優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員鞭腿技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及表面肌電特征研究

陳玉民

(中國(guó)民航飛行學(xué)院,四川 廣漢 618301)

優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員鞭腿技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及表面肌電特征研究

陳玉民

(中國(guó)民航飛行學(xué)院,四川 廣漢 618301)

采用三維錄像解析法和表面肌電(sEMG)分析法,探討8名男子散打健將鞭腿動(dòng)作時(shí),鞭打腿下肢的關(guān)節(jié)速度、角度等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和主要肌群積分肌電、參與百分比等。發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員鞭腿技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及主要參與肌群的生物學(xué)規(guī)律,為運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練提供定量依據(jù)。

散打；鞭腿；運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；表面肌電

鞭腿是散打技術(shù)中最具有威力的腿法之一[1],因動(dòng)作突然性強(qiáng)、力量大、速度快、打擊范圍廣,是散打運(yùn)動(dòng)員在比賽中最重要的得分手段之一[2]。通過查閱文獻(xiàn)[3-6]和錄像統(tǒng)計(jì),了解近5年(2008-2013)全國(guó)重要散打賽事中優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員腿法使用情況,發(fā)現(xiàn)“鞭腿”是運(yùn)用相對(duì)多的技術(shù),在所有腿法中占有比重最大(80％以上),且成功率最高(39.5％以上)。目前關(guān)于散打鞭腿技術(shù)的研究主要在技戰(zhàn)術(shù)統(tǒng)計(jì)[4-6]和動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[1,2,7]方面,只有一篇文獻(xiàn)使用表面肌電報(bào)道散打運(yùn)動(dòng)員下肢主要肌群的放電情況[8],且缺乏較大的樣本。為此,本研究選取8名優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,從運(yùn)動(dòng)學(xué)和表面肌電角度對(duì)“鞭腿”技術(shù)進(jìn)行量化,探究其內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物學(xué)規(guī)律,將豐富和發(fā)展散打的理論知識(shí)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

以山東省8名優(yōu)秀散打運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,年齡23.52±2.80歲,身高179.06±3.79cm,體重73.40±8. 17kg,運(yùn)動(dòng)等級(jí)均為國(guó)家級(jí)健將。8名受試者的鞭打腿無明顯關(guān)節(jié)、肌肉損傷,且自愿完成本次測(cè)試。

1.2研究方法

1.2.1 三維錄像解析法

兩臺(tái)德國(guó)產(chǎn)Basler 602f高速攝像機(jī)(拍攝頻率100Hz)從不同角度(兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸夾角為90°)拍攝了8名受試者在訓(xùn)練中完成的鞭腿動(dòng)作,每名受試者正確完成3次,使用德國(guó)SIMI解析系統(tǒng)對(duì)拍攝的錄像進(jìn)行解析,選用日本松井秀治男子人體模型(16個(gè)環(huán)節(jié),22個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)),截?cái)囝l率為8Hz的低通數(shù)字濾波對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理,獲取8名受試者鞭打腿運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。

1.2.2 表面肌電分析法

采用芬蘭產(chǎn)Mega win T8通道表面肌電測(cè)試儀(采樣頻率1000Hz),收集8名受試者鞭打腿的臀大肌(GM)、股直肌(RF)、股外側(cè)肌(VL)、股二頭肌(BF)、縫匠肌(S)、闊筋膜張肌(TFL)、腓腸肌(GC)和脛骨前肌(TA)八塊肌肉的電信號(hào)。用酒精棉球清潔電極粘貼部位的皮膚,使用上海申風(fēng)產(chǎn)一次性電極片(型號(hào)932F35),三電極導(dǎo)出方式。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表面肌電電極粘貼于每塊測(cè)試肌肉的肌腹,間隔約3cm。在專門的實(shí)驗(yàn)人員操作下,利用Mega系統(tǒng)自帶的同步裝置把三維錄像和肌電采集信號(hào)進(jìn)行同步,以保證試驗(yàn)的可靠性以及準(zhǔn)確性。

