王新寶++黃達武++陳月亮

摘 要：為研究速滑陸地模仿練習(xí)的專項性，采用視頻和表面肌電同步采集了王北星冰上專項和陸地模仿下肢支撐腿肌電參數(shù)，從主要做功肌群、肌肉激活強度和肌肉激活順序三個角度研究冰上專項肌肉用力特征及陸地模仿練習(xí)的專項性。結(jié)果顯示：冰上下肢專項肌肉用力特征是：脛骨前肌和股前群肌是主要做功肌群，脛骨前肌的屈過程激活程度更大，而股前群肌是蹬伸過程的激活程度更大，著冰前脛骨前肌就處于持續(xù)發(fā)力狀態(tài)，蹬冰時滅活，著冰前股前群肌出現(xiàn)預(yù)激活，離冰時滅活。陸上滑跑模仿練習(xí)在主要做功肌群、肌肉激活強度屈伸間變化及肌肉激活順序上與專項相似，具有較高的專項練習(xí)價值。但在肌肉激活強度、脛骨前肌做功時程和腓腸肌動員方面明顯不足。建議：將來運動員在陸上進行此項練習(xí)時應(yīng)在動作速度、非穩(wěn)定支撐、著地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等幾個方面進行改善。

關(guān)鍵詞：速度滑冰；陸上模仿；肌肉用力特征；表面肌電；王北星

中圖分類號：G862.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-2076（2014）05-0082-06

Abstract：For the purpose of researching the special characteristics of land simulates in speed skating， the article measured the EMG parameter of WANG Beixing supporting leg in skating and land simulate with the methods of synchronizing the video and sEMG， researched the special muscle force characteristics form three dimensions of the main work muscle group， the intensity of muscle activation and muscle activation sequence and the special characteristics of land simulates. Results： anterior tibial and quadriceps femoris are the major working muscle groups， the activation level of tibialis anterior muscle is greater in flexion；while the quadriceps femoris is in extension； tibialis anterior muscle is constantly in power before landing on ice and inactivate when pushing， quadriceps femoris is activate in advance before landing and inactivated when off ice. The main work muscle group， the [HT][HK]

[HT][HK40]change of muscle activation intensity in flexion and extension， and the muscle activation sequence between ice and land is similarity， so it has high specific training value. But the level muscle activation， tibialis anterior muscle work schedules， and gastrocnemius muscle activation are obviously deficiencies. It is suggestedthe action speed， unstable support， dorsiflexion of foot before landing and stretch ankle in off landing be improved to enhance the special of training.

速度滑冰是在冰上特殊環(huán)境中進行的運動，但陸上訓(xùn)練內(nèi)容是整體訓(xùn)練計劃的重要組成部分，對運動員競技能力的提升具有舉足輕重的作用。不論是有冰期還是非冰期，陸上專項技術(shù)模仿都是各級運動水平運動員練習(xí)最多的陸上練習(xí)項目。原因是，一方面，由于現(xiàn)實條件的制約，運動員不可能常年處于有冰訓(xùn)練，這種情況下運動員只能通過陸地模仿進行專項技術(shù)訓(xùn)練；另一方面，陸上模仿可以較好地解決某些技術(shù)和力量問題，例如陸上的分解或慢速練習(xí)能夠?qū)δ骋惶囟夹g(shù)起強化作用，能使運動員加深蹬冰過程中對特定姿勢或某一肌群的正確用力感，陸上負重和加難練習(xí)可以有效提高運動員肌肉力量。因此，在各個訓(xùn)練周期，教練員和運動員都非常重視陸上專項技術(shù)的模仿練習(xí)。

然而，陸上專項技術(shù)模仿到底具有多大的專項性是一個一直被大家忽視的問題。黃達武等[1]的研究結(jié)果證實，冰刀對下肢力和功的影響達到非常顯著性水平，這就說明在有冰刀和無冰刀時下肢肌肉的工作情況存在差異。因此，模仿練習(xí)和專項本身在肌肉用力特征上的差異是我們必須要正視和深思的問題。為此，本研究以優(yōu)秀速度滑冰運動員王北星為對象，用視頻和表面肌電同步測量其冰上專項滑跑過程和陸地模仿過程的肌電參數(shù)，在分析專項用力特征的基礎(chǔ)上對比分析陸上模仿練習(xí)的專項性。

