王 勇 ，梁雷超 ，湯運(yùn)啟 ，黃靈燕 ，伍 勰 ，劉 宇 *

騎行是一種典型的多關(guān)節(jié)閉鏈運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)力直接來(lái)自人體對(duì)踏板的作用力，依賴于下肢肌群的協(xié)調(diào)性收縮（Bini et al.，2009；Fregly et al.，1996）。肌肉協(xié)調(diào)指的是產(chǎn)生給定的關(guān)節(jié)合力矩所需的各肌肉活動(dòng)的配比關(guān)系（Zajac，2002）。在騎行中表現(xiàn)為某些肌群產(chǎn)生功率時(shí)，另一些肌群則以有序的協(xié)調(diào)方式工作來(lái)確保能量在環(huán)節(jié)間的傳遞，并最終有效地傳遞至踏板（Raymond et al.，2005）。人體對(duì)騎行動(dòng)作的控制是協(xié)調(diào)下肢肌群活動(dòng)的強(qiáng)度（Turpin et al.，2017）、時(shí)序（Baum et al.，2003）以及拮抗肌間的共激活（Buddhadev et al.，2018），以確保能量由肌肉傳遞至踏板。

肌肉協(xié)調(diào)模式受踩踏頻率、負(fù)荷、輸出功率等因素的影響（Hug et al.，2013），其中鞍座高度不僅是實(shí)際騎行的一個(gè)重要設(shè)置參數(shù)，也是研究騎行中下肢肌肉協(xié)調(diào)的一個(gè)關(guān)鍵要素（Bini et al.，2009）。根據(jù)希爾模型，肌肉力學(xué)性能主要受到收縮長(zhǎng)度與速度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，鞍座高度可影響下肢肌肉的長(zhǎng)度（Gregor et al.，1987），一定范圍內(nèi)，肌肉收縮長(zhǎng)度隨鞍座高度的增加而伸長(zhǎng)，超過(guò)一定范圍后，肌肉可能被過(guò)度拉伸而導(dǎo)致收縮力下降，此時(shí)若要保持恒定的功率輸出則需要募集更多的肌纖維參與工作，因此可能會(huì)導(dǎo)致肌肉活動(dòng)增強(qiáng)（Sanderson et al.，2009）。在騎行速度恒定的條件下，有研究顯示，鞍座高度的改變因影響下肢的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍而改變關(guān)節(jié)角速度（Bini et al.，2014），進(jìn)而影響肌肉的收縮速度。根據(jù)Neptune等（1999）的研究，騎行速度的改變可以影響肌肉活動(dòng)時(shí)序，因此，鞍座高度也能夠影響肌肉活動(dòng)的時(shí)序。單關(guān)節(jié)肌與其雙關(guān)節(jié)拮抗肌共激活的增加，對(duì)于保證能量在環(huán)節(jié)間的傳遞以及保持力的傳導(dǎo)方向起著至關(guān)重要的作用（Zajac，2002），對(duì)于理解肌肉協(xié)調(diào)對(duì)踏板力的影響具有重要作用，但鞍座高度對(duì)下肢哪些肌群會(huì)產(chǎn)生影響以及會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，特別是對(duì)肌群之間的協(xié)調(diào)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，目前尚不明確。

通常在恒速騎行時(shí)，人體需克服恒定的阻力。以往的研究較多關(guān)注的是鞍座高度對(duì)局部關(guān)節(jié)或肌群活動(dòng)的影響，較少有研究關(guān)注下肢肌群是如何克服恒定阻力的。騎行表現(xiàn)直接取決于踩踏的有效力（垂直于曲柄的力）（Bini et al.，2014）。Ericson等（1988）研究發(fā)現(xiàn)，恒定功率騎行時(shí)，升高鞍座高度可以降低踏板力，然而，Bini等（2014）的研究則認(rèn)為，鞍座高度對(duì)于踏板力沒(méi)有影響，只有在最高座高與最低之間的有效力上有差異。因此，目前關(guān)于鞍座高度對(duì)踏板力或有效力的影響還存在爭(zhēng)議。

