跳遠與跳遠專項跳躍練習起跳腿表面肌電特征比較

葛青等

摘 要：運用表面肌電技術對跳遠和3種專項跳躍練習起跳動作進行測試，以揭示二級跳遠運動員跳遠專項跳躍練習與跳遠起跳動作表面肌電活動特征。結果顯示：跳遠起跳動作主要是由小腿前、后肌群、股直肌和半腱肌完成退讓性支撐，由股二頭肌、股內、外側肌、臀大肌和半腱肌完成大、小腿的快速蹬伸動作和維持軀干直立姿勢。五步助跑五級單足跳起跳動作主要是股直肌和股內側肌完成退讓性支撐，由髖部和大腿后肌群、小腿前后肌群完成伸踝和大腿后伸動作。五步助跑五級跨步跳起跳腿主要由大、小腿后肌群完成退讓性支撐，由臀大肌和大、小腿前肌群完成起跳腿髖、膝、踝的蹬伸起跳動作。起跳腿跳深跳遠（臺高60 cm）練習主要由股直肌完成退讓性支撐，由臀大肌、大腿前后肌群和小腿前后肌群完成大、小腿及踝關節的蹬伸動作。上述特征提示：五步助跑五級單足跳和起跳腿跳深跳遠練習（臺高60 cm）對跳遠起跳向心收縮的影響大于離心收縮；五步助跑五級跨步跳練習對跳遠起跳離心收縮的影響大于向心收縮。

關鍵詞： 跳遠；專項跳躍練習；起跳腿；表面肌電；肌電活動

中圖分類號： G 823.3 文章編號：1009783X（2013）05047506 文獻標志碼： A

跳遠起跳要求運動員必須具備較高的下肢爆發力，教練員通常通過一些跳躍練習來提高運動員的爆發力，這些跳躍練習手段通常稱為跳遠專項跳躍練習。跳遠起跳過程中，起跳腿肌肉用力過程是先離心收縮，經等長收縮迅速轉化為向心收縮，這個過程的效果主要體現在2個方面：一是肌肉由離心到向心收縮的轉換時間，工作肌產生的能量只有在一定時間內才能發揮它的作用。二是肌肉在被迅速拉長時的速度越快，產生張力越大[1]，從被動拉長轉為主動收縮的過程越短，產生的收縮力量也越大；因此，起跳腿伸肌的等長收縮、離心收縮及離心到向心收縮的快速轉換能力是運動員成功完成起跳動作的基礎。跳遠起跳過程中，起跳腿關節的變化不同，則肌纖維的長度變化不同，對肌梭的刺激不同，肌梭產生的向心沖動隨之不同，故運動神經元向該肌群發放的傳出沖動也不同，所以肌肉表現的反射性收縮力量也不同[2]。許多研究成果表明，積分肌電與肌力之間存在高度相關關系[3]。肌肉的積分肌電值在一定程度上反映了肌肉力量情況，因此，運用表面肌電測量方法，測量起跳腿用力時體表各肌肉的放電程度，可以反映出起跳腿在用力過程中各肌肉的用力特征。通過對跳遠專項跳躍練習與跳遠起跳腿用力過程表面肌電特征進行比較分析，從肌電層面分析跳遠專項跳躍練習對提高跳遠起跳腿肌肉收縮能力的作用，為這些專項跳躍練習手段更加科學合理的在實踐中應用提供借鑒。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

研究對象為天津體育學院8名男子二級跳遠運動員（平均成績6.86 m）跳遠起跳與跳遠專項跳躍練習的起跳動作。

1.2 研究方法

1.2.1 專家調查法

根據研究目的及需要，設計了《部分跳遠專項跳躍練習手段篩選的調查問卷》，對部分高校和從事跳遠研究的專家及部分省、市跳遠高級教練員進行問卷調查。共發放問卷35份，回收34份，有效33份，回收率97%，有效率97%。采用重測法和專家問卷測評法對問卷信度、效度進行檢驗，結果表明問卷具有較高信度（r=0.896）與效度，能滿足本研究的需要。通過對調查結果整理，篩選出跳遠常用專項跳躍練習手段為五步助跑五級單足跳、五步助跑五級跨步跳和起跳腿跳深跳遠（臺高60 cm）。

