文 燁

優(yōu)秀乒乓球運動員肘關(guān)節(jié)等動屈伸運動時拮抗肌共激活現(xiàn)象研究

文 燁

目的：研究優(yōu)秀乒乓球運動員和普通在校大學生肘關(guān)節(jié)拮抗肌活動在等動屈伸過程中的差異。方法：以8名優(yōu)秀乒乓球運動員和8名普通高校大學生為研究對象，利用Biodex等動測試儀和Noraxon表面肌電儀記錄上肢肘關(guān)節(jié)等動屈伸過程中作為拮抗肌的肱二頭肌和肱三頭肌的力量特征和表面肌電信號特征。肘關(guān)節(jié)伸肌和屈肌分別在最大等長收縮、15°/s、30°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s條件下進行3次最大等動離心屈伸運動。以標準化的均方根振幅（RMS）和標準化的峰值力矩作為評價指標。結(jié)果：對于大學生和優(yōu)秀乒乓球運動員來說，隨著肘關(guān)節(jié)速度的增加，兩組受試者的屈伸肌力矩都呈下降趨勢，大學生表現(xiàn)為速度大于60°/s時伸肌力矩大于屈肌力矩（P＜0.05），優(yōu)秀乒乓球運動員表現(xiàn)為伸肌力矩低于屈肌力矩，但沒有統(tǒng)計學差別（P＞0.05）。大學生和優(yōu)秀乒乓球運動員都表現(xiàn)為在向心收縮時不同速度下隨著主動肌力矩下降，拮抗肌激活水平表現(xiàn)為逐漸增高，且所有線性擬合系數(shù)r2＞0.7。優(yōu)秀乒乓球運動員拮抗肌肱三頭肌的激活水平（在MVC時：10.1%±5.2%，240°/s時：15.1%±6.6% ）要顯著低于普通高校大學生（MVC 時：29.3% ±8.8% ，240°/s時：38.0%±15.1% ）。而作為拮抗肌的肱二頭肌激活水平在普通大學生和優(yōu)秀乒乓球運動員之間沒有統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。優(yōu)秀乒乓球運動員拮抗肌/主動肌肌電活動比要顯著低于普通大學生（P＜0.05）。結(jié)論：與普通大學生相比，優(yōu)秀乒乓球運動員肘關(guān)節(jié)拮抗肌肱三頭肌的激活水平要更低，這可能是優(yōu)秀乒乓球運動員對肘關(guān)節(jié)周圍肌肉進行長期訓練的結(jié)果。而兩者拮抗肌肱二頭肌激活水平?jīng)]有統(tǒng)計學差異，其原因可能是由于兩者在日?；顒又须哦^肌作為拮抗肌經(jīng)常為了克服地心引力受到同樣的刺激造成的。

乒乓球；優(yōu)秀運動員；大學生；等動屈伸；肘關(guān)節(jié)；拮抗??；表面肌電

Pousson等人［18］研究了受試者進行7周肘關(guān)節(jié)向心收縮訓練時拮抗肌變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為拮抗肌的肱三頭肌共激活水平顯著下降。有人對受試者伸膝過程中的拮抗肌腘繩肌做了類似研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在訓練初期，腘繩肌共激活水平下降了20%［9］，同時發(fā)現(xiàn)，伸膝凈力矩增加了32.8%，這說明，伸膝力量的增加不僅取決于股四頭肌力量的增加，也要取決于拮抗肌腘繩肌激活水平的下降。同時，也有研究表明，拮抗肌共激活水平下降可能預示著運動技能的提高［15］。國內(nèi)有學者研究了主動肌和拮抗肌的共同疲勞行為及協(xié)同控制原理［2］。國外有人對中長跑運動員在下肢膝關(guān)節(jié)肌肉等速運動誘發(fā)疲勞前后拮抗肌的共激活現(xiàn)象進行過研究［10，12］。國外最近研究發(fā)現(xiàn)，長期伏案工作者拮抗肌肱三頭肌的激活水平要比拮抗肌肱二頭肌高，這可能是由于在日常生活中肘關(guān)節(jié)伸肌和屈肌參與程度不同造成的［85］。在日?；顒又校哦^肌作為拮抗肌為了克服地心引力而頻繁地被激活，由于這種長期頻繁地激活可能會減少在肘關(guān)節(jié)運動時肱二頭肌的共激活水平，進而保證在交互式神經(jīng)支配的基礎(chǔ)上，中樞神經(jīng)系統(tǒng)能更好地發(fā)揮調(diào)控作用。假設(shè)拮抗肌通過重復性的訓練或者日?；顒拥念l繁刺激會減少其共激活的水平，那么，經(jīng)過系統(tǒng)訓練的運動員應該表現(xiàn)出一種特殊的肌肉激活模式，即拮抗肌的共激活水平會下降。

