太極拳摟膝拗步動作下肢肌肉肌電特征分析

李巧玲 韓衍金

（1.北京體育大學，北京 100086；2.吉林師范大學體育學院，吉林 四平 136000）

太極拳是一種柔和緩慢的拳術，練習時要求：體松心靜、呼吸自然、意領形隨、身形兼?zhèn)?。?jīng)過幾十年來的研究表明[1-4]，太極拳具有修心養(yǎng)性、強身健體、治療疾病的功效，成為國際性醫(yī)療體育保健項目。近年來，國內(nèi)學者對太極拳鍛煉的生理、心理效應及健身原理已有許多研究[5-8]，但對太極拳鍛煉運用“意識引導動作“產(chǎn)生的肌肉變化的研究還未見報道，本文試圖通過肌電測試太極拳摟膝坳步動作練習時“意識引導動作”產(chǎn)生的肌肉運動變化特征，探索“意識引導動作”對肌肉產(chǎn)生的影響，以期為太極拳健身愛好者提供一種新的健身理念。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

以左側摟膝拗步動作為例，受試對象為北京體育大學校代表隊太極拳運動員6名，其中武英級運動員3員，一級運動員3名，平均年齡、身高、體重分別為20±3.79歲，176.00±7.94cm，69.67±8.08kg。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器

（1）Megawin6000導表面肌電測試儀（芬蘭，Mega公司），可同步采集 16導肌電，采樣頻率 1OOOHz；（2）（QUALISYS一MCU5OO）紅外線遠射測試系統(tǒng)（見圖1）。

1.2.2 實驗過程

實驗分為實驗組和對照組，對照組：按照摟膝拗步動作的路線和方向進行肢體動作練習，無須意識配合動作；實驗組：動作過程及動作要領同對照組，不同點是：練習時，要求用“意識引導”動作并配合呼吸。為保證動作質(zhì)量和研究需要，兩組受試者各進行三次摟膝拗步動作測試，同步記錄肌電和運動軌跡信號，并存儲于電腦。

本實驗選擇下肢左右兩側共16塊肌肉采集肌電信號，如表1。在運動軌跡信號采集上，共用9個紅外光反射標志物固定其測試部位各關節(jié)點上，其中左右髖2個，位于大轉子最高點；左右膝2個，股骨外上髁；左右踝2個，脛骨外踝最高點；后腰1個，第五腰椎棘突；腳尖2個，跖趾關節(jié)點。

表1 摟膝拗步下肢各肌肉名稱及編號

圖1 受試者在實驗過程中

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

將兩組練習時間進行百分比處理，統(tǒng)一為標準時間段。肌電處理數(shù)據(jù)主要為：積分肌電（IEMG）、肌肉的激活順序、持續(xù)時間，將肌電信號中IENG值大于最大值的20%，且時間大于0.05秒的部分為肌肉激活區(qū)。關節(jié)運動特征指標數(shù)據(jù)主要利用QUALISYS相關的QTools軟件和Excel 2003軟件進行計算和統(tǒng)計。數(shù)據(jù)進行Spss 16.0軟件系統(tǒng)處理，配對樣本T檢驗，采用平均值±標準差方式，差別的顯著性和高度顯著性分別定義在P＜0.05、P＜0.01。

2 研究結果與分析

2.1 關于對太極拳意識的闡述

“意識”（想象力），是一種神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)下的人體心理活動，古代中國唯物主義者認為意識隨著物質(zhì)性的氣的聚散而存在或消失[9]，其傳遞途徑是通過氣以生物電形式沿神經(jīng)和神經(jīng)體液兩種途徑[10]調(diào)控身體動作。

太極拳的“意識”是指在練習中把握、支配、調(diào)控演練動作的各種思維活動。太極拳練習時要求用“意識”引導動作，它的運動效果是靠人的大腦反應配合呼吸和肢體動作三者相合的狀態(tài)所決定的。在動作的整個過程中都要由意識引領著肢體動作。比如摟膝拗步的推掌動作，不只做推掌動作，而是在一開始或未動之前就用意識引導著手掌向進攻目標推掌，隨即通過手臂由屈到伸的過程中，由意識與氣的配合推送到達止點，使經(jīng)絡順暢。太極拳這種由意識指導動作的運動狀態(tài)和效果就叫“意引形隨、“用意不用力”，這樣，太極拳鍛煉才能達到“神形兼?zhèn)洹薄盃t火純青”的境地。