1 研究對象

研究對象是我國優(yōu)秀速滑運動員王北星。自2003年在國際大賽上嶄露頭角以來，王北星多次獲得速滑短距離項目的世錦賽和世界杯冠軍，多年來一直是我國速滑項目的領(lǐng)軍人物。她獲得了2006年都靈冬奧會女500米速滑的第七名和2010年冬奧女子500米速滑的銅牌，也肩負者2014年索契冬奧取得歷史性突破的艱巨任務(wù)。她最突出的特點就是動作流暢，技術(shù)規(guī)范，滑跑效果好。因此，她的專項肌肉用力特征具有很高代表性，可為將來專項力量訓(xùn)練手段的篩選和設(shè)計提供理論參考和借鑒。

2 研究方法

2.1 實驗方法

用攝像機和肌電采集系統(tǒng)同步采集冰上專項及陸上模仿過程的視頻和肌電參數(shù)。冰上測試時滑跑內(nèi)道，直道定點平面掃描拍攝45米左右，機高1.2米。陸上專項模仿練習(xí)在冰場中間進行，平面定點定距拍攝5米范圍，拍攝距離12米，機高1.2米，同步獲取3個動作周期雙側(cè)下肢16塊肌群的肌電參數(shù)。

2.2 實驗儀器

高清攝像機Panasonic.AG-DVC33，拍攝頻率50赫茲；芬蘭Mega公司生產(chǎn)的ME6000 16通道無線遙測肌電采集分析系統(tǒng)，采樣頻率1 000赫茲，輸入阻抗>10 G歐，前置有源差分放大器，增益倍數(shù)305倍，共模抑制比CMRR>110 dB，硬件濾波帶通范圍8～500 Hz，模數(shù)轉(zhuǎn)換14 bit；上海仁和醫(yī)療設(shè)備有限公司產(chǎn)一次性Ag/AgCl心電極，采樣區(qū)2 mm。

2.3 肌肉選取

經(jīng)理論初選和專家篩選，取雙側(cè)下肢脛骨前肌（TA）、腓腸肌外側(cè)頭（LG）、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭（VMO）、股四頭肌外側(cè)頭（VLO）、股直肌（RF）、股二頭肌（BF）、半腱?。⊿EM）和臀大?。℅M）共16塊肌群，為在表格內(nèi)簡化各肌群的表述，分別將各肌群簡述為脛骨前、腓外、股內(nèi)、股外、股直、股二長、半腱和臀大。

2.4 實驗流程

行陸地專項模仿測試。直道模仿是側(cè)滑6次，根據(jù)教練員意見選取動作好的一組為分析對象。

2.5 同步方法

肌電和運動學(xué)同步采用外接無線同步信號器進行同步連接。同步觸發(fā)器同時輸出兩路TTL（+5 v）電平信號，觸發(fā)肌電圖儀時會在肌電圖上打出一個時間標(biāo)志，另一路控制攝像機鏡頭前的LED燈，在圖像上打一個亮點，從而實現(xiàn)視頻與肌電同步。

2.6 數(shù)據(jù)處理

用ME6000 自帶軟件MEGA WIN處理肌電數(shù)據(jù)，原始肌電經(jīng)濾波、均方根轉(zhuǎn)換后求RMS平均值，平均轉(zhuǎn)換周期0.01秒。對轉(zhuǎn)換后的RMS肌電數(shù)據(jù)分期進行統(tǒng)計計算，計算RMS平均值aver，RMS肌電的面積iEMG。以各肌群在整個實驗中的最大肌電作為標(biāo)準(zhǔn)對肌電進行幅值標(biāo)準(zhǔn)化。

3 研究結(jié)果與分析

陳小平[2]曾指出，各種訓(xùn)練手段的專項性可以從三個方面來考察：一是完成力量練習(xí)時的主要做功肌群是否與專項過程中一致；二是主要做功肌群的激活強度和做功方式是否接近專項練習(xí)要求；三是各參與肌群的激活順序是否與專項接近。因此，為給將來力量訓(xùn)練和技術(shù)評價提供有效參考，本研究選取主要做功肌群、肌肉激活水平及激活順序等肌電指標(biāo)來研究和分析冰上專項過程中下肢支撐階段的肌肉用力特征及陸地模仿練習(xí)的專項性。

3.1 主要做功肌群[FL）0]

