競(jìng)技武術(shù)套路中搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作下肢肌肉用力特征的表面肌電分析

崔景輝, 張紅雷，付麗敏

(1.河北師范大學(xué)體育學(xué)院,河北 石家莊 050024;2. 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510300；3.河北體育學(xué)院,河北 石家莊 050041)

競(jìng)技武術(shù)套路中搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作下肢肌肉用力特征的表面肌電分析

崔景輝1, 張紅雷2，付麗敏3

(1.河北師范大學(xué)體育學(xué)院,河北 石家莊 050024;2. 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510300；3.河北體育學(xué)院,河北 石家莊 050041)

運(yùn)用表面肌電遙測(cè)和高速攝影同步測(cè)試技術(shù)，對(duì)競(jìng)技武術(shù)套路中搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作的下肢肌肉用力特征進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示： 所測(cè)五名女子運(yùn)動(dòng)員的下肢六部位肌肉(脛骨前肌、臀中肌、臀大肌、腓腸肌、股二頭肌和股直肌)的放電大小順序和先后順序相似，即脛骨前肌最先放電且放電量最大、其次是臀中肌和臀大肌幾乎同時(shí)放電，而后依次是腓腸肌、股二頭肌和股直肌。在完成動(dòng)作過程中，運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)級(jí)別越高，其各部位肌肉的總積分肌電值卻越低。武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在股直肌、股二頭肌、脛骨前肌、臀中肌上的均方根振幅(RMS)指標(biāo)上存在顯著性差異(P<0.05)。與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員相比，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員在完成該動(dòng)作時(shí)肌肉間的配合更協(xié)調(diào)，總體更省力。

競(jìng)技武術(shù)；搬腳朝天蹬平衡；表面肌電；用力特征

武術(shù)平衡類動(dòng)作是《武術(shù)套路競(jìng)賽規(guī)則》中明確規(guī)定的“難度動(dòng)作”，它的完成與否、姿勢(shì)優(yōu)美舒展程度和定勢(shì)穩(wěn)定性直接影響整套動(dòng)作的質(zhì)量和成敗。肌肉的收縮是在神經(jīng)支配下進(jìn)行的,了解平衡類動(dòng)作神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的工作機(jī)理，能有效地提高該類動(dòng)作的訓(xùn)練效果和成功率。

肌肉收縮是由生物電信號(hào)在肌肉纖維中的傳播所致，因此，在皮膚表面，通過電極引導(dǎo)、記錄下來神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)，就稱為表面肌電信號(hào)(surface electromyogram )[1-5]，表面肌電信號(hào)與肌肉的活動(dòng)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，因而能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)狀況[4-5]；另外表面肌電信號(hào)還具有多通道測(cè)量、簡(jiǎn)便易行、無創(chuàng)傷等特性[5]，目前在我國體育諸多項(xiàng)目中廣泛運(yùn)用[6]，如田徑、競(jìng)技體操、舉重、自由式摔跤、球類及太極拳等項(xiàng)目。但對(duì)于競(jìng)技武術(shù)套路平衡類動(dòng)作的表面肌電分析還未見到。目前，該領(lǐng)域平衡動(dòng)作的研究主要集中在技術(shù)分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[7-8]。本研究的目的是從技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，從神經(jīng)肌肉層面分析平衡類動(dòng)作的下肢肌肉用力特點(diǎn)，找出該類動(dòng)作平衡環(huán)節(jié)的主要用力肌肉，肌肉用力順序及發(fā)力肌肉間的協(xié)調(diào)性關(guān)系等，為設(shè)計(jì)科學(xué)的訓(xùn)練方法，提高訓(xùn)練效果提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