2.2 表面肌電圖

表面肌電圖（surface electromyography）是從肌肉表面記錄的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動時生物電變化的一維時間序列信號[11]，能夠反映神經(jīng)肌肉內(nèi)部機能，肌肉間相互協(xié)調(diào)關系，在體育科學研究中具有重要的實用價值。

圖2 兩組練習情況下原始肌電圖

從這張肌電圖看：主要記錄了兩組運動員做摟膝拗步動作時肌電活動信息，包括肌肉的激活狀態(tài)、活動持續(xù)時間和肌肉活動強度以及圖像密集程度和振幅大小。

通過太極拳摟膝拗步動作的對比實驗，我們可以看到：由于“意識引導”和呼吸的配合，使下肢肌肉活動特征發(fā)生變化，肌肉被激活早，持續(xù)時間長，肌電值相對較大，一方面反映了太極拳是一種意氣運動[12]，是用意練意的拳，是一種以“心意”為主導支配周身相隨的運動，另一方面反映機體神經(jīng)調(diào)節(jié)作用，意識的運動促使肌肉在一定條件下被激活，肌肉中樞同步興奮性和反射協(xié)調(diào)能力高，來獲最大肌肉力量。

在“意識引導”下，肌電信號較強，振幅較大，在一定程度上說明，有意識練習在一定時間內(nèi)募集參與肌肉收縮的運動單位數(shù)量較多，興奮節(jié)律的同步化程度較高，這是因為用意識時引起肌肉神經(jīng)沖動程度比較大，由于不同程度的神經(jīng)沖動引起不同程度的肌肉收縮，從而產(chǎn)生不同的肌電信號。太極拳練習通過意識引導和呼吸的配合，改善了人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，使肌肉神經(jīng)中樞同步興奮程度增加，肌肉被激活早，募集動員參加工作的運動單位數(shù)量增加，運動單位放電總量增多，從而對人體肌肉運動產(chǎn)生良好的調(diào)節(jié)效果。

圖3 兩組練習情況下關節(jié)角度圖

由于受試者均為優(yōu)秀運動員，動作比較規(guī)范嫻熟，以上兩組下肢關節(jié)角度曲線圖沒有差別（見圖3）。

2.3 太極拳“意識運用”對下肢肌肉肌電持續(xù)時間的影響

從各肌肉持續(xù)時間結果表明：實驗組左側臀大肌持續(xù)時間最長，其次為左股四頭肌外、左半腱肌。右側肌肉中，持續(xù)時間較長為右脛骨前肌，其次為右臀大肌、右股四頭肌外。對照組左側持續(xù)時間較長的為左股四頭肌外，其次為左半腱肌、左股四頭肌內(nèi)，右側持續(xù)時間較長的為右股四頭肌外、右臀大肌、右股直?。ㄒ姳?2）。

表2 摟膝拗步下肢各肌肉持續(xù)時間表

從肌肉持續(xù)時間結果表明：兩組臀大肌、股四頭肌外，半腱肌及脛骨前肌，放電持續(xù)時間較長，其余肌群較短。從兩組同側同塊肌肉相比，實驗組肌肉放電持續(xù)時間明顯大于對照組，但兩組各肌肉間存在一定的差異：如左臀大肌、左腓腸肌外持續(xù)時間明顯大于對照組呈高度顯著性差異（P＜0.01）；左半腱肌、右半腱肌、右脛骨前肌呈顯著性差異（P＜0.05）；其余各肌肉實驗組持續(xù)時間比對照組長，但差異不顯著（P＞0.05）。

從兩組肌肉信號的振幅和持續(xù)時間來看：實驗組肌電圖信號較強、振幅較大肌肉，兩組差異不顯著，但兩組信號較弱、振幅較小的肌肉實驗組大于對照組，持續(xù)時間呈顯著差異。

實驗組各肌肉被激活時間比對照組早，持續(xù)時間相對較長，這可能是由于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)控制的結果。下肢各肌肉由運動神經(jīng)控制，在神經(jīng)脈沖的影響下，肌肉興奮時其收縮成分出現(xiàn)激活狀態(tài)，并持續(xù)一段時間。

