人體自由負重深蹲在穩定與非穩定條件下肌肉iEMG比較研究

董德朋 ，袁 雷，趙 揚 ，劉士龍

人體自由負重深蹲在穩定與非穩定條件下肌肉iEMG比較研究

董德朋1，2，袁 雷1，2，趙 揚1，劉士龍3

為了進一步區別人體自由負重在穩定與非穩定條件下對淺層肌肉放電的影響差異及不同條件下負重與肌肉活性之間的關系，本研究對12名田徑運動員在不同條件下的保加利亞單腿深蹲相關肌肉（11塊）進行了表面肌電測試。結果表明：（1）隨著負重的提升，人體肌肉iEMG值顯著提高（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001）；（2）非穩定支撐面練習僅在低負重（0%RM）時較穩定支撐面練習對人體肌肉刺激更大（P＜0.05）；（3）人體在穩定與非穩定條件下自由負重深蹲練習的不同肌肉之間的組合用力模式不同，穩定條件主要刺激了人體的前部肌群，非穩定條件則主要刺激了后部肌群。研究認為：（1）人體在穩定與非穩定條件下的自由負重練習，負重是刺激淺層肌肉活性的主要變量；（2）人體在穩定與非穩定條件下的自由負重練習，肌肉活性與用力模式均需得到關注，應根據實際需求，合理選擇訓練方法；（3）穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG存在一種“S”型非線性曲線關系。

自由負重；穩定；非穩定；積分機電

“穩定”、“非穩定”以及“它們之間的動態變換”是人體運動過程中最基本的形式和狀態，也是決定人體運動功效的關鍵要素[1]。為了提高運動員的穩定性，我們通常營造一種非穩定環境（支撐面的大小或穩定性、施加未預期的外力、限制反饋刺激以及改變阻力矩等）來實現。而我國主要是以改變支撐面的穩定性作為外源刺激，以“不穩定”條件下的徒手或負重為手段對運動員進行針對性訓練，從而達到增強肌肉之間的協調配合，強化身體或部位的穩定性這一目的。

其實，在穩定支撐面上的自由負重練習由于沒有訓練器上對軌跡與幅度的固定設計，也存在非穩定性因素[2]，例如：自由負重（杠鈴）使人體的重心有所提升（人體的重心提升到人體和器材系統的重心），從而提高非穩定性。因此，正是由于穩定與非穩定支撐面的自由負重練習均存在不穩定性因素對人體的肌肉力量產生不同影響，從而探討它們對人體肌肉產生的影響差異也就成為目前研究的一個重要方向。SUNDSTRUP[3]、LEHMAN等[4]通過比較人體在穩定界面與瑞士球上的仰臥起坐、俯臥撐練習時的肌肉肌電值，發現在瑞士球上練習時的人體腹直肌、腹斜肌產生的肌電活動更強。而國內則有研究指出，人體在穩定與非穩定條件下0%RM、30%RM及60%RM的深蹲時，非穩定支撐面均增加了大部分肌肉的活動量，但是并無顯著性差異（P＜0.05）[5]。導致國內、外不同差異的因素很多，如：非穩定支撐面的材質不同、負重不同以及動作形式不同等。但是，無論如何，從這些方面我們可以認識到，針對穩定支撐面（穩定條件）與非穩定支撐面（非穩定條件）的自由負重練習對人體肌肉影響的差別認識仍然處于起步階段。

基于此，本研究以保加利亞單腿深蹲為例（以下簡稱“深蹲”），對人體自由負重在穩定與非穩定條件下肌肉（本研究主要針對人體的淺層肌群）iEMG值及其它們之間的關系進行比較與分析，從而進一步認識人體自由負重在2種狀態下的差異效果，厘清“非穩定”與“負重”在自由負重訓練中的理論機理，為今后2種狀態下的自由負重練習提供理論基礎。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取某高校體育學院田徑專業男子運動員為試驗對象，共12名（一級運動員4名，二級運動員8名，見表1）。受試者必須在3年內一直堅持訓練，且熟悉保加利亞單腿深蹲測試，1年內無骨折、肌肉拉傷等傷病，并自愿簽署實驗協議。本研究選取的肌群包括：腓骨長肌、臀中肌、臀大肌、腓腸肌、股直肌、股外側肌、豎脊肌、股二頭肌、脛骨前肌、股內側肌以及比目魚肌等11塊肌肉。

表1 試驗對象基本情況一覽表Table1 List of Basic Situation of Subjects

1.2 試驗方法

1.2.1 測試設備 （1）美國Delsys公司生產的Delsys Trigno Mobile全無線GPS表面肌電測試儀；（2）Vicon三維運動捕捉分析系統（對膝關節角度進行實時采集，便于后面分析時對周期劃分）；（3）KeepFit平衡盤：直徑為33 cm，重量為1.24 kg；（4）其他：心率表（RS800CX），節拍器、杠鈴片、杠鈴桿、脫脂棉、長凳、剃須刀、棉球及剃須刀等。

