朱 東，趙光圣，姚頌平，張勝年

陳式太極拳掩手肱捶動作技術的比較分析

朱 東1，趙光圣2，姚頌平3，張勝年4

目的：對陳式太極拳的典型發(fā)勁動作掩手肱捶進行測試，采集不同水平練習者掩手肱捶勁力發(fā)放的運動學、動力學和肌電結果，分析和討論掩手肱捶勁力發(fā)放的特點和訓練方法。方法：研究對象共14人，試驗組和對照組各7人。試驗儀器包括VICON三維運動分析系統(tǒng)，Noraxon16導遙測肌電DTS系統(tǒng)，中國功夫測試工程人。測試動作為陳式太極拳的典型發(fā)勁動作掩手肱捶。試驗組和對照組的測試結果比較采用配對樣本T檢驗，試驗組空擊動作與實擊動作的結果比較采用獨立樣本T檢驗。結果：陳式太極拳試驗組在右手位移、右手速度、加速度、最大加速度的結果上高于對照組，雖然試驗組的平均肌電明顯小于對照組，但試驗組的肱橈肌、肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌、背闊肌、豎脊肌峰值肌電值大于對照組，其中肱二頭肌和背闊肌的差異有統(tǒng)計學意義；在擊打效果上，試驗組擊打在工程人心臟、左肺、右肺和胃的加速度值明顯高于對照組。結論：試驗組的峰值肌電高于對照組，主要是肱橈肌、肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌、背闊肌、豎脊肌在完成掩手肱捶時用力明顯，建議在完成該動作時應進行針對性地練習；掩手肱捶擊打到工程人時的加速度呈雙峰波型，第1個波形高，而第2個波形低，這與該動作在動作結束時有旋腕動作有關。

陳式太極拳；掩手肱捶；肌電；發(fā)力

陳式太極拳的發(fā)勁可以概括為“蓄而后發(fā)，發(fā)必螺旋，剛柔相濟，內外合一，上下相隨”。在發(fā)力順序上，陳式太極拳的發(fā)力順序是“以手領肘，以肘領肩；下則以足領膝，以膝領大股”[1]。掩手肱捶是陳式太極拳中最有代表性的拳法之一，有“蓄勁如開弓，發(fā)勁如放箭”的發(fā)勁要求，不同流派的掩手肱捶在動作細節(jié)上略有差異，但基本路線和要求大致相同。通常掩手肱捶前一動作有手的纏繞，纏繞的方向包括順時針和逆時針，稱之為順纏和逆纏；掩手肱捶的擊發(fā)方向是多方面的，手足配合也是因勢而變；出拳的方向也有上、中、下之分。纏法有順逆之別，陳式太極拳名家陳鑫先生贊此拳“理精法密”，理精之處，在于對立統(tǒng)一；法密之處，在于變化多端。發(fā)拳的前發(fā)后塌要突出在拳法的高度螺旋加速度，就像迫擊炮和步槍點射一樣，炮彈、子彈不但打的遠而準，還會產生很強的后坐力，槍彈的后坐力有很強的破壞性，但是用在太極拳上就是很強的反作用力。

“勁起腳根，行于腿，主宰于腰，發(fā)于梢節(jié)”是太極拳的發(fā)勁規(guī)律，但在實際的練習過程中，陳式太極拳的掩手肱捶，既難學，也難練。對于教師和教練來說，發(fā)勁也很難通過語言和示范進行教學和指導。鑒于此，本研究擬對陳式太極拳的典型發(fā)勁動作掩手肱捶進行測試，利用上海體育學院開發(fā)的首具中國功夫測試工程人采集不同水平陳式太極拳掩手肱捶勁力發(fā)放的結果，分析和討論陳式太極拳掩手肱捶動作的技術特點和訓練方法。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

陳式太極拳共14人，7人為試驗組，7人為對照組。試驗組與對照組每一位受試者進行年齡、身高、體重的配對，正負誤差控制在（身高±5）cm、（體重±5）kg、（年齡±5）歲以內。試驗組由陳式太極拳協(xié)會秘書長推薦，發(fā)力具有一定代表性，平均身高（1.68±0.06）m，體重（71.33±8.61）kg，年齡（38.14±10.42）歲，平均拳齡27年；對照組的平均身高（1.69±0.07）m，體重（70.14±9.79）kg，年齡（38.00±11.94）歲，平均拳齡小于半年。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗儀器和試驗參數(shù) 英國產VICON三維運動分析系統(tǒng)，包括16個T40攝像頭，采樣頻率100 f/s；2臺瑞士產Kistler大型三維測力臺（60cmX90cm），采樣頻率為1 000 Hz；美國產Noraxon16導遙測肌電DTS系統(tǒng)，（NORAXON U.S.A INC.），采樣頻率為1 500 Hz；中國功夫測試工程人，傳感器為力-加速度復合傳感器（CA-YD-332P），量程為±1 000 N和400 g，采樣頻率為80 000 Hz/s。肌電測試全部選取受試者右側的肌肉，包括15塊肌肉（見圖1）。

