我國優(yōu)秀競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員核心肌群功能性特征及其對(duì)技術(shù)的影響

于紅妍，王衛(wèi)星，蔡 皿

我國優(yōu)秀競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員核心肌群功能性特征及其對(duì)技術(shù)的影響

于紅妍1，王衛(wèi)星2，蔡 皿1

目的：分析競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員核心肌群的功能性特征，探討核心肌群功能性特征對(duì)競(jìng)走技術(shù)的影響。方法：對(duì)我國6名優(yōu)秀20 km競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員主要核心肌群進(jìn)行表面肌電測(cè)試和等動(dòng)肌力測(cè)試。結(jié)果：（1）左右側(cè)同名肌的MPF和AEMG存在顯著性差異（P＜0.05）。BF和RF協(xié)調(diào)性隨運(yùn)動(dòng)速度的提高而下降；導(dǎo)致支撐腿著地時(shí)膝角減小5.5°、擺動(dòng)時(shí)膝角增大15.4°。（2）核心肌群等動(dòng)肌力不平衡。軀干左右側(cè)旋轉(zhuǎn)和屈伸相對(duì)峰力矩之比分別為48.7%和37%。髖膝關(guān)節(jié)屈伸肌力的總不平衡比為分別為34.3%±45.7%和18.8%±5.9%。肌力的不平衡導(dǎo)致支撐階段兩側(cè)髖關(guān)節(jié)角位移差達(dá)到19.4°±9.9°，膝關(guān)為2.2°±1.6°。結(jié)論：核心肌群的上述特征將導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)中身體穩(wěn)定性的下降。建議運(yùn)動(dòng)員加強(qiáng)核心肌群的協(xié)調(diào)性與力量的平衡性訓(xùn)練。

核心肌群；功能性特征；競(jìng)走技術(shù)

在20世紀(jì)90年代初，由歐美學(xué)者提出的核心力量訓(xùn)練，由于在訓(xùn)練理念和訓(xùn)練方法等方面對(duì)傳統(tǒng)力量訓(xùn)練作出了補(bǔ)充和發(fā)展，已在我國多個(gè)國家隊(duì)的訓(xùn)練中被廣泛接受和采用[1-2]，但是如何將核心力量訓(xùn)練與專項(xiàng)特征相結(jié)合成為眾多學(xué)者和教練員亟待解決的問題。本研究嘗試從核心肌群的表面肌電特征和力量的平衡狀況兩個(gè)方面分析競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員核心肌群的功能性特征及其對(duì)競(jìng)走技術(shù)的影響，希望為競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員核心力量訓(xùn)練提供參考，也為核心力量研究的專項(xiàng)化提供思路。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以我國6名優(yōu)秀20 km競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，6人均參加了2008年北京奧運(yùn)會(huì)20 km競(jìng)走比賽，代表目前國內(nèi)該項(xiàng)目的最高水平（見表1）。

表1 研究對(duì)象基本情況

1.2 測(cè)試肌群的選取

參考國內(nèi)外對(duì)于“人體核心”位置的界定[1-6]，將人體肌肉的起止點(diǎn)或起點(diǎn)或止點(diǎn)位于膈肌以下至盆底肌之間共67塊（33對(duì)+1塊膈?。┘∪獯_定為人體的核心肌群[2]。根據(jù)競(jìng)走技術(shù)特點(diǎn)及步態(tài)的生物力學(xué)分析可知[7]，在支撐腿支撐后蹬的基礎(chǔ)上，身體前進(jìn)的動(dòng)力主要來源于髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)腿的前擺以及兩臂的協(xié)調(diào)配合擺動(dòng)。所以，本研究從人體67塊核心肌群中選取了腰髖部周圍的臀大肌、腹外斜肌、腹直肌和豎脊肌、使兩臂擺動(dòng)的背闊肌以及影響大腿擺動(dòng)的股直?。≧F）、闊筋膜張肌、股二頭肌長頭（BF）共8對(duì)肌肉進(jìn)行表面肌電的監(jiān)測(cè)。