以往對運動技能學習的研究主要是集中在技能學習的效果上，而并沒有關(guān)注在技能學習過程中神經(jīng)肌肉的控制作用。本研究以優(yōu)秀的乒乓球運動員和普通大學生為研究對象，探討肘關(guān)節(jié)等速運動過程中拮抗肌共激活水平的差異。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以8名四川省優(yōu)秀乒乓球運動員和8名普通高校大學生為研究對象，8名男乒乓球運動員（身高172.5 ±5.4cm、體重69.1±9.8kg、年齡21.3±1.4歲、訓練年限6.5±0.9年）；8名男性大學生（身高175.6±8.2cm、體重73.1±10.2kg、年齡20.4±1.6歲），大學生沒有從事過專業(yè)系統(tǒng)的肘關(guān)節(jié)周圍肌肉力量訓練。所測試的每一名受試者都沒有上肢肘關(guān)節(jié)周圍肌肉損傷疾病，在實驗前向運動員講清楚實驗的目的，實驗實施過程得到每一名受試者的同意。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器

美國Biodex公司生產(chǎn)的Biodex System4等動測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)在向心收縮時可以提供0～500°/s的速度和最大680NM的力矩，在離心收縮時可以提供0～300°/s的速度和最大540NM的力矩。

Noraxon表面肌電儀，濾波范圍10～500Hz，A/D轉(zhuǎn)換器：12位，共模抑制比例（CMRR）：100db，最高采樣頻率：10 000Hz，前置放大器為模擬差分放大器，放大器增益效果為305db。

1.2.2 實驗程序

利用Biodex System4等動測試系統(tǒng)測量受試者優(yōu)勢側(cè)上肢肘關(guān)節(jié)（乒乓球運動員為握拍手，大學生選用慣用手）周圍屈伸肌力矩。受試者坐在等動測試系統(tǒng)的椅子上，胸部和髖關(guān)節(jié)使用固定帶固定。受試者上臂與軀干平行，而前臂處于旋內(nèi)旋外的中間位置，腕關(guān)節(jié)與一個杠桿臂相連，腕部用一個袖口墊保護起來，避免運動時由于相對運動而擦傷皮膚，杠桿臂的轉(zhuǎn)動中心與肱骨遠端的外側(cè)髁對齊。

使用Noraxon表面肌電儀測試肱二頭?。˙B）和肱三頭?。═B）的肌電信號，在粘貼電極前對皮膚表面進行輕輕打磨，而后用酒精擦干凈皮膚。采用雙極記錄方式，2個記錄電極置于肌肉的肌腹最隆起處，同時，要避開神經(jīng)支配區(qū)［7］，2個電極的連線方向與肌纖維方向一致，2個記錄電極距離為20mm，參考電極分別置于肘關(guān)節(jié)周圍的骨性突起處。測試的肌電信號進行前置放大，帶通濾波范圍10～500Hz，采樣頻率為1 000Hz。

主要角色為在室外場景的虛擬引導角色，用戶在系統(tǒng)中通過跟隨角色的行進路線，對整個室外環(huán)境漫游。角色的整體風格為卡通型玩偶，其主要作用為在室外場景中對整個系統(tǒng)進行引導和介紹，在每個關(guān)鍵點觸發(fā)一定的行為來提供選擇，對客戶自主控制漫游進行必要的輔助。

作者單位：成都理工大學 體育學院，四川 成都610059
Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China.

