太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作騰空和落地階段支撐腿肌肉表面肌電特征分析

呂墨竹

摘 要：目的：文章對太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作騰空和落地階段支撐腿肌肉進行肌電測試，分析在該階段中相關肌肉的力量特點以及發力特征。方法：文章以沈陽體育學院武術與民族傳統體育專業太極拳院隊的學生（5名）作為測試對象。采用ME6000表面肌電儀測試系統對沈陽體育學院太極拳院隊的學生在完成動作過程中支撐腿有關肌肉的表面肌電（sEMG）進行測驗，經過數據分析可以得出相關肌肉的積分肌電值（iEMG）、肌電平均開始時間、平均持續時間、貢獻率大小。研究結果：（1）騰空階段中股直肌、股內側肌、腓腸肌內側頭、股外側肌以及股二頭肌被同時激活放電；持續時間較長的有股直肌和腓腸肌內側頭，股直肌為0.52s，在騰空階段總時間中占85.00%。腓腸肌內側頭為0.46s，占總時間的75.47%；積分肌電值較大的有股直肌278.40±45.94μVs、腓腸肌內側頭211.00±30.56μVs；貢獻率分別為25.20%、21.30%。（2）落地階段中支撐腿6塊肌肉同時被激活；持續時間較長的有股外側肌3.41s，在落地階段總時間中占100%；股內側肌時間為3.25s，占91.97%；脛骨前肌為3.12s，占93.25%；股直肌為2.87s，占82.09%。脛骨前肌的積分肌電值最大為1975.40±379.29μVs，貢獻率為28.70%；其次是股外側肌1250.10±152.74μVs，貢獻率為20.40%；股內側肌1182.10±257.83μVs，貢獻率為18.70%；股直肌1044.50±214.34μVs，貢獻率為16.10%。結論：在騰空階段中，股直肌和腓腸肌內側頭為該階段的主要用力肌。落地階段中大腿前群肌肉（股內側肌、股外側肌、股直肌）以及脛骨前肌是完成該階段的主要用力肌。

關鍵詞：太極拳 騰空 落地 表面肌電 支撐腿 提膝獨立

中圖分類號：G85 文獻標識碼：A 文章編號：2096—1839（2017）9—0047—04

騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作是競技太極拳比賽中難度動作之一，在已發表的關于騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作起跳階段支撐腿肌肉表面肌電分析的基礎上，現將該動作騰空及落地階段的支撐腿肌肉表面肌電進行分析，結合相關專業學科，從全新的視角分析太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立技術動作騰空和落地階段支撐腿各肌肉的起始順序和做功的大小以及持續的時間等，找出完成此過程動作的主要用力肌，從而在以后的訓練中能加強和指導主要肌肉的專門化訓練，為武術套路專項訓練提供理論依據和實踐指導。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象是太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作支撐腿肌肉肌電特征，測試對象為沈陽體育學院武術與民族傳統體育專業太極拳院隊的學生5名。所有測試對象均身體健康，自愿參與本次測驗。年齡： 22.4±1.67歲、身高：171.6±2.88 cm、體重：62.4±4.56 Kg、訓練年限：8.4±1.52年、二級運動員以上。

1.2 研究方法

1.2.1 測試法

1.2.1.1 測試設備

本次測試所使用到的設備有ME6000表面肌電儀、16通道無線肌電信號收集與發射器、筆記本電腦一臺、常速攝像機一臺、三腳架一個、一次性表面肌電電極片若干、繃帶若干。

1.2.1.2 動作階段劃分

本研究測試依據騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作騰空與落地階段的動作特征來劃分。騰空階段：從腳離地點經騰空最高點。落地階段：從腳落地點經緩沖最低點到獨立步點。

1.2.1.3 肌電信號的采集與處理

本研究使用ME6000表面肌電儀，使用無線采集方式，采樣頻率為1000Hz，采集右側股內側肌、股直肌、股二頭肌、腓腸肌內側頭、脛骨前肌、股外側肌表面肌電信號。

1.2.2 錄像分析法

通過對受試運動員完成的測試動作視頻進行反復觀看和分析處理，劃分出騰空與落地階段的時間點以及該兩階段所持續的時間和它們所占的百分比。

1.2.3 數理統計法

本文應用MegaWin ME6000表面肌電信號分析系統對測驗的原始數據進行處理并提取數據；然后使用Microsoft Excel數理統計軟件對采集到的肌肉肌電數據進行處理。全部數據用均數±標準差形式表示。