河北省體育工作大隊(duì)武術(shù)套路隊(duì)的五名優(yōu)秀女子套路運(yùn)動(dòng)員，其基本情況見表1。

表1 研究對(duì)象基本資料

1．2 研究方法

1.2.1 專家訪談法

請(qǐng)教所測(cè)試對(duì)象的主管教練、武術(shù)管理中心主任及國家級(jí)武術(shù)套路裁判，請(qǐng)他(她)們對(duì)于本研究給予技術(shù)方面的指導(dǎo)。請(qǐng)教河北師范大學(xué)肌電分析專家，請(qǐng)他們?cè)诩‰姺治龇矫娼o予指導(dǎo)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法

1.2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及安放

采用定點(diǎn)定機(jī)攝影攝像測(cè)量方法，在武術(shù)套路新規(guī)則規(guī)定的正式比賽專用場(chǎng)地，架設(shè)兩臺(tái)索尼高速攝像機(jī)定點(diǎn)拍攝，兩臺(tái)攝像機(jī)主光軸夾角近100°。 運(yùn)用德國Biovision公司出品的多導(dǎo)運(yùn)動(dòng)生物電測(cè)試系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)中的肌肉采用無損傷表面肌電采集。采樣頻率為1024Hz。電極片選用上海韻康醫(yī)用設(shè)備有限公司生產(chǎn)的一次性心電電極。通過觸碰式開關(guān)發(fā)光二極管裝置以達(dá)到肌電和攝像的同步化的要求。

1.2.2.2 肌肉的選取及數(shù)據(jù)的采集

依據(jù)所測(cè)肌群能夠反映動(dòng)作特征為標(biāo)準(zhǔn)，選取平衡動(dòng)作支撐腿肌群中的股直肌、臀大肌、股二頭肌、臀中肌、腓腸肌和脛骨前肌共六塊肌肉進(jìn)行測(cè)量。電極安放前先用脫脂酒精棉球清洗受試者局部皮膚,再去掉安放處表皮的角質(zhì)層。安放時(shí)將電極順肌纖維方向貼在被測(cè)肌肉的肌腹處，電極10 mm，二電極中心相距約20 mm，用彈性繃帶固定電極。

1.2.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)理處理

使用艾力爾三維錄像解析系統(tǒng)進(jìn)行圖像的采集和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。肌電數(shù)據(jù)的處理，首先將每條肌電曲線的數(shù)據(jù)以ASCII文件格式導(dǎo)出(export),然后用專用肌電數(shù)據(jù)處理軟件dasylab10軟件進(jìn)行處理，首先對(duì)每條肌電曲線進(jìn)行濾波處理，分別去除其中摻雜的低頻、高頻及50Hz工頻干擾信號(hào)；低通濾波的截止頻率是 400Hz，高通濾波截止頻率是 10Hz。然后再進(jìn)行其他參數(shù)的分析。運(yùn)用SPSS.18.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)所有肌電變量參數(shù)進(jìn)行常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。對(duì)相關(guān)的肌電變量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)(雙側(cè))，顯著性水平P=0.05，數(shù)據(jù)分析用(X±S)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

武術(shù)平衡類動(dòng)作是指單腳支撐，另一只腳懸起或者扣擺于支撐腿上，從而形成各種靜止姿勢(shì)[8]。搬腳朝天蹬直立平衡又被稱作“朝天蹬”，要求運(yùn)動(dòng)員在支撐腿直立站穩(wěn)的狀態(tài)下，非支撐腿用手經(jīng)體側(cè)上托，同時(shí)腳尖勾起，腳底朝上，大腿與地面保持垂直。見圖1所示。對(duì)此動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)分析顯示(見圖2)，整個(gè)動(dòng)作過程中(從搬腳開始到形成平衡)身體重心在非支撐腿離地到上舉至頭頂階段晃動(dòng)最大，晃動(dòng)范圍大致在0.06m內(nèi)。支撐腿踝關(guān)節(jié)角度在該階段隨非支撐腿的上舉而逐漸縮小，在維持平衡階段，踝關(guān)節(jié)角度始終處在10°左右的范圍內(nèi)變化。