1.2.3 實驗設(shè)計

首先，讓受試者熟悉肘關(guān)節(jié)等動練習過程，正式實驗期間，每一名受試者需要完成如下任務(wù)：1）最大隨意等長收縮（Maximal Voluntary Isometric Contraction MVC）測試，標準的熱身運動后，受試者在肘關(guān)節(jié)處于90°的條件下（肘關(guān)節(jié)完全伸直時為0°）進行3次最大的屈伸 MVCs。受試者首先進行一次最大隨意收縮，在這過程中，肌力會快速上升到最大水平，在等動測試儀的顯示屏幕上設(shè)置一條目標線，該線對應著高出最大隨意收縮力20%的位置，令受試者注視屏幕的同時被鼓勵盡最大力去超越這個水平，且至少持續(xù)2～3s，按照這樣的方法產(chǎn)生3次最大隨意收縮力［6］，3次最大隨意收縮之間至少休息5min，以便防止疲勞，如果最后一次的最大隨意收縮超過前兩次10%以上時，受試者要繼續(xù)重新進行最大隨意收縮測試；2）肘關(guān)節(jié)分別在15°/s 、30°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s條件下進行最大向心等動屈伸運動。最大隨意收縮測試后，受試者在以上的角速度下分別進行最大向心等動屈伸運動，每種速度進行3次（將這3次測得的所有值取平均數(shù)進行對比研究）肘關(guān)節(jié)運動范圍為90°（40°～130°）。對以上幾種等動角速度采用隨機化測試。每種角速度測試后進行不同時間的休息（240°/s后休息 5min，15°/s后休息30min）［16］；3）肌電幅值標準化。為了對拮抗肌電信號進行標準化處理，在15°/s條件下進行離心等動屈伸運動，同時記錄下的肱二頭肌和肱三頭肌的肌電幅值作為向心收縮時拮抗肌幅值標準化的基準幅值［4］，同時記錄下15°/s等動離心屈伸運動時的最大力矩值，這個最大的力矩值作為力矩標準化的基準值。

記錄的肱二頭肌和肱三頭肌表面肌電信號主要來自：肘關(guān)節(jié)向心屈曲時，作為主動肌的肱二頭肌肌電和作為拮抗肌的肱三頭肌肌電；肘關(guān)節(jié)向心伸展時，作為主動肌的肱三頭肌和作為拮抗肌的肱二頭??；以及在15°/s條件進行離心屈曲時，作為主動肌肱三頭肌的表面肌電，在15°/s條件下肘關(guān)節(jié)離心伸展時，作為主動肌的肱二頭肌表面肌電信號，.將這兩個信號作為拮抗肌幅值標準化的基準幅值。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

以最大隨意收縮時的峰值力矩為中心，以1s為時間窗口，將1s內(nèi)的平均值作為最大隨意收縮力矩。對于等動運動模式下，將每種速度下的最大峰值力矩表示為在15°/s離心收縮時最大峰值力矩的百分比，即每種速度下產(chǎn)生的峰值力矩值與15°/s離心收縮時最大峰值力矩相除。

對原始表面肌電信號進行均方根（Root Mean Square，RMS）計算，窗口長度為120ms，重疊率為50%，最大隨意收縮模式下，分析肌電信號以峰值為中心，窗口長度為1s之內(nèi)的數(shù)據(jù)。在等動收縮模式下，分析速度恒定時間段的

RMSi是指在某種速度下主動肌RMS的平均值，其中，i＝ 15°/s、30°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s，RMS15°/SCONNCc是在15°/s向心收縮時RMS的平均值肌電數(shù)據(jù)，這樣是為了避免收縮過程中的瞬間變化［8］。主動肌和拮抗肌激活程度以及共激活程度比表示為如下：公式（1）、公式（2）和公式（3）。

此處的RMSi是指在某種速度下拮抗肌RMS的平均值，RMS15°/SEECEc是在15°/s離心收縮時RMS的平均值，其中，i＝15°/s、30°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s。

這種拮抗肌標準化方法遵守Aagaard［16］等人的方法，采用這種標準化方法是考慮到任何拮抗肌的激活都是在肌肉被動拉長的條件下完成的，而并不是肌肉縮短，因為在這種條件下會產(chǎn)生更大的力矩值和低水平的肌電活動。而主動肌的RMS標準化是相對于15°/s最大向心收縮的RMS。

1.2.5 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 13.0對獲得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，所有數(shù)據(jù)用平均值±標準誤（X±SE）表示，使用最小二乘法繪制力矩與RMSantagonist（%）之間的回歸曲線，顯著性標準為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 屈伸肌力矩和屈伸肌比