2 結果與分析

2.1 騰空階段肌電特征分析

2.1.1騰空階段肌電激活時間順序分析

動作騰空階段完成的重點首先是保持身體在騰空過程中的平衡，其次要順利完成空中的擊響和轉體動作、最后以最佳的姿態準備落地并且控制住落地后身體的平衡和穩定。所以運動員動作的騰空高度、轉動角速度和運動員空中轉體過程中的身體姿態是評價太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作質量的重要指標。

從圖1中我們可以看出，在動作的騰空階段支撐腿各肌肉被激活的時間順序和持續的時間，除了脛骨前肌外其他5塊肌肉都在第一時間被激活放電，其中股直肌、股內側肌、腓腸肌內側頭、股外側肌以及股二頭肌被同時激活放電，在持續了一段時間后不再參與做功。而脛骨前肌是在騰空后期被激活放電，并且一直持續到騰空階段結束。在整個騰空階段過程中，第一時間段（從離地到騰空最高點）的時間和第二時間段（從騰空最高點到落地點）的時間相同。

在第一時間段從離地到騰空最高點中，股直肌、股內側肌、腓腸肌內側頭、股外側肌、股二頭肌被激活放電，并且一直激活放電到第二時間段。在騰空階段空中動作主要是騰空拍腳和向左旋轉180°；下肢動作是右腿上擺單拍腳，左腿處于騰空自然垂直狀態。在騰空擊響動作時，擺腿過程右腳腳尖繃直；所以作為主動肌的腓腸肌內側頭被激活放電，并持續一段時間。在伸膝擺腿動作過程中，股直肌作為主動肌被激活持續的時間較長，作為對抗肌的股二頭肌被激活持續的時間較短。

在第二時間段從騰空最高點到落地點，脛骨前肌開始激活放電，并一直持續到該階段的結束。脛骨前肌被提前激活具有重要意義，這是神經肌肉調控的良好表現，是優秀運動員長期訓練的結果。其他肌肉中股直肌、股內側肌、腓腸肌內側頭、股外側肌都是只持續了一段時間。

2.1.2 騰空階段肌肉持續時間特征分析

從表1中可以看到，騰空階段支撐腿各肌肉被激活所持續的時間以及在整個騰空階段中各肌肉所占的百分比，從持續時間上看，股直肌持續的時間最長，為0.52s，占該階段總時間的85.00%。可以得出騰空階段肌肉激活的順序是腓腸肌內側頭、股內側肌、股外側肌、股直肌、股二頭肌（同時被激活）、脛骨前肌。

2.1.3 騰空階段肌肉積分肌電值與貢獻率分析

在表2中，騰空階段各肌肉積分肌電值和貢獻率，運動員肌肉的積分肌電值范圍從112.80μVs到278.40μVs，可以看出在完成該動作騰空階段支撐腿各肌肉積分肌電值的大小排序為：股直肌>腓腸肌內側頭>股內側肌>股外側肌>股二頭肌>脛骨前肌。在完成整個動作的騰空階段中支撐腿相關肌肉貢獻率的大小排序依次為：股直肌>腓腸肌內側頭>股內側肌>股外側肌>股二頭肌>脛骨前肌。其中股直肌的在完成動作的騰空階段作用最大，貢獻率為25.20%。騰空階段的空中動作是運動員在完成右腿單拍腳的同時身體向左旋轉180度。右腿下肢動作為單拍腳、左腿為騰空自然垂直狀態；右側下肢關節運動表現為提髖、擺腿和拍腳運動，在提髖運動中的主要肌肉為股直肌，擺腿運動的主要肌肉為股四頭肌，拍腳運動的主要肌肉為股直肌、腓腸肌內側頭、小腿三頭肌等。

