朱瑤佳，霍洪峰，2

高爾夫揮桿是一種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，揮桿時(shí)需要整個(gè)身體協(xié)調(diào)配合才能有效將能量經(jīng)高爾夫球桿傳遞給球[1]。高爾夫球手根據(jù)目標(biāo)距離選擇盡可能少的擊球桿數(shù)接近目標(biāo)球洞[2]，選擇正確的球桿擊打高爾夫球，可以使球達(dá)到最佳準(zhǔn)確度[3]。雖然高爾夫運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)低強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)[4-5]，但生物力學(xué)研究表明，在高爾夫揮桿過程中身體許多部位在活動(dòng)極限范圍高速運(yùn)動(dòng)[6-7]。由于這些高速運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模式，高爾夫揮桿時(shí)包括軀干肌肉在內(nèi)的身體多個(gè)區(qū)域產(chǎn)生高水平肌肉活動(dòng)[8]。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈原理，高爾夫揮桿動(dòng)作是基于從下肢運(yùn)動(dòng)到上身運(yùn)動(dòng)的一個(gè)向下擺動(dòng)過程。M.SERGIO等[9]用四號(hào)鐵桿、七號(hào)鐵桿和P桿進(jìn)行高爾夫揮桿時(shí)，下肢肌肉的激活模式具有差異，這些差異通常出現(xiàn)在高爾夫揮桿的前揮桿、加速和早期隨揮階段，然而這項(xiàng)研究僅關(guān)注了下肢部分肌肉。C.I.EGRET等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在使用不同高爾夫球桿時(shí)高爾夫揮桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化是明顯不同的。使用一號(hào)木的桿頭速度是五號(hào)鐵的1.10倍，而使用五號(hào)鐵的桿頭速度是P桿的1.10倍。而且高爾夫球手向后揮擺至頂點(diǎn)時(shí)，使用一號(hào)木的角度為41°～63°，而使用P桿則為42°～58°。可以認(rèn)為當(dāng)使用不同長度和不同用途的球桿揮桿時(shí)，可能對軀干及周圍肌肉活動(dòng)有影響。然而，G.G.SORBI等[11]用不同球桿研究軀干部分肌肉表明無顯著差異。對高爾夫肌電信號(hào)的研究大多都只研究身體某一區(qū)域肌電，未將軀干和其周圍肌肉結(jié)合不同長度或不同用途球桿進(jìn)行研究。

本研究比較一號(hào)木、七號(hào)鐵桿、短切桿在高爾夫球揮桿的5個(gè)階段軀干及其周圍肌肉肌電信號(hào)特征，即比較相同階段不同球桿軀干及其周圍肌肉的肌電信號(hào)特征，比較相同球桿不同階段軀干及其周圍肌肉的肌電信號(hào)特征，為高爾夫教學(xué)及訓(xùn)練提供理論依據(jù)。研究假設(shè)：球桿長度影響軀干及其周圍肌肉。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選擇12名高水平青年男性高爾夫球手，年齡（24.5±1.50）歲，身高（176.61±4.74）cm，體重（74.05±5.54）kg，差點(diǎn)4±1.50。要求所有參與者在過去2個(gè)月內(nèi)均無影響高爾夫球揮桿擊球動(dòng)作的損傷和持續(xù)性肌肉骨骼紊亂的病史，參加者每周定期打高爾夫球。高爾夫球手的差點(diǎn)根據(jù)三輪高爾夫的最低得分來計(jì)算（Handicap system 2016—2019）

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 要求受試者進(jìn)行15次揮桿擊球，每桿（一號(hào)木桿、七號(hào)鐵桿和挖起桿）進(jìn)行5次，每次間歇30 s。所有受試者選用他們自己的球桿（球桿具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)），從具有高減震特性的高爾夫球墊上擊出標(biāo)準(zhǔn)高爾夫球。

實(shí)驗(yàn)前，受試者進(jìn)行5 min的高爾夫球揮桿熱身。熱身后，所有受試者均可在測試前進(jìn)行揮桿練習(xí)，以便更好地適應(yīng)測試，當(dāng)他們準(zhǔn)備就緒時(shí)開始測試。采用X2彈道雷達(dá)數(shù)據(jù)測試儀記錄擊球距離，1號(hào)木擊球距離大于200 m，7鐵擊球距離大于150 m，短切接近50 m為選入標(biāo)準(zhǔn)。