1.2.2 實驗法

1.2.2.1 測試儀器

采用2臺日產SONY攝像機（50 p/s）和1套美國產NORAXON TeleMyo 2400R八導遙測肌電儀（采樣頻率為1 000 Hz/s）對研究對象進行同步測試，使用閃光燈作為外同步信號。

1.2.2.2 數據采集

實驗在天津體育學院田徑館進行。運動學數據采集是通過2臺攝像機進行定點三維拍攝，機高1.1 m，2臺攝像機夾角85°，攝像機架在垂直于拍攝范圍中心點18 m處，拍攝范圍5 m。

根據跳遠專項特點，確定起跳腿8塊測試肌肉分別為：股直肌、股外側肌、股內側肌、脛骨前肌、臀大肌、股二頭肌、腓腸肌（外側頭）和半腱肌，如圖1所示。

在常規清潔處理所測肌肉表面皮膚后，將兩電極中心點順肌纖維縱軸方向貼至適宜位置，并用彈性繃帶及網套固定以減少噪聲信號干擾。實驗前記錄各肌肉的最大自主收縮（MVC）肌電圖。

1.2.2.3 數據處理

采用美國Ariel運動圖像解析系統、鄧普斯特人體模型經過圖像剪輯→圖像解析→數字化→數字低通濾波→數據解析→導出數據等步驟對數據進行處理，濾波值為8Hz。使用美國MRXP 1.07 Master Edition分析軟件，對原始肌電信號進行平滑處理，獲得相關表面肌電學參數。

圖 1 下肢測試肌肉及表面電極安置

2 實驗結果與分析

為了研究方便，本研究把起跳動作分為2個階段，起跳腳著地至膝關節最大緩沖為離心工作階段，膝關節最大緩沖至起跳腿離地為向心工作階段[4]。運用積分肌電值和貢獻率，研究跳遠專項跳躍練習和跳遠起跳動作起跳腿各體表肌肉的用力特征。

2.1 五步助跑五級單足跳與跳遠起跳階段表面肌電特征比較分析

2.1.1 五步助跑五級單足跳與跳遠起跳離心工作階段表面肌電特征比較分析

表1顯示：離心工作階段，實驗對象五步助跑五級單足跳與跳遠起跳主要體表用力肌肉的積分肌電值雖無顯著性差異（P>0.05）；但8塊肌肉的積分肌電活動差異較大，其中半腱肌、脛骨前肌、臀大肌和股內側肌的積分肌電值大于跳遠起跳相對應的工作肌肉。說明該動作對于這4塊體表肌肉肌纖維的調動有積極作用，股二頭肌、股直肌、股外側肌和腓腸肌外側肌的積分肌電值小于跳遠起跳離心工作階段。

表 1 五步助跑五級單足跳與跳遠起跳離心工作階段積分肌電值與貢獻率

五步助跑五級單足跳起跳腿離心工作階段各肌肉貢獻率較大的依次為半腱肌（18.29%）、腓腸肌外側（16.11%）、脛骨前肌（13.61%）、臀大肌（11.57%）；跳遠起跳腿依次為腓腸肌外側（19.26%）、半腱肌（15.97%）、股外側肌（12.86%）、脛骨前肌（12.72%）、股直肌（11.51%）和臀大肌（11.44%）。從肌肉積分肌電值和貢獻率可看出，離心工作階段，五步助跑五級單足跳練習對跳遠起跳動作在該階段起主要作用的股外側肌幫助不大。

