孟 軍，王建文，孔麒森，曾亞琦，李林玲，張亞昂，任萬路，王川坤，蔣文東，姚新奎

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學馬產(chǎn)業(yè)研究院，烏魯木齊 830052；3.新疆馳霄博駿畜牧業(yè)有限公司，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】以往對速步賽馬匹的調(diào)教訓練主要以經(jīng)驗為主，對體型結(jié)構(gòu)的研究則主要集中在馬匹處于靜息狀態(tài)時其體型結(jié)構(gòu)對性能的影響，由于靜息狀態(tài)與其運動過程之間存在較大差異，因此，通過對運動過程中肢體角度變化對其步態(tài)特征的影響研究，為馬匹專項調(diào)教訓練方案制定提供量化的數(shù)據(jù)參考，對提高速步賽馬匹專項運動性能具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】體型結(jié)構(gòu)作為馬匹選育及品種鑒定的重要指標，對馬匹的性能預測具有重要意義[1,2]。諸多馬匹育種專家將不同用途類型的馬匹體型結(jié)構(gòu)得分與其經(jīng)濟指標進行相關性研究[3]，并進一步推導出用體型結(jié)構(gòu)對馬匹專項用途[4]、肢體結(jié)構(gòu)[5]、步態(tài)特征[6]及運動性能[7]等進行評估。馬匹關節(jié)結(jié)構(gòu)決定著肢體結(jié)構(gòu)及生物力學結(jié)構(gòu)[8,9]。肩端點和耆甲連線與肩端點和肘關節(jié)點連線的角度決定了前肢的步高和步幅。如果角度開張程度較大，表明步幅較大，若開張程度較小則步幅較小[10]。對速步馬快步進行研究結(jié)果表明，在直道與彎道中馬匹頭部及軀干角度的變化均受其肢體角度的影響[11-13]，同時，肢體角度決定著馬匹前肢及后肢的最高幅度，對馬匹步頻和步幅均有較大影響[14,15]?！颈狙芯壳腥朦c】對馬匹步態(tài)特征分析已經(jīng)從以往在實驗室研究轉(zhuǎn)向更為接近實際比賽的場地研究[16]，但對運動過程中肢體角度的研究鮮有報道。對馬匹運動過程中肢體角度和步態(tài)特征進行測定，研究運動狀態(tài)下肢體角度變化對速步賽馬匹步態(tài)特征的影響?！緮M解決的關鍵問題】以1 000 m速步賽伊犁馬為研究對象，通過測定運動過程中直道和彎道肢體角度及步態(tài)特征等指標，分析運動中肢體角度與步態(tài)特征的相關關系，為速步賽伊犁馬的專項性能調(diào)教訓練提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

選擇8匹年齡、體尺接近的伊犁馬為試驗對象，所有馬匹均為母馬。試驗所用馬匹、場地、騎師等均由新疆伊犁哈薩克自治州昭蘇馬場提供，測試場地為1 000 m沙地跑道。

1.2 方 法

所選試驗馬匹測定體高，并組織1 000 m速步測試賽，在賽道外側(cè)使用兩臺50幀/s佳能高速攝像機錄制測試賽視頻，攝像機固定高度為1.3～1.5 m，與馬匹行進軌道垂直中點距離為25±0.5 m。攝像機與馬匹行進軌道水平垂直，錄制區(qū)域8～10 m。其中一臺攝像機位于距離賽道起點330 m的直道處，用于錄制直道賽事視頻；另一臺位于位于距離賽道起點530 m的彎道處，用于錄制彎道賽事視頻。將錄制好的視頻導入Kwon3D軟件用以獲取步態(tài)特征(步周期速度、前蹄步幅、后蹄步幅、前蹄高、后蹄高和步頻)及運動肢體角度(肩關節(jié)角、肘角、前飛結(jié)角、前球節(jié)角、髖關節(jié)角、膝角、后飛結(jié)角和后球節(jié)角)的數(shù)據(jù)，并計算相關蹄高指數(shù)和步幅指數(shù)，計算如下：

