劉瑞東，洪 揚(yáng)，陳小平

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穩(wěn)定與多級(jí)非穩(wěn)定條件下徒手與負(fù)重深蹲的肌電特征研究及其對(duì)當(dāng)前力量訓(xùn)練的啟示

劉瑞東，洪 揚(yáng)，陳小平

運(yùn)用生物力學(xué)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)的方法，研究在穩(wěn)定與多級(jí)非穩(wěn)定條件下徒手和30%最大力量(30%RM)負(fù)重深蹲時(shí)，軀干與下肢肌肉的募集及其相關(guān)關(guān)系的變化。選擇14名自愿參與本實(shí)驗(yàn)的大學(xué)生男子足球?qū)I(yè)運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，對(duì)8塊位于軀干和下肢的深蹲主要肌肉進(jìn)行了肌電測(cè)試。研究結(jié)果表明，與穩(wěn)定條件相比，在非穩(wěn)定條件下徒手深蹲時(shí)所有肌肉的RMS值無(wú)顯著性變化(P>0.05)，在不同級(jí)別(A、B和C)非穩(wěn)定條件下徒手或30%RM負(fù)重深蹲時(shí)肌肉的RMS值亦無(wú)顯著性變化(P>0.05)，但與徒手相比，在30%RM負(fù)重條件下深蹲時(shí)大部分肌肉(7塊)的RMS值出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)(P<0.05)，表明負(fù)重因素對(duì)于肌肉發(fā)力的影響明顯大于非穩(wěn)定因素；在非穩(wěn)定條件下，30 %RM負(fù)重時(shí)能夠顯著提高大部分參與運(yùn)動(dòng)肌肉的力量(P<0.05)，而根據(jù)以往的研究，肌肉最大力量在不穩(wěn)定條件下則出現(xiàn)較大幅度的下降，因此，在訓(xùn)練中應(yīng)注意區(qū)別“非穩(wěn)定”與“負(fù)重”這兩種不同的刺激條件，不能將“非穩(wěn)定”條件簡(jiǎn)單地視為單向的提高或降低肌肉力量的訓(xùn)練手段；隨著不穩(wěn)定程度提高，位于髖關(guān)節(jié)附近的臀大肌RMS出現(xiàn)較大幅度的提高，而踝關(guān)節(jié)附近的脛骨前肌RMS則出現(xiàn)下降，該結(jié)果在一定程度上表現(xiàn)出維持人體平衡的“踝策略”和“髖策略”。

非穩(wěn)定；深蹲；力量訓(xùn)練；肌電；啟示

1 問(wèn)題的提出

穩(wěn)定性(stability)是核心力量和功能性力量訓(xùn)練的核心，以脊柱、骨盆和髖關(guān)節(jié)為核心部位的穩(wěn)定有利于全身力量的產(chǎn)生、傳遞和控制，在高速、多變的運(yùn)動(dòng)中為四肢的運(yùn)動(dòng)建立穩(wěn)定的支撐，并形成合理的肌肉運(yùn)動(dòng)“鏈”，銜接、傳遞和協(xié)調(diào)肌肉的用力[16]。因此，“穩(wěn)定性”成為近年來(lái)力量訓(xùn)練的關(guān)鍵詞。為了快速提高運(yùn)動(dòng)員某一肢體環(huán)節(jié)或局部區(qū)域，例如，軀干部位的穩(wěn)定支撐能力，在訓(xùn)練中大多采用“不穩(wěn)定”條件下的徒手或負(fù)重訓(xùn)練手段，試圖通過(guò)這種不穩(wěn)定條件下的力量訓(xùn)練增強(qiáng)相關(guān)肌肉或肌群之間的協(xié)作與配合，達(dá)到提高這些部位穩(wěn)定性的效果，為即將收縮發(fā)力的肌肉(群)建立支點(diǎn)，為更快和更有力的肢體運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造條件[4,6]。

