吳新炎，陳月亮，李芙蓉

速度滑冰按設(shè)施條件分為陸上訓(xùn)練期和冰上訓(xùn)練期，我國(guó)速度滑冰冰上訓(xùn)練每年從9月中旬開(kāi)始到次年3月初結(jié)束，持續(xù)時(shí)間大約6個(gè)月，冰期結(jié)束后休息調(diào)整1個(gè)月，純非冰期陸上訓(xùn)練時(shí)間達(dá)5個(gè)月之久。陸上訓(xùn)練具有舉足輕重的作用，且陸上訓(xùn)練的強(qiáng)度是冰上訓(xùn)練所無(wú)法達(dá)到的，從總的負(fù)荷來(lái)看，無(wú)論是在負(fù)荷量還是負(fù)荷強(qiáng)度上，似有陸上訓(xùn)練高于冰上訓(xùn)練的趨勢(shì)[1]。要保證陸上訓(xùn)練期的效果在冰上訓(xùn)練期得以體現(xiàn)，純非冰期陸上訓(xùn)練保持冰上滑跑的動(dòng)作感覺(jué)非常重要。

訪談國(guó)家隊(duì)教練員和隊(duì)員，結(jié)合長(zhǎng)期的跟隊(duì)觀察，發(fā)現(xiàn)國(guó)家隊(duì)在純非冰期陸上訓(xùn)練保持冰上滑跑的動(dòng)作感覺(jué)主要靠陸上模擬滑跑動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。于靜作為我國(guó)500 m短距離速度滑冰優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，曾在哈薩克斯坦亞冬會(huì)獲500 m冠軍，2011-2012賽季世界錦標(biāo)賽500 m冠軍，且是世界上第一個(gè)500 m滑進(jìn)37 s的速滑選手，其在純非冰期陸上訓(xùn)練過(guò)程中長(zhǎng)期以陸上模擬滑跑來(lái)保持滑跑感覺(jué)，尤其是力量訓(xùn)練以此為手段來(lái)體會(huì)動(dòng)作，發(fā)展協(xié)調(diào)力量。

在國(guó)家隊(duì)訓(xùn)練基地與馮教練和王北星、于靜、張虹等運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行交流了解到：陸上模擬滑跑訓(xùn)練目的主要是在陸上訓(xùn)練期保持直道滑跑動(dòng)作感覺(jué)并體會(huì)技術(shù)細(xì)節(jié)。為對(duì)陸上模擬滑跑訓(xùn)練進(jìn)行科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)，本研究以速滑運(yùn)動(dòng)員于靜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)于靜冰上途中滑跑和陸上模擬滑跑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和肌電特征比較分析，探討陸地模擬滑冰能否達(dá)到預(yù)期訓(xùn)練效果。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以中國(guó)女子速度滑冰隊(duì)短距離項(xiàng)目一線隊(duì)員于靜為測(cè)試對(duì)象。運(yùn)動(dòng)員測(cè)試前通過(guò)輔導(dǎo)，理解實(shí)驗(yàn)意圖。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法 （1）實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器：TM－6710CL高速攝像機(jī)和芬蘭MEGA電子有限公司生產(chǎn)的ME6000－T8肌電測(cè)試系統(tǒng)。

（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理：運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)使用TM－6710CL高速攝像機(jī)進(jìn)行采集，采樣頻率為120 Hz。采集范圍包括冰上直道左右腿單腿動(dòng)作周期和模擬滑冰左右腿單腿動(dòng)作周期（從發(fā)力腳離地起到發(fā)力腳離地止為一完整周期，見(jiàn)圖1、圖2），攝像時(shí)運(yùn)動(dòng)員主要關(guān)節(jié)均貼有反光標(biāo)志點(diǎn)，便于提高圖像數(shù)字化的精確性。采用芬蘭MEGA電子有限公司生產(chǎn)的ME6000－T8肌電測(cè)試系統(tǒng)采集半腱肌、腓腸肌外側(cè)頭、股二頭肌、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭、股四頭肌外側(cè)頭、股四頭肌直肌、脛骨前肌和臀大肌等肌肉肌電數(shù)據(jù)。