2 研究結(jié)果

為了便于問題的討論,本研究把一個(gè)完整的鞭腿動(dòng)作劃分為五個(gè)時(shí)刻(a.預(yù)備姿勢(shì)時(shí)刻、b.鞭打腿離地時(shí)刻、c.膝角開始增大時(shí)刻、d.擊中目標(biāo)時(shí)刻、e.鞭打腿落地時(shí)刻),四個(gè)階段(上步送髖階段a-b、提膝轉(zhuǎn)髖階段b-c、鞭打階段c-d和收腿階段d-e)。本研究只分析上步送髖、提膝轉(zhuǎn)髖和鞭打三個(gè)階段。對(duì)8名受試者鞭腿技術(shù)分析結(jié)果見表1-4和圖1。

表1 受試者鞭打腿下肢關(guān)節(jié)速度

表2 受試者鞭打腿髖、膝關(guān)節(jié)角度

表3 受試者鞭腿過程中鞭打腿肌群積分肌電

表4 受試者鞭腿過程中鞭打腿肌群參與百分比

圖1 鞭腿過程中受試者鞭打腿肌群參與百分比(％)

3 討論

3.1上步送髖階段

運(yùn)動(dòng)員在起動(dòng)上步時(shí)需積極送髖,軀干盡可能超越下肢,使原動(dòng)肌拉長(zhǎng),儲(chǔ)備一定的彈性勢(shì)能,以提高肌肉收縮能力。同時(shí)腿部肌肉的收縮使下肢環(huán)節(jié)產(chǎn)生較大的動(dòng)能。該階段從解剖學(xué)上分析,運(yùn)動(dòng)員鞭打腿的髖、膝和踝關(guān)節(jié)在做快速屈的同時(shí)伴有內(nèi)旋動(dòng)作,為提膝轉(zhuǎn)髖的快速完成奠定基礎(chǔ)。

表1、2數(shù)據(jù)顯示,受試者的鞭打腿離地時(shí)刻膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度(相對(duì)髖、踝關(guān)節(jié))最大(4.23±0.30 m/s)。力學(xué)原理顯示,膝關(guān)節(jié)折疊靠前(122.5±13.2°),處在髖和踝關(guān)節(jié)的前端,這樣增加了膝關(guān)節(jié)相對(duì)髖和踝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,進(jìn)而增大了膝關(guān)節(jié)線速度。

目前的研究認(rèn)為[9]人體肌肉活動(dòng)時(shí),增加了運(yùn)動(dòng)單位電位的放電頻率,表現(xiàn)為頻譜高移。隨著力量的逐漸增大,進(jìn)一步增加募集的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量。另外還發(fā)現(xiàn),積分肌電與肌力之間存在高度相關(guān),積分肌電越大說明肌肉參與做功越多[10]。表3、4表面肌電數(shù)據(jù)顯示,受試者的股直肌、股二頭肌、縫匠肌、腓腸肌和闊筋膜張肌的積分肌電和肌肉貢獻(xiàn)率較大。而股直肌、股二頭肌主要是屈髖、屈膝肌群,小腿屈曲需要腓腸肌的收縮做功,髖內(nèi)旋需要縫匠肌、闊筋膜張肌主動(dòng)用力,符合關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

3.2提膝轉(zhuǎn)髖階段

提膝轉(zhuǎn)髖階段是鞭腿動(dòng)作技術(shù)的主要部分[1],鞭打腿的快速蹬地和積極屈髖、屈膝為鞭打提供能量來源。受試者的鞭打腿離地后,屈髖、屈膝縮短了下肢轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,使轉(zhuǎn)髖更加容易,因而從技戰(zhàn)術(shù)上表現(xiàn)出動(dòng)作突然性強(qiáng)。解剖學(xué)分析,該階段受試者鞭打腿近固定,使屈膝上提,快速收縮做屈髖、轉(zhuǎn)髖運(yùn)動(dòng)。同時(shí)主動(dòng)發(fā)力屈膝,此階段受試者收縮速度應(yīng)快。