目前，對(duì)穩(wěn)定和不穩(wěn)定條件下參與肌肉活動(dòng)的研究主要來(lái)自于康復(fù)和健身領(lǐng)域[4,5,10,13,14,21,22]，對(duì)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，尤其是基礎(chǔ)性研究的成果較少，而且其研究主要是以比較穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下最大抗阻力量的變化為主[7,15]，對(duì)于當(dāng)前競(jìng)技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的非穩(wěn)定條件下的徒手和中、低負(fù)重的研究目前尚處于起步階段[1,18]。這種狀況導(dǎo)致目前已經(jīng)在訓(xùn)練實(shí)踐中廣泛運(yùn)用的徒手和中、低負(fù)重的非穩(wěn)定訓(xùn)練方法仍然缺乏生物學(xué)機(jī)制的理論支撐，缺乏相應(yīng)科學(xué)研究的佐證，人們還不清楚在“穩(wěn)定”與“非穩(wěn)定”兩種條件下肌肉力量、不同肌肉(肌群)之間力量關(guān)系的變化，以及不同不穩(wěn)定程度對(duì)力量和力量關(guān)系的影響等諸多問(wèn)題，這些問(wèn)題無(wú)疑削弱了核心力量和功能性力量訓(xùn)練的科學(xué)化水平，影響了這些力量訓(xùn)練的效果，甚至造成運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生。

本研究運(yùn)用肌電測(cè)試和分析的方法，從生物力學(xué)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)的角度，研究穩(wěn)定與多級(jí)非穩(wěn)定條件下徒手和30% RM負(fù)重時(shí)，參與運(yùn)動(dòng)相關(guān)肌肉的募集及其相關(guān)關(guān)系的變化，為核心力量和功能性力量的訓(xùn)練提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)該力量訓(xùn)練的發(fā)展。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

14名寧波大學(xué)體育學(xué)院專(zhuān)業(yè)男子足球隊(duì)運(yùn)動(dòng)員(運(yùn)動(dòng)等級(jí)均為國(guó)家二級(jí)水平)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象(表1)。所選受試者在1年內(nèi)沒(méi)有骨折、肌肉拉傷等運(yùn)動(dòng)性傷病，身體健康狀態(tài)良好，實(shí)驗(yàn)前24 h不進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，并熟悉本次實(shí)驗(yàn)所選動(dòng)作(深蹲)，清楚實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在的危險(xiǎn)。受試者本著自愿的原則，理解實(shí)驗(yàn)意圖并積極參與實(shí)驗(yàn)，付酬并簽署知情同意書(shū)。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.Vicon紅外高速三維運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)(Vicon MX Motion Capture System)，紅外高速攝像機(jī)內(nèi)置的CMOS傳感器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率與高采樣頻率，8攝像頭，采集頻率200 Hz。

2.16道Trigno無(wú)線(xiàn)EMG系統(tǒng)(Trigno TM wireless EMG system,USA)，無(wú)線(xiàn)EMG傳感器EMG信號(hào)寬度20～450 Hz，采集頻率200 Hz，可以與Vicon高速攝像機(jī)同步采集數(shù)據(jù)。

3.CAREN六自由度轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(圖1)。平臺(tái)可以在3個(gè)正交方向進(jìn)行搖擺(X)，浪涌(Y)和升沉(Z)，圍繞3個(gè)正交軸的旋轉(zhuǎn)被稱(chēng)為傾斜(YZ平面)，起伏(XZ平面)和橫擺(XY平面)。

4.其他設(shè)備包括平衡氣墊、Polar心率(HR)儀、酒精、棉球若干、秒表、繃帶、膠帶若干。

圖1 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN平臺(tái)穩(wěn)定30%RM負(fù)重深蹲(S30)示意圖

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和流程

本研究在參照前人實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[1，2,18]和對(duì)深蹲動(dòng)作[9，20]進(jìn)行動(dòng)作分析的基礎(chǔ)上，選取腹直肌(RA)、下腰部豎脊肌(LLES)、闊筋膜張肌(TFL)、臀大肌(GMa)、臀中肌(GMe)、股直肌(RF)、股二頭肌(BF)和脛骨前肌(TA)共8塊肌肉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

為了讓受試者熟悉本次實(shí)驗(yàn)的非穩(wěn)定條件，所有受試者在實(shí)驗(yàn)前1周進(jìn)行了1次適應(yīng)性練習(xí)。本次實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定條件由CAREN六自由度平臺(tái)提供，非穩(wěn)定條件分別由CAREN六自由度平臺(tái)提供A級(jí)(頻率0.8 Hz，幅度×10)、B級(jí)(頻率0.8 Hz，幅度×15)和C級(jí)(平衡氣墊)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定程度為C>B>A；負(fù)重條件分為徒手(0)和30%RM兩種。肌電測(cè)試時(shí)，受試者被隨機(jī)安排進(jìn)行8種狀態(tài)的深蹲(穩(wěn)定徒手-S0，穩(wěn)定30%RM負(fù)重-S30，徒手不穩(wěn)定-A0，不穩(wěn)定30%RM負(fù)重-A30，徒手不穩(wěn)定-B0；不穩(wěn)定30%R負(fù)重-B30，徒手不穩(wěn)定-C0，不穩(wěn)定30%RM負(fù)重-C30)，每種狀態(tài)進(jìn)行5次測(cè)試。