1.3 測(cè)試儀器與設(shè)備

表面肌電信號(hào)通過芬蘭MegaME3000P表面肌電測(cè)試儀（采樣頻率1 000 Hz，共模抑制比（CMRR）值為110 db，最大漂移噪音絕對(duì)值≤1．6 uV，帶通濾波范圍 8 Hz～500 Hz）采集。采集到的肌電信號(hào)通過同步信號(hào)采集卡導(dǎo)聯(lián)在一臺(tái)裝有MegaWin2．4表面肌電分析軟件的便攜式電腦。電腦和Qualisys紅外遠(yuǎn)射運(yùn)動(dòng)技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)相連（該系統(tǒng)由6臺(tái)拍攝相機(jī)組成，拍攝頻率250幀/s），并通過激發(fā)器實(shí)現(xiàn)視頻與肌電信號(hào)的同步。等動(dòng)肌力測(cè)試采用德國D&R公司生產(chǎn)的IsoMed2000多關(guān)節(jié)等速測(cè)試儀，并配備標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試軟件及配件。

作者單位：1.上海交通大學(xué)體育系，上海200030；2.北京體育大學(xué)科研中心，北京100086。

1.4 測(cè)試方法與指標(biāo)選取

1.4.1 等動(dòng)肌力測(cè)試 （1）測(cè)試前首先對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)校正，然后嚴(yán)格按等速肌力測(cè)試要求固定好體位。測(cè)試方案見表2。

表2 等動(dòng)肌力測(cè)試方案

（2）測(cè)試指標(biāo) 峰力矩（Nm）、相對(duì)峰力矩（Nm/kg）、軀干、髖和膝關(guān)節(jié)屈伸肌相對(duì)峰力矩比值（F/E）等。

1.4.2 表面肌電與運(yùn)動(dòng)技術(shù)的同步測(cè)試 （1）測(cè)試方法。調(diào)試好肌電測(cè)試系統(tǒng)后，嚴(yán)格按系統(tǒng)軟件提供的方法，按著電極通道序號(hào)依次貼好參考電極和記錄電極，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行零點(diǎn)漂移檢查和噪音檢查。Qualisys運(yùn)動(dòng)技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試，首先對(duì)測(cè)試范圍在X軸、Y軸和Z軸內(nèi)進(jìn)行三維坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定。選取身體兩側(cè)的肩部、髂前上脊、股骨大轉(zhuǎn)子、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等10個(gè)關(guān)節(jié)的外側(cè)骨性為標(biāo)志點(diǎn)貼感光小球。為了分析不同速度下被測(cè)肌群的肌電特征，每一運(yùn)動(dòng)員以3．6 m/s和4．3 m/s兩種速度進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)（依據(jù)6名運(yùn)動(dòng)員參加2008年“好運(yùn)北京國際田聯(lián)競(jìng)走挑戰(zhàn)賽”中，第5 km至16 km男女運(yùn)動(dòng)員的平均速度）。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入標(biāo)定范圍時(shí)開始打同步標(biāo)記，系統(tǒng)同步采集肌電與運(yùn)動(dòng)技術(shù)信號(hào)。運(yùn)動(dòng)員完成直線運(yùn)動(dòng)繞回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)記為一次，每一速度共記錄4次。

（2）測(cè)試指標(biāo)。利用MegaWin2．4肌電信號(hào)處理軟件，通過信號(hào)頻譜分析程序，提取平均肌電波幅（AEMG）、平均功率頻率（MPF）兩項(xiàng)指標(biāo)，并對(duì)每對(duì)核心肌進(jìn)行做功與負(fù)荷分析。運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)為髖關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、髖、膝關(guān)節(jié)的角位移、角位移差（角位移差＝左側(cè)關(guān)節(jié)角位移－右側(cè)同名關(guān)節(jié)角位移）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS17．0軟件包分別計(jì)算左右側(cè)核心肌在連續(xù)3個(gè)復(fù)步中的AEMG和MPF的平均值，并進(jìn)行配對(duì)T檢驗(yàn)。所有結(jié)果用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 運(yùn)動(dòng)過程中核心肌表面肌電的功能性特征

