旋轉推鉛球最后用力階段肌肉用力特征的sEMG分析

孫威　賈剛

摘要：采用表面肌電對人體16塊肌肉進行肌電測試，結合錄像解析，分析高水平旋轉推鉛球運動員最后用力階段表面積分肌電貢獻率的大小，結果表明該階段主要的用力肌肉為右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓腸肌、右腿腓腸肌、三角肌和胸大肌。該階段發力肌肉積分肌電貢獻率的大小與該階段的技術動作特點有密切關系。在平時訓練時應注意發展主要發力肌肉的力量，同時也應該注意發展與此相關的其他肌肉的力量。

關鍵詞：旋轉推鉛球；最后用力；肌肉；表面肌電

中圖分類號：G824.1文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2014）01-0077-03

表面肌電（sEMG）信號，是神經肌肉系統的生物電變化在皮膚表面加以引導，放大，并記錄和顯示所得到的一維時間序列號，是從皮膚表面通過電極引導記錄下來的神經肌肉系統活動時的生物電信號，它與肌肉的活動狀態和功能狀態之間存在著不同程度的關聯性，因而能在一定程度上反映神經肌肉系統的活動及其控制策略[1]。鄭宏偉等[2]應用表面肌電分析發現，采用骸關節伸展狀態下的下蹲動作進行下肢力量訓練，對提高短跑選手途中跑的能力起到一定的作用。在網球研究方面，slatetl[3]為了研究不同網球球拍的大小對前臂和肩部肌肉的影響，利用遙感肌電技術對受試者在預備和反手擊球動作的前臂伸肌群和三角肌前部進行肌電記錄，結果表明，球拍大小的改變對于前臂伸肌群和三角肌前部的肌電幅值有影像。孟昭瑞[4]對柔道運動員一本背負投技術進行表面肌電測試發現，在一本背負投技術動作中兩側腹直肌，右側朧二頭肌，左側三角肌后束是主要用力肌肉，運動員應該加強以上肌肉的快速力量和力量耐力練習。隨著運動訓練設備的完善，肌電技術應用也越來越廣泛。前面多數是利用表面肌電對主動肌進行研究，2008年Hirokwal[5]對自行車運動員髓關節和膝關節處肌肉肌電研究表明，拮抗肌肌肉間的協同收縮可以提供良好的關節穩定。這就提示廣大教練員在訓練運動員時不能忽視起固定作用的那部分肌肉，堅實有力的固定對動作的完成至關重要。對sEMG研究較多的當屬浙江大學的王健教授[1]。他利用sEMG技術對眾多項目運動員研究后認為：由于sEMG信號變化與肌肉活動狀態及功能狀態之間存在較好的關聯，且sEMG信號的獲取與分析具有實時性、客觀性、敏感性及靈活性等特點，故sEMG信號分析常被用于人的肌肉工作相關性研究，如肌肉工作技能協調性和合理性分析、步態分析、肌肉活動狀態及疲勞狀態分析。認為各種肌肉負荷形式下肌肉收縮力或輸出功率的變化與sEMG信號的振幅間存在著良好的線性關系。王健的研究成果為我們進行旋轉擲鉛球技術的研究提供了理論依據。

1研究對象與方法

1.1研究對象2名山東省田徑隊男子鉛球運動員，基本情況見表1。

表1研究對象基本情況

序號1姓名1年齡1身高（m）1體重（kg）1運動年限（年）1運動等級11吳××12011.831110181健將21李××12311.8811201101健將

山東體育學院學報第30卷第1期2014年2月 孫威，等旋轉推鉛球最后用力階段肌肉用力特征的sEMG分析No.1 20141.2研究方法

1.2.1文獻資料和訪談法通過在中國知網和萬方數據庫檢索最近幾年發表的表面肌電學方面的文章，并與教練員和運動員溝通，獲取本研究所需要的資料，為研究的順利進行提供依據。