鞍座高度調(diào)整不合理會(huì)影響騎行效率（Peveler et al.，2011），鞍座過(guò)高或者過(guò)低可能導(dǎo)致過(guò)度使用損傷（Johnston，2007）。目前，鞍座高度的設(shè)計(jì)都是模塊化生產(chǎn)，尚未實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，雖然鞍座高度可以調(diào)整，然而普通休閑人群沒(méi)有專業(yè)的騎行知識(shí)，對(duì)于如何科學(xué)設(shè)置鞍座高度并不清楚。本研究團(tuán)隊(duì)前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用共享單車出行的人群多數(shù)沒(méi)有調(diào)整鞍座高度，存在較多潛在的損傷風(fēng)險(xiǎn)。因此，本研究旨在通過(guò)設(shè)置不同鞍座高度下的騎行，以了解鞍座高度變化對(duì)騎行時(shí)下肢肌肉活動(dòng)、肌群間協(xié)調(diào)關(guān)系以及踏板輸出力的影響。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取10名上海體育學(xué)院體育教育訓(xùn)練學(xué)專業(yè)學(xué)生（女，年齡25.2±1.3歲，身高162.0±2.8 cm，體質(zhì)量56.1±3.8 kg，無(wú)騎行訓(xùn)練背景，每天騎行時(shí)間不小于1 h）作為研究對(duì)象。所有受試者實(shí)驗(yàn)前24 h內(nèi)未從事劇烈運(yùn)動(dòng)，下肢三關(guān)節(jié)半年內(nèi)無(wú)明顯損傷，解剖結(jié)構(gòu)和機(jī)能正常，身體狀況以及運(yùn)動(dòng)能力良好，右腿為優(yōu)勢(shì)腿（王勇等，2018）。所有受試者均理解本實(shí)驗(yàn)意圖并簽署同意書。

1.2 數(shù)據(jù)采集

騎行實(shí)驗(yàn)在本團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的騎行平臺(tái)上完成（改裝自MONARK，828E）（王勇等，2018）。肌電測(cè)試采用16通道信號(hào)的Delsys無(wú)線表面肌電測(cè)試系統(tǒng)，采樣頻率為2 000 Hz。動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采用定制的腳蹬測(cè)力臺(tái)采集（Kistler，9016B）。統(tǒng)一采集右側(cè)下肢（優(yōu)勢(shì)腿）的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，采樣頻率1 000 Hz，測(cè)力臺(tái)安裝在右腳踏板上，左腳踏板進(jìn)行了配重。使用Vicon紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)和T40型號(hào)攝像機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)采集，采樣頻率200 Hz。

本研究中表面肌電電極所放置的肌肉有：臀大?。╣luteus maximus，GMax）、股直肌（rectus femoris，RF）、股外側(cè)肌（vatsus lateralis，VL）、股內(nèi)側(cè)?。╲atsus medialis，VM）、股二頭肌長(zhǎng)頭腱（long head of biceps tendinitis，BF）、半腱?。╯emitendinosus，ST）、脛骨前?。╰ibialis anterior，TA）、腓腸肌外側(cè)頭（gastrocnemius lateralis，GL）、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭（gastrocnemius medialis，GM）和比目魚肌（soleus，SOL）。將電極置于受試者右側(cè)腿，沿各肌纖維的走向貼于肌腹最隆起處。

運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及肌電數(shù)據(jù)采集采用外部觸發(fā)的同步采集器實(shí)現(xiàn)三者的同步采集。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

信息采集與熱身：正式實(shí)驗(yàn)前采集受試者的身高、體重等信息。受試者到實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行較低負(fù)荷自選高度的騎行，熱身15 min。

粘貼肌電塊：按照實(shí)驗(yàn)要求處理皮膚，粘貼電極，最后用醫(yī)用敷料進(jìn)行固定。

鞍座高度設(shè)置：本研究采用膝關(guān)節(jié)角度法設(shè)置了3種鞍座高度（Bini et al.，2014），分別為：1）自選高度座高（preferred，P），受試者自己選擇的座高；2）較低高度座高（low，L），自選高度時(shí)的膝關(guān)節(jié)角度增加15°；3）較高高度座高（high，H），自選高度時(shí)的膝關(guān)節(jié)角度減小15°。3種座高的采集順序是隨機(jī)的。采用角度器測(cè)量踏板位于下死點(diǎn)時(shí)，大轉(zhuǎn)子、膝關(guān)節(jié)外側(cè)髁、外踝三點(diǎn)連線的角度，此角度為膝關(guān)節(jié)角度（Tamborindeguy et al.，2011）。

