齊春燕，王來東，李成梁

籃球運(yùn)動(dòng)員跳投肌電及足底壓力的同步研究

齊春燕1，王來東1，李成梁2

以遼寧青年男籃和沈陽體育學(xué)院男籃為研究對(duì)象，采用8通道ME6000型肌電測(cè)量儀、Foot-scan insole足底壓力測(cè)量儀和運(yùn)動(dòng)錄像，對(duì)運(yùn)動(dòng)員跳投時(shí)腹背及下肢肌的IEMG、肌肉做功負(fù)荷百分比、肌肉的激活順序以及足底壓力參數(shù)進(jìn)行分析。研究結(jié)果顯示：不同的肌肉在跳投的不同階段發(fā)揮著不同的作用；不同位置籃球運(yùn)動(dòng)員的IEMG、RMS存在差異；腹直肌的做功/負(fù)荷百分比相對(duì)于其他的肌肉較低；不同位置隊(duì)員跳投時(shí)各肌肉被激活的順序不同；跳投蹬地階段足底壓力中心基本在一條直線上移動(dòng)，且變化比較均勻，波動(dòng)比較小。建立了籃球運(yùn)動(dòng)員跳投過程中肌電信號(hào)和足底壓力曲線的同步測(cè)量模型，以此加深教練員對(duì)跳投運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行科學(xué)的跳投訓(xùn)練。

籃球運(yùn)動(dòng)員；跳投；肌電；足底壓力

跳投是進(jìn)攻隊(duì)員在快速移動(dòng)中接球或運(yùn)球突破時(shí)，用急停的突然性，快速起跳增加出手高度來擺脫防守隊(duì)員封阻的一種投籃方法。跳投是現(xiàn)代籃球比賽中應(yīng)用較多的一種攻擊性很強(qiáng)的投籃方式，跳投命中率的高低在一定程度上決定著球隊(duì)比賽的輸贏[1]。影響跳投命中率的因素很多，從腹背及下肢肌肉協(xié)調(diào)用力角度進(jìn)行研究的卻很少，作者認(rèn)為有必要從腹背及下肢肌肉的工作情況以及足底壓力的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的角度，對(duì)人體內(nèi)部與外部各項(xiàng)參數(shù)連續(xù)變化的同步工作情況進(jìn)行研究，深層次了解腹背及下肢肌肉和足底壓力協(xié)調(diào)用力的情況，挖掘影響跳投命中率的內(nèi)在因素，旨在加深教練員對(duì)跳投動(dòng)作規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為教練員有針對(duì)性地安排跳投訓(xùn)練提供理論上的支持。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

遼寧省青年男子籃球隊(duì)隊(duì)員（一級(jí)以上水平運(yùn)動(dòng)員）、沈陽體育學(xué)院男子籃球隊(duì)員（二級(jí)運(yùn)動(dòng)員），共16名，其中前鋒和后衛(wèi)各6名，中鋒4名，且都是球隊(duì)中的主力隊(duì)員，所有研究對(duì)象均身體健康，發(fā)育良好，并受過系統(tǒng)的專業(yè)訓(xùn)練（見表1）。

