李瑞奇，蒯 放，王相榮

前言

運動生物力學(xué)是生物力學(xué)的發(fā)展的一個分支，主要是研究日常生活中人體運動、運動器材以及組織康復(fù)等的機(jī)械運動規(guī)律。［1］我國的運動生物力學(xué)是一個年輕的且富有潛力的學(xué)科，在1960年才有了一本蘇聯(lián)的運動生物力學(xué)參考書，但在20世紀(jì)70年代中期我國的運動生物力學(xué)已經(jīng)取得了許多新的成果，1987年我國第6屆全運會上組織全國50多人的運動生物力學(xué)研究隊對田徑、舉重、劃船等項上進(jìn)行試驗研究，公布的反饋資料吸引了廣大關(guān)注［2］。隨著社會的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為了解運動生物力學(xué)近20年的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，本文基于陳超美博士開發(fā)的CitespaceV文獻(xiàn)分析軟件對近20年在國內(nèi)核心期刊發(fā)表的運動生物力學(xué)期刊進(jìn)行整理分析，從而了解運動生物力學(xué)的熱點研究及趨勢。

1 文獻(xiàn)來源及研究方法

1.1 文獻(xiàn)來源

本文的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)（CNKI），檢索在高級檢索界面進(jìn)行，檢索條件設(shè)置為：文獻(xiàn)分類＝社會科學(xué)Ⅱ輯；期刊來源類別＝核心期刊；主題詞＝運動生物力學(xué)；文獻(xiàn)的時間跨度為1999年到2018年；檢索時間為2019年5月21日；得到文獻(xiàn)數(shù)量為372篇，刪除各個期刊的“通知”“說明”“簡介”等和本研究的無關(guān)的文獻(xiàn)，最終一共得到有效文獻(xiàn)361篇。

1.2 研究方法

本文采用了美國德雷賽爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美教授等人研究設(shè)計的CitespaceⅤ（版本5.3.R4，運行環(huán)境為JAVA8，發(fā)布日期2018年8月21日）可視化軟件對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制科學(xué)知識圖譜。科學(xué)知識圖譜能有效地反應(yīng)科學(xué)知識研究的進(jìn)展及機(jī)構(gòu)關(guān)系，它通過科學(xué)知識為其統(tǒng)計對象，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及社會網(wǎng)絡(luò)分析等理論基礎(chǔ)上，又結(jié)合了數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理以及圖形學(xué)等技術(shù)，對科學(xué)知識領(lǐng)域的發(fā)展趨勢、現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)以及學(xué)術(shù)知識之間的相互聯(lián)系、演化規(guī)律進(jìn)行分析，解釋具體研究領(lǐng)域的內(nèi)容結(jié)構(gòu)、合作網(wǎng)絡(luò)、研究熱點等。［3］

通過CitespaceⅤ對研究熱點及趨勢進(jìn)行可視化，得到以及關(guān)鍵詞熱點時序圖以及關(guān)鍵詞聚類圖。以及運用excel2007對運動生物力學(xué)的1999年—2018年的關(guān)鍵詞的詞頻、中心性進(jìn)行了統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究熱點分析

2.1.1 關(guān)鍵詞分布

確定某個研究領(lǐng)域的一段時間的研究熱點以及聚焦的核心問題可以從關(guān)鍵詞的詞頻以及中心性體現(xiàn)。通過CitespaceⅤ進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到運動生物力學(xué)研究關(guān)鍵詞頻次前20的共現(xiàn)概況（見表1），從表1可以看出運動生物力學(xué)領(lǐng)域近20年的研究熱點前10位分別是運動生物力學(xué)、生物力學(xué)、中國、運動學(xué)、力學(xué)分析、膝關(guān)節(jié)、研究方法、技術(shù)、踝關(guān)節(jié)、肌力，為高頻關(guān)鍵詞。根據(jù)中心性可以看出中運動生物力學(xué)研究領(lǐng)域聚焦的核心問題最高在運動生物力學(xué)（中心性0.94）、生物力學(xué)（中心性0.66），其他依次是踝關(guān)節(jié)、運動學(xué)、力學(xué)分析、膝關(guān)節(jié)等。

表1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)概況

在通過在CitespaceⅤ在節(jié)點類型中（node type）中選擇關(guān)鍵詞（keyword），時間區(qū)域選擇1999年到2018年，切割時間段位2年，設(shè)置TopN%為50，運動軟件最后生成節(jié)點N＝86，連線E＝144的科學(xué)知識圖譜，共現(xiàn)頻次閾值設(shè)置為2，得到關(guān)鍵詞貢獻(xiàn)圖譜（見圖1）。圖中節(jié)點的“十字”越大 說明所對應(yīng)的關(guān)鍵詞頻次越高，節(jié)點的顏色及厚度代表了其發(fā)表的年份的跨度。中心性是該節(jié)點處于運動生物力學(xué)領(lǐng)域的某個研究網(wǎng)絡(luò)的中心點，中心性越高表明對該研究網(wǎng)絡(luò)的影響力越深，字體的大小代表了其中心性的高低，字體越大則中心性越高。通過圖4可以看出我國運動生物力學(xué)研究領(lǐng)域具有較高影響力的關(guān)鍵詞為運動生物力學(xué)、生物力學(xué)等幾個關(guān)鍵詞。

