我國優秀競走運動員核心肌群功能性特征及其對技術的影響

于紅妍，王衛星，蔡 皿

我國優秀競走運動員核心肌群功能性特征及其對技術的影響

于紅妍1，王衛星2，蔡 皿1

目的：分析競走運動員核心肌群的功能性特征，探討核心肌群功能性特征對競走技術的影響。方法：對我國6名優秀20 km競走運動員主要核心肌群進行表面肌電測試和等動肌力測試。結果：（1）左右側同名肌的MPF和AEMG存在顯著性差異（P＜0.05）。BF和RF協調性隨運動速度的提高而下降；導致支撐腿著地時膝角減小5.5°、擺動時膝角增大15.4°。（2）核心肌群等動肌力不平衡。軀干左右側旋轉和屈伸相對峰力矩之比分別為48.7%和37%。髖膝關節屈伸肌力的總不平衡比為分別為34.3%±45.7%和18.8%±5.9%。肌力的不平衡導致支撐階段兩側髖關節角位移差達到19.4°±9.9°，膝關為2.2°±1.6°。結論：核心肌群的上述特征將導致運動中身體穩定性的下降。建議運動員加強核心肌群的協調性與力量的平衡性訓練。

核心肌群；功能性特征；競走技術

在20世紀90年代初，由歐美學者提出的核心力量訓練，由于在訓練理念和訓練方法等方面對傳統力量訓練作出了補充和發展，已在我國多個國家隊的訓練中被廣泛接受和采用[1-2]，但是如何將核心力量訓練與專項特征相結合成為眾多學者和教練員亟待解決的問題。本研究嘗試從核心肌群的表面肌電特征和力量的平衡狀況兩個方面分析競走運動員核心肌群的功能性特征及其對競走技術的影響，希望為競走運動員核心力量訓練提供參考，也為核心力量研究的專項化提供思路。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以我國6名優秀20 km競走運動員為研究對象，6人均參加了2008年北京奧運會20 km競走比賽，代表目前國內該項目的最高水平（見表1）。

表1 研究對象基本情況

1.2 測試肌群的選取

參考國內外對于“人體核心”位置的界定[1-6]，將人體肌肉的起止點或起點或止點位于膈肌以下至盆底肌之間共67塊（33對+1塊膈肌）肌肉確定為人體的核心肌群[2]。根據競走技術特點及步態的生物力學分析可知[7]，在支撐腿支撐后蹬的基礎上，身體前進的動力主要來源于髖關節的轉動、擺動腿的前擺以及兩臂的協調配合擺動。所以，本研究從人體67塊核心肌群中選取了腰髖部周圍的臀大肌、腹外斜肌、腹直肌和豎脊肌、使兩臂擺動的背闊肌以及影響大腿擺動的股直肌（RF）、闊筋膜張肌、股二頭肌長頭（BF）共8對肌肉進行表面肌電的監測。

1.3 測試儀器與設備

表面肌電信號通過芬蘭MegaME3000P表面肌電測試儀（采樣頻率1 000 Hz，共模抑制比（CMRR）值為110 db，最大漂移噪音絕對值≤1．6 uV，帶通濾波范圍 8 Hz～500 Hz）采集。采集到的肌電信號通過同步信號采集卡導聯在一臺裝有MegaWin2．4表面肌電分析軟件的便攜式電腦。電腦和Qualisys紅外遠射運動技術測試系統相連（該系統由6臺拍攝相機組成，拍攝頻率250幀/s），并通過激發器實現視頻與肌電信號的同步。等動肌力測試采用德國D&R公司生產的IsoMed2000多關節等速測試儀，并配備標準化測試軟件及配件。

作者單位：1.上海交通大學體育系，上海200030；2.北京體育大學科研中心，北京100086。

1.4 測試方法與指標選取

1.4.1 等動肌力測試 （1）測試前首先對整個測試系統進行常規校正，然后嚴格按等速肌力測試要求固定好體位。測試方案見表2。

表2 等動肌力測試方案

（2）測試指標 峰力矩（Nm）、相對峰力矩（Nm/kg）、軀干、髖和膝關節屈伸肌相對峰力矩比值（F/E）等。

1.4.2 表面肌電與運動技術的同步測試 （1）測試方法。調試好肌電測試系統后，嚴格按系統軟件提供的方法，按著電極通道序號依次貼好參考電極和記錄電極，并對系統進行零點漂移檢查和噪音檢查。Qualisys運動技術測試系統的測試，首先對測試范圍在X軸、Y軸和Z軸內進行三維坐標參數標定。選取身體兩側的肩部、髂前上脊、股骨大轉子、膝關節、踝關節等10個關節的外側骨性為標志點貼感光小球。為了分析不同速度下被測肌群的肌電特征，每一運動員以3．6 m/s和4．3 m/s兩種速度進行直線運動（依據6名運動員參加2008年“好運北京國際田聯競走挑戰賽”中，第5 km至16 km男女運動員的平均速度）。當運動員進入標定范圍時開始打同步標記，系統同步采集肌電與運動技術信號。運動員完成直線運動繞回到出發點時記為一次，每一速度共記錄4次。