為了保證測(cè)試的客觀(guān)性和準(zhǔn)確性，本研究選取了Mcneely推薦的方法[19]，在肌電測(cè)試前1周對(duì)所有受試者進(jìn)行最大力量間接測(cè)試，得到每一位受試者的最大力量1 RM。按照Hermens推薦的程序[12]確定表面肌電片粘貼位置、處理體毛、打磨皮膚和酒精消毒，盡可能的確保肌電信號(hào)采集的準(zhǔn)確性，深蹲動(dòng)作也制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)采用固定足距、足尖方向(外斜15°)和深蹲深度(下蹲到大腿上沿水平)，以避免由于足距、足尖方向和深蹲深度而影響發(fā)力。

為了確保實(shí)驗(yàn)的客觀(guān)性和可靠性，每位受試者均執(zhí)行了從熱身到測(cè)試結(jié)束統(tǒng)一的測(cè)試流程，測(cè)試前進(jìn)行了預(yù)備性測(cè)試，并在測(cè)試過(guò)程中運(yùn)用Polar團(tuán)隊(duì)HR儀進(jìn)行監(jiān)控，以確保不出現(xiàn)肌肉的疲勞。

2.4 數(shù)據(jù)處理

將實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Delsys EMGworks4.0 軟件，先進(jìn)行帶通濾波(Filter IIR-Band pass)處理，帶通頻率10～400 Hz，后將濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行移動(dòng)平均(Remove Mean)處理，然后，再將移動(dòng)平均后的數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對(duì)值簡(jiǎn)單計(jì)算(Absolute Value simple math)。根據(jù)VICON的膝關(guān)節(jié)蹲起角度劃分出深蹲周期(圖2)，計(jì)算單個(gè)周期中的肌肉RMS值。在得出全部肌肉各個(gè)狀態(tài)下的RMS值之后，以徒手穩(wěn)定S0狀態(tài)下的RMS值為基準(zhǔn)值，計(jì)算出其他狀態(tài)下各肌肉RMS的相對(duì)值(Relative Value)[11]。各肌肉的RMS值均為5次深蹲測(cè)試的平均值，所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入Spss 17.0軟件中，進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下徒手深蹲時(shí)各肌肉活性的變化

圖3是徒手深蹲時(shí)8塊肌肉非穩(wěn)定(CAREN 平臺(tái)A級(jí)不穩(wěn)定)與穩(wěn)定條件的肌電均方根(RMS)相對(duì)變化率(%)，該指標(biāo)可以反映各塊肌肉在非穩(wěn)定條件下收縮力的變化情況。

對(duì)RMS的配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果表明，在不穩(wěn)定條件下的徒手深蹲與穩(wěn)定相比較，盡管參與活動(dòng)肌肉RMS的絕對(duì)值出現(xiàn)增長(zhǎng)或下降(圖3)，但在總體上所有測(cè)試肌肉的變化率均基本在10%以?xún)?nèi)，沒(méi)有出現(xiàn)顯著性差異(P>0.05)，說(shuō)明在不負(fù)重的情況下，CAREN 平臺(tái)A級(jí)不穩(wěn)定并沒(méi)有顯著改變這些肌肉的收縮力。從以往的相關(guān)研究來(lái)看，有關(guān)非穩(wěn)定的研究主要集中在“最大肌力”和“柔軟支撐面”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下，其結(jié)論也主要顯示為，非穩(wěn)定條件下參與肌肉的1RM(最大肌力)與穩(wěn)定條件比較普遍出現(xiàn)下降。例如，Behm 等人(2002)研究了在穩(wěn)定支撐面(板凳)和非穩(wěn)定支撐面(瑞士球)上，跖屈踝和伸膝時(shí)的力量和相關(guān)肌肉的肌電情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)非穩(wěn)定條件下的最大伸膝力和跖屈踝力較穩(wěn)定條件分別下降了 70.5%和20.2%。股四頭肌和比目魚(yú)肌肌電分別下降了 44.3%和2.9%[6]。這說(shuō)明對(duì)于最大肌力來(lái)說(shuō)，非穩(wěn)定條件會(huì)改變參與肌肉的工作關(guān)系，一些原來(lái)并未參與或參與程度不高的肌肉，尤其是那些維持身體穩(wěn)定的深層小肌群，開(kāi)始被動(dòng)員或增加了活動(dòng)，一些拮抗肌的活動(dòng)也由于不穩(wěn)定的條件加大了興奮程度，由此而導(dǎo)致主動(dòng)肌(群)的力量在神經(jīng)調(diào)控下出現(xiàn)相應(yīng)的下降，以便適應(yīng)參與肌肉之間在不穩(wěn)定條件下重新形成的組合關(guān)系。