表1 研究對(duì)象的基本情況Table 1 Condition of basketball athletes

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)量法 （1）肌電測(cè)量。本試驗(yàn)選用8通道ME6000型肌電測(cè)量儀進(jìn)行肌電的測(cè)量，并使用其儀器的配套軟件MegaWin進(jìn)行分析。ME6000型肌電儀原始數(shù)據(jù)采集頻率為1 000 Hz，使用SOLAR一次性表面電極。（2）足底壓力測(cè)量。Foot-scan insole足底壓力測(cè)試儀信號(hào)采樣頻率為500 Hz，壓強(qiáng)范圍（N/cm2）0.7～155，重復(fù)性誤差小于1%。（3）錄像法。采用SONY DCR TRV-940E數(shù)碼攝像機(jī)對(duì)跳投動(dòng)作實(shí)行同步錄像。（4）測(cè)量過程。選取腹背及下肢左右對(duì)稱的腹直肌、股直肌、臀大肌和豎脊肌8塊肌肉作為肌電測(cè)量部位，電極安放前用酒精對(duì)相應(yīng)部位進(jìn)行消毒、清潔處理，晾干后，將透氣電極片粘到每塊肌肉收縮時(shí)肌腹最隆起的部位，測(cè)量電極沿肌纖維方向安放，參考電極與其呈等腰三角形，電極間相距20 mm。足底壓力鞋墊放在運(yùn)動(dòng)員的鞋內(nèi)。同時(shí)將自行研制的信號(hào)轉(zhuǎn)換器固定在運(yùn)動(dòng)員的背后，此信號(hào)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)肌電測(cè)量儀和足底壓力測(cè)量儀的同步工作。運(yùn)動(dòng)員做跳投動(dòng)作時(shí)肌電、足底壓力以及視頻等同時(shí)進(jìn)行采集。

作者單位：1.南開大學(xué)體育部，天津300071；2.沈陽體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練系籃球教研室，遼寧沈陽110102。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 MegaWin信號(hào)和Foot-scan insole信號(hào)在各自相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)軟件中進(jìn)行處理，導(dǎo)出到Excell和SPSS12．0中進(jìn)行圖形分析和顯著性檢驗(yàn)。通過錄像對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系找出肌電和足底壓力不同階段的分界點(diǎn)，對(duì)跳投動(dòng)作進(jìn)行階段劃分，進(jìn)行同步分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投肌電參數(shù)的研究與分析

2.1.1 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投的原始肌電圖的研究與分析 原始肌電圖包含有最基本的肌電活動(dòng)信息，利用它可以直接評(píng)定肌肉是否被激活、肌肉活動(dòng)的時(shí)程長短、肌電活動(dòng)的強(qiáng)度以及肌肉的協(xié)調(diào)模式[2-3]。跳投的整個(gè)技術(shù)動(dòng)作可以分成4個(gè)階段：急停接球階段（1～2）、蹬地起跳階段（2～3）、騰空階段（3～4）和落地階段（4～5）（見圖1）。急停接球階段，由于運(yùn)動(dòng)員所采用的急停方式不同，因此主動(dòng)肌的放電情況有所差異。蹬地起跳階段，所測(cè)的各塊肌肉都有不同程度的放電現(xiàn)象，且振幅是跳投完整動(dòng)作過程中最高的，股直肌、臀大肌和豎脊肌振幅比腹直肌明顯。騰空后保持人體平衡主要取決于肌肉的協(xié)調(diào)用力，此時(shí)各肌肉放電現(xiàn)象相對(duì)減弱，豎脊肌和腹直肌振幅較明顯，身體到最高點(diǎn)下落時(shí)腹直肌明顯收縮放電。落地技術(shù)主要是緩沖人體下落時(shí)的身體重力影響，以便準(zhǔn)備下一動(dòng)作，由圖1看出此時(shí)腹直肌振幅降低，股直肌、豎脊肌振幅升高，臀大肌變化不明顯。利用原始肌電圖只能定性的說明肌肉肌電活動(dòng)的時(shí)程長短和振幅的強(qiáng)弱。

圖1 籃球運(yùn)動(dòng)員接球跳投原始肌電圖Figure 1 lnitial lEMG of jump shoot for basketball athlete