高爾夫揮桿分為5個(gè)階段[12-13]：向后揮桿，從底部到向后揮桿的頂部；向前揮桿，從揮桿的頂部到水平桿（下?lián)]桿的早期部分）；加速擊球，從水平桿到擊球瞬間（下擺的最后部分）；早期隨揮，從擊球瞬間前到水平桿；后期隨揮，從水平桿到完成揮桿的晚期跟隨。

1.2.2 肌電信號(hào)的采集與處理 收集胸大肌、L3豎脊肌、腹外斜肌、股直肌、股外側(cè)肌、臀大肌和半腱肌雙側(cè)共14塊肌肉肌電信號(hào)。電極與肌纖維方向一致，電極片中心點(diǎn)與中心點(diǎn)之間的距離為22 mm，位于肌腹最突出部位。為降低皮膚與電極片的阻抗，處理皮膚刮掉體毛，用酒精清理，待酒精完全揮發(fā)后粘貼電極片。對貼電極片處的皮膚進(jìn)行處理之后放置無線肌電測試設(shè)備（意大利BTS FREEMG 300無線表面肌電測試儀）。將無線表面肌電測試設(shè)備其中1導(dǎo)與肌電信號(hào)同步盒子連接，肌電信號(hào)同步盒子與視頻同步燈在測試時(shí)同時(shí)發(fā)出開始與結(jié)束信號(hào)，視頻（采集頻率60幀）全程記錄受試者動(dòng)作。同步連接攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)，視頻影像與肌電圖同步測試。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入EMGSERVER軟件，處理視頻數(shù)據(jù)與肌電信號(hào)數(shù)據(jù)，將視頻同步后的數(shù)據(jù)采用視頻分析方法對高爾夫揮桿階段進(jìn)行識(shí)別，所有肌電數(shù)據(jù)在1 000 Hz采樣，對原始肌電信號(hào)進(jìn)行低通濾波（10～400 Hz）處理。肌肉發(fā)力順序在選中的放電區(qū)域內(nèi)，按照峰值百分比法，將肌電信號(hào)中R M Smax值10%作為肌肉開始放電，10%以下作為靜息電位[14]。為保證肌電信號(hào)質(zhì)量，肌電信號(hào)采集、處理和電極片的粘貼均由相同研究人員完成。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以3種類型球桿揮桿時(shí)各階段RMSmax為基準(zhǔn)做標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算高爾夫揮桿各階段肌電信號(hào)均方根峰值。均方根峰值（RM Smax）標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算方式：標(biāo)準(zhǔn)化R M Smax值公式（激活強(qiáng)度）＝每塊肌肉R M Smax÷豎脊肌第2階段RM Smax×100%

均方根值（R M S）是指在一段時(shí)間內(nèi)瞬間肌電圖振幅平方的平均平方根，是放電的有效值，反映sEMG信號(hào)振幅變化的特征性指標(biāo)，變化主要反映肌肉活動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)單位激活的數(shù)量及強(qiáng)度。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采集數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)備系統(tǒng)自帶分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)文件分析，所有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)均采用SPSS 20.0進(jìn)行計(jì)算，統(tǒng)計(jì)結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用單因素重復(fù)測量方差分析，事后比較均采用Bonferroni調(diào)整組間平均差異。當(dāng)Shapiro-Wilks檢驗(yàn)顯示各組間差異顯著，數(shù)據(jù)非正態(tài)分布，進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)（Kruskal-Wallis檢驗(yàn)），P＜0.05為顯著差異。

2 結(jié) 果

2.1 揮桿過程各肌肉激活順序

7號(hào)鐵桿揮桿過程的雙側(cè)肌電信號(hào)顯示，雙側(cè)豎脊肌、腹外斜肌持續(xù)激活維持軀干穩(wěn)定并配合軀干轉(zhuǎn)動(dòng)，在向后揮桿過程中肌肉激活先由右側(cè)半腱肌、股外側(cè)肌激活，隨后左側(cè)半腱肌、臀大肌、股直肌、股外側(cè)肌依次激活；向前揮桿過程右側(cè)股直肌、右側(cè)胸大肌、左側(cè)胸大肌、右側(cè)股外側(cè)肌依次激活（見圖1）。