AEMG和MPF分別代表肌電的時(shí)域和頻域特征。表3是對(duì)6名運(yùn)動(dòng)員在3．6 m/s速度下，連續(xù)3個(gè)復(fù)步中的左右側(cè)同名肌MPF和AEMG平均值進(jìn)行的配對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)對(duì)稱肌的肌電的AEMG和MPF均存在著顯著性差異（P＜0．05）。

表3 3.6 m/s速度下6名運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)對(duì)稱核心肌群MPF（Hz）和AEMG（μV）指標(biāo)變化（S±D）

對(duì)6名運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)中核心肌做功量（uVs）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在相同的運(yùn)動(dòng)速度下，8對(duì)核心肌群中發(fā)揮主導(dǎo)作用的肌群不相同，而且左右側(cè)同名肌做功大小也不相同。以運(yùn)動(dòng)員F1和F2為例，在連續(xù)完成3個(gè)復(fù)步過程中，F(xiàn)1的闊肌膜張肌在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中做功量最大，尤其是右腿的闊肌膜張，其做功大小占到總做功量的18%，而左腿為11%，兩者差異達(dá)到了7%左右。F2以臀大肌和闊肌膜張肌做功為主，左右側(cè)腹直肌做功相差最明顯。從核心肌群的這一特征可以看出，競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作除符合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理以外，還要考慮肌群的做功和做功均衡性的問題。該結(jié)果也為運(yùn)動(dòng)員開展個(gè)性化的核心力量訓(xùn)練提供了依據(jù)。

2.2 左右側(cè)對(duì)稱核心肌等動(dòng)肌力的功能性特征

為了分析軀干左右側(cè)的旋轉(zhuǎn)和屈伸肌群力量的平衡狀態(tài)，分別將軀干左側(cè)旋轉(zhuǎn)的相對(duì)峰力矩與右側(cè)相比（LRot/RRot X100%），軀干的前屈與后伸的相對(duì)峰力矩相比（Flex/Ext×100%）。從圖1可以看出，30°/s時(shí)，6名運(yùn)動(dòng)員軀干左右側(cè)旋轉(zhuǎn)的相對(duì)峰力矩不平衡，其中以運(yùn)動(dòng)員F3最為明顯，二者相差48．7%。軀干屈與伸的肌力也有著不同程度的差異，運(yùn)動(dòng)員M2屈肌力量小于其伸肌力量的37%。

用關(guān)節(jié)肌力的不平衡比來分析下肢髖膝關(guān)節(jié)屈伸肌力量的平衡狀態(tài)。關(guān)節(jié)肌力不平衡比＝（左側(cè)關(guān)節(jié)相對(duì)峰力矩-右側(cè)同名關(guān)節(jié)相對(duì)峰力矩）/左側(cè)關(guān)節(jié)相對(duì)峰力矩×100%。關(guān)節(jié)肌力的總不平衡比＝關(guān)節(jié)屈肌力量的不平衡比＋伸肌力量的不平衡比。通過計(jì)算（見圖2、圖3），在60°/s速度下，髖關(guān)節(jié)屈伸肌力的總不平衡比為 34．3%±45．7%，膝關(guān)節(jié)為 18．8%±5．9%。240°/s速度時(shí)，髖關(guān)節(jié)屈伸肌力的總不平衡比為27．4%±19．2，膝關(guān)節(jié)為13．2%±5．5%。由此可以看出，運(yùn)動(dòng)員髖膝關(guān)節(jié)屈伸肌力普遍存在著不平衡的現(xiàn)象，而且運(yùn)動(dòng)員之間的個(gè)體差異較明顯。