2.1.2 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投肌電參數(shù)的比較與分析 籃球比賽中不同位置的隊(duì)員承擔(dān)著不同的職責(zé)和攻守任務(wù)，不同位置隊(duì)員在長期的訓(xùn)練過程中身體形態(tài)、心理、技術(shù)結(jié)構(gòu)及綜合能力會(huì)形成一定的專項(xiàng)特征[4]。對(duì)肌電活動(dòng)進(jìn)行更深一步的定量分析，是基于全波整流肌電圖完成的。積分肌電（IEMG）是肌電信號(hào)經(jīng)整流濾波后曲線下面積的總和，反映肌肉在運(yùn)動(dòng)中單位募集數(shù)量和同步化程度。從表2看出，跳投過程中IEMG的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差在前鋒和中鋒隊(duì)員之間存在著不同，左側(cè)臀大肌、右側(cè)豎脊肌以及左右側(cè)腹直肌上存在著顯著性的差異（P＜0．01）。前鋒和后衛(wèi)的比較中發(fā)現(xiàn)，兩側(cè)豎脊肌和腹直肌存在著顯著性差異（P＜0．01）。中鋒與后衛(wèi)兩側(cè)豎脊肌和腹直肌的IEMG也存在著顯著性的差異（P＜0．01）。從不同位置運(yùn)動(dòng)員IEMG 的比較結(jié)果來看，豎脊肌和腹直肌兩塊肌肉上存在著較大的差異，這可能與不同位置的運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和比賽中使用的技術(shù)種類及力量訓(xùn)練的方式有關(guān)。

表2 不同位置運(yùn)動(dòng)員跳投lEMG的比較結(jié)果Table 2 Comparison of lEMG of different position basketball athletes

RMS反映的是一段時(shí)間內(nèi)肌肉放電的平均水平，既能反映出最大用力的先后順序，又能反映出最大用力的間隔時(shí)間[5-6]。由表3看出，不同位置運(yùn)動(dòng)員跳投的過程中股直肌的RMS峰值都最高，說明股直肌是跳投的主要原動(dòng)肌。跳投蹬地階段股直肌的運(yùn)動(dòng)單位募集量最高，并且放電的幅值最高，教練員在訓(xùn)練中應(yīng)該加強(qiáng)股四頭肌以及臀大肌的訓(xùn)練，以提高運(yùn)動(dòng)員跳起的高度。

表3 不同位置運(yùn)動(dòng)員跳投RMS峰值比較結(jié)果Table 3 Comparison of RMS of different position basketball athletes

2.1.3 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投肌肉做功/負(fù)荷百分比的比較與分析 跳投過程中，不同位置運(yùn)動(dòng)員的做功/負(fù)荷百分比存在著差異，由圖2看出，中鋒左右側(cè)豎脊肌的做功/負(fù)荷百分比最高，達(dá)到25%和19%，前鋒右側(cè)腹直肌的做功/負(fù)荷百分比最高為18%，后衛(wèi)的左側(cè)豎脊肌與右側(cè)股直肌的做功/負(fù)荷百分比較高，分別為22%與20%。而做功/負(fù)荷百分比最低的都為腹直肌。跳投的整個(gè)過程中，腹直肌的放電幅值比較小，因此做功/負(fù)荷百分比相對(duì)于其他的肌肉較低，這與每塊肌肉在接球跳投的過程中的作用不同有關(guān)。腹直肌在整個(gè)動(dòng)作中的做功/負(fù)荷百分比雖然較小，在控制身體平衡起著比較重要的作用。運(yùn)動(dòng)員跳到最高點(diǎn)時(shí)腹部肌群和背部肌群的收縮來控制身體平衡。由圖2可知隊(duì)員腹肌力量普遍較弱，發(fā)展運(yùn)動(dòng)員腹部的肌肉力量，提高隊(duì)員的協(xié)調(diào)能力對(duì)隊(duì)員的技戰(zhàn)術(shù)的發(fā)揮是很重要的。

