蹦床运动员着网起跳阶段的表面肌电特征分析

摘要：目的：探讨蹦床运动员在着网和蹬伸过程中主要肌肉表面肌电信号(sEMG)的特点。方法：选取江苏省蹦床队男子网上运动员7名，挑选股直肌、腓肠肌等7块肌肉，用表面肌电记录他们在不同蹦床网区域内踩网过程的肌电信号，同步测得的足底压力参数和高速摄影画面进行综合分析得出各肌肉的工作情况。结果：1区域的RMS明显高于其他区域，并且2和4区域相似，3和5区域相似。在整个踩网阶段踝关节角度先变大后变小再变大。结论：运动员腓肠肌和胫骨前肌的电活动明显强于其它肌肉，应加强对它们的专项训练。胫骨前肌和竖脊肌收缩时长较长，重视对两者的疲劳恢复和损伤预防。应通过训练让运动员适应网不同区域的硬度差异，使其能协调发力，提高肌肉募集和工作效率。

关键词：蹦床运动；着网蹬伸；IEMG；RMS

中图分类号：G804.23

文献标识码：A

文章编号：1007-3612(2011)02-0065-03

虽然目前我国蹦床已进人世界先进水平，但成套动作的稳定性还有待提高。而踩网技术是影响蹦床运动员动作稳定性的重要因素。根据踩网过程，可以把踩网阶段划分为着网缓冲(即从着网瞬间至网面最低点)和蹬伸起网(从网面最低点至离网瞬间)两个短暂过程。利用表面肌电(sEMG)图的一系列数据分析，对于运动员下肢主要肌群的收缩形式，参与状况，协调配合，作用时间等的探究可以为改进着网技术，形成对相应肌肉群系统训练理论，预防相关肌肉损伤提供支持与帮助。

1　研究对象与方法

1.1研究对象随机抽取江苏省蹦床队男子网上成年队员7名。运动员健康状况良好(被选取测试的肌肉无病变)，参加本实验前多次熟悉实验要求，并自愿参加本实验。平均年龄(21±2.0)岁；平均身高(170±2.0)cm；平均体重(62.5±0.5)kg。

国际体操运动标准比赛蹦床弹性网一张(5.2m×3.1m)。(对网进行分区，并且对不同区域网的弹性进行测量和记录，以供后续分析使用)

1.2研究方法通过对蹦床运动员在网的不同区域完成动作的肌电监控，获得同步的肌电指标，如积分肌电(IEMG)，均方根振幅(RMS)，时程(DUR)的变化情况。

1.2.1实验前对蹦床网进行分区和个区弹性系数的测量1)将蹦床网分成五个区域并标记为1，2，3，4，5区域；该五个区域为运动员经常落入的区域；2)分别测量五个区域初始状态下最低点的离地距离；3)对三个区域分别进行加载，加载负荷由0～110kg，每次负荷增加10kg；4)待网处于稳定状态时测量网的最低点的离地距离；5)测量完毕后立即将负荷撤离，防止网的弹性变形，待网恢复初始状态时进行下一次负荷加载(图1)。

1.2.2测试前先用剃刀将电级安放位置的体毛刮干净，接着用细沙纸和去脂酒精棉球对电级安放位置的皮肤进行去脂处理，然后将表面肌电仪的表面电极顺着肌纤维的走向依次贴在七块肌肉(股直肌，胫骨前肌，腓肠肌外侧头绳肌(股二头肌内侧头)，臀大肌，竖脊肌(腰骶部)，腹肌(中下部))的肌腹上。把压力传感器放人受试者足底部，把角度传感器放入受试者足背部与皮肤紧贴(足背屈传感器角度变小，跖屈变大)，最后，将信号处理器(FlexComp Infini－ti)机盒固定在运动员腰部。

1.2.3结合同步的足底压力和摄影机拍摄的画面，进行后期剪切，找出不同区域不同踩网阶段的肌电图以获得原始分析资料。(在选取时应注意采集肌电变化较为稳定的几个周期中的一个作为分析标的)。具体为找出着网踩网最低、离网、空中最高这些时间点，然后划分不同阶段。

