林 森，宋吉銳

(1.沈陽(yáng)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110102;2.沈陽(yáng)體育學(xué)院成人教育部，遼寧沈陽(yáng) 110102)

在科學(xué)高度發(fā)展的今天，體育借助高科技的手段進(jìn)行科學(xué)研究是發(fā)展的必然。迄今為止，鉛球、滑冰、游泳、400m跑、拳擊和足球等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目已經(jīng)運(yùn)用表面肌電信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了肌電學(xué)研究。在排球方面，已查閱到華立君等對(duì)排球運(yùn)動(dòng)員下肢肌力與肌電特征進(jìn)行了相關(guān)研究，丁海勇等對(duì)女子沙灘排球跳發(fā)球技術(shù)空中擊球環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，林世行等對(duì)我國(guó)部分優(yōu)秀女子沙灘排球運(yùn)動(dòng)員起跳環(huán)節(jié)進(jìn)行了肌電與運(yùn)動(dòng)學(xué)同步研究分析。但對(duì)國(guó)家男排運(yùn)動(dòng)員扣球起跳動(dòng)作及其專項(xiàng)力量訓(xùn)練常用方法下肢表面肌電特征進(jìn)行研究的成果并不多見(jiàn)。隋盛勝進(jìn)行排球?qū)I(yè)訓(xùn)練多年，神經(jīng)放電模式基本固定。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)表面肌電信號(hào)與高速攝影同步測(cè)試的方法來(lái)準(zhǔn)確獲得中國(guó)男排隊(duì)員隋盛勝扣半高球起跳技術(shù)和杠鈴深蹲及跳深動(dòng)作下肢所測(cè)肌肉的肌電學(xué)參數(shù)，探索其用力特征，為排球運(yùn)動(dòng)員的下肢專項(xiàng)力量科學(xué)訓(xùn)練提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，提高運(yùn)動(dòng)員的起跳高度。

1 測(cè)試對(duì)象

受試者為中國(guó)男排運(yùn)動(dòng)員隋盛勝，身體健康，無(wú)重大病史，目前狀態(tài)下下肢肌肉未受傷，運(yùn)動(dòng)能力良好。實(shí)驗(yàn)測(cè)試前24h內(nèi)未從事劇烈活動(dòng)，無(wú)肌肉疲勞感。受試者的基本情況見(jiàn)表1。

表1 隋盛勝的基本情況表

2 研究方法

2.1 文獻(xiàn)資料法

通過(guò)沈陽(yáng)體育學(xué)院圖書(shū)館及中國(guó)知網(wǎng)查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究文獻(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行了分析、歸納與整理，為本研究的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供理論依據(jù)和保證。

2.2 測(cè)試法

2.2.1 測(cè)試儀器與相關(guān)設(shè)備

測(cè)試儀器:Sony常速攝像機(jī)一臺(tái)，美國(guó)產(chǎn)的Troubleshooter高速攝像機(jī)二臺(tái)，芬蘭產(chǎn)的ME6000 8導(dǎo)便攜式無(wú)線遙測(cè)表面肌電測(cè)試系統(tǒng)一套。

其他設(shè)備與工具:攝像和肌肉表面肌電測(cè)試的同步裝置，排球，不同高度的跳臺(tái)，杠鈴，彈力繃帶，醫(yī)用電極，醫(yī)用脫脂棉等。

2.2.2 測(cè)試方案

受試者進(jìn)行充分準(zhǔn)備活動(dòng)后，按扣球－跳深－杠鈴深蹲的順序進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)動(dòng)作做3次。采用高速攝像和常速攝像及8道便攜式無(wú)線遙測(cè)表面肌電測(cè)試系統(tǒng)對(duì)受試者的扣球起跳技術(shù)和跳深及杠鈴深蹲動(dòng)作進(jìn)行同步測(cè)試。記錄受試者所做動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)圖像、所測(cè)肌肉表面肌電信號(hào)的相關(guān)參數(shù)。

2.2.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試 將扣球起跳技術(shù)劃分為緩沖和蹬伸兩個(gè)階段。從右腳著地到重心下降最低點(diǎn)為緩沖階段，從重心下降最低點(diǎn)到雙腳起跳離地為蹬伸階段。

用2臺(tái)高速攝像機(jī)對(duì)受試者扣球起跳技術(shù)進(jìn)行定點(diǎn)拍攝。A機(jī)位于受試者右側(cè)，B機(jī)位于受試者背側(cè)，兩機(jī)主光軸對(duì)準(zhǔn)框架中心線，夾角為90°。攝像機(jī)鏡頭高1.40m，鏡頭距受試者運(yùn)動(dòng)平面的垂直距離12.0m，兩臺(tái)攝影機(jī)均固定鏡頭，固定焦距拍攝，保證運(yùn)動(dòng)員在扣球起跳過(guò)程中能夠被清晰地拍攝到，拍攝頻率250Hz。