正式實(shí)驗(yàn)：正式實(shí)驗(yàn)為固定踩踏頻率（60 rpm）、負(fù)荷（1 kg）、3種座高的騎行。每種座高受試者騎行3 min，當(dāng)受試者進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后［踩踏頻率固定在60 rpm（Lowe et al.，2004）］，采集穩(wěn)定狀態(tài)下10個(gè)連續(xù)踩踏周期的數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 下肢各肌肉活動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間

肌電信號(hào)按照該肌肉在所有測(cè)試條件下肌電均方根振幅（root mean square，RMS）的最大值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（Ryan et al.，1992）。本研究中各肌肉激活開(kāi)始和結(jié)束時(shí)刻的截取標(biāo)準(zhǔn)是測(cè)試條件下肌肉激活達(dá)到該條件下激活最大值的10%，如10%不適用時(shí)，則調(diào)整為20%（Baum et al.，2003），并以此計(jì)算得到各肌肉活動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

1.4.2 下肢單關(guān)節(jié)與其雙關(guān)節(jié)拮抗肌共激活

選取股直肌/臀大肌、股二頭肌/股內(nèi)側(cè)肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)/股內(nèi)側(cè)肌和腓腸肌內(nèi)側(cè)/脛骨前肌分別代表跨過(guò)髖、膝和踝關(guān)節(jié)的四對(duì)拮抗?。∣’Bryan et al.，2014），拮抗肌共激活計(jì)算方法（Silva et al.，2015）：

1.4.3 踏板力和有效力

本研究中對(duì)踏板力（pedal force，PF）、有效力（effective force，EF）、踩踏期與提拉期定義如圖1所示，有效力為踏板力在垂直于踏板軸方向的分力，TDC（top dead center）為上死點(diǎn)，BDC（bottom dead center）為下死點(diǎn)，從 TDC到BDC這段騎行周期定義為踩踏期，從BDC到TDC這段騎行周期定義為提拉期。

圖1 踏板力和有效力以及騎行周期定義圖Figure 1.Diagram of One Complete Cycle and Definition of Pedal Force and Effective Force

采用Visua3D TM（Visual3D v5）對(duì)Vicon運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)、Kislter測(cè)力腳蹬三維力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)腳蹬測(cè)力臺(tái)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，獲取踏板力，并通過(guò)三角函數(shù)獲取有效力。原始的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)信號(hào)采用Butter-worth四階數(shù)字低通濾波器濾波，運(yùn)動(dòng)學(xué)截止頻率為6 Hz，動(dòng)力學(xué)截止頻率為50 Hz（Bini et al.，2010）。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

各樣本數(shù)據(jù)的正態(tài)分布用Shapiroe-Wilk進(jìn)行檢驗(yàn)，采用Levene’s檢驗(yàn)各樣本方差齊性。采用單因素重復(fù)測(cè)量多元方差分析（One-way repeated measues of ANOVA）觀察座高對(duì)關(guān)節(jié)角度、踏板力以及肌電活動(dòng)各因變量的影響，若Wilks’Lambda多重檢驗(yàn)具有顯著性，則采用ANOVA（One-way repeated measues of ANOVA）進(jìn)行事后比較，并采用LSD post-hoc檢驗(yàn)進(jìn)行事后兩兩比較，以此確定差異具體來(lái)自哪兩種水平。統(tǒng)計(jì)顯著性水平設(shè)為P＜0.05，本研究數(shù)據(jù)全部采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 21.0（IBMS，NY，USA）進(jìn)行處理。各指標(biāo)均采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示。

2 研究結(jié)果

多元方差分析檢驗(yàn)顯示，Wilks’Lambda＜0.001，F(xiàn)（36，2）=70.36，P＜0.001，表示鞍座高度變化對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)及各肌肉肌電RMS等參數(shù)的影響具有顯著性。從圖2 EMG曲線隨座高變化看，座高對(duì)肌肉活動(dòng)具有影響，尤其是采用較高高度座高騎行時(shí)，肌肉活動(dòng)明顯區(qū)別于其他兩種座高，部分肌肉肌電振幅明顯增加，脛骨前肌的活動(dòng)模式發(fā)生了改變，在騎行的踩踏期出現(xiàn)了激活。