圖1是普通大學生和優(yōu)秀乒乓球運動員肘關(guān)節(jié)等動屈伸過程中，力矩與肘關(guān)節(jié)速度的關(guān)系曲線，散點通過多項式2階擬合出曲線，可見，隨著肘關(guān)節(jié)速度的增加，力矩值呈現(xiàn)下降趨勢。其中，對于普通大學生來說，在MVC時，肘關(guān)節(jié)屈肌力矩為90.1%±10.1%，伸肌力矩為93.2%±9.8%；而在240°/s時，肘關(guān)節(jié)伸肌力矩下降為55.2%±9.8%，屈肌力矩下降為41.2%±6.9%。對于優(yōu)秀乒乓球運動員來說，在MVC時，肘關(guān)節(jié)伸肌力矩為88.7%±12.3%，屈肌力矩為90.1%±8.8%；而在240°/s時，肘關(guān)節(jié)伸肌力矩下降為49.3%±11.1%，屈肌力矩下降為54.1%±10.9%?？梢钥闯?，隨著肘關(guān)節(jié)速度的增加，肘關(guān)節(jié)屈伸肌力矩都下降。同時，從圖1中可以看出，普通大學生肘關(guān)節(jié)伸肌力矩高于屈肌力矩，而且，在速度高于60°/s后，伸肌力矩要顯著高于屈肌力矩（P＜0.05），而優(yōu)秀的乒乓球運動員表現(xiàn)為伸肌力矩低于屈肌力矩，但是這種差別沒有統(tǒng)計學意義（表1）。

圖2是顯示拮抗肌與向心力矩之間的變化關(guān)系，可見，隨著向心收縮過程中主動肌力矩下降，拮抗肌肌電活動的激活水平增高，而且所有的線性擬合r2＞0.7。

圖1 向心等動屈伸過程中力矩與肘關(guān)節(jié)角速度關(guān)系圖Figure 1. Torque/Angular Velocity Relationships for the Elbow during Concentric Contraction

2.2 主動肌激活水平

對于普通大學生來說，向心屈曲時，肱二頭肌RMSagonist（%）在 MVC（0°/s）時為112.4%±20.7%；在240°/s時，90.3%±20.1%；肱三頭肌 RMSagonist（%）在 MVC（0°/s）時為110.3%±20.1%；在240°/s時，86.7%±18.2%。對于優(yōu)秀的乒乓球運動員來說，肱二頭肌RMSagonist（%）在 MVC（0°/s）時為120.1%±22.3%；在240°/s時，97.4%±12.9%；肱三頭肌 RMSagonist（%）在 MVC（0°/s）時為111.3%±19.8%；在240°/s時，85.6%±12.5%?？梢?，在最大隨意收縮時，肱二頭肌和肱三頭肌產(chǎn)生的肌電幅值最大，要高于15°/s時的肌電幅值，但是隨著運動速度的增高，各塊肌肉RMSagonist（%）稍有降低，分組之間以及肌肉之間都沒有統(tǒng)計學差異。

2.3 拮抗肌激活水平

圖2 每種肘關(guān)節(jié)角速度下最大平均力矩（%）與其對應的拮抗肌肌電活動［RMSantagonist（%）］之間的函數(shù)關(guān)系圖Figure 2. Maximal Mean Values of Torque Obtained at Each Angular Velocity as a Function of Antagonist EMG Activity（RMSantagonist（%））

圖3顯示，對于肱二頭肌來說，普通大學生RMSantagonist（%）在 MVC（0°/s）時，6.3%±4.4%；在240°/s時，16.2%±6.7%。優(yōu)秀乒乓球運動員RMSantagonist（%）在MVC（0°/s）時，8.1% ±6.2%；在 240°/s時，17.1% ± 5.1%，兩組受試者在拮抗肌肱二頭肌方面沒有統(tǒng)計學差異。對于肱三頭肌來說，普通大學生的RMSantagonist（%）在 MVC（0°/s）時，29.3%±8.8%；在240°/s時，38.0%± 15.1%。優(yōu)秀乒乓球運動員 RMSantagonist（%）在 MVC（0°/s）時，10.1%±5.2%；在240°/s時，15.1%±6.6%，而且，兩組受試者在每一個速度下都有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），表現(xiàn)為優(yōu)秀乒乓球運動員拮抗肌肱三頭肌激活水平顯著低于普通大學生。同時，圖4顯示，對于優(yōu)秀乒乓球運動員來說，作為拮抗肌的肱二頭肌和肱三頭肌的激活水平?jīng)]有顯著差異，而對于普通大學生來說，肱三頭肌激活水平要顯著高于肱二頭肌。

表1 不同角速度下向心收縮峰值力矩和RMSagonist一覽表Table 1 Maximal Torque Values and RMSagonist（%）at all Angular Velocity （X±SE）

圖3 在各種速度下作為拮抗肌的肱二頭肌和肱三頭肌肌電活動示意圖（RMSantagonist（%））Figure 3. Antagonist EMG Activity（RMSantagonist（%））for BB and TB