（3）實(shí)驗(yàn)控制：實(shí)地滑冰和模擬滑跑實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備活動(dòng)內(nèi)容、負(fù)荷一致，要求實(shí)驗(yàn)時(shí)竭盡全力。實(shí)地滑冰采集第1個(gè)直道4～8連續(xù)5個(gè)動(dòng)作周期，在進(jìn)行模擬滑跑動(dòng)作前先進(jìn)行模擬起跑練習(xí)，采集4～8連續(xù)5個(gè)動(dòng)作周期。通過(guò)實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中素材選擇的控制，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)峰值、積分肌電值等不受肌肉疲勞程度的影響。

圖1 冰上直道左腿Figure 1 The left leg in the straight skating

圖2 陸上模擬直道左腿Figure 2 The left leg on the land to simulate ice straight skating

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 采用SPSS17．0軟件處理數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)配對(duì) T 檢驗(yàn)分析得出相關(guān)參數(shù)，顯著性 P＜0．05，非常顯著性 P＜0．01。

2 研究結(jié)果與分析

RMS是指放電有效值，用來(lái)描述一段時(shí)間內(nèi)肌電的平均變化特征，指此段時(shí)間內(nèi)所有振幅的均方根值，也反映一定時(shí)間內(nèi)肌肉放電的平均水平，與運(yùn)動(dòng)單位的募集以及興奮性有關(guān)系[2]。本研究先對(duì)原始肌電圖連續(xù)5次單步動(dòng)作周期進(jìn)行RMS時(shí)域轉(zhuǎn)化，后對(duì)連續(xù)5次RMS平均化，最終得出實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰的平均肌電圖（見(jiàn)圖3、圖4）。平均肌電圖可以更好地評(píng)定肌肉是否參與活動(dòng)、肌肉活動(dòng)的時(shí)程長(zhǎng)短、肌電活動(dòng)的強(qiáng)度以及肌肉的協(xié)調(diào)模式[3－4]。

2.1 單步周期動(dòng)作時(shí)相劃分及各階段用時(shí)比較分析

圖3 實(shí)地滑冰RMSFigure 3 The RMS of actual skating

2.1.1 單步周期動(dòng)作時(shí)相劃分 速度滑冰單步動(dòng)作周期起止點(diǎn)定義為從發(fā)力腳離地起到發(fā)力腳離地止，與圖3、圖4各肌肉肌電圖起止點(diǎn)同步。本研究支撐腳的空間狀態(tài)把單步動(dòng)作周期劃分為擺動(dòng)期和蹬冰期：支撐腳處于空中狀態(tài)為擺動(dòng)期，處于觸冰（地）狀態(tài)為蹬冰期。根據(jù)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)主動(dòng)肌收縮方式和角度的不同，擺動(dòng)期可分為收腿階段和落腿階段，蹬冰期可分為重心轉(zhuǎn)移階段和蹬冰階段。收腿階段：股后肌群表現(xiàn)為向心收縮，膝關(guān)節(jié)角度逐漸減??；落腿階段：股四頭肌表現(xiàn)為離心收縮，膝關(guān)節(jié)角度逐漸增大；重心轉(zhuǎn)移階段：股四頭肌表現(xiàn)為等長(zhǎng)收縮，膝關(guān)節(jié)角度逐漸不變；蹬冰階段：股四頭肌表現(xiàn)為離心收縮，膝關(guān)節(jié)角度逐漸增大。

2.1.2 各階段用時(shí)比較分析 在一個(gè)單步周期里擺動(dòng)期占時(shí)30%，蹬冰期重心轉(zhuǎn)移階段占時(shí)25%～45%是一個(gè)合理的指標(biāo)，個(gè)體差異較大[5]。結(jié)合單步周期各階段膝關(guān)節(jié)主動(dòng)肌用力特征，實(shí)地滑冰和模擬滑冰擺動(dòng)期占時(shí)分別為37%和46%，蹬冰期重心轉(zhuǎn)移階段占時(shí)分別為31%和24%，蹬冰期蹬冰階段占時(shí)分別為32%和30%，實(shí)地滑冰和模擬滑冰單步周期各階段時(shí)間百分比不一致，影響速滑成績(jī)最重要的指標(biāo)是蹬冰階段快速蹬伸功率，功率越大，成績(jī)?cè)胶茫ㄒ?jiàn)圖3、圖4）。結(jié)合陸上模擬滑跑、實(shí)地滑冰兩者蹬冰階段用時(shí)比例可以發(fā)現(xiàn)，兩者蹬冰階段用時(shí)存在非常顯著性差異，而兩者膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度大小在實(shí)驗(yàn)中一致，因此，蹬冰階段肌肉做功位移一致（見(jiàn)表1），依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=v*t，可以得出兩者蹬冰階段動(dòng)作速度存在非常顯著的差異。