2.1.2 五步助跑五級單足跳與跳遠起跳向心工作階段表面肌電特征比較分析

由表2可知，向心工作階段，腓腸肌外側在完成五步助跑五級單足跳與跳遠起跳動作時的積分肌電值表現出非常顯著性水平差異（P<0.01）。說明采用五步助跑五級單足跳作為跳遠專項跳躍練習手段時，神經肌肉系統對動作的控制與跳遠起跳在腓腸肌外側的神經肌肉肌電表現上不同。其余均無顯著性意義（P>0.05）。在其余7塊肌肉中，半腱肌、臀大肌、脛骨前肌的積分肌電值大于跳遠起跳，表明向心工作階段該練習對腓腸肌外側、半腱肌、臀大肌、脛骨前肌有較大影響。股二頭肌在完成五步助跑五級單足跳和跳遠起跳向心工作時的積分肌電值近乎相等。股外側肌、股內側肌和股直肌的積分肌電值遠小于跳遠起跳，說明向心工作時這3塊肌肉運動單位的募集水平不能滿足跳遠起跳動作的要求。

表 2 五步助跑五級單足跳與跳遠起跳向心工作階段積分肌電值與貢獻率

從各肌肉完成動作的貢獻率看，向心工作階段，五步助跑五級單足跳貢獻率較大的依次為：腓腸肌外側（23.4%）、半腱肌（17.89%）、股二頭肌（13.69%）、臀大肌（12.7%）；跳遠起跳貢獻率較大的依次為股二頭肌（17.32%）、股外側肌（15.77%）、腓腸肌外側（13.93%）、半腱肌（13.73%）、臀大肌（11.29%）。可以看出，五步助跑五級單足跳向心工作階段主要發展二級運動員起跳腿腓腸肌外側、半腱肌、股二頭肌和臀大肌的克制性工作能力，而對此階段跳遠起跳蹬伸起主要作用的股外側肌幫助不大。

2.2 五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳階段表面肌電特征比較分析

2.2.1 五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳離心工作階段表面肌電特征比較分析

表3顯示，離心工作階段，股二頭肌在五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳的積分肌電值存在非常顯著性差異（P<0.01），其余7塊肌肉均無顯著性意義（P>0.05）。五步助跑五級跨步跳股二頭肌的積分肌電值是跳遠起跳對應肌肉積分肌電值的2.21倍，說明離心工作階段，在完成五步助跑五級跨步跳動作時，神經肌肉系統對動作的控制與跳遠起跳動作在股二頭肌的神經肌肉肌電表現上不同，股二頭肌的運動單位的募集水平超出了跳遠起跳動作對股二頭肌的運動單位的募集要求。原因是由于五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳這2個練習動作形式不同，故而導致股二頭肌在離心工作階段肌肉放電強度和放電頻率的區別。同時也說明了五步助跑五級跨步跳練習對股二頭肌的離心收縮影響較大。在其余7塊肌肉中，股外側肌、股直肌、脛骨前肌、腓腸肌外側和股內側肌的積分肌電值大于跳遠起跳相對應肌肉的積分肌電值，半腱肌、臀大肌的積分肌電值小于跳遠起跳相對應肌肉的積分肌電值。說明五步助跑五級跨步跳練習對跳遠起跳離心收縮時的股外側肌、股直肌、脛骨前肌、腓腸肌外側和股內側肌肌纖維的募集和調動有積極作用。

表 3 五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳離心工作階段積分肌電值與貢獻率

從貢獻率看，離心工作階段，五步助跑五級跨步跳起跳腿貢獻率較大的肌肉依次為腓腸肌外側（23.56%）、股二頭肌（18.09%）、脛骨前肌（13.28%）和半腱肌（11.49%），與跳遠起跳貢獻率較大的腓腸肌外側（19.26%）、半腱肌（15.97%）、股外側肌（12.86%）和脛骨前肌（12.72%）比較相似，說明在離心工作階段，五步助跑五級跨步跳練習對跳遠起跳有積極的促進作用，基本達到跳遠起跳離心收縮所需的主要肌肉的收縮強度和運動單位的募集。