1.2.2實驗法

1.2.2.1實驗儀器和設置采用2臺索尼高清攝像機（sony HX1000），其拍攝頻率為50幅/s，快門為1/500 s。每臺儀器距離投擲圈14.5 m，鏡頭距離地面1.2 m。肌電采集設備使用MEGA肌電系統（Muscle Tester，MT-M6T8-0-10EN，Mega Electronics Ltd， Finland）共16通道。采集頻率1 000 Hz。電極使用一次性心電電極（Ag/AgCI，上海申風醫療保健用品公司）。測試肌肉共16塊。

1.2.2.2測試肌肉的選取依人體生理學和運動解剖學，通過以往研究者肌肉的選取方法，同時結合旋轉推鉛球的典型的用力肌肉，在專家、運動員和教練員的配合下，在本次研究對象身上選取左背闊肌、右背闊肌、右腹外斜肌、左腹外斜肌、右股直肌、左股直肌、右股二頭肌、左股二頭肌、右腓腸肌、左腓腸肌、右脛骨前肌、左脛骨前肌、右胸大肌、右三角肌、右肱二頭肌、右肱橈肌，共16塊肌肉。

1.2.2.3同步設置對于同步問題，在每臺攝像機前面放一個串聯連接的閃光燈，當開始信號在肌電里面發出時，同時在攝像機可以記錄到一個很亮的閃光點，然后進行同步。

1.2.2.4電極的粘貼首先用醫用酒精擦拭需要粘貼電極部位的皮膚表面，等皮膚表面酒精揮發完，皮膚表面干燥之后，沿著肌肉纖維的走向粘貼電極片，一片電極片粘貼在所測肌肉的肌腹的位置，另一片電極順著肌肉纖維的方向，粘貼在距離第一片電極大約3 cm的地方，同時在肌肉的末端，一般是關節處貼上零電極。等電極片貼好之后，需要用醫用膠布將電極片固定，在腿部等測試時，運行線速度較大的部位，需要進一步的固定。使用32 MB數據采集卡（MITSUBISHI，MF832M-GMCAV01）采集肌電信號。等所有測試電極貼好之后，用繃帶將全部導線固定在身體上，纏繃帶時不能影響其投擲動作的正常發揮。

1.2.2.5數據處理對于肌電數據的處理，采用我國自行開發的DASYLab810肌電分析軟件；肌電數據分析，采用積分肌電指標進行。

2研究結果與分析

2.1運動階段的劃分根據山東體育學院毛永[6]的研究結果，完整的旋轉推鉛球技術包括以下5個階段：雙支撐階段、單支撐階段、騰空階段、過渡階段和最后用力階段。最后用力階段（見圖1）是從右腳單支撐結束、左腳落地后開始的。此時人體的下肢進入雙支撐階段，骨盆及雙腿處于比較固定的姿勢，肩軸與髖軸之間處于較大的扭緊狀態。在左腿牢固支撐的情況下，右腿右髖積極轉動用力，而投擲臂不要急于主動加速，要跟隨腰髖的轉動而逐漸加速，同時左臂適時地向投擲方向擺動，使胸部的肌群形成預先的伸展拉長，為后面以胸帶臂加速用力做準備。在下肢和軀干持續向前用力的基礎上，左肩左臂及時地制動配合兩腿用力蹬伸，挺胸伸臂急劇加速有力地將鉛球推出，為保持出手后的身體平衡，整個身體隨慣性換步左轉。

圖1最后用力階段（左腳著地至鉛球出手）影像圖2.2肌電測試結果和分析

2.2.1腰腹部及下肢肌肉積分肌電貢獻率

圖2顯示，最后用力階段肌肉發力從大到小依次為：右腹外斜肌、左股直肌、右腓腸肌、右股直肌、左腓腸肌、左脛骨前肌、右脛骨前肌等等。

最后用力階段右腹外斜肌、左股直肌、右腓腸肌、右股直肌、左腓腸肌、左脛骨前肌、右脛骨前肌這7塊肌肉表現出很強的放電情況，說明這7塊肌肉應該是最后用力階段的主要發力肌肉。