根據(jù)運動神經(jīng)元活動的“大小原則”，即運動神經(jīng)元的大小與運動神經(jīng)元的興奮閾值成反比[13]?？梢缘弥‰娦盘栃〉募∪猓赡苁怯捎谶\動神經(jīng)元較小，興奮閾值低，在意識引導下，首先被募集激活參與動作過程，隨著運動強度加大，運動神經(jīng)元較大的肌肉然后被募集，因此，肌電圖信號并不強。振幅相對較小左側臀大肌、左腓腸肌外、左半腱肌和右側半腱肌持續(xù)時間較長，與對照組相比，呈顯著性差異。而肌電圖信號較強，振幅大的主要用力肌肉，如左右股四頭肌外、左右股四頭肌內(nèi)，持續(xù)時間相對較長，但差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 太極拳”意識”運用對肌肉積分肌電值的影響

積分肌電值是指在一定時間內(nèi)肌肉中參與活動的運動單位放電總量，即在時間不變的前提下，其值的大小在一定程度上反映參加工作的運動單位的數(shù)量多少和每個運動單位的放電大小。

表3 摟膝拗步下肢各肌肉積分肌電（IEMG）結果

從表3實驗統(tǒng)計看，實驗組與對照組相比，各肌肉積分肌電值存在不同的差異性。左股四頭肌外、左臀大肌、左腓腸肌外和右股二頭肌呈現(xiàn)高度差異性（P＜0.01）；左半腱肌、左股四頭肌內(nèi)、左脛骨前肌和右半腱肌、右股直肌、右股四頭肌內(nèi)、右脛骨前肌呈顯著差異（P＜0.05）。左股二頭肌、左股直肌和右股四頭肌外、右臀大肌、右腓腸肌外積分肌電值有差異，但不顯著（P＞0.05）。

從實驗結果來看，實驗組和對照組主要用力肌肉較為一致。這說明左側摟膝拗步動作中，臀大肌、股四頭肌外、肌內(nèi)和脛骨前肌這幾塊肌肉在參與活動時其運動單位激活的數(shù)量多，同步性較好，放電量較大，在動作中起主要作用，為下肢主要用力肌肉。

從表面肌電圖振幅上看，振幅越大代表參與肌肉收縮的肌纖維數(shù)量也就越多，活動時引起的肌肉收縮張力大。肌肉隨運動強度增加被激活放電，雖然持續(xù)時間上沒有差異性，但其運動神經(jīng)元支配的肌纖維數(shù)量較多，神經(jīng)支配比大，在有意識引導練習下，神經(jīng)系統(tǒng)中樞興奮程度增強，肌肉運動單位數(shù)量興奮收縮同步化程度較高，表現(xiàn)為肌電圖振幅大，活動時引起的肌肉收縮張力大。

另外，從左右兩側各肌肉積分肌電總值來看（見表3），實驗組左右兩側積分肌電值都大于對照組，兩者都側重在右腿，從左右比來看，實驗組左側積分肌電比值相對較大。

3 結論與建議

3.1 結論

無論是有意識引導練習還是無意識練習，其動作的主要用力肌肉是相同的；左右兩側下肢肌肉貢獻率較為相似；下肢肌肉活動特征發(fā)生變化。運用“意識引導”并配合呼吸做摟膝拗步動作與無“意識”做動作相比較，肌肉肌電特征發(fā)生不同變化，表現(xiàn)為：用意識引導動作肌肉激活時間早、持續(xù)時間長、肌電圖像密集、振幅較大、肌電值相對較大；對人體肌肉運動產(chǎn)生良好調(diào)節(jié)效果；對高水平運動員來說，有意識引導和無意識練習對各關節(jié)角度變化都不會產(chǎn)生影響。

3.2 建議

太極拳練習者在演練的動作達到順暢自如時，可增加意識與動作的配合，這樣才能達到內(nèi)、外相兼的演練效果。近年來，隨著全球范圍內(nèi)太極拳運動普及與開展，對太極拳內(nèi)在精神意識的研究會越來越多，逐漸完善其健身、健心理論體系，研究更具科學性，合理性，讓太極拳造福世界民眾。本文僅從肌電學角度分析闡述太極拳意識，對于太極拳精神意識的研究還有待進一步深入分析討論。

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