12科技进步在残疾人竞技运动中的作用_以膝下截肢短跑运动为例_冯毅_文安_刘宇
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12科技进步在残疾人竞技运动中的作用_以膝下截肢短跑运动为例_冯毅_文安_刘宇
）文章编号：１０００６７７Ｘ（２０１４１１００６；７－－－；体育科学；第３第１２０１４年（４卷）１期ＣＨＩＮＡＳＰＯＲ；Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１１，６７７３，２０１４．－；科技进步在残疾人竞技运动中的作用；―――以膝下截肢短跑运动为例；ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＡｄｖａｎ；―――ＴａｋｉｎＴｒａｎｓｔｉｂｉａｌＡｍｕｔｅ；冯毅１，文安２，刘宇１；１
）文章编号：１０００６７７Ｘ（２０１４１１００６７０７－－－体育科学第３第１２０１４年（４卷）１期ＣＨＩＮＡＳＰＯＲＴＳＣＩＥＮＣＥ　　Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１１，６７７３，２０１４．－科技进步在残疾人竞技运动中的作用―――以膝下截肢短跑运动为例ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＡｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｎＤｉｓａｂｌｅｄＳｏｒｔｓ　　　　　ｇｙｐ　―――ＴａｋｉｎＴｒａｎｓｔｉｂｉａｌＡｍｕｔｅｅＳｒｉｎｔｉｎａｓａｎＥｘａｍｌｅ　　　　ｇｐｐｇｐ　　冯　毅１，文　安２，刘　宇１１２１，ＦＥＮＧＹｉＷＥＮ　ＡｎＬＩＵ　Ｙｕ　　，摘　要：膝下截肢残疾人短跑运动经过近４运动员所佩戴的小腿假肢经历０年的发展历程，了由日常假肢向运动型假肢、短跑专用假肢分化和发展的过程，这同时也是膝下截肢短跑运动不断快速发展的过程。分析了短跑专用假肢的演化历史、碳纤维假肢的性能，以及膝下截探讨假肢技术的进步对于膝下截肢短跑运动员成绩提高所肢短跑运动的发展历史与现状，并对膝下截肢短跑运动和假肢技术的发展前景进行展望，以此为例，阐述科起的重要作用；技进步在残疾人竞技运动中的重要作用。关键词：残疾人；竞技运动；碳纤维假肢；膝下截肢；短跑：ｒｏｓｔｈｅｔｉｃＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｌｅｓｔｈａｔｔｒａｎｓｔｉｂｉａｌａｍｕｔｅｅｓｗｏｒｅｉｎｓｒｉｎｔｉｎｕｎｄｅｒｗｅｎｔａｈｉｓｔｏｒ　　　　　　　　　　ｐｇｐｐｇｙ　ｃｕｓｔｏｍａｒｓｏｒｔｔｏｓｒｉｎｔｓｒｉｎｔａｒｅｒｏｓｔｈｅｓｅｓ，ｒｏｓｔｈｅｓｅｓｒｏｓｔｈｅｓｅｓ．Ｔｏｄａｒｏｓｔｈｅｓｅｓｆｒｏｍ　　　　　　　ｙｐｐｐｐｐｐｙ，ｐ　ａｌｌｍａｄｅｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅａｎｄａｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｔｒａｎｓｔｉｂｉａｌａｍｕｔｅｅｓ’ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｓｒｉｎｔｉｎＩｎ　　　　　　　　　　ｇｐｐｇ．　