圖2 3種座高騎行時(shí)下肢肌肉肌電振幅曲線Figure 2.EMGAmplitude Curves in the Three Saddle Heights during Cycling

2.1 3種鞍座高度騎行時(shí)下肢各肌肉RMS

單因素重復(fù)測(cè)量方差分析顯示，鞍座高度變化影響了 臀 大 ?。跢（1.24，11.23）=11.68，P=0.004］、半 腱 肌［F（2，18）=6.29，P=0.009］、股二頭肌長(zhǎng)頭腱［F（2，18）=5.76，P=0.012］、股內(nèi)側(cè)肌［F（2，18）=4.36，P=0.029］、腓腸肌外側(cè)頭［F（2，18）=9.11，P=0.002］、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭［F（2，18）=8.87，P=0.002］、比目 魚 ?。跢（1.25，18）=4.296，P=0.034］和 脛 骨 前 ?。跢（2，18）=7.36，P=0.005］的RMS。鞍座高度變化沒(méi)有影響股直?。跢（2，18）=0.93，P=0.411］與股外側(cè)?。跢（2，18）=0.77，P=0.475］的RMS（表1）。

表1 3種座高騎行時(shí)下肢肌肉肌電均方根振幅Table 1 RMS of Lower Extremity EMG in the Three Saddle Heights during Cycling %Max

LSD post-hoc檢驗(yàn)顯示，較低高度座高與自選高度座高間股內(nèi)側(cè)肌、比目魚肌的RMS差異均具有顯著性（P＜0.05），其他肌肉的RMS差異不具有顯著性（P＞0.05）；較低高度座高與較高高度座高間的臀大肌、半腱肌、股二頭肌長(zhǎng)頭腱、股內(nèi)側(cè)肌、腓腸肌外側(cè)頭、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭和脛骨前肌差異均具有顯著性（P＜0.05），其他肌肉的RMS差異不具有顯著性（P＞0.05）；自選高度座高與較高高度座高間的臀大肌、股二頭肌長(zhǎng)頭腱、股內(nèi)側(cè)肌、腓腸肌外側(cè)頭、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭和脛骨前肌差異均具有顯著性（P＜0.05），其他肌肉的RMS差異不具有顯著性（P＞0.05）。

2.2 3種鞍座高度騎行時(shí)下肢各肌肉活動(dòng)起止時(shí)間

單因素重復(fù)測(cè)量方差分析顯示，鞍座高度對(duì)臀大?。跢（2，18）=6.35，P=0.008］、半腱?。跢（2，18）=6.18，P=0.010］、股直肌［F（2，18）=5.10，P=0.018］、股內(nèi)側(cè)肌［F（2，18）=4.19，P=0.031］、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭［F（1.53，13.73）=5.80，P=0.011］、腓腸肌外 側(cè) 頭［F（2，18）=4.21，P=0.031］和 比 目 魚 ?。跢（1.53，13.73）=7.25，P=0.005］的激活時(shí)刻產(chǎn)生了影響。但對(duì)股二頭肌長(zhǎng)頭腱［F（2，18）=0.58，P=0.570］、股外側(cè)?。跢（2，18）=0.37，P=0.692］和脛骨前肌［F（2，18）=0.51，P=0.613］沒(méi)有影響。LSD post-hoc檢驗(yàn)顯示，較低高度座高與自選高度座高間的肌肉激活時(shí)刻無(wú)顯著性差異（P＞0.05），較高高度座高與其他兩種座高間的臀大肌、半腱肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、腓腸肌外側(cè)頭、比目魚肌的激活時(shí)刻具有顯著性差異（P＜0.05，圖3）。

圖3 3種鞍座高度騎行時(shí)下肢肌肉激活、去激活以及活動(dòng)持續(xù)時(shí)間Figure 3.Mean Onset，Offset，and Duration of Lower Extremity EMG in the Three Saddle Height during Cycling