1.2.2 試驗流程 第一，最大力量試驗。最大力量計算原理：本研究對受試者進行最大力量測試主要依據MCCAY等人的推薦方法（[（0.033x重復次數）×重量]+重量）[6]結合重復次數與最大力量關系（阻力%-次數：100-1、95-2～3、90-5～6、85-7～8、80-10～12、75-12～16）[7]對其進行間接測試，然后計算其均值。

最大力量測試步驟（正式實驗前2周進行）：（1）熱身：運動員需要在測試前做15 min的熱身；（2）適應性練習：分別在地面和平衡盤上進行保加利亞單腿深蹲適應性練習，地面：15 kg負重，平衡盤：10 kg負重，并積極休息5 min；（3）測試：穩定條件的初始蹲起重量為30 kg，非穩定條件下的初始蹲起重量為20 kg，若蹲起次數超過10次，則休息10～15 min，提升5或10 kg，運動員按照自己體驗情況選擇，再次測試；（4）記錄：統計負荷重量和完成最大次數，根據最大力量計算原理，分別計算穩定與非穩定條件下的30%RM和60%RM所對應的負重值；（5）計算結果：穩定條件的最大力量均值為77.084 kg，30%和60%的最大力量的負重為23.125 kg和44.471 kg，根據需要選取25 kg和45 kg作為30%和60%的最大力量負重。非穩定條件最大力量均值為63.813 kg，30%和60%的最大力量的負重為19.144 kg和38.288 kg，根據需要選取20 kg和40 kg作為30%和60%的最大力量負重。

第二，肌電試驗。（1）測試負重：0%RM（徒手）、30%RM以及60%RM；（2）動作標準：目視前方，身體垂直于地面，膝蓋與腳尖同方向，前腳向前，后腳向后下方，根據節拍器的節奏（1 s）開始下蹲，以大腿與水平面平行為標準判定達到下蹲最低點；（3）準備活動：受試者進行10～15 min的準備活動及適應性練習；（4）對受試者的測試肌肉部位進行體毛處理和酒精消毒，干燥后，參考《康復醫學肌電使用指導手冊》選取肌肉肌腹中部最隆起處粘貼Trigno傳感器并固定[8]；（5）受試者每種條件下的負重測試均重復5次（負荷從小到大），每種情況間歇時間：5～10 min，polar心率表（RS800CX）檢測受試者心率。

1.2.3 數據處理 本研究采用EMGworks Analysis軟件對收集到的數據依次進行濾波（Butterworth帶通濾波，10～400 Hz）、整流（全波整流）、plot as subplots分析等操作。同時，依據Vicon MX13采集的膝關節角度劃分周期，從而計算深蹲肌肉iEMG值（是指在一定時間內肌肉中參與活動的運動單位放電總量[9]）。采用SPSS16.0軟件對iEMG數據進行整理，為了減小個體差異帶來的影響，以0%RM狀態下的測試肌肉iEMG為基準，對其他狀態進行了標準處理[10]。

2 結 果

2.1 穩定與非穩定條件下不同負重深蹲的人體肌肉iEMG比較

2.1.1 不考慮穩定與非穩定條件時不同負重的肌肉iEMG比較 通過對不考慮穩定與非穩定條件時不同負重的淺層肌肉iEMG值進行比較，結果見圖1。從中可以發現，人體在自由負重深蹲時各肌肉均表現為隨著負重的提高，iEMG顯著性提高。當然，不同負重的iEMG對比存在差異，0%RM與30%RM的比較時，除ES（豎脊肌）、GM（腓腸肌）不存在顯著性差異外（P＞0.05），其他各肌肉的相對iEMG值均存在顯著性差異（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001），且均表現為30%RM負重時的肌肉相對iEMG值更大；30%RM與60%RM的比較時，除GM（腓腸肌）和PL（腓骨長肌）無顯著性差異外，其他各淺層肌肉存在顯著性差異，60%RM負重時肌肉相對iEMG值更高；0%RM與60%RM的比較時，各淺層肌肉的相對iEMG值則均存在顯著性差異（P＜0.05，P＜0.001），也均為高負重時肌肉的相對iEMG值更高。

由此來看，在不考慮穩定與非穩定形式時，人體淺層肌肉的iEMG值隨著負重的提高逐漸提升。

圖1 不同負重的人體肌肉iEMG值比較（不考慮穩定-非穩定形式）Figure1 Comparison of iEMG Values of Human Muscles with Different Loading（Without Stable and Unstable Conditions）

