穩(wěn)定與多級非穩(wěn)定條件下徒手與負重深蹲的肌電特征研究及其對當前力量訓練的啟示

劉瑞東，洪 揚，陳小平

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穩(wěn)定與多級非穩(wěn)定條件下徒手與負重深蹲的肌電特征研究及其對當前力量訓練的啟示

劉瑞東，洪 揚，陳小平

運用生物力學和運動訓練學的方法，研究在穩(wěn)定與多級非穩(wěn)定條件下徒手和30%最大力量(30%RM)負重深蹲時，軀干與下肢肌肉的募集及其相關關系的變化。選擇14名自愿參與本實驗的大學生男子足球專業(yè)運動員為研究對象，對8塊位于軀干和下肢的深蹲主要肌肉進行了肌電測試。研究結果表明，與穩(wěn)定條件相比，在非穩(wěn)定條件下徒手深蹲時所有肌肉的RMS值無顯著性變化(P>0.05)，在不同級別(A、B和C)非穩(wěn)定條件下徒手或30%RM負重深蹲時肌肉的RMS值亦無顯著性變化(P>0.05)，但與徒手相比，在30%RM負重條件下深蹲時大部分肌肉(7塊)的RMS值出現(xiàn)顯著增長(P<0.05)，表明負重因素對于肌肉發(fā)力的影響明顯大于非穩(wěn)定因素；在非穩(wěn)定條件下，30 %RM負重時能夠顯著提高大部分參與運動肌肉的力量(P<0.05)，而根據(jù)以往的研究，肌肉最大力量在不穩(wěn)定條件下則出現(xiàn)較大幅度的下降，因此，在訓練中應注意區(qū)別“非穩(wěn)定”與“負重”這兩種不同的刺激條件，不能將“非穩(wěn)定”條件簡單地視為單向的提高或降低肌肉力量的訓練手段；隨著不穩(wěn)定程度提高，位于髖關節(jié)附近的臀大肌RMS出現(xiàn)較大幅度的提高，而踝關節(jié)附近的脛骨前肌RMS則出現(xiàn)下降，該結果在一定程度上表現(xiàn)出維持人體平衡的“踝策略”和“髖策略”。

非穩(wěn)定；深蹲；力量訓練；肌電；啟示

1 問題的提出

穩(wěn)定性(stability)是核心力量和功能性力量訓練的核心，以脊柱、骨盆和髖關節(jié)為核心部位的穩(wěn)定有利于全身力量的產生、傳遞和控制，在高速、多變的運動中為四肢的運動建立穩(wěn)定的支撐，并形成合理的肌肉運動“鏈”，銜接、傳遞和協(xié)調肌肉的用力[16]。因此，“穩(wěn)定性”成為近年來力量訓練的關鍵詞。為了快速提高運動員某一肢體環(huán)節(jié)或局部區(qū)域，例如，軀干部位的穩(wěn)定支撐能力，在訓練中大多采用“不穩(wěn)定”條件下的徒手或負重訓練手段，試圖通過這種不穩(wěn)定條件下的力量訓練增強相關肌肉或肌群之間的協(xié)作與配合，達到提高這些部位穩(wěn)定性的效果，為即將收縮發(fā)力的肌肉(群)建立支點，為更快和更有力的肢體運動創(chuàng)造條件[4,6]。

目前，對穩(wěn)定和不穩(wěn)定條件下參與肌肉活動的研究主要來自于康復和健身領域[4,5,10,13,14,21,22]，對競技運動訓練，尤其是基礎性研究的成果較少，而且其研究主要是以比較穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下最大抗阻力量的變化為主[7,15]，對于當前競技運動訓練中已經(jīng)被廣泛應用的非穩(wěn)定條件下的徒手和中、低負重的研究目前尚處于起步階段[1,18]。這種狀況導致目前已經(jīng)在訓練實踐中廣泛運用的徒手和中、低負重的非穩(wěn)定訓練方法仍然缺乏生物學機制的理論支撐，缺乏相應科學研究的佐證，人們還不清楚在“穩(wěn)定”與“非穩(wěn)定”兩種條件下肌肉力量、不同肌肉(肌群)之間力量關系的變化，以及不同不穩(wěn)定程度對力量和力量關系的影響等諸多問題，這些問題無疑削弱了核心力量和功能性力量訓練的科學化水平，影響了這些力量訓練的效果，甚至造成運動損傷的發(fā)生。