ｔｈｉｓｒｏｅｒｔｉｅｓｒｏｓｔｈｅｓｅｓ，ｒｏｓｔｈｅｓｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｒｉｎｔｉｎ　　　　　　　　ｐｐｐｐｐｇ　ｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｔｉｂｉａｌａｍｕｔｅｅｓｒｉｎｔｉｎｅｖｅｎｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｗｅｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅａｎｄｅｒ　　　　　　　　　　　－ｐｐｐｇｐ　’ｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｔｒａｎｓｔｉｂｉａｌａｍｕｔｅｅｓｓｒｉｎｔｉｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓｗｉｌｌｅｘｅｍｌｉｆｔｈｅｋｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　　　　　　　　ｐｐｇｐｙｙ　　　ｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｄｉｓａｂｌｅｄｓｏｒｔｓ．　　　　　　　ｇｙｐｐ　：Ｋｅｗｏｒｄｓｄｉｓａｂｌｅｄｓｏｒｔｓ；ｃａｒｂｏｎｉｂｒｅｒｏｓｔｈｅｓｉｓ；ｔｒａｎｓｔｉｂｉａｌａｍｕｔｅｅ；ｓｒｉｎｔｉｎ　　　　ｐｆｐｐｐｇｙ　中图分类号：Ｇ８１８．３　　　文献标识码：Ａ１　前言残疾人竞技运动是指由残疾人参加的，有竞技性、有有组织，并且能使残疾人产生某种特殊体验的竞争成分、］１１。随着残疾人社会地位的提高，身体活动［残疾人可参加］７。运动的一部分［随着残疾人竞技运动的发展，运动水平也不断提高。在部分项目上，部分残疾人的运动成绩甚至可以接近正常］２８。对于参加竞技运动的残疾人而言，轮运动员的标准［的竞技运动比赛越来越多，其中，残疾人奥林匹克运动会（，）以下简称“残奥会”是全世界残疾人竞ＰａｒａｌｍｉｃＧａｍｅｓ　ｙｐ技运动最高水平的综合性赛事。残奥会包括夏季残奥会和冬季残奥会，是在奥运会年举行的、由残疾人运动员参］７。残奥会的前身是加的、奥林匹克运动形式的运动竞赛［椅、假肢、投掷椅、坐式滑雪板等运动装备是必不可少的。这些运动辅助器具不断改进的设计促进了残疾人运动成］１９，３８。在众多残绩的提高，其中，科技进步起到重要作用［膝下截肢短跑运动的发展和碳纤维疾人竞技运动项目中，），由英国斯托克－曼德维尔运动会（ＳｔｏｋｅＭａｎｄｅｖｉｌｌｅＧａｍｅｓ　　外科医生Ｓ于１ｉｒＬｕｄｗｉＧｕｔｔｍａｎｎ创立，９４８年伦敦奥运　ｇ　会前一天在英国的ＳｔｏｋｅＭａｎｄｅｖｉｌｌｅ举行。在Ｇｕｔｔｍａｎｎ的　推动下，在奥运会举办地罗马举行了第１届以１９６０年，第１届冬季残奥会于１Ｐａｒａｌｍｉｃｓ冠名的残奥会；９７６年ｙｐ［７］。迄今为止已举办了１在瑞典的Ｏｒｎｓｋｏｌｄｓｖｉｋ举行３４届；收稿日期：２０１４０５２９２０１４１０１５－－　修订日期：－－）。基金项目：上海市科学技术委员会科研计划项目（１４ＤＺ１１０３５００，作者简介：冯毅（男，江苏人，在读博士研究生，主要研究方１９７２－）：（向为运动生物力学与运动表现，Ｔｅｌ０２１）５１２５３２３９，Ｅ－：，文安（男，陕西人，副ｍａｉｌｓｏｌｅｉｌｆｅｎｉｎａ．ｃｏｍ；１９７２＠ｓ－）ｇ：教授，博士，主要研究方向为残疾人竞技运动，Ｔｅｌ：（０２９）８３２０８０６０，Ｅ－ｍａｉｌ８９２１６１０９５＠ｑ．ｃｏｍ；刘宇ｑ（，男，河北人，教授，博士，博士研究生导师，主要１９５９－）：（：研究方向为运动生物力学，Ｔｅｌ０２１）５１２５３５７１，Ｅ－ｍａｉｌ。ｕｌｉｕｕｓ．ｅｄｕ．ｃｎ＠ｓｙ作者单位：上海体育学院运动科学学院，上海２１．００４３８；２．西安陕西西安７工业大学体育学院，１００３２，１．ＳｈａｎｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｏｒｔＳｈａｎｈａｉ２００４３８，Ｃｈｉ　　　－ｇｙｐｇ　；’，ｎａ２．ＸｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔＸｉ＇ａｎ７１００３２，　　　ｇｙＣｈｉｎａ．夏季残奥会和１残奥会１届冬季残奥会。