用1臺(tái)常速攝影機(jī)對(duì)受試者跳深和杠鈴深蹲動(dòng)作進(jìn)行定點(diǎn)拍攝。攝像機(jī)鏡頭高1.40m，鏡頭距受試者運(yùn)動(dòng)平面的垂直距離12.0m，保證運(yùn)動(dòng)員所作動(dòng)作能夠被清晰地拍攝到，拍攝頻率為25Hz。

2.2.2.2 表面肌電測(cè)試 運(yùn)用人體生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)知識(shí)，通過(guò)以往研究者肌肉的選取方法，同時(shí)結(jié)合扣球起跳技術(shù)典型用力肌肉，選取右腿股直肌、臀大肌、股二頭肌、半腱肌、腓腸肌外側(cè)頭和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭等6塊肌肉進(jìn)行研究。分別對(duì)應(yīng)肌電采集系統(tǒng)的1～6通道。測(cè)試前，首先用脫脂酒精棉球清洗測(cè)試對(duì)象所測(cè)肌肉的局部皮膚，皮膚表面干燥之后，將兩個(gè)記錄電極沿著肌纖維的走向粘貼在所測(cè)肌肉的肌腹的位置，兩個(gè)記錄電極的圓心間距離為2cm，同時(shí)在肌肉的末端，在關(guān)節(jié)處貼上參考電極。所有電極貼好并連接通道導(dǎo)線后，用彈力繃帶固定電極，要求松緊適宜，以不影響測(cè)試對(duì)象運(yùn)動(dòng)為宜。信號(hào)采集與發(fā)射盒固定在專用背包上由運(yùn)動(dòng)員背在身后，基本不影響運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的完成。測(cè)試開(kāi)始后，肌電、視頻圖像等同時(shí)進(jìn)行采集。

2.2.2.3 動(dòng)作要求 (1)扣球。二傳為遼寧男排李禺。受試者自己傳球給二傳后扣二傳傳的半高球，這是排球扣球常規(guī)練習(xí)方法。(2)跳深。受試者雙手叉腰固定不動(dòng)，無(wú)垂直初速度從跳箱落下，足前掌先觸地，緊接著盡最大努力盡快垂直起跳并回落到地面。(3)杠鈴負(fù)重深蹲。受試者從杠鈴架上扛起杠鈴后(杠鈴重60kg)，在隊(duì)員的保護(hù)下，做深蹲動(dòng)作。要求膝關(guān)節(jié)屈角小于90°，蹬伸階段要求受試者快速向上蹬伸，并伴有提踵動(dòng)作。

2.2.2.4 測(cè)試要求 (1)受試者在測(cè)試前要熟知?jiǎng)幼饕?，按?dòng)作規(guī)格完成動(dòng)作。如動(dòng)作不理想或測(cè)試曲線出現(xiàn)異常時(shí)，需重新進(jìn)行測(cè)試。(2)受試者身穿短褲，赤上體。(3)扣球、跳深、杠鈴深蹲，每個(gè)動(dòng)作做3次。扣球和跳深每次動(dòng)作間歇10s，杠鈴深蹲每次動(dòng)作間歇3～5s。

2.2.3 攝像機(jī)與表面肌電采集系統(tǒng)同步方案

對(duì)于肌電與影像的同步問(wèn)題，采用了外同步的方法，使肌電儀和高速攝像機(jī)進(jìn)行同步鏈接。在受試者做扣球動(dòng)作區(qū)域附近放一個(gè)通過(guò)串連鏈接的閃光燈(位置以攝影機(jī)能夠捕捉到且不影響運(yùn)動(dòng)員做動(dòng)作為宜)。當(dāng)開(kāi)始信號(hào)在肌電儀里面發(fā)出的同時(shí)會(huì)觸發(fā)閃光燈工作，攝影機(jī)記錄下閃光光源，從而完成技術(shù)動(dòng)作肌電與攝像的同步工作。由于開(kāi)始信號(hào)發(fā)出后，傳輸?shù)郊‰妰x和閃光燈的速度會(huì)有所不同，為了進(jìn)一步減少誤差，在解析時(shí)進(jìn)一步結(jié)合動(dòng)作視頻，找到起止點(diǎn)。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 隋盛勝扣半高球起跳動(dòng)作下肢表面肌電特征分析

3.1.1 隋盛勝扣半高球起跳動(dòng)作肌電振幅－時(shí)間曲線特征分析

圖1～圖6分別是隋盛勝扣半高球起跳技術(shù)股直肌、臀大肌、股二頭肌、半腱肌、腓腸肌外側(cè)頭和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的肌電振幅－時(shí)間曲線圖。1.987s～2.168s為緩沖階段，2.168s～2.35s為蹬伸階段。起跳用時(shí)為0.363s，其中，緩沖階段時(shí)間為0.181s，蹬伸階段時(shí)間為0.182s。