圖1 肌肉的對應通道和肌肉粘貼的具體位置Figure1 Muscle maps and related channels

考慮到工程人是首次試制，沒有任何參考資料，因此采用可重復性試驗。重錘試驗的主要目的是觀測工程人在重錘試驗情況下，各傳感器獲得數(shù)據(jù)的可重復性，采用均值±標準差（X±SD）。分別將重錘設置在70 cm和92 cm高度，各進行10次重錘試驗，結果見表1。

表1 工程人不同高度下的重錘實驗（n=10）Table1 Calibration of sensors stability by free fall trail in different height（n=10）

在正式擊打測試前，工程人提前開機1 h以上，使傳感器在比較穩(wěn)定的溫度中進行工作，每次測試前進行傳感器零漂的采集，數(shù)據(jù)分析的結果是扣除各傳感器零漂以后的實際數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，試驗前進行了測試人員和測試動作的隨機處理，隨機處理采用了Excel中的隨機公式rand。首先確定受試者測試順序，然后采用相同方法，隨機每個動作測試的順序。試驗前告之受試者測試的步驟，包括熱身、穿著測試服裝、遙測肌電電極片粘貼、最大自主收縮（MVC）測試、馬克球粘貼、VICON靜態(tài)標定、測試動作方向確認、無擊打物體的測試、功夫假人擊打的測試（見圖2）。

圖2 陳式太極拳空擊與實擊測試的運動方向和場景Figure2 Experimental field and movement direction

1.2.2 測試步驟與方法 粘貼肌電電極，在粘貼電極前，按照常規(guī)清潔皮膚后，表面電極貼于肌腹的皮膚之上，電極排列方向與肌纖維走向平行，電極間距2 cm，無線肌電發(fā)射器粘貼于電極片旁2～3 cm，并用Noraxon公司配套綁帶固定無線發(fā)射器。為了保障肌電后期數(shù)據(jù)的歸一化處理（normalization），受試者在正式開始動作測試前完成了MVC的測試。MVC測試要求受試者盡自己最大能力，完成受測試肌肉的向心收縮，并保持5 s。試驗首先進行空擊動作測試，空擊主要是受試者進行無擊打物體的動作。三維運動學分析系統(tǒng)和遙測肌電系統(tǒng)同步采集運動學、力學、表面肌電信號?？論魷y試完成后，開始進行擊打工程人測試，以后稱之為實擊，擊打工程人測試的動作和要求與空擊測試完全相同。受試者在完成測試時，高速攝像機和人工同時監(jiān)控受試每一個動作完成的情況，如果受試者完成的動作沒有擊打到規(guī)定的區(qū)域內，該動作被要求重做（見圖3）。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 （1）運動學部分。Vicon數(shù)據(jù)的處理分別使用英國Vicon公司配套的Nexus和V3D軟件，獲取受試者的出拳速度、出拳的最大加速度、動作結束時的加速度、從腰到出拳最遠端的直線距離、兩肩連線與兩髖連線投影的最大夾角，X、Y、Z軸3個方向的地反力。

圖3 陳式太極拳受試者完成掩手肱捶空擊動作實景Figure3 The scene of Chen Style Tai Chi punch performed by a subject

（2）肌電部分。肌電數(shù)據(jù)的處理使用了美國Noraxon公司的配套軟件MyoResearch XP Master Edition，對數(shù)據(jù)進行整流（rectification）、平滑（smoothing），采用了50 ms時間窗（Time window）。對所有肌電結果進行了均方根處理（RMS），獲得受試者發(fā)力時的平均肌電和峰值肌電。

（3）中國功夫測試工程人部分。工程人的數(shù)據(jù)處理使用了江蘇聯(lián)能傳感器有限公司為傳感器提供的Yep軟件。在處理每一個受試者的結果時，先導入零漂值，隨后導出工程人13個傳感器通道的最大值和最小值，峰值等參數(shù)，選取最大值進行討論。

（4）常規(guī)數(shù)理統(tǒng)計。采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件，對試驗組和對照組采用了配對樣本T檢驗，試驗組空擊動作與實擊動作的對比分析采用了獨立樣本T檢驗，左肘速度與右手出拳速度采用了相關性檢驗，均值與標準差的表達方式是x±SD。