表1 于靜單步周期時(shí)間Table 1 The time of Yu jing's single-step cycle

2.2 單步周期肌肉活動(dòng)各階段振幅曲線分別比較分析

2.2.1 擺動(dòng)期振幅曲線比較分析 收腿階段模擬滑冰主動(dòng)肌股后肌群半膜肌明顯放電，股二頭肌基本沒(méi)有放電活動(dòng)，實(shí)地滑冰半膜肌和股二頭肌均明顯放電（見(jiàn)圖3、圖4）。說(shuō)明：擺動(dòng)期向心收縮時(shí)兩者肌肉用力方式不一致，同時(shí)拮抗肌放電也不一致，實(shí)地滑冰拮抗肌股四頭肌內(nèi)、外側(cè)頭和股直肌均有放電現(xiàn)象，而陸上模擬滑冰只股四頭肌直肌有放電現(xiàn)象。原因在于實(shí)地滑冰需長(zhǎng)期克服冰刀重力而產(chǎn)生拮抗肌整個(gè)肌群共收縮，以更好的維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象表明收腿階段兩者肌肉的協(xié)調(diào)模式不一致。落腿階段實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰蹬伸肌群股四頭肌均有放電現(xiàn)象，但從振幅峰值和振幅曲線上看，實(shí)地滑冰放電強(qiáng)度明顯強(qiáng)于陸上模擬滑冰。

2.2.2 蹬冰期振幅曲線比較分析 實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰肌肉放電在蹬冰期均表現(xiàn)出典型的“雙峰現(xiàn)象”，即重心轉(zhuǎn)移階段和蹬冰階段股四頭肌直肌和股四頭肌內(nèi)、外側(cè)頭放電均逐步增加至峰值后逐步降至最低點(diǎn)；拮抗肌表現(xiàn)出強(qiáng)烈的“共激活”現(xiàn)象，即兩者肌肉的協(xié)調(diào)模式基本一致，但從振幅曲線來(lái)看，實(shí)地滑冰股四頭肌和拮抗肌股后肌群放電強(qiáng)度明顯強(qiáng)于陸地模擬滑冰（見(jiàn)圖3、圖4）。重心轉(zhuǎn)移階段肌肉靜力做功，兩者動(dòng)作結(jié)構(gòu)一致，動(dòng)作完成時(shí)間雖然有顯著性差異，但在實(shí)驗(yàn)條件下不應(yīng)造成肌肉放電強(qiáng)度明顯差異?？紤]整體下肢的運(yùn)動(dòng)鏈條，認(rèn)為主要原因應(yīng)是冰刀觸地面積更小，維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性需要肌肉更強(qiáng)烈地放電。為了驗(yàn)證這個(gè)觀點(diǎn)，攻關(guān)組對(duì)于靜做了穿刀和不穿刀的60/s和240/s低高速等動(dòng)肌力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)穿刀和不穿刀的肌力比（轉(zhuǎn)化率）在80%以下，同時(shí)發(fā)現(xiàn)肌電在穿刀時(shí)參與明顯增加。蹬冰階段兩者動(dòng)作速度有顯著性差異，在阻力恒定條件下速度越快肌肉放電強(qiáng)度會(huì)更明顯，穿刀也會(huì)造成肌肉放電更強(qiáng)烈。

蹬冰期踝關(guān)節(jié)使身體在遠(yuǎn)端固定，重心轉(zhuǎn)移階段蹬冰階段踝關(guān)節(jié)背屈，脛骨前肌為主動(dòng)肌，隨著膝關(guān)節(jié)角度變大，踝關(guān)節(jié)由背屈足部變?yōu)橥厍?，主?dòng)肌也由脛骨前肌變?yōu)殡枘c肌，圖3振幅波動(dòng)符合速度滑冰這一運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。蹬冰期全過(guò)程最大用力肌肉為脛骨前肌，踝關(guān)節(jié)始終保持背屈，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)不一致，肌肉協(xié)調(diào)模式也不一致（見(jiàn)圖4）。