從圖1～圖6可以看出，隋盛勝扣半高球起跳技術(shù)在緩沖階段臀大肌的電活動(dòng)是最強(qiáng)烈的，積分肌電值為147μV.s，這是因?yàn)樵诰彌_階段主要是通過(guò)臀大肌的離心收縮來(lái)緩沖水平方向的速度，從而保證將水平速度更多地轉(zhuǎn)化為垂直速度，最終達(dá)到一個(gè)理想的起跳高度。在蹬伸階段，股二頭肌的電活動(dòng)最強(qiáng)烈，積分肌電值為145μV.s，其次是腓腸肌外側(cè)頭和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭，分別為90μV.s和88μV.s，而且腓腸肌內(nèi)外側(cè)頭電活動(dòng)的幅值和模式非常相近。在蹬伸階段，臀大肌的積分肌電值為68μV.s，股直肌的積分肌電值為66μV.s，半腱肌積分肌電值為53μV.s。股二頭肌在蹬伸階段發(fā)揮著重要的作用，由于股二頭肌是雙關(guān)節(jié)肌，跨越髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，通過(guò)股二頭肌的收縮可以使髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生伸的作用，從而幫助下肢快速蹬伸。而腓腸肌內(nèi)外側(cè)頭通過(guò)跟腱與跟骨直接相連，因此通過(guò)腓腸肌的收縮可以使足快速完成蹬伸動(dòng)作。

3.1.2 扣球起跳動(dòng)作下肢所測(cè)肌肉積分肌電和做功貢獻(xiàn)率分析

積分肌電是對(duì)肌電圖上的肌電變化曲線與時(shí)間橫軸之間所包繞面積的積分，單位為μV.s，可以反映一段時(shí)間內(nèi)肌肉的肌電活動(dòng)強(qiáng)弱程度。肌肉做功貢獻(xiàn)率是指在完成某一動(dòng)作時(shí)一定時(shí)間內(nèi)某一塊肌肉的積分肌電值占參與該動(dòng)作中全部肌肉積分肌電總值的百分比，可以反映一塊肌肉在完成一個(gè)動(dòng)作中的比重或重要性［1］。

表2 隋盛勝扣半高球起跳技術(shù)所測(cè)肌肉積分肌電參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

從表2和圖7可以看出，隋盛勝完成扣半高球起跳技術(shù)過(guò)程中，所測(cè)肌肉積分肌電值和貢獻(xiàn)率按照由大到小的順序，分別是股二頭肌－臀大?。芍奔。枘c肌內(nèi)側(cè)頭－腓腸肌外側(cè)頭－半腱肌，其中，股二頭肌和臀大肌兩塊肌肉貢獻(xiàn)率之和為50%，在起跳過(guò)程中起著重要的作用。

3.2 不同專項(xiàng)力量訓(xùn)練方法下肢表面肌電特征分析

3.2.1 杠鈴深蹲下肢所測(cè)肌肉積分肌電和貢獻(xiàn)率分析

表3 隋盛勝杠鈴深蹲所測(cè)肌肉積分肌電參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

從表3和圖8、圖9可以看出，隋盛勝完成杠鈴常速和慢速深蹲動(dòng)作過(guò)程中，所測(cè)肌肉積分肌電值和貢獻(xiàn)率按照由大到小的順序，分別是股直?。未蠹。啥^?。枘c肌內(nèi)側(cè)頭－腓腸肌外側(cè)頭－半腱肌。股直?。未蠹。啥^?。枘c肌外側(cè)頭－腓腸肌內(nèi)側(cè)頭－半腱肌。

從隋盛勝完成杠鈴常速和慢速深蹲動(dòng)作所測(cè)肌肉積分肌電值來(lái)看，杠鈴慢速深蹲對(duì)發(fā)展股直肌、臀大肌、股二頭肌、半腱肌和腓腸肌外側(cè)頭比杠鈴常速深蹲更為有效。

從隋盛勝完成杠鈴常速和慢速深蹲動(dòng)作所測(cè)肌肉貢獻(xiàn)率來(lái)看，股直肌、臀大肌和股二頭肌均排在前三位，股直肌貢獻(xiàn)率慢速比常速高6%，臀大肌貢獻(xiàn)率慢速和常速一致，股二頭肌貢獻(xiàn)率慢速比常速高3%。由此可見(jiàn)，杠鈴慢速深蹲對(duì)發(fā)展股直肌和股二頭肌更為有效，但對(duì)于發(fā)展臀大肌，杠鈴慢速深蹲和常速深蹲無(wú)差別。