圖2最后用力階段腰腹部及下肢肌肉積分肌電貢獻率結果此結果與李延軍[7]研究結果相似。李延軍的研究中采用表面肌電對我國優秀旋轉推鉛球運動員張俊的技術進行研究，結果顯示在最后用力階段左腿腓腸肌、右腿腓腸肌、左股直肌、右股直肌是主要的發力肌肉，與本研究的結果相吻合。

運動員在左腳落地后，軀干繼續向左轉動同時軀干左屈，要求右腹外斜肌增大肌肉力量；發力階段膝關節和踝關節以最大的加速度伸展，此時使膝關節伸的股直肌和使踝關節趾屈的腓腸肌肌力增大，用力階段的7塊肌肉的發力符合該階段的技術特點。

提示在日常訓練中可以多做一些與該階段相關的肌肉力量訓練，比如發展腹外斜肌力量可以采用反方向的負重轉體、發展股直肌力量可以采用負重蹲起等力量訓練方法。

2.2.2上肢肌肉積分肌電貢獻率

圖3上肢肌肉積分肌電貢獻率結果 由圖3可見，在最后用力階段上肢肌肉的積分肌電貢獻率值由大到小依次為右三角肌（0.35）、右胸大肌（0.27）、右肱二頭肌（0.20）和右肱橈肌（0.17）。

最后用力階段右三角肌和右胸大肌這兩塊肌肉表現出很強的放電情況，說明這2塊肌肉應該是最后用力階段的主要發力肌肉，特別是三角肌貢獻率超過30%，肌肉發力最大。

本研究結果與張海龍[8]研究結果相似。張海龍對我國男子優秀鉛球運動員最后用力階段的表面肌電進行研究，結果顯示在該階段上肢肌肉發力從大到小順序為三角肌、胸大肌、肱二頭肌和肱橈肌。該結果與本研究中結果完全一致。這可能與該階段技術特點有關，投擲動作時需要上臂大幅度快速的外展，此動作需要三角肌的收縮參與完成；需要上臂在肩關節處大幅度快速的屈和內旋，此動作需要胸大肌的收縮參與完成。此外，肱二頭肌使上臂在肩關節處屈，肱橈肌使前臂內旋，兩塊肌肉的發力是由動作特點決定的。

因此，在日常訓練中可以多做一些與該階段相關的上肢肌肉力量訓練，比如發展三角肌力量可以采用負重直臂側舉、發展胸大肌力量可以采用持啞鈴仰臥飛鳥、側拉橡皮條等訓練方法。

3結論

3.1旋轉推鉛球最后用力階段腰腹肌肉及下肢肌肉中，右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓腸肌、右腿腓腸肌是主要的發力肌肉。

3.2旋轉推鉛球最后用力階段上肢肌肉中，三角肌和胸大肌是主要的發力肌肉，因此在日常的訓練中，應該注意加強相關肌肉的力量訓練。

參考文獻：

[1]王建.sEMG信號分析及其應用研究進展[J].體育科學，2000，20（4）：56-60.

[2]鄭宏偉，閆蒼松.三種不同下蹲動作的力量訓練對提高短跑途中跑能力的研究[J].體育與科學，2004，25（1）：66-69.

[3]Slater-hemme，A.Aetion Current Study of Contraction movement Relationship in the Telis Serve[J].Strategies，1994（3）：21-26.

[4]孟昭瑞.柔道投技中一本背負投技術的肌電分析[J].北京體育大學學報，2008，11（31）：40-47.

[5]Hirokawa，R.，SolomonoW，M.，Luo，2.，Lu，Y.&D.Ambrosia，R.Muscular contraction and control of knee stability[J].Journal of Electromyography and kinesiology，2008（1）：199-208

[6]毛永.推鉛球技術的演變暨旋轉式推鉛球技術的要點和難點[J].山東體育科技，2002，24（3）：34-40.

[7]李延軍，孫有平，隋新梅，錢風雷.旋轉推鉛球過渡階段肌肉用力特征的sEMG分析[J].北京體育大學學報，2010，33（5）：50-56.