（2）測試指標。利用MegaWin2．4肌電信號處理軟件，通過信號頻譜分析程序，提取平均肌電波幅（AEMG）、平均功率頻率（MPF）兩項指標，并對每對核心肌進行做功與負荷分析。運動學指標為髖關節角度、膝關節角度、髖、膝關節的角位移、角位移差（角位移差＝左側關節角位移－右側同名關節角位移）。

1.5 統計學處理

應用SPSS17．0軟件包分別計算左右側核心肌在連續3個復步中的AEMG和MPF的平均值，并進行配對T檢驗。所有結果用均數±標準差表示。

2 研究結果與分析

2.1 運動過程中核心肌表面肌電的功能性特征

AEMG和MPF分別代表肌電的時域和頻域特征。表3是對6名運動員在3．6 m/s速度下，連續3個復步中的左右側同名肌MPF和AEMG平均值進行的配對T檢驗結果。結果顯示，運動員左右側對稱肌的肌電的AEMG和MPF均存在著顯著性差異（P＜0．05）。

表3 3.6 m/s速度下6名運動員左右側對稱核心肌群MPF（Hz）和AEMG（μV）指標變化（S±D）

對6名運動員運動中核心肌做功量（uVs）的統計結果顯示，在相同的運動速度下，8對核心肌群中發揮主導作用的肌群不相同，而且左右側同名肌做功大小也不相同。以運動員F1和F2為例，在連續完成3個復步過程中，F1的闊肌膜張肌在整個運動過程中做功量最大，尤其是右腿的闊肌膜張，其做功大小占到總做功量的18%，而左腿為11%，兩者差異達到了7%左右。F2以臀大肌和闊肌膜張肌做功為主，左右側腹直肌做功相差最明顯。從核心肌群的這一特征可以看出，競走運動員技術動作除符合運動生物力學原理以外，還要考慮肌群的做功和做功均衡性的問題。該結果也為運動員開展個性化的核心力量訓練提供了依據。

2.2 左右側對稱核心肌等動肌力的功能性特征

為了分析軀干左右側的旋轉和屈伸肌群力量的平衡狀態，分別將軀干左側旋轉的相對峰力矩與右側相比（LRot/RRot X100%），軀干的前屈與后伸的相對峰力矩相比（Flex/Ext×100%）。從圖1可以看出，30°/s時，6名運動員軀干左右側旋轉的相對峰力矩不平衡，其中以運動員F3最為明顯，二者相差48．7%。軀干屈與伸的肌力也有著不同程度的差異，運動員M2屈肌力量小于其伸肌力量的37%。

用關節肌力的不平衡比來分析下肢髖膝關節屈伸肌力量的平衡狀態。關節肌力不平衡比＝（左側關節相對峰力矩-右側同名關節相對峰力矩）/左側關節相對峰力矩×100%。關節肌力的總不平衡比＝關節屈肌力量的不平衡比＋伸肌力量的不平衡比。通過計算（見圖2、圖3），在60°/s速度下，髖關節屈伸肌力的總不平衡比為 34．3%±45．7%，膝關節為 18．8%±5．9%。240°/s速度時，髖關節屈伸肌力的總不平衡比為27．4%±19．2，膝關節為13．2%±5．5%。由此可以看出，運動員髖膝關節屈伸肌力普遍存在著不平衡的現象，而且運動員之間的個體差異較明顯。

圖1 30°/s時軀干左右側旋轉和屈伸相對峰力矩之比

2.3 股直肌和股二頭肌的協調性對膝關節角度的影響

將運動員在3．6 m/s和4．3 m/s速度下，左腿膝關節角度在一個復步內的角度變化曲線進行擬合發現，不同速度下的兩條膝關節角度變化的曲線并不能夠完全吻合。在支撐腿著地瞬間，6名運動員在 3．6 m/s 速度時膝關節角度為 172．7°±2．3°，而高速下為168．2°±1．5°，下降了 5．5°左右。競走裁判規則要求“前腿從著地瞬間到垂直位置必須始終伸直”，而此時較高速度下膝關節角度的減小將對技術的判罰十分不利[8]。同樣，擺動腿屈膝擺動過程中，4.3 m/s速度時的膝關節角度比3.6 m/s增大15.4°±3.4°。我國競走運動員的步幅相對國外優秀運動員普遍偏小，而此時，擺動腿膝角增加將影響步幅的提高。可見此時，運動速度提高后著地腿和擺動腿的膝關節角度對競走技術產生了不利的影響。