本研究運用肌電測試和分析的方法，從生物力學和運動訓練學的角度，研究穩(wěn)定與多級非穩(wěn)定條件下徒手和30% RM負重時，參與運動相關肌肉的募集及其相關關系的變化，為核心力量和功能性力量的訓練提供科學依據(jù)，促進該力量訓練的發(fā)展。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

14名寧波大學體育學院專業(yè)男子足球隊運動員(運動等級均為國家二級水平)為實驗對象(表1)。所選受試者在1年內沒有骨折、肌肉拉傷等運動性傷病，身體健康狀態(tài)良好，實驗前24 h不進行劇烈運動，并熟悉本次實驗所選動作(深蹲)，清楚實驗過程中可能存在的危險。受試者本著自愿的原則，理解實驗意圖并積極參與實驗，付酬并簽署知情同意書。

2.2 實驗設備

1.Vicon紅外高速三維運動分析系統(tǒng)(Vicon MX Motion Capture System)，紅外高速攝像機內置的CMOS傳感器可同時實現(xiàn)高分辨率與高采樣頻率，8攝像頭，采集頻率200 Hz。

2.16道Trigno無線EMG系統(tǒng)(Trigno TM wireless EMG system,USA)，無線EMG傳感器EMG信號寬度20～450 Hz，采集頻率200 Hz，可以與Vicon高速攝像機同步采集數(shù)據(jù)。

3.CAREN六自由度轉動平臺(圖1)。平臺可以在3個正交方向進行搖擺(X)，浪涌(Y)和升沉(Z)，圍繞3個正交軸的旋轉被稱為傾斜(YZ平面)，起伏(XZ平面)和橫擺(XY平面)。

4.其他設備包括平衡氣墊、Polar心率(HR)儀、酒精、棉球若干、秒表、繃帶、膠帶若干。

圖1 本研究運動員在CAREN平臺穩(wěn)定30%RM負重深蹲(S30)示意圖

2.3 實驗設計和流程

本研究在參照前人實驗設計[1，2,18]和對深蹲動作[9，20]進行動作分析的基礎上，選取腹直肌(RA)、下腰部豎脊肌(LLES)、闊筋膜張肌(TFL)、臀大肌(GMa)、臀中肌(GMe)、股直肌(RF)、股二頭肌(BF)和脛骨前肌(TA)共8塊肌肉進行實驗測試。

為了讓受試者熟悉本次實驗的非穩(wěn)定條件，所有受試者在實驗前1周進行了1次適應性練習。本次實驗的穩(wěn)定條件由CAREN六自由度平臺提供，非穩(wěn)定條件分別由CAREN六自由度平臺提供A級(頻率0.8 Hz，幅度×10)、B級(頻率0.8 Hz，幅度×15)和C級(平衡氣墊)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定程度為C>B>A；負重條件分為徒手(0)和30%RM兩種。肌電測試時，受試者被隨機安排進行8種狀態(tài)的深蹲(穩(wěn)定徒手-S0，穩(wěn)定30%RM負重-S30，徒手不穩(wěn)定-A0，不穩(wěn)定30%RM負重-A30，徒手不穩(wěn)定-B0；不穩(wěn)定30%R負重-B30，徒手不穩(wěn)定-C0，不穩(wěn)定30%RM負重-C30)，每種狀態(tài)進行5次測試。

為了保證測試的客觀性和準確性，本研究選取了Mcneely推薦的方法[19]，在肌電測試前1周對所有受試者進行最大力量間接測試，得到每一位受試者的最大力量1 RM。按照Hermens推薦的程序[12]確定表面肌電片粘貼位置、處理體毛、打磨皮膚和酒精消毒，盡可能的確保肌電信號采集的準確性，深蹲動作也制定了相應標準，本實驗采用固定足距、足尖方向(外斜15°)和深蹲深度(下蹲到大腿上沿水平)，以避免由于足距、足尖方向和深蹲深度而影響發(fā)力。

為了確保實驗的客觀性和可靠性，每位受試者均執(zhí)行了從熱身到測試結束統(tǒng)一的測試流程，測試前進行了預備性測試，并在測試過程中運用Polar團隊HR儀進行監(jiān)控，以確保不出現(xiàn)肌肉的疲勞。