[8]張海龍，杜海云.我國男子優秀鉛球運動員最后用力加速階段主要用力肌群表面肌電分析[C].中國體育科學學會運動訓練學分會第五屆全國田徑運動發展研究成果交流會論文集，2012.第30卷第1期12014年2月山東體育學院學報1Journal of Shandong Institute of Physical Education and SportsVol.30 No.11February 2014

圖1最后用力階段（左腳著地至鉛球出手）影像圖2.2肌電測試結果和分析

2.2.1腰腹部及下肢肌肉積分肌電貢獻率

圖2顯示，最后用力階段肌肉發力從大到小依次為：右腹外斜肌、左股直肌、右腓腸肌、右股直肌、左腓腸肌、左脛骨前肌、右脛骨前肌等等。

最后用力階段右腹外斜肌、左股直肌、右腓腸肌、右股直肌、左腓腸肌、左脛骨前肌、右脛骨前肌這7塊肌肉表現出很強的放電情況，說明這7塊肌肉應該是最后用力階段的主要發力肌肉。

圖2最后用力階段腰腹部及下肢肌肉積分肌電貢獻率結果此結果與李延軍[7]研究結果相似。李延軍的研究中采用表面肌電對我國優秀旋轉推鉛球運動員張俊的技術進行研究，結果顯示在最后用力階段左腿腓腸肌、右腿腓腸肌、左股直肌、右股直肌是主要的發力肌肉，與本研究的結果相吻合。

運動員在左腳落地后，軀干繼續向左轉動同時軀干左屈，要求右腹外斜肌增大肌肉力量；發力階段膝關節和踝關節以最大的加速度伸展，此時使膝關節伸的股直肌和使踝關節趾屈的腓腸肌肌力增大，用力階段的7塊肌肉的發力符合該階段的技術特點。

提示在日常訓練中可以多做一些與該階段相關的肌肉力量訓練，比如發展腹外斜肌力量可以采用反方向的負重轉體、發展股直肌力量可以采用負重蹲起等力量訓練方法。

2.2.2上肢肌肉積分肌電貢獻率

圖3上肢肌肉積分肌電貢獻率結果 由圖3可見，在最后用力階段上肢肌肉的積分肌電貢獻率值由大到小依次為右三角肌（0.35）、右胸大肌（0.27）、右肱二頭肌（0.20）和右肱橈肌（0.17）。

最后用力階段右三角肌和右胸大肌這兩塊肌肉表現出很強的放電情況，說明這2塊肌肉應該是最后用力階段的主要發力肌肉，特別是三角肌貢獻率超過30%，肌肉發力最大。

本研究結果與張海龍[8]研究結果相似。張海龍對我國男子優秀鉛球運動員最后用力階段的表面肌電進行研究，結果顯示在該階段上肢肌肉發力從大到小順序為三角肌、胸大肌、肱二頭肌和肱橈肌。該結果與本研究中結果完全一致。這可能與該階段技術特點有關，投擲動作時需要上臂大幅度快速的外展，此動作需要三角肌的收縮參與完成；需要上臂在肩關節處大幅度快速的屈和內旋，此動作需要胸大肌的收縮參與完成。此外，肱二頭肌使上臂在肩關節處屈，肱橈肌使前臂內旋，兩塊肌肉的發力是由動作特點決定的。

因此，在日常訓練中可以多做一些與該階段相關的上肢肌肉力量訓練，比如發展三角肌力量可以采用負重直臂側舉、發展胸大肌力量可以采用持啞鈴仰臥飛鳥、側拉橡皮條等訓練方法。

3結論

3.1旋轉推鉛球最后用力階段腰腹肌肉及下肢肌肉中，右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓腸肌、右腿腓腸肌是主要的發力肌肉。

3.2旋轉推鉛球最后用力階段上肢肌肉中，三角肌和胸大肌是主要的發力肌肉，因此在日常的訓練中，應該注意加強相關肌肉的力量訓練。

參考文獻：

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[8]張海龍，杜海云.我國男子優秀鉛球運動員最后用力加速階段主要用力肌群表面肌電分析[C].中國體育科學學會運動訓練學分會第五屆全國田徑運動發展研究成果交流會論文集，2012.第30卷第1期12014年2月山東體育學院學報1Journal of Shandong Institute of Physical Education and SportsVol.30 No.11February 2014