2.1.4 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投時(shí)肌肉激活順序的研究與分析 從表4中可以看出，前鋒完成接球跳投的過程中，肌肉被激活的順序依次為左側(cè)股直肌、左側(cè)豎脊肌、右側(cè)豎脊肌、右側(cè)股直肌、左側(cè)臀大肌、右側(cè)臀大肌、右側(cè)腹直肌和左側(cè)腹直肌。中鋒肌肉被激活的順序?yàn)樽髠?cè)豎脊肌、右側(cè)臀大肌、左側(cè)臀大肌、右側(cè)股直肌、左側(cè)股直肌、左側(cè)腹直肌、右側(cè)腹直肌、右側(cè)豎脊肌。而后衛(wèi)的激活順序?yàn)樽髠?cè)股直肌、左側(cè)臀大肌、右側(cè)臀大肌、左側(cè)豎脊肌、右側(cè)豎脊肌、右側(cè)腹直肌、左側(cè)腹直肌、右側(cè)股直肌。不同位置的隊(duì)員做接球跳投時(shí)，各個(gè)肌肉被激活的順序不同，然而同一隊(duì)員做跳投時(shí)，肌肉被激活的順序基本相同，這與曹輝的研究結(jié)果相同[7]。筆者認(rèn)為產(chǎn)生這種情況的原因與個(gè)人的用力習(xí)慣、先天掌握運(yùn)動(dòng)技能的能力以及神經(jīng)調(diào)節(jié)方式有關(guān)。考慮到專項(xiàng)力量訓(xùn)練的要求，肌肉的這一工作特點(diǎn)必須引起教練員和運(yùn)動(dòng)員的重視。

圖2 不同位置籃球運(yùn)動(dòng)員接球跳投做功百分比Figure 2 Percentage of load for different position basketball athletes

表4 不同位置籃球運(yùn)動(dòng)員跳投肌肉激活時(shí)間表Table 4 Discharging time of muscle for different position basketball athletes

2.2 籃球運(yùn)動(dòng)員接球跳投的足底壓力參數(shù)的比較與分析

2.2.1 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投過程中足底壓力中心在雙腳上的軌跡比較與分析 對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)員接球跳投過程中足底壓力中心的研究發(fā)現(xiàn)，跳投蹬地階段以左腳作為中樞腳，足底壓力中心基本在一條直線上移動(dòng)，且變化比較均勻，波動(dòng)比較?。ㄒ妶D3）。足底壓力中心一定程度上反映出身體重心的變化水平，分析結(jié)果充分說明了運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)的訓(xùn)練，控制身體穩(wěn)定性的能力強(qiáng)，維持自身平衡能力的水平也高。有關(guān)研究表明：跳投命中率與動(dòng)作協(xié)調(diào)平衡的能力有很大的關(guān)系。從右腳的軌跡圖看出，前掌著地后，與左腳同時(shí)蹬地，足底壓力中心在右腳上的變化范圍不大。

圖3 籃球運(yùn)動(dòng)員足底壓力中心軌跡圖Figure 3 Orbit of foot gravity center for basketball athletes

2.2.2 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投過程中足底受力情況的分析與研究 從運(yùn)動(dòng)員完成接球跳投過程的受力曲線圖可以看出（見圖4），隊(duì)員跨步接球時(shí)左腳首先落地，足底壓力迅速上升，出現(xiàn)一個(gè)峰值，隨后有一個(gè)平臺(tái)期或者壓力稍有下降的過程。從左腳落地到右腳落地的時(shí)間差約為0.2 s。蹬地起跳階段，身體由單腳支撐變?yōu)殡p腳支撐，左腳足底壓力隨之下降，右腳足底壓力上升，此時(shí)足底壓力的波峰都比單腳支撐時(shí)低。足底壓力最小時(shí)是騰空階段，從圖中看出騰空時(shí)間在0.40～0.55 s之間。騰空時(shí)間越長跳起的高度也就相對(duì)較高，在空中就有更多的時(shí)間調(diào)整投籃動(dòng)作以確保投籃命中率。落地階段是雙腳同時(shí)落地，足底壓力迅速上升。

圖4 籃球運(yùn)動(dòng)員跳投中垂直方向上的受力與時(shí)間的關(guān)系Figure 4 Relation of the perpendicular pressure and time for basketball athletes in jump shoot