2.4 數(shù)據(jù)處理

將實驗原始數(shù)據(jù)導入Delsys EMGworks4.0 軟件，先進行帶通濾波(Filter IIR-Band pass)處理，帶通頻率10～400 Hz，后將濾波后的數(shù)據(jù)進行移動平均(Remove Mean)處理，然后，再將移動平均后的數(shù)據(jù)進行絕對值簡單計算(Absolute Value simple math)。根據(jù)VICON的膝關節(jié)蹲起角度劃分出深蹲周期(圖2)，計算單個周期中的肌肉RMS值。在得出全部肌肉各個狀態(tài)下的RMS值之后，以徒手穩(wěn)定S0狀態(tài)下的RMS值為基準值，計算出其他狀態(tài)下各肌肉RMS的相對值(Relative Value)[11]。各肌肉的RMS值均為5次深蹲測試的平均值，所有數(shù)據(jù)導入Spss 17.0軟件中，進行相關統(tǒng)計學處理。

3 結果與分析

3.1 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下徒手深蹲時各肌肉活性的變化

圖3是徒手深蹲時8塊肌肉非穩(wěn)定(CAREN 平臺A級不穩(wěn)定)與穩(wěn)定條件的肌電均方根(RMS)相對變化率(%)，該指標可以反映各塊肌肉在非穩(wěn)定條件下收縮力的變化情況。

對RMS的配對t檢驗結果表明，在不穩(wěn)定條件下的徒手深蹲與穩(wěn)定相比較，盡管參與活動肌肉RMS的絕對值出現(xiàn)增長或下降(圖3)，但在總體上所有測試肌肉的變化率均基本在10%以內，沒有出現(xiàn)顯著性差異(P>0.05)，說明在不負重的情況下，CAREN 平臺A級不穩(wěn)定并沒有顯著改變這些肌肉的收縮力。從以往的相關研究來看，有關非穩(wěn)定的研究主要集中在“最大肌力”和“柔軟支撐面”兩個實驗條件下，其結論也主要顯示為，非穩(wěn)定條件下參與肌肉的1RM(最大肌力)與穩(wěn)定條件比較普遍出現(xiàn)下降。例如，Behm 等人(2002)研究了在穩(wěn)定支撐面(板凳)和非穩(wěn)定支撐面(瑞士球)上，跖屈踝和伸膝時的力量和相關肌肉的肌電情況，結果發(fā)現(xiàn)非穩(wěn)定條件下的最大伸膝力和跖屈踝力較穩(wěn)定條件分別下降了 70.5%和20.2%。股四頭肌和比目魚肌肌電分別下降了 44.3%和2.9%[6]。這說明對于最大肌力來說，非穩(wěn)定條件會改變參與肌肉的工作關系，一些原來并未參與或參與程度不高的肌肉，尤其是那些維持身體穩(wěn)定的深層小肌群，開始被動員或增加了活動，一些拮抗肌的活動也由于不穩(wěn)定的條件加大了興奮程度，由此而導致主動肌(群)的力量在神經(jīng)調控下出現(xiàn)相應的下降，以便適應參與肌肉之間在不穩(wěn)定條件下重新形成的組合關系。

圖2 本研究運動員VICON深蹲周期劃分示意圖

圖3 本研究運動員在CAREN平臺上徒手非穩(wěn)定(A0)與穩(wěn)定(S0)深蹲時的肌電RMS相對值變化率示意圖

當人體在進行徒手運動時，盡管是在非穩(wěn)定的工作條件下，但由于失去了“負重”這一募集更多運動單位參與運動、提高已被募集運動單位興奮性和增大拮抗肌興奮程度的條件，所以，大部分參與運動肌肉的收縮力并沒有出現(xiàn)顯著的變化。