圖1最后用力階段（左腳著地至鉛球出手）影像圖2.2肌電測試結果和分析

2.2.1腰腹部及下肢肌肉積分肌電貢獻率

圖2顯示，最后用力階段肌肉發力從大到小依次為：右腹外斜肌、左股直肌、右腓腸肌、右股直肌、左腓腸肌、左脛骨前肌、右脛骨前肌等等。

最后用力階段右腹外斜肌、左股直肌、右腓腸肌、右股直肌、左腓腸肌、左脛骨前肌、右脛骨前肌這7塊肌肉表現出很強的放電情況，說明這7塊肌肉應該是最后用力階段的主要發力肌肉。

圖2最后用力階段腰腹部及下肢肌肉積分肌電貢獻率結果此結果與李延軍[7]研究結果相似。李延軍的研究中采用表面肌電對我國優秀旋轉推鉛球運動員張俊的技術進行研究，結果顯示在最后用力階段左腿腓腸肌、右腿腓腸肌、左股直肌、右股直肌是主要的發力肌肉，與本研究的結果相吻合。

運動員在左腳落地后，軀干繼續向左轉動同時軀干左屈，要求右腹外斜肌增大肌肉力量；發力階段膝關節和踝關節以最大的加速度伸展，此時使膝關節伸的股直肌和使踝關節趾屈的腓腸肌肌力增大，用力階段的7塊肌肉的發力符合該階段的技術特點。

提示在日常訓練中可以多做一些與該階段相關的肌肉力量訓練，比如發展腹外斜肌力量可以采用反方向的負重轉體、發展股直肌力量可以采用負重蹲起等力量訓練方法。

2.2.2上肢肌肉積分肌電貢獻率

圖3上肢肌肉積分肌電貢獻率結果 由圖3可見，在最后用力階段上肢肌肉的積分肌電貢獻率值由大到小依次為右三角肌（0.35）、右胸大肌（0.27）、右肱二頭肌（0.20）和右肱橈肌（0.17）。

最后用力階段右三角肌和右胸大肌這兩塊肌肉表現出很強的放電情況，說明這2塊肌肉應該是最后用力階段的主要發力肌肉，特別是三角肌貢獻率超過30%，肌肉發力最大。

本研究結果與張海龍[8]研究結果相似。張海龍對我國男子優秀鉛球運動員最后用力階段的表面肌電進行研究，結果顯示在該階段上肢肌肉發力從大到小順序為三角肌、胸大肌、肱二頭肌和肱橈肌。該結果與本研究中結果完全一致。這可能與該階段技術特點有關，投擲動作時需要上臂大幅度快速的外展，此動作需要三角肌的收縮參與完成；需要上臂在肩關節處大幅度快速的屈和內旋，此動作需要胸大肌的收縮參與完成。此外，肱二頭肌使上臂在肩關節處屈，肱橈肌使前臂內旋，兩塊肌肉的發力是由動作特點決定的。

因此，在日常訓練中可以多做一些與該階段相關的上肢肌肉力量訓練，比如發展三角肌力量可以采用負重直臂側舉、發展胸大肌力量可以采用持啞鈴仰臥飛鳥、側拉橡皮條等訓練方法。

3結論

3.1旋轉推鉛球最后用力階段腰腹肌肉及下肢肌肉中，右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓腸肌、右腿腓腸肌是主要的發力肌肉。

3.2旋轉推鉛球最后用力階段上肢肌肉中，三角肌和胸大肌是主要的發力肌肉，因此在日常的訓練中，應該注意加強相關肌肉的力量訓練。

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[8]張海龍，杜海云.我國男子優秀鉛球運動員最后用力加速階段主要用力肌群表面肌電分析[C].中國體育科學學會運動訓練學分會第五屆全國田徑運動發展研究成果交流會論文集，2012.第30卷第1期12014年2月山東體育學院學報1Journal of Shandong Institute of Physical Education and SportsVol.30 No.11February 2014