圖1 揮桿過程中各肌肉的激活順序Figure 1 Activation Sequence of Each Muscle During Swing

2.2 不同球桿均方根峰值%比較

左右側(cè)胸大肌檢測結(jié)果顯示：左側(cè)7號(hào)鐵與挖起桿在第2、3階段具有顯著差異（P＜0.05）；1號(hào)木與挖起桿在第2、3、4階段具有差異顯著（P＜0.05）；右側(cè)7號(hào)鐵與挖起桿在第3、4階段具有顯著差異（P＜0.05）；1號(hào)木與挖起桿在第3、4、5階段有顯著差異（P＜0.05）（見圖2）。

圖2 胸大肌在各階段中球桿間均方根峰值%差異檢測結(jié)果。Figure2 Results of Pectoralis Major Muscle's RMS max%in Different Clubs at Each Phase

左右側(cè)腹外斜肌和豎脊肌檢測結(jié)果顯示；腹外斜肌左側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木在第4、5階段具有顯著差異（P＜0.05），右側(cè)1號(hào)木與挖起桿在5階段具有顯著差異（P＜0.05）；豎脊肌右側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木在第3、4階段具有顯著差異（P＜0.05），7號(hào)鐵與挖起桿在第4階段具有差異顯著（P＜0.05）（見圖3）。

圖3 腹外斜肌、豎脊肌在各階段球桿間均方根峰值%差異檢測結(jié)果。Figure3 Results of ExternalOblique Abdomen Muscle's and Erector Spinae Muscle's RMS max%in Different Clubs at Each Phase

左右側(cè)臀大肌和半腱肌檢測結(jié)果顯示：臀大肌左側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第5階段具有顯著差異（P＜0.05），7號(hào)鐵與挖起桿第2階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第2、4階段具有顯著差異（P＜0.05）；右側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第3階段具有顯著差異（P＜0.05），7號(hào)鐵與挖起桿第1、4階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第2、3、4階段具有顯著差異（P＜0.05）。半腱肌左側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第4階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第4、5階段具有顯著差異（P＜0.05）；右側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第4、5階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第5階段具有顯著差異（P＜0.05）（見圖4）。

圖4 臀大肌和半腱肌在各階段球桿間均方根峰值%差異檢測結(jié)果。Figure4 Results of Gluteus Maximus and Semitendinosus Muscle's RMS max%in Different Clubs at Each Phase

左右側(cè)股直肌和股外側(cè)肌檢測結(jié)果顯示：股直肌左側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第5階段具有顯著差異（P＜0.05），7號(hào)鐵與挖起桿第4階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第2、3、4、5階段具有顯著差異（P＜0.05）；右側(cè)1號(hào)木與挖起桿第4階段具有顯著差異（P＜0.05）。股外側(cè)肌左側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第4、5階段具有顯著差異（P＜0.05），7號(hào)鐵與挖起桿第4、5階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第2、3階段具有顯著差異（P＜0.05）；右側(cè)7號(hào)鐵與1號(hào)木第3、5階段具有顯著差異（P＜0.05），1號(hào)木與挖起桿第3、4、5階段具有顯著差異（P＜0.05）（見圖5）。

圖5 股直肌和股外側(cè)肌在各階段球桿間均方根峰值%差異檢測結(jié)果。Figure5 Results of Rectus and LateralFemoralMuscle's and Erector Spinae Muscle's RMS max%in Different Clubs at Each Phase

3 討論與分析

不同高爾夫桿進(jìn)行揮桿時(shí)，軀干及其周圍肌肉激活模式具有相似性。向前揮桿、加速擊球、早期隨揮階段肌肉激活程度較高，且球桿間的差異具有顯著性。但是，在向后揮桿、后期隨揮階段肌肉激活程度較低，并且球桿間的差異不具有顯著性。肌肉激活順序并非完全由下至上依次激活。