2 結果與分析

2.1 結果

2.1.1 運動學結果 陳式太極拳試驗組在右手位移、右手（拳）的速度、加速度、最大加速度4個方面明顯好于對照組。試驗組右手的位移比對照組大0.079 m，差異具有統(tǒng)計學意義。速度方面，試驗組右手的速度大于對照組；加速度方面，試驗組明顯高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義，試驗組的加速度幾乎是對照組的2倍。陳式太極拳試驗組在X軸向上的蹬地速度遠大于對照組，是對照組的6倍左右，呈顯著性差異（見表2）。

2.1.2 陳式太極拳肌電結果 從2個組的上肢平均肌電比較發(fā)現(xiàn)，試驗組的平均肌電明顯小于對照組。其中，獨立樣本T檢驗結果顯示，試驗組與對照組完成掩手肱捶時，肱三頭肌和三角肌的T值分別是-2.402和-2.634。2組受試者肱三頭肌和三角肌平均肌電的差異有統(tǒng)計學意義，P＜0.05，其中，肱三頭肌P=0.028，三角肌P=0.015。

峰值肌電的配對T檢驗結果顯示，試驗組在肱橈肌、肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌、背闊肌、豎脊肌的峰值肌電大于對照組，其中，肱二頭肌和背闊肌的差異有統(tǒng)計學意義，肱二頭肌配對T

檢驗P＜0.05，背闊肌P＜0.01。盡管試驗組上肢及軀干的其他幾塊肌肉與對照組無顯著性差異，但配對T檢驗中，t＞1或者－1的分別有肱橈?。╰=1.923）、三角?。╰=1.173）和豎脊肌（t=1.223）。

2.1.3 擊打中國功夫測試工程人的結果 陳式太極拳試驗組擊打在工程人上的結果明顯好于對照組，盡管配對T檢驗的差異無統(tǒng)計學意義，但試驗組擊打在工程人心臟、左肺、右肺和胃的加速度值明顯高于對照組（見表3）。

表2 陳式太極拳配對樣本T檢驗（n=14）Table2 Paired sample T test for two level groups（n=14）

表3 陳式太極拳掩手肱捶在中國功夫測試工程人各部位的結果/m·s-2Table3 Punch impact from different sensors of China Kungfu dummy/m·s-2

2.2 討 論

試驗組完成掩手肱捶時，手的位移明顯大于對照組，在速度和加速度上明顯高于對照組。在下肢動作上，試驗組X軸向的蹬地速度明顯大于對照組。X軸是測試環(huán)境中水平面前后方向，該方向的差異表明，試驗組在完成掩手肱捶動作是右腳跟有一前后方向的碾動，該碾動有利于出拳時的轉腰順肩。結合上肢和下肢的運動學結果說明，試驗組完成掩手肱捶時具有“蓄勁如張弓，發(fā)勁如放箭”的勁力特點。

從肌電結果對比發(fā)現(xiàn)，試驗組的峰值肌電高于對照組，表明在動作發(fā)力時主要是肱橈肌、肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌、背闊肌、豎脊肌用力明顯，建議在完成掩手肱捶時應有針對性地進行練習。

從擊打效果看，除了第10通道外，試驗組在工程人各通道的數(shù)據(jù)都比對照組高，試驗組擊打到工程人胸骨柄位置的結果高出對照組100 m/s2，說明掩手肱捶在接觸到工程人的瞬間，試驗組出拳的速度已經高出對照組很多。陳式太極拳試驗組擊打在工程人心臟、左右肺、胃上的加速度顯著高于對照組。說明，掩手肱捶擊打到工程身上時，工程人是整體受力，并且由外向內逐漸遞增的一種擊打效果，這與陳式太極拳發(fā)力的要求相符。

陳式太極拳掩手肱捶動作擊打在工程人胸骨柄上的波型為雙峰型，第1個波形高，而第2個波形低（見圖4）。有研究報道[2]，運動員完成掩手肱捶動作后仍有轉體和送肩動作，造成這一波形特色的原因與掩手肱捶的動作有關。完成掩手肱捶時，右手呈螺旋型逆時針旋轉打出，拳在發(fā)力時開始旋轉，接觸到工程人時受試者的右手仍然有旋腕或者沉腕動作，造成了波形上有2個波峰的情況。陳式太極拳七言俚語云：“五指一握捋住拳，從后旋轉似月圓；當胸一擊雖未死，也叫鬼魄上飛天?！盵3]

掩手肱捶動作發(fā)力要求沉肩、坐腕，尤其是在出拳的末端，還需要有一個沉腕的動作。陳式太極拳代表了太極拳發(fā)力的一個特點，就是動作要求連綿不斷，舊力結束時就是新力產生的時候。雖然這簡單的幾句話，通常人在練習過程中很難領悟什么是舊力結束，什么又是新力產生，但從工程人胸骨柄的受力情況說明，第1道沖擊波上去后，出現(xiàn)了第2次。第2道沖擊波是新力產生出現(xiàn)的波形，還是因為練習者手腕的變化導致波形上的不同呢？