蹄高指數(shù)=蹄高/體高；

步幅指數(shù)=步幅/體高。

1.3 數(shù)據(jù)處理

測定結(jié)果通過Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理，運用SPSS18.0軟件進行配對樣本T檢驗及雙變量相關性分析。結(jié)果以平均數(shù)±標準差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 彎道和直道運動中肢體角度及步態(tài)特征差異性分析

研究表明，1 000 m速步測試賽中馬匹運動過程中直道和彎道步態(tài)特征和肢體角度呈現(xiàn)一定的差異性，其中就步態(tài)特征而言，前蹄高指數(shù)彎道極顯著高于直道(P<0.01)；步頻彎道顯著高于直道(P<0.05)；前蹄步幅指數(shù)、周期速度、步幅和步幅指數(shù)彎道均低于直道測定值，后蹄步幅指數(shù)和后蹄高指數(shù)彎道均高于直道，但兩者間差異均不顯著(P>0.05)。就肢體最大開張角度而言，肩開角和肘關節(jié)角彎道均顯著低于直道(P<0.05)；膝關節(jié)角、后飛節(jié)角和后球節(jié)角彎道均低于直道，前飛節(jié)角、前球節(jié)角和髖關節(jié)角彎道均高于直道，但兩者間差異均不顯著(P>0.05)。就肢體最小閉合角度而言，肩開角彎道極顯著低于直道(P<0.01)；膝關節(jié)角彎道顯著低于直道(P<0.05)；肘關節(jié)角、髖關節(jié)角、后飛節(jié)角和后球節(jié)角彎道均低于直道，前飛節(jié)角和前球節(jié)角彎道均高于直道，但兩者間差異均不顯著(P>0.05)。表1

2.2 運動中彎道步態(tài)特征與肢體角度相關性

研究表明，就肩開角而言，與前蹄步幅指數(shù)、步幅和步幅指數(shù)呈極顯著正相關關系(P<0.01)；與后蹄步幅指數(shù)呈顯著正相關關系(P<0.05)；與步頻呈負相關關系，與周期速度、前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)呈正相關關系，但均不顯著(P>0.05)。就肘關節(jié)角而言，與步頻呈顯著正相關關系(P<0.05)；與其余各步態(tài)特征均呈不顯著負相關關系(P>0.05)。就前飛節(jié)角而言，與前蹄高指數(shù)呈正相關關系，與其余各步態(tài)特征均呈負相關關系，但均不顯著(P>0.05)。前球節(jié)角與后蹄步幅指數(shù)、前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)均呈負相關，與其余各步態(tài)特征呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。髖關節(jié)角與周期速度、步頻、前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)呈負相關，與其余各步態(tài)特征均呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。膝關節(jié)角與后蹄高指數(shù)呈極顯著正相關(P<0.01)，與周期速度呈顯著正相關，與其余各步態(tài)特征均呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。后飛節(jié)角與后蹄高指數(shù)呈極顯著正相關(P<0.01)；與周期速度和后蹄步幅指數(shù)呈顯著正相關(P<0.05)；與其余各步態(tài)特征呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。后球節(jié)角與后蹄高指數(shù)呈顯著正相關(P<0.05)；與前蹄步幅指數(shù)呈負相關，與其余各步態(tài)特征均呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。表2

表1 直道和彎道肢體角度及步態(tài)特征T檢驗Table 1 T-test of body angle and gait feature of straight and curved

表2 伊犁馬1 000 m速步賽彎道步態(tài)特征與肢體最大開張角度相關性Table 2 Correlation analysis on gait feature and body maximal angles of 1，000 m trot curve in Yili horse

研究表明，肩開角與步頻和后蹄高指數(shù)呈負相關，與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。肘關節(jié)角與步頻、前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)呈負相關，與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。前飛節(jié)角與前蹄步幅指數(shù)、前蹄高指數(shù)、步幅和步幅指數(shù)呈負相關，與其余步態(tài)特征參數(shù)呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。前球節(jié)角與后蹄高指數(shù)呈極顯著負相關(P<0.01)；與前蹄高指數(shù)呈顯著負相關(P<0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著負相關(P>0.05)。髖關節(jié)角和后飛節(jié)角均與所測各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著負相關關系(P>0.05)。膝關節(jié)角與所測各步態(tài)特征均呈不顯著正相關關系(P>0.05)。后球節(jié)角與步頻呈不顯著正相關關系(P>0.05)，與其余各步態(tài)特征呈不顯著負相關(P>0.05)。表3