2.2.2 五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳向心工作階段表面肌電特征比較分析

從表4可以看出，向心工作階段，腓腸肌外側的積分肌電值在完成五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳動作時，表現出顯著性水平差異（P<0.05），是跳遠起跳腿腓腸肌外側積分肌電值的1.81倍。其余7塊肌肉的積分肌電值均無顯著性差異（P>0.05）。說明采用五步助跑五級跨步跳練習時，神經肌肉系統對起跳腿向心工作階段動作的控制與跳遠起跳動作，在腓腸肌外側的神經肌肉肌電表現上不同，五步助跑五級跨步跳起跳腿腓腸肌外側的肌纖維運動單位的募集水平遠大于跳遠起跳向心工作階段腓腸肌外側運動單位的募集程度，同時也說明該練習對腓腸肌外側的向心收縮有較大影響。其余7塊肌肉中，臀大肌、脛骨前肌和股直肌的積分肌電值大于跳遠起跳所對應肌肉的積分肌電值，股外側肌、股內側肌、股二頭肌和半腱肌的積分肌電值小于跳遠起跳所對應肌肉的積分肌電值。從貢獻率看，向心工作階段，五步助跑五級跨步跳起跳腿貢獻率較高的依次為腓腸肌外側（23.4%）、臀大肌（13.82%）、脛骨前肌（13.22%）、股二頭肌（12.83%），說明該練習對于上述體表肌肉的肌纖維的調動和收縮有積極作用。

表 4 五步助跑五級跨步跳與跳遠起跳向心工作階段積分肌電值與貢獻率

2.3 起跳腿跳深跳遠練習（臺高60 cm）與跳遠起跳階段表面肌電特征比較分析

2.3.1 起跳腿跳深跳遠（臺高60 cm）與跳遠起跳離心工作階段表面肌電特征比較分析

由表5可知，離心工作階段，半腱肌、股二頭肌的積分肌電值在完成跳深跳遠（60 cm）起跳與跳遠起跳動作時表現出顯著性水平差異（P<0.05）。腓腸肌外側的積分肌電值在完成跳深跳遠（60 cm）起跳與跳遠起跳動作中表現出非常顯著性水平差異（P<0.01），且均小于跳遠起跳對應3塊肌肉的積分肌電值，其余肌肉無顯著性差異（P>0.05）。說明離心工作時，采用起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習，神經肌肉系統對起跳腿動作的控制與跳遠起跳動作在腓腸肌外側、半腱肌和股二頭肌的神經肌肉肌電表現上不同，它的神經信號傳出、肌肉間協調和肌纖維的動員程度不能模擬跳遠起跳中離心工作階段腓腸肌外側、半腱肌和股二頭肌的肌肉表現。同時也說明起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習對跳遠起跳動作腓腸肌外側、半腱肌和股二頭肌的離心收縮作用較小。實驗結果顯示，離心工作階段，起跳腿跳深跳遠（60 cm）所測8塊肌肉的積分肌電值除股直肌大于跳遠起跳動作對應肌肉的積分肌電值外，其余7塊肌肉的積分肌電值均小于跳遠起跳對應肌肉的積分肌電值。說明股直肌對跳遠起跳離心收縮有一定影響。其余肌肉均達不到跳遠起跳離心收縮時所需要的肌肉收縮強度和運動單位的募集。

表 5 跳深跳遠起跳（60 cm）與跳遠起跳離心工作階段積分肌電值與貢獻率

從貢獻率看，起跳腿跳深跳遠（60 cm）起跳離心工作階段貢獻率較高的依次為股直肌（22.04%）、脛骨前肌（17.53%）、股外側肌（13.62）和臀大肌（13.04%），說明離心工作階段，起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習主要依賴大腿前肌群、髖部后肌群及小腿前肌群完成退讓性支撐動作。

2.3.2 起跳腿跳深跳遠（臺高60 cm）與跳遠起跳向心工作階段表面肌電特征比較分析

實驗結果顯示，向心工作階段，腓腸肌外側在完成起跳腿跳深跳遠（60 cm）起跳與跳遠起跳時表現出顯著性水平差異（P<0.05），見表6。說明向心工作時，采用起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習，神經肌肉系統對起跳腿動作的控制與跳遠起跳動作在腓腸肌外側的神經信號傳出和運動單位的募集水平達不到模擬跳遠起跳向心工作階段腓腸肌外側的肌肉表現。其余7塊肌肉的積分肌電值在完成2個動作時不存在顯著性水平差異（P>0.05）。在8塊肌肉中，半腱肌和脛骨前肌的積分肌電值大于跳遠起跳，說明向心工作階段，起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習對這2塊體表肌肉肌纖維的調動和收縮有積極作用。