圖1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖

2.1.2 研究趨勢

本文通過設(shè)置CitespaceⅤ的節(jié)點類型“node type”為“keyword”關(guān)鍵詞；TopN為N＝50，時間切割段為4年將20年分為了5個階段，選擇Timezone View選項繪制出時區(qū)視圖（見圖2），從圖2中可以看出第一階段：從1999年到2002年之間，這個時間階段核心期刊發(fā)文量總數(shù)為83篇，占近20年發(fā)文量的22.9%。研究的內(nèi)容以運動生物力學(xué)和生物力學(xué)為基礎(chǔ)分散出多種研究熱點，如技術(shù)分析、膝關(guān)節(jié)、力學(xué)分析、優(yōu)秀運動員、起跳、肌力等并且運動生物力學(xué)與生物力學(xué)有較高的中心性，說明該階段的運動生物力學(xué)以及生物力學(xué)對之后的研究有重要的支撐作用。分析該階段的高被引前10的文章可以發(fā)現(xiàn)：研究內(nèi)容以分析運動項目的基本技術(shù)原理、分析優(yōu)秀運動員技術(shù)動作為主，研究方法以影像分析法為主，測試指標(biāo)以運動學(xué)指標(biāo)為主。例如，劉卉［4］通過三維高速攝影錄像系統(tǒng)分析解釋了網(wǎng)球的發(fā)球動作的基本技術(shù)原理，測試指標(biāo)主要以不同時相下的關(guān)節(jié)角度以關(guān)節(jié)角速度為主，王琨等人［5］通過二維平面高速攝影對我國優(yōu)秀女子跳高運動員的跳高動作進(jìn)行了技術(shù)分析，并于國外優(yōu)秀女子跳高運動員進(jìn)行了對比分析，測試指標(biāo)主要以運動學(xué)指標(biāo)為主，例如重心、關(guān)節(jié)角度。

第二階段：從2003年至2006年之間研究熱點的規(guī)模量減少（見圖2），發(fā)文量略微減少。該階段的核心期刊發(fā)文量共為72篇，占近20年總發(fā)文量的19.9%，熱點集中在動力學(xué)、運動學(xué)、踝關(guān)節(jié)、運動損傷，競技健美操等。分析該階段的高被引前10的文章發(fā)現(xiàn)：研究內(nèi)容以運動技術(shù)原理、研究現(xiàn)狀為主，研究方法：運動技術(shù)原理主要以影像分析、力學(xué)指標(biāo)分析（三維測力臺）、數(shù)理統(tǒng)計及建立模型分析為主；研究現(xiàn)狀主要以文獻(xiàn)資料法、數(shù)理統(tǒng)計的方法進(jìn)行研究。測試指標(biāo)：運動學(xué)指標(biāo)、動力學(xué)指標(biāo)以及文獻(xiàn)計量指標(biāo)等。例如，運動學(xué)指標(biāo)有不同時相的關(guān)節(jié)角度、角速度、重心位置等；動力學(xué)指標(biāo)有動量矩（角動量）、水平力、垂直力等。文獻(xiàn)計量指標(biāo)有發(fā)文量、期刊類別等。

第三階段：從2007年至2010年，研究熱點圍繞生物力學(xué)分析、武術(shù)套路、花樣滑冰、舉重等方面進(jìn)行，熱點的規(guī)模量與上一階段相比略有下滑（見圖2），發(fā)文量顯著增高，該階段的核心發(fā)文量總數(shù)為91篇，占近20年總發(fā)文量的25.2%，分析該階段的高被引前10的文章發(fā)現(xiàn)：研究內(nèi)容以運動生物力學(xué)、核心穩(wěn)定性、核心力量、運動項目技術(shù)動作分析為主，研究方法：核心穩(wěn)定性、核心力量主要以文獻(xiàn)資料法、調(diào)查研究分析為主；運動項目技術(shù)動作分析主要以三維影像分析方法、肌電圖分析進(jìn)行研究。測試指標(biāo)：運動學(xué)指標(biāo)、動力學(xué)指標(biāo)以及肌電指標(biāo)等。例如，運動學(xué)指標(biāo)有不同時相的關(guān)節(jié)角度、角速度、重心位置等；動力學(xué)指標(biāo)有動量矩（角動量）、水平力、垂直力等；肌電圖指標(biāo)：肌肉平均肌電、積分肌電等。

