Biomechanical aspects of new techniques in alpine skiing and ski-jumping

Abstract

There have been considerable changes in equipment design and movement patterns in the past few years both in alpine skiing and ski-jumping. These developments have been matched by methods of analysing movements in field conditions. They have yielded new insights into the skills of these specific winter sports. Analytical techniques have included electromyography, kinetic and kinematic methods and computer simulations. Our aim here is to review biomechanical research in alpine skiing and ski-jumping. We present in detail the techniques currently used in alpine skiing (carving technique) and ski-jumping (V-technique), primarily using data from the authors’ own research. Finally, we present a summary of the most important results in biomechanical research both in alpine skiing and ski-jumping. This includes an analysis of specific conditions in alpine skiing (type of turn, terrain, snow, speed, etc.) and the effects of equipment, materials and individual-specific abilities on performance, safety and joint loading in ski-jumping.     

冬残奥高山滑雪运动概述

高山滑雪作为“冬残奥”雪上项目的金牌大项,是我国备战2022年北京冬残奥会的重点突破方向。冬残奥高山滑雪项目因为竞赛规则、参与对象、场地特点、运动器材等的特殊性,决定了其具有不同于健全人高山滑雪的特点。了解冬残奥高山滑雪项目的发展历史及技术发展历程,研究冬残奥高山滑雪的场地及器材特点,有助于全面认识其项目发展规律。通过对坐姿高山滑雪技术研究现状的梳理,有助于未来在该项目的研究及技术发展上取得突破。     

高山滑雪运动损伤特征、影响因素及预防策略研究进展

通过系统梳理有关高山滑雪运动损伤的英文文献，对高山滑雪项目的运动损伤特征、影响因素及主要预防策略进行综合分析论证。发现：（1）高山滑雪的损伤发生率高；膝关节是最常见的损伤部位，手指、下背部、头面部等部位次之；损伤类型主要包括韧带损伤、应力性骨折、神经系统损伤/脑震荡等，在前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament，ACL）损伤方面无性别差异；损伤程度一般为中、重度，最严重者可致使运动员停训或中断参赛超过28天；运动员在训练与比赛中所面临的损伤风险相近。（2）影响高山滑雪运动损伤的基本因素包括两个方面，一是运动员本身的竞技水平、技术动作、性别年龄、先天遗传等相关的内部因素，它是减少和预防高山滑雪运动损伤最根本和最重要的因素；二是与竞训场地、器材、装备、气候等客观条件相关的外部因素，它们也对高山滑雪运动损伤特征产生一定影响。（3）对高山滑雪运动损伤的预防策略，可主要侧重于提高力量素质、优化技术动作、创新器材设备，并逐步加强多措并举、相互配合以产生综合效应的方向发展。本研究为加强与高山滑雪项目特征相匹配的运动损伤评价体系的构建，加大高山滑雪运动损伤的机制探究，探索新的预防手段和策略等后续研究奠定了科学基础。     

高山滑雪运动损伤特征、影响因素及预防策略研究进展

通过系统梳理有关高山滑雪运动损伤的英文文献,对高山滑雪项目的运动损伤特征、影响因素及主要预防策略进行综合分析论证。发现：（1）高山滑雪的损伤发生率高;膝关节是最常见的损伤部位,手指、下背部、头面部等部位次之;损伤类型主要包括韧带损伤、应力性骨折、神经系统损伤/脑震荡等,在前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament,ACL）损伤方面无性别差异;损伤程度一般为中、重度,最严重者可致使运动员停训或中断参赛超过28天;运动员在训练与比赛中所面临的损伤风险相近。（2）影响高山滑雪运动损伤的基本因素包括两个方面,一是运动员本身的竞技水平、技术动作、性别年龄、先天遗传等相关的内部因素,它是减少和预防高山滑雪运动损伤最根本和最重要的因素;二是与竞训场地、器材、装备、气候等客观条件相关的外部因素,它们也对高山滑雪运动损伤特征产生一定影响。（3）对高山滑雪运动损伤的预防策略,可主要侧重于提高力量素质、优化技术动作、创新器材设备,并逐步加强多措并举、相互配合以产生综合效应的方向发展。本研究为加强与高山滑雪项目特征相匹配的运动损伤评价体系的构建,加大高山滑雪运动损伤的机制探究,探索新的预防手段和策略等后续研究奠定了科学基础。     