圖1 搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作示意

圖2 搬腳朝天直立平衡非支撐腿環(huán)節(jié)角變化(°)

2.2 搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作主要用力肌肉的肌電分析

目前，對(duì)肌電圖信號(hào)的分析主要集中在時(shí)域和頻域分析兩個(gè)方面。時(shí)域分析的指標(biāo)主要包括積分肌電(IEMG)，均方根振幅(RMS)。頻域分析的指標(biāo)主要有平均功率頻率(MPF)、中位頻率(MF)[9]。本研究主要對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行IEMG和RMS指標(biāo)的時(shí)域分析。IEMG(積分肌電)是表示在一定時(shí)間內(nèi)肌肉中參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位放電總量，可以說在一定時(shí)間內(nèi)，其值的大小在一定程度上反映了參加工作的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量和每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的放電大小。RMS (均方根值) 反映一段時(shí)間內(nèi)肌肉放電的平均水平，一般認(rèn)為與運(yùn)動(dòng)單位募集和興奮節(jié)律的同步化有關(guān)。多項(xiàng)研究表明[10-11]，IEMG和RMS值越大，表明募集肌纖維的能力越強(qiáng)，肌肉協(xié)調(diào)用力能力越大；當(dāng)肌肉隨意靜力收縮時(shí)，IEMG與肌肉力量之間成線性關(guān)系[12]；在相同的時(shí)間內(nèi)某一肌肉的IEMG大小和其用力成高度正相關(guān)[3;4;13;15;]；IEMG可以比較直觀地評(píng)價(jià)某一塊肌肉的活動(dòng)強(qiáng)度等[16]。以下是對(duì)本研究5名實(shí)驗(yàn)對(duì)象所測(cè)肌肉的IEMG和RMS的圖表處理結(jié)果。

所測(cè)六塊肌肉：臀大肌、臀中肌、股直肌、股二頭肌、脛骨前肌和腓腸肌，分別維持著髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定，保持身體姿態(tài)平衡。從圖3下肢肌肉的IEMG可以看出這六塊肌肉的放電量的大小呈現(xiàn)出相似的排序，其放電量由大到小的順序分別是脛骨前肌、臀中肌、臀大肌、腓腸肌、股二頭肌和股直肌。從RMS圖(見圖4)也可以看出，脛骨前肌的放電量最大，激活程度也最高。腓腸肌的IEMG和RMS僅次于臀大肌和臀中肌排在第四位，說明該肌肉的激活程度也較高。脛骨前肌和腓腸肌放電量都較大說明踝關(guān)節(jié)在平衡過程中較不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定造成了脛骨前肌的持續(xù)收縮放電。這與前面由高速攝像機(jī)所拍攝并分析得出的“踝關(guān)節(jié)角度始終處在10°左右的范圍內(nèi)變化”相一致。對(duì)于脛骨前肌的放電量遠(yuǎn)大于腓腸肌，其原因在于身體重心的前移和前腳掌的扒地技術(shù)。張斌對(duì)武術(shù)平衡動(dòng)作的靜力學(xué)分析認(rèn)為[8]，支撐面越大，平衡動(dòng)作的穩(wěn)定性就越好，腳趾內(nèi)扣是增加足底支撐面的有效方法。足的支撐面是建立于脛骨前肌、脛骨后肌、趾短屈肌和髓長(zhǎng)屈肌等內(nèi)收肌收縮的穩(wěn)定支撐基礎(chǔ)上，當(dāng)身體重心的投影偏移，足局部?jī)?nèi)收肌群便在神經(jīng)系統(tǒng)支配下加強(qiáng)收縮來調(diào)節(jié)重心位置。費(fèi)蘭蘭等對(duì)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析后認(rèn)為[16]，平衡動(dòng)作中保持2s需做到腳掌足中區(qū)充分接觸地面，足前區(qū)形成積極的“扒地”動(dòng)作。腳底受力面積是決定運(yùn)動(dòng)員能否將平衡動(dòng)作保持2S的因素之一。由此可以推斷， 脛骨前肌在維持該動(dòng)作平衡階段所做的功最大，脛骨前肌持續(xù)收縮一方面維持踝關(guān)節(jié)角度的穩(wěn)定性，另一方面使前腳掌充分與地面接觸，增大支撐面，使腳掌像吸盤一樣固定在支撐面上，并將重心保持在支撐面內(nèi)。臀中肌和臀大肌分別排在第二和第三位，說明髖關(guān)節(jié)處于適當(dāng)?shù)奈恢门c保持穩(wěn)定是該平衡動(dòng)作的決定因素之一。因?yàn)槿梭w處于正常的解剖位時(shí)，足的前后向與髓關(guān)節(jié)橫軸近乎垂直，這時(shí)髓關(guān)節(jié)各部分肌肉只起固定作用。而在搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作中，由于一側(cè)肢體的向上運(yùn)動(dòng)，勢(shì)必引起骨盆上下和前后的轉(zhuǎn)動(dòng)，臀中肌的作用是穩(wěn)定骨盆，其放電量大是必然的。臀大肌的放電量也很大，說明該動(dòng)作直立平衡過程中髖是伸展的。髖伸展有利于保持重心的穩(wěn)定。