圖4 陳式太極拳打到工程人胸骨柄時的波形變化（試驗組杜XX）Figure4 Acceleration changing wave of dummy’s manubrium punched by ALG

從陳式太極拳彈抖勁的發(fā)力要求可以推測，第2次波形出現(xiàn)與發(fā)力后立即放松的練拳要求有關。陳式太極拳對照組練習太極拳的時間在1年以內，屬于初學水平，在技術上還沒有掌握陳式太極拳的特點，在發(fā)勁上達不到彈抖松活，收放自如的狀態(tài)。觀察對照組完成掩手肱捶動作發(fā)現(xiàn)，在工程人胸骨柄上的波形與試驗組比較接近，出現(xiàn)了2個波峰，除了在波峰大小方面對照組低于試驗組外，2組人群最大的區(qū)別是達到波峰最高值的時間?？梢钥闯?，對照組雖然在波形上與試驗組接近，但對照組從0達到峰值有一個緩慢上升的階段，上升的波形不平滑，說明勁力發(fā)放時沒有集中在一點上，完成掩手肱捶時力量出現(xiàn)了分散（見圖5）。

圖5 陳式太極拳打到工程人胸骨柄時的波形變化（對照組許XX）Figure5 Acceleration changing wave of dummy’s manubrium punched by BLG（Xu X X）

3 結論

（1）試驗組掩手肱捶右手的移動距離、速度、加速度結果明顯高于對照組。

（2）試驗組的峰值肌電高于對照組，表明在動作發(fā)力時主要是肱橈肌、肱二頭肌、肱三頭肌、三角肌、背闊肌、豎脊肌用力明顯，建議在完成掩手肱捶時應有針對性地進行練習。

（3）掩手肱捶擊打到工程人時的加速度呈雙峰波型，第1個波形高，第2個波形低，這與該動作在動作結束時有旋腕動作有關。

[1]喬熛.精功陳式太極拳[M].北京：北京體育學院出版社，1990.

[2]張斌.陳式太極拳掩手肱捶動作運動學分析[D].北京：北京體育大學，2007.

[3]陳鑫.太極拳圖畫講義[M].太原：山西科學技術出版社，2009.

BiomechanicalComparisonofChenStyleTaiChiPunch

ZHU Dong1，ZHAO Guangsheng2，YAO Songping3，ZHANG Shengnian4
（1.Dept.of Wushu，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.The Principal Office，Shanghai University of Sport，Shang?hai 200438，China；3.Dept.of PE，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；4.Dept.of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

Purpose：A typical Chen Style Tai Chi punch（Yan Shou Hong Cui）was measured by the aspect of kinematics，kinetics，and surface electromyog?raphy（sEMG），the characteristics of Tai Chi punch and training method were discussed.Methods：14 subjects took part in this test，7 master level and 7 be?ginner.VICON motion analysis system，16 channels Noraxon wireless sEMG DTS system and own-designed Kungfu dummy were applied in this study，Yan Shou Hong Cui was selected as test movement in this study，the data comparison of two level groups were applied with the Paired-samples T test，the data comparison of two punch types were applied with the Independent-samples T test.Results：The results indicated the advanced level group（ALG）had higher displacement，punching velocity，acceleration on right hand comparing to the beginning level group（BLG）.Although the mean root-mean-square（RMS）in ALG was lower than BLG，some muscles showed significantly different between two level groups in peak RMS，of these，musculus biceps brachii and latissi?mus dorsi in ALG was significant higher than BLG.The acceleration collected from dummys’heart，lungs and stomach showed the significant higher in ALG than BLG.Conclusions：The peak RMS in ALG was higher than BLG，because brachioradialis，biceps brachii，triceps brachii，deltoid muscle，latissimus dorsi，erector spinae significantly contributed to punch，auxiliary exercises are highly recommended in order to improve punch effect.The acceleration showed two-wave due to wrist twist at end of punch.

Chen style Tai Chi；Yan Shou Hong Cui；sEMG；power release

G 852.11；G 804.62

A

1005-0000（2014）01-052-04

2013-10-12；

2013-12-31；錄用日期：2014-01-04

上海市科學技術委員會課題資助（項目編號：09490503100）

朱 東（1970-），男，四川成都人，教授，博士，研究方向為武術科學化訓練。

1.上海體育學院武術學院，上海200438；2.上海體育學院院辦，上海200438；3.上海體育學院體育教育學院，上海200438；4.上海體育學院運動科學學院，上海200438。