優(yōu)秀速滑運(yùn)動員于靜直線等速蹬伸肌力特征及sEMG研究

黃達(dá)武，陳月亮，吳 瑛，李 稚

短距離速度滑冰項(xiàng)目屬于典型的體能類競速項(xiàng)目，運(yùn)動員的下肢肌肉力量、尤其是速度力量對運(yùn)動成績有著極其重要的影響［19］。因此，無論是在有冰期還是非冰期，針對運(yùn)動員下肢肌肉力量的訓(xùn)練都會在訓(xùn)練計劃中占據(jù)較大比例。為了提高專項(xiàng)力量訓(xùn)練的科學(xué)性和實(shí)效性，大量科研工作者針對專項(xiàng)力量訓(xùn)練的相關(guān)問題進(jìn)行了廣泛深入的研究。例如，盧卓［12］對比分析了中國和加拿大速滑運(yùn)動員負(fù)重蹲起等下肢力量練習(xí)手段的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)國外運(yùn)動員非常注重下肢的支撐方式（單腳或雙腳、平行或外撇）訓(xùn)練；王犇［15］通過足底壓力測試系統(tǒng)對比了速度滑冰直道技術(shù)與滑板輔訓(xùn)一個單步中的足底動力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)滑板的最大壓力和平均壓力參數(shù)顯著高于滑冰，因而認(rèn)為，滑板訓(xùn)練有助于提高冰上的法向蹬冰力；在分析負(fù)重深蹲與速滑專項(xiàng)練習(xí)過程中，下肢肌肉用力特征差異的基礎(chǔ)上，高偉等［5］設(shè)計了一套速度滑冰專項(xiàng)力量訓(xùn)練設(shè)備，并利用肌電分析驗(yàn)證了它的科學(xué)性；陳小平等［2］在自行研發(fā)的力量測試系統(tǒng)上，以杠鈴負(fù)重蹲起為測試項(xiàng)目，對我國優(yōu)秀速滑運(yùn)動員進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)他們具有突出的快速力量，但力量耐力明顯不足，因而提出在保持最大力量和快速力量的基礎(chǔ)上優(yōu)先發(fā)展力量耐力；陳民盛等［3］在分析clap冰刀蹬冰動作的基礎(chǔ)上認(rèn)為，速度滑冰蹬冰技術(shù)動作是典型的爆發(fā)式動作，所以，應(yīng)多采用超等長的節(jié)律性訓(xùn)練手段來發(fā)展專 項(xiàng) 力 量；李 相 環(huán) 等［9］、嚴(yán) 力 等［22］、劉 萬 廷［10］、張 金林［25］等對速滑專項(xiàng)力量訓(xùn)練的指導(dǎo)思想、原則、負(fù)荷要求等進(jìn)行了相關(guān)研究。

通過上述分析及陳月亮［1］研究報告，速度滑冰運(yùn)動員的力量訓(xùn)練大都以陸上項(xiàng)目為主，有關(guān)速滑專項(xiàng)力量的研究也都圍繞著陸上非冰刀支撐條件的練習(xí)手段和方法而展開。毫無疑問，我們無法否認(rèn)陸上各種力量練習(xí)手段對速滑運(yùn)動項(xiàng)目發(fā)展的歷史貢獻(xiàn)，也確信其在未來的運(yùn)動訓(xùn)練實(shí)踐中仍將發(fā)揮重要的基礎(chǔ)作用，但我們必須明確，冰上專項(xiàng)技術(shù)動作與陸上所采用的各種一般和專項(xiàng)力量練習(xí)手段的最大區(qū)別在于冰刀對力的傳遞過程。在速度遠(yuǎn)大于短跑的滑行過程中，運(yùn)動員是僅靠幾十厘米長、幾毫米寬的冰刀來實(shí)現(xiàn)加速和維持平衡的，這與力量練習(xí)過程中的面支撐發(fā)力特點(diǎn)存在較大差別。此外，盡管有研究者認(rèn)識到下肢支撐方式和蹬伸速度是速滑運(yùn)動員專項(xiàng)力量練習(xí)必須考慮的問題，但在訓(xùn)練實(shí)踐中，大多數(shù)力量練習(xí)仍是在雙腳支撐下完成［1］，且對重量的關(guān)注遠(yuǎn)大于速度。