圖2 本研究運(yùn)動(dòng)員VICON深蹲周期劃分示意圖

圖3 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN平臺(tái)上徒手非穩(wěn)定(A0)與穩(wěn)定(S0)深蹲時(shí)的肌電RMS相對(duì)值變化率示意圖

當(dāng)人體在進(jìn)行徒手運(yùn)動(dòng)時(shí)，盡管是在非穩(wěn)定的工作條件下，但由于失去了“負(fù)重”這一募集更多運(yùn)動(dòng)單位參與運(yùn)動(dòng)、提高已被募集運(yùn)動(dòng)單位興奮性和增大拮抗肌興奮程度的條件，所以，大部分參與運(yùn)動(dòng)肌肉的收縮力并沒(méi)有出現(xiàn)顯著的變化。

這一研究結(jié)果表明，目前在競(jìng)技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中已經(jīng)普遍運(yùn)用的在非穩(wěn)定條件下的徒手訓(xùn)練，特別是與本研究類(lèi)似的硬支撐面的不負(fù)重非穩(wěn)定訓(xùn)練，并不能明顯改變絕大部分參與運(yùn)動(dòng)肌肉的收縮力。長(zhǎng)期的徒手訓(xùn)練，盡管是在非穩(wěn)定條件下的訓(xùn)練，也許能夠動(dòng)員那些在穩(wěn)定狀態(tài)下沒(méi)有或參與程度低的小肌肉，尤其是深層小肌肉參于運(yùn)動(dòng)，并增強(qiáng)或改變這部分肌肉的力量，但對(duì)于那些主要肌肉(群)。例如，本研究所測(cè)試的深蹲動(dòng)作的臀大肌、股直肌和股二頭肌等大肌肉的刺激不夠，甚至并沒(méi)有被募集，不利于這些肌肉力量的進(jìn)一步發(fā)展。因此，在核心力量和功能性力量的訓(xùn)練中，應(yīng)該注意到這一問(wèn)題所帶來(lái)的影響，要從肌肉的募集定律等基礎(chǔ)理論的角度，科學(xué)認(rèn)識(shí)并準(zhǔn)確把握徒手“非穩(wěn)定”訓(xùn)練對(duì)力量發(fā)展的作用。

3.2 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重深蹲時(shí)各肌肉活動(dòng)的變化

為了解“負(fù)重”因素對(duì)穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下軀干和下肢肌收縮力的影響，對(duì)穩(wěn)定和不穩(wěn)定條件下的負(fù)重與徒手深蹲，以及穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重深蹲參與肌肉的力量進(jìn)行了比較分析。

圖4是受試者在穩(wěn)定條件下負(fù)重與徒手深蹲的RMS相對(duì)比值變化，除TA外，其余7塊肌肉的RMS比值均出現(xiàn)不同程度的增長(zhǎng)，其中LLES、GMa、GMe、BF、RF提高的幅度較大，與徒手相比具有顯著性差異(P<0.05)。這表明，在同樣的穩(wěn)定條件下30%最大力量的負(fù)重明顯增強(qiáng)了絕大部分參與活動(dòng)肌肉的收縮力量。

圖4 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN平臺(tái)穩(wěn)定條件下負(fù)重與徒手深蹲的肌電RMS相對(duì)值變化率示意圖

圖5是各塊肌肉在不穩(wěn)定條件下的負(fù)重與徒手深蹲R(shí)MS相對(duì)比值的變化，LLES等5塊肌肉的RMS相對(duì)值在30 %負(fù)重深蹲時(shí)的變化率高于徒手(P<0.05)。該結(jié)果顯示，在同樣的不穩(wěn)定條件下，在增加了“負(fù)重”的外在干擾條件后，位于骨盆附近的軀干和下肢肌(LLES、GMa、GMe、RF)出現(xiàn)了明顯的肌力增加趨勢(shì)。

圖5 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN平臺(tái)非穩(wěn)定條件下負(fù)重(A30)與徒手深蹲(A0)的肌電RMS相對(duì)值變化率示意圖