肌肉做功百分比能夠有效的體現(xiàn)某肌群在完成某動作時的重要性，通常根據(jù)某肌群積分肌電與完成該動作所有肌群積分肌電和的比值來定[3-4]。表1是王北星冰上直道左右腿連續(xù)3步各肌群做功百分比的平均值。我們以各動作過程做功比例排在前四的為主要做功肌群，從表1中可以看到，左腿支撐滑行時，屈伸過程的主要用力肌群都是脛骨前肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌。右腿支撐滑行時，屈過程的主要用力肌群是脛骨前肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌和股直肌，伸過程的主要用力肌群是腓腸肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌和股直肌。由此我們可以看到，脛骨前肌和股四頭肌是支撐滑行時的主要做功肌群，在運動實踐中應(yīng)注意和加強對它們的力量訓(xùn)練。需要說明的是，一是表面肌電只能檢測表層肌肉的放電情況，深層肌肉的做功情況我們無法確定，所以脛骨前肌和股四頭肌只是所測淺層肌群的主要做功肌群，但在理論初選和專家建議的基礎(chǔ)上，它們的放電情況仍然能幫助我們判斷輔助練習(xí)手段的專項性；其次，盡管這幾塊肌群都是屈伸階段的主要用力肌群，但在不同的動作階段，它們的做功方式存在較大差異。例如，股四頭肌在屈過程做離心收縮而在審過程做向心收縮，脛骨前肌在整個支撐過程主要做等長收縮以維持踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，因此在力量訓(xùn)練中應(yīng)根據(jù)專項的需要和運動員的現(xiàn)實情況加以區(qū)分，從而提高訓(xùn)練的針對性和實效性。雖然直道上左右腿的主要做功肌群有較好的集中性，但我們?nèi)阅馨l(fā)現(xiàn)它們存在一定差異——右腿更加依賴股直肌的參與做功且在蹬伸過程對腓腸肌的動用較大，這是王北星的個體性還是速度滑冰運動員共同的特性（是否由于彎道上左右腿技術(shù)差異導(dǎo)致直道上左右腿用力出現(xiàn)差異）還需進一步研究。[FL）]

表2是王北星陸上直道模仿左右腿連續(xù)2步各肌群做功百分比的平均值。從表2可以看到，左腿支撐時，屈伸過程的主要做功肌群都是脛骨前肌、股側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌。右腿支撐時，屈伸過程的主要做功肌群都是脛骨前肌、股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌和股直肌。對比表1我們會發(fā)現(xiàn)，冰上直道專項滑跑和陸地直道模仿，左腿支撐時各過程的主要做功肌群完全一致，右腿支撐時屈過程的主要用力肌群完全一致，伸過程有一塊肌群不同。因此，從主要做功肌群上來說，陸地直道模仿與冰上專項滑跑保持了較高的一致性。

3.2 肌肉激活強度

肌肉激活強度是肌肉用力特征的重要指標(biāo)，因為它反映了肌肉的參與程度。如果某一肌群在一重復(fù)或類似技術(shù)動作中的做功一樣，但在不同動作過程的激活水平相差較大甚至相反，我們?nèi)阅芘袛喽▋纱蝿幼鞔嬖谳^大差異。均方根值具有較明確的物理意義[5]，代表運動單位的募集、同步化和激活水平[6-7]，因此本研究采用此指標(biāo)來反映各肌群的激活程度。為了使運動員間同一肌群均方根肌電具有可比性，本研究對其進行了標(biāo)準(zhǔn)化。Clarys[8]和Yang[9]等曾提出用靜態(tài)MVC肌電來標(biāo)準(zhǔn)化運動中肌肉肌電不合適，建議用運動中的肌電峰值來標(biāo)準(zhǔn)化更合理。因此，本研究采用各肌群在整個實驗中的肌電峰值分別對其進行標(biāo)表4是王北星陸上直道模仿兩腿各肌群屈伸間的肌電變化。從表4中我們能看到，左腿支撐時，脛骨前肌屈過程的激活程度更大，其他肌群都是蹬伸過程時的激活程度更大。右腿支撐滑行時，除了腓腸肌和半腱肌屈伸過程的激活程度一樣外，其他肌群屈伸間的肌電變化與左腿一致。對比表3和表4我們可以看到，各肌群屈伸間的肌電變化在冰上直道專項滑跑和陸上直道模仿上有較一致的變化趨勢。說明陸上直道模仿支撐階段各肌群激活水平變化表現(xiàn)了較好的專項性。但就各肌群的激活強度而言，不論屈過程還是伸過程，冰上專項滑跑的激活水平明顯比陸上模仿時的高，體現(xiàn)了該練習(xí)手段刺激強度上的不足。

3.3 肌肉激活順序

幾乎所有的技術(shù)動作都會涉及不同肌群的參與，各肌群必須協(xié)調(diào)配合才能使動作完成得精確、流暢和經(jīng)濟，因此肌肉的激滅活順序?qū)幼骷夹g(shù)優(yōu)劣有決定性的影響，所以近年來有大量體育科研工作者對肌肉激活順序的問題進行了研究[11-12]。

