賽艇運(yùn)動(dòng)員2 000m測(cè)功儀測(cè)試中主要用力肌群的表面肌電特征研究

麻文慧 ，范家成，周 越，湯一鑄

賽艇是運(yùn)動(dòng)員通過(guò)劃動(dòng)槳葉，推進(jìn)船艇前進(jìn)的項(xiàng)目。賽艇比賽的賽程有2 000m的，2 000m比賽用時(shí)5-8min，劃完一個(gè)賽程運(yùn)動(dòng)員要?jiǎng)潉?dòng)200-240槳，每槳力量要達(dá)到30kg左右［1］。賽艇比賽全程可分為3個(gè)階段：起航階段，需要肌肉做快速運(yùn)動(dòng)給船艇一個(gè)大的加速度；途中階段，需要一個(gè)高的有氧能力來(lái)維持船艇以較快和恒定的速度行進(jìn)；沖刺階段，需要靠肌肉在酸性環(huán)境下加大功率使船艇快速駛向終點(diǎn)［2］?？梢哉f(shuō)，賽艇是項(xiàng)需要高水平力量和耐力的運(yùn)動(dòng)，國(guó)際級(jí)賽艇選手的力量訓(xùn)練占整個(gè)訓(xùn)練時(shí)間的70%左右［3］。因此，優(yōu)秀賽艇運(yùn)動(dòng)員既需要良好的力量素質(zhì)又需要出色的耐力素質(zhì)［4］。表面肌電（sEMG）在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用有一定的研究成果，也具有可靠性，利用表面肌電圖可以評(píng)價(jià)肌肉在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的功能，探討運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的規(guī)律，為訓(xùn)練提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取湖北賽艇隊(duì)12名優(yōu)秀重賽艇運(yùn)動(dòng)員 （重量級(jí)6名，輕量級(jí)6名）為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)級(jí)別為一級(jí)以上。運(yùn)動(dòng)員近期無(wú)傷病，身體狀況良好。測(cè)試根據(jù)他們的訓(xùn)練課進(jìn)行安排，運(yùn)動(dòng)員中有參加2013年全運(yùn)會(huì)，并獲得重量級(jí)雙人單槳全國(guó)第三名，具體信息如下：

表1 運(yùn)動(dòng)員基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)器材

芬蘭產(chǎn)MegaWin6000型16導(dǎo)肌電儀及其分析軟件、上海申風(fēng)醫(yī)療保健用品有限公司產(chǎn)的一次性使用心電電極（銀/氯化銀 Ag/AgCl）、美國(guó)產(chǎn) CONCEPTⅡ（PM4）風(fēng)輪式測(cè)功儀、日本產(chǎn)的SUUNTO心率表、腕表、索尼數(shù)碼攝像機(jī)等。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)湖北省12名男子賽艇運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行測(cè)功儀2 000m全力劃測(cè)試，選取左右側(cè)三角肌后束、肱二頭肌、背闊?。ㄙN背闊肌中部）、豎脊肌、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭和脛骨前肌來(lái)觀察其表面肌電的變化特征。

1.3 數(shù)據(jù)處理

測(cè)功儀2 000m全力劃測(cè)試，截取運(yùn)動(dòng)開始前10槳、在500m處、1 000m處、1 500m處和2 000m處各截取10槳的原始肌電信號(hào)，拍攝一個(gè)完整的動(dòng)作運(yùn)動(dòng)周期。通過(guò)對(duì)原始肌電分析，得出iEMG、MF和MPF值以及肌肉的發(fā)力時(shí)序。采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件中描述統(tǒng)計(jì)計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)；設(shè)P﹤0.05具有顯著性差異，P＜0.01具有非常顯著性差異。

2 研究結(jié)果

2.1 測(cè)功儀2 000m測(cè)試積分肌電值（iEMG）結(jié)果

在2 000m測(cè)試中各塊肌肉iEMG都發(fā)生了明顯變化，在比賽開始到500m這一比賽階段中iEMG出現(xiàn)的明顯 （P＜0.05，左右側(cè)肱二頭肌和右側(cè)豎脊肌除外）；500m到1 000m這一階段中左右側(cè)肱二頭肌出現(xiàn)顯著性（P＜0.05），右側(cè)脛骨前肌出現(xiàn)非常顯著性下降（P＜0.01）；在1 000m到1 500m階段左右側(cè)肱二頭肌和左側(cè)豎脊肌出現(xiàn)顯著性差異 （P＜0.05）；在比賽最后500m的沖刺階段，除左右側(cè)豎脊肌和右側(cè)脛骨前肌沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異外，其余各肌肉均出現(xiàn)顯著性 （P＜0.05），左側(cè)背闊肌出現(xiàn)非常顯著性（P＜0.01）。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中上肢肌肉的iEMG一直保持在較高范圍，尤其是三角肌后束；豎脊肌在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其值最小。左側(cè)肌肉的iEMG大于右側(cè)肌肉的iEMG。