2.1.2 考慮穩定與非穩定條件時不同負重深蹲的肌肉iEMG比較 僅考慮穩定形式時（見圖2），在0%RM與30%RM的比較、0%RM與60%RM的比較中，各淺層肌肉的相對iEMG值均存在顯著性差異（P＜0.01，P＜0.001），且負重越高，肌肉相對iEMG值越大；在30%RM與60%RM的比較時，僅VM（股內側肌）、TA（脛骨前肌）不存在顯著性差異（P＞0.05），其他肌肉均存在顯著性（P＜0.01，P＜0.001），60%RM負重時的肌肉相對iEMG值更高。在僅考慮非穩定形式下（見圖3），0%RM與30%RM的比較時，臀中肌（1.022±0.262，1.379±0.233）、臀大肌（0.867±0.227，1.389±0.252）、股二頭肌（1.169±0.297，2.022±0.381）、股直肌（0.723±0.161，1.226±0.149）、股內側肌（0.745±0.142，1.075±0.134）、股外側股（0.736±0.161，1.040±0.154）及脛骨前肌（1.081±0.420，1.541±0.585）均存在顯著性差異，30%RM負重時的肌肉相對iEMG值顯著高于0%RM；30%RM與60%RM的比較時，除GM和PL不存在差異外，其他各肌肉均存在顯著性差異；0%RM與60%RM的比較時，除GM外，其他各肌肉均存在顯著性差異（P＜0.05，P＜0.001），且均為高負重所對應的肌肉相對iEMG更高。

由此看來，無論是考慮穩定條件，還是考慮非穩定條件，其人體淺層肌肉的iEMG值均表現出隨負重的提升而增高的特征。結合對不考慮穩定與非穩定條件時的分析，發現，在穩定與非穩定條件下的人體自由負重練習時，在各種情況下（不考慮穩定與非穩定情況、考慮穩定情況、考慮非穩定情況），均表現為隨著負重的增加，人體肌肉iEMG值提高，因此，負重與人體肌肉活性的關系并不受穩定與非穩定條件的影響。

圖2 不同負重的人體肌肉iEMG值比較（考慮穩定形式）Figure2 Comparison of iEMG Values of Human Muscles with Different Loading（Stability）

圖3 不同負重的人體肌肉iEMG值比較（考慮不穩定形式）Figure3 Comparison of iEMG Values of Human Muscles with Different Loading（Instability）

2.2 不同負重條件下穩定與非穩定深蹲的肌肉iEMG的比較

2.2.1 不考慮負重時穩定與非穩定深蹲的肌肉iEMG的比較本研究對不考慮負重時人體自由負重在穩定與非穩定條件下的iEMG值進行了比較分析（見圖4）。結果發現，穩定與非穩定條件下存在顯著性差異的肌肉主要有：ES（豎脊肌）、BF（股二頭肌）、GM（腓腸肌）、RF（股直肌）、VM（股內側肌）、VL（股外側肌）以及TA（脛骨前肌）。其中，穩定較不穩定條件刺激較大的是：股直肌（1.762±0.471，1.426±0.382）、股內側肌（1.318±0.295，1.169±0.331）、股外側肌（1.452±0.320，1.199±0.338）；不穩定較穩定條件刺激較大的是：豎脊肌（2.582±0.471，2.211±0.430）、股二頭肌（1.984±0.489，1.666±0.468）、腓腸肌（2.00±0.461，1.517±0.433）以及脛骨前肌（1.575±0.373，1.339±0.301）。由此看來，非穩定較穩定刺激了更多的淺層肌群，且在人體深蹲動作中，更多的是刺激了后部肌群，而穩定形式更多的是刺激了前部肌群。

圖4 穩定與非穩定下的相對iEMG值比較示意圖（不考慮負重）Figure4 Comparison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（Without Loading）注：穩定與非穩定比較，*表示P＜0.05，**表示P＜0.01，***表示P＜0.001（下同）。

2.2.2 考慮負重時穩定與非穩定深蹲的肌肉iEMG比較 圖5為0%RM時穩定與非穩定下的相對iEMG值比較，它們之間存在著性差異的淺層肌肉為：ES（豎脊肌）、GMa（臀大肌）、BF（股二頭肌）、GM（腓腸肌）、RF（股直肌）、VM（股內側肌）、VL（股外側肌）、PL（腓骨長肌）以及SO（比目魚肌）。其中，穩定較不穩定形式刺激較大的肌肉是：臀大肌（1.000±0.135，0.869±0.227）、股直肌（1.000±0.181，1.623±0.161）、股內側肌（1.000±0.123，0.735±0.141）、股外側肌（1.000±0.130，0.736±0.160）；不穩定較穩定形式刺激較大的肌肉是：豎脊肌（1.325±0.331，1.000±0.218）、股二頭肌（1.169±0.297，1.000±0.120）、腓腸肌（1.569±0.461，1.000±0.166）、腓骨長肌（1.296±0.315，1.000±0.182）以及比目魚肌（1.371±0.323，1.000±0.161）。因此，0%RM時的穩定與非穩定下的人體肌肉相對iEMG特征，與不考慮負重時的結果相似，均表現出不穩定刺激了更多的淺層肌群，且主要以后部肌群為主，而穩定形式重點刺激了大腿前部的股四頭肌。