以上分析可以發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)平衡過程中，脛骨前肌、臀中肌、臀大肌和腓腸肌的激活程度遠(yuǎn)大于其他肌肉，提示前腳掌扒地，保持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定，保持髖關(guān)節(jié)處于直立位對(duì)于搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作非常重要。同時(shí)，另一側(cè)肢體的柔韌性是決定朝天蹬動(dòng)作髖關(guān)節(jié)位置的決定性因素。

表2 起平衡及平衡環(huán)節(jié)IEMS(mVs)計(jì)算結(jié)果(Mean±Std)

表3 平衡環(huán)節(jié)RMS計(jì)算結(jié)果(Mean±Std)

圖3 搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作下肢肌肉IEMG

圖4 搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作下肢肌肉RMS

2.3 平衡環(huán)節(jié)肌肉用力的協(xié)調(diào)性關(guān)系

搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作屬于下支撐平衡，即重心在支撐面之上，在力學(xué)中屬于不穩(wěn)定平衡。其靜力平衡是補(bǔ)償性的，必須由神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)控制來完成。肌肉協(xié)調(diào)就是肌肉的適宜與合理的用力，其協(xié)同關(guān)系主要體現(xiàn)在參與工作的肌肉在時(shí)間和空間上的用力大小、用力的先后順序及主動(dòng)肌與拮抗肌的協(xié)調(diào)性配合等方面。