在揮桿過程中，軀干肌肉在維持軀干穩(wěn)定性和使軀干旋轉(zhuǎn)起到重要作用，與此同時(shí)該區(qū)域也容易受傷[15]。在向前揮桿過程中，左胸大肌激活程度更高，可能是一定程度上動(dòng)能轉(zhuǎn)移的結(jié)果。激活程度更高的左前臂活動(dòng)可能是高爾夫桿頭部分的離心運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移到雙手周圍活動(dòng)的結(jié)果。胸部最大速度與左前臂下擺時(shí)的平均肌電活動(dòng)有關(guān)[16]。與本研究結(jié)果相反的是，G.G.SORBIE等[11]對棘肌、最長肌和髂肋肌的研究中和S.LUIS等[17]對豎脊肌、腹外斜肌的研究中沒有發(fā)現(xiàn)軀干肌電信號(hào)的差異性，這可能是由于揮桿擊球目標(biāo)距離和球桿不同導(dǎo)致結(jié)果不同。豎脊肌右側(cè)與腹外斜肌是高爾夫揮桿動(dòng)作中扭轉(zhuǎn)幅度較大的肌肉，在開始揮桿至揮桿結(jié)束豎脊肌肌肉激活程度以及肌肉活動(dòng)幅度都較高。雖然腹外斜肌肌電信號(hào)較小，但是該區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作較大。

在高爾夫向前揮桿過程中，右側(cè)臀大肌近似最大激活水平（手動(dòng)肌肉測試的100%）[18]，其作為核心肌肉在前揮桿中具有重要作用[19]。當(dāng)揮桿進(jìn)入加速度時(shí)，下肢導(dǎo)聯(lián)肌肉有較強(qiáng)的激活，核心髖伸肌右側(cè)半腱肌和臀大肌幫助右側(cè)髖部伸展，左側(cè)股直肌、股外側(cè)肌幫助膝蓋伸直，這種肌肉活動(dòng)有助于運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。高爾夫球手將重量轉(zhuǎn)移到左腿時(shí)產(chǎn)生較高垂直方向上的力，從而促進(jìn)骨盆和上身朝向目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)，此時(shí)右側(cè)臀大肌激活程度較高。右側(cè)股直肌在向前揮桿至早期隨揮階段表現(xiàn)出較大的激活水平，隨后身體減速，肌肉活動(dòng)水平降低。

研究發(fā)現(xiàn)，除右側(cè)臀大肌外，其余測試肌肉在向后揮桿階段3種球桿的差異不具有顯著性。有研究表明，高爾夫球桿長度不同會(huì)引起桿頭速度差異[10]。本研究顯示，1號(hào)木激活程度最高，挖起桿激活程度最低，說明球桿長度影響高爾夫球員揮桿時(shí)的肌肉激活程度。右側(cè)臀大肌在向后揮桿階段未出現(xiàn)肌電信號(hào)的顯著性差異，可能是由于從底部開始到向后揮桿的頂部為蓄力過程，此階段右側(cè)臀大肌非主要用力肌肉，與各肌肉激活程度相比其他階段較低，并且與向前揮桿相比向后揮桿速度較慢。因此，雖然3桿長度、重量等不同，但是肌肉激活程度相對較低，差異不具有顯著性。

研究結(jié)果有利于教練和臨床醫(yī)生更好地理解與各種高爾夫球桿相關(guān)的相對軀干及其周圍肌肉的貢獻(xiàn)。使用較長球桿會(huì)增加肌肉的活躍程度，特別是在向前揮桿、加速擊球、早期隨揮階段，這將有助于制定專門針對軀干及其周圍肌肉的干預(yù)方案，以提高績效和預(yù)防傷害。當(dāng)能量從下肢肌肉傳遞到骨盆和脊柱時(shí)，增加髖關(guān)節(jié)動(dòng)力穩(wěn)定性以及腰盆區(qū)域的適當(dāng)姿勢和平衡也是至關(guān)重要的。因此，應(yīng)發(fā)展核心肌肉產(chǎn)生和維持力量的能力，特別強(qiáng)調(diào)其力量、耐力和控制能力。軀干及其周圍，特別是臀部、腿部的肌肉，在骨盆的穩(wěn)定中可能起著非常重要的作用[20]。軀干肌肉，下肢和盆腔不穩(wěn)定可能使高爾夫球手更容易出現(xiàn)下腰痛[15，21]。

4 結(jié) 論

（1）不同階段相同球桿各肌肉激活程度：向前揮桿、加速擊球、早期隨揮階段激活程度較高，具體表現(xiàn)在左側(cè)胸大肌和半腱肌，右側(cè)豎脊肌、臀大肌和股直?。幌蚝髶]桿和后期隨揮階段平均肌肉激活程度較低。（2）各球桿（7鐵桿、1號(hào)木和挖起桿）之間除左側(cè)豎脊肌外均有顯著差異。（3）球桿長度與肌肉激活水平程正相關(guān)，用1號(hào)木揮桿時(shí)，肌肉激活平均值較高。