2.2 測(cè)功儀2 000m測(cè)試中位頻率（MF）結(jié)果分析

在2 000m測(cè)試中各塊肌肉的MF出現(xiàn)了不同程度的變化，從比賽開始到500m這一階段中左側(cè)豎脊肌出現(xiàn)了顯著性（P＜0.05），右側(cè)背闊肌和左右側(cè)股四頭肌內(nèi)側(cè)頭出現(xiàn)非常顯著性（P＜0.01）；比賽1 000m到1 500m階段左側(cè)豎脊肌出現(xiàn)顯著性（P＜0.05），左側(cè)肱二頭肌和左側(cè)背闊肌出現(xiàn)非常顯著性 （P＜0.01）。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中下肢肌肉的MF值保持較大范圍，脛骨前肌MF達(dá)到最大值，豎脊肌MF值最小，左右側(cè)MF值相差不大。

2.3 測(cè)功儀2 000m測(cè)試平均功率頻率（MPF）結(jié)果分析

在2 000m測(cè)功儀測(cè)試中，MPF隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)程也發(fā)生相應(yīng)的變化，從比賽開始到500m這一階段左側(cè)背闊肌和右側(cè)豎脊肌表現(xiàn)顯著性降低（P＜0.05），左側(cè)肱二頭肌、右側(cè)背闊肌、左右側(cè)股四頭肌內(nèi)側(cè)頭和左右側(cè)脛骨前肌都表現(xiàn)出非常顯著性下降（P＜0.01）；測(cè)試進(jìn)行到1 000m時(shí)左側(cè)豎脊肌表現(xiàn)非常顯著性差異（P＜0.01），右側(cè)豎脊肌也表現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05）；比賽進(jìn)行到1 500m時(shí)左側(cè)股四頭肌內(nèi)側(cè)頭表現(xiàn)出非常顯著性差異（P＜0.01），右側(cè)股四頭肌內(nèi)側(cè)頭也表現(xiàn)處顯著性差異；比賽到最后階段各肌肉則沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中下肢肌肉的MPF值保持較大范圍，脛骨前肌MPF達(dá)到最大值，豎脊肌MPF值最小。

表2 賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m測(cè)試左側(cè)主要用力肌群iEMG（單位：μVS）

表3 賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m測(cè)試右側(cè)主要用力肌群iEMG（單位：μVS）

表4 賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m測(cè)試左側(cè)主要用力肌群MF（MF單位：Hz）

表5 賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m測(cè)試右側(cè)主要用力肌群MF（MF單位：Hz）

表6 賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m測(cè)試左側(cè)主要用力肌群MPF（MPF單位：Hz）

表7 賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m測(cè)試右側(cè)主要用力肌群MPF（MPF單位：Hz）

3 分析與討論

對(duì)賽艇運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員在從事賽艇運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，其發(fā)力主要以腿部力量為支點(diǎn)，整個(gè)身體為引力點(diǎn)，在腿部發(fā)力的瞬間，腿的蹬力迅速傳到背上方，然后由于慣性作用下手臂加速屈臂，完成拉漿。因此其發(fā)力順序應(yīng)為腿部，軀干和手臂。本研究發(fā)現(xiàn)賽艇運(yùn)動(dòng)員的發(fā)力順序與賽艇運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究相一致［4］。

3.1 測(cè)功儀2 000m運(yùn)動(dòng)中iEMG與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系