2.3.1 各部位肌肉的整體用力情況

羅炯等認(rèn)為如果肌肉間協(xié)調(diào)配合程度高，則肌肉放電整齊且有一定的規(guī)律性，而不會(huì)出現(xiàn)多余的肌肉放電現(xiàn)象[14]，從而在做功相同的情況下節(jié)省更多的能量。如何判斷肌肉工作時(shí)的協(xié)同關(guān)系?本研究以IEMG值和RMS值來評(píng)價(jià)各部分肌肉在時(shí)間、順序上的發(fā)力大小及變化，借此來評(píng)價(jià)不同運(yùn)動(dòng)員各部分肌肉的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。因?yàn)?，各種負(fù)荷形式下肌肉收縮力或輸出功率的變化與表面肌電信號(hào)的振幅間存在著良好的線性關(guān)系。IEMG值和RMS值均可在時(shí)間維度上反映表面肌電信號(hào)振幅的變化特征。依據(jù)這一理論，我們將這六塊肌肉的肌電積分相加，得出各個(gè)運(yùn)動(dòng)員在完成動(dòng)作時(shí)的總積分肌電值。見表2所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，她們的積分肌電總值隨運(yùn)動(dòng)級(jí)別的降低而增加。YYX是武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員，其IEMG值的總值最小，為4.43mvs，SF的運(yùn)動(dòng)級(jí)別最低，二級(jí)，其IEMG值的總值最大。為6.35 mvs。分析該平衡動(dòng)作的用力情況，肌肉工作的性質(zhì)是靜力性的等長(zhǎng)收縮，肌電信號(hào)的平穩(wěn)性與肌肉工作的性質(zhì)有關(guān)。一般來說，靜力學(xué)性工作時(shí)肌肉收縮時(shí)間長(zhǎng)、肌電時(shí)程大、發(fā)放的頻率低、振幅較小、平穩(wěn)[16]。從二人的肌電圖(見圖5,6)可以看出，YYX的原始肌電圖符合以上特征，而SF的原始肌電圖較YYX振幅大，不平穩(wěn)。SF的肌電圖顯示振幅時(shí)大時(shí)小，推測(cè)應(yīng)該是肌肉用力不均勻，動(dòng)作不穩(wěn)定，其外在的表現(xiàn)形式可能有晃動(dòng)。為進(jìn)一步驗(yàn)證，我們調(diào)取了YYX和SF的原始錄像，結(jié)果顯示，YYX動(dòng)作從開始到結(jié)束，整個(gè)動(dòng)作很穩(wěn)，SF在整個(gè)過程中，能看出輕微的晃動(dòng)，雖然都達(dá)到了完成的標(biāo)準(zhǔn)，但在動(dòng)作質(zhì)量有差別。對(duì)她們的IEMG圖(見圖3)和RMS圖(見圖4)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員YYX各部位肌肉的IEMG值和RMS值的排列較整齊有規(guī)律。由此可以推出，理想的搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作下肢主要用力肌肉的肌電信號(hào)是肌肉收縮時(shí)間長(zhǎng)、肌電放電的時(shí)程大、發(fā)放的頻率低、振幅較小、平穩(wěn)。武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與一級(jí)和二級(jí)運(yùn)動(dòng)員的肌電相比，主要表現(xiàn)在肌肉放電整齊且有一定的規(guī)律性，做功相同的情況下能量消耗最少，可以認(rèn)為是肌肉間協(xié)調(diào)配合程度高的表現(xiàn)。

圖5 YYX平衡過程各肌肉活動(dòng)原始肌電

注：肌電圖從上到下的順序依次為股直肌、股二頭肌、腓腸肌、脛骨前肌、臀中肌和臀大肌。以下各圖與之相同。

圖6 SF平衡過程各肌肉活動(dòng)原始肌電

2.3.2 各部位肌肉的用力順序

肌肉收縮時(shí)，在檢測(cè)電極間會(huì)產(chǎn)生電位差，表現(xiàn)為在肌電信號(hào)圖中表面肌電偏離其準(zhǔn)線，收縮越厲害(即信號(hào)越強(qiáng))，表面肌電偏離準(zhǔn)線越遠(yuǎn)(幅值越大)。為進(jìn)一步觀察表面肌電的幅值變化，我們將棘波所對(duì)應(yīng)的肌電數(shù)據(jù)進(jìn)行平方。圖7和8就是對(duì)YYX、SF的原始肌電圖進(jìn)行振幅平方處理之后所得到的圖片，可直觀地看出肌肉的發(fā)力起止點(diǎn)，直觀地判斷出肌肉的發(fā)力順序。