1.2.3数据的统计与处理运用microsoft ExceL2000软件，和FlexComp表面肌电仪自带数据分析软件对实验数据进行统计和分析。

2　结果

2.1网的弹性系数在进行逐级加载负荷后得到表1结果。

通过计算，一区域的弹性系数为(40.556±7.321)N／cm，趋势线为y=－0.0252X2+2.3357X+28.468，R2=0.8323。二区域的弹性系数为(41.441±6.803)N／cm，趋势线为y=0.0989X2+0.9919X+32.179，R2=0.8688。三区域弹性系数为(45.141±8.408)N／cm，趋势线为Y=0.136X2+0.787X+34.51，R2=0.890，四区域弹性系数为(42.483±7.649)N／cm，趋势线为Y=0.221X2－0.011X+34.01，R2=0.971，五区域的弹性系数为(46.2±8.015)N／cm，趋势线为y=0.243X2－0.198X+37.90，R2=0.934。

由计算结果可看出，总体上三个区域的弹性系数随着负荷的增加而增加，并非是不变的。对比三个趋势线，弹性系数一区域

2.2踩网蹬伸阶段肌电分析

2.2.1踩网蹬伸阶段原始肌电图由FlexComp表面肌电分析系统得到RMS肌电图如图2。

从图2可看出，在着网至离网阶段，七块肌肉的收缩同步性较高，放电活动均有不同程度增强，差异性并不明显。在空中最高至触网阶段发现c通道的胫骨前肌先于其他肌肉产生活跃。相比于下肢肌肉，竖脊肌和腹肌在触网后的电活动启动慢于下肢肌肉。

另外结合影片解析发现，踝关节角度的变化具体为：1)在空中下落阶段，踝关节角度一直减小，直至触网瞬间角度达到最小值。2)而从触网到网面最低点其角度一直增大。3)从网面最低点到离网瞬间这一过程中，踝关节角度先变小后变大。4)离网至最高点角度稳定，经过空中最高点后角度开始变小。

2.2.2整个踩网蹬伸阶段RMS截取踩网蹬伸阶段RMS肌电图并导出数据，运用Excel数据分析系统分析绘制图3。

观察发现在2区域和4区域肌肉的RMS相似度高，3而区域和5区域肌肉的RMS相似度高。而在1区域肌肉RMS普遍高于其他四个区域。

2.2.3整个踩网蹬伸阶段IEMG截取踩网阶段IEMG肌电图并导出数据，运用excel数据分析系统分析绘制图4。

从图4可以看出在2区域各肌肉的IEMG值普遍较高，高于其他区域，其次为3区域，而1区域的IEMG较小。

3　讨论

3.1关节运动形式与肌电的变化由RMS肌电图(图2)可知在着网至离网阶段，特别是着网至最低阶段，肌肉的电活动均较为活跃，主动肌和拮抗肌的活动并无明显差异，这可能是因为从高空落网后为了保证着网过程的稳定性，主要肌群均产生强烈收缩，以加固髋膝踝关节的稳定性，顺利实

现缓冲和衔接至下一技术动作，并非是肌肉不协调发力的表现。而且由于不同运动员的长期运动形成的习惯都有差异。因此，不能以个体特点广泛推广。在空中下落过程中胫骨前肌先于其他肌肉活跃，在未接触网面时就有活跃现象。而胫前肌的主动收缩主要产生踝关节的背屈运动，使踝关节关节角度变小，这与踝关节的角度变化结果中的(1)阶段是吻合的。同时在整个着网至离网过程中踝关节角度并非想象中的单一递增或递减，而是有增有减并且极为复杂。而此过程中的相应肌群的收缩都先于角度变化，这可能与肌肉初长度的先行调整和运动员长期训练后的形成的条件反射有关。而通过对肌电图的标记划分分析后发现七块主要肌肉的电活跃顺序由先到后依次如下：胫前肌――绳肌与臀大肌――腓肠肌――股直肌――竖脊肌(腰骶部)与腹肌。

