射箭運動員在多次重復發射過程中電活性的動態

摘 要：劇烈運動會導致機體功能潛力的下降和疲勞的累積，而在不同類型肌肉工作中，疲勞過程是在中樞機制和外周機制的參與下發展的。特定機制的優勢取決于動作結構及完成該動作的持續時間和強度。疲勞引起生理學功能暫時的不協調，工作的量化指標和質性指標的惡化，提高了其生理學代價。射箭比賽活動是在若干小時中持續靜態和動態活動的交替、相對單一形式的工作。研究射箭運動員在完成模擬比賽活動的射箭練習中的肌肉電活性。在對射箭練習的視頻資料進行評定的基礎上，研究人員將射箭結構劃分為各個工作時相，每一個時相的開始和結束時刻都帶有明顯的界限。射箭的時間參數與記錄的被研究肌群電活性的同步化使得能對技術上最重要發射時相進行精細的肌電圖像分析。射箭運動員的肌肉提供多次射箭運動的電活性特征的實驗數據，是首次明確界定“主導”肌群在射箭運動中技術上的重要時相的具體實施。

關鍵詞： 射箭；肌肉電活性的幅度和頻率；“主導”肌群；疲勞

中圖分類號： G 887 文章編號：1009783X（2015）02009704 文獻標志碼： A

Abstract：It is known that strenuous motor activity leads to a decrease in functional reserves of the body and the development of fatigue.While performing different types of muscle work fatigue is being developed involving central and peripheral mechanisms.The predominance of a particular mechanism depends on the structure of movement，duration and intensity of its execution.Fatigue is accompanied by temporal discoordination of physiological functions，deterioration of quantitative and qualitative characteristics of performance，increase of its physiological value.Competitive activity of an archer is an alternation of prolonged static and dynamic，relatively monotonous work performed for several hours.The purpose of the present research was to study the electrical activity of the muscles of archers while performing archery exercise which is similar to competitive activity.On the basis of the estimation of the footage of performed shooting exercises the researchers divided the shot structure into the working phases，indicating the boundary moment of the beginning and end of each of them.The synchronization of time parameters of shots with the registered electrical activity of the examined muscles contributed to the precise electromyographic analysis of most technically important shot phases.The paper presents the experimental data on the characteristics of the electrical activity of the archers muscles providing multiple bow shooting.It was the first time the “leading” muscles involved in the implementation of the most technically important phases of shooting were defined.

Keywords：archers，amplitude and frequency of muscle electrical activity，“leading”muscles，fatigue

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收稿日期：20150309

作者簡介：И.Н.布恰茨卡婭，生物學副博士； Р.М.戈羅德尼切夫， 生物學博士、教授。

作者單位：國立大盧基體育運動研究院，大盧基市

Velikie Luki State Academy of Physical Culture and Sport， Velikie Luki. 眾所周知，運動活動的緊張導致了機體功能潛力的下降和疲勞的發展。在不同類型肌肉工作中，疲勞過程是在中樞機制和外周機制的參與下發展的。哪一種機制占優勢取決于動作結構、完成該動作的持續時間和強度。疲勞引起生理學功能暫時的不協調，工作的量化指標和質性指標的惡化，提高了其生理學代價[1]。射箭比賽活動是在若干小時中長時間交替靜態和動態、相對同一形式的工作。

1 研究目的

研究射箭運動員在完成模擬比賽活動的射箭練習中的肌肉電活性。

2 研究方法和組織

14名射箭運動員參加了實驗。受試者的運動等級從二級運動員至國際級運動健將，年齡16～25歲。事先他們都獲得了進行該項研究的詳細信息，并根據赫爾辛基宣言簽名同意參加實驗。運動員在模擬比賽活動的條件下用反曲弓射30支箭，每3支為一組，共10組；每組3 min，距離為18 m。射箭時，進行了500 Hz的高速攝像，記錄了肌肉的電活性。錄像解析借助于“Qualisys”（瑞典，2010），用于分析射箭技術。骨骼肌生物電位的記錄借助于16通道的肌電儀“MegaWin ME6000”（芬蘭，2008），并通過“MegaWin”電腦程序處理獲得的資料。肌電儀在離電腦較遠距離記錄了12個被研究肌群的肌電圖，資料通過網絡借助于藍牙技術傳輸。信號頻率為1 000 Hz。為了記錄運動員發射時刻，以及在此之前的片響時刻，使用了我們制作的機械光學傳感器。為了使發射時刻的肌電圖與3D視頻分析資料同步，使用了傳感器發出的脈沖，以便精確地記錄被研究的技術動作時相的界限，同時本質性地擴展了分析這些時相的可能性。