研究優(yōu)秀速滑運動員冰上支撐時期各肌群的激活順序同樣具有重要價值，一方面我們可以從更深層次上探討某運動員技術(shù)動作存在的問題，另一方面我們還可以更加科學(xué)地選擇和設(shè)計技術(shù)和力量的訓(xùn)練手段。本研究選用均方根肌電圖來研究優(yōu)秀速度滑冰運動員支撐時期各肌肉的激活順序，是因為通過均方根所獲得的圖片可以非常直觀的看到肌肉發(fā)力的起止點，較清晰的判斷肌肉的激活順序[13-14]。與主要做功肌群一樣，我們只檢測了表層肌群的激滅活順序，對于深層肌群的激滅活情況無法確定，所以下文的相關(guān)分析只代表淺層肌群的激滅活情況。

圖4和圖5分別是王北星直道滑行過程中左右腿支撐階段各肌群肌電的均方根示意圖。每張圖中包括了3個支撐時期和2個擺動時期，從兩圖中可以看到支撐期各肌肉的均方根肌電具有顯著的節(jié)奏性，說明王北星在完成相同動作時各肌肉的激活順序具有較強的規(guī)律性。從圖4中我們可以看到，提刀動作使得脛骨前肌在著冰前就處于發(fā)力狀態(tài)，股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、股二頭肌在著冰前出現(xiàn)預(yù)激活現(xiàn)象，腓腸肌在蹬冰時出現(xiàn)一定的電位活動，然后在離冰時失活。股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌在整個支撐時期都有較強的電位活動，且與腓腸肌和股二頭肌在蹬冰時刻同時出現(xiàn)肌電峰值。股直肌和臀大肌在整個支撐過程中處于非常低的電位活動。鑒于股直肌、半腱肌和臀大肌在整個支撐時期的低電位表現(xiàn)，我們不對其進行激滅活排序。因此，王北星直道左腿各肌群的激滅活順序是：脛骨前肌，股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌和股二頭肌在著冰前有預(yù)激活，著冰后腓腸肌在蹬冰時被激活；在蹬冰時脛骨前肌首先失活，然后是股二頭肌在離地前失活，股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌和腓腸肌在離冰時刻失活。

圖5顯示，王北星直道右腿支撐滑行時，著冰前脛骨前肌仍然處于持續(xù)發(fā)力狀態(tài)，在蹬冰前肌電幅值明顯下降，逐漸失活，且有較長的間歇期。股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、股直肌和半腱肌在著冰前均出現(xiàn)預(yù)激活現(xiàn)象，但股四頭肌的肌電幅值明顯更大。著冰后股四頭肌電位較高，在蹬冰時同時達到肌電峰值后離冰時同時失活。支撐過程中半腱肌的電位較低，在離冰前逐漸下降失活。腓腸肌在著冰后相當(dāng)長時間處于未激活狀態(tài)，在蹬冰時出現(xiàn)明顯的電位活動。臀大肌和股二頭肌在整個支撐期的電位都非常低。因此，王北星直道右腿支撐時各肌群的激滅活順序是，脛骨前肌在著冰前就處于持續(xù)發(fā)力狀態(tài)，股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、股直肌和半腱肌在著冰前出現(xiàn)預(yù)激活，最后是腓腸肌在蹬冰時被激活。脛骨前肌在蹬冰時率先失活，然后是半腱肌，最后是股四頭肌和腓腸肌在離冰時同時失活。

從上述分析我們可以發(fā)現(xiàn)兩圖間的差異是，左腿支撐滑行時股二頭肌出現(xiàn)一定的電位活動，而右腿支撐滑行時股直肌的電位活動較強烈。但直道上兩腿各肌群的總體激滅活順序是：著冰前脛骨前肌處于持續(xù)發(fā)力狀態(tài)且股四頭肌出現(xiàn)預(yù)激活，蹬冰時腓腸肌被激活；蹬冰時脛骨前肌滅活，離冰時腓腸肌和股四頭肌滅活。