股直肌和股二頭肌是影響膝關節角度的一對重要核心肌群，分析過程中，將運動員在3.6 m/s和4.3 m/s速度下，股直肌和股二頭肌在連續3個復步中放電幅值按放電時序進行擬合（見圖4、圖5）。通過比較發現，在低度下的股直肌和股二頭肌的放電節奏伴隨著膝關節的屈與伸，出現了“一張一弛”交替性的協調放電的特征。當運動速度提高后，在膝關節的屈與伸的同時，股直肌和股二頭肌放電節奏受到了影響，在多個動作時相內表現出了共同收縮、持續放電的特點。由于股直肌和股二頭肌在形成膝關節角度上是一對主動肌與對抗肌的關系，運動中二者的同時收縮將會影響運動中膝關節角度的變化。影響程度還有待于用量化的方法做進一步的分析。

圖2 60°/s運動員左右側髖膝關節肌力量總不平衡比

圖3 240°/s運動員左右側髖膝關節肌力總不平衡比

圖4 3.6 m/s時F1的BF和RF在連續3個復步中放電幅值的時序擬合

圖5 4.3 m/s時F1的BF和RF在連續3個復步中放電幅值的時序擬合

2.4 髖膝關節屈伸肌力量的不平衡對運動中髖膝關節角位移的影響

本研究統計出4.3 m/s時，6名運動員在前、后支撐階段左右側髖膝關節的角位移的差（見圖6、圖7）。結果顯示，6名運動員在支撐階段髖關節角位移差平均為19.4°±9.9°，其中以運動員F2在前支撐階段位移差最大，為35.4°。膝關節角位移差平均為2.2°±1.6°，最大達到5.3°左右。根據動量定理，沖量等于動量的變化量，當環節質量m和旋轉半徑r是一個常量，在運動速度一定時，肌肉收縮的力量F直接與Δω相關，即肌力不等可以直接導致關節角度的變化量不同。根據上面分析結果，6名運動員下肢左右側髖膝關節的屈伸肌力都存在著明顯的差異，所以，將會導致左右側髖膝關節角位移的變化量不相同。

下肢髖膝踝角度是運動中身體重心的調節器，運動中6名運動員左右側髖膝關節角位移的差異，必然導致引運動中身體重心的穩定性的下降。而且，關節力量的不平衡會增加運動損傷的發生的可能[9-11]。所以，建議運動員在核心力量訓中，關注肌肉力量的平衡性發展。從這個角度來看，核心力量訓練不僅是平衡性的訓練，也是追求力量平衡的訓練。

圖6 3.6 m/s時運動員左右側髖關節在支撐階段角位移差

圖7 3.6 m/s時運動員左右側膝關節在支撐階段角位移差

3 結論與建議

（1）在運動過程中，6名競走運動員左右側對稱肌的做功大小不相同。股直肌和股二頭肌協調性隨運動速度的提高而下降。這使支撐腿在著地時膝角減小、擺動時膝角增大。膝角的這種變化容易導致技術犯規。（2）6名運動員軀干的旋轉、屈伸以及左右側髖膝關節屈伸的等動肌力都不平衡。這種不平衡導致了在支撐階段異側髖膝關節角位移的明顯差異，進而影響了運動中身體重心的穩定性。（3）建議競走運動員在核心力量訓練中注重異側同名核心肌力量的平衡訓練以及針對不同運動員開展個性化的核心肌的協調性訓練。

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Functions of the Core Muscles and Its Effects on Technique During Race Walking

YU Hongyan1，WANG Weixing2，CAI Min1
（1．Dept．of PE，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200030，China；2．Beijing Sports University，Beijing 100086，China）

Purpose：To find the function of core muscles of race walkers and the effects of the functions of core muscles on walking technique．Method：Two tests of SEMG and isotonic muscle strength of main core muscles were conducted for 6 elite 20 km race walkers．Results：There are significant different on MPF and AEMG on the same muscles （P＜0．05）．The coordination between BF and RF decreased with the speed increased，which caused the knee joint angle declined 5．5°on support leg during landing and increased 15．4°on swing leg during swing．Isotonic strength of core muscles are imbalance．The percent of LRot/RRot and Flex/Ext on trunk were 48．7%and 37%．The percent of imbalance of hip joint was 34．3%±45．7%，knee joint was 18．8%±5．9%．The imbalances of core muscles make left and right hip joint angle different to 19．4°±9．9°and knee joint to 2．2°±1．6°during walking．Conclusions：The imbalance on SEMG and isotonic strength of core muscles will cause the body unstable during walking．The suggestions were proposed to pay more attention on the strength balance and coordination training of core muscles individually for race walkers．

core muscles；functional character；race walking technique

G 821；G804．22

A

1005-0000（2010）05-0378-03

2010-03-17；

2010-08-30；錄用日期：2010-09-03

國家科技支撐計劃項目（項目編號：2006BAK37B03）

于紅妍（1976-），女，山東萊陽人，講師，研究方向為運動訓練與體質健康。