在射箭練習中分析了開始2組（第1至第6支箭）和最后2組（第25至第30支箭），分別對應于練習的開始和結束時。

3 研究結果和討論

評定已完成的射箭練習的視頻資料使研究者把射箭結構劃分為各個工作時相，每一個時相的開始和結束時刻都帶有明顯的界限[2]。射箭的時間參數與記錄的被研究肌群電活性的同步化使得能對技術上最重要發射時相進行精細的肌電圖像分析：采取基本定勢的時相——“舒展”時相；由片響撒放箭的時相——“后拉”和“完成發射”時相。圖1示出1名參加發射的受試運動員典型的肌電圖，反映了被分析的各個時相。預先準備發射和舒張時相同樣具有技術意義，它們肌電圖的特點是從一次發射到下一次發射具有較大的變異性。結果發現，在“后拉”時相中被研究肌群具有最大的電活性。這可能是在這一時相中射箭運動員轉入到靜力性工作，既針對在舒張的狀態下握住弓，同時針對保持“運動員-弓”體系的平衡。

圖2示出射箭運動員在完成重要技術時相過程中被研究肌群肌電圖的平均幅度。依據В·Н·科芒捷夫，В·А·扎勃洛諾依[3]的意見，肌群表面肌電低于300 mA，說明隨意用力的肌群欠發展。考慮到這一點，我們確定了在完成整個發射中，以及在其時相的個別動作中發生作用最具活性的肌群。我們假設在實現發射過程中主要負荷正是施加于這些肌群。隨后研究者將其稱為“主導”肌群。

依據表1的資料在完成射箭練習開始時（1～2組），在“舒展”相中較大地發展用力的是左肩三角肌前部和左斜方肌上束；在“后拉”相中——左三角肌前部、右三角肌后部、左斜方肌上束和下束、右斜方肌下束、右手橈側腕屈肌。在“完成發射”相中用力的是左肩三角肌前部、左側和右側斜方肌上束。總體上在整個發射過程中較大用力的是左肩三角肌前部、左斜方肌上束和右肩三角肌后部。我們發現，在技術上十分重要的“后拉”時相中它的“主導”肌群表現出最大的活性，即與其他時相相比，發展了較大的用力。與其他時相相比，這一時相中更多的肌群參與了工作。

注：1.右手橈側腕屈肌；2.右手尺側腕伸肌；3.右肩三頭肌；4.右三角肌后部；5.左手橈側腕屈肌；6.左手尺側腕伸肌；7.左肩三頭肌；8.左三角肌前部；9.右斜方肌上束；10.左斜方肌上束；11.右斜方肌下束；12.左斜方肌下束。

1—2——舒展相；2—3——后拉相；3—4——完成發射相。

圖 1 參加發射的受試運動員

А.Д.（17歲）典型的肌電圖

I“擴展”相；II“后拉”相；III“完成發射”相

1.右手橈側腕屈肌；2.右手尺側腕伸肌；3.右手肩三頭肌；4.右三角肌后部；5.左手橈側腕屈肌；6.左手尺側腕伸肌；7.左手肩三頭肌；8.左三角肌前部；9.右斜方肌上束；10.左斜方肌上束；11.右斜方肌下束；12.左斜方肌下束。

圖 2 在完成發射相重要技術過程中

射箭運動員肌電圖的平均幅度

分析完成整個射箭練習過程中被研究肌群的肌電圖參數發現，依據肌電圖中的提高幅度可以確定，對于第1組（第1至第6支箭）而言，最后一組（第25至第30支箭）中這些肌群提高了活性。正如從表1中所見，在“舒展”時相中，肌電圖中的“主導”肌群：左肩三角肌前部和左斜方肌上束可信地提高了幅度，在這種情況下，在整個練習過程中它們的生物電頻率始終保持不變[相應為（84.66±1.48）Hz和（82.92±1.66）Hz]。依靠提高動作電位的幅度，右手尺側腕伸肌、右肩三頭肌、左手橈側腕屈肌等肌群也可信地提高了活性。在被觀察的這一時相中對于練習開始而言，在最后的幾組中通過可信地提高生物電位的頻率，左肩三角肌[從（99.82±3.24）Hz到（106.89±3.91）Hz，P=0.02]和右斜方角肌上束[從（81.32±1.52） Hz到（92.86±1.73）Hz，P=0.05]提高了自己的活性。