２０世纪８０年代，――国际残疾人奥林匹克委员会（的组织机构―Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，与国际奥委会（ＰａｒａｌｍｉｃＣｏｍｍｉｔｔｅｅＩＰＣ）ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯ　　－ｙｐ，开始实质性的合作。两者达成共ｌｍｉｃＣｏｍｍｉｔｔｅｅＩＯＣ）　ｙｐ识，从１采取奥运会结束后在同一９８８年汉城奥运会开始，赛场举办残奥会的模式。自此，残奥会已成为了奥林匹克６７体育科学２第３第１０１４年（４卷）１期假肢的使用就极为引人瞩目。双侧膝下截肢的南非短跑运动员ＯｓｃａｒＰｉｓｔｏｒｉｕｓ佩戴碳纤维材料的短跑专用假肢参　加了２０１１年世界田径锦标赛和２０１２年奥运会的男子４００且均进入半决赛。碳纤维假肢于１ｍ跑比赛，９８８年首次出现在残奥会田径赛场，其设计不断加以改进，逐步被高水平残疾人运动员所接受。在如今的残奥会田径赛场上，膝下截肢的短跑运动员所佩戴的假肢均由碳纤维材料制］３１。２成［膝下截肢的短跑比０１２年奥运会和残奥会之后，维假肢的出现和设计的改进，对于下肢截肢组短跑运动成］３８。１绩的提高起着极为重要的作用［９８８年残奥会赛场上更是碳纤维假肢的首次出现对于下肢截肢短跑运动而言，］３２（。图１）一个里程碑式的突破［赛运动水平又有了大幅提升，运动成绩进一步逼近健全人。值得注意的是，膝下截肢短跑运动的发展过程也是碳纤维假肢的设计不断改进和演化的过程［］３２，而运动员运］３８。动成绩的提高显然得益于假肢技术的进步［注：图中右上为１９８８年残奥会上出现的首款碳纤维假肢，其基本设计中带有弹性足跟。Ｆｌｅｘｏｏｔ－Ｆ图１　１９７６―２０１２年历届残奥会男子Ｔ４４级１００ｍ跑的冠军成绩示意图Ｆｉｕｒｅ１．ｈａｍｉｏｎＲｅｓｕｌｔｓｏｆ１９７６―２０１２　　Ｃ　　　ｇｐ，ＰａｒａｌｍｉｃＧａｍｅｓＭｅｎ＇ｓ１００ｍＴ４４　　ｙｐ本研究将分析短跑专用假肢的演化历史、碳纤维假肢以及膝下截肢短跑运动的发展历史与现状，探讨的性能，假肢技术的进步对于膝下截肢短跑运动员成绩提高所起的重要作用；并对膝下截肢短跑运动和假肢技术的发展前景作出展望。以此为例，阐述科技进步在残疾人竞技运动中的重要作用。若不加特别说明，本研究所讨论的假肢均即膝下截肢运动员所使用的假肢；本研究以指小腿假肢，讨论男性运动员的运动成绩为主。残疾人运动成绩均引用自国际残疾人奥林匹克委员会官方网站。ｓｃａｒＰｉｓｔｏｒｉｕｓ在２０１２年伦敦奥运会和残奥会的出　　继Ｏ　色表现之后，膝下截肢短跑项目的运动水平又有了大幅提运动成绩进一步逼近健全人。尤为引人瞩目的是在升，出生于１２０１３赛季，９９２年的巴西双侧膝下截肢短跑运动员ＡｌａｎＯｌｉｖｅｉｒａ在Ｔ４３级１００ｍ、２００ｍ和４００ｍ３个单项　――历史与现状２　膝下截肢短跑运动的发展―根据Ｉ在ＰＣ关于田径项目身体损伤程度的分级方案，参加跑类项目的下肢截肢运动员中，单侧膝上截肢者为Ｔ４２级，双侧膝下截肢者为Ｔ而单侧半足至膝下截肢者为４３级，［］５。参加ＴＴ４４级３４２级、Ｔ４３级和Ｔ４４级的截肢运动员通中均大幅提高个人最好成绩，并打破１００ｍ、２００ｍ世界纪，录，其２接近于世界田径锦标赛和奥００ｍ成绩达２０．６６ｓ运会的参赛Ｂ标。而Ｔ４４级１００ｍ、２００ｍ和４００ｍ的世。需要指出的是，表１）界纪录也均在２０１３赛季被打破（虽然Ｔ但在４３级短跑各单项的世界纪录均高于Ｔ４４级，ＩＰＣ田径项目中，Ｔ４３级远不如Ｔ４４级和其他级别普及。进入Ｉ２０１３年，ＰＣ中Ｔ４３级１００ｍ、２００ｍ、４００ｍ各单项排名的运动员均不超过１并未形成有效的竞争局面，０人，项目水平主要依赖于个别明星的表现。而进入Ｔ４４级排竞争激烈且整体水平较Ｔ名的运动员数量众多，４３级更高。原因可能是，Ｔ４３级运动员的残疾程度较Ｔ４４级更运动及日常活动中身体受限更大，使得其参加专业训高，练时的起点较低，技术难度更大，而且由于碳纤维价值相当昂贵，使得参加Ｔ４３级的运动员比Ｔ４４级运动员面临、更大的经济花费。