圖7 yyx平衡過程原始肌電平方振幅

圖8 SF平衡過程原始肌電平方振幅

從圖7和圖8可以看出，脛骨前肌最先放電，臀中肌和臀大肌幾乎同時(shí)。遵循從下到上的發(fā)力順序。另外， YYX的放電時(shí)間較早，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，精確地說，YYX脛骨前肌的放電時(shí)間要早于其他肌肉大約1s。而SF的脛骨前肌放電時(shí)間比其他的肌肉早大于0.3s。也就是說YYX的脛骨前肌在非支撐腿離地前已表現(xiàn)出明顯的肌電信號(hào)，表明肌肉興奮并已進(jìn)行收縮活動(dòng)。這種肌肉“預(yù)激活”的現(xiàn)象是中樞神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)先對(duì)支撐腿的膝、踝關(guān)節(jié)相關(guān)肌肉群做出的“動(dòng)員”，應(yīng)該是中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)肌肉群進(jìn)行收縮、準(zhǔn)確地支配和調(diào)控運(yùn)動(dòng)單位的結(jié)果。不同的是，運(yùn)動(dòng)員SF沒有出現(xiàn)該現(xiàn)象。

2.3.3 肌肉協(xié)調(diào)性的個(gè)體間比較

以上分析發(fā)現(xiàn)，肌肉間協(xié)調(diào)配合程度越高，做功相同的情況下能量消耗也越少。本研究所測(cè)五位運(yùn)動(dòng)員六部位肌肉的積分總量隨運(yùn)動(dòng)級(jí)別的降低而增大。那么他們之間的這種差別是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，還需進(jìn)一步比較。以往研究認(rèn)為各種負(fù)荷形式下肌肉收縮力或輸出功率的變化與表面肌電信號(hào)的振幅間存在著良好的線性關(guān)系[4-5]。因此，我們以RMS值為變量，比較不同運(yùn)動(dòng)員是否在運(yùn)動(dòng)級(jí)別上存在差異。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與一級(jí)運(yùn)動(dòng)員之間沒有差別，一級(jí)與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員之間沒有差別，而武英級(jí)與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員之間存在顯著性差異。見表4所示，分別在股直肌、股二頭肌、脛骨前肌、臀中肌上有顯著性差異。武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員的RMS的均值除臀大肌外，均小于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員。RMS值的大小，表示肌肉放電的平均水平，也就是說，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在放電量大小上有顯著性差異，即武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員比二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在完成動(dòng)作時(shí)更省力，肌肉的協(xié)調(diào)程度更高。

表2 武英級(jí)和二級(jí)運(yùn)動(dòng)員RMS值的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果

注：*表示P<0.05.

陳小平認(rèn)為肌肉的協(xié)調(diào)有精確、快速、應(yīng)變和經(jīng)濟(jì)等四個(gè)特征[17]。其中，經(jīng)濟(jì)指的是肌肉在對(duì)外完成相同的功的情況下,能夠節(jié)省肌肉能量的消耗。以上分析，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在節(jié)能上有顯著性差異，說明肌肉協(xié)調(diào)性的建立是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過程，它需要運(yùn)動(dòng)員在反復(fù)練習(xí)的過程中，逐步在中樞神經(jīng)系統(tǒng)上建立正確的神經(jīng)活動(dòng)程序，逐步形成神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)，肌肉內(nèi)協(xié)調(diào)、肌間協(xié)調(diào)和肌群間協(xié)調(diào)等各個(gè)方面。并且動(dòng)作技術(shù)的完成應(yīng)是一個(gè)整體系統(tǒng)，不能靠各個(gè)局部的練習(xí)達(dá)到整體效果，而要通過各個(gè)部位的協(xié)調(diào)性練習(xí)達(dá)到整體效果。提示運(yùn)動(dòng)員在練習(xí)搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作時(shí)應(yīng)結(jié)合專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)，完整練習(xí)，以訓(xùn)練神經(jīng)肌肉及肌肉間的協(xié)調(diào)性。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