長期以來，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，我們無法定量了解對不同支撐方式和不同蹬伸速度下下肢整體的做功能力差異，從而不能科學(xué)準(zhǔn)確地區(qū)分甄別各種練習(xí)手段的專項(xiàng)性和實(shí)效性。盡管有學(xué)者在等速測試系統(tǒng)的幫助下，對速滑運(yùn)動員下肢單關(guān)節(jié)肌群的功能進(jìn)行了研究［17，20，21］，但肌肉在單關(guān)節(jié)運(yùn)動和多關(guān)節(jié)復(fù)合運(yùn)動中的表現(xiàn)有較大差異［6］，無法滿足運(yùn)動實(shí)踐中對多關(guān)節(jié)肌力測試的要求。隨著ISOMED 2000等速測試系統(tǒng)LEGPRESS多關(guān)節(jié)直線等速測試單元的問世，該難題將得以解決。

因此，本研究基于LEGPRESS測試單元，結(jié)合影像和肌電測試手段，探討運(yùn)動員在穿冰刀和不穿冰刀、單腳支撐和雙腳支撐及不同速度蹬伸過程中下肢最大力值和做功能力的差異，以及下肢肌肉sEMG的變化特征，以為專項(xiàng)力量練習(xí)手段的選擇和設(shè)計提供理論參考。

1 研究對象

本研究對象是我國優(yōu)秀速滑運(yùn)動員于靜。自從在2011亞冬會上以破賽會紀(jì)錄的成績戰(zhàn)勝衛(wèi)冕冠軍王北星及2010年冬奧會金牌得主李?；ㄖ?，于靜逐漸成為我國備戰(zhàn)2014索契冬奧會、實(shí)現(xiàn)速度滑冰歷史性突破（中國速度滑冰的現(xiàn)狀決定了只能以女子500m為突破口）的關(guān)鍵人選［7］。尤其從她2011年在國際賽場上（世界杯和世界錦標(biāo)賽）與該項(xiàng)目我們最主要對手李桑花和珍妮沃夫的7戰(zhàn)5勝并打破世界紀(jì)錄的優(yōu)異戰(zhàn)績來看，其無疑成為了我國速度滑冰女子項(xiàng)目新的領(lǐng)軍人物。

2 研究方法

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

用攝像機(jī)、肌電采集系統(tǒng)和ISOMED系統(tǒng)中Legpress測試單元同步采集下肢蹬伸過程的運(yùn)動學(xué)、下肢左、右腿共8塊肌群肌電參數(shù)和下肢最大肌力及做功（圖1）。平面定點(diǎn)定距拍攝范圍3m，拍攝距離4m，拍攝角度45°，機(jī)高1.2m。根據(jù)專家建議和預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，速度設(shè)置分別是慢速5cm／s和快速50cm／s，其中，慢速代表運(yùn)動員的基礎(chǔ)力量，快速代表快速力量。屈和伸交替進(jìn)行，蹬伸距離17 cm。

圖1 于靜直線等速蹬伸圖Figure 1. Yu Jing in Linear Isokinetic Leg Press

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

高清攝像機(jī) Panasonic.AG－DVC33，拍攝頻率50Hz；芬蘭Mega公司生產(chǎn)的ME6000 16通道無線遙測肌電采集分析系統(tǒng)，采樣頻率1 000Hz，輸入阻抗＞10GΩ，前置有源差分放大器，增益倍數(shù)305倍，共模抑制比CMRR＞110dB，硬件濾波帶通范圍8～500Hz，模數(shù)轉(zhuǎn)換14bit；上海仁和醫(yī)療設(shè)備有限公司產(chǎn)一次性Ag／AgCl心電極，采樣區(qū)2mm。德國ISOMED2000等速測試系統(tǒng)，legpress附件最大測試速度120cm／s，最大蹬力5 850N，最大蹬伸距離76cm。

2.3 肌肉選取

經(jīng)理論初選和專家篩選，取雙側(cè)下肢脛骨前肌（TA）、腓腸肌外側(cè)頭（LG）、股直?。≧F）和股二頭肌長頭（BF）共8塊肌群。

2.4 實(shí)驗(yàn)流程

運(yùn)動員自行準(zhǔn)備活動30min后進(jìn)行電極粘貼。經(jīng)定位、脫毛、去脂、消毒、涼干后，按順序（CH1左脛骨前；CH2左腓外；CH3左股直；CH4左股二；CH5右脛骨前；CH6右腓外；CH7右股直；CH8右股二）將2個一次性電極沿肌纖維收縮方向分別貼于所選肌肉的肌腹處，電極相距2 cm。參考電極位于測試電極內(nèi)側(cè)且距兩電極等距。貼好后，用醫(yī)用膠帶固定導(dǎo)線，由科研人員手持ME6000表面肌電儀站立在受試者旁邊。調(diào)節(jié)Legpress測試單元的高度與等速測試椅的高度相同，安裝膝關(guān)節(jié)防止過伸適配器，調(diào)整測力臺的傾斜位置為0位，保證踝關(guān)節(jié)測試前處于解剖位置。調(diào)整靠背后仰60°，坐墊與靠背距離10cm。在檢查電極、攝像系統(tǒng)和同步效果后，開始正式實(shí)驗(yàn)：慢速重復(fù)5次，快速重復(fù)7次。先進(jìn)行無冰刀測試，分別是：T1雙腿慢速、T2雙腿快速；T3左腿慢速、T4左腿快速；T5右腿慢速、T6右腿快速。再進(jìn)行穿冰刀鞋測試，順序同前，分別為T7－T12。T1－T6和T7－T12，各測試間隔2 min，T6－T7間隔10min。以各測試中峰力值最大的3次為分析對象。