圖5 穩定與非穩定下的相對iEMG值比較示意圖（負重-0%RM）Figure5 Comparison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（0%RM）

圖6 為30%RM時穩定（25 kg）與非穩定（20 kg）下的人體淺層肌肉相對iEMG值比較，它們之間存在著顯著差異的肌肉為：GMe（臀中肌）、GMa（臀大肌）、BF（股二頭肌）、GM（腓腸肌）、RF（股直肌）、VM（股內側肌）及VL（股外側肌）。其中，穩定較不穩定形式刺激較大的肌肉是：臀中肌（1.549±0.235，0.379±0.233）、臀大肌（1.748±0.191，1.390±0.213）、股直肌（1.747±0.487，1.126±0.149）、股內側肌（1.497±0.237，1.075±0.134）、股外側肌（1.526±0.250，1.040±0.154）。不穩定較穩定刺激較的肌肉是：股二頭肌（1.806±0.250，2.023±0.281）、腓腸肌（1.583±0.304，1.892±0.402）。由此可以發現，隨著負重的提高，穩定與非穩定形式對iEMG值的影響出現了一定的變化，由于穩定是在25 kg負重下完成的，而非穩定是在20 kg負重下完成的。因此，負荷重量的增加所產生的刺激效果，逐漸強于非穩定支撐面所產是的刺激效果，影響了更多的淺層肌群，但是不難發現，30%RM時的非穩定條件仍然在腿的后部肌群產生了積極影響。

圖6 穩定與非穩定下的相對iEMG值比較示意圖（負重-30%RM）Figure6 Compa6rison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（30%RM）

圖7 為60%RM時穩定（45 kg）與非穩定（40 kg）下的相對iEMG值比較，它們之間存在著性差異的淺層肌肉明顯較之前情況有所減少，僅出現在GMe（臀中肌）、GMa（臀大肌）、BF（股二頭肌）、PL（腓骨長肌）及SO（比目魚肌）。且穩定形式重點影響了小腿部肌肉，如：腓骨長肌、比目魚肌等（P＜0.05，P＜0.001）。非穩定形式重點影響了人體的核心部位周圍的肌群，如：臀大肌、臀中肌以及股二頭肌（P＜0.01），其他受測肌肉表現出了相似的影響結果（P＞0.05）。

由此可見，隨著負荷的增加，當負重提升到40 kg時，負重所產生的肌肉iEMG值逐漸掩蓋了非穩定支撐面所產生的效果。也就是說，當負荷增加到一定程度時，其人體自由負重深蹲的淺層肌群變化效果主要由負重影響。

圖7 穩定與非穩定下的相對iEMG值比較示意圖（負重-60%RM）Figure7 Comparison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（60%RM）

2.3 穩定與非穩定條件下不同負重與人體肌肉iEMG的關系比較

本研究為了探討在穩定與非穩定條件下，不同負重與人體肌肉活性的關系及它們之間的差異，計算了穩定—非穩定條件、負重下的人體各淺層肌肉iEMG值總和（見表2），從而進一步探索人體在不同條件（穩定、非穩定）下，負重逐漸增加時（0%RM→30%RM→60%RM）與iEMG值總和的整體變化關系。根據表2，本研究繪制了圖8，圖8包括如下幾個關系特征比較：（1）穩定與非穩定條件下，均表現為隨著負重的增加，人體各肌肉相對iEMG值總和也逐漸提高；（2）隨著負重的增加，穩定與非穩定條件下的人體肌肉相對iEMG值總和差異情況不同，在0%RM時，非穩定條件下產生的iEMG值總和較穩定條件大（12.393±3.151，11.000±1.202，P＜0.05），而在30%RM時，穩定條件下產生的iEMG值總和更大（17.652±2.448，15.947±2.449，P＜0.05），但是當負重提升到60%RM時，兩者之間的差異顯著性消失了。

這主要是由于當負重為0%RM時，由于平衡盤的不穩定性刺激，影響了人體淺層肌肉產生更多的放電，較地面而言，不穩定因素主導了肌肉的放電效果。而當負重增加到30%RM時（穩定形式：地面+25 kg；非穩定形式：平衡盤+20 kg），人體在穩定條件下表現了更大的肌肉放電特征，此時，負荷重量因素主導了人體淺層肌群的放電。而隨著負重的進一步提高，達到60%RM時，此時，無論哪種形式，其負荷重量均已達到40 kg以上（單腿），人體為了應對這一負荷重量的急劇增加，在不同形勢下所表現出的肌肉放電特征相似，并未出現顯著性差異（P＞0.05），此時負重所產生的淺層肌群放電效果以基本掩蓋了平衡盤產生的效果。