沈阳体育学院高山滑雪初级教学组织形式的研究

沈阳体育学院高山滑雪初级教学课的组织形式一直是教学过程中的难点,它直接影响到学生的学习效果。为了使初学者能在短时间内更好地掌握初级滑雪技能,以沈阳体育学院学生为研究对象,以其高山滑雪的教学组织形式为研究内容,采用专家访谈法和实验对照法进行研究,并对获得的数据进行统计分析,从而找出教学效果较好的高山滑雪初级教学组织形式,同时也为今后的滑雪教学提供重要的参考依据。     

竞技高山滑雪运动交换区及回转动作技术原理

技术因素是制约我国竞技高山滑雪运动水平提高的一个主要因素。为加快我国竞技高山滑雪运动技术水平的发展,通过理论研究和运动实践等方法,从运动生物力学的角度出发,对竞技高山滑雪回转中轨迹交换区进行设定,并对回转技术的基本坐标系及滑雪板的受力情况进行分析,进一步探讨了交换区的滑行技术动作,提出了交换区和滑行姿态应是等腰三角形或椎体型运动姿态等理论,以期为提高高山滑雪运动员的技术水平和训练效果提供一定的参考。     

Skiing accidents in the past 15 years

For the last 15 years a statistical analysis of distances skied and of alpine skiing accidents has been performed in the Davos‐Klosters skiing area, a ‘closed’ skiing area, where every skier has to return from the top to the bottom station. Distance skied is measured by vertical drop in 10⁶ km determined by calculations from frequency surveys by lift‐operators. About 2.5 million km per season have been skied during the past years, a number remaining constant for the last 15 years. In the same time the requirement for rescue‐transports in this area has shown a decline of 46% to 288 transports per season due to a decrease of the number of injuries with initial immobilization. Therefore the so‐called transport‐quotient (one rescue‐transport per 10⁴ km of vertical drop skied) has decreased from its initial value of 4 to 1 per 10⁴ km. During the same time all winter sport injuries were analysed at the hospital of Davos. About 90% are injuries caused by alpine skiing resulting in a total of 17 246 alpine skiing injuries for the last 15 years. There is a great decline in the incidence of lower leg fractures with a contrary development of knee injuries. Today half of the lower leg injuries are knee injuries (280 knee injuries out of a total of 1250 alpine skiing accidents per season). There is a gradual increase of upper extremity injuries from 17% of all skiing injuries in 1972 to 35% in 1976. A Swiss multicentre study on skiing safety shows comparable injury patterns in other skiing areas. The average injury‐severity measured by several parameters is declining.

In a technical investigation of skiing equipment of 1072 persons who sustained an accident, only 32% had ski bindings with tolerable frontal release and 17% with tolerable torsional release. Parallel measurements of bindings of 600 non‐injured skiers gave the same alarming results. More research on the correlation between binding adjustment and knee injuries is needed.     

大众高山滑雪运动损伤的预防与急救

随着大众高山滑雪运动的开展,由于其项目的特点和器材、场地的一些问题,运动损伤的问题也凸现出来,对大众高山滑雪常见运动损伤问题的预防也变得越来越重要。就大众高山滑雪常见运动损伤及原因进行简要探悉,并提出相应的预防措施,旨在有效控制和预防运动损伤在大众滑雪运动中的发生。     

黑龙江省雪上项目运动员发展现状研究

本文采用文献资料、数理统计、调查等研究方法,以黑龙江省雪上项目注册运动员为研究对象,对雪上项目不同年度注册运动员发展状况进行研究.研究结果发现,越野滑雪、高山滑雪继续保持运动员数量上的优势;单板滑雪成为黑龙江省雪上项目的新亮点.年龄结构分析得知,雪上项目运动员的最佳训练阶段为15～18岁之间;黑龙江省雪上项目队伍梯队建设还不合理,高山滑雪运动员梯队比例形成“U”字形现象;单板滑雪和自由式滑雪项目二线运动员不足,形成了人才梯队培养体系的断裂.     