2.5 同步方法

肌電和運(yùn)動學(xué)同步采用外接無線同步信號器進(jìn)行同步連接。同步觸發(fā)器同時輸出兩路TTL（＋5v）電平信號，觸發(fā)肌電圖儀時會在肌電圖上打出一個時間標(biāo)志，另一路控制攝像機(jī)鏡頭前的LED燈，在圖像上打一個亮點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)視頻與肌電同步。

2.6 數(shù)據(jù)處理

用ME6000自帶軟件MEGA WIN處理肌電數(shù)據(jù)，原始肌電經(jīng)濾波、均方根平均轉(zhuǎn)換后求RMS平均值，平均轉(zhuǎn)換周期0.01s，肌力和做功數(shù)據(jù)由ISOMED系統(tǒng)直接提供。

2.7 數(shù)理統(tǒng)計及相關(guān)說明

多元多因素方差分析在SPSS 17.0中完成，顯著性水平P＝0.05，非常顯著性水平P＝0.01。方式是指雙腳或單腳支撐，速度是指下肢屈伸的動作速度，條件是指下肢有無冰刀，過程是指下肢屈曲或蹬伸過程。以方式、條件、速度和過程為自變量對力與功進(jìn)行多元多因素方差分析時，單腳支撐的值為左、右腿力或功之和。文中相關(guān)力、功和肌電表格為3次最大峰力所對應(yīng)數(shù)據(jù)的平均值，相關(guān)數(shù)據(jù)處理在Excel 2003中完成。

3 研究結(jié)果分析

3.1 下肢力學(xué)參數(shù)研究

3.1.1 方式、條件、速度和過程對下肢力和功的影響

以方式、條件、速度和過程為自變量，以力與功為因變量進(jìn)行多元多因素模型方差檢驗(yàn)，Pillai的跟蹤軌跡、Wikes的Lambda、Hotelleing的跟蹤軌跡和Roy的最大根4種多元檢驗(yàn)方法的結(jié)果均相同。表1給出的是Pillai的跟蹤軌跡值，除速度與條件的交互作用及速度與過程的交互作用在顯著性水平外，其他各因素及其交互作用均達(dá)到非常顯著性水平。表2的實(shí)質(zhì)是兩個一元方差分析表的合并表，從該表中可以看到，支撐方式、支撐條件、動作速度和動作過程的主效應(yīng)和方式×速度、方式×條件、方式×過程、條件×過程、方式×速度×過程、方式×條件×過程及方式×速度×條件×過程的交互作用對力和功影響均達(dá)到非常顯著性水平。速度×條件的交互作用對功的影響達(dá)到非常顯著性水平，速度×過程和方式×速度×條件的交互作用對力的影響達(dá)到顯著性水平，速度×條件×過程的交互作用對力的影響達(dá)到非常顯著性水平。表2還顯示，各因素及其交互作用對力總效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小分別是：Eta方（過程）＞Eta方（方式×條件）＞Eta方（條件×過程）＞Eta方（方式×條件×過程）＞Eta方（方式×速度）＞Eta方（條件）＞Eta方（速度）＞Eta方（方式）＞Eta方（方式×速度×過程）＞Eta方（方式×過程）＞Eta方（速度×條件×過程）＞Eta方（方式×速度×條件×過程）＞Eta方（方式×速度×條件）；對功總效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小分別是：Eta方（過程）＞Eta方（條件×過程）＞Eta方（條件）＞Eta方（方式×條件）＞Eta方（速度）＞Eta方（方式×條件×過程）＞Eta方（方式）＞Eta方（方式×速度）＞Eta方（方式×速度×過程）＞Eta方（方式×過程）＞Eta方（方式×速度×條件×過程）＞Eta方（速度×條件）。

表1 方式、條件、速度和過程對下肢力和功的多變量檢驗(yàn)一覽表Table 1 Multivariate Tests of Supporting Pattern，Supporting Condition，Working Speed and Action on Strength and Power in Llower Limbs