綜上來看，穩定與非穩定條件下不同負重與人體肌肉iEMG的關系的相似之處在于，均是隨著負重的增加，人體各淺層肌肉相對iEMG值逐漸提高；不同之處在于隨著負重的提高，穩定與非穩定條件下人體淺層肌肉所產生的iEMG存在差異變化。

表2 不同負重條件下穩定與非穩定形式的比較結果一覽表Table2 Comparison of Stable and Unstable Forms Under Different Loading Conditions

圖8 穩定與非穩定形式下不同負荷的iEMG變化柱狀折線圖Figure8 The Histogram and Line Diagram for iEMG of Different Loads in Stable and Unstable Condition

3 討論與分析

3.1 在穩定與非穩定條件下的自由負重練習，負重是刺激肌肉活性的主要變量

通過對研究結果進行整理分析，我們首先整理了如下幾個特征：（1）在本文所討論的各種情況下（不考慮穩定與非穩定情況、考慮穩定情況、考慮非穩定情況），人體淺層肌肉的iEMG值均隨著負重的增加而顯著性提高；（2）低負重時（0%RM），非穩定支撐面條件下對人體淺層肌肉活性具有更高的刺激，而隨著負荷的提升，負重對其活性產生了更大的影響。因此，本研究認為，在穩定與非穩定條件下，負重是刺激人體淺層肌群活性的主要變量。

為了進一步驗證這一結論，本研究采用SPSS16.0對穩定—非穩定、負重對人體淺層肌肉iEMG的影響進行了雙因素方差分析，結果見表3。從表中可知，無論是穩定—非穩定、負重，還是兩者之間的交互，均對人體淺層肌肉的iEMG具有顯著性影響，但影響肌肉的多少和貢獻大小存在差異。穩定與非穩定形式對6塊淺層肌肉有顯著性影響，其中影響貢獻最大的是股內側肌（E2ta=0.771）。而負重對所測試的11塊淺層肌肉均存在不同程度的顯著性影響，影響貢獻最大的是股直肌（E2ta=0.874）。穩定—非穩定與負重的交互除對人體肌肉的豎脊肌無顯著性影響外，對其他淺層肌肉均存在不同程度的影響（P＜0.05；P＜0.01；P＜0.001），其貢獻最大的是股內側肌（E2ta=0.428）。由此可見，負重無論是從影響人體表面肌肉的數量上，還是從影響人體表面肌肉的貢獻大小上，均是主要的影響因素，即：人體在穩定與非穩定條件下的自由負重練習，負重是刺激人體淺層肌群活性的主要變量。

這也進一步驗證了以往學者的研究，如：劉瑞東，陳小平等人通過對人體在穩定與多級非穩定條件下徒手和30%RM負重深蹲時的肌肉肌電測試，發現負重因素對肌肉發力的影響明顯大于非穩定因素[11-12]；國外學者WILLARDSON等人的研究也認為，在非穩定支撐面上進行50%RM的深蹲和硬拉練習對肌肉所產生的效果要小于在穩定支撐面上75%RM所產生的效果[13]。但是，在這里需要說明的是，這些研究及本研究均是以人體淺層肌群為測試部位而展開的，其實，非穩定支撐面作為一種外源性刺激，能夠更有效的促進中樞神經系統發出的調節性指令，使一些潛在的、深層的小肌肉群被激活，從而更容易提高肌肉發力的經濟性與肌肉力量效果[14]。因此，非穩定支撐面可能在人體深層小肌群上具有更大的影響，其與人體在穩定支撐面上的自由負重練習時對人體深層肌群影響的差異問題，還需要今后學者們做進一步針對性探索。但是，無論如何，盡管非穩定支撐面條件下的練習可能動員更多潛在的、深層小肌群，而針對人體深蹲時主要發力源的淺層大肌群來說卻不占主導，研究認為，負重才是人體淺層肌群的主要影響因素。