我国滑雪运动学术研究现状与特点

以中国期刊全文数据库检索系统（CNKI）为工具,对1999年以来我国大众滑雪、自由式滑雪、越野滑雪、高山滑雪、单板滑雪、跳台滑雪、冬季两项、北欧两项等8个滑雪项目进行检索,并对典型资料进行剖析。结果表明：我国滑雪运动科研论文研究数量和质量呈不断上升趋势,研究具有一定的深度和广度,其中大众滑雪研究相对较好,单板滑雪的研究近两年逐渐深入,2003年后自由式滑雪研究有较大发展,跳台滑雪、冬季两项的研究发展相对缓慢,北欧两项的研究几乎空白。     

大众滑雪损伤特征与评价--“三亿人参与冰雪运动”安全助力

为助力“三亿人参与冰雪运动”的目标实现,研究对大众滑雪损伤发生、损伤特征、损伤程度进行考察,旨在提高对滑雪安全的科学认知。研究发现,大众滑雪损伤发生率有三种常用评价方法,与竞技滑雪损伤评价率略有差异;损伤特征显示高山滑雪以下肢损伤居多,单板滑雪以上肢肩、肘、腕部损伤居多;骨折一直是较严重的损伤类型,且多年来骨折发生率没有明显下降;AIS和ISS是评价大众滑雪损伤程度常用方法,双板滑雪损伤严重程度高于单板。建议未来参照国际通用评价标准对大众滑雪损伤进行研究,并从安全预警、监管、教育、法规、救援、保险等层面促进我国大众滑雪安全管理和行业健康发展。     

高山滑雪运动促进心理健康的研究

采用文献资料法、问卷调查法、访谈法、数理统计法,以215名滑雪者为研究对象,探讨高山滑雪运动对滑雪者心理健康的影响。结果表明:高山滑雪运动具有提高滑雪者心理健康的作用,尤其有助于改善人的焦虑、抑郁、人际关系敏感和敌对症状;高山滑雪对不同性别滑雪者心理促进效益不同,更有利于男性爱好者心理效益的提高;具有积极运动习惯的滑雪者能够从滑雪中收获更大的心理效益。     

Comparison between the force application point determined by portable force plate system and the center of pressure determined by pressure insole system during alpine skiing

The purposes of this study were (1) to compare the force application point (FAP) calculated by a portable force plate system and the center of pressure (COP) calculated by a pressure insole system during alpine skiing, and (2) to assess whether any statistical differences between FAP/COP characteristics were influenced by the skiing modes, skiers’ skill levels, or pitch of the slope. Seven expert and eight intermediate skiers performed 20 double turns with two different skiing techniques. Similarities between the time characteristics of both systems and repeated measures ANOVA were used for the statistical analysis. Time characteristics of both systems in the y direction (anterior–posterior) were highly comparable. The mean FAP and COP in the x direction (medial–lateral) were different in all skiing modes for the outer ski and for the inner ski for the expert skiers. The ranges of the FAP in both directions were greater than the COP in almost all conditions.     

冬残奥运动项目损伤特征、风险因素及预防措施

冬残奥项目发展迅速,但由于冬季项目设置的特殊性,加上残疾人体育项目分级的复杂性,使得冬残奥运动损伤的发生率远高于健全人冬奥会和夏残奥会。2002年以来冬残奥项目伤病特征：整体损伤率较高,近年来呈上升趋势;高山滑雪、残奥冰球、单板滑雪三个项目损伤率较高,肩膀是损伤的多发部位。我国备战冬残奥的队伍中主要损伤部位：高山和单板：肩膀、脚踝和膝盖;残奥冰球：腕部和肩膀;北欧滑雪：腕部和膝盖;轮椅冰壶：肩膀。主要风险因素：残疾本身引起二次损伤、过度使用等内在因素;比赛中天气、温度、赛道以及设备等外在因素。预防措施：启用全过程式伤病监控系统,加强伤病预防综合策略实证研究,注重相关人员伤病预防教育,发挥运动设备的伤病预防作用,提升伤病预防医疗保障条件。我国在备战过程中应特别注意运动员的运动损伤与负荷的记录和分析、运动员的体态问题、运动员的损伤预防教育问题、运动器材辅具的自主设计和研发问题以及运动队医疗人员的配备问题。以减少备战和举办2022年北京冬残奥会过程中运动损伤的发生,体现《奥林匹克2020议程》所提出的"以运动员为中心"的人文关怀理念,为科学备战冬残奥会和促进残疾人冰雪运动发展提供帮助。     