杠鈴常速深蹲和慢速深蹲與扣球起跳所測(cè)肌肉的積分肌電值和貢獻(xiàn)率相比較，排在前三位的肌肉均是股二頭肌、臀大肌和股直肌，但排序不同。

3.2.2 跳深動(dòng)作下肢所測(cè)肌肉積分肌電和貢獻(xiàn)率分析

跳深是指運(yùn)動(dòng)員從一定的高度跳下，并在落地時(shí)，下肢迅速蹬伸以便做向上的跳起運(yùn)動(dòng)［2］。本研究選取23cm、48cm和58cm三個(gè)高度對(duì)受試者進(jìn)行跳深動(dòng)作測(cè)試。表4是隋盛勝不同高度跳深動(dòng)作所測(cè)肌肉積分肌電參數(shù)統(tǒng)計(jì)表。

表4 隋盛勝跳深動(dòng)作所測(cè)肌肉積分肌電參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

從表4和圖10～12可以看出，隋盛勝完成23、48、58cm跳深動(dòng)作過(guò)程中，所測(cè)肌肉積分肌電值和貢獻(xiàn)率按照由大到小的順序，分別是臀大?。芍奔。枘c肌外側(cè)頭－腓腸肌內(nèi)側(cè)頭－股二頭?。腚旒?。臀大?。枘c肌內(nèi)側(cè)頭－腓腸肌外側(cè)頭－股直?。啥^?。腚旒?。臀大?。枘c肌內(nèi)側(cè)頭－腓腸肌外側(cè)頭－股直?。啥^肌－半腱肌。

從隋盛勝完成不同高度跳深動(dòng)作所測(cè)肌肉積分肌電值來(lái)看，除腓腸肌內(nèi)側(cè)頭外，跳深高度越高，積分肌電值越小，由此可見(jiàn)，23cm跳深對(duì)發(fā)展股直肌、臀大肌、股二頭肌、半腱肌和腓腸肌外側(cè)頭比48和58cm跳深更為有效。

從隋盛勝完成不同高度跳深動(dòng)作所測(cè)肌肉貢獻(xiàn)率來(lái)看，臀大肌均排在首位。由此可見(jiàn)，跳深動(dòng)作對(duì)發(fā)展臀大肌效果顯著。

3.3 隋盛勝扣半高球起跳動(dòng)作與杠鈴蹲起和跳深下肢表面肌電特征對(duì)比分析

從表5可以看出，杠鈴深蹲和跳深等動(dòng)作的肌肉貢獻(xiàn)率排序與扣球起跳動(dòng)作的肌肉貢獻(xiàn)率排序均不完全相符?？矍蚱鹛鴦?dòng)作肌肉貢獻(xiàn)率排在前三位的依次是股二頭?。未蠹。芍奔?，杠鈴深蹲動(dòng)作肌肉貢獻(xiàn)率排在前三位的依次是股直?。未蠹。啥^肌，與扣球起跳動(dòng)作相比較，排在前三位的肌肉相同，但順序不同。

跳深23cm肌肉貢獻(xiàn)率排在前三位的依次是臀大?。芍奔。枘c肌外側(cè)頭，跳深48cm和58cm肌肉貢獻(xiàn)率排在前三位的依次是臀大?。枘c肌內(nèi)側(cè)頭－腓腸肌外側(cè)頭。與扣球起跳動(dòng)作相比較，差異較大。

杠鈴深蹲與跳深相比較，杠鈴深蹲更加接近于扣球起跳動(dòng)作的表面肌電特征，跳深更加接近扣球起跳緩沖階段的表面肌電特征。

表5 不同動(dòng)作中所測(cè)肌肉貢獻(xiàn)率排序表

4 結(jié)論

1)隋盛勝扣半高球起跳所測(cè)肌肉中，積分肌電值和貢獻(xiàn)率最大的是股二頭肌，其次是臀大肌和股直肌。在緩沖階段，臀大肌貢獻(xiàn)最大;在蹬伸階段，股二頭肌貢獻(xiàn)最大。

2)杠鈴深蹲和跳深動(dòng)作均與扣球起跳技術(shù)的積分肌電值和貢獻(xiàn)率不完全一致，杠鈴深蹲更接近于起跳。杠鈴深蹲動(dòng)作對(duì)發(fā)展股直肌效果最好。跳深動(dòng)作對(duì)發(fā)展臀大肌效果最好。

3)杠鈴慢速深蹲對(duì)發(fā)展股直肌、臀大肌、股二頭肌、半腱肌和腓腸肌外側(cè)頭比杠鈴常速深蹲更為有效。23cm跳深對(duì)發(fā)展股直肌、臀大肌、股二頭肌、半腱肌和腓腸肌外側(cè)頭比48和58cm跳深更為有效。

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