表1、2數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),膝角開始增大時(shí)刻,受試者鞭打腿關(guān)節(jié)速度表現(xiàn)為髖＜膝＜踝,根據(jù)動(dòng)量傳遞原理[10],人體大腿制動(dòng)使動(dòng)量傳遞給小腿,而小腿的質(zhì)量相對(duì)小,其速度會(huì)增加,從而提高了小腿的鞭打速度,說明已經(jīng)在為鞭打階段做準(zhǔn)備。同時(shí),髖關(guān)節(jié)屈曲(110.2 ±12.6°)和膝關(guān)節(jié)(65.4±18.2°)折疊,一方面增加了下肢的彈性勢(shì)能,另一方面有利于下肢的扭轉(zhuǎn)和鞭打。劉存忠[7]的研究認(rèn)為,在提膝轉(zhuǎn)髖階段階段,受試者鞭打腿髖關(guān)節(jié)角度的減小時(shí)間遲于膝關(guān)節(jié)。作者解釋,散打運(yùn)動(dòng)員在提膝時(shí),鞭打腿膝關(guān)節(jié)先彎曲,之后大腿便帶動(dòng)小腿繞髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。本研究受試者膝關(guān)節(jié)角度持續(xù)小到最小值(122.5±13.2°—65.4±18.2°)與上述結(jié)論一致。

表3、4表面肌電數(shù)據(jù)顯示,受試者的闊筋膜張肌參與百分比最大(占33.5±5.6％),這是轉(zhuǎn)髖的主要肌群,說明該階段闊筋膜張肌起到主導(dǎo)作用。完成股直肌、縫匠肌、股二頭肌、腓腸肌也積極參與其中。劉存忠[7]研究了5名散打運(yùn)動(dòng)員下肢表面肌電,也發(fā)現(xiàn)了類似的規(guī)律,在提膝轉(zhuǎn)髖階段受試者進(jìn)攻腿闊筋膜張肌放電量最大,與本研究結(jié)果一致。

3.3鞭打階段

人體在做下肢鞭打時(shí),應(yīng)該遵循關(guān)鍵順序原理,即大關(guān)節(jié)帶動(dòng)小關(guān)節(jié),不僅有利于動(dòng)量矩的傳遞,而且能充分動(dòng)員各個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)力效果,因此運(yùn)動(dòng)員下肢呈鞭打運(yùn)動(dòng)模式,生物力學(xué)原理認(rèn)為,在鞭打過程中,髖、膝、踝的最大速度應(yīng)該依次增大。而當(dāng)擊中目標(biāo)時(shí)刻,髖、膝關(guān)節(jié)的速度應(yīng)及時(shí)制動(dòng),下降到較小的值,這樣形成的鞭打才最有利。

表1數(shù)據(jù)顯示,受試者在鞭打腿擊中目標(biāo)時(shí)刻下肢關(guān)節(jié)速度表現(xiàn)為,髖＜膝＜踝,并依此增大(1.16±0. 12 m/s、2.16±0.75 m/s、13.92±2.55 m/s),符合鞭打末端速度最大的力學(xué)原理。另外,曹華[11]的研究發(fā)現(xiàn),在擊中目標(biāo)時(shí)刻人體膝關(guān)節(jié)并沒有完全伸直,作者解釋認(rèn)為這是條件反射自我保護(hù),避免膝關(guān)節(jié)的震蕩損傷,另外適度的膝關(guān)節(jié)彎曲,可以減小鞭打腿的回轉(zhuǎn)半徑,減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在同樣大小的髖關(guān)節(jié)肌肉力矩的情況下,會(huì)獲得越大的擺腿角速度,打擊效果會(huì)越好。本研究數(shù)據(jù)顯示(表2)受試者在擊中目標(biāo)時(shí)刻膝關(guān)節(jié)角度為165.8±16.1°,符合上述觀點(diǎn)。

