金宗學 熊開宇 何輝 吳聲遠

摘 要：目的：研究優(yōu)秀網(wǎng)球運動員不同落點大力發(fā)球的用力特征。方法：采用美國無線DELSYS表面肌電采集優(yōu)秀網(wǎng)球運動員發(fā)向內角、中路和外角的大力發(fā)球過程中的表面肌電信號，并同步高速攝像記錄動作畫面。結果：網(wǎng)球運動員不同落點大力發(fā)球時，落點在IAR的RB（444.92±179.67 μVs）明顯高于EAR的RB（222.95±96.82 μVs）； 落點在IAR的RDT（612.83±235.48 μVs）明顯高于EAR的RDT（388.18±102.51 μVs）；落點在IAR和MR的RP（131.57±32.73 μVs和252.93±118.59 μVs）明顯低于EAR的RP（252.93±118.59 μVs），運動員不同落點大力發(fā)球的其他相關肌肉之間的發(fā)力大小均無顯著性差異。結論：1）網(wǎng)球運動員大力發(fā)球時，決定發(fā)球落點的主要肌肉群是肱橈肌、三角肌和胸大??；2）網(wǎng)球運動員不同落點大力發(fā)球時，腕關節(jié)肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群的發(fā)力特征無顯著性差異。

關鍵詞：表面肌電；網(wǎng)球；大力發(fā)球；不同落點

中圖分類號：G804.63 文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2018）01-0100-05

Abstract：Objective： To analyze characteristic difference among various drop points so as to provide evidence support for muscle strength training of different drop point. Methods： By the method of DELSYS16 exporting wireless SEMG and 2D high speed photography， analyzing the different maximal exertion serve mark technique and revealing the muscular exertion characteristics of interior angle （IAR）， Middle Rd （MR） and exterior angle （EAR） powerful serve mark. Results： When tennis ball players serve in different drops， RB in IAR （444.92±179.67μVs） is significant higher than in EAR （222.95±96.82μVs）， RDT in IAR （612.83±235.48μVs） is significant higher than in EAR （388.18±102.51μVs）， LAR and MR in RP （131.57±32.73μVs和252.93±118.59μVs） is significant lower than in EAR （252.93±118.59μVs） and there is no significant difference among other muscles discharge ability. Conclusion： 1） When tennis players serve powerfully， the main muscle groups that decide serve drops include right brachioradialis， deltoid and pectoralis major； 2） When tennis players serve powerfully， wrist joints， muscles， the core muscles and lower extremity muscle groups are no significant difference.

Key words： SEMG ； tennis； powerful serve； different drop point

發(fā)球是競技網(wǎng)球比賽中主要技術之一，不僅僅是每一分的開始，更是由自己掌握且不受對方控制的唯一技術[1]，因此網(wǎng)球運動員可應用高質量的發(fā)球迫使對手失誤或者處于被動狀態(tài)，尤其是在第一發(fā)球中，運動員往往會利用快速有力和落點刁鉆的發(fā)球直接得分或處于主動進攻狀態(tài)，尤其是在速度一定情況下，變化多端的落點是決定發(fā)球質量的直接因素[2]。經查閱大量有關網(wǎng)球發(fā)球的文獻資料可知，研究網(wǎng)球大力發(fā)球動作技術的肌肉用力特征和時序、運動生物力學原理和相關損傷等研究相對較多，而對于不同落點的大力發(fā)球的肌肉用力特征的研究很少。因此本論文在前人研究的基礎之上，利用無線表面肌電技術對不同落點時網(wǎng)球大力發(fā)球的擊球階段進行分析，揭示不同落點大力發(fā)球的肌肉用力的變化規(guī)律特征，為網(wǎng)球運動員大力發(fā)球落點變化的力量訓練提供理論支撐。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以6名優(yōu)秀男子網(wǎng)球運動員為研究對象（運動等級一級以上），并一直保持訓練，每周至少20小時的訓練時間，右手持拍，近3個月內無傷病，發(fā)球技術突出，基本信息見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