圖6是穩(wěn)定與不穩(wěn)定條件下負(fù)重深蹲R(shí)MS相對(duì)變化率的比較結(jié)果。從結(jié)果可以看出，所有測(cè)試肌肉的RMS相對(duì)變化率之間均不具顯著性，表明在負(fù)重深蹲時(shí)不穩(wěn)定條件并沒(méi)有導(dǎo)致參與活動(dòng)肌肉收縮力的增大。

圖6 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN平臺(tái)非穩(wěn)定負(fù)重(A30)與穩(wěn)定負(fù)重(S30)條件下深蹲的肌電RMS相對(duì)值變化率示意圖

從上述測(cè)試結(jié)果分析，“負(fù)重”是導(dǎo)致測(cè)試肌肉募集和興奮程度改變的重要因素，無(wú)論是在穩(wěn)定還是非穩(wěn)定條件下，與徒手比較，負(fù)重均可以顯著改變大都分參與活動(dòng)肌肉的收縮力。然而，在同樣負(fù)重的情況下，本研究所采用的CAREN 平臺(tái)A級(jí)非穩(wěn)定條件與穩(wěn)定條件比較并沒(méi)有明顯改變肌肉的收縮力，這從另一個(gè)方面進(jìn)一步證明，在本研究實(shí)驗(yàn)條件下改變肌肉興奮性的主要因素仍然是負(fù)重，而不是非穩(wěn)定條件。同時(shí)，與Anderson 和Behm等人的研究結(jié)果[3,6,7]比較，受試者在30% RM負(fù)重的情況下，與徒手比較在非穩(wěn)定支撐條件下，軀干和下肢主動(dòng)肌，例如GMa、GMe和RF等，均出現(xiàn)收縮力增大的現(xiàn)象，而不是降低，這極有可能與負(fù)重的“重量”和“非穩(wěn)定”的條件有關(guān)。

根據(jù)Hennemann(1965)的募集定律[8]，肌肉的運(yùn)動(dòng)單位會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的提高而依次得到募集，因此，在其他條件一致的情況下，負(fù)重深蹲的肌肉興奮程度應(yīng)該高于徒手。然而，當(dāng)負(fù)重程度達(dá)到最大時(shí)，如果又改變了肌肉的工作條件，將穩(wěn)定變?yōu)榉欠€(wěn)定狀態(tài)，機(jī)體為了克服非穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)動(dòng)員一些原來(lái)在穩(wěn)定狀態(tài)下并不工作的新的肌肉(群)。例如，那些位于深層的小肌肉(群)，參與運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，也會(huì)增強(qiáng)拮抗肌和輔助肌的興奮性程度，此時(shí)主動(dòng)肌群的興奮性就會(huì)為了適應(yīng)新動(dòng)員的肌肉以及與拮抗肌和輔助肌形成新的平衡而降低自己的興奮性，在結(jié)果上就會(huì)出現(xiàn)所謂“短板”效應(yīng)，即在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下以薄弱肌肉(群)為上限的力量效果。這類(lèi)訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)是可以增強(qiáng)那些在穩(wěn)定狀態(tài)下沒(méi)有動(dòng)員或動(dòng)員程度低的肌肉的力量，但缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，長(zhǎng)期的訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致其主要大肌肉力量的下降。

訓(xùn)練中應(yīng)高度重視穩(wěn)定與非穩(wěn)定因素對(duì)負(fù)重力量訓(xùn)練的影響，厘清“非穩(wěn)定”與“負(fù)重”在訓(xùn)練中的不同作用，不能簡(jiǎn)單地將“非穩(wěn)定”視為提高力量能力的訓(xùn)練手段，也不能將非穩(wěn)定條件下的“負(fù)重”效果視為單向的提高或降低肌肉的力量，而應(yīng)區(qū)別非穩(wěn)定條件下“徒手”與“負(fù)重”以及中、低負(fù)荷與最大負(fù)荷對(duì)肌肉力量的不同作用。

3.3 不同非穩(wěn)定條件下徒手與負(fù)重深蹲時(shí)各肌肉活動(dòng)的變化

根據(jù)目前競(jìng)技體育中的核心力量和功能性力量的訓(xùn)練，非穩(wěn)定訓(xùn)練一般分為兩種類(lèi)型的條件，硬支撐面和軟支撐面。本研究的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了硬支撐面的兩種不穩(wěn)定級(jí)別和軟支撐面(氣囊)等3種非穩(wěn)定條件，對(duì)這些不同類(lèi)型和不同級(jí)別不穩(wěn)定條件下徒手和負(fù)重的深蹲進(jìn)行了測(cè)試和分析。