在肌肉活動(dòng)去激活時(shí)刻 ，臀大肌［F（2，18）=5.71，P=0.012］、半腱?。跢（2，18）=16.25，P＜0.001］、股二頭肌長(zhǎng)頭腱［F（2，18）=14.87，P＜0.001］、股直?。跢（2，18）=3.96，P=0.038］、比目魚?。跢（2，18）=5.06，P=0.018］受到座高影響，但股內(nèi)側(cè)?。跢（2，18）=1.55，P=0.240］、股 外 側(cè) ?。跢（2，18）=0.67，P=0.52］、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭［F（2，18）=0.74，P=0.49］、腓腸肌外側(cè)頭［F（2，18）=0.69，P=0.51］、脛骨前?。跢（2，18）=2.66，P=0.10］沒(méi)有受到影響。較低高度座高與自選高度座高間的臀大肌、半腱肌、股二頭肌長(zhǎng)頭腱、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌的活動(dòng)去激活時(shí)刻具有顯著性差異（P＜0.05），較高高度座高與其他兩種座高間的臀大肌、半腱肌、比目魚肌的活動(dòng)去激活時(shí)刻具有顯著性差異（P＜0.05）。

臀大?。跢（2，18）=7.94，P=0.003］、半腱?。跢（2，18）=11.91，P=0.001］、股二頭肌長(zhǎng)頭腱［F（2，18）=10.67，P=0.001］、股直?。跢（2，18）=3.73，P=0.043］、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭［F（2，18）=6.60，P=0.007］和比目魚?。跢（2，18）=3.80，P=0.042］的活動(dòng)持續(xù)時(shí)間受到座高影響，但股內(nèi)側(cè)?。跢（2，18）=1.40，P=0.272］、股外側(cè)?。跢（2，18）=1.83，P=0.182］、腓腸肌外側(cè)頭［F（2，18）=2.66，P=0.091］和脛骨前?。跢（2，18）=0.55，P=0.593］的活動(dòng)時(shí)間沒(méi)有受到座高的影響。較低高度座高與自選高度座高間的臀大肌、半腱肌、股二頭肌長(zhǎng)頭腱、股直肌、比目魚肌的活動(dòng)持續(xù)時(shí)間具有顯著性差異（P＜0.05），較高高度座高與其他兩種座高間的臀大肌、半腱肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、比目魚肌等肌肉的活動(dòng)持續(xù)時(shí)間具有顯著性差異（P＜0.05）。

2.3 不同鞍座高度騎行時(shí)下肢拮抗肌共激活情況

研究結(jié)果顯示，股二頭肌長(zhǎng)頭腱/股內(nèi)側(cè)?。跢（2，18）=12.93，P=0.001］和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/股內(nèi)側(cè)?。跢（2，18）=18.13，P＜0.001］的共激活水平隨座高的增加而增加（圖4）。較高高度鞍座騎行時(shí)，股直肌/臀大肌具有最小的共激活（P＜0.05）。鞍座高度變化沒(méi)有影響腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/脛骨前肌的共激活（P＞0.05）。

圖4 3種鞍座高度騎行時(shí)下肢拮抗肌共激活情況Figure 4.Coactivation of Lower Extremity in the Three Saddle Heights during Cycling

2.4 不同鞍座高度騎行時(shí)踏板力、有效力值

研究結(jié)果顯示，鞍座高度變化影響了踏板力最大值［F（2，18）=6.66，P=0.007］。3種座高間的踏板力極值差異均具有顯著性（P＜0.05）。鞍座高度變化對(duì)有效力沒(méi)有影響［F（2，18）=2.46，P=0.113］（圖 5）。

圖5 3種鞍座高度騎行時(shí)的踏板力和有效力Figure 5.Pedal Force and Effective Force in the Three Saddle Heights during Cycling