2.2 落地階段肌電特征分析

2.2.1 落地階段肌肉激活時間順序分析

落地階段是從右腳腳尖著地到單腿獨立動作完成結束，落地動作是否穩定和平衡是由前面的技術動作完成質量的高低決定的。完成該階段的下落速度很快，所以從下落到緩沖這個過程主要是由支撐腿的膝踝關節來緩沖身體快速下落的重力；完成該階段的難點就是運動員需要利用較小的單腳支撐面來緩沖比較大的運動負荷，在運動員落地緩沖的過程中，盡可能避免踝關節和膝關節受到損傷，并且最大限度緩沖支撐腿受到的沖擊。

從圖2中我們可以看出，在動作的落地階段支撐腿各肌肉被激活的時間順序相同，支撐腿的6塊肌肉在落地的瞬間同時被激活放電，其中脛骨前肌、股內側肌、股直肌、股二頭肌以及腓腸肌內側頭被激活放電持續了一段時間。而股外側肌被激活放電的時間最長，從落地階段開始一直持續到落地階段的結束。在整個落地階段過程中，第一時間段（從落地緩沖到緩沖最低點）持續的時間比第二時間段（從緩沖最低點到獨立步）持續的時間要短。

第一時間段從落地緩沖到緩沖最低點中，股外側肌、股內側肌、脛骨前肌、股直肌、股二頭肌、腓腸肌內側頭都在第一時間被激活，并且都一直持續到第二階段。從落地緩沖到緩沖最低點，右腿主要是屈膝、屈髖、下蹲動作，重心比較低。在屈膝下蹲緩沖中，股外側肌、股直肌、股內側肌、脛骨前肌都是主要受力肌，股直肌為離心工作，脛骨前肌做被動收縮，股外側肌和股內側肌一直持續放電到該階段結束。

第二時間段從緩沖最低點到獨立步中，股外側肌一直被激活放電持續到動作結束，股內側肌、脛骨前肌和股直肌被激活持續了很長一段時間后不再參與做功，腓腸肌內側頭以及股二頭肌在該時間段里被激活放電的時間相對較短。在緩沖最低點到獨立步過程中，支撐腿為伸膝、伸髖動作，第二時間段肌肉工作的性質與第一時間段相反。與前面兩個階段相比，該階段中各肌肉持續的時間是最長的。

2.2.2 落地階段肌肉持續時間特征分析

從表3中我們可以看出，動作落地階段支撐腿各肌肉被激活所持續的時間以及在整個落地階段總時間中所占的百分比，股外側肌持續的時間最長，為3.41s，激活放電持續了整個落地階段。以上我們分析了太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作落地階段支撐腿肌肉的激活順序以及肌肉持續的時間，那么可以得出，落地階段肌肉激活的順序是脛骨前肌、腓腸肌內側頭、股內側肌、股外側肌、股直肌、股二頭肌（六塊肌肉同時被激活）；肌肉的持續時間大小是股外側肌>股內側肌>脛骨前肌>股直肌>股二頭肌>腓腸肌內側頭。

2.2.3 落地階段肌肉積分肌電值與貢獻率分析

在表4中，落地階段各肌肉積分肌電值和貢獻率，我們可以看出運動員肌肉的積分肌電值范圍從442.80μVs到1975.40μVs，支撐腿肌肉相互之間肌電值差距較大，在完成騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作落地階段支撐腿各肌肉積分肌電值的大小排序為：脛骨前肌>股外側肌、股內側肌、股直肌（這三塊肌肉屬于同一肌群，積分肌電值相近）>腓腸肌內側頭>股二頭肌。在完成騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作的落地階段支撐腿各肌肉貢獻率的大小排序依次為脛骨前肌>股外側肌、股內側肌、股直肌（貢獻率較相近、差別不大）>腓腸肌內側頭>股二頭肌。