查閱CNKI和EBSCO Medline的文獻資料庫中有關肌電和網(wǎng)球方面的前沿性研究，整理相關資料并向相關專家咨詢大力發(fā)球過程中落點掌控是否有效的訓練方法以及是否可以應用肌電分析技術分析不同落點大力發(fā)球的肌肉的發(fā)力變化特征。同時確定測試肌肉群、不同落點有效區(qū)域的界定、發(fā)球過程中擊球階段的界定以及測試方法等。

1.2.2 實驗方法

1.2.2.1 測試儀器及耗材

Delsys16導無線表面肌電信號采集與處理系統(tǒng)（美國生產）、兩臺JVC高速攝像機（200幀）、雷達測速槍、筆記本、一次性電極片、彈性繃帶、酒精棉球、砂紙、剃須刀等。

1.2.2.2 測試肌肉

上肢肌：右腕屈肌群（RWB）、右腕伸肌群（RWS）、右肱橈肌（RB）、右肱二頭?。≧BA）、右肱三頭?。≧T）；軀干?。河胰羌∏笆≧DT）、右胸大?。≧P）、右背闊肌（RLD）、右腹直肌（RRA）、左腹直?。↙RA）、右腹外斜?。≧OEA）、左腹外斜?。↙OEA）；左下肢肌肉：臀大?。↙GM）、左闊筋膜張肌（LTFL）、左股直?。↙RF）和左股二頭?。↙BF）。

1.2.2.3 不同落點有效區(qū)域的界定

將發(fā)球落點分為內角（IAR）、中路（MR）和外角（EAR）。內角以“T”點向右延伸1/3的發(fā)球底線為寬，以“T”點向球網(wǎng)方向延伸1.5 m為長，組成的長方形為內角有效區(qū)域[3]；外角的長與內角的一樣長，并呈平行，寬是以單打邊線與發(fā)球底線的交點向左延伸1/3的發(fā)球底線，組成的長方形為外角有效區(qū)域；中路區(qū)域長與內角和外角區(qū)域的共用，寬是發(fā)球底線中間的1/3，該區(qū)域為中路。見圖1。

1.2.2.4 測試方法

測試前準備：告知受試者測試內容，用大力發(fā)球發(fā)向有效區(qū)間內為好球，每個有效區(qū)間需要5個好球[4]，每個球之間均有間歇，以免出現(xiàn)相關肌肉疲勞的影響。調試DELSYS設備參數(shù)，采樣頻率為1 111 Hz，帶通濾波為20～450 Hz，噪聲<750 nV，偏移<0.1 mV，電極距離為10.0 mm。并貼電極時，需要在相關肌肉部位剔除體毛和擦試酒精，按照肌肉走向進行粘貼。

測試：以右手持拍為例，提前告訴受試者大力發(fā)球的落點區(qū)間，并采用美國無線DELSYS表面肌電采集發(fā)球過程中的表面肌電信號，并同步2臺高速攝像分別記錄動作畫面和發(fā)球落點，同時測球速。

1.2.2.5 數(shù)據(jù)處理

選取內角、中路和外角中球速最大，并且三個球速大小一致（±4 km/h）作為分析動作，其中分析階段為擊球階段，擊球階段是從“撓背”開始到擊中球結束。

分析指標是均方根振幅值（RMS），并應用SPSS軟件中單因素方差分析三種落點的擊球階段中肌肉發(fā)力特征之間的差異，P<0.05表示具有顯著性，P<0.01表示具有非常顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同落點大力發(fā)球肌肉用力情況

2.1.1 不同落點大力發(fā)球用力時段和球速情況

由表2、3和圖2可知，受試者不同落點的大力發(fā)球的擊球時段和球速大小經單因素方差分析可知，發(fā)球落點落在IAR、MR和EAR三個有效區(qū)域的大力發(fā)球的擊球時段和球速大小呈一致性，對分析受試者不同落點的發(fā)力發(fā)球的肌肉用力比較更具有說服力。

2.1.2 不同落點大力發(fā)球各塊肌肉用力情況

由表4、5和圖3可知，網(wǎng)球運動員不同落點大力發(fā)球時，落點在IAR的RB（444.92±179.67 μVs）明顯高于EAR的RB（222.95±96.82 μVs）；落點在IAR的RDT（612.83±235.48 μVs）明顯高于EAR的RDT（388.18±102.51 μVs）；落點在IAR和MR的RP（131.57±32.73 μVs和252.93±118.59 μVs）明顯低于EAR的RP（252.93±118.59 μVs），運動員不同落點大力發(fā)球的其他相關肌肉之間的發(fā)力大小均無顯著性差異。