表3 本研究雙因素方差分析一覽表Table3 List of Variance Analysis Results for the Study

3.2 在穩定與非穩定支撐面的自由負重練習中，肌肉活性與用力模式均需得到關注

我們普遍認為，非穩定支撐面的不穩定性因素，會更容易對人體肌肉產生刺激，如國外VERA-GARCIA等人的研究發現，不穩定性支撐使得相關肌群的肌電反應高于固定支撐時的肌群肌電值[15]。本研究也進一步驗證了這一結論，但是，這一結論僅在低負重時（0%RM）表現的較為明顯，在30%RM及60%RM下表現并不突出。與之不同的是，我國有關研究認為，徒手、30%RM及60%RM下的非穩定條件練習（硬支撐面）均不能有效的增加身體淺層肌肉的刺激程度[5]。通過分析原因，發現重點在于研究所采用的支撐面質地存在區別。洪揚、陳小平等人的研究發現，在軟支撐面上的非穩定練習較穩定支撐面練習更容易刺激肌肉活性（P＜0.05），而硬支撐面上的非穩定性練習卻不能顯著提高肌肉活性（P＞0.05）[16]。ANDERSON等人通過對人體在穩定與非穩定（橡膠墊）條件下徒手深蹲時的軀干肌和下肢肌肌肉肌電測試，發現非穩定支撐面練習更高的刺激了人體的豎脊肌、腹直肌以及比目魚肌的活性[17]。而本研究正是采用了軟支撐面材質的平衡盤作為非穩定條件進行的測試，其結果也進一步驗證了以上學者的觀點。其實，無論如何，依BEHM等人的觀點，由于非穩定支撐面練習能夠提高人體在不同姿勢調整時的神經肌肉預判能力，肌肉與肌肉之間的協調能力以及呼吸與肌肉用力的協調配合能力，進而為展現高水平的運動技術提供保障[18]。因此，盡管本研究發現僅在低負重時非穩定支撐面自由負重練習表現出對淺層肌群產生更大的刺激，但它仍具有自身的價值所在，理應關注它對人體肌肉活性的影響變化。

當然，在穩定與非穩定條件下所表現出淺層肌群活性相似的情況下，是否他們的用力模式也相同，還有待于進一步探討。“用力模式”是指肌肉在完成某一運動過程中所表現出來的某種特定動態激活方式[19]。通常，用肌肉活性的變化來代表肌肉的興奮與動員水平，而肌肉的用力模式的變化則預示著肌肉的工作方式的轉變，即力量的分布[16]。由此可見，肌肉的用力模式即存在肌肉與肌肉之間的組合激活特征，也存在單塊肌肉自身所表現出來的動態激活特征。在單塊肌肉自身用力模式方面，洪揚、劉瑞東等人的研究提出了單塊肌肉活性與用力模式組合的4種情況，即：（1）RMS值無差異、用力模式無差異；（2）RMS值無差異、用力模式有差異；（3）RMS值有差異、用力模式無差異；（4）RMS值有差異、用力模式有差異[15]。而本研究所得到的結論主要是針對肌肉與肌肉之間的組合用力模式特征，研究通過對不同負重條件下穩定與非穩定支撐面深蹲的淺層肌肉iEMG值比較，發現非穩定支撐面練習主要刺激了人體的豎脊肌、股二頭肌以及腓腸肌，而穩定支撐面主要刺激了人體的股直肌、股內側肌以及股外側肌。由此可知，非穩定支撐面練習重點刺激了人體深蹲時的后部肌群，而穩定支撐面練習重點刺激了前部肌群（股四頭肌）。因此，人體在穩定與非穩定條件下自由負重深蹲練習時的肌肉組合用力模式特征是不同的。

基于此，研究認為人體在穩定與非穩定條件下的自由負重深蹲練習的淺層肌肉用力模式是存在差異的，這種差異不僅表現在單塊肌肉的用力模式不同，同樣也表現在不同肌肉之間的組合用力模式的不同。因此，人體在穩定與非穩定支撐面上的自由負重練習，肌肉活性與用力模式均需得到關注，根據實際需求，合理選擇訓練方法。

3.3 穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG存在一種“S”型非線性曲線關系

目前，針對穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG的關系性探討，并無一致結論，有的研究者認為它們是線性關系（Lippold，直線）[20]，也有的研究者認為它們是非線性關系（Vredenbregt，非直線），因此，關系性觀點有待于進一步明確[21]。基于此，本研究根據研究結果進一步探討穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG的關系問題。根據對圖8的幾個關系描述特征，即：（1）無論是穩定條件還是非穩定條件，人體各淺層肌肉相對iEMG總和均隨著負重的增加而提升；（2）在0%RM時，非穩定形勢下產生的iEMG總和較穩定形式更大，而在30%RM時，穩定形式下產生的iEMG總和較大，當負重提升到60%RM時，兩者之間的差異無顯著性。基于以上特征，結合CHAFFIN等人的觀點[22]，即：在40%以下最大肌力和60以上最大肌力的強度收縮時，均呈線性關系，但是后者的直線斜率較大。因此，本研究進一步繪制了穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG的關系構圖（見圖9）。

圖9 本研究與CHAFFIN的研究對比示意圖Figure9 Comparison Diagram of This Study and Chaffin’s Study