但结合ＯｓｃａｒＰｉｓｔｏｒｉｕｓＡｌａｎＯｌｉｖｅｉｒａ的　　蕴藏在双侧膝下截肢残疾人身体中的卓越表现可以说明，运动潜力其实并未得到普遍、充分的发掘。常佩戴下肢假肢进行比赛；其中，作为双侧和单侧膝下截肢的残疾人佩戴小腿假肢参加Ｔ４３级和Ｔ４４级短跑项目的竞赛。由于参赛人数较少，Ｔ４３级运动员通常合并至Ｔ４４级同场竞赛并共同计算比赛成绩和排列名次。项目，在加拿大多伦多举行的第５届夏季残奥会１９７６年，］３８，上，首次设立下肢截肢组短跑比赛［其后该项目运动水］３２。以男子Ｔ平得以迅速提高［单侧膝下截肢者）４４级（，而２１００ｍ跑为例，１９７６年残奥会冠军成绩为１４．３ｓ０１２，年残奥会冠军成绩已达１图１为１０．９０ｓ９７６―２０１２年历届残奥会男子Ｔ４４级１００ｍ跑的冠军成绩。该项目运动水平的提高固然有残疾人运动的普及、职业体育的推广、训练水平的提高等因素，但高新科技的引入，尤其是碳纤）表１　Ｏｌｉｖｅｉｒａ个人纪录与男子Ｔ４３级、Ｔ４４级和健全男子短跑世界纪录比较一览表（ｓ，Ｔａｂｌｅ１　ＰｅｒｓｏｎａｌＢｅｓｔｓｏｆＯｌｉｖｅｉｒａＷｏｒｌｄＲｅｃｏｒｄｓｏｆＭｅｎ＇ｓＴ４３ａｎｄＴ４４，ＷｏｒｌｄＲｅｃｏｒｄｓｏｆＭｅｎｉｎＳｒｉｎｔｉｎ　　　　　　　　　　　　　　ｐｇＯｌｉｖｅｉｒａ个人最好成绩２０１２年１００ｍ２００ｍ４００ｍ１１．３３　２１．４５　５１．５９　２０１３年１０．５７　２０．６６　４８．５８　Ｔ４３级世界纪录２０１２年１０．９１　２１．３０　２０１３年１０．５７　２０．６６　Ｔ４４级世界纪录２０１２年１０．８５　２２．４９　５０．６１　２０１３年１０．７５　２２．０８　４９．８７　健全人世界纪录２０１２年２０１３年９．５８１９．１９４３．１８４５．３９　６８冯　毅，等：科技进步在残疾人竞技运动中的作用我国　　受制于经济条件和残疾人竞技运动的发展水平，膝下截肢短跑运动的普及程度远不及发达国家，只有极少量的Ｔ４４级运动员参加短跑训练和比赛。至于我国运动以往主要采用国内产品：员所佩戴的假肢，２０世纪９０年代，单侧膝下截肢的女运动员汪涓佩戴国产日常用假肢打破１单侧膝下截肢的运动员孙长亭佩戴国００ｍ世界纪录；］３，并获得残奥会产玻璃纤维假肢打破跳远项目世界纪录［依然保肢者以帮助推动其向前运动。但在ＳｅａｔｔｌｅＦｏｏｔ中，　］２５。储能假肢所使用的储能材留了泡沫缓冲足跟的设计［料包括：ＳｅａｔｔｌｅＦｏｏｔ采用的杜邦公司生产的专利产品Ｄｅｌ　－］２５――一种树脂材料［，ｒｉｎ―２０世纪９０年代初清华大学研制］３，的运动假肢所采用的玻璃纤维材料［以及当今残奥会田］２５。其中，径赛场上最为盛行的碳纤维材料等［玻璃纤维材其能量效率低于同时代的料的储能式运动小腿假肢，［］，但高于ＳＦｌｅｘｏｏｔｅａｔｔｌｅＦｏｏｔ３。－Ｆ　标枪项目金牌和短跑项目第４名。随着经济条件的改善，如今我国参加跑跳类项目的下肢截肢运动员基本上都使用国外的运动假肢。汪涓在１９９９年佩戴碳纤维假肢后参加了４届残奥会，夺得Ｔ４４级１００ｍ、２００ｍ和跳远项目的数枚奖牌，成为我国仅有的膝下截肢短跑项目的世界级运动员。而在男子项目上，虽然多年来中国在截肢跳高、跳但在截肢短跑项目远项目上拥有一批优秀残疾人运动员，上却始终未收获残奥会奖牌。考虑到运动假肢的使用很不普及，近年来，我国下肢假肢的生产和研究已主要集中］６。于日常使用型［单侧膝下截肢的美国工程师Ｖ１９８４年，ａｎＰｈｉｌｌｉｓ设　ｐ，计出碳纤维假肢Ｆｌｅｘｏｏｔ（ＦｌｅｘｏｏｔＩｎｃ．ＡｌｉｓｏＶｉｅｏ，－Ｆ－Ｆ　ｊ，它包含了易弯曲的碳纤维小腿－足和弹性足跟各一ＣＡ）片，能够使假肢在整个长度内产生弯曲、吸收和返还能量，而不是仅仅在足部。这一不同寻常的设计被认为是当时［５］，并于最先进的储能假肢。该产品于１９８７年进入市场２１９８８年残奥会首次亮相于顶级残疾人运动会。