2.4 拮抗肌/主動肌激活比

圖4表示乒乓球運動員與普通大學生肘關(guān)節(jié)屈肌力矩與伸肌力矩的比值。對于普通大學生來說，屈伸肌比值從0°/s時的0.97逐漸下降到240°/s時的0.75，而對于優(yōu)秀的乒乓球運動員來說，屈伸肌比值從最初0°/s時1.02逐漸上升到240°/s時的1.12，但在速度增加的過程中，優(yōu)秀乒乓球運動員并沒有表現(xiàn)出屈伸肌比值下降，而是始終維持在一個水平，而且，屈伸肌肌力比較接近。

在圖5拮抗肌與主動肌肌電活動比中，在等動向心屈曲時，肱三頭肌作為拮抗肌、肱二頭肌作為主動??；在等動向心伸展時，肱二頭肌作為拮抗肌、肱三頭肌作為主動肌。在肘關(guān)節(jié)等動向心屈曲時，對于普通大學生和乒乓球運動員來說，Ratio都隨著關(guān)節(jié)速度的增加而增加，但是乒乓球運動員（MVC時0.07±0.03，240°/s時0.17±0.06）增加的幅度低于普通大學生（MVC時0.23±0.07，240°/s時0.42±0.06），同時，普通大學生的Ratio值要顯著高于普通大學生（P＞0.05，圖5）。而在等動向心伸展時，對于普通大學生和乒乓球運動員來說，雖然ratio都隨著關(guān)節(jié)速度的增加有增加的趨勢，但是沒有顯著性的差異（P＜0.05，圖5）。同時，圖5顯示，普通大學生做向心屈曲動作時Antagonist/Agonist（肱三頭肌/肱二頭?。┑腞atio要顯著高于向心伸展動作時Antagonist/Agonist（肱二頭肌/肱三頭肌），而對于乒乓球運動員來說，向心屈曲動作和向心伸展動作時Antagonist/Agonist沒有明顯變化。

圖4 在不同角速度下的屈肌力矩/伸肌力矩示意圖Figure 4. The Peak Torque Ratio between Flexors and Extensors at all Velocities

3 分析

3.1 拮抗肌肌電標準化方法

目前，在處理拮抗肌肌電標準化上有很多方法，當然，不同的方法得出的結(jié)論也不盡相同。因此，拮抗肌肌電標準化方法顯得至關(guān)重要，不同的方法可能顯著地改變對拮抗肌激活程度的評價。在有的研究中，將拮抗肌肌電活動表示成最大等長收縮中作為主動肌時肌電幅值的百分比［3］，而這種方法只有在等長收縮時才可靠。參考以前其他作者在這方面的研究［84］，本研究將拮抗肌激活表示成在最低速度（15°/s）等動離心收縮下相對應的拮抗肌肌電幅值的百分比，這符合拮抗肌激活時被動拉長而不是縮短的事實。

圖5 在各種速度下向心屈曲和伸展運動時拮抗肌/主動肌肌電活動比示意圖Figure 5. The Ratio between Agonist and Antagonist at all Velocities

3.2 力矩、速度、肌電之間的關(guān)系

在本研究中，力矩與收縮速度的關(guān)系與大多數(shù)研究一致，都表現(xiàn)為隨速度的增加，力矩值逐漸下降。優(yōu)秀乒乓球運動員屈肌和伸肌力矩值比較接近，沒有統(tǒng)計學差異，但是對于普通大學生來說，在速度增加到60°/s以上時，伸肌力矩要顯著要于屈肌力矩（P＜0.05）。之所以產(chǎn)生了這種差異，主要是因為拮抗肌激活水平的差異。正如前人研究的結(jié)果，拮抗肌激活在等速運動中可以產(chǎn)生一個恒定的反向力矩［18］。如果拮抗肌肱三頭肌激活水平高于拮抗肌肱二頭肌，如本研究的結(jié)果所示，那么，屈肌凈力矩受到的影響一定大于伸肌凈力矩［6］，也就是說，使屈肌凈力矩要低于伸肌凈力矩，圖1的結(jié)果也說明了這一點，圖2的結(jié)果也支持這一結(jié)論。而優(yōu)秀的乒乓球運動員，拮抗肌肱三頭肌和拮抗肌肱二頭肌激活水平相近（圖3），并且力矩——速度曲線也相似，沒有顯著差別。圖1顯示，優(yōu)秀乒乓球運動員并沒有表現(xiàn)出屈伸肌比值下降，而是始終維持在一個水平，而且屈伸肌肌力比較接近，這說明，一對主動肌和拮抗肌的平衡激活對應著平衡的屈伸肌比［13］。