表3顯示，不論從蹬伸速度、支撐方式還是動作過程來看，下肢在穿刀時所表現(xiàn)出來的最大力值和做功能力都小于不穿刀。表2也顯示，支撐條件對力和功的影響均達(dá)到非常顯著性水平，這就說明，在有冰刀和無冰刀時，下肢肌肉的工作情況存在一定差異。究其原因，一方面，冰刀的支撐面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于腳掌，毫無疑問，支撐面積大則穩(wěn)固性好，有利于肌肉發(fā)力；另一方面，冰刀的支撐呈線形，與我們?nèi)粘Ｉ钪械拿嬷吻闆r下的工作存在較大差別，因此，運(yùn)動員會因工作方式不習(xí)慣而影響發(fā)力。此外，冰刀的高度使踝關(guān)節(jié)與支撐點(diǎn)距離加大從而影響踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，這也是導(dǎo)致運(yùn)動員穿冰刀時力和做功能力下降的主要原因。因此，我們在選擇無冰刀的力量練習(xí)手段時必須明確冰刀對下肢肌肉工作的限制，有冰刀力量訓(xùn)練具有更強(qiáng)的專項(xiàng)性是確信無疑的。

表2 方式、條件、速度和過程對下肢力（N）和功（J）的影響一覽表Table 2 The Impaction of Supporting Pattern，Supporting Condition，Working Speed and Action on the Strength（N）and Power（J）in Lower Limbs

表3 不同支撐條件時下肢力（N）及做功情況（J）一覽表Table 3 The Lower Limbs Strength（N）and Power（J）in Different Supporting Condition

從支撐方式來看，表3同樣具有顯著的特征：首先，不論是左腿還是右腿，單腳支撐時，在屈曲、蹬伸及有刀、無刀下所表現(xiàn)的力和功都小于雙腳，該結(jié)果是非常容易理解的，無需贅述；其次，除無刀快速蹬伸時左、右單腿的力值和小于雙腿外，其他情況都是左、右單腿的力值和或做功和大于雙腿，表2中，對左、右單腿的和值與雙腿值的分析也表明，支撐方式對力和功的影響同樣達(dá)到非常顯著性水平。這就說明，進(jìn)行單腿的練習(xí)更能激發(fā)下肢的潛能，從而更有效地提高做功能力，尤其對速滑這類以單腿依次做功的項(xiàng)目更應(yīng)多采用單腿支撐的力量練習(xí)。

表4顯示，下肢在屈曲過程中，不論是有刀支撐還是無刀支撐，也不論是單腳支撐還是雙腳支撐，共同的趨勢是快速運(yùn)動時的力和功都大于慢速（除左腳做功外）。結(jié)合上表2我們知道，動作速度對力和功均有非常顯著性影響。屈曲過程中，主要是下肢三關(guān)節(jié)的伸肌在做離心收縮。眾所周知，牽拉速度是影響離心肌力的重要因素，在正常范圍內(nèi)，速度越快牽張反射越強(qiáng)烈，肌力也就越大。因此，表4中肌肉不同速度離心收縮的力值表現(xiàn)是肌肉離心工作機(jī)制的正常體現(xiàn)。盡管沒有多關(guān)節(jié)多肌群離心工作方式下力值與速度關(guān)系的報道，但有研究者發(fā)現(xiàn)單肌群離心收縮時最大力矩并不隨速度變化而顯著變化［12，16］。因此，從某種角度上來說，本研究與前人研究成果有一定出入，導(dǎo)致這種差異的原因可能是離心收縮速度是否在肌肉可承受的正常范圍內(nèi)造成的。

在蹬伸過程中，主要是下肢三關(guān)節(jié)的伸肌在向心收縮。肌肉在向心收縮時的力值和做功表現(xiàn)與離心收縮截然相反，從表2中可以清楚地看到，向心收縮時肌肉的力值和做功都是快速小于慢速。劉耀榮等［11］和趙煥彬［26］等的研究結(jié)果都表明，單關(guān)節(jié)屈伸肌等速向心收縮時，峰力矩隨速度的增加而減小。溫特認(rèn)為，造成該結(jié)果的原因有兩個：一是收縮元中的橫橋斷開肌肉損失張力，然后在縮短過程再形成橫橋時也損失張力；二是收縮元和結(jié)締組織中的流體粘滯性，需要內(nèi)力克服這些粘滯阻力而下降。因此，可以認(rèn)為在等速向心收縮時，多關(guān)節(jié)測試與單關(guān)節(jié)測試的肌力變化具有相同的趨勢。