美国残疾人运动员ＤｅｎｎｉｓＯｅｈｌｅｒ佩戴Ｆｌｅｘｏｏｔ参加了单侧膝下截　－Ｆ肢组１以１而该单项１００ｍ跑比赛，１．７３ｓ夺冠，９８４年残［２］。１奥会冠军的成绩为１３．１２ｓ３９９２年假肢的弹性足跟］３１。２于是诞生了第一款短跑专用假肢［被去除，０００年，３　假肢技术的进步在膝下截肢短跑运动发展中的作用对于参加短跑项目训练和比赛的膝下截肢残疾人而言，专用的小腿假肢是必不可少的运动装备，其不断改进的设计促进了残疾人运动成绩的提高，其中，科技进步起到重要作用［］１９，３８后者制造ＶａｎＰｈｉｌｌｉｓ将Ｆｌｅｘｏｏｔ专利卖给了Zｓｓｕｒ公司，　－Ｆｐ，的无后跟假肢ＦｌｅｘｏｏｔＣｈｅｅｔａｈ（ZｓｓｕｒＲｅｋａｖｉｋ，Ｉｃｅｌａｎｄ）－Ｆ　ｙｊ现已装备了多名顶尖的截肢短跑运动员。如今，在跑跳项碳纤维假肢已处于支配地位，其设计与目的顶级比赛中，１９９２年款式相比并无根本性的改动。图２为近年来几款不同短跑专用假肢的设计图，适合于膝下截肢运动员使其设计具有以下共同特点：采用碳纤维作为假肢主用，１）要材料；无足跟设计；假肢的刚度和形状可以依据运２）３）］３１。动员个体特征进行优化［。小腿假肢通常由内支架、接受腔及悬相当于足－踝－小腿吊装置构成。假肢的骨架即为内支架，结构；接受腔是患者残肢和假肢的接触界面，容纳残肢并通过悬吊装置将假肢与身体相连接［］２３。小腿假肢按照功能可分为日常用假肢和专用的运动假肢。用于参加竞赛活动的运动假肢，其设计侧重于截肢运动员的运动表现及］８。参加短跑比赛和训练的截肢运动其比赛成绩的提高［员，其佩戴的假肢经历了由日常假肢向运动型假肢、短跑专用假肢发展和分化的过程，这同时也是膝下截肢短跑运动不断快速发展的过程。３．１　短跑专用假肢的演化２０世纪５０年代末发明的定踝软跟足ＳＡＣＨ（Ｓｏｌｉｄ－，是一ＡｎｋｌｅＣｕｓｈｉｏｎｅｄＨｅｅｌＯｈｉｏＷｉｌｌｏｗ　Ｗｏｏｄ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）　　　种木质刚性假肢，踝关节处固定，而足跟部垫有泡沫材料作为缓冲。这类假肢的功能也只是恢复基本行走和简单］２５，基本不具备参加竞技运动的功能［其设计的工作任务，［１］。和材料直至２０世纪８０年代都没有太大的改变３（；（；（Ａ）Ｃｈｅｅｔａｈ（Zｓｓｕｒ）Ｂ）ｆｌｅｘｓｒｉｎｔ（Zｓｓｕｒ）Ｃ）ｆｌｅｘｒｕｎ－－ｐ（）；（（；（ZｓｓｕｒＤ）ｓｒｉｎｔｅｒＯｔｔｏＢｏｃｋ）Ｅ）Ｃｓｒｉｎｔ（ＯｔｔｏＢｏｃｋ）　－　ｐｐ图２　几近来几款不同短跑专用假肢的设计示意图［３１］Ｆｉｕｒｅ２．ｈｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｒｉｎｔＦｏｏｔＤｅｓｉｎｓ　　Ｔ　　　　ｇｐｇ对于充满活力的截肢运动员来说，其需求已不仅仅满足于步行，而是能够跑跳和参加竞技运动。运动型假肢ＳｅａｔｔｌｅＦｏｏｔ的设计拓展了截肢者的运动能力　［］３３。１９８１年，面世的ＳｅａｔｔｌｅＦｏｏｔ（ＳｅａｔｔｌｅＬｉｍｂＳｓｔｅｍｓＰｏｕｌｓｂｏ，ＷＡ，　　　ｙ，引入了储能假肢（ＵＳＡ）ＥｎｅｒｔｏｒｉｎＰｒｏｓｔｈｅｔｉｃＦｏｏｔＥＳ－Ｓ　－ｇｙｇ　的概念，其整体式的骨架在步态前期加载时会像弹簧ＰＦ）一样弯曲变形，而在步态后期将储存的部分能量返还给截舒适度和经济角度考虑，这些由价格昂贵的　　从节能、碳纤维材料制成的短跑专用小腿假肢并不适用于截肢者在日常生活中佩戴。短跑专用假肢主要的功能是奔跑和６９体育科学２第３第１０１４年（４卷）１期站立，所以无需考虑运动员穿戴运动假肢时的生活方便与否。碳纤维是一种具有很高储能性的材料；储能性高的假而在低冲击级别的日常生肢适合剧烈的高冲击级别运动，］１０，２２。其他因素对使用者的能耗影响更大［活中，）／以６．发现ｌａｎｄ８１～７．０５ｍｓ的速度进行奔跑的效果时，健肢踝关节功率的峰值远高于假肢，健全足为１８５３～　而Ｆ２７４１Ｗ，ｌｅｘＳｒｉｎｔ为８７０～１０１２Ｗ，Ｃｈｅｅｔａｈ为３０７～　　　ｐ６３７Ｗ。