這一研究結果表明，目前在競技運動訓練中已經(jīng)普遍運用的在非穩(wěn)定條件下的徒手訓練，特別是與本研究類似的硬支撐面的不負重非穩(wěn)定訓練，并不能明顯改變絕大部分參與運動肌肉的收縮力。長期的徒手訓練，盡管是在非穩(wěn)定條件下的訓練，也許能夠動員那些在穩(wěn)定狀態(tài)下沒有或參與程度低的小肌肉，尤其是深層小肌肉參于運動，并增強或改變這部分肌肉的力量，但對于那些主要肌肉(群)。例如，本研究所測試的深蹲動作的臀大肌、股直肌和股二頭肌等大肌肉的刺激不夠，甚至并沒有被募集，不利于這些肌肉力量的進一步發(fā)展。因此，在核心力量和功能性力量的訓練中，應該注意到這一問題所帶來的影響，要從肌肉的募集定律等基礎理論的角度，科學認識并準確把握徒手“非穩(wěn)定”訓練對力量發(fā)展的作用。

3.2 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負重深蹲時各肌肉活動的變化

為了解“負重”因素對穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下軀干和下肢肌收縮力的影響，對穩(wěn)定和不穩(wěn)定條件下的負重與徒手深蹲，以及穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負重深蹲參與肌肉的力量進行了比較分析。

圖4是受試者在穩(wěn)定條件下負重與徒手深蹲的RMS相對比值變化，除TA外，其余7塊肌肉的RMS比值均出現(xiàn)不同程度的增長，其中LLES、GMa、GMe、BF、RF提高的幅度較大，與徒手相比具有顯著性差異(P<0.05)。這表明，在同樣的穩(wěn)定條件下30%最大力量的負重明顯增強了絕大部分參與活動肌肉的收縮力量。

圖4 本研究運動員在CAREN平臺穩(wěn)定條件下負重與徒手深蹲的肌電RMS相對值變化率示意圖

圖5是各塊肌肉在不穩(wěn)定條件下的負重與徒手深蹲RMS相對比值的變化，LLES等5塊肌肉的RMS相對值在30 %負重深蹲時的變化率高于徒手(P<0.05)。該結果顯示，在同樣的不穩(wěn)定條件下，在增加了“負重”的外在干擾條件后，位于骨盆附近的軀干和下肢肌(LLES、GMa、GMe、RF)出現(xiàn)了明顯的肌力增加趨勢。

圖5 本研究運動員在CAREN平臺非穩(wěn)定條件下負重(A30)與徒手深蹲(A0)的肌電RMS相對值變化率示意圖

圖6是穩(wěn)定與不穩(wěn)定條件下負重深蹲RMS相對變化率的比較結果。從結果可以看出，所有測試肌肉的RMS相對變化率之間均不具顯著性，表明在負重深蹲時不穩(wěn)定條件并沒有導致參與活動肌肉收縮力的增大。

圖6 本研究運動員在CAREN平臺非穩(wěn)定負重(A30)與穩(wěn)定負重(S30)條件下深蹲的肌電RMS相對值變化率示意圖

從上述測試結果分析，“負重”是導致測試肌肉募集和興奮程度改變的重要因素，無論是在穩(wěn)定還是非穩(wěn)定條件下，與徒手比較，負重均可以顯著改變大都分參與活動肌肉的收縮力。然而，在同樣負重的情況下，本研究所采用的CAREN 平臺A級非穩(wěn)定條件與穩(wěn)定條件比較并沒有明顯改變肌肉的收縮力，這從另一個方面進一步證明，在本研究實驗條件下改變肌肉興奮性的主要因素仍然是負重，而不是非穩(wěn)定條件。同時，與Anderson 和Behm等人的研究結果[3,6,7]比較，受試者在30% RM負重的情況下，與徒手比較在非穩(wěn)定支撐條件下，軀干和下肢主動肌，例如GMa、GMe和RF等，均出現(xiàn)收縮力增大的現(xiàn)象，而不是降低，這極有可能與負重的“重量”和“非穩(wěn)定”的條件有關。

根據(jù)Hennemann(1965)的募集定律[8]，肌肉的運動單位會隨著運動強度的提高而依次得到募集，因此，在其他條件一致的情況下，負重深蹲的肌肉興奮程度應該高于徒手。然而，當負重程度達到最大時，如果又改變了肌肉的工作條件，將穩(wěn)定變?yōu)榉欠€(wěn)定狀態(tài)，機體為了克服非穩(wěn)定狀態(tài)，會動員一些原來在穩(wěn)定狀態(tài)下并不工作的新的肌肉(群)。例如，那些位于深層的小肌肉(群)，參與運動，同時，也會增強拮抗肌和輔助肌的興奮性程度，此時主動肌群的興奮性就會為了適應新動員的肌肉以及與拮抗肌和輔助肌形成新的平衡而降低自己的興奮性，在結果上就會出現(xiàn)所謂“短板”效應，即在神經(jīng)系統(tǒng)的調節(jié)下以薄弱肌肉(群)為上限的力量效果。這類訓練的優(yōu)點是可以增強那些在穩(wěn)定狀態(tài)下沒有動員或動員程度低的肌肉的力量，但缺點也是顯而易見的，長期的訓練會導致其主要大肌肉力量的下降。

