華宏 于亮

1 遼寧師范大學(xué)體育學(xué)院（大連 116029）

2 北京體育大學(xué)研究生院

橄欖球運動中球員之間身體接觸頻繁，盡管大多數(shù)球員身體條件出眾，但因比賽時球員不使用任何護具，易引起各種運動損傷的發(fā)生[1]。這些損傷中，頸部損傷對球員的危害最大，不僅造成頸部及周圍肌肉僵硬，關(guān)節(jié)活動度減小，影響訓(xùn)練和比賽的質(zhì)量，頸椎骨折、脫位等嚴重損傷甚至危及生命。由于頸部多在SCRUM（司克蘭）、TACKLE（撲摟）等接觸性技術(shù)動作中致傷，發(fā)生迅速，使人難以捕捉和了解致傷的動作過程。故對頸部損傷動作和過程進行直觀的模擬研究，以達到認識及預(yù)防頸部損傷發(fā)生的目的十分必要。但掛圖和道具等傳統(tǒng)方法較難真實記錄受傷過程，也不能深入演示運動情況，限制了教學(xué)訓(xùn)練的直觀性與準(zhǔn)確性。目前三維模擬技術(shù)已廣泛應(yīng)用于體育領(lǐng)域，我們利用專用三維繪圖軟件Poser及其建模系統(tǒng)，結(jié)合專業(yè)知識，設(shè)計并制作了橄欖球運動中頸部損傷動作的模型，使逐幀演示該部位內(nèi)、外部受傷機制的目的得以實現(xiàn)。

1 模型的設(shè)計與操作方法

1.1 模型設(shè)計的工作界面

打開Poser 6.0主界面（見圖1），其中造型庫面板位于主界面的最右端，默認狀態(tài)下為隱藏?？梢酝ㄟ^打開主界面最右端的弧形開關(guān)造型庫面板，結(jié)合姿勢、道具和光線設(shè)置等，建立所需的損傷模型。

1.2 以骨骼狀態(tài)顯示人物

為了使設(shè)計的頸部損傷動作模擬動畫更準(zhǔn)確，制作時先將主視圖切換成人體的骨骼狀態(tài)。操作時只要單擊造型庫面板開關(guān)，選中Figures（人體造型類別），然后回到菜單最上端的工具箱，選擇Additional Figures（其它人體造型）的下拉游標(biāo)，在出現(xiàn)Skeleton man（男性骨骼）時雙擊該圖即可設(shè)置（見圖2）。同時也可以在Figures選項中選擇添加模型所需的人物。

圖1 Poser 6.0工作界面

圖2 顯示骨骼的工作界面

1.3 模型設(shè)計過程

以TACKLE導(dǎo)致?lián)p傷為例，使用主視圖上的按鈕設(shè)計頸部受傷姿勢。先展開Posers分類庫中的Pose 5子分類庫，雙擊選擇圖標(biāo)，再點擊造型庫面板上的下拉箭頭，選擇并添加另一個模型。點擊界面正下方的弧形開關(guān)，雙擊第二個時間框，把時間調(diào)整為30秒。利用主視圖上的工具移動人體各個部位，并不斷將移動的過程通過點擊右下角的加號編輯進入動畫中，最后點擊播放鍵即可得到在橄欖球運動中TACKLE時導(dǎo)致頸部受傷過程的三維模型。

1.4 導(dǎo)入背景和音效

點擊文件菜單，選擇Import（輸入）菜單，然后分別選擇background（背景）和sound（音效），可用DV、數(shù)碼相機等拍攝場景和音效，以AVI格式加入三維模型中，增強模型的逼真效果。

1.5 模型的具體應(yīng)用

圖3 12種頸部損傷動作模型圖

橄欖球運動中引起頸部損傷的動作很多，除了未能掌握基本技術(shù)動作或錯誤的使用基本技術(shù)動作致傷外，還存在場地、護具欠佳，對規(guī)則和戰(zhàn)術(shù)不夠了解及違反規(guī)則等多方面致傷因素。所以，結(jié)合橄欖球運動在我國發(fā)展的實際情況，設(shè)計并制作3個主要模塊，包括基本技術(shù)動作導(dǎo)致的損傷（TACKLE、SCRUM、RUCK、MAUL、爭邊線球、達陣得分）、違反規(guī)則導(dǎo)致的損傷（拼搶犯規(guī)、撲摟頸部、倒地后被沖撞）和其他原因?qū)е碌膿p傷（場地和護具欠佳、對技戰(zhàn)術(shù)不夠了解、準(zhǔn)備活動不充分）共12種頸部損傷模型（見圖3）。

2 模型教學(xué)應(yīng)用效果

在橄欖球教學(xué)訓(xùn)練實踐中，以往的演示方法只能加強理論認識，尤其是以圖片和道具模型為主的傳統(tǒng)演示方法較為單調(diào)，缺乏趣味性和系統(tǒng)性。如果損傷機制相對復(fù)雜，演示時則無法完整呈現(xiàn)損傷過程。運用Poser設(shè)計并制作的橄欖球運動中頸部損傷動作模型基本涵蓋了橄欖球運動中頸部運動損傷的種類。在教學(xué)訓(xùn)練中應(yīng)用此模型，可直接表現(xiàn)運動系統(tǒng)（如骨骼及關(guān)節(jié)）動態(tài)變化過程，是橄欖球教學(xué)與訓(xùn)練的輔助方法。

此模型的三維模擬圖像不僅具有良好可視性，并且可以對受傷機制和動作進行逐幀解析，功能強大，結(jié)合音效后效果逼真，視覺沖擊力極強。在它強大的建模庫中包含了部分運動技術(shù)動作，通過設(shè)計、模擬出的損傷或?qū)ｍ椉夹g(shù)動作都十分逼真，可以在一定程度上反映橄欖球運動中人體各環(huán)節(jié)的運動情況，能清楚演示出橄欖球運動中頸部損傷發(fā)生的全過程，使運動員理解、掌握其發(fā)生機制，預(yù)防運動損傷的發(fā)生。通過在女子橄欖球運動員教學(xué)和訓(xùn)練中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)此模型極大地激發(fā)了運動員學(xué)習(xí)技術(shù)動作的興趣，調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性，大大提高了運動員參與教學(xué)與訓(xùn)練的熱情；同時，引發(fā)了運動員對技術(shù)動作問題的思考和爭辯，引導(dǎo)其對實際問題進行深入觀察、深刻思考，顯著提高了她們對致傷動作的分析和預(yù)防方法的設(shè)計能力。多年實踐取得了較好的效果。

但此模型只在宏觀情況下模擬受傷過程，每次僅能采用一種模式播放，無法完全體現(xiàn)肌腱、韌帶的損傷和局部微觀情況。建議相關(guān)研究者加強計算機硬件、軟件技術(shù)的開發(fā)，不斷完善三維模型的制作與使用，并推廣到橄欖球等項目的體育保健和醫(yī)務(wù)監(jiān)督工作中。

[1]McIntoah AS，McCrory P，Comerford J. The dynamics of concussive head impacts in rugby and Australian rules football. Med Sci Sports Exerc，2000，32：1980-1984.