这一结果看出不同短跑专用假肢之间存在差别，］１６，３０。而且它们都不可能产生与人足同样的功或功率［３．２　碳纤维假肢的能量效率美国化学家Ｒ１９５８年，ｏｅｒＢａｃｏｎ发明了高性能碳纤　ｇ］１４。碳纤维是由粘胶、维［聚丙烯腈、沥青等有机母体纤维（研究了４男２女共６名单侧膝下截肢的Ｇｒａｂｏｗｓｋｉ２０１０）优秀残疾人短跑运动员，让他（她）们佩戴短跑专用假肢进，行各种速度的奔跑（包括最高速度）发现患肢的垂直地面而在摆动时间上，患肢与健反作用力要比健肢少约９％，肢无显著性差异，并且与已有报道的健全人接近。由此推断，短跑专用假肢减少了力的产生，并限制运动员的最高速度。某些单侧膝下截肢的优秀残疾人短跑运动员可能会学习并训练通过加快两腿摆动，来补偿患肢所产生力量］２４。的不足［在１０００℃～３０００℃高温的惰性气体环境中分解制成的　　含碳量在９具有重量轻、力学性一种无机材料，０％以上，能好、比强度、比刚度高、可设计性强、易加工成型及环保］５。而假肢部件的轻质化对降低穿戴者运动所消等优点［提高假肢的穿戴效果具有重要影响。由此，碳耗的能量、］１。纤维材料在假肢领域得到快速发展和应用［碳纤维假肢可简化为弹簧模型，在加载时储存能量，而在卸载时释放能量；后者与前者的比值称为弹簧的能量任何效率。由于存在诸如发热和噪声等摩擦和能量损失，弹簧的能量效率都不可能是１００％。弹簧的能量效率可以在静态或动态条件下测量获得，但两者在结果上很难相］２５，３１。从动力学观点来看步态过程，互比较［足在支撑前期（研究了８名单侧膝下截肢短跑运动员Ｈｏｂａｒａ２０１４）／、／／和８名健全人进行速度为２．５ｍｓ３．０ｍｓ和３．５ｍｓ的慢跑，发现截肢者健肢的垂直地面反作用力的峰值和加载率均显著高于其患肢和健全人，提示单侧膝下截肢短跑］２６。运动员的健肢具有更高的受伤风险［储存能量，在支撑后期释放能量。而储能假肢由于特殊的设计和材料，释放能量与储存能量之比一般在５０％以上。采用高弹性、高强度的碳纤维材料假肢，其释放能量与储存能量之比高达９５％以上。碳纤维假肢极高的能量效率］２１。且轻质，使截肢者在使用时更为节省能量［（认为，佩戴假肢装置在生理上并不能完Ｈａｆｎｅｒ２００２）全取代被截肢的足和踝关节。因为足和踝关节的肌肉骨骼复合体不仅吸收能量，而且产生的能量较其吸收能量更要完全取代下肢，还需要主动型的假肢部件。而当前多；的商业碳纤维假肢为被动材料，因此，至多只能部分地取代所缺失的生理系统。这导致了佩戴碳纤维假肢的单侧膝下截肢者在走、跑步态中肢体之间在时间、动力学和运］２５。现市场上已动学等步态参数上存在着显著的不对称［３．３　佩戴碳纤维假肢的局限性］２５，在进行奔跑时，踝关节比下肢其他关节作功更多［通过跟腱、足的纵弓和积极的跖屈来储存、返还并产生能］３１。Ｃ（量［对于Ｓｚｅｒｎｉｅｃｋｉ１９９１）ＡＣＨ、ＳｅａｔｔｌｅＦｏｏｔ和Ｆｌｅｘ　－有多款适用于截肢者日常活动的、采用电机驱动的主动型］９，智能踝足机构假肢［但未见其应用于正式残疾人田径比／在跑速为２．这３Ｆｏｏｔ进行的研究表明，８ｍｓ的条件下，种小腿假肢的能量效率分别为３而利１％、５２％和８４％；［１］。用逆向动力学公式计算得到的足的能量效率为２４１％２赛的报道。以上这些研究说明，对于由被动材料碳纤维制造的假肢，只能储存能量并返还能量，而不能像健肢的踝关节一这就能够解释为何在需要更为强大样主动收缩产生能量，推进力和输出功率的短跑起跑和加速跑阶段，膝下截肢运动员（尤其是双侧膝下截肢的运动员）与健全运动员相比存在明显差距。３．４　佩戴碳纤维假肢的优势（对于ＯＢｒüｅｍａｎｎ２００７―２００８）ｓｃａｒＰｉｓｔｏｒｉｕｓ的研究　ｇｇ表明，健肢与安装了假肢的患肢在人体测量学和惯性特性方面都不相同。骨架和接受腔的质量和转动惯量均低于穿有跑鞋的健肢，这使得抬升和加速摆动腿所需的机械功更少。根据碳纤维的材料特性，假肢骨架具有高比例的能强调了双侧膝量返还。通过对奔跑时关节的动力学分析，下截肢运动员与相同水平的健全运动员（控制组）之间的显著差异，是完全不同的运动模式，也是完全不同的肌肉加载形式。