綜上所述：太極拳騰空飛腳向內轉體180°接提膝獨立動作落地階段支撐腿各肌肉持續的時間以及肌電值的大小比該動作的起跳階段和騰空階段大，這說明落地階段在整個動作過程中的重要性。整個落地階段可以劃分為落地緩沖到最低點時間段、緩沖最低到獨立步時間段。在動作的落地階段，持續時間較長的肌肉有股外側肌、股內側肌、脛骨前肌和股直肌；肌電值較大的有脛骨前肌、股外側肌、股內側肌和股直肌；由此可以看出在落地階段中，脛骨前肌、股外側肌、股內側肌和股直肌為主要肌肉，在完成該動作技術中起著重要作用。

3 結論

（1）騰空階段：脛骨前肌在騰空到最高點時被提前激活有重要意義，脛骨前肌主要是起穩定踝關節的作用；受試者在落地前就讓該肌肉提前工作，這是神經肌肉調控的良好表現，可以使落地更穩，并且能夠減少膝、踝關節的運動損傷。騰空階段中肌電值和貢獻率大的有股直肌和腓腸肌內側頭，從分析中得出脛骨前肌、股直肌和腓腸肌內側頭為騰空階段的主要用力肌。（2）落地階段：落地階段各肌肉持續的時間以及肌電值的大小要比起跳階段和騰空階段大，這是因為起跳和騰空都是向心收縮克服重力；而落地則是離心收縮克服重力，離心收縮力量大，故落地階段的肌電值也大。其中脛骨前肌、股外側肌、股內側肌以及股直肌的持續時間長、肌電值和貢獻率大；由此可以得出在落地階段中，股內側肌、股外側肌、脛骨前肌以及股直肌是完成該階段的主要用力肌。

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Analysis on the Surface Electromyography Characteristic of the Supporting Leg Muscles of Vacating Half Twist Inward 180 °Movement in Taijichuan

Lv Mozhu（School of Martial arts and dance， Shenyang Sport University， Shenyang Liaoning 110102， China）

Abstract：Objectives： This paper aims to analyze the myoelectric characteristic of the supporting leg muscles of vacating half twist inward 180 ° and knee independent action in Taijiquan. Methods： In this paper， 5 Taijiquan students from Shenyang Sport University are chosen as the subjects of the research. Muscle Tester （ME6000） is used to test the surface electromyography （sEMG） of the subjects supporting leg muscle， during the process of operation. After analyzing the data， we hope to find out some characteristics of related muscles， such as integrated electromyography （iEMG）， the average starting time and the lasting time of electromyography， and the size of the contribution rate .Results： （1） In the flight phase， rectus femoris， vastus medialis， medial gastrocnemius， vastus lateralis and biceps femoris were simultaneously activated and discharged； rectus femoris and medial gastrocnemius had a longer duration， wherein rectus femoris had a time of 0.52s， accounting for 85.00% of the total time of the flight phase. Medial gastrocnemius had a duration of 0.46s， accounting for75.47% of the total time， the muscles had larger integrated EMG value consisted of rectus femoris with 278.40 ±45.94μVs， and medial gastrocnemius had 211.00±30.56μVs； and the contribution rate were 25.20%， and 21.30% correspondingly.（2） In the floor stage， the six packs of muscles to support the leg were activated； vastus lateralis muscle had a longer duration of 3.41s， accounting for 100% in total time of landing phase. Vastus medialis time was 3.25s， accounting for 91.97% in the landing phase， and the tibialis anterior muscle was 3.12s， accounting for 93.25%. Rectus femoris was 2.87s， accounting for 82.09%. Integrated EMG value of tibialis anterior was the largest， 1975.40 ± 379.29μVs， with a contribution rate of 28.70%； integrated EMG value of vastus lateralis was 1250.10 ± 152.74μVs， with a contribution rate of 20.40%； integrated EMG value of vastus medialis was 1182.10 ± 257.83μVs， with a contribution rate of 18.70% ； and integrated EMG value of rectus femoris was 1044.50 ± 214.34μVs， with the contribution rate of 16.10%. Conclusions： In the flight phase， the rectus femoris and the medial head of the gastrocnemius muscle were the main hard muscle in this stage. It was obvious that in the landing phase， the front thigh muscle group （vastus medialis， vastus lateralis， rectus femoris） and tibialis anterior were the major muscle force to complete this phase.

Keywords：Taijiquan Jump kick EMG Supporting leg Lift knee independent