表 6 起跳腿跳深跳遠（60 cm）起跳與跳遠起跳向心工作階段積分肌電值與貢獻率

表6顯示，向心工作階段，起跳腿跳深跳遠（60 cm）貢獻率較高的肌肉依次為半腱肌（19.65%）、股二頭肌（17.2%）、脛骨前肌（14.13%）、股外側肌（13.32%）。說明該練習對發展大腿前、后肌群和小腿前肌的克制性收縮有一定效果，與白怡春[5]的研究結果基本一致。

3 討論

Bilodeau等[6]研究認為，在相同的時間內某一肌肉的iEMG大小和其用力程度成高度正相關。跳遠起跳動作是全身肌肉綜合作用的結果。從離心工作到向心工作，起跳腿除腓腸肌外側的積分肌電值減小外，其余7塊肌肉的積分肌電值均是向心工作大于離心工作。7塊肌肉的積分肌電值以其增量大小排序分別為股二頭肌（2.12倍）、股內側肌（1.97倍）、股外側肌（1.61倍）、臀大肌（1.29倍）、半腱肌（1.13倍）、股直肌（1.09倍）和脛骨前肌（1.04倍）。說明跳遠起跳動作主要是由小腿前、后肌群、股直肌和半腱肌完成退讓性支撐，以保持適宜的髖、膝、踝角度和身體重心高度，為后續的快速蹬伸作好充分準備。由股二頭肌、股內、外側肌、臀大肌和半腱肌完成大、小腿的快速蹬伸動作和維持軀干直立姿勢。

從實驗結果可知，本研究選用的3種跳遠專項跳躍練習手段與跳遠起跳動作下肢主要肌肉的肌電活動有一定的相似性。資料顯示：專項練習手段只有在肌肉的工作方式和沖動頻率與專項技術一致時，才能使肌肉力量朝著專項技術的方向發展；只有肌肉與肌群間的配合與專項技術特點一致，才能將機體各環節的肌力整合形成正確的用力順序[7]。五步助跑五級單足跳從離心工作到向心工作，除股直肌外其余7塊肌肉的積分肌電值均是向心工作大于離心工作。7塊肌肉以其積分肌電值增量大小排序分別為腓腸肌外側（2.38倍）、股二頭肌（2.22倍）、臀大肌（1.8倍）、半腱肌（1.6倍）、股外側肌（1.4倍）、脛骨前肌（1.31倍）和股內側肌（1.1倍）。股直肌在完成五步助跑五級單足跳時，其神經肌肉放電模式與跳遠起跳相悖，即跳遠起跳動作中股直肌的離心工作小于向心工作，而五步助跑五級單足跳起跳腿股直肌的離心工作大于向心工作。這種差異源于2種起跳動作具有不同的外在表現形式。五步助跑五級單足跳起跳動作主要是股直肌和股內側肌完成退讓性支撐，以維持適宜的緩沖膝角。由髖部和大腿后肌群、小腿前后肌群完成伸踝和大腿后伸動作。作為跳遠專項跳躍練習手段，五步助跑五級單足跳對跳遠起跳向心收縮的影響大于離心收縮。

五步助跑五級跨步跳從離心工作到向心工作，除股二頭肌的積分肌電值減小外，其余7塊肌肉的積分肌電值均是向心工作大于離心工作。7塊肌肉以其積分肌電值增量大小排序分別為臀大肌（1.94倍）、股內側肌（1.78倍）、股外側肌（1.26倍）、脛骨前肌（1.16倍）、股直肌（1.14倍）、腓腸肌外側（1.07倍）和半腱肌（1.01倍）。說明五步助跑五級跨步跳起跳腿主要由大、小腿后肌群完成退讓性支撐，由臀大肌和大、小腿前肌群完成起跳腿髖、膝、踝的蹬伸起跳動作。作為跳遠專項跳躍練習手段，五步助跑五級跨步跳對跳遠起跳離心收縮的影響大于向心收縮。