圖中還展現了由于人體所能承受的負荷存在一定的極限，當人體所承受的負荷趨向于1RM時，其淺層肌肉放電值也逐漸趨向于一個極值。就像PETROFSKY等人的研究結果那樣，當讓受試者的抓握肌采用20%～70%最大肌力做等長收縮時，發現RMS隨最大肌力的提升而提高，但在70%最大肌力時，提高幅度逐漸減小[23]，這正是從側面表現了越趨向于100%RM，肌電值越趨向于某一極限（在一定時間內）。由圖9-2可見，穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG存在一種“S”型非線性曲線關系。該關系構圖在基本滿足了以上特征的同時，還反映了在低負重時，非穩定形式對人體的淺層肌群刺激占主導，表現出更大的肌肉放電，隨著負重的提高，增加的30%RM時，負荷重量逐漸表現出對人體淺層肌群刺激的主導作用，其效果逐漸超過非穩定形式。這與BEHM等人的研究結果相似[24]，在負重升高時，非穩定條件較穩定條件的比目魚肌肌電值下降2.9%，股四頭肌肌電值下降44.3%。究其原因，主要是由于非穩定狀態下隨著負重的提高，肌肉工作條件發生變化，深層的小肌肉群逐漸被動員，同時，相關輔助肌、拮抗肌等肌群也提高了興奮性，而部分人體淺層的主動肌為了與它們產生新的平衡，從而降低了自身的興奮性，進而出現“短板效應”。而當負荷均達到了40 kg以上時，人體肌肉為了應對較高的負重（單腿），“短板效應”消失，逐漸表現出了相似的肌電特征，且隨著負重的繼續提高，人體肌肉iEMG值將趨向于某一固定值。

基于以上分析，由于外界條件（穩定與非穩定、負重）與內在因素（肌肉類型與募集數量、神經類型以及同步化程度等）的共同作用，導致穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG并非是一種簡單的線性關系，而是存在一種“S”型非線性曲線關系。

4 結論

（1）通過對人體自由負重在穩定與非穩定條件下淺層肌肉iEMG的測試與比較，以及采用穩定—非穩定、負重對人體肌肉iEMG影響的雙因素方差分析作以驗證，研究認為在穩定與非穩定條件下的自由負重練習，負重是刺激人體淺層肌群活性的主要變量。

（2）研究發現，在低負重時（0%RM）的非穩定支撐面的自由負重練習對人體淺層肌群產生的刺激要高于穩定支撐面的自由負重練習，因此，在訓練中理應關注它對人體肌肉活性的影響變化。同時，人體在穩定與非穩定條件下自由負重深蹲練習的肌肉用力模式是存在差異的，這種差異不僅表現在單塊肌肉的用力模式上的區別，也表現在不同肌肉之間的組合用力模式的不同。基于此，研究認為：人體在穩定與非穩定支撐面上的自由負重練習，肌肉活性與用力模式均需得到關注，根據實際需求，合理選擇訓練方法。

（3）由于外界條件（穩定與非穩定、負重）與內在因素（肌肉類型與募集數量、神經類型以及同步化程度等）的共同作用，導致穩定與非穩定條件下負重與人體肌肉的iEMG并非是一種簡單的線性關系，更是存在一種“S”型非線性曲線關系。

[1]黎涌明，于洪軍，資薇，等.論核心力量及其在競技體育中的訓練——起源·問題·發展[J].體育科學，2008，28（4）：19-29.

[2]POLLOCK A S，DURWARD B R，ROWE P J，et al.What is balance?[J].Clinical Rehabilitation，2000，14（4）：402-406.

[3]SUNDSTRUP E，JAKOBSEN M D，ANDERSEN C H，et al.Swiss ball abdominal crunch with added elastic resistance is an effective alterna?tive to training machines[J].International Journal of Sports Physical Therapy，2012，7（4）：372-380.

[4]LEHMAN G J，MACMILLAN B，MACINTYRE L，et al.Shoulder mus?cle EMG activity during push up variations on and off a Swiss ball[J].Dynamic Medicine，2006，5（1）：1-7.

[5]黎涌明，曹春梅，陳小平.非穩定支撐面上自由負重練習的肌電分析[J].體育科學，2012，32（6）：39-43.

[6]MCCAW S T，MELROSE D R.Stance width and bar load effects on leg muscle activity during the parallel squat[J].Medecine and Science Sports and Exercise，1999，31（3）：428-436.

[7]萬德光.現代力量訓練[M].北京：人民體育出版社，2003.

[8]KASMAN G，WOLF S.Surface emg made easy：a beginner’s guide for rehabilitation clinicians[M].Arizona：Inc.Scottsdale，2002.

[9]李玉章.表面肌電在體育中的應用[M].上海：復旦大學出版社，2015.

[10]董德朋.我國男子自由跤運動員力量訓練中的幾種關系探究[D].長春：吉林大學，2016.