第四階段：2011年至2014年足底壓力、震動訓(xùn)練、生物力學(xué)性能、肌肉力量等成為該階段的熱詞。這個階段發(fā)文量顯著降低，該階段的核心發(fā)文量總數(shù)為56篇，占近20年總發(fā)文量的15.5%，熱點的規(guī)模量與上一階段相比略有下滑（見圖2），分析該階段的高被引前10的文章發(fā)現(xiàn)：研究內(nèi)容以運動項目技術(shù)動作分析、振動訓(xùn)練為主，研究方法：運動項目技術(shù)動作分析主要以三維影像分析方法、肌電測試、足底壓力。進(jìn)行研究；振動訓(xùn)練以實驗法、測試法；測試指標(biāo)：運動學(xué)指標(biāo)、動力學(xué)指標(biāo)、肌電指標(biāo)、肌力指標(biāo)等。例如，運動學(xué)指標(biāo)有不同時相的關(guān)節(jié)角度、角速度、重心位置等；動力學(xué)指標(biāo)有動量矩（角動量）、水平力、垂直力等；足底壓力指標(biāo)：壓力中心參數(shù)、足底壓強(qiáng)參數(shù)、足底接觸面積參數(shù)等。肌電指標(biāo)：原始肌電圖、肌肉平均肌電、積分肌電等；肌力指標(biāo)有關(guān)節(jié)收縮力矩峰值、平均功率值等。

第五階段：從2015年到2018年表面肌電、損傷成為當(dāng)前的熱點。這個階段發(fā)文量略有下降，該階段的核心發(fā)文量總數(shù)為53篇，占近20年總發(fā)文量的14.7%，熱點的規(guī)模量與上一階段相比略有下滑（見圖2），分析該階段的高被引前10的文章發(fā)現(xiàn)：研究內(nèi)容以運動損傷、運動項目技術(shù)動作分析、核心穩(wěn)定性研究，研究方法：運動損傷、運動項目技術(shù)動作分析主要以三維影像分析方法、動力學(xué)分析方法進(jìn)行研究、并輔以以實驗法、測試法；測試指標(biāo)：運動學(xué)指標(biāo)、動力學(xué)指標(biāo)等。例如，運動學(xué)指標(biāo)有不同時相的關(guān)節(jié)角度、角速度、重心位置等；動力學(xué)指標(biāo)有動量矩（角動量）、關(guān)節(jié)力矩、沖量（水平、垂直）等；肌力指標(biāo)有關(guān)節(jié)收縮力矩峰值、平均功率值等。

對上述五個階段進(jìn)行整體分析可以看出，從第一階段到第五階段，運動項目的技術(shù)動作研究一直是運動生物力學(xué)研究領(lǐng)域的熱點，也是運動生物力學(xué)研究的基礎(chǔ)研究，每個階段都會涌現(xiàn)出新的熱點，例如、核心穩(wěn)定性、核心力量、振動訓(xùn)練、運動損傷。當(dāng)前的研究熱點是運動生物力學(xué)與運動損傷相結(jié)合。在研究方法上，由最初單一的二維影像分析、三維影像分析、到測力臺與三維影像分析結(jié)合、肌電測試、肌力測試、發(fā)展到多個測試方法疊加到一起分析研究。測試測試指標(biāo)也由原來的單一較少的運動學(xué)指標(biāo)、動力學(xué)指標(biāo)、肌電指標(biāo)、肌力指標(biāo)發(fā)展到豐富多樣運動學(xué)指標(biāo)以及動力學(xué)指標(biāo)等評價指標(biāo)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

3.1.1 近20年我國的運動生物力學(xué)研究的呈震蕩緩慢下滑的趨勢。

3.1.2 近20年我國的運動生物力學(xué)的研究方法以及測試的方法手段的呈多樣化、綜合化發(fā)展趨勢，并且與科學(xué)技術(shù)發(fā)展由密切聯(lián)系。

3.1.3 近20年我國的運動生物力學(xué)研究熱點的主線是運動項目技術(shù)動作分析，體育其他領(lǐng)域新出現(xiàn)的體育研究熱點的出現(xiàn)會促進(jìn)運動生物力學(xué)研究，例如核心穩(wěn)定性、核心力量、振動訓(xùn)練。當(dāng)前的研究熱點是運動生物力學(xué)與運動損傷相結(jié)合分析研究。

3.2 建議

3.2.1 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對運動生物力學(xué)的研究有重要的推動作用，應(yīng)使其緊密與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合。

3.2.2 運動損傷與康復(fù)在運動生物力學(xué)領(lǐng)域有巨大的發(fā)展空間，建議在未來的研究中運動生物力學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)作進(jìn)一步融合，促進(jìn)運動生物力學(xué)的發(fā)展。