3.3 主動肌和拮抗肌的激活

表1顯示，主動肌的平均激活程度在所有的速度上都接近100%的水平，這表明，所有的受試者都盡最大努力收縮，也就是說，拮抗肌激活的差異與不同受試者的努力程度無關(guān)。從數(shù)據(jù)中可以看出，優(yōu)秀乒乓球運動員肱三頭肌的激活程度要比普通大學生平均低22.3%±3.7%。這些結(jié)果與長期訓練導致拮抗肌共激活水平下降有關(guān)。事實上，當我們在執(zhí)行一個新動作時，機體并不能以一種最有效的方式來動員主要肌肉［1］，需要經(jīng)過一段時間的練習后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)逐漸改變神經(jīng)肌肉活動模式以便能夠產(chǎn)生最優(yōu)化的動作。

有人報道了長期伏案工作者肘關(guān)節(jié)拮抗肌肱三頭肌的激活水平要比拮抗肌肱二頭肌高，認為這是由于肌肉在日?；顒又兴幍奶厥庥猛緦е碌慕Y(jié)果。因此，拮抗肌的共激活現(xiàn)象是可以通過學習獲得適應性改變的，從而提高肌肉協(xié)調(diào)性。事實上，我們在學習一個新動作的早期，內(nèi)部動力學模型尚未建立，主要還是通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)對拮抗肌共激活控制來完成的，然后，在運動技能學習過程中，肌肉逐漸地互相協(xié)調(diào)配合，最后，內(nèi)部動力學模型逐漸建立起來。如果這種假設(shè)成立，那么，高水平的運動員拮抗肌的激活模式與長期坐位者的激活模式一定會不同。而我們的研究結(jié)果顯示，在等動屈肘過程中，作為拮抗肌的肱三頭肌的激活水平要顯著低于普通大學生，這剛好與假設(shè)吻合。

拮抗肌的共激活或者說主動肌與拮抗肌的同時收縮可以提高關(guān)節(jié)的強度從而提高關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，而共激活的程度習慣使用拮抗肌與主動肌肌電活動的比值來定量表示。最近有文獻報道，經(jīng)過系統(tǒng)訓練的運動員與長期伏案工作人相比，表現(xiàn)為更低的共激活水平，即Antagonist/Agonist比值更低［11］。能夠看出，在肱三頭肌作為拮抗肌時，優(yōu)秀的乒乓球運動員拮抗肌與主動肌肌電活動的比值Ratio要顯著低于普通大學生，優(yōu)秀乒乓球運動員拮抗肌的共激活水平要比沒有訓練的普通大學生低。這與圖3中的屈肌力矩/伸肌力矩比研究結(jié)果一致，優(yōu)秀乒乓球運動員的屈肌力矩/伸肌力矩要大于普通大學生，在肘關(guān)節(jié)向心屈曲時優(yōu)秀乒乓球運動員拮抗肌（肱三頭?。┕布せ钏浇档停▓D5），其原因可能由于乒乓球運動對肘關(guān)節(jié)肱三頭肌受到特殊訓練造成的。同時，屈肌（肱二頭?。┲援a(chǎn)生的力矩大于伸肌力矩（肱三頭肌），可能是因為拮抗肌的激活水平低，屈肌的凈力矩變大。而在做等動向心伸展動作時，肱二頭肌作為拮抗肌時，優(yōu)秀乒乓球運動員和普通大學生之間的Antagonist/Agonist比值并沒有差異，原因可能是由于兩者在日?；顒又校哦^肌作為拮抗肌經(jīng)常為了克服地心引力受到同樣的刺激造成的。

也有其他學者對高水平運動員技能形成的過程進行過研究［21］，他們研究了跆拳道運動員瞬間擊打能力，但是，他們沒有將這種瞬間擊打能力的提高與拮抗肌的激活水平變化聯(lián)系起來。然而，與訓練有關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)適應性變化很大程度上決定著運動技術(shù)的學習過程。瞬間擊打動作由提前程序化命令啟動并且建立在外周反饋基礎(chǔ)之上，反饋輸入信息會改變拮抗肌的激活水平。而且已經(jīng)表明，在瞬間擊打動作期間，由于加速產(chǎn)生的慣性負荷會促使主動肌和拮抗肌同時收縮［14］。而且，Zehr等人［21］采用相對于主動肌激活水平來進行標準化方法研究拮抗肌激活水平，但是，本研究考慮到拮抗肌是被動拉長而不是縮短，因此，采用的是15°/s離心收縮時的肌電幅值來進行標準化［11］。目前，在該方面的研究比較少，Amiridis等人研究了高水平跳高運動員在膝關(guān)節(jié)伸展時半腱肌共激活水平，發(fā)現(xiàn)作為拮抗肌的半腱肌激活水平顯著低于長期處于坐位的受試者，這與我們研究的結(jié)果相近。