訓練中應高度重視穩(wěn)定與非穩(wěn)定因素對負重力量訓練的影響，厘清“非穩(wěn)定”與“負重”在訓練中的不同作用，不能簡單地將“非穩(wěn)定”視為提高力量能力的訓練手段，也不能將非穩(wěn)定條件下的“負重”效果視為單向的提高或降低肌肉的力量，而應區(qū)別非穩(wěn)定條件下“徒手”與“負重”以及中、低負荷與最大負荷對肌肉力量的不同作用。

3.3 不同非穩(wěn)定條件下徒手與負重深蹲時各肌肉活動的變化

根據(jù)目前競技體育中的核心力量和功能性力量的訓練，非穩(wěn)定訓練一般分為兩種類型的條件，硬支撐面和軟支撐面。本研究的實驗運用了硬支撐面的兩種不穩(wěn)定級別和軟支撐面(氣囊)等3種非穩(wěn)定條件，對這些不同類型和不同級別不穩(wěn)定條件下徒手和負重的深蹲進行了測試和分析。

圖7和圖8是8塊肌肉在3種非穩(wěn)定條件下徒手和負重深蹲時的肌電均方根振幅(RMS)的比較。對RMS的配對T檢驗結果表明，在總體上，大多數(shù)測試肌肉的徒手和負重深蹲在穩(wěn)定(SO)與不穩(wěn)定A、B、C狀態(tài)之間不存在顯著性差異(P>0.05)，也就是說本研究所設定的3個不穩(wěn)定級別并沒有造成徒手或負重深蹲主要參與肌肉收縮力的相應改變。這從另一個角度進一步說明，“非穩(wěn)定”條件并不是導致參與運動主要肌肉力量改變的主導因素，非穩(wěn)定條件下的訓練可能會引起那些在穩(wěn)定狀態(tài)下沒有募集或興奮性不高的深層小肌群力量的變化，而對于主要參與運動的肌肉，例如本研究所測試的GMa、RF和BF等主要肌肉，并不能引起它們興奮性的改變。

值得注意的是，RA、GMa和TA隨著非穩(wěn)定程度的提高而出現(xiàn)顯著性變化，RA在徒手和負重情況下均出現(xiàn)A級與C級(皮囊)之間的差異，而TA則出現(xiàn)A與B和C級之間的顯著差異(P<0.05)，GMa在負重深蹲時在A級與C級(皮囊)，B和C級之間出現(xiàn)顯著性差異。這表明，不同的非穩(wěn)定條件，尤其是硬支撐面與軟支撐面，可能會引起那些以維持人體平衡和穩(wěn)定為主要功能的小肌群力值的改變。RA力值對硬支撐面A、B級之間的變換并沒有表現(xiàn)出相應的改變，而對硬支撐面與軟支撐面的變化則表現(xiàn)出顯著性差異，表明硬和軟兩種支撐面對軀干小肌肉可能具有不同的刺激作用。TA位于小腿的前部，主要功能是維持踝關節(jié)的穩(wěn)定與平衡，本研究中的TA力值對3種不穩(wěn)定級別均表現(xiàn)出顯著差異，而且隨著不穩(wěn)定程度的增加，尤其是從硬支撐面到軟支撐面的轉換，其力量相對值出現(xiàn)下降的趨勢，表明不穩(wěn)定程度的增加并不總帶來這些相關肌肉力值的增長，軟支撐面的不穩(wěn)定有可能造成不利于TA發(fā)力的情況，力值的降低也許也是參與運動肌肉維持身體平衡，形成新的組合關系的必要反應。