2.3 跳投過程中原始肌電與足底壓力同步圖的研究與分析

2.3.1 跳投急停接球階段原始肌電與足底壓力同步圖的研究與分析 由錄像中看出，圖5的運(yùn)動(dòng)員在跳投的過程中使用了跨步急停動(dòng)作接球。運(yùn)動(dòng)員的左腳跨出形成單腳支撐，時(shí)間軸上看出其左腳接觸地面足底壓力迅速上升，右腳比左腳晚0.345 s出現(xiàn)足底壓力。由肌電信號(hào)看出左側(cè)腹直肌首先出現(xiàn)肌電信號(hào)和峰值，左側(cè)臀大肌、左側(cè)股直肌依次放電，右側(cè)的臀大肌和股直肌比左側(cè)的收縮放電晚，與左右腳落地的時(shí)間差相符，而左、右側(cè)的豎脊肌和腹直肌幾乎同時(shí)收縮放電。左腳的足底壓力曲線在達(dá)到峰值之前有一個(gè)平臺(tái)期，運(yùn)動(dòng)員跨步接球時(shí)，足后跟蹬地制動(dòng)身體向前運(yùn)動(dòng)的慣性，足底壓力迅速上升，膝關(guān)節(jié)彎曲身體重心下降，足底由后向前滾動(dòng)接觸地面過程中壓力沒有明顯的變化，只是壓力的轉(zhuǎn)移而出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)。隨著身體重心停止下降，左腳足底壓力又迅速上升達(dá)到峰值，左側(cè)臀大肌、股直肌離心收縮的肌電數(shù)據(jù)也達(dá)到峰值。隨著身體重心的右移，左腳足底壓力緩慢下降，左側(cè)股直肌的肌電圖振幅也迅速降低其數(shù)據(jù)趨近為零，左側(cè)股直肌收縮完成一個(gè)肌電收縮時(shí)程。隨著單腳支撐的結(jié)束，右腳觸地雙腳支撐階段開始，右腳的足底壓力迅速上升，與左腳一樣出現(xiàn)一個(gè)緩沖平臺(tái)，這樣接球緩沖階段隨之結(jié)束，左右腳的足底壓力同時(shí)達(dá)到峰值，右腳的足底壓力高于左腳，通過錄像看出與身體重心移向右側(cè)有關(guān)。

圖5 原始肌電與足底壓力中心曲線同步圖Figure 5 Synchronizing form of the lEMG and foot pressure

2.3.2 跳投起跳階段原始肌電與足底壓力同步圖的研究與分析蹬地起跳過程中肌肉呈現(xiàn)出瞬間爆發(fā)式集中收縮的發(fā)力模式，股直肌和臀大肌向心收縮，右、左側(cè)股直肌的肌電振幅值瞬間依次達(dá)到峰值，臀大肌和腹直肌的肌電幅值也達(dá)到峰值，與其相反的是蹬地階段豎脊肌的肌電振幅卻相對(duì)下降。騰空之前，豎脊肌持續(xù)放電，足底壓力迅速下降，肌電振幅值也迅速下降，腳離開地面之前豎脊肌的肌電完成一個(gè)收縮時(shí)程，豎脊肌收縮時(shí)程較長，這是否與多數(shù)運(yùn)動(dòng)員的腰肌勞損有關(guān)有待研究證明。由圖5看出腹直肌在左腳觸地和雙腳蹬地時(shí)有明顯的幅值變化，其他時(shí)間段的原始肌電曲線比較平滑。

2.3.3 跳投騰空階段原始肌電與足底壓力同步圖的研究與分析騰空階段足底壓力數(shù)值幾乎為零，騰空時(shí)間接近0.6秒。肌電圖顯示左側(cè)股直肌、臀大肌原始肌電曲線始終比較平滑，右側(cè)股直肌、豎脊肌在離開地面瞬間有一個(gè)明顯的收縮時(shí)程。通過錄像看出，在接球后身體有含胸收腹的動(dòng)作，騰空后身體完全伸展開，背部肌肉收縮，豎脊肌出現(xiàn)一個(gè)收縮時(shí)程。身體騰空到最高點(diǎn)下落瞬間腹直肌又首先開始收縮，其原始肌電振幅上升，以控制身體軀干的平衡。