在“后拉”時相中也可以觀察到“主導”肌群：左肩三角肌前部和左斜方肌上束的生物電幅度可信地得到提高（見表1）。在這種情況下它們電活性的頻率在整個完成練習過程中同樣保持不變。通過脈沖頻率可信的提高（P=0.2），右肩三角肌后部表現出肌電圖幅度提升的趨勢。相反在被觀察的時相中其他“主導”肌群的肌電圖幅度則出現了下降。例如，帶固定脈沖頻率的右手橈側腕屈肌，與完成射箭練習開始時相比，在結束時幅度出現了下降。在完成練習最后幾組中肌電圖幅度向下降方向變化的趨勢也出現在右側和左側斜方肌下束中，在這種情況下，左側斜方肌下束的脈沖頻率出現提高具有統計學意義[從開始時的（70.54±1.98）Hz到結束時的（75.55±1.27）Hz，P=0.004]。

П·Г·壽馬諾維奇[4]指出，“后拉”時相主要是依靠右肩和背部肌群的工作。“舒展”時相中的“主導”肌群的用力在“后拉”時相中被重新分配到背部下方肌群。分析被研究肌群的肌電圖表明，在“后拉”時相中除了在完成射箭練習的最后幾組中“主導”肌群提高了活性以外，“輔助”肌群，例如右肩三頭肌，在“主導”肌群之一——斜方肌下束的肌電圖幅度出現下降趨勢的同時，則出現了活性的提升（見表1）。這一事實表明，在一組接一組的多次重復完成射箭過程中發展了疲勞，從而導致在“后拉”時相中不正確地分配了肌肉用力。與此同時，對于完成練習的開始而言，在最后幾組中“主導”肌群出現電活性提高的原因可能是，一方面，這些肌群的每一個運動單位（ДЕ）的收縮特性由于疲勞而出現下降，因此為了使肌肉緊張保持在原先水平上，一些之前未參加完成射箭的運動神經元補充性地開始參與工作。另一方面，在較長時間內多次完成發射的影響下可能改變了部分運動單位的活性閾值。

在“完成發射”時相中“主導”肌群在最后幾組練習中可信地降低了活性。而且某些肌群不僅降低了肌電圖的幅度，也降低了其頻率。例如左肩三角肌前部的肌電圖幅度下降，而其頻率未出現變化。左側和右側斜方肌上束的活性出現可信的下降，與此同時其肌電圖的頻率則出現可信的提高（P=0.02）。這一時相中被觀察肌群的活性下降可能與該時相到完成射箭練習結束前的持續時間具有統計學意義的縮短有關[從（1.47±0.04）s到（1.39±0.04）s，P=0.02]。

在評價整個完成發射肌群的肌電圖參數發現，在最后幾組中“主導”肌群的電活性幅度在其肌電圖頻率不變的情況下有提高的趨勢。只有左肩三頭肌在其活性幅度不變的情況下這一值出現可信的提高[從（112.66±1.84）Hz到（118.6±2.42）Hz，P=0.003]。

4 結論

首先，確定了參加完成技術方面最重要的發射時相的“主導”肌群。“主導”肌群的電活性在發射的最后幾組中出現提高，這可能與2個核心過程有關——增加參與工作的運動神經元的數量和它們的同步化。在完成發射練習結束前的“后拉”時相中斜方肌下束的活性下降，而右肩三頭肌的肌電圖幅度則可信地提高，這表明在被研究的時相中出現技術上不正確地分配肌肉用力，這可能與在多次重復發射過程中的疲勞發展有關。

參考文獻：

[1] Moiseev S A.The features of regulation of bioelectric muscular activity in the performance of motor actions against the background of fatigue caused by various types of loads[C]//System and cellular mechanisms in the physiology of the motor system，Moscow，2009：125.

[2] Buchatskaya I N，Pukhov A M，Gorodnichev R M.Biomechanics of sports motor actions and modern instrumental methods of their control[M].MSAPC：Malakhovka，2013：104109.

[3] Komantsev V N.Methodical grounds of clinical electromyography[M].St.Petersburg，2006：350.

[4] Symanovich P G.Archery-basic techniques：study guide[M].Mazyr，2002：63.

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