中國香港運動醫學及科學學會｜運動分析大解密：科技如何成為運動員的「神隊友」
【體路專欄】你有沒有想過，運動員在場上的每一個動作，其實都能被科學仔細分析？隨著科技進步，運動分析（Motion analysis）成為運動科學和運動醫學的重要工具，運動科學家、教練和醫療專家能夠獲得以往無法用肉眼觀察到的身體運動細節，幫助運動員提升表現、預防受傷，甚至延長運動生涯！
什麼是運動分析？
運動分析是通過高速攝像機、傳感器 和專業軟件等工具， 捕捉、量化並解析運動員的動作數據。 其中運動數據包括了關節角度、肌肉活動甚至身體所受的力。
如何運用運動分析來幫助運動員？
就像拆解樂高玩具一樣，運動分析可以拆解複雜的動作，通過計算出關節角度和速度等數據，教練能精準找出動作中的問題， 幫助運動員有針對性地改進技術，從而提高運動表現。亦可以通過分析運動時力與運動軌跡的數據，建立生物力學模型，提升能量傳遞效率，幫助運動員找到最佳動作模式。
中國香港運動醫學及科學學會與香港賽馬會見習騎師學校自2022年起合作進行一項關於騎師運動表現的研究，旨在探討騎師如何在馬背上提升表現。該研究最有趣的部分是讓騎師騎乘模擬假馬，重現1,600米賽事的全過程。研究人員在騎師的上肢、下肢及主要大肌群貼附便攜式傳感器和肌肉力量測試儀器，詳細記錄他們在開跑，溜放及衝線時的運動模式、身體移動狀態及肌力變化，從而深入分析騎師在比賽中的專業特質（如圖二所示）。
此外運動分析就像一個「預警系統」，可以識別高風險動作模式，如落地姿勢不對稱， 硬著陸（伸直膝蓋落地）， 和膝蓋內扣（X 型腿）等， 從而降低膝關節前十字韌帶損傷的風險。 亦可以實時監測訓練負荷與骨骼應力， 預警過度使用性損傷，如疲勞性骨折。運動受傷後， 運動分析可以量化康復期關節活動度和動作的對稱性，幫助醫生與物理治療師更加清楚了解傷痛對運動的影響，從而制定漸進性的康復方案。 運動分析提供的客觀數據可以幫助我們醫療團隊判斷運動員何時可以安全重返賽場，降低再次受傷的風險。
筆者運用運動分析技術研究運動員前十字韌帶受傷手術後再受傷的風險。 研究發現， 運動員前十字韌帶手術後膝關節穩定性其實沒有完全恢復，導致單腿落地時容易出現異常動作模式， 而這些異常的動作與未完全恢復的肌肉功能有很大的關係。通過運動分析，我們可以針對識別出的異常動作模式，制定有針對性的肌肉訓練計劃。如研究發現落地時膝蓋內扣（見圖三）會顯著增加前十字韌帶的風險，我們可以通過訓練臀中肌（見圖四）來改善落地時膝蓋內扣的情況，從而降低受傷風險。
運動分析的未來
隨著科技進步，運動分析越來越普及。過去我們使用光學捕捉系統，需要去專業實驗室，通過複雜昂貴的設備進行捕捉和分析。現在用便攜式傳感器甚至智能手機或者普通攝像頭就能完成， 可穿戴設備與無標記系統的誕生和普及能實現在訓練場甚至賽場上的實時反饋，更貼近最真實的運動情況。運動分析不只屬於專業運動員，一般人也能利用這些科技，讓運動更健康、更有效率。
參考資料：
- Zheng N, Barrentine S W. Biomechanics and motion analysis applied to sports[J]. Physical Medicine and Rehabilitation Clinics, 2000, 11(2): 309-322.
- Ortega B P, Olmedo J M J. Application of motion capture technology for sport performance analysis[J]. Retos: nuevas tendencias en educación física, deporte y recreación, 2017 (32): 241-247.
- He X, Leong H T, Lau O Y, et al. Altered neuromuscular activity of the lower-extremities during landing tasks in patients with anterior cruciate ligament reconstruction: a systematic review of electromyographic studies[J]. Journal of sport rehabilitation, 2020, 29(8): 1194-1203.
- He X, Qiu J, Cao M, et al. Effects of Deficits in the Neuromuscular and Mechanical Properties of the Quadriceps and Hamstrings on Single-Leg Hop Performance and Dynamic Knee Stability in Patients After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction[J]. Orthopaedic Journal of Sports Medicine, 2021, 10(1): 23259671211063893.
- Rinaldi V G, Prill R, Jahnke S, et al. The influence of gluteal muscle strength deficits on dynamic knee valgus: A scoping review[J]. Journal of Experimental Orthopaedics, 2022, 9(1): 81.
- Bini R R, Moura F A, Santiago P R P, et al. Special issue themes: Markerless motion analysis in sport and exercise[J]. Journal of Sports Sciences, 2024, 42(1): 1-2.
【中國香港運動醫學及科學學會專欄】
文：何欣博士
中國香港運動醫學及科學學會 運動科學及研究委員會委員（2020-2026）
香港中文大學醫學院矯形外科及創傷學系 兼職講師
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