實(shí)地滑冰在單步周期各階段，腿部主要用力，肌肉放電明顯強(qiáng)于陸上模擬滑冰，兩者各階段肌肉用力協(xié)調(diào)模式也存在不一致，在蹬冰期踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式都存在差異。力量訓(xùn)練時(shí)肌肉放電強(qiáng)度低于實(shí)際滑冰時(shí)的肌肉放電強(qiáng)度，陸上模擬滑冰不適合作為模擬完整速滑技術(shù)動(dòng)作力量練習(xí)手段，肌肉用力協(xié)調(diào)模式和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式存在差異會(huì)給運(yùn)動(dòng)員錯(cuò)誤的體驗(yàn)信息，長(zhǎng)期練習(xí)甚至?xí)屵\(yùn)動(dòng)形成錯(cuò)誤的動(dòng)作定型。

2.3 單步周期肌肉活動(dòng)總體比較分析

2.3.1 IEMG與IEMG/s比較分析 IEMG是指在一定時(shí)間內(nèi)肌肉中參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位放電的總量，即在時(shí)間不變的前提下，其值的大小在一定程度上反映參加工作的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量多少和每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的放電大小[6]。IEMG/s大，表明力量練習(xí)時(shí)刺激使神經(jīng)傳導(dǎo)的同步性增大、傳導(dǎo)的沖動(dòng)增強(qiáng)，使肌肉動(dòng)員和參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位多且興奮度高。由于IEMG/s受動(dòng)作電位振幅和放電頻率影響，動(dòng)作電位的振幅代表放電的強(qiáng)度，取決于參加收縮的肌纖維或運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量；放電頻率主要取決于運(yùn)動(dòng)單位興奮活動(dòng)的強(qiáng)弱，IEMG則綜合反映這2個(gè)因素[7]。于靜實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰單步周期在時(shí)間上存在顯著性差異，同一動(dòng)作結(jié)構(gòu)，不同速度和時(shí)間情況下肌肉IEMG不會(huì)有顯著差異[7]。在實(shí)驗(yàn)條件下，陸上模擬滑冰脛骨前肌、股四頭肌和半腱肌IEMG明顯大于實(shí)地滑冰，有顯著性差異（P＜0．05），這說(shuō)明兩者動(dòng)作結(jié)構(gòu)不一致。IEMG/s能比IEMG更好地反映肌肉收縮時(shí)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量和興奮程度，即放電強(qiáng)度。于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰腿部各塊肌肉IEMG/s都存在非常顯著的差異（P＜0．01），表明于靜實(shí)地滑冰腿部各肌肉放電強(qiáng)度明顯強(qiáng)于陸地模擬滑冰（見(jiàn)表2）。

表2 于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰腿部肌肉IEMG/sTable 2 Yu jing's leg muscles IEMG/s in actual skating and analog skating

2.3.2 肌肉貢獻(xiàn)度比較分析 楊靜宜認(rèn)為，同一個(gè)體股四頭肌在做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，不論運(yùn)動(dòng)速度快慢，股四頭肌各側(cè)頭肌肉貢獻(xiàn)百分比基本不變[7]，這說(shuō)明在同一技術(shù)動(dòng)作機(jī)構(gòu)下，主要用力肌肉的肌肉貢獻(xiàn)度和技術(shù)動(dòng)作的速度、時(shí)間沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。于靜實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰腿部各肌肉貢獻(xiàn)度均不一致，特別是主要用力肌肉股四頭肌內(nèi)側(cè)頭和股二頭肌存在顯著性差異（P＜0．05），說(shuō)明于靜實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰技術(shù)動(dòng)作結(jié)構(gòu)不一致（見(jiàn)表3、圖5、圖6）。于靜實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰股四頭肌和骨后肌群放電主要體現(xiàn)在蹬冰期，擺動(dòng)期放電微弱，基本可以忽略不計(jì)（見(jiàn)圖3、圖4）。實(shí)地滑冰股四頭肌肌肉貢獻(xiàn)度明顯小于陸上模擬滑冰，但股后肌群肌肉貢獻(xiàn)度卻明顯大于陸上模擬滑冰，這說(shuō)明在蹬冰期作為拮抗肌的股后肌群在實(shí)地滑冰的“共激活”現(xiàn)象明顯強(qiáng)于陸上模擬滑冰，即于靜實(shí)地滑冰和陸上模擬滑冰腿部肌肉協(xié)調(diào)模式存在差異（見(jiàn)表3、圖5、圖6）。