从踝关节的角度变化可以看出可清晰看出，首先，在空中下落至即将触网时运动员有屈髋屈膝动作，踝关节角度变小，以便触网时脚尖先接触网面。然后，在触网至网面最低点过程中，伸髋伸膝，人体重心后移，同时踝关节角度逐渐变大，到达网面最低点即足底压力最大时踝关节角度达到峰值，此阶段是应力缓冲阶段和弹性势能转化为肌肉化学能的关键阶段，该过程中腿部前侧肌群做向心运动，后侧肌群做离心运动，在起网初期踝关节角度又变小，轻微屈髋屈膝，人体重心前移，这可能是肌肉进一步蓄势并且调节到适宜初长度以便更好地起网，踝关节角度由低点一直增大同时伴随着伸髋伸膝，人体重心前移，进入起网的主要阶段。最后，踝关节角度一直变太，直至离网。

3.2不同肌肉在不同区域的RMS有研究表明肌肉的RMS大小主要反映了肌纤维募集的有效性和收缩的协调性，而RMS的变化又取决于肌肉负荷性因素。我们从3.1(表1)的结论中可以发现2区域的弹性系数(41.441±6.803N／cm)和4区域的(42.483±7.649N／cm)极度相似，它们的软硬度极为相似。同理，5区域的和3区域的也如此。因此，我们看出不同区域的RMS的差异是网的软硬度(负荷性因素)造成的。同时，RMS的差异恰恰是肌肉是否能协调顺畅活动和运动单位是否能高效募集的写照。1区域的RMS明显高于其他区域，运动员在该区域肌肉运转更协调顺畅募集效率更高。这就是为何要尽量进入1区域踩网蹬伸的原因。

3.3不同肌肉在不同区域的IEMG大小情况分析图4反映出2区域各肌肉的IEMG值普遍较高，原因可能是由于在2区域运动员肌肉的放电量高但募集效率低于1区域，肌肉协调性发力差，形成了RMS与IEMG在同一区域的变化不一致。其原因有待进一步实验证明。

由表2可知在着网阶段各肌肉的IEMG普遍高于蹬伸离网阶段。有研究表明随着肌肉做功下降，IEMG的值也随之下降。而在着网过程中肌肉主要进行缓冲和蓄势工作，肌肉做功较大。在蹬伸离网阶段，是弹性势能释放的过程，肌肉自身做功相对较小，因此形成了IEMG的差异现象。

运动员在踩网过程中的下肢肌群电活动均较为活跃，其中腓肠肌，胫前肌，电活动明显高于其他肌肉，是保证动作成功完成的关键肌群，在训练中应注重对这两块肌肉的专项训练。而股直肌，胭绳肌对于动作完成的稳定性有重要帮助，应对其加强静力性训练。

3.4建议设计有针对性的训练模拟着网瞬间的加压训练，如先在运动员脚底放入支撑物使脚跟与地面形成一定角度，同时在屈髋屈膝、踝关节背屈成60°身体前倾状态下给身体施加动负荷(如：靠肋木、肩扛人下压然后上举动作)。然后伸髋、伸膝、踝关节跖屈，身体直立完成一次训练。重复多次该训练以加强模拟状态下相应肌群的肌力。

4　结论与建议

1)在踩网过程中踝关节的角度先变大后变小再变大，灵活性要求较高。RMS和IEMG在不同区域的变化表明运动员在不同区域肌肉募集效率不同，应通过训练让运动员适应网不同区域的硬度差异，使其能协调发力，提高肌肉募集和工作效率。

2)对于活动时程较长的肌群特别是像竖脊肌(腰骶部)活动时程长的肌肉要提高重视加强保护和疲劳恢复，训练后及时进行冰敷和放松，有效避免或延缓劳损的出现。对胫前肌、腓肠肌应在进入工作前进行充分的热身活动以免肌肉在做着网蹬伸时拉伤。