[11]劉瑞東，洪揚，陳小平.穩定與多級非穩定條件下徒手與負重深蹲的肌電特征研究及其對當前力量訓練的啟示[J].體育科學，2015，35（8）：45-51.

[12]劉瑞東，陳小平.功能性力量訓練對肌肉募集特征和身體素質的影響[J].上海體育學院學報，2016，40（5）：73-79.

[13]WILLARDSON J M，FONTANA F E，BRESSEL E.Effect of surface stability on core muscle activity for dynamic resistance exercises[J].In?ternational Journal of Sports Physiology Performance，2009，4（1）：97-109.

[14]尹軍.核心部位肌群力量訓練實驗研究[M].北京：北京體育大學出版社，2012.

[15]VERA-GARCIA F J，GRENIER S G，MCGILL S M.Abdominal mus?cle response during curl-ups on both stable and labile surfaces[J].Physical Therapy，2000，80（6）：564-569.

[16]洪揚，劉瑞東，陳小平.基于肌電均方根和包絡線的穩定與多級非穩定條件下徒手與負重深蹲的肌電特征研究[J].體育科學，2016，36（3）：67-73.

[17]ANDERSON K，BEHM D G.Trunk muscle activity increases with un?stable squat movements[J].Canadian Journal of Applied Physiology，2005，30（1）：33-45.

[18]BEHM D G，DRINKWATER E J，WILLARDSON J M，et al.The role of instability rehabilitative resistance training for the core musculature[J].Strength&Conditioning Journal，2011，33（3）：72-81.

[19]MCGILL S M，GRENIER S，KAVCIC N，et al.Coordination of muscle activity to assure stability of the lumbar spine[J].Journal of Electromy?ography&Kinesiology Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology，2003，13（4）：353-359.

[20]LIPPOLD O C.The relation between integrated action potentials in a human muscle and its isometric tension[J].The Journal of Physiology，1952，117（4）：492-499.

[21]董德龍，劉文明，SEAMUS K.歸屬、規模、規制：對中國體育學科發展的認識——一種學科方向探究[J].體育科學，2015，35（3）：83-89.

[22]CHAFFIN D B，LEE M，FREIVALD A.Muscle strength assessment from EMG analysis[J].Medicine and Science in Sports and Exercise，1980，12（3）：205-211.

[23]PETROFSKY J S.Computer analysis of the surface EMG during iso?metric exercise[J].Computers in Biology and Medicine，1980，10（2）：83-95.

[24]BEHM D G，ANDERSON K，CURNEW R S.Muscle force and activa?tion under stable and unstable conditions[J].The Journal of Strength Conditioning Research，2002，16（3）：416-422.

Comparative Study on Muscles’iEMG of Body Free Load Squat under Stable and Unstable Conditions

DONG Depeng1，2，YUAN Lei1，2，ZHAO Yang1，LIU Shilong3
（1.School of PE，Jilin University，Changchun 130012，China；2.School of Philosophy and Society，Jilin University，Changchun 130012，China；3.Dept.of Sports Health and Art Education，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，China）

The purpose of this study is to distinguish the difference of effect of free load on superficial muscle discharge under stable and unstable conditions，and explore the relationship between load and muscle activity under different conditions.Related muscles of the Bulgarian single leg squat in different condi?tions were tested by EMG testing instrument for 12 athletes.Results showed：1）The IEMG value of the human muscles was significantly increased with the in?crease of load（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001）；2）The exercise of the unstable support surface that compared with the stable support surface has a greater stimula?tion to human muscles only when low load（P＜0.05）；3）The combined force modes of the different muscles are different under stable and unstable conditions，and stability exercise stimulates mainly the body’s anterior muscle group and the instability exercise mainly stimulates the body’s posterior muscle group.In conclusions，load is the main variable to stimulate superficial muscle activity under free load exercise of stable and unstable conditions.Muscle activity and force mode of human body need to pay attention when free load exercise under stable and unstable conditions，and we should choose the training methods ac?cording to the actual demand.There is a kind of“S”type nonlinear curve relationship between the load and the iEMG under the stable and unstable conditions.

free load；stability；non-stability；iEMG

G 804.2

A

1005-0000（2017）02-162-07

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2017.02.011

2016-09-26；

2017-01-10；錄用日期：2017-01-11

國家體育總局奧運攻關項目（項目編號：2013A019）；國家體育總局奧運攻關項目（項目編號：2015HT032）

董德朋（1988-），男，山東濰坊人，在讀博士研究生，研究方向為專項競技運動理論與方法、體育社會學；通信作者：袁 雷（1968-），男，吉林集安人，教授，博士，博士研究生導師，研究方向為專項競技運動理論與方法、體育社會學。

1.吉林大學體育學院，吉林長春130012；2.吉林大學哲學社會學院，吉林長春130012；3.承德石油高等專科學校體育健康與藝術教育部，河北承德067000。