3.1.1 搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作的下肢肌肉的積分肌電圖顯示：所測(cè)五名運(yùn)動(dòng)員的六部位肌肉的放電大小表現(xiàn)出相似的排列；其放電量由大到小的順序是脛骨前肌、臀中肌、臀大肌、腓腸肌、股二頭肌和股直肌。踝關(guān)節(jié)在平衡過程中較不穩(wěn)定，脛骨前肌在維持該動(dòng)作平衡階段所做的功最大。脛骨前肌持續(xù)收縮一方面維持踝關(guān)節(jié)角度的穩(wěn)定，一方面使前腳掌充分與地面接觸，增大支撐面，使腳掌像吸盤一樣固定在支撐面上，并將重心保持在支撐面內(nèi)。髖關(guān)節(jié)處于適當(dāng)?shù)奈恢门c保持穩(wěn)定是該平衡動(dòng)作的另一決定因素。提示前腳掌扒地，保持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定，保持髖關(guān)節(jié)處于直立位對(duì)于搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作非常重要。同時(shí)，另一側(cè)肢體的柔韌性是保持髖關(guān)節(jié)能否處于直立位的保證。

3.1.2 所測(cè)五名運(yùn)動(dòng)員在完成動(dòng)作時(shí)各部位肌肉的總的積分肌電值隨運(yùn)動(dòng)級(jí)別的降低而增加。武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員的搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作的下肢主要用力肌肉的肌電信號(hào)圖顯示具有肌肉收縮時(shí)間長(zhǎng)、肌電放電的時(shí)程大、振幅較小、平穩(wěn)的特點(diǎn)。其總的積分肌電值最低。完成該平衡動(dòng)作環(huán)節(jié)的發(fā)力順序是，脛骨前肌最先放電，臀中肌和臀大肌幾乎同時(shí)。遵循從下到上的發(fā)力順序。另外，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員在動(dòng)作前出現(xiàn)了肌肉“預(yù)激活”的現(xiàn)象，其他級(jí)別的運(yùn)動(dòng)員未出現(xiàn)或不明顯。

3.1.3 武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員下肢主要用力肌肉的RMS分別在股直肌、股二頭肌、脛骨前肌、臀中肌上存在顯著性差異(P<0.05)，其RMS均值均小于二級(jí)運(yùn)動(dòng)員，提示在完成該平衡動(dòng)作過程中，武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員與二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在平均放電水平上存在顯著性差異，即武英級(jí)運(yùn)動(dòng)員比二級(jí)運(yùn)動(dòng)員在完成動(dòng)作時(shí)更省力，肌肉的協(xié)調(diào)程度更高。

3.2 建議

搬腳朝天蹬直立平衡動(dòng)作屬于不穩(wěn)定的下支撐平衡，其靜力平衡是補(bǔ)償性的，神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)控制是完成該動(dòng)作關(guān)鍵。建議在訓(xùn)練該動(dòng)作或該類動(dòng)作時(shí)，首先建立正常的肌肉用力順序，注重前腳掌扒地技術(shù)的訓(xùn)練和掌握。其次是髖關(guān)節(jié)適當(dāng)位置的調(diào)整和把握。再有就是完整動(dòng)作的系統(tǒng)科學(xué)練習(xí)。協(xié)調(diào)性的建立是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過程，它需要運(yùn)動(dòng)員在反復(fù)練習(xí)的過程中，逐步在中樞神經(jīng)系統(tǒng)上建立正確的神經(jīng)活動(dòng)程序，逐步形成神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)，肌肉內(nèi)協(xié)調(diào)、肌間協(xié)調(diào)和肌群間協(xié)調(diào)等各個(gè)方面。因此科學(xué)地發(fā)展神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性練習(xí)時(shí)完成該動(dòng)作的保障。

[1] 王 健.sEMG信號(hào)分析及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].體育科學(xué),2000,20(4):56-60

[2] 李延軍,孫有平,隋新梅，等.旋轉(zhuǎn)推鉛球過渡階段肌肉用力特征的sEMG分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33(5)：50-54

[3] 劉述芝. 我國優(yōu)秀男子跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳環(huán)節(jié)肌肉用力特征及其訓(xùn)練監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)的研究[D].上海：上海體育學(xué)院博士學(xué)位論文，2011：25-26