iEMG是指一定時(shí)間內(nèi)肌肉參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位的放電量，即在時(shí)間不變的情況下其值的大小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)單位放電的大小。由賽艇運(yùn)動(dòng)員在測(cè)功儀2 000m測(cè)試中的平均積分肌電值可以看出賽艇運(yùn)動(dòng)員在2 000m比賽中開始時(shí)iEMG值瞬時(shí)上升，這是因?yàn)樵诒荣愰_始時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大，需要?jiǎng)訂T更多的運(yùn)動(dòng)單位，肌肉受刺激產(chǎn)生興奮，產(chǎn)生更多的動(dòng)作電位，每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位放電量也很大，因此iEMG值上升很快；到500m處iEMG值隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加而又所下降，其下降幅度不大，在1 000到1 500m處iEMG值下降到最低值，在此時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度也有所下降，這是由于肌肉經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)肌肉力量下降，產(chǎn)生疲勞，iEMG值也產(chǎn)生相應(yīng)的降低，但是在最后沖刺階段運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大，iEMG值快速增加。這就符合賽艇運(yùn)動(dòng)員常采用的“1-3”分段速度模式［6-8］，即在比賽中第一、第三 500m段分別是最快速度和最慢速度的戰(zhàn)術(shù)安排模式。由表可知，隊(duì)員基本上都采用了“1-3”分段速度模式，在采用此模式中XIA這名運(yùn)動(dòng)員所表現(xiàn)的沖刺能力最強(qiáng)，其iEMG值的變化符合“1-3”分段速度模式，并且在最后沖刺階段iEMG值達(dá)到最大值。本研究表明IEME隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增大也出現(xiàn)上升，說(shuō)明IEMG可以較準(zhǔn)確的反應(yīng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的大小。

3.2 2 000m運(yùn)動(dòng)中MF和MPF與運(yùn)動(dòng)疲勞的關(guān)系

MF是指骨骼肌在收縮過(guò)程中肌纖維放電頻率的中間值［8］，測(cè)功儀2 000m全力劃測(cè)試中，從開始比賽到比賽結(jié)束，MF整體表現(xiàn)為隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的增加和運(yùn)動(dòng)疲勞的出現(xiàn)先下降后增加的趨勢(shì)，其下降幅度較大，增加幅度較小。在開始比賽后，各個(gè)肌肉的MF值達(dá)到最大。從比賽開始到1 500m處MF出現(xiàn)整體下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殡S著運(yùn)動(dòng)肌肉活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)或肌肉活動(dòng)次數(shù)的增加［10，11］，MF 出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是在最后2 000m沖刺階段MF值有所上升，但是上升幅度不大。左側(cè)肌肉和右側(cè)肌肉整體相比來(lái)說(shuō)，左側(cè)肌肉的MF下降幅度較大；從本研究中我們發(fā)現(xiàn)左右側(cè)背闊肌下降幅度最大，左右側(cè)三角肌后束和左右側(cè)脛骨前肌下降幅度則較小。運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)各個(gè)肌肉的MF值差別不大 （左右側(cè)股四頭肌除外），說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員各肌肉的疲勞狀態(tài)保持一致［11］。

MPF表示的是功率譜曲線重心的頻率，在測(cè)功儀2 000m全力劃測(cè)試中，隨著肌肉工作過(guò)程的進(jìn)行，比賽距離的和比賽時(shí)間的增加，肌電信號(hào)的頻率特性隨著肌肉機(jī)能狀態(tài)的轉(zhuǎn)變而發(fā)生改變，MPF隨之降低，這說(shuō)明肌肉持續(xù)工作到了疲勞［12］。隨著疲勞程度的加深，肌電信號(hào)的頻譜左移。肌肉工作的負(fù)荷強(qiáng)度越大，疲勞的程度越大，平均功率頻率的減小明顯。從表中我們可以看出各肌肉的MPF下降都很大，尤其是左右側(cè)豎脊肌和左側(cè)背闊肌下降幅度較大，說(shuō)明這些肌肉達(dá)到的疲勞程度較深，是主要受限制的肌群。在開始比賽時(shí)各個(gè)肌肉的MPF值達(dá)到最大。各個(gè)肌肉在開始到1 500m處MPF一直處于下降狀態(tài)這可能同途中的慢肌動(dòng)員有關(guān)，但是在2 000m沖刺階段MPF下降幅度很小，甚至有些肌肉在此階段MPF有些上升，但是上升的幅度也不大，這可能與這些肌群的快肌動(dòng)員有關(guān)。運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)肌肉的MPF值差別不大（脛骨前肌除外），說(shuō)明左右側(cè)肌肉的疲勞狀態(tài)基本保持一致。

3.3 一個(gè)完整動(dòng)作周期中的肌肉發(fā)力時(shí)序

圖1表示的是賽艇運(yùn)動(dòng)員在一個(gè)完整的動(dòng)作周期中肌肉表現(xiàn)出來(lái)的肌肉放電情況。綜合分析，在一個(gè)完整的動(dòng)作運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員的脛骨前肌最先開始放電，而且在一個(gè)動(dòng)作周期中連續(xù)放電兩次，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員在此動(dòng)作中脛骨前肌最先發(fā)力，最早被動(dòng)員，其次是股四頭肌內(nèi)側(cè)頭被動(dòng)員，然后就是豎脊肌，背闊肌，三角肌后束，最后是肱二頭肌，由此我們可以得出在一個(gè)完整的動(dòng)作中，肌肉的發(fā)力順序?yàn)槊劰乔凹。竟伤念^肌內(nèi)側(cè)頭＞豎脊肌＞背闊肌＞三角肌后束＞肱二頭肌。