在膝关节和髋关节处较低的外关节力矩，触地与健全人足２储能假肢并没有任何４１％的能量效率相比，的优势。碳纤维假肢在展现出比其他假肢更高的能量效率的同时，作为被动系统却并不能提供接近于人足的能量］３１。在跑的支撑阶段，效率［截肢者和健全人依靠踝关节或其次是膝关节和髋关节伸肌。将假肢产生大部分的能量，假肢与人的下肢作比较，踝关节”吸收了Ｆｌｅｘｏｏｔ假肢的“－Ｆ产生了２而人的踝关节吸收２８．６Ｊ的能量，４．１Ｊ的能量；了２产生了６截肢者患６．１Ｊ的能量，２．９Ｊ的能量。另外，作为补偿，患肢髋关肢膝关节的表现也不如健肢膝关节；节吸收和产生了比健肢髋关节更多的能量。若将３关节一起考虑，膝下截肢者支撑阶段下肢产生的总能量只有健［１］。这表明，虽然在髋关节有补偿，假肢在支全人的７０％２］３１。撑阶段产生的能量并没有超过健肢［（在比较两位单侧膝下截肢者均佩戴两Ｂｕｃｋｌｅ２０００）ｙ款短跑专用假肢（ＦｌｅｘＳｒｉｎｔａｎｄＣｈｅｅｔａｈ，Ｒｅｋａｖｉｋ，Ｉｃｅ　　　－ｐｙｊ７０冯　毅，等：科技进步在残疾人竞技运动中的作用期在膝关节处较低的机械功，假肢踝关节处较低的能量损失，以及每一次触地整个身体较低的机械功，这些导致了虽然与双侧膝下截肢短跑运动员使用专用假肢进行短跑，控制组跑速相同，但却消耗更少的能量：在进行４００ｍ的次最大能力奔跑测试时，前１００ｍＰｉｓｔｏｒｉｕｓ的耗氧量略高于控制组；但在后３个１００ｍ，Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ的耗氧量均较控制组低２佩戴碳纤维假肢跑４其后程更占５％。因此，００ｍ，优势。在２００７年罗马举行的国际田联大奖赛４００ｍ比赛其中，中，Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ跑出４６．９０ｓ的成绩，２００～３００ｍ之间，／。这个速度接近于顶用时为１平均速度为９．０．８ｓ２５ｍｓ）尖的４成绩约为４奔跑的最大速度。００ｍ健全运动员（４ｓ但是，这一优势仅限于双侧膝下截肢的短跑运动员。单侧膝下截肢运动员患肢与健肢之间能Ｂｒüｅｍａｎｎ认为，ｇｇ力存在不对称性，而且从跑的动力学来看，单侧膝下截肢者缺乏更为有力的肢体环节。这也可以解释为何在２００双侧膝下截肢组的纪录要远高于单侧ｍ和４００ｍ项目上，］１５。膝下截肢组［息息相关，如今，在残奥会等顶级残疾人田径赛事中，碳纤维假肢已在截肢短跑项目中处于支配地位。一方面，碳纤维假肢并不能像健肢的踝关节肌肉一样主动收缩产生能另一方面，由于其轻质和高比例的能量返还，膝下截肢量，短跑运动员会因为佩戴碳纤维假肢消耗比健全运动员更少的能量，在途中跑中获得额外的优势。佩戴碳纤维假肢是否带来优势，这一问题还存在争议。而对于佩戴假肢的则残疾人运动员是否能参加正式的健全人国际田径比赛，必须得到ＩＡＡＦ的允许。４　短跑假肢技术与膝下截肢短跑运动的前景展望４．１　短跑假肢技术的前景展望假肢的形状、刚度设计、接受腔设计以及对线技术对于短跑运动表现会产生重要影响。未来在短跑假肢技术这些针对特定运动员的个性化设计的优化的发展过程中，和装配技术的提高，将使得碳纤维假肢材质无实质性改变的条件下，进一步提高截肢运动员的运动水平。刚度设计４．１．１　假肢的形状、短跑专用假肢依据截肢者的身高、体重、健肢奔跑步态等个人情况进行个性化定制，由于价格昂贵，目前只有成人型号。尽管所有的短跑专用假肢均设置为“以足趾奔跑”的状态，但根据制造商和模型不同，其形状也略有不同（。每只短跑专用假肢都有不同刚度范围，图２）根据截肢者体重推荐给使用者。研究发现，在人体下肢中，腿的刚］２０。膝下截肢者如佩戴Ｃ度与最大短跑速度显著相关［ｈｅｅ－３．