圖7和圖8是8塊肌肉在3種非穩(wěn)定條件下徒手和負(fù)重深蹲時(shí)的肌電均方根振幅(RMS)的比較。對(duì)RMS的配對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果表明，在總體上，大多數(shù)測(cè)試肌肉的徒手和負(fù)重深蹲在穩(wěn)定(SO)與不穩(wěn)定A、B、C狀態(tài)之間不存在顯著性差異(P>0.05)，也就是說(shuō)本研究所設(shè)定的3個(gè)不穩(wěn)定級(jí)別并沒(méi)有造成徒手或負(fù)重深蹲主要參與肌肉收縮力的相應(yīng)改變。這從另一個(gè)角度進(jìn)一步說(shuō)明，“非穩(wěn)定”條件并不是導(dǎo)致參與運(yùn)動(dòng)主要肌肉力量改變的主導(dǎo)因素，非穩(wěn)定條件下的訓(xùn)練可能會(huì)引起那些在穩(wěn)定狀態(tài)下沒(méi)有募集或興奮性不高的深層小肌群力量的變化，而對(duì)于主要參與運(yùn)動(dòng)的肌肉，例如本研究所測(cè)試的GMa、RF和BF等主要肌肉，并不能引起它們興奮性的改變。

值得注意的是，RA、GMa和TA隨著非穩(wěn)定程度的提高而出現(xiàn)顯著性變化，RA在徒手和負(fù)重情況下均出現(xiàn)A級(jí)與C級(jí)(皮囊)之間的差異，而TA則出現(xiàn)A與B和C級(jí)之間的顯著差異(P<0.05)，GMa在負(fù)重深蹲時(shí)在A(yíng)級(jí)與C級(jí)(皮囊)，B和C級(jí)之間出現(xiàn)顯著性差異。這表明，不同的非穩(wěn)定條件，尤其是硬支撐面與軟支撐面，可能會(huì)引起那些以維持人體平衡和穩(wěn)定為主要功能的小肌群力值的改變。RA力值對(duì)硬支撐面A、B級(jí)之間的變換并沒(méi)有表現(xiàn)出相應(yīng)的改變，而對(duì)硬支撐面與軟支撐面的變化則表現(xiàn)出顯著性差異，表明硬和軟兩種支撐面對(duì)軀干小肌肉可能具有不同的刺激作用。TA位于小腿的前部，主要功能是維持踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定與平衡，本研究中的TA力值對(duì)3種不穩(wěn)定級(jí)別均表現(xiàn)出顯著差異，而且隨著不穩(wěn)定程度的增加，尤其是從硬支撐面到軟支撐面的轉(zhuǎn)換，其力量相對(duì)值出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明不穩(wěn)定程度的增加并不總帶來(lái)這些相關(guān)肌肉力值的增長(zhǎng)，軟支撐面的不穩(wěn)定有可能造成不利于TA發(fā)力的情況，力值的降低也許也是參與運(yùn)動(dòng)肌肉維持身體平衡，形成新的組合關(guān)系的必要反應(yīng)。

圖7 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN 平臺(tái)非穩(wěn)定(A0、B0)和平衡氣墊(C0)條件下徒手深蹲時(shí)各肌肉肌電RMS相對(duì)值示意圖

圖8 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN 平臺(tái)非穩(wěn)定(A30、B30)和平衡氣墊(C30)條件下負(fù)重深蹲時(shí)各肌肉肌電RMS相對(duì)值示意圖

近年來(lái)，不同的非穩(wěn)定訓(xùn)練是核心力量和功能性力量訓(xùn)練受到高度關(guān)注的問(wèn)題，人們一直試圖通過(guò)變換“非穩(wěn)定”的程度(大小)或類(lèi)型(硬或軟支撐面)來(lái)增加訓(xùn)練的難度，以提高肢體局部環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性和克服非穩(wěn)定狀態(tài)的能力。但是，在本研究所設(shè)定的非穩(wěn)定范圍內(nèi)，大部分主要肌肉的力量并沒(méi)有隨著非穩(wěn)定級(jí)別和類(lèi)型的變換而得到顯著性變化，表明如果“非穩(wěn)定”支撐可以提高運(yùn)動(dòng)員維持平衡的能力的話(huà)，那么這種能力的改善也許更多地是來(lái)自于參與運(yùn)動(dòng)肌肉之間“關(guān)系”的變化，而不是各個(gè)肌肉“力量”的提高。因此，在當(dāng)下核心力量和功能性力量的訓(xùn)練中，應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)肌肉力量提高與肌肉關(guān)系改善對(duì)機(jī)體環(huán)節(jié)穩(wěn)定性的不同作用，根據(jù)專(zhuān)項(xiàng)需求和運(yùn)動(dòng)員的具體情況，合理選擇穩(wěn)定與非穩(wěn)定、徒手與負(fù)重等不同的訓(xùn)練方法。