速度對下肢等速蹬伸力和做功的影響可以總結(jié)為，離心蹬伸時速度大則力量與做功都大，而向心蹬伸時速度大則力量與做功都小。在速度滑冰的支撐過程中，下肢肌肉既有離心工作的過程，也有向心收縮的過程，所以速滑運(yùn)動員下肢肌肉力量的訓(xùn)練也必須包含離心和向心兩種能力。在進(jìn)行離心訓(xùn)練時，在安全合理的速度范圍內(nèi)（尤其是在有刀時），應(yīng)適當(dāng)加快離心速度。在向心能力訓(xùn)練時，既要考慮力量大小的問題，也要兼顧實(shí)踐中的蹬冰速度?？偠灾?，等速力量訓(xùn)練的針對性要體現(xiàn)在肌肉收縮方式、專項(xiàng)運(yùn)動需要以及運(yùn)動員個體特征等幾個方面。

表4 不同蹬伸速度時下肢力（N）及做功情況（J）一覽表Table 4 The Lower Limbs Strength（N）and Power（J）in Different Working Speed

表5 不同動作過程時下肢力（N）及做功情況（J）一覽表Table 5 The Lower Limbs Strength（N）and Power（J）in Different Action

表5顯示，慢速蹬伸時，除無刀單腳外，其他支撐方式下離心屈曲收縮力都大于向心蹬伸力，做功情況是除無刀左腳外，其他支撐方式下離心做功都大于向心做功?？焖俚派鞎r，離心和向心在力和做功能力上都有較強(qiáng)的規(guī)律性，下肢離心力值和做功能力都大于向心。因此，從肌肉的工作方式來看，總體的趨勢是，下肢等速離心收縮的最大力和做功能力大于等速向心收縮。表2也顯示，動作過程對力和功有非常顯著性影響。針對多肌群離、向工作能力差異的研究未見報道，但相關(guān)研究結(jié)果顯示［4，18］，同一速度下，單一肌群等速離心峰力矩大于向心收縮。肌肉離心收縮時能產(chǎn)生更大張力早已得到大家的普遍共識，其原因可能是牽張反射、大腦皮層和脊髓對運(yùn)動單位的募集以及肌肉并聯(lián)、串聯(lián)成分被動參與的共同作用［24］。因此，有研究者認(rèn)為，離心訓(xùn)練更能發(fā)展肌肉力量。這種觀點(diǎn)本研究并不贊成，一方面，肌肉離心工作更容易造成運(yùn)動損傷［31］，這對缺乏鍛煉者和初級運(yùn)動員來說不太適宜；另一方面，力量訓(xùn)練不僅要考慮肌肉本身的特性，更要考慮運(yùn)動實(shí)踐的需要，必須根據(jù)專項(xiàng)運(yùn)動過程中肌肉的工作方式來選擇力量訓(xùn)練方法與手段，以提高訓(xùn)練的針對性和實(shí)效性。對于速度滑冰運(yùn)動而言，在單腳承接重心過程中，下肢肌肉以離心工作為主，但此階段短暫且幅度較小，直接影響滑速還是下肢蹬伸階段的向心工作。因此，速度滑冰運(yùn)動員下肢肌肉的力量訓(xùn)練應(yīng)以向心工作為主，兼顧發(fā)展離心工作能力。表3中的另一個特征是，慢速蹬伸時離心與向心在最大力和做功能力上的差距較小，而在快速蹬伸時的差距較大，其原因是離心收縮與向心收縮隨速度大小變化不同趨勢造成。

3.1.2 左、右腿蹬伸力和做功能力差異

根據(jù)上述分析可以明確：速度、支撐條件和動作過程對力和功有非常顯著性影響，在進(jìn)行左、右腿值間的對比分析時，我們只考慮左、右腿因素對力和功的影響，即在速度、支撐條件和動作過程相同的情況下，進(jìn)行左、右腿值的配對樣本t檢驗(yàn)，目的是為了分析雙側(cè)下肢的平衡性。有關(guān)等速測試左、右腿平衡性問題研究的報道同樣僅限于單塊肌群。例如，李春雷等［8］對國家蹦床隊運(yùn)動員，師玉濤等［14］對優(yōu)秀10m跳臺運(yùn)動員髖、膝關(guān)節(jié)左、右腿同名肌群峰力矩的對比研究。如果說，左、右腿單塊肌群肌力平衡與否是影響動作技術(shù)完成質(zhì)量、預(yù)防運(yùn)動損傷的重要因素［8］，那對于下肢整體肌力而言更是如此。表6顯示，慢速蹬伸時，左腿不論有無冰刀，也不論是離心還是向心工作，其最大肌力和做功能力都大于右腿，但快速蹬伸時左、右腿有、無冰刀的力量差異有不同趨勢。配對樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果也顯示，左、右腿間力和功的變化在慢速時分別達(dá)到非常顯著性差異和顯著性差異，而在快速蹬伸過程時均無顯著性差異。