圖1 賽艇運(yùn)動(dòng)員一個(gè)完整的動(dòng)作周期的原始表面肌電圖

4 結(jié)論

1）在一個(gè)動(dòng)作周期中，肱二頭肌和三角肌用力比較大，其次是股四頭肌內(nèi)側(cè)頭，脛骨前肌最后是豎脊肌和背闊??；在整個(gè)動(dòng)作中股四頭肌內(nèi)側(cè)頭放電持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，說(shuō)明其肌肉發(fā)力持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)。

2）賽艇運(yùn)動(dòng)員測(cè)功儀2 000m全力劃測(cè)試中，一個(gè)完整的動(dòng)作是從蹬伸腳（脛骨前?。╅_始，然后蹬伸膝關(guān)節(jié)（股四頭?。?，之后是背伸（豎脊肌），拉開上臂（背闊?。?，最后帶動(dòng)的是收上臂（三角肌后束），屈肘（肱二）等一連串動(dòng)作。形成由下向上、由遠(yuǎn)端到低端的動(dòng)力鏈。運(yùn)動(dòng)員的肌肉發(fā)力時(shí)序?yàn)槊劰乔凹。竟伤念^肌內(nèi)側(cè)頭＞豎脊?。颈抽熂。救羌『笫倦哦^??；本研究肌肉的發(fā)力時(shí)序基本遵循了正確技術(shù)動(dòng)作的活動(dòng)規(guī)律。

3）隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加和疲勞的出現(xiàn)iEMG值出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)中途肌肉用力在一定程度出現(xiàn)暫時(shí)放松；MF和MPF也呈下降趨勢(shì)，表明快肌出現(xiàn)了疲勞。但是在最后沖刺階段iEMG值、MF和MPF都有所上升，因?yàn)樵谧詈鬀_刺階段需要募集更多的運(yùn)動(dòng)單位及動(dòng)員更多的快肌參與運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)2 000m運(yùn)動(dòng)過(guò)程中背部肌肉背闊肌和豎脊肌疲勞最明顯，此在一定的程度上也限制了運(yùn)動(dòng)能力。

［1］O.V.Drarnitsyn，A.M.Ivanova and V.V.Sazonov.The Relationship between the Dynamic of Cardiorespiratory Variables and Rowing Ergometer Performance ［J］Human Physiology，2009，（3）：325-331.

［2］AndrewJ.Vogler，Anthony J.Rice and Christopher J.Gore.Physiological Responses to Ergometer and On-Water Incremental Rowing Tests［J］International Journal of Sports Physiology and Performance，2010，（5）：342-358.

［3］Komi PV，Tesch P.EMG frequency spectrum，Muscle structure and fatigue during dynamic contractions in man ［J］.European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology，1979，42（1）：42-50.

［4］劉建紅，王 奎，周志宏，等.對(duì)賽艇運(yùn)動(dòng)員遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中股直肌和背闊肌積分肌電定量分析［J］.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2007，26（4）：472-474.

［5］王 健，劉加海.肌肉疲勞的表面肌電信號(hào)特征研究與展望［J］.中國(guó)體育科技，2003，39（2）：4-7.

［6］張 立.劃艇運(yùn)動(dòng)員拉漿臂與推漿臂三頭肌肌纖維組成及肌力、肌電特點(diǎn)［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1989，79（3）：59-65

［7］張英平.賽艇運(yùn)動(dòng)員全力2 000m測(cè)功儀測(cè)試中心率、功率及表面肌電變化特征研究［D］.北京：首都體育學(xué)院，2011.

［8］熊開宇，周 石.對(duì)肌肉疲勞過(guò)程中電一機(jī)械延遲變化規(guī)律的探討［J］.北京體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1989，45（3）：146-153.

［9］KilbomA，GamberaleF，Perssonetal，Physiologicaland psychological indices of fatigue during static contractions ［J］.EurJAppl，1983，50（2）：179-193.

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

［11］劉世敏.我國(guó)優(yōu)秀賽艇運(yùn)動(dòng)員軀干肌力的特征［J］，體育與科學(xué)，2001，22（2）：57-59.

［12］蔡凌麗.在運(yùn)用測(cè)功儀測(cè)試賽艇運(yùn)動(dòng)員下肢SEMG特征之研究［J］.遼寧體育科技，2009，（12）：33-34.