3 討論

3.1 鞍座高度對(duì)下肢單關(guān)節(jié)肌與雙關(guān)節(jié)肌RMS的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，在較高的鞍座高度下騎行才會(huì)導(dǎo)致下肢主要肌群，如臀大肌的活動(dòng)增大，較少的鞍座高度改變則不會(huì)影響肌肉活動(dòng)。肌肉活動(dòng)沒(méi)有隨鞍座高度的增加而線性增強(qiáng)，這可能與鞍座高度僅影響部分肌肉長(zhǎng)度有關(guān)。當(dāng)從較低的鞍座高度開(kāi)始升高時(shí)，部分肌肉逐漸被拉長(zhǎng)，通過(guò)肌肉力-長(zhǎng)度曲線可知，部分肌肉力先增大后減小，表現(xiàn)在本研究中由較低高度座高升高到自選高度座高時(shí)，部分肌肉活動(dòng)沒(méi)有受到影響，但當(dāng)繼續(xù)升高時(shí)，部分肌肉活動(dòng)強(qiáng)度增加，可能意味著更多肌纖維的募集。

本研究發(fā)現(xiàn)，股內(nèi)側(cè)肌活動(dòng)隨著座高的增加而減小，股外側(cè)肌與股直肌沒(méi)有變化。Zajac（2002）的研究發(fā)現(xiàn)，臀大肌與股四頭肌活動(dòng)是騎行能量的主要來(lái)源，因此，為完成給定任務(wù)（恒定功率），座高增加引起的股四頭肌活動(dòng)的下降可能通過(guò)臀大肌活動(dòng)的加強(qiáng)來(lái)代償。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，股四頭肌活動(dòng)的減弱與膝關(guān)節(jié)屈肌活動(dòng)的加強(qiáng)有關(guān)（Takaishi et al.，1998）。雙關(guān)節(jié)半腱肌和股二頭肌長(zhǎng)頭腱的肌電活動(dòng)受到座高的影響，研究發(fā)現(xiàn)在騎行中，膝關(guān)節(jié)在最大伸展轉(zhuǎn)為屈曲階段，股二頭肌活動(dòng)最劇烈，因此，股二頭肌在被拉長(zhǎng)時(shí)活動(dòng)更加劇烈（Verma et al.，2016）。單關(guān)節(jié)比目魚肌與脛骨前肌肌肉活動(dòng)也受到座高的影響，但這兩塊肌肉活動(dòng)并不隨著座高的增加而線性增加，而是先下降后增加。Sanderson等（2006）指出，腓腸肌在肌肉長(zhǎng)度較短情況下較少的招募，因此，比目魚肌會(huì)被招募用以平衡維持踝關(guān)節(jié)力矩所需的肌肉力，這可以解釋為何比目魚肌在較低高度座高時(shí)活動(dòng)要強(qiáng)于自選高度座高。

股外側(cè)肌沒(méi)有受到座高變化的影響，這可能是由于騎行中股外側(cè)肌的主要功能是作為協(xié)同肌協(xié)助股直肌固定關(guān)節(jié)，維持力的傳遞方向（Watanabe et al.，2009）。

3.2 鞍座高度對(duì)下肢肌肉激活、去激活以及持續(xù)時(shí)間的影響

結(jié)果顯示，升高鞍座高度臀大肌、半腱肌以及股二頭肌長(zhǎng)頭腱等肌肉活動(dòng)持續(xù)時(shí)間增加。Neptune等（1999）研究發(fā)現(xiàn)，騎行速度的增加可以引起部分肌肉激活時(shí)間提前，其目的是保障在騎行的特定區(qū)域產(chǎn)生力。Bennett等（1992）研究發(fā)現(xiàn)，技能動(dòng)作越熟練，肌肉活動(dòng)的幅度與持續(xù)時(shí)間會(huì)降低。因此，本研究中鞍座高度由較低高度座高升高到自選高度座高時(shí)，下肢部分肌肉的激活、去激活以及持續(xù)時(shí)間變化較小，應(yīng)與采用自選高度座高騎行時(shí)動(dòng)作最熟練有關(guān)，但繼續(xù)升高鞍座高度后，由于動(dòng)作不熟練，導(dǎo)致大部分下肢肌肉的激活時(shí)間提前，去激活時(shí)間延后，肌肉活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)。