５　Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ参加ＩＡＡＦ比赛的资格问题在经历了２对于００７赛季与健全人的同场竞技之后，尤其是２Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ是否有资格继续参加ＩＡＡＦ比赛，００８年北京奥运会的问题，２００８年１月ＩＡＡＦ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｓｓｏｃｉ　－，国际田径联合会）依据ａｔｉｏｎｏｆＡｔｈｌｅｔｉｃｓＦｅｄｅｒａｔｉｏｎｓ　　　［５］认定，Ｂｒüｅｍａｎｎ对于ＯｓｃａｒＰｉｓｔｏｒｉｕｓ的研究结果１Ｐｉｓｔｏ　－ｇｇ不符合Ｉｒｉｕｓ的假肢为其带来了竞争优势，ＡＡＦ竞赛规则第１４４条第２款的规定。该条款禁止运动员使用任何可能增加其竞争优势的辅助设施，包括使用任何具有弹跳、］２７。因此，旋转及其他功能的技术设施［他不能再使用这双可改善其奔跑的对称性；研究ｔａｈ假肢中刚度较大的类别，还发现，Ｃｈｅｅｔａｈ假肢跖屈角增大可有效产生更短的足趾］２３。为了在杠杆，以减小伸髋力矩，并增加奔跑的对称性［假肢与健全人竞赛，包括参加北京奥运会。针对ＩＡＡＦ的，这一决定，Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ向ＣＡＳ（ＣｏｕｒｔｏｆＡｒｂｉｔｒａｔｉｏｎｆｏｒＳｏｒｔｓ　　　　ｐ国际体育仲裁法庭）提起仲裁，请求ＣＡＳ推翻ＩＡＡＦ的决允许其参加健全人的竞赛。Ｃ定，ＡＳ在综合考虑双方的证据后认为，没有足够的证据证明Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ通过其假肢获得并且在现有条件下无法认定Ｐ了全面的净优势，ｉｓｔｏｒｉｕｓ的假肢违反了ＩＡＡＦ竞赛规则第１４４条第２款的规定。据此，ＣＡＳ于２００８年５月裁决，ＩＡＡＦ应允许Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ参与健全人的比赛。ＣＡＳ做出的仲裁裁决具有法律约束力，并对于竞赛ＩＡＡＦ不得不再次确认Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ的参赛资格，规则第１针对佩戴碳纤维４４条第２款进行了修订。然而，假肢是否带来优势这一问题，自２００７年Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ参加就在体育组织、媒体和学术界产生了广泛ＩＡＡＦ赛事以来，］２９，４０。的争议，有些争论还超出科学的范畴［高应力区增大刚度，假肢的直线段和曲线段结合部位的碳纤维层数需加厚，而为了减小刚度，在足尖部等处碳纤维层数较少。为了测量短跑专用假肢形状和刚度对奔跑速度的影响，有一项研究将３款新设计的假肢与Ｃｈｅｅｔａｈ假虽然它们之间关系复杂，但短跑速度可能是短肢作比较，跑专用假肢形状和刚度的函数，并且碳纤维假肢是可以优化的。然而，增大的假肢刚度可能会以降低能量效率为代］２５。价［４．１．２　假肢的接受腔设计接受腔是患者残肢和假肢的接触界面，它能将残肢舒适的收纳在其中，并能将作用力有效地传递到假肢远端部位的人体－机械系统的界面部件。假肢技术的进步对于截肢短跑运动员成绩的提高起到了重要作用，但接受腔设计对于成绩的影响如何，迄今尚无研究；而在高强度运动中，］３８。小腿截肢会接触界面载荷增大，这一问题却至为重要［］１７，１８，改变骨盆和脊柱的定位［进而对短跑步态产生实质性值得注意的是，ＣＡＳ的这一裁决是仅针对Ｐｉｓｔｏｒｉｕｓ及并且是基于彼时的科技条件做特定类型假肢有效的个案，］１３。出，因而是暂时的、未来可更改的［３．６　小结截肢运动员短跑运动项目的发展与假肢技术的发展的影响，因此，对于接受腔设计如何影响运动成绩，需要进］３８。接触界面的承重问题一直是小腿假行整体性的评估［７１包含各类专业文献、中学教育、高等教育、行业资料、文学作品欣赏、外语学习资料、12科技进步在残疾人竞技运动中的作用_以膝下截肢短跑运动为例_冯毅_文安_刘宇等内容。