圖1 30°/s時(shí)軀干左右側(cè)旋轉(zhuǎn)和屈伸相對(duì)峰力矩之比

2.3 股直肌和股二頭肌的協(xié)調(diào)性對(duì)膝關(guān)節(jié)角度的影響

將運(yùn)動(dòng)員在3．6 m/s和4．3 m/s速度下，左腿膝關(guān)節(jié)角度在一個(gè)復(fù)步內(nèi)的角度變化曲線進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)，不同速度下的兩條膝關(guān)節(jié)角度變化的曲線并不能夠完全吻合。在支撐腿著地瞬間，6名運(yùn)動(dòng)員在 3．6 m/s 速度時(shí)膝關(guān)節(jié)角度為 172．7°±2．3°，而高速下為168．2°±1．5°，下降了 5．5°左右。競(jìng)走裁判規(guī)則要求“前腿從著地瞬間到垂直位置必須始終伸直”，而此時(shí)較高速度下膝關(guān)節(jié)角度的減小將對(duì)技術(shù)的判罰十分不利[8]。同樣，擺動(dòng)腿屈膝擺動(dòng)過程中，4.3 m/s速度時(shí)的膝關(guān)節(jié)角度比3.6 m/s增大15.4°±3.4°。我國競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員的步幅相對(duì)國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員普遍偏小，而此時(shí)，擺動(dòng)腿膝角增加將影響步幅的提高?？梢姶藭r(shí)，運(yùn)動(dòng)速度提高后著地腿和擺動(dòng)腿的膝關(guān)節(jié)角度對(duì)競(jìng)走技術(shù)產(chǎn)生了不利的影響。

股直肌和股二頭肌是影響膝關(guān)節(jié)角度的一對(duì)重要核心肌群，分析過程中，將運(yùn)動(dòng)員在3.6 m/s和4.3 m/s速度下，股直肌和股二頭肌在連續(xù)3個(gè)復(fù)步中放電幅值按放電時(shí)序進(jìn)行擬合（見圖4、圖5）。通過比較發(fā)現(xiàn)，在低度下的股直肌和股二頭肌的放電節(jié)奏伴隨著膝關(guān)節(jié)的屈與伸，出現(xiàn)了“一張一弛”交替性的協(xié)調(diào)放電的特征。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度提高后，在膝關(guān)節(jié)的屈與伸的同時(shí)，股直肌和股二頭肌放電節(jié)奏受到了影響，在多個(gè)動(dòng)作時(shí)相內(nèi)表現(xiàn)出了共同收縮、持續(xù)放電的特點(diǎn)。由于股直肌和股二頭肌在形成膝關(guān)節(jié)角度上是一對(duì)主動(dòng)肌與對(duì)抗肌的關(guān)系，運(yùn)動(dòng)中二者的同時(shí)收縮將會(huì)影響運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)角度的變化。影響程度還有待于用量化的方法做進(jìn)一步的分析。

圖2 60°/s運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)肌力量總不平衡比

圖3 240°/s運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)肌力總不平衡比

圖4 3.6 m/s時(shí)F1的BF和RF在連續(xù)3個(gè)復(fù)步中放電幅值的時(shí)序擬合

圖5 4.3 m/s時(shí)F1的BF和RF在連續(xù)3個(gè)復(fù)步中放電幅值的時(shí)序擬合

2.4 髖膝關(guān)節(jié)屈伸肌力量的不平衡對(duì)運(yùn)動(dòng)中髖膝關(guān)節(jié)角位移的影響

本研究統(tǒng)計(jì)出4.3 m/s時(shí)，6名運(yùn)動(dòng)員在前、后支撐階段左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)的角位移的差（見圖6、圖7）。結(jié)果顯示，6名運(yùn)動(dòng)員在支撐階段髖關(guān)節(jié)角位移差平均為19.4°±9.9°，其中以運(yùn)動(dòng)員F2在前支撐階段位移差最大，為35.4°。膝關(guān)節(jié)角位移差平均為2.2°±1.6°，最大達(dá)到5.3°左右。根據(jù)動(dòng)量定理，沖量等于動(dòng)量的變化量，當(dāng)環(huán)節(jié)質(zhì)量m和旋轉(zhuǎn)半徑r是一個(gè)常量，在運(yùn)動(dòng)速度一定時(shí)，肌肉收縮的力量F直接與Δω相關(guān)，即肌力不等可以直接導(dǎo)致關(guān)節(jié)角度的變化量不同。根據(jù)上面分析結(jié)果，6名運(yùn)動(dòng)員下肢左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)的屈伸肌力都存在著明顯的差異，所以，將會(huì)導(dǎo)致左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)角位移的變化量不相同。