3.4 不同非穩(wěn)定負(fù)重對(duì)髖、膝和踝關(guān)節(jié)肌肉發(fā)力的影響

為了進(jìn)一步比較深蹲過(guò)程中髖、膝和踝關(guān)節(jié)在不同穩(wěn)定條件下的作用，將參與深蹲動(dòng)作的主要肌肉按所在位置和功能劃分為髖關(guān)節(jié)肌群、膝關(guān)節(jié)附近肌群和踝關(guān)節(jié)附近肌群，并對(duì)位于這些關(guān)節(jié)的典型肌，即GMa、RF和TA進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

以負(fù)重穩(wěn)定時(shí)各自的RMS值為基數(shù)，對(duì)髖、膝和踝肌肉在不同非穩(wěn)定條件下(A、B、C 3種不穩(wěn)定條件)的相對(duì)變化率進(jìn)行了計(jì)算和比較(圖9)。研究發(fā)現(xiàn)，與負(fù)重穩(wěn)定狀態(tài)比較，A級(jí)非穩(wěn)定時(shí)的GMa、RF和TA的RMS相對(duì)值均出現(xiàn)小幅度降低，隨著不穩(wěn)定程度的增加(B、C級(jí))，GMa和RF的RMS相對(duì)值出現(xiàn)明顯提升，而TA則出現(xiàn)先增長(zhǎng)(B級(jí))后下降(C級(jí))的變化。

圖9 本研究運(yùn)動(dòng)員在CAREN 平臺(tái)穩(wěn)定(S30)與非穩(wěn)定(A30、B30)以及平衡氣墊(C30)條件下負(fù)重深蹲時(shí)各肌肉肌電RMS相對(duì)值變化率示意圖

King等人(1994)的研究提出了人體克服失衡的踝、髖、跨步和抓扶策略[17]。他們認(rèn)為，當(dāng)不穩(wěn)定程度較低時(shí)，如果站立面積大且表面牢固，能確保兩腳與站立面充分接觸，那么人體就會(huì)主要以踝關(guān)節(jié)的力量維持穩(wěn)定，即踝策略。當(dāng)不穩(wěn)定程度增大或兩足接觸面較小時(shí)，例如，站在平衡氣墊上，人體依靠“踝策略”已不能完全克服失衡狀態(tài)，就會(huì)加大髖關(guān)節(jié)周?chē)∪獾幕钚詠?lái)輔助保持穩(wěn)定，即髖策略。當(dāng)外界干擾刺激強(qiáng)度進(jìn)一步加大時(shí)，踝和髖策略都不能保持人體重心處于支撐面時(shí)，人體則會(huì)啟動(dòng)跨步或抓扶策略。

從本研究的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)看，在總體上可以通過(guò)GMa和TA的活動(dòng)變化看出踝和髖策略對(duì)人體維持平衡的影響，其RMS值隨著不穩(wěn)定程度的增大而出現(xiàn)了類(lèi)似的變化，當(dāng)非穩(wěn)定程度較低時(shí)(A級(jí))，3塊肌肉的RMS變化率基本相同，當(dāng)非穩(wěn)定程度增大到B級(jí)水平，3塊肌肉的RMS變化率均出現(xiàn)提高，并且GMa的RMS變化率的提高幅度高于脛骨前肌(圖9)。當(dāng)進(jìn)一步增大非穩(wěn)定程度之后(C級(jí))，GMa和TA RMS變化率出現(xiàn)了與King等人提出的踝、髖策略類(lèi)似的變化，GMa的RMS變化率出現(xiàn)較大幅度的提高，而相對(duì)應(yīng)的是TA RMS變化率的下降，即似乎顯示出隨著非穩(wěn)定程度的增大“髖”逐漸取代“踝”成為維持身體穩(wěn)定的主要部位。

鑒于目前的研究條件，至今為止研究者還缺乏這方面的足夠數(shù)據(jù)和研究，人體維持平衡的策略問(wèn)題仍然處于較為宏觀(guān)甚至是哲學(xué)層面上的討論。但是，該問(wèn)題對(duì)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是一個(gè)極其重要的問(wèn)題，需要繼續(xù)給予高度地關(guān)注。