肌肉共激活主要受中樞對主動肌和拮抗肌的調(diào)節(jié)，其它旁路也已經(jīng)被證明參與調(diào)節(jié)共激活。尤其是潤紹細胞激活時，可以抑制Ia交互抑制性中間神經(jīng)元，這樣會使對拮抗肌產(chǎn)生去抑制化，使拮抗肌收縮加強，同時，來自高爾基腱器官的傳入沖動會興奮Ib抑制性中間神經(jīng)元，進而興奮支配拮抗肌的a運動單位，也使拮抗肌收縮加強［24］，這些通路中的任何一個減弱都會導致拮抗肌共激活水平下降。正如本研究在乒乓球運動員中所看到的，乒乓球運動員通過訓練，使得這些通路的反射活動減弱，從而使得拮抗肌的激活水平降低。很多學者已經(jīng)研究了運動訓練和活動類型對腱器官和肌梭激活肌肉的影響，并且指出，支配肌緊張的過程可以通過反射活動訓練來完成，這也與本研究研究結(jié)果一致，乒乓球運動員可以通過反射活動的訓練使拮抗肌肱三頭肌的活動降低。

4 小結(jié)

本研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀乒乓球運動員相對于非運動員來說，在等動屈伸過程中表現(xiàn)為更低的拮抗肌活動。對于專業(yè)乒乓球運動員來說，拮抗肌肱二頭肌和肱三頭肌的激活程度沒有顯著性差異。兩組受試者的拮抗肌-肱二頭肌的激活，在各個速度上都沒有顯著性差異，這與以前學者的研究結(jié)果一致。這是由于，在日常活動中，肱二頭肌為了抵抗上肢重力作用而不斷地被激活，這種長期作用在非運動員身上形成了一個內(nèi)部動力學模型。另外，優(yōu)秀乒乓球運動員肘關(guān)節(jié)拮抗肌肱三頭肌表現(xiàn)為較低的激活水平，這說明，反射通路可以發(fā)生適應性改變的，這在運動技能的形成中起到了重要作用。

［1］單信海，李春雷.肌肉的力學特性［J］.南京體育學院學報（社會科學版），1999，13（2）：75-79.

［2］楊基海，孫路遙，胡文軍，等.主動肌和拮抗肌的針電極EMG信號中值頻率關(guān)系研究［J］.生物物理學報，1998，14（1）：189-192.

［3］張琦，李佳齊，徐燕文，等.膝關(guān)節(jié)屈曲角度對主動肌和拮抗肌共同收縮和力矩的影響［J］.中國康復理論與實踐，2007，13（6）：581-582.

［4］AAGAARD P，SIMONSEN E B，ANDERSEN J L，et al.Antagonist muscle coactivation during isokinetic knee extension［J］.Scand J Med Sci Sports，2000，10：58-67.

［5］ANDRADE R，ARAUJO R C，TUCCI H T，et al.Coactivation of the shoulder and arm muscles during closed kinetic chain exercises on an unstable surface［J］.Singapore Med J.2011，52（1）：35-38.

［6］BARATTA R V，SOLOMONOW M，ZHOU B H，et al.Methods to reduce the variability of EMG power spectrum estimates［J］.J Electromyogr Kinesiol，1998，8：279-285.

［7］BAZZUCCHI I，F(xiàn)ELICI F，MACALUSO A，et al.Differences between young and older women in maximal force，force fluctuations，and surface EMG during isometric knee extension and elbow flexion［J］.Muscle Nerve，2004，30：626-635.

［8］BAZZUCCHI I，SBRICCOLI P，MARZATTINOCCI G，et al.Coactivation of the elbow antagonist muscles is not affected by the speed of movement in isokinetic exercise［J］.Muscle Nerve，2006，33：191-199.

［9］CAROLAN B，CAFARELLI E.Adaptations in coactivation after isometric resistance training［J］.J Appl Physiol，1992，73：911-917.

［10］ELEFTHERIOS KELLIS，ANDREAS ZAFEIRIDIS，IOANNIS G.Muscle Coactivation Before and After the Impact Phase of Running Following Isokinetic Fatigue［J］.J Athl Training，2011，46（1）：11-19.