表6顯示，在不穿冰刀時，盡管左腿最大肌力大于右腿，但兩者差距較小。而在穿冰刀后，兩側(cè)最大肌力差距明顯加大。因慢速蹬伸代表運(yùn)動員的基礎(chǔ)力量，所以，據(jù)上表可以說，于靜左腿的基礎(chǔ)力量大于右腿，尤其是在有冰刀情況下。左、右腿快速蹬伸時的力量差異與慢速表現(xiàn)不同。無冰刀時，左腿最大力和做功大于右腿，有冰刀時正好相反。這說明，在快速蹬伸過程中，右腿能更好地利用冰刀發(fā)力。因此，左、右腿力量的平衡性因速度和支持方式的不同而表現(xiàn)不同趨勢。因無相關(guān)研究作為參考，我們無法確定左、右腿力量的比值是否在合理的范圍內(nèi)。例如，有研究報道，左、右腿同名肌群肌力差異應(yīng)在10%以內(nèi)［22］，但對于靜的測試結(jié)果而言，努力減小兩腿在有冰刀快速蹬伸時的力量差異是非常重要的，它能有效維持高速滑行中的重心平衡和滑跑的直線性。

表6 左、右腿下肢力（N）、做功情況（J）及配對樣本t檢驗(yàn)一覽表Table 6 The Lower Limbs Strength（N）and Power（J）in two Legs and Their Paired Sample t Test

3.2 下肢肌電參數(shù)研究

3.2.1 雙腿支撐蹬伸肌電參數(shù)研究

圖2是于靜雙腿支撐蹬伸時的原始肌電圖，我們可以從有刀對無刀和快速對慢速兩個角度來分析。首先，從有刀與無刀對比來看，無刀慢速蹬伸過程中，除了左、右腿的股直肌放電較強(qiáng)烈外，其他幾塊肌群激活程度均較小。但有刀慢速蹬伸時，左、右腿腓外肌的肌電幅值明顯加大，且左腿的脛骨前肌處于持續(xù)放電的狀態(tài)，相同的是兩種情況下，股二頭肌放電情況均較小。雙腿支撐無刀快速蹬伸時下肢各肌群具有較強(qiáng)放電，但有刀時股二頭肌放電明顯減??；其次，從快速蹬伸與慢速蹬伸對比來看，無刀時快速蹬伸過程激活了更多的下肢各肌群參與，而有刀快慢速蹬伸下肢肌群的參與情況較一致。因此，可以說，不論蹬伸速度快還是慢，有冰刀時下肢各肌群的參與程度與無冰刀有明顯差異，說明有冰刀時的支撐發(fā)力有其專項(xiàng)特性，提示力量訓(xùn)練必須考慮冰刀對下肢肌群的選擇作用。

因均方根值具有更明確的物理意義［29］，代表運(yùn)動單位的募 集、同 步 化 和 激 活 水 平［13，33］，因 此，本 研 究 選 擇 了RMS指標(biāo)對下肢各肌群肌電進(jìn)行量化分析。本研究主要研究速度和支撐條件對下肢各肌群肌電的影響，因而，只選擇了速度和支撐條件為因變量，各肌群肌電為自變量的多元多因素方差模型進(jìn)行分析。因單塊肌群的肌電變化難以代表整個動作，因此，本研究只列出了速度和條件對各肌群肌電變化多變量模型的檢驗(yàn)結(jié)果。表7顯示，速度和條件及其交互作用對各肌群屈曲和蹬伸肌電影響分別達(dá)到顯著性和非常顯著性水平。表8顯示，慢速蹬伸時，有刀支撐各肌群均方根值都大于無刀，大量的研究證實(shí)，肌電幅值與肌力呈高度正相關(guān)［33，32，30］，結(jié)合本文 3.1.1的研究結(jié)果——無刀支撐時的肌力大于有刀支撐肌力，因此，在慢速蹬伸時，有刀、無刀兩種支撐條件下的肌力－肌電關(guān)系與前人研究結(jié)果并不相符。筆者認(rèn)為，出現(xiàn)這種肌電－肌力矛盾現(xiàn)象的原因是穿上冰刀后，因支撐面積小導(dǎo)致支點(diǎn)和各關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，動用了更多的肌力來維持冰刀和關(guān)節(jié)的平衡。雙腿快速蹬伸時，有刀支撐和無刀支撐的肌電差異與慢速并不相同，各肌群肌電沒有出現(xiàn)一邊倒現(xiàn)象，再次說明高速滑行中，冰刀對下肢各肌群的選擇和限制，這一點(diǎn)從圖3中雙腿快速蹬伸的原始肌電圖也能說明。