起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習從離心工作到向心工作，除股直肌的積分肌電值減小外，其余7塊肌肉的積分肌電值均為向心工作大于離心工作。7塊肌肉以其積分肌電值增量大小排序分別為半腱肌（3.68倍）、股二頭肌（3.27倍）、腓腸肌外側（2.19倍）、股外側肌（2.05倍）、股內側肌（1.9倍）、臀大肌（1.48倍）和脛骨前肌（1.46倍）。說明起跳腿跳深跳遠（60 cm）練習主要由股直肌完成退讓性支撐，以保持適宜的髖、膝關節角度和身體重心高度，為蹬伸作準備。由臀大肌、大腿前后肌群和小腿前后肌群完成大、小腿及踝關節的蹬伸動作。作為跳遠專項跳躍練習手段，起跳腿跳深跳遠（60 cm）對跳遠起跳向心收縮的影響大于離心收縮。

此外，從運動解剖學角度看，跳遠起跳動作下肢主要體表肌肉多為雙關節肌，采用本研究所選用的3種跳遠專項跳躍練習手段不僅有助于發展起跳腿的肌肉力量，還有助于克服跳遠起跳時主要發力肌肉的“主動不足”與“被動不足”現象，但對于跳遠起跳而言，作為跳遠專項跳躍練習手段其主要用力肌群的肌肉放電強度并非越大越好，還要考慮專項跳躍練習起跳腿主要肌肉、肌群間的配合及協調用力與跳遠起跳動作的一致性程度，只有這樣才能將機體各環節的肌力整合形成專項所需要的用力順序。

文獻指出，不同訓練方式、訓練強度對于骨骼肌纖維類型也有不同影響[89]。通過對實驗數據分析發現，雖然實驗對象都是二級運動員，但在完成每一人次專項跳躍練習時，部分數據差異較大。說明同一練習每人每跳次起跳腿主要體表肌肉收縮強度不同。該結果提示教練員，在運用跳遠專項跳躍練習手段時，必須要求運動員按照跳遠專項的要求用全力完成練習并達到一定的強度（距離）要求，只有這樣才能使肌肉力量朝著專項技術需要的方向發展。

4 結論與建議

4.1 結論

1）跳遠起跳動作主要是由小腿前、后肌群、股直肌和半腱肌完成退讓性支撐，以保持適宜的髖、膝、踝角度和身體重心高度，為快速蹬伸作好充分準備。由股二頭肌、股內、外側肌、臀大肌和半腱肌完成大、小腿的快速蹬伸動作和維持軀干直立姿勢。

2）五步助跑五級單足跳起跳動作主要是股直肌和股內側肌完成退讓性支撐，以維持適宜的緩沖膝角。由髖部和大腿后肌群、小腿前后肌群完成伸踝和大腿后伸動作。作為跳遠專項跳躍練習手段，該練習對跳遠起跳向心收縮的影響大于離心收縮。

3）五步助跑五級跨步跳起跳腿主要由大、小腿后肌群完成退讓性支撐，由臀大肌和大、小腿前肌群完成起跳腿髖、膝、踝的蹬伸起跳動作。作為跳遠專項跳躍練習手段，該練習對跳遠起跳離心收縮的影響大于向心收縮。

4）起跳腿跳深跳遠（臺高60 cm）練習主要由股直肌完成退讓性支撐，由臀大肌、大腿前后肌群和小腿前后肌群完成大、小腿及踝關節的蹬伸動作。作為跳遠專項跳躍練習手段，該練習對跳遠起跳向心收縮的影響大于離心收縮。

5）本研究僅對二級水平跳遠運動員跳遠起跳及3種專項跳躍練習手段下肢主要肌肉表面肌電變化特征進行研究，其他等級運動員是否具有相似規律有待進一步研究探討。

4.2 建議

在提高跳遠起跳腿離心收縮能力時，可多采用五步助跑五級跨步跳練習。在提高跳遠起跳腿向心收縮能力時，可多采用五步助跑五級單足跳練習和起跳腿跳深跳遠練習。

參考文獻：

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