［11］HAGOOD S，SOLOMONOW M，BARATTA R，et al.The effect of joint velocity on the contribution of the antagonist musculature to knee stiffness and laxity［J］.Am J Sports Med，1990，18：182-187.

［12］KELLIS E，KOUVELIOTI V.Agonist versus antagonist muscle fatigue effects on thigh muscle activity and vertical ground reaction during drop landing［J］.J Electromyogr Kinesiol.2009，19（1）：55-64.

［13］Klein C S，Rice C L，Marsh G D.Normalized force，activation，and coactivation in the arm muscles of young and old men［J］.J Appl Physiol，2001，91：1341-1349.

［14］LESTIENNE F.Effects of inertial load and velocity on the braking process of voluntary limb movements［J］.Exp Brain Res，1979，35：407-418.

［15］MILLER J P，CROCE R V，HUTCHINS R.Reciprocal coactivation patterns of the medial and lateral quadriceps and hamstrings during slow，medium and high speed isokinetic movements［J］.J Electromyogr Kinesiol，2000，10：233-239.

［16］MERLETTI R，F(xiàn)ARINA D，GAZZONI M，SCHIERONI M P..Effect of age on muscle functions investigated with surface electromyography［J］.Muscle Nerve，2002，25：65-76.

［17］PSEK J A，CAFARELLI E.Behavior of coactive muscles during fatigue［J］.J Appl Physiol，1993，74：170-175.

［18］POUSSON M，AMIRIDIS I G，COMETTI G，etal.Velocityspecific training in elbow flexors［J］.Eur J Appl Physiol Occup Physiol，1999，80：367-372.

［19］REMAUD A，CORNU C，GUEVEL A.Agonist muscle activity and antagonist muscle co-activity levels during standardized i-sotonic and isokinetic knee extensions.［J］.J Electromyogr Kinesiol，2009，19（3）：449-458.

［20］TYLER A E，HUTTON R S.Was Sherrington right about cocontractions［J］.Brain Res，1986，370：171-175.

［21］ZEHR E P，SALE D G，DOWLING J J.Ballistic movement performance in karate athletes［J］.Med Sci Sports Exe，1997，29：1366-1373.

Analysis on Coactivation of the Antagonist in Elbow during Isokinetic Flexion and Extension Movement for Elite Table Tennis Players

WEN Ye

Objective：The aim of this study was to examine whether the amount of antagonist activation of biceps brachii and triceps brachii is different between table tennis players and students during maximal isokinetic contractions.Methods：By using Biodex and Noraxon，8 young healthy men and 8male table tennis players participated in the study，the surface electromyographic signals（SEMG）were recorded from the biceps brachii and triceps brachii muscles as antagonist during three maximal voluntary isometric contractions（MVC）of elbow flexors and extensors and a set of three maximal elbow flexions and extensions at all angular velocities.Normalized Root Mean Square（RMS）of SEMG and normalized peak torque was calculated.Results：As for students and elite table tennis players，with the increase of elbow velocity the peak torque of flexor and extensor in elbow both decreased.When the angular velocity is higher than 60°/s，there was a significance higher for the extensors torque than the flexors torque in students，but the flexors torque was lower than the extensors torque in elite table tennis players（P＞0.05）.The RMSantagonist（%）of the antagonistic muscles gradually increased with the peak torque of the agonists decline in both students and elite table tennis players at all velocities.Antagonist activation level of triceps brachii was significantly lower in elite table tennis players（10.1%±5.2%at MVC and 15.1%±6.6%at 240°/s），with respect to students（29.3%±8.8%at MVC and 38.0% ±15.1%at 240°/s，at different angular velocities.In contrary to students，table tennis players did not indicate any difference in antagonist activation.Conclusion：Table tennis players，learn how to reduce coactivation of muscles involved in the control of this joint，with a frequent practice in controlling the elbow movement，so as to optimally perform technique.But there was no significant difference in the bicepsbrachii as antagonist activation，perhaps since the biceps brachii is usually in the same stimulation induced by the effects of gravity.

table tennis player；college student；isokinetic flexion and extension；elbow；antagonist；sEMG

G846

A

1002-9826（2012）04-0071-07

2012-01-04；

2012-06-28

成都理工大學“中青年教學骨干培養(yǎng)計劃”（HG0092）資助項目。

文燁（1973-），男，四川富順人，副教授，碩士，主要研究方向為運動訓練學，Tel：（028）84073288，E-mail：wye＠cdut.edu.cn。