表3 伊犁馬1 000 m速步賽彎道步態(tài)特征與肢體最小閉合角度相關性Table 3 Correlation analysis on gait feature and body minimal angles of 1，000 m trot curve in Yili horse

2.3 運動中直道步態(tài)特征與肢體角度相關性

研究表明，肩開角與步頻和前蹄高指數(shù)呈負相關，與其余各步態(tài)特征呈正相關，但均不顯著(P>0.05)。肘關節(jié)角與所測各步態(tài)特征參數(shù)均呈不顯著負相關(P>0.05)。前飛節(jié)角與步頻呈不顯著負相關(P>0.05)，與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著正相關(P>0.05)。前球節(jié)角、膝關節(jié)角和后飛節(jié)角均與所測各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著正相關(P>0.05)。髖關節(jié)角與步頻、后蹄高指數(shù)呈不顯著負相關(P>0.05)，與其余各步態(tài)特征呈不顯著正相關(P>0.05)。后球節(jié)角與前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)均呈顯著正相關(P<0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著正相關(P>0.05)。表4

表4 伊犁馬1 000 m速步賽直道步態(tài)特征與肢體最大開張角度相關性Table 4 Correlation analysis on gait feature and body maximal angles of 1，000 m trot straight in Yili horse

研究表明，肩開角與周期速度、后蹄步幅指數(shù)和步幅呈正相關，與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈負相關，但均不顯著(P>0.05)。肘關節(jié)角與前蹄高指數(shù)呈極顯著負相關(P<0.01)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著負相關(P>0.05)。前飛節(jié)角與所測各步態(tài)特征參數(shù)均呈不顯著正相關(P>0.05)。前球節(jié)角與前蹄步幅指數(shù)、前蹄高指數(shù)、后蹄高指數(shù)、步幅和步幅指數(shù)均呈顯著負相關(P<0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)均呈不顯著負相關(P>0.05)。髖關節(jié)角與步頻和后蹄高指數(shù)呈不顯著負相關關系(P>0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著正相關關系(P>0.05)。膝關節(jié)角與步頻呈極顯著正相關關系(P<0.01)；與后蹄步幅指數(shù)和后蹄高指數(shù)呈不顯著正相關(P>0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著負相關(P>0.05)。后飛節(jié)角與步頻呈不顯著正相關(P>0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著負相關(P>0.05)。后球節(jié)角與步頻、后蹄步幅指數(shù)、前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)呈不顯著負相關(P>0.05)；與其余各步態(tài)特征參數(shù)呈不顯著正相關(P>0.05)。表5

表5 伊犁馬1 000 m速步賽直道步態(tài)特征與肢體最小閉合角度相關性Table 5 Correlation analysis on gait feature and body minimal angles of 1，000 m trot straight in Yili horse

3 討 論

研究通過在馬匹表面固定標記點[17]，當馬匹運動過程中通過提取每幀照片中各標記點的絕對位置和相對位置[18]，從而計算出馬匹運動過程中的肢體角度及步態(tài)特征變化參數(shù)[19]。在馬匹的運動過程中，運動速度與步態(tài)特征相關[20]，如當馬匹進行速步比賽時，其后肢的著地時間較前肢長[21]，因此，在研究馬匹運動步態(tài)特征時有必要將前、后肢的步態(tài)特征區(qū)分開。同時，在馬匹運動時，其主要表現(xiàn)為肩部及肘部的彎曲及前飛節(jié)和前球節(jié)的伸展[22-24]，而后肢則主要表現(xiàn)為臀部、膝關節(jié)、后球節(jié)及后飛節(jié)的變化[25,26]，故而研究對關節(jié)角度的研究主要集中在這些對運動影響較大的部位。