另外,有學(xué)者[12]研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)作的速度和力量大小,與發(fā)力關(guān)節(jié)主動(dòng)肌的收縮快慢和對(duì)抗肌的放松程度有很大關(guān)系,這在利用sEMG分析其他動(dòng)作時(shí)已被證實(shí)。人體關(guān)節(jié)主動(dòng)肌的收縮能加快動(dòng)作的速度,拮抗肌起著阻礙的作用。因此,拮抗肌適當(dāng)?shù)姆潘煽蓽p小關(guān)節(jié)肌群間過多的的對(duì)抗,進(jìn)而提高動(dòng)作的速度,使動(dòng)作變得更快、打擊更有力。表3、4數(shù)據(jù)進(jìn)一步論證了上述觀點(diǎn)。本研究受試者大腿環(huán)節(jié)的股直肌(89.4 ±18.2 uVs)、股外側(cè)肌(91.2±15.6 uVs)積分肌電大,而股二頭肌(8.3±2.0 uVs)積分肌電較小。同樣小腿環(huán)節(jié)中腓腸肌(67.4±12.9 uVs)和脛骨前肌(6.1±1.2 uVs)也表現(xiàn)出類似的規(guī)律。

表3、4顯示,在鞭打階段,受試者的鞭打腿股直肌、股外側(cè)肌和腓腸肌積分肌電變化非常明顯,尤其是大腿前群肌,說明鞭打動(dòng)作完成主要與大腿前群肌有關(guān)。表面肌電結(jié)合動(dòng)作特點(diǎn)分析,大腿近固定,前群肌收縮完成伸膝動(dòng)作,腓腸肌收縮完成踝關(guān)節(jié)屈,鞭擊前主動(dòng)快速扣膝,形成擊打動(dòng)作。在整個(gè)鞭打階段,人體需要屈髖、提膝、轉(zhuǎn)體挺腰、扣膝、帶動(dòng)小腿向內(nèi)側(cè)前上方鞭打[9]。

4 結(jié)論

鑒于以上的討論發(fā)現(xiàn),優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員鞭腿技術(shù)的鞭打腿應(yīng)具備以下特點(diǎn)和規(guī)律：

(1)鞭打腿離地時(shí)刻到擊中目標(biāo)時(shí)刻,髖關(guān)節(jié)角度變化為152°-110.2°-146°,膝關(guān)節(jié)角度變化為122. 2°-65.4°-165.8°；髖關(guān)節(jié)速度表現(xiàn)為依次減小,膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)為小—大—小,踝關(guān)節(jié)則表現(xiàn)為依次增大,符合鞭打原理。

(2)上步送髖階段優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員的股直肌、股二頭肌、縫匠肌和腓腸肌起主要作用；提膝轉(zhuǎn)髖階段闊筋膜張肌、股直肌和縫匠肌蹬起主要作用；鞭打階段股直肌、股外側(cè)肌和腓腸肌參與急劇上升,而股二頭肌、脛骨前肌需適度放松,有利于鞭打。提示需要增強(qiáng)大腿前群和小腿后群肌的爆發(fā)力練習(xí)。

[1]劉存忠,李玉剛,嚴(yán)發(fā)本.武漢體育學(xué)院優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員鞭腿技術(shù)動(dòng)作髖、膝關(guān)節(jié)速度和角度特征分析[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào),2009,43(7)：87-90.

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Kinematics and sEMG Characteristics of Excellent M ale Sanda Athletes'"Side Leg Kick"Skill

CHEN Yu-min
(Civil Aviation Flight University of China,Guanghan Sichuan,618301)

Using 3d video analytic method and sEMG analysis,the paper intends to investigate the kinematic parameters ofwhip-kick joint in terms of the speed and angle,themain muscle groups`involvement percentage of eight excellent sanda athletes,the purpose ofwhich is to detect the kinematics parameters and the biological law of the involvement percentage of themain muscle groups,thus providing quantitative basis for scientific training.

sanda；whip-kick；kinematics analysis；sEMG

G852.4

：A

：1001-9154(2014)05-0063-04

G852.4

：A

：1001-9154(2014)05-0063-04

陳玉民(1979-),男,漢,山東臨沂人,講師,碩士研究生,主要從事武術(shù)散打和太極拳教學(xué)。

2014-01-05