2.3.4 跳投落地階段原始肌電與足底壓力同步圖的研究與分析落地階段股直肌和豎脊肌有明顯的放電，臀大肌放電不明顯，腹直肌放電結(jié)束。左右腳底壓力都迅速上升，且升幅基本相同，由此看出腹直肌主要控制身體平衡，在落地緩沖過程中作用不明顯。

3 結(jié)論和建議

（1）跳投的整個(gè)技術(shù)動(dòng)作可以分成急停接球階段、蹬地起跳階段、騰空階段和落地階段，不同的肌肉在跳投的不同階段發(fā)揮著不同的作用，表現(xiàn)出不同的肌電參數(shù)與足底壓力的變化特點(diǎn)。

（2）在跳投的過程中，運(yùn)動(dòng)員跳到最高點(diǎn)時(shí)腹部肌群和背部肌群的收縮控制身體平衡，同時(shí)與足底反作用力相互協(xié)調(diào)用力，增加跳投動(dòng)作的穩(wěn)定性。發(fā)展運(yùn)動(dòng)員腹背部肌肉力量，提高隊(duì)員的協(xié)調(diào)能力對(duì)跳投戰(zhàn)術(shù)的發(fā)揮是很重要的，應(yīng)該引起教練員的重視。

（3）建立了反應(yīng)動(dòng)作內(nèi)部信息的肌電信號(hào)和反應(yīng)外部特征的足底壓力信號(hào)的同步測(cè)量模型，挖掘影響跳投命中率的內(nèi)在因素，以此加深教練員對(duì)跳投運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行跳投訓(xùn)練提供理論基礎(chǔ)。

[1]孫傳波，關(guān)輝.對(duì)決定籃球投籃命中率因素的探討[J].哈爾濱體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，（26）2：85-86.

[2]苑廷剛.兩種力量訓(xùn)練方法的肌力和肌電特征參數(shù)的比較研究[A].國家體育總局體育科學(xué)研究碩士論文[C].北京：國家體育總局體育科學(xué)研究所，2000.155-156.

[3]許以誠，高炳宏，劉文海，等.振動(dòng)與非振動(dòng)力量練習(xí)時(shí)肌電圖變化的比較研究[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，（4）：54-56.

[4]楊海平.不同位置籃球運(yùn)動(dòng)員及優(yōu)秀投手感知覺特征的研究[J].廣州體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（25）：52-55.

[5]陸愛云.不同重量下男子抓舉動(dòng)作的生物力學(xué)特征[J].上海體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，（24）3：58-61.

[6]劉亞軍.乒乓球基本技術(shù)的肌電研究[J].天津體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，（10）3：18-21.

[7]曹輝.速滑中腿部肌肉協(xié)調(diào)性同步肌電分析[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，（45）8：1 072-1 075.

Synchronizel Study on IEMG and Foot Pressure of Jump Shoot for Young Basketball Athletes

QI Chunyan1，WANG Laidong1，LI Chengliang2
（1.Dept.of PE，Nankai University，Tianjin 300071，China；2.Section of Basketball Teaching and Studying，Dept.of Coaching，Shenyang Institute of Physical Education，Shenyang 110102，China）

Using the measurement of IEMG，foot-scan insole and video，the IEMG and foot pressure of jump shoot for young basketball athletes who come from Liaoning young male basketball team and basketball team of Shenyang Institute of Physical Education were tested.The results showed that each muscle played different role during the jump shoot；There existed obvious difference in IEMG of erector spinae and rectus abdminis for different position；The percentage of load was different when the athletes in different position jumped and shoot；The sequence of the discharging was different for different position athletes；The foot center of gravity of high grade athletes moved on the straight line and changed evenly.The synchronizing form of the IEMG and foot pressure can make us recognize deeply action rule.

basketball athletes；jump shoot；IEMG；foot pressure

G 804.63

A

1005-0000（2010）05-0422-03

2009-10-13；

2010-09-03；錄用日期：2010-09-10

齊春燕（1976-），女，山東德州人，講師，在讀博士研究生，研究方向?yàn)轶w育教學(xué)訓(xùn)練。