[4] 劉述芝,吳 瑛.優(yōu)秀跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳環(huán)節(jié)支撐腿表面肌電活動(dòng)特征研究[J].河北體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24(6)：65-69

[5] 羅旋.不同形式跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程中下肢肌表面肌電圖的變化特征[M].蘇州：蘇州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009：10-21

[6] 周煒. 基于直方圖和頻譜的表面肌電信號(hào)處理[M].杭州：杭州電子科技大學(xué),2009，12

[7] 李明哲.北京市青少年鐵餅運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作的表面肌電圖分析[D].北京：首都體育學(xué)院，2010:7

[8] 張斌.武術(shù)平衡動(dòng)作的靜力學(xué)分析[J].陰山學(xué)刊，自然科學(xué)版，1996，13(4)：43-46

[9] 李世明.肌電測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[J]. 中國臨床康復(fù)，2006,10(41)：149-151

[10]孫啟柱.基于表面肌電的運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)的研究[D].北京:中國科學(xué)院研究生院，2005:31- 40

[11]Tommy Oberg. Muscle Fatigue and Calibration of EMGM measurements [J].Electromyography Kinesiology, 1995(4):239-243

[12]Naomi C, Chesler, William. Surface EMG as a Fatigue Indicator during FES-Induced Isometric Contractions [J].Electromyography Kinesiology, 1997, 7 (1):27-37

[13]Bilodeau M. EMG Power Spectra of Elbow Extensors during Ramp and Step Isometric Contraction [J].European J Apply Physiology,63:24-29

[14]羅 炯,金季春.表面肌電處理方法及在體育科研中的應(yīng)用前景[J].福建體育科技，2005,24(2):31-34

[15]劉述芝,吳瑛,李玉章.我國部分優(yōu)秀男子跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳環(huán)節(jié)肌肉用力特征[J].上海體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011,35(2):61-65

[16]費(fèi)蘭蘭,李建設(shè). 武術(shù)套路若干平衡動(dòng)作的動(dòng)力學(xué)分析[J]. 浙江體育科學(xué), 2004,26(5):82-86

[17]陳小平.“神經(jīng)支配能力”的訓(xùn)練———我國力量訓(xùn)練一個(gè)亟待解決的問題[J].中國體育教練員,2004(4):51-54

sEMG Analysis for Muscles in Upright Balance Acts with One Leg Up in Martial Arts

CUI Jing-hui1, ,ZHANG Hong-lei2， FU Li-min3
(1.College of Physical Education,Hebei Normal University,Shijiazhuang 050024,China; 2.Guangdong Industry Technical College,Guangzhou 510300,China; 3.Hebei Institute of Physical Education,Shijiazhuang 050041,China)

Through the synchronized surface electromyography telemetry and high-speed photography ， the present paper explored the muscle exertion features of Upright balance acts with one leg up in Martial arts. The results showed that the discharge capacity of the six muscles tested in five athletes' displays similar arrangement. The order of them by large to small respectively is tibialis anterior, gluteus medius, glutaeus maximus, gastrocnemius, biceps femoris, rectus femoris. The sequence of Power Application is as follows, Tibialis anterior discharge first, and gluteus medius and glutaeus maximus is almost at the same time. There exists significant differences in RMS on rectus femoris, biceps femoris, Tibialis anterior, gluteus medius.between level WuYing athletes and level 2. Compared with level 2 players, WuYing athletes are more efficient and the degrees of muscle coordination are higher during the whole acts.

Martial arts; Upright balance acts with one leg up; surface electromyogram; exertion features

2013-10-10

崔景輝(1973-)，男，河北石家莊人。副教授，碩士導(dǎo)師

研究方向：從事武術(shù)教學(xué)、訓(xùn)練研究

G852.4

A

1007-323X(2014)01-0103-06