圖7 本研究運動員在CAREN 平臺非穩(wěn)定(A0、B0)和平衡氣墊(C0)條件下徒手深蹲時各肌肉肌電RMS相對值示意圖

圖8 本研究運動員在CAREN 平臺非穩(wěn)定(A30、B30)和平衡氣墊(C30)條件下負重深蹲時各肌肉肌電RMS相對值示意圖

近年來，不同的非穩(wěn)定訓練是核心力量和功能性力量訓練受到高度關注的問題，人們一直試圖通過變換“非穩(wěn)定”的程度(大小)或類型(硬或軟支撐面)來增加訓練的難度，以提高肢體局部環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性和克服非穩(wěn)定狀態(tài)的能力。但是，在本研究所設定的非穩(wěn)定范圍內，大部分主要肌肉的力量并沒有隨著非穩(wěn)定級別和類型的變換而得到顯著性變化，表明如果“非穩(wěn)定”支撐可以提高運動員維持平衡的能力的話，那么這種能力的改善也許更多地是來自于參與運動肌肉之間“關系”的變化，而不是各個肌肉“力量”的提高。因此，在當下核心力量和功能性力量的訓練中，應當正確認識肌肉力量提高與肌肉關系改善對機體環(huán)節(jié)穩(wěn)定性的不同作用，根據(jù)專項需求和運動員的具體情況，合理選擇穩(wěn)定與非穩(wěn)定、徒手與負重等不同的訓練方法。

3.4 不同非穩(wěn)定負重對髖、膝和踝關節(jié)肌肉發(fā)力的影響

為了進一步比較深蹲過程中髖、膝和踝關節(jié)在不同穩(wěn)定條件下的作用，將參與深蹲動作的主要肌肉按所在位置和功能劃分為髖關節(jié)肌群、膝關節(jié)附近肌群和踝關節(jié)附近肌群，并對位于這些關節(jié)的典型肌，即GMa、RF和TA進行了重點分析。

以負重穩(wěn)定時各自的RMS值為基數(shù)，對髖、膝和踝肌肉在不同非穩(wěn)定條件下(A、B、C 3種不穩(wěn)定條件)的相對變化率進行了計算和比較(圖9)。研究發(fā)現(xiàn)，與負重穩(wěn)定狀態(tài)比較，A級非穩(wěn)定時的GMa、RF和TA的RMS相對值均出現(xiàn)小幅度降低，隨著不穩(wěn)定程度的增加(B、C級)，GMa和RF的RMS相對值出現(xiàn)明顯提升，而TA則出現(xiàn)先增長(B級)后下降(C級)的變化。

圖9 本研究運動員在CAREN 平臺穩(wěn)定(S30)與非穩(wěn)定(A30、B30)以及平衡氣墊(C30)條件下負重深蹲時各肌肉肌電RMS相對值變化率示意圖

King等人(1994)的研究提出了人體克服失衡的踝、髖、跨步和抓扶策略[17]。他們認為，當不穩(wěn)定程度較低時，如果站立面積大且表面牢固，能確保兩腳與站立面充分接觸，那么人體就會主要以踝關節(jié)的力量維持穩(wěn)定，即踝策略。當不穩(wěn)定程度增大或兩足接觸面較小時，例如，站在平衡氣墊上，人體依靠“踝策略”已不能完全克服失衡狀態(tài)，就會加大髖關節(jié)周圍肌肉的活性來輔助保持穩(wěn)定，即髖策略。當外界干擾刺激強度進一步加大時，踝和髖策略都不能保持人體重心處于支撐面時，人體則會啟動跨步或抓扶策略。

從本研究的相關數(shù)據(jù)來看，在總體上可以通過GMa和TA的活動變化看出踝和髖策略對人體維持平衡的影響，其RMS值隨著不穩(wěn)定程度的增大而出現(xiàn)了類似的變化，當非穩(wěn)定程度較低時(A級)，3塊肌肉的RMS變化率基本相同，當非穩(wěn)定程度增大到B級水平，3塊肌肉的RMS變化率均出現(xiàn)提高，并且GMa的RMS變化率的提高幅度高于脛骨前肌(圖9)。當進一步增大非穩(wěn)定程度之后(C級)，GMa和TA RMS變化率出現(xiàn)了與King等人提出的踝、髖策略類似的變化，GMa的RMS變化率出現(xiàn)較大幅度的提高，而相對應的是TA RMS變化率的下降，即似乎顯示出隨著非穩(wěn)定程度的增大“髖”逐漸取代“踝”成為維持身體穩(wěn)定的主要部位。