本研究發(fā)現(xiàn)，鞍座高度對(duì)跨過(guò)髖關(guān)節(jié)肌肉活動(dòng)時(shí)序的影響較大，尤其是采用較高高度座高騎行時(shí)肌肉活動(dòng)時(shí)序變化最大。通常臀大肌活動(dòng)范圍從上死點(diǎn)附近開(kāi)始到大約130°結(jié)束（Dorel et al.，2008），這與本研究一致。采用較高高度座高騎行時(shí)，髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍增大，臀大肌作為伸髖的主要肌肉必然會(huì)延長(zhǎng)收縮時(shí)間，以保證髖關(guān)節(jié)伸展到所需要的范圍，因此其去激活以及持續(xù)時(shí)間增加。

本研究中鞍座高度對(duì)股四頭肌活動(dòng)時(shí)序的影響僅見(jiàn)于股直肌，且僅改變了股直肌活動(dòng)的開(kāi)始時(shí)間。Dorel等（2008）發(fā)現(xiàn)，股直肌活動(dòng)從270°開(kāi)始到120°～130°結(jié)束，與本研究一致。股直肌在提拉期激活與其雙關(guān)節(jié)肌可以屈髖功能有關(guān)（Da Silva et al.，2016）。股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌活動(dòng)時(shí)序沒(méi)有受到座高的影響，這可能與其僅跨過(guò)膝關(guān)節(jié)，座高變化對(duì)這兩塊肌肉長(zhǎng)度的影響被髖關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)活動(dòng)所代償有關(guān)。鞍座高度對(duì)跨過(guò)踝關(guān)節(jié)的肌肉活動(dòng)時(shí)序的影響也較大。座高升高后，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、腓腸肌外側(cè)頭和比目魚肌活動(dòng)的開(kāi)始時(shí)間都提前，這與座高的增加引起踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍增加，三塊肌肉積極跖屈有關(guān)（Sanderson et al.，2009）。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，采用較高高度座高騎行時(shí)，部分受試者脛骨前肌在騎行的踩踏期出現(xiàn)激活。袁鵬等（2008）的研究發(fā)現(xiàn)，隨著踩踏頻率的增加，腓腸肌活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間顯著增加主要目的是保證高效的能量傳遞。而脛骨前肌在踩踏期出現(xiàn)激活主要是協(xié)調(diào)腓腸肌的傳遞機(jī)制，同時(shí)與防止膝關(guān)節(jié)過(guò)伸有關(guān)（Suzukia et al.，1982）。

3.3 鞍座高度對(duì)下肢拮抗肌共激活的影響

結(jié)果顯示，升高鞍座高度股二頭肌長(zhǎng)頭腱/股內(nèi)側(cè)肌和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/股內(nèi)側(cè)肌的共激活線性增加，股直肌/臀大肌的共激活在較高高度座高騎行時(shí)最小，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/脛骨前肌的共激活沒(méi)有受到座高的影響。

O’Bryan等（2014）對(duì)10名非專業(yè)騎行者騎行中的肌肉共激活研究發(fā)現(xiàn)，股直肌/臀大肌、股二頭肌長(zhǎng)頭腱/股內(nèi)側(cè)肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/股內(nèi)側(cè)肌以及腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/脛骨前肌的共激活水平經(jīng)過(guò)力竭性沖刺后都不同程度地下降，雖然其研究目的與本研究不同，但其對(duì)拮抗肌共激活在力竭前的水平與本研究結(jié)果基本一致。本研究發(fā)現(xiàn)，股直肌/臀大肌的共激活在較高高度座高騎行時(shí)最小，這與座高增加后臀大肌活動(dòng)加強(qiáng)而股直肌沒(méi)有變化有關(guān)。Hug等（2009）認(rèn)為，共激活水平的降低不能說(shuō)明騎行效率的增加，相反本研究認(rèn)為，采用較高高度座高騎行，股直肌/臀大肌共激活的降低會(huì)導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)能量傳遞下降。

Li（2004）發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)伸肌與屈肌的共激活主要作用是保證力的傳遞。Aagaard等（2000）指出，膝關(guān)節(jié)拮抗肌間的共激活對(duì)于固定膝關(guān)節(jié)具有重要作用。王勇等（2018）的研究發(fā)現(xiàn)，隨著鞍座高度的增加膝關(guān)節(jié)間壓力減小。這說(shuō)明本研究中股二頭肌長(zhǎng)頭腱/股內(nèi)側(cè)肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/股內(nèi)側(cè)肌共激活隨座高的增加而增加有助于穩(wěn)定關(guān)節(jié)、減小關(guān)節(jié)壓力，同時(shí)為了代償由于股內(nèi)側(cè)肌活動(dòng)減弱、股直肌/臀大肌的共激活降低導(dǎo)致傳遞能量能力的下降，對(duì)于維持恒定功率輸出起到重要作用。