圖2 雙腿支撐蹬伸原始肌電圖Figure 2 The Original EMG of Double Legs Supporting Test

表7 速度和條件對下肢各肌群影響多變量檢驗(yàn)一覽表Table 7 Multivariate Tests of the Impaction of Speed and Condition on EMG in Lower Limb

表8 雙腳支撐蹬伸過程下肢肌電參數(shù)（uv）一覽表Table 8 The Lower Llimb EMG Parameters（uv）in Double Legs Supporting Test

3.2.2 單腳支撐肌電參數(shù)研究

圖3和圖4分別是左、右腿單腿支撐蹬伸時的原始肌電圖。兩圖顯示，慢速蹬伸時，無刀支撐下股直肌的放大非常強(qiáng)烈，有刀支撐下脛骨前肌和非外肌的激活程度也較高?？焖俚派鞎r，無刀支撐下各肌群的放電都較大，股二頭肌的放電明顯減小。對比圖2和圖3、圖4，可以發(fā)現(xiàn)，盡管雙腳支撐與單腳支撐各肌群在有刀和無刀條件下的肌電變化有一定的差異，但總體趨勢仍是慢速蹬伸時，有刀支撐能激活更多的肌群參與，而快速蹬伸時，有刀支撐對肌群的參與有明顯的選擇性。

圖3 左腿單腳支撐原始肌電圖Figure 3. The Original EMG of Left Leg Supporting Test注：從上到下依次為CH1～CH4。

圖4 右腿單腳支撐原始肌電圖Figure 4 The Original EMG of Right Leg Supporting Test注：從上到下依次為CH5～CH8。

表9是左、右腿單腳支撐動作下肢各肌群的肌電情況，表10是不同方式支撐情況下各肌群的配對樣本t檢驗(yàn)。為了更好地分析單、雙支撐間各肌群肌電的變化，我們控制了支撐條件、動作速度和動作過程幾個變量對各肌群肌電進(jìn)行了配對樣本t檢驗(yàn)。因單塊肌群肌電難以反映動作的整體情況，所以，本研究仍以各肌群的綜合表現(xiàn)來判斷支撐方式對肌電的影響。表10顯示，支撐方式對下肢肌電有較大影響，這與上述分析支撐方式對下肢力和功的研究較為一致。此外，從表9中肌電的平均值來看，慢速蹬伸時，左腿單支撐的情況與雙支撐較接近，但右腿單支撐的表現(xiàn)與雙支撐有較大差別?？焖偾⒌派鞎r，左、右腿單支撐下肢肌電參數(shù)變化與雙支撐時有較大差別，因而可以總結(jié)出，不論單腳支撐還是雙腳支撐，冰刀都對下肢肌肉參與有較大影響，且在單、雙腳不同方式支撐時有不同的影響。

3.3 討論

上述有關(guān)力和肌電的研究告訴我們，支撐方式、支撐條件和動作速度對下肢最大肌力、各肌群激活程度均有非常顯著性影響，且不同動作過程間的力和功同樣存在非常顯著性差異。盡管從統(tǒng)計原理來說，當(dāng)各因素存在交互作用的情況下談?wù)摳饕蛩氐闹饕?yīng)存在局限性，但從運(yùn)動訓(xùn)練的實(shí)踐來說必須從最基本的開始，即注重方式、條件和速度各因素對訓(xùn)練質(zhì)量的影響，然后逐漸考慮和設(shè)計雙因素及多因素下的最佳力量訓(xùn)練模式。首先，從支撐方式來看，速度滑冰的動力來源于單腳爆發(fā)蹬冰，而上述研究發(fā)現(xiàn)，單腳支撐更能激發(fā)下肢肌肉的做功能力。因此，不論從力量訓(xùn)練的專項(xiàng)性還是高效性，我們都應(yīng)該選擇和設(shè)計更多的單腳支撐情況下的力量練習(xí)手段。但我們并不能完全拋棄雙腳支撐下的力量練習(xí)，因?yàn)?，雙腳支撐有利于下肢基礎(chǔ)力量的獲得，有了一定的基礎(chǔ)力量后，才能安全有效地進(jìn)行單腳支撐方式下的力量訓(xùn)練；其次，支撐條件對力和功的非常顯著性影響證實(shí)了冰刀對下肢力量的限制。已有相關(guān)研究證實(shí)，不穩(wěn)定是導(dǎo)致力量下降的重要因素［27，28］，上述研究中，我們也從穩(wěn)定性及發(fā)力習(xí)慣性角度對其進(jìn)行了解釋，提示在訓(xùn)練實(shí)踐中，可以從這兩個方面著手。例如，采用比正常冰刀更高或更長的特制冰刀進(jìn)行滑跑，穿冰刀在訓(xùn)練器上進(jìn)行伸踝訓(xùn)練或蹬伸練習(xí)，選擇合適的頻率進(jìn)行帶刀振動訓(xùn)練等。因在冰上進(jìn)行負(fù)重及陸上進(jìn)行帶刀訓(xùn)練有一定的危險性，這需要設(shè)計特制的冰鞋，這也是將來訓(xùn)練器械研發(fā)需考慮的問題。