下肢髖膝踝角度是運(yùn)動(dòng)中身體重心的調(diào)節(jié)器，運(yùn)動(dòng)中6名運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)角位移的差異，必然導(dǎo)致引運(yùn)動(dòng)中身體重心的穩(wěn)定性的下降。而且，關(guān)節(jié)力量的不平衡會(huì)增加運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生的可能[9-11]。所以，建議運(yùn)動(dòng)員在核心力量訓(xùn)中，關(guān)注肌肉力量的平衡性發(fā)展。從這個(gè)角度來看，核心力量訓(xùn)練不僅是平衡性的訓(xùn)練，也是追求力量平衡的訓(xùn)練。

圖6 3.6 m/s時(shí)運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)髖關(guān)節(jié)在支撐階段角位移差

圖7 3.6 m/s時(shí)運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)膝關(guān)節(jié)在支撐階段角位移差

3 結(jié)論與建議

（1）在運(yùn)動(dòng)過程中，6名競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員左右側(cè)對(duì)稱肌的做功大小不相同。股直肌和股二頭肌協(xié)調(diào)性隨運(yùn)動(dòng)速度的提高而下降。這使支撐腿在著地時(shí)膝角減小、擺動(dòng)時(shí)膝角增大。膝角的這種變化容易導(dǎo)致技術(shù)犯規(guī)。（2）6名運(yùn)動(dòng)員軀干的旋轉(zhuǎn)、屈伸以及左右側(cè)髖膝關(guān)節(jié)屈伸的等動(dòng)肌力都不平衡。這種不平衡導(dǎo)致了在支撐階段異側(cè)髖膝關(guān)節(jié)角位移的明顯差異，進(jìn)而影響了運(yùn)動(dòng)中身體重心的穩(wěn)定性。（3）建議競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員在核心力量訓(xùn)練中注重異側(cè)同名核心肌力量的平衡訓(xùn)練以及針對(duì)不同運(yùn)動(dòng)員開展個(gè)性化的核心肌的協(xié)調(diào)性訓(xùn)練。

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Functions of the Core Muscles and Its Effects on Technique During Race Walking

YU Hongyan1，WANG Weixing2，CAI Min1
（1．Dept．of PE，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200030，China；2．Beijing Sports University，Beijing 100086，China）

Purpose：To find the function of core muscles of race walkers and the effects of the functions of core muscles on walking technique．Method：Two tests of SEMG and isotonic muscle strength of main core muscles were conducted for 6 elite 20 km race walkers．Results：There are significant different on MPF and AEMG on the same muscles （P＜0．05）．The coordination between BF and RF decreased with the speed increased，which caused the knee joint angle declined 5．5°on support leg during landing and increased 15．4°on swing leg during swing．Isotonic strength of core muscles are imbalance．The percent of LRot/RRot and Flex/Ext on trunk were 48．7%and 37%．The percent of imbalance of hip joint was 34．3%±45．7%，knee joint was 18．8%±5．9%．The imbalances of core muscles make left and right hip joint angle different to 19．4°±9．9°and knee joint to 2．2°±1．6°during walking．Conclusions：The imbalance on SEMG and isotonic strength of core muscles will cause the body unstable during walking．The suggestions were proposed to pay more attention on the strength balance and coordination training of core muscles individually for race walkers．

core muscles；functional character；race walking technique

G 821；G804．22

A

1005-0000（2010）05-0378-03

2010-03-17；

2010-08-30；錄用日期：2010-09-03

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2006BAK37B03）

于紅妍（1976-），女，山東萊陽人，講師，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與體質(zhì)健康。