1 000 m速步賽由于距離相對較短，在比賽過程中時間短，速度快，這就對馬匹運動性能與技術(shù)提出了更高的要求。同時，由于直道和彎道跑道并不完全一致，彎道部分受到離心力的作用，肢體保持平衡時要求比直道更高，直、彎道間的技術(shù)差異也較大[27]，因此在研究的過程中有必要將直道與彎道技術(shù)分開進行研究。孟軍等[28]也指出運動馬在直道及彎道上保持高水平步幅與步頻較為困難，同時直道與彎道運動狀態(tài)差別也較大，需要將直道與彎道的運動狀態(tài)分開進行研究。此次研究結(jié)果表明，直道和彎道前蹄高指數(shù)及步頻均呈現(xiàn)一定的差異，這主要是由于當馬匹處于彎道時，其運動過程中受到離心力的作用，肢體需要有部分的內(nèi)傾才能更好的保持運動平衡，在此期間，馬匹需要不斷的調(diào)整期運動狀態(tài)[29]，節(jié)奏的不停變換使得馬匹能夠在較快速度下維持身體的平衡。最大肩開角、最大肘關節(jié)角、最小肩開角及最小膝關節(jié)角呈現(xiàn)出顯著差異，這主要是因為在運動的過程中，幾乎所有技術(shù)動作均為不同肌肉群共同作用的結(jié)果，由于在直道和彎道中運動狀態(tài)有所不同，其肌肉激發(fā)狀態(tài)也會有所差異[30]；同時，在彎道中進行運動時，離心力作用使得軀體維持平衡狀態(tài)需要更大的力量支撐，這也可能是肢體角度呈現(xiàn)一定差異的原因。

有相關的研究表明，速步馬比賽時的速度與步頻和步幅之間呈極顯著正相關[31]，國外通過對速步馬速度與步態(tài)特征的研究結(jié)果表明速度與步幅呈顯著相關[32]，其中步幅主要受肌肉的收縮力及其機體解剖結(jié)構(gòu)的影響[33]。對馬匹而言，肩部及后肢的角度對肢體的運動有著重要影響，其中主要是對其四肢力量的影響[34]。此次試驗結(jié)果顯示在彎道時，肩最大開張角度與其步幅及步幅指數(shù)均呈極顯著正相關，這主要是由于馬匹肩角度與其四肢的力量關系較為密切[34]，在馬匹運動過程中，肩開角處于正常范圍內(nèi)時，肩開角越大，能夠更好的發(fā)揮馬匹肢體的力量作用，使得馬匹肢體的推進作用更為顯著，從而促進馬匹步幅的提升。膝關節(jié)最大開張角度、后飛節(jié)開張角與彎道周期速度呈正相關，這表明馬匹在彎道運動過程中，其前肢、后肢的擺動角度越大時其周期速度也越大，馬匹在彎道運動過程中，為了更好的提升彎道速度，可以針對馬匹進行膝關節(jié)角和后飛節(jié)角進行專項訓練。試驗的研究結(jié)果顯示，在直道時步頻與膝關節(jié)最小閉合角呈極顯著正相關，這可能是由于在直道運動過程中，馬匹膝關節(jié)角度收縮，能夠為馬匹提供更大的爆發(fā)力，表明在1 000 m速步賽中直道時馬匹膝關節(jié)最小閉合角在合理的范圍內(nèi)其值越小，馬匹直道中步頻越大，在速步賽馬匹的專項調(diào)教訓練中可以通過訓練馬匹膝關節(jié)角，使該角度在合理范圍內(nèi)盡量縮小，這對提升其直道步頻具有一定的作用。

4 結(jié) 論

通過分別對1 000 m速步賽伊犁馬直道和彎道的最大及最小肢體角度與步態(tài)特征進行相關性分析表明，在彎道中膝關節(jié)最大開張角、后飛節(jié)開張角與周期速度及后蹄高指數(shù)呈顯著正相關，肩開角最大開張角與步幅和步幅指數(shù)呈極顯著正相關，前球節(jié)角最小閉合角與后蹄高指數(shù)呈極顯著負相關；在直道中后球節(jié)角最大開張角與前蹄高指數(shù)和后蹄高指數(shù)呈顯著相關，膝關節(jié)角最小閉合角與步頻呈極顯著正相關，肘關節(jié)角最小閉合角與前蹄高指數(shù)呈極顯著負相關，在速步馬調(diào)教過程中可針對彎道進行肩最大開張角及膝關節(jié)最大開張角進行訓練，用以提高其步幅及周期速度；針對直道進行膝關節(jié)最小閉合角進行訓練，用以提高其步頻。