踝關(guān)節(jié)的作用是將髖、膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生的力傳遞到踏板，在這種情況下，踝關(guān)節(jié)在通過(guò)上死點(diǎn)后由于受到踏板反作用力的作用，必須要保持一定的剛度或者積極的跖屈確保力的傳遞（Sanderson et al.，2009）。腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/脛骨前肌的共激活能夠在必要時(shí)增加對(duì)膝關(guān)節(jié)屈曲的控制，使其能夠在提拉期將踏板控制在水平位置，這是保持踝關(guān)節(jié)剛度的一種策略，目的通常是控制力的傳導(dǎo)方向（Sanderson et al.，2009；Zajac，2002）。因此，本研究中腓腸肌內(nèi)側(cè)頭/脛骨前肌的共激活沒(méi)有受到座高的影響，應(yīng)與其保持一定剛度控制力的傳導(dǎo)方向有關(guān)。

3.4 鞍座高度對(duì)踏板力及有效力的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，升高鞍座高度踏板力線性減小，但沒(méi)有影響有效力。這一發(fā)現(xiàn)與Ericson等（1988）和Bini等（2014）的研究相似。

有研究認(rèn)為，踏板力的變化與肌肉（肌肉力）和非肌肉成分（慣性力）變化有關(guān)（Fregly et al.，1996），但在本研究中騎行頻率固定，因此，這種變化主要來(lái)自于肌肉（Bini et al.，2014）。Zajac（2002）發(fā)現(xiàn)，股四頭肌活動(dòng)與踏板力變化有直接關(guān)系，而臀大肌活動(dòng)主要是加速腿部活動(dòng)，對(duì)踏板力影響很小（Kautz et al.，2002）。據(jù)此，鞍座高度升高時(shí)，踏板力的降低應(yīng)與股四頭肌活動(dòng)減弱有關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，固定功率騎行時(shí)，有效力沒(méi)有受到座高的影響。Zajac（2002）的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)有效力貢獻(xiàn)最大的肌肉為比目魚肌與腓腸肌，比目魚肌與腓腸肌的協(xié)同收縮保證了臀大肌與股肌產(chǎn)生的能量能夠順利地傳遞到曲柄上。有效力方向是垂直于曲柄軸的，座高改變后下肢關(guān)節(jié)角度的變化對(duì)踏板力的方向影響很大（Kautz et al.，2002）。因此，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭與脛骨前肌的共激活更多的是保證力的傳導(dǎo)方向，以維持恒定功率。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

恒定功率騎行時(shí)，鞍座高度影響了下肢肌肉活動(dòng)，踏板力隨著座高增加而減小，與股四頭肌活動(dòng)隨著座高的增加而減小有關(guān)，腓腸肌內(nèi)側(cè)與脛骨前肌的共激活對(duì)于保證力的傳導(dǎo)方向、維持恒定功率騎行起著重要作用。采用過(guò)高的座高騎行可能增加下肢部分肌肉活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。因此，不建議采用過(guò)高的座高進(jìn)行長(zhǎng)距離騎行。

4.2 展望

盡管本研究探討了肌肉協(xié)調(diào)與踏板力之間的關(guān)系，但是采用的某些判定肌肉協(xié)調(diào)的指標(biāo)與踏板力抑或是有效力之間的關(guān)系并不是完全的因果關(guān)系，因此，踏板力變化的原因還有待進(jìn)一步探討。此外，本研究采用的表面肌電測(cè)量的肌肉肌電活動(dòng)，對(duì)于深層肌肉的活動(dòng)無(wú)法得到。針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題，今后應(yīng)使用更加先進(jìn)的肌電測(cè)試儀器或者利用人體仿真學(xué)的知識(shí)更加系統(tǒng)地分析肌肉協(xié)調(diào)對(duì)踏板力的影響。