性化分析的需求

主题报告15：运动生物力学反馈手段在竞技体育体能训练中的应用

黄岩

北京市体育科学研究所

大会报告的主要内容总结：

报告首先介绍了目前什刹海体校在选材和体能训练中的应用到的数字化反馈手段，目前主要使用到运动生物力学数字化应用主要有：时技术诊断与动作评估，力速传感器—释放性爆发力，基于速度控制的力量训练—Velosity Bsed Training、VBT训练监控。力速传感器—力速曲线在速度训练中的应用、测力台与功率传感器---间歇爆发力（自主助力跑台）、压力传感器—下肢爆发力诊断、光电传感器—反应协调能力、加速度传感器—专项速度（专项速度衰减监控）、光电门的应用-30米直线速度-5-10-5变线速度测试。

在介绍这些数字化反馈手段的过程中还分享了，从中获得的一些有趣的反馈数据，如踏频测评测：普通中学生10秒钟踏频80-90次之间，同年龄的运动员100到110次之间。经过3年以上训练能拿到成绩的运动员在120次以上。目前提校内最快的是一名12岁羽毛球运动员其成绩为147次。

本领域当前研究的基础和存在难题：

1.以不同方式进行同一种反馈评测可以发现阶段动作的差异

2.站立式格斗项目目前均采用电子护具，通过更好的反馈手段进行针对性训练可以获得更好得分手段

3.对于基础性训练的反馈数据不仅可以得出训练效果评价还能有助于提升比赛专注度的训练

4.实时反馈的手段还是太少，除了心率之外只有生物力学的相关指标

未来研究重点或者发展建议：

1.相关专业人士太少，什刹海体校目前只有黄老师一名可以分析数据的人

2.数据量巨大，但是还需要深挖提炼

3.很期待无创测量乳酸

4.不带心率带等设备远程手段获取心率变化（尤其是可以获得对手的心率变化对于站立式格斗项目有非常有用的价值）

来源｜体育人工智能研究院

责编｜焦 维

审核｜张智侠