高山滑雪教学质量提高的途径

在北方高校普及高山滑雪是适应新一轮的学校教育课程改革的需要。针对如何提高高山滑雪课的教学质量进行研究,认为大学生的恐惧与自卑心理、对以往受伤事故的再现、身体素质与运动能力差,教师缺乏对高山滑雪运动的相关理论知识的系统讲解、运用教材与传授技能的方法不当,以及选择教学场地与器材不当是制约高山滑雪教学质量的主要因素。提出制定合理的教学计划,加强课堂纪律性和教学组织;选择合理的教学内容,提高运动素质;明确学习的目标,消除恐惧心理;合理运用教材和正确的示范与讲解等途径提高高山滑雪教学的质量。     

Skiing accidents in the past 15 years

For the last 15 years a statistical analysis of distances skied and of alpine skiing accidents has been performed in the Davos-Klosters skiing area, a 'closed' skiing area, where every skier has to return from the top to the bottom station. Distance skied is measured by vertical drop in 10(6) km determined by calculations from frequency surveys by lift-operators. About 2.5 million km per season have been skied during the past years, a number remaining constant for the last 15 years. In the same time the requirement for rescue-transports in this area has shown a decline of 46% to 288 transports per season due to a decrease of the number of injuries with initial immobilization. Therefore the so-called transport-quotient (one rescue-transport per 10(4) km of vertical drop skied) has decreased from its initial value of 4 to 1 per 10(4) km. During the same time all winter sport injuries were analysed at the hospital of Davos. About 90% are injuries caused by alpine skiing resulting in a total of 17,246 alpine skiing injuries for the last 15 years. There is a great decline in the incidence of lower leg fractures with a contrary development of knee injuries. Today half of the lower leg injuries are knee injuries (280 knee injuries out of a total of 1250 alpine skiing accidents per season). There is a gradual increase of upper extremity injuries from 17% of all skiing injuries in 1972 to 35% in 1976. A Swiss multicentre study on skiing safety shows comparable injury patterns in other skiing areas. The average injury-severity measured by several parameters is declining.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)     

影响高山滑雪运动员滑行阻力的主要因素

在进行高山滑雪运动时,雪板与雪地之间的摩擦力、空气阻力以及推雪阻力都是影响高山滑雪运动员滑行阻力的主要因素。这些阻力可能来自滑雪者的技术、身体特征、设备及环境的影响。从生物力学的角度出发,研究影响高山滑雪运动员滑行阻力的主要因素,并提出一些减少运动阻力的建议,以供参考。     

国外高山滑雪场建设模式的研究

为了促进我国高山滑雪场建设的科学化、规范化,有效保护自然环境,提高经济效益,转变建设理念,本文通过文献资料、专家访谈、调查、数理统计等研究方法对国外高山滑雪场的建设模式进行研究。研究发现,国外高山滑雪场的建设模式大体包括四种：超级滑雪度假区模式、竞技模式、四季滑雪场模式和家庭滑雪场模式。不同模式的滑雪场无论是在初期规划、软硬件建设,还是后期经营等方面都有其自己的特点与优势。通过对国外高山滑雪场建设模式的研究将为我国高山滑雪场的建设及运营拓宽思路,提供可参考的借鉴案例。     

体育院校滑雪专业学生的身体素质训练

良好的身体素质是滑雪者从事滑雪运动的前提和保障,通过文献资料法和观察法,结合高山滑雪运动的特点指出身体素质对于专项技术学习是非常重要的,并总结出各素质的训练原则和方法。认为在教学训练中,要合理地安排一般身体素质训练和专项身体素质训练,选择身体素质训练手段应力求与滑雪技术动作形式和生物力学特征相适应,身体素质训练在整个训练中所占的比重,以及一般身体素质训练和专项身体素质训练的比例的确定要因时、因人而异。     

我国高山滑雪运动员体能训练的现状与发展对策

对我国高山滑雪项目体能训练的现状进行剖析,当前还不能完整、准确和有针对性地诠释和定位高山滑雪专项运动特征,还没有形成高山滑雪专项体能测试和评价体系。首先要加强对高山滑雪专项特征的研究,进一步深刻认识体能训练的概念和内涵,提高高山滑雪教练员指导体能训练的能力,建立高山滑雪体能训练理论和方法体系,旨在通过加强运动员体能训练,不断提高我国高山滑雪项目的竞技水平。