2.2 大力發(fā)球不同落點肌肉用力情況的分析

2.2.1 不同落點大力發(fā)球用力時段和球速情況的分析

發(fā)球球速大小和落點的精準性是網(wǎng)球比賽獲勝的重要因素之一，尤其是發(fā)球的穩(wěn)定性和持續(xù)性更為重要[11]。發(fā)球穩(wěn)定受擊球的作用時間和空間位置影響，發(fā)球的持續(xù)性是由相關肌肉耐疲勞性決定的。網(wǎng)球球速大小能反映運動員身體動力鏈的合理性和整個身體協(xié)調的爆發(fā)力大小[12]。Vaverka & Cernosek[13]研究指出發(fā)球球速與身高呈正相關，但是相關系數(shù)不高，經分析可知主要是受BMI的影響，肌肉含量較高的BMI可提高力量和合力的輸出，進而提高發(fā)球球速大小，同時球速大小在一定程度上也能反映網(wǎng)球運動員的肌肉比例大小和協(xié)調用力的大小。因此，在一定情況下，發(fā)球階段擊球所用的時間能反映擊球過程中“鞭打”效果，時間越短“鞭打”效果越好，同時擊球所用時間長短的穩(wěn)定性能反映運動員擊球過程中的穩(wěn)定性。由表2可知，運動員大力發(fā)不同落點時，擊球階段所用時間無顯著性差異，說明運動員大力發(fā)不同落點時，擊球階段肌肉作用力的時間具有一致性。這可能是由運動員的肌肉類型決定的，大力發(fā)球主要是由運動員的白肌含量和神經控制決定的，與發(fā)球的方向無相關性，同時也能說明運動員發(fā)球已進入自動化階段。由表3可知，不同落點大力發(fā)球的球速大小無顯著性差異，說明運動員在大力發(fā)球時，身體的動力鏈輸出的合力基本一致，其原因可能是不同落點發(fā)球的動作基本一致，發(fā)球過程中動力鏈的發(fā)力順序和合力大小可能無明顯差異，但是合力方向決定不同落點，其合力方向可能是由某些環(huán)節(jié)的發(fā)力差別決定的。因此，在擊球階段所用時間和球速大小一致的情況下，研究決定大力發(fā)球不同落點的環(huán)節(jié)的肌肉用力特征，有利于教練員訓練運動員發(fā)球落點的肌肉力量訓練，同時有利于運動員提高大力發(fā)球落點的精準性和成功率。