4 結(jié)論

1.從本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，無(wú)論是在穩(wěn)定還是非穩(wěn)定條件下，“徒手”訓(xùn)練基本不造成參與活動(dòng)肌肉力量的變化，而“負(fù)重”則可以顯著改變大都分參與活動(dòng)肌肉的收縮力，表明“負(fù)重”是改變參與運(yùn)動(dòng)肌肉力量的必要條件。同時(shí)，在不同非穩(wěn)定條件下，無(wú)論是徒手還是負(fù)重深蹲，其主要肌肉的興奮性并沒(méi)有隨著非穩(wěn)定程度的提高而出現(xiàn)顯著性變化，表明“非穩(wěn)定”支撐條件并不是改變參與肌肉力量水平的主要因素。由此可見(jiàn)，在核心力量或功能性力量的訓(xùn)練時(shí)，“負(fù)重”因素對(duì)于肌肉力量的影響明顯大于“非穩(wěn)定”因素。

2.在負(fù)重的非穩(wěn)定訓(xùn)練中，應(yīng)注意中小負(fù)荷與最大負(fù)荷刺激的不同作用，在本研究所設(shè)計(jì)的30% RM負(fù)荷能夠增加大部分參與運(yùn)動(dòng)肌肉的力量，而根據(jù)以往的研究，肌肉RM在不穩(wěn)定條件下則出現(xiàn)較大幅度下降的現(xiàn)象。因此，在訓(xùn)練中不能混淆這兩種不同的刺激條件，不能將“非穩(wěn)定”條件簡(jiǎn)單地視為單向的提高或降低肌肉力量的訓(xùn)練手段。

3.在本研究實(shí)驗(yàn)條件下，GMa和TA的力量隨著不穩(wěn)定程度的增加而出現(xiàn)變化，位于髖關(guān)節(jié)附近的GMa RMS變化率出現(xiàn)較大幅度的提高，而位于踝關(guān)節(jié)附近的TA RMS變化率則出現(xiàn)下降，該變化在一定程度上表現(xiàn)出King等人提出的人體克服維持平衡的“踝策略”和“髖策略”。

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Study of EMG Characteristics during a Deep Squat under Stable and Multi-level Unstable Conditions with Bodyweight and External Loads and Its Enlightenment on the Current Strength Training

LIU Rui-dong,HONG Yang,CHEN Xiao-ping

Based on biomechanics and sports training theory,the recruitment of trunk and lower limb muscles and its relationship were investigated while squatting under stable and multi-level unstable conditions with bodyweight and 30% Repetition Maximum (RM),in order to provide scientific basis for core strength training and functional strength training.Fourteen soccer professional male players volunteered to participate in the study,EMG of eight muscles of trunk and lower limb were tested during squatting.The results indicated that,all the RMS value of the muscles did not change significantly while squatting with body weight under stable and unstable conditions (P>0.05),and all the RMS value of the muscles did not change significantly while squatting with body weight or 30% RM under the conditions of different unstable levels (A,B and C) (P>0.05).But the RMS value of most muscles (seven of eight muscles) significantly increased when the external weight increased from body weight to 30% RM (P<0.05).It indicated that the loading factor for muscle contraction was significantly greater than the influence of unstable factors.Under unstable conditions,30% RM could significantly increase the RMS value of most muscles (P<0.05),however,according to previous studies,muscle?maximal strength showed substantial decline while squatting under unstable conditions.Therefore,"unstable" condition couldn’t be simply regarded as unidirectional increase or reduction of muscle strength training methods.With the increase of unstable extent,the RMS value of gluteus maximus near the hip were dramatically increased,while the RMS value of tibialis anterior near the ankle were decline,to some extent,the result showed that the "ankle strategy" and "hip strategy" to maintain the balance of the human body.

unstable;deepsquat;strengthtraining;EMG;enlightenment

2015-04-10；

2015-07-31

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目(13BTY049)；浙江省大學(xué)生科技成果推廣項(xiàng)目(2014R405080)；寧波大學(xué)王寬誠(chéng)幸?；鹳Y助。

劉瑞東(1990-)，男，山東淄博人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，E-mail:763689088@qq.com；洪揚(yáng)(1991-)，女，山東臨清人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體科學(xué)，E-mail:992572739@qq.com；陳小平(1956-)，男，山東武城人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，Tel：(0574)87600227，E-mail：chenxiaoping@nbu.edu.cn。

寧波大學(xué) 體育學(xué)院，浙江 寧波 315211 Ningbo University,Ningbo 315211,China.

1000-677X(2015)08-0045-07

10.16469/j.css.201508007

G804.2

A