表9 單腳支撐蹬伸過程下肢肌電參數(shù)（uv）一覽表Table 9 The Lower Limb EMG Parameters（uv）in Lingle Leg SupportingTest

表10 雙、單腳支撐情況下各肌群肌電配對樣本t檢驗(yàn)一覽表Table 10 Lower Limb EMG Parameters（uv）Paired Sample t Test between Double and Single Leg Supporting

動作速度對專項(xiàng)力量訓(xùn)練的影響早已引起大家的關(guān)注，本研究也顯示，速度對下肢最大力和做功能力有非常顯著性影響。相關(guān)研究也表明，盡管速度滑冰的支撐時間較長，但爆發(fā)蹬冰時間非常短，屬于典型的爆發(fā)力運(yùn)動項(xiàng)目［3］。因此，在日常專項(xiàng)力量訓(xùn)練過程中，必須按照專項(xiàng)運(yùn)動技術(shù)的要求來設(shè)定訓(xùn)練手段的動作速度，以提高訓(xùn)練的針對性和實(shí)效性。需要特別說明的是，速度滑冰與短跑等競賽項(xiàng)目在支撐過程有較大差別，其包含速度相對慢的屈曲和穩(wěn)定階段。因此，在力量訓(xùn)練時，應(yīng)根據(jù)需要來設(shè)定下肢屈和伸動作過程的不同速度要求。最后，動作過程對力學(xué)指標(biāo)的影響反映的是不同肌群工作能力差異以及相同肌群不同工作方式下的做功差異。在上述分析中，本研究已經(jīng)討論了克制性力量對速度滑冰的重要性，這里強(qiáng)調(diào)的是，相對靜止力量對速度滑冰同樣非常重要。因?yàn)樵谒俣然闹芜^程中，該階段對重心轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性和連貫性的影響非常大，進(jìn)而影響整個蹬冰效果及滑進(jìn)速度。因此，在重視下肢蹬伸力量訓(xùn)練的同時，也應(yīng)根據(jù)速度滑冰中運(yùn)動員的身體姿勢和重心變換來設(shè)計下肢三關(guān)節(jié)在相對穩(wěn)定條件下的力量訓(xùn)練?？偠灾俣然\(yùn)動員冰上或陸上專項(xiàng)力量訓(xùn)練必須以專項(xiàng)技術(shù)需要為出發(fā)點(diǎn)，從動作速度、肌肉做功方式和做功條件來進(jìn)行選擇和設(shè)計，提高專項(xiàng)力量訓(xùn)練的科學(xué)性。

4 結(jié)論建議

1.支撐條件和支撐方式對下肢力和做功能力有非常顯著性影響。有刀支撐時最大肌力和做功小于無刀支撐，單腿支撐力與功小于雙腿支撐，兩單腿支撐力與功的和大于雙腿支撐，建議速滑專項(xiàng)力量訓(xùn)練應(yīng)考慮和設(shè)計有冰刀支撐的練習(xí)方法，多采用單腿支撐條件下的練習(xí)手段。

2.速度對下肢力和功有非常顯著性影響。離心屈曲時，速度大則力量與做功都大，而向心蹬伸時速度大則力量與做功都小，建議速滑專項(xiàng)力量訓(xùn)練應(yīng)包含離心和向心兩種不同工作方式的訓(xùn)練手段，且根據(jù)肌肉力學(xué)特性和運(yùn)動員個體情況選擇肌肉的收縮速度。

3.動作過程對下肢力和功有非常顯著性影響。下肢等速離心收縮的最大力和做功能力大于等速向心收縮，建議速度滑冰運(yùn)動員下肢肌肉的力量訓(xùn)練應(yīng)以向心工作為主，兼顧發(fā)展離心工作能力。

4.左、右腿力量的平衡性因速度和支持方式的不同而表現(xiàn)不同趨勢，建議于靜減少兩腿間有刀快速蹬伸的力值差距。

5.支撐條件、動作速度和支持方式對下肢各肌群肌電有非常顯著性影響。

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