表3 于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰腿部肌肉肌電貢獻(xiàn)值比較Tablele 3 Comparison of Yu jing's leg muscles EMG contribution value in actual skating and analog skating

圖5 于靜實(shí)地滑冰腿部各肌肉肌電貢獻(xiàn)值示意圖Figure 5 Yujing's legmuscles EMGcontribution value inactual skating

圖6 于靜陸地模擬滑冰腿部各肌肉肌電貢獻(xiàn)值示意圖Fig.6 Yujing'slegmuscles EMGcontributionvalueinanalogskating

2.3.3 肌電峰值比較分析 肌電峰值代表肌肉的最大放電強(qiáng)度[8－11]，可以看出肌肉的最大用力程度。于靜實(shí)地滑冰腿部各塊肌肉肌電峰值均大于陸地模擬滑冰，股四頭肌內(nèi)、外側(cè)頭存在顯著性差異（P＜0．05），股二頭肌和半腱肌存在非常顯著性差異（P＜0．01）（見(jiàn)表 4）。

表4 于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰腿部肌肉肌電峰值Table 4 Yu jing's leg muscles EMG peak in actual skating and analog skating

3 討 論

于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰單步周期擺動(dòng)期和蹬冰期階段均非常明顯，動(dòng)作環(huán)節(jié)構(gòu)成上極其形似（見(jiàn)圖3、圖4）。但足底裝備不同和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的差異造成運(yùn)動(dòng)方式和肌肉協(xié)調(diào)模式不同，陸上模擬滑冰腿部各肌肉放電強(qiáng)度、最大用力均小于實(shí)地滑冰，且肌肉用力的協(xié)調(diào)模式也存在差異。表明：陸上模擬滑冰作為陸上訓(xùn)練期保持滑跑感覺(jué)、體驗(yàn)滑跑技術(shù)細(xì)節(jié)不合理，長(zhǎng)期堅(jiān)持練習(xí)對(duì)改進(jìn)滑冰技術(shù)動(dòng)作細(xì)節(jié)可能會(huì)有負(fù)面影響。研究結(jié)果證明：陸上模擬滑冰實(shí)現(xiàn)不了教練員和運(yùn)動(dòng)員的意圖，反映我國(guó)速滑訓(xùn)練重視負(fù)荷，輕視技術(shù)訓(xùn)練，技術(shù)訓(xùn)練“形似神無(wú)”的問(wèn)題依然存在[12]。兩者蹬冰期動(dòng)作結(jié)構(gòu)相似，在對(duì)足底進(jìn)行改進(jìn)，采用合適方法控制動(dòng)作完成時(shí)間后應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練意圖。日本速滑模擬直道滑跑就是采用光滑木地板兩邊加擋板來(lái)控制動(dòng)作完成時(shí)間，我國(guó)速滑訓(xùn)練也要狠抓細(xì)節(jié)。

4 結(jié) 論

（1）陸地模擬滑冰單步周期各動(dòng)作階段用時(shí)明顯長(zhǎng)于實(shí)地滑冰；（2）于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰單步周期技術(shù)動(dòng)作構(gòu)成不一致；（3）于靜實(shí)地滑冰和陸地模擬滑冰單步周期各階段腿部肌肉放電強(qiáng)度存在差異，從單步周期總體來(lái)看，實(shí)地滑冰腿部各塊肌肉放電強(qiáng)度非常明顯強(qiáng)于陸地模擬滑冰；（4）于靜實(shí)地滑冰腿部各塊肌肉最大用力程度都要大于陸地模擬滑冰，其中作為蹬伸肌群的主要用力肌肉股四頭肌和拮抗肌股后肌群尤其明顯。

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