鑒于目前的研究條件，至今為止研究者還缺乏這方面的足夠數(shù)據(jù)和研究，人體維持平衡的策略問題仍然處于較為宏觀甚至是哲學層面上的討論。但是，該問題對競技運動訓練是一個極其重要的問題，需要繼續(xù)給予高度地關注。

4 結論

1.從本研究的實驗結果來看，無論是在穩(wěn)定還是非穩(wěn)定條件下，“徒手”訓練基本不造成參與活動肌肉力量的變化，而“負重”則可以顯著改變大都分參與活動肌肉的收縮力，表明“負重”是改變參與運動肌肉力量的必要條件。同時，在不同非穩(wěn)定條件下，無論是徒手還是負重深蹲，其主要肌肉的興奮性并沒有隨著非穩(wěn)定程度的提高而出現(xiàn)顯著性變化，表明“非穩(wěn)定”支撐條件并不是改變參與肌肉力量水平的主要因素。由此可見，在核心力量或功能性力量的訓練時，“負重”因素對于肌肉力量的影響明顯大于“非穩(wěn)定”因素。

2.在負重的非穩(wěn)定訓練中，應注意中小負荷與最大負荷刺激的不同作用，在本研究所設計的30% RM負荷能夠增加大部分參與運動肌肉的力量，而根據(jù)以往的研究，肌肉RM在不穩(wěn)定條件下則出現(xiàn)較大幅度下降的現(xiàn)象。因此，在訓練中不能混淆這兩種不同的刺激條件，不能將“非穩(wěn)定”條件簡單地視為單向的提高或降低肌肉力量的訓練手段。

3.在本研究實驗條件下，GMa和TA的力量隨著不穩(wěn)定程度的增加而出現(xiàn)變化，位于髖關節(jié)附近的GMa RMS變化率出現(xiàn)較大幅度的提高，而位于踝關節(jié)附近的TA RMS變化率則出現(xiàn)下降，該變化在一定程度上表現(xiàn)出King等人提出的人體克服維持平衡的“踝策略”和“髖策略”。

[1]黎涌明，曹春梅，陳小平.非穩(wěn)定支撐面上自由負重練習的肌電分析[J].體育科學，2012，32(6)：39-43.

[2]劉耀榮.非穩(wěn)定支撐條件下阻力訓練對力量和協(xié)調能力的影響[J].成都體育學院學報，2013，(1)：73-77.

[3]ANDERSON K G,BEHM D G.Maintenance of EMG activity and loss of force output with instability[J].J Strength Cond Res，2004,18(3):637-640.

[4]BEN KIBLER W,PRESS J,SCIASCIA A.The role of core stability in athletic function[J].Sports Med,2006,36(3):189-198.

[5]BERGMARK A.Stability of the lumbar spine:A study in mechanical engineering[J].Acta Orthop Scand，1989,(230):20-24.

[6]BEHM D G,ANDERSON K,ROBERT S C.Muscle force and activation under stable and unstable conditions[J].J Strength Cond Res,2002,16(3):416-422.

[7]DAVID G B,ALLISON M,LEONARD,etal.Trunk muscle electromyographic activity with unstable and unilateral exercises[J].J Stre Cond Res，2005,19(1):193-201.

[8]HENNEMAN E,SOMJEN G,DAVID O.Carpenter.Functional significance of cell Size in spinal motoneurons[J].J Neur,1965，28:560-580.

[9]ESCAMILLA R F,FLEISIG G S,ZHENG N,etal.Effects of technique variations on knee biomechanics during the squat and leg press[J].Med Sci Sports Exe,2001,33(9):1552-1566.

[10]FARIES M D,GREENWOOD M.Core training:Stabilizing the confusion[J].Strength Condition J,2007,29(2):10-25.

[11]GOWLAND C,DEBRUIN H,BASMAJIAN J V,etal.Agonist and antagonist activity duing voluntary upper-limb movement in patients with stroke[J].Physical therapy,1992,72:624-633.

[12]HERMENS H J,FRERISKS B,DISSELHORST C K,etal.Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures[J].J Elec Kinesio,2000,10:361-374.