圖5和圖6分別是王北星直道模仿練習(xí)左右腿各肌群的均方根肌電圖。圖5顯示，脛骨前肌在著地時激活，然后電位逐漸下降，在蹬地時滅活，離地后又出現(xiàn)較小電位活動。蹬地時腓腸肌出現(xiàn)較小電位活動，離地時滅活。股內(nèi)側(cè)、股外側(cè)肌和股二頭肌在著地時激活，離地時滅活。其他肌群在整個支撐過程未出現(xiàn)明顯電位活動。圖6顯示，著地時脛骨前肌激活，蹬地時滅活，離地后再次出現(xiàn)明顯電位。股四頭肌在著地時激活，離地時滅活。半腱肌在支撐和擺動階段均有較小電位。其他肌群在整個著地階段未出現(xiàn)明顯電位。

從上述圖5和圖6的分析我們可以知道，陸上練習(xí)與冰上專項各肌群的激滅活順序類似，但它們與圖3和圖4也有一定的差異：首先，脛骨前肌在著地后才激活，說明著地前運動員未做提刀動作，這與冰上專項有較大差異。運動員著冰前的提刀動作是非常重要的，它可以控制冰刀的著冰順序及滑跑線路，且可防止刀尖劃冰出現(xiàn)的阻力。其次，預(yù)激活是運動員長期進行專項活動所形成的生理和心理反應(yīng)，陸上模仿時股四頭肌著冰前未出現(xiàn)預(yù)激活說明運動員進行該練習(xí)時未達到專項練習(xí)的生理或心理狀態(tài)，降低了專項訓(xùn)練的質(zhì)量。最后，腓腸肌在蹬冰末期的收縮有利于踝關(guān)節(jié)的伸展進而提高蹬冰效果，這是CLAP新式冰刀下非常重要的技術(shù)，陸上練習(xí)時腓腸肌未激活或激活水平較弱說明運動員忽視了該技術(shù)環(huán)節(jié)。

3.4 陸上直道模仿練習(xí)的專項價值分析

從上述分析中可知，不論左腿還是右腿，陸地模仿與冰上專項練習(xí)支撐腿的主要做功肌群、肌肉屈伸間激活程度變化以及肌肉激活順序都非常接近，說明陸地直道模仿具有較高的專項性。然而，從肌肉激活強度上來看，陸地模仿明顯不足，各肌群在屈和伸過程的激活程度都遠小于冰上專項過程。從現(xiàn)場實驗中我們可以看到，運動速度和支撐方式是導(dǎo)致這種差異的主要原因。陸地上的動作速度明顯小于冰上專項過程，尤其是蹬伸階段。陸地上的面支撐比冰上的刀支撐要穩(wěn)定的多。ANDERSONK[15]和 BEHM[16]等人的研究結(jié)果表明，當(dāng)外界支點不穩(wěn)定時，肌體將動用更多的力量來維持關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致力量外輸下降。因此，冰上穿刀練習(xí)時必將導(dǎo)致相關(guān)肌群為維持踝關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定而增強做功和激活程度，這一點是陸上非冰刀模仿練習(xí)所不能滿足的專項要求。陸地模仿練習(xí)時，盡管脛骨前肌展現(xiàn)較高的專項特點，但其在著冰前的提刀動作仍有不足。此外，陸上模仿練習(xí)缺乏對腓腸肌的有效訓(xùn)練。因此，將來運動員在陸上進行此項練習(xí)時應(yīng)在動作速度、非穩(wěn)定支撐、著地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等幾個方面進行改善，以達到更好的專項力量練習(xí)效果。

4 結(jié)論與建議

冰上下肢專項肌肉用力特征是：脛骨前肌和股前群肌是主要做功肌群，脛骨前肌的屈過程激活程度更大，而股前群肌是蹬伸過程的激活程度更大，脛骨前肌著冰前就處于持續(xù)發(fā)力狀態(tài)，蹬冰時滅活，股前群肌著冰前出現(xiàn)預(yù)激活，離冰時滅活。陸上滑跑模仿練習(xí)在主要做功肌群、肌肉激活強度屈伸間變化及肌肉激活順序上與專項相似，具有較高的專項練習(xí)價值。但在肌肉激活強度、脛骨前肌做功時程和腓腸肌動員方面明顯不足。

建議：將來運動員在陸上進行此項練習(xí)時應(yīng)在動作速度、非穩(wěn)定支撐、著地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等幾個方面進行改善，以達到更好的專項力量練習(xí)效果。

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建議：將來運動員在陸上進行此項練習(xí)時應(yīng)在動作速度、非穩(wěn)定支撐、著地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等幾個方面進行改善，以達到更好的專項力量練習(xí)效果。

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建議：將來運動員在陸上進行此項練習(xí)時應(yīng)在動作速度、非穩(wěn)定支撐、著地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等幾個方面進行改善，以達到更好的專項力量練習(xí)效果。

參考文獻：

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