2.2.2 不同落點大力發(fā)球各塊肌肉用力情況的分析

高質量的發(fā)球之所以很難掌握，不是因為球速的提高，而是大力發(fā)球情況下落點的靈活應用決定的。當前研究主要集中于通過運用動力學和肌肉放電等方法研究提高發(fā)球質量的影響因素[14]，進而為訓練提供理論支撐。研究普遍認為，掌握新的技術最好的時機應在運動生涯的早期階段，早期學習階段如果能掌握科學的訓練方法會使學習的技術更加容易掌握[[15]。掌握不同類型網(wǎng)球技術和擊球特點的合理方法必須在運動生涯早期，如果在訓練早期，運動員沒有掌握科學合理的訓練方法會使訓練技術的效果事倍功半[[16]。同樣，靈活掌握網(wǎng)球大力發(fā)球的不同落點，也需要在運動員生涯的早期進行系統(tǒng)訓練。因此，本論文應用EMG研究網(wǎng)球大力發(fā)球不同落點的肌肉的用力特征。肌肉用力情況在某種程度上可以通過肌肉的放電情況來反映，同時也能反映肌肉的發(fā)力順序[17]。網(wǎng)球的大力發(fā)球動作屬于爆發(fā)用力，基本上遵循大肌肉優(yōu)先發(fā)力的原則，在動力鏈中肌肉動員大小不一樣，但是大關節(jié)總是首先被動員[18]。在一定的情況下，各塊肌肉被募集的肌肉大小可以反映人體環(huán)節(jié)在擊球過程中的用力大小[19]。Polly[20]等人通過運用表面肌電技術研究網(wǎng)球發(fā)球技術，指出在發(fā)球過程中三角肌和斜方肌最先參與肌肉發(fā)力，并且持續(xù)時間比其他肌肉都長，貢獻率也非常大，因此說明這兩塊肌肉是發(fā)球過程中主要用力肌肉。由表4描述性統(tǒng)計可知，運動員在大力發(fā)球時，不同落點之間相關肌肉放電程度有一定的差異性，主要體現(xiàn)于持拍手一側的肱橈肌、三角肌、胸大肌，而腕關節(jié)的肌肉、腰腹和下肢的肌肉發(fā)力程度相對較小，其主要原因是由于數(shù)據(jù)分析選取的是運動員發(fā)球階段的擊球階段，此階段的力量大部分已經從下肢向上開始傳遞，傳遞到前臂時，需要“鞭打”進行擊球，因此，在此階段過程中主動肌是持拍手一側的肱橈肌、三角肌和胸大肌。Isabelle R.等人[21]運用EMG研究青少年網(wǎng)球運動員平擊球和上旋球軀干和上肢肌肉的肌肉用力情況，得出腕關節(jié)旋內肌肉用力情況有顯著性差異；正手的平擊球和上旋球分別擊打21個球后的肩關節(jié)下沉的差異性不明顯，但是運動員打平擊球時腕關節(jié)帶動肩關節(jié)的肌肉用力大小明顯高于上旋球的肩部肌肉用力情況，因此推測平擊球更容易引起肩膀過度疲勞而損傷。由表4、5和圖3可知，發(fā)不同落點的大力發(fā)球，運動員在發(fā)向內角時，肱橈肌、三角肌發(fā)力大小明顯高于內角時的用力程度。而胸大肌發(fā)力大小明顯低于內角時的用力程度，其主要原因可能是運動員發(fā)向內角時，前臂旋內要明顯強于外角，因此肱橈肌和三角肌的發(fā)力明顯高于發(fā)向外角時。而胸大肌反而明顯低于發(fā)向外角時，可能是發(fā)向內角時的身體重心主要傾向于向前偏移，而發(fā)向外角的身體重心主要傾向于向外偏移。由運動員在發(fā)向中路時的相關肌肉與內角和外角的分析可知，僅有落點在中路與外角時的持拍手的發(fā)力程度有明顯差異，其原因也可能是身體重心偏移的影響，另外也可能受試對象相對較少，使發(fā)向中路的相關肌肉用力情況與發(fā)向內角和外角的差異性相對較低。另外，運動員發(fā)不同落點的大力發(fā)球時，腕關節(jié)、核心部位和下肢肌肉用力無明顯差異，其主要原因是運動員在發(fā)不同落點的大力發(fā)球時，基本動作是一致，力量均是從下向上傳遞和最后的“鞭打”動作，但具體機制還待于進一步研究。

3 結論與建議

3.1 結論

3.1.1 網(wǎng)球運動員大力發(fā)球時，決定不同落點的用力肌肉群主要是肱橈肌、三角肌和胸大肌。

3.1.2 網(wǎng)球運動員不同落點大力發(fā)球時，腕關節(jié)肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群具有相同的發(fā)力特征。

3.2 建議

3.2.1 根據(jù)網(wǎng)球大力發(fā)球不同落點的肌肉用力特征，提高決定不同落點的肌肉群的專項力量素質，但不要盲目提高，而應在基礎力量素質和全身各塊肌肉協(xié)調用力的基礎之上進行合理性提高。

3.2.2 在科技信息時代，網(wǎng)球教練員、運動員和科研人員應積極應用科技技術指定訓練和比賽。尤其是相關科研人員要應用科學技術客觀評價日常訓練的訓練強度、訓練量以及技戰(zhàn)術的理論支撐，與網(wǎng)球教練員和運動員溝通交流，為其提供有效的訓練建議，減少訓練中主觀失誤及降低訓練中的損傷風險幾率。

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