[13]HODGES P W,RICHARDSON C A.Feed forward contraction of transversus abdominis is not influenced by the direction of arm movement[J].Exp Brain Res,1997,(114):362-370.

[14]HODGES P W,RICHARDSON C A.Contraction of the abdominal muscles associated with movement of the lower limb[J].Phys Ther,1997,77(2):132-142.

[15]KENNETH ANDERSON,DAVID G B.Trunk muscle activity increases with unstable squat movements[J].Appl Physiol Nutr Metab,2005,30(1):33-45.

[16]KIBLER W B,PRESS J,SCIASCIA A.The role of core stability in athletic function[J].Sports Med,2006,36(3):316-325.

[17]KING M B,JUDGE J O,WOLFSON L.Functional base of support decreases with age[J].J Gerontol,1994,49(6):258-263.

[18]LI Y,CAO C,Chen X.Similar electromyographic activities of lower limbs between squatting on a reebok core board and ground[J].J Strength Cond Res,2013,27(5):1349-1353.

[19]MCNEELY E.Building strength,in:Rowing faster[M].V Nolte:Human Kinetics,2005:87-98.

[20]NISELL R,EKHOLM J.Joint Load during the parallel squat in powerlifting and force analysis of in vivo bilateral quadriceps tendon rupture[J].Scand J Sports Sci,1986,8(2):63-70.

[21]POP M H,PANJABI M.Biomechanical definitions of spinal instability[J].Spine,1985,(10):255-256.

[22]SAN FRANCISCO SPINE INSTITLTTE.Dynamic Lumbar Stabilization Program[M].San Francisco:San Francisco Spine Institute,1989.

Study of EMG Characteristics during a Deep Squat under Stable and Multi-level Unstable Conditions with Bodyweight and External Loads and Its Enlightenment on the Current Strength Training

LIU Rui-dong,HONG Yang,CHEN Xiao-ping

Based on biomechanics and sports training theory,the recruitment of trunk and lower limb muscles and its relationship were investigated while squatting under stable and multi-level unstable conditions with bodyweight and 30% Repetition Maximum (RM),in order to provide scientific basis for core strength training and functional strength training.Fourteen soccer professional male players volunteered to participate in the study,EMG of eight muscles of trunk and lower limb were tested during squatting.The results indicated that,all the RMS value of the muscles did not change significantly while squatting with body weight under stable and unstable conditions (P>0.05),and all the RMS value of the muscles did not change significantly while squatting with body weight or 30% RM under the conditions of different unstable levels (A,B and C) (P>0.05).But the RMS value of most muscles (seven of eight muscles) significantly increased when the external weight increased from body weight to 30% RM (P<0.05).It indicated that the loading factor for muscle contraction was significantly greater than the influence of unstable factors.Under unstable conditions,30% RM could significantly increase the RMS value of most muscles (P<0.05),however,according to previous studies,muscle?maximal strength showed substantial decline while squatting under unstable conditions.Therefore,"unstable" condition couldn’t be simply regarded as unidirectional increase or reduction of muscle strength training methods.With the increase of unstable extent,the RMS value of gluteus maximus near the hip were dramatically increased,while the RMS value of tibialis anterior near the ankle were decline,to some extent,the result showed that the "ankle strategy" and "hip strategy" to maintain the balance of the human body.

unstable;deepsquat;strengthtraining;EMG;enlightenment

2015-04-10；

2015-07-31

國家社會科學基金資助項目(13BTY049)；浙江省大學生科技成果推廣項目(2014R405080)；寧波大學王寬誠幸?；鹳Y助。

劉瑞東(1990-)，男，山東淄博人，在讀碩士研究生，主要研究方向為運動訓練，E-mail:763689088@qq.com；洪揚(1991-)，女，山東臨清人，在讀碩士研究生，主要研究方向為運動人體科學，E-mail:992572739@qq.com；陳小平(1956-)，男，山東武城人，教授，博士，博士研究生導師，主要研究方向為運動訓練，Tel：(0574)87600227，E-mail：chenxiaoping@nbu.edu.cn。

寧波大學 體育學院，浙江 寧波 315211 Ningbo University,Ningbo 315211,China.

1000-677X(2015)08-0045-07

10.16469/j.css.201508007

G804.2

A