不同方式仰臥起坐腰腹部肌肉表面肌電信號的比較分析

徐玉明，李海鵬，袁 瑩

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不同方式仰臥起坐腰腹部肌肉表面肌電信號的比較分析

徐玉明1，李海鵬2，袁 瑩1

目的：比較不同方式仰臥起坐腰腹部肌肉表面肌電信號，尋求不同健腹器鍛煉效果的實(shí)證。方法：11名男性大學(xué)生分別在傳統(tǒng)仰臥起坐、Ab Rocket(Roc1和Roc2)、Ab King(King1、King2、King3)等不同方式下以不同的頻率(20次/min、30次/min、40次/min)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，對其上腹直肌、下腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌等肌肉表面肌電信號RMS值進(jìn)行比較分析。結(jié)果：Ab King健腹器(King2和King3模式)上腹直肌RMS值顯著高于傳統(tǒng)仰臥起坐時(shí)上腹直肌RMS值(P<0.05)；傳統(tǒng)仰臥起坐下腹直肌RMS值顯著高于Ab Rocket健腹器(P<0.05)，與Ab King健腹器間未見顯著性差異(P>0.05)；傳統(tǒng)仰臥起坐腹外斜肌RMS值顯著高于其余各種運(yùn)動(dòng)方式(P<0.05)；Ab Rocket(Roc2)豎脊肌RMS值顯著高于其他各種方式(P<0.05)。結(jié)論：1)在進(jìn)行仰臥起坐時(shí)，頻率越高，腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌表面肌電均方根振幅RMS值越大，肌肉活動(dòng)越激烈；2)Ab King健腹器與傳統(tǒng)仰臥起坐相比，對腹直肌的刺激顯著更強(qiáng)，但對腹外斜肌的刺激弱，適合以加強(qiáng)腹部肌肉為目的的一般健身者使用；3)Ab Rocket健腹器當(dāng)至少兩對助力彈簧進(jìn)行助力時(shí)，與傳統(tǒng)仰臥起坐相比，對豎脊肌的刺激強(qiáng)，適于超重患者、腰腹部肌肉虛弱的健身者使用。

仰臥起坐；健腹器；腰腹肌；表面肌電

仰臥起坐作為《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中一項(xiàng)重要測試指標(biāo)，在學(xué)校體育領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用[8]。在如今多靜少動(dòng)、體力活動(dòng)日益不足、腹部肥胖高發(fā)的社會背景下，仰臥起坐作為一種獨(dú)特的鍛煉模式，在大眾健身中也備受追捧[9,10,14,17]。隨之而來的是基于仰臥起坐這種鍛煉模式，以“能量消耗速率高、腹部脂肪減少快、省時(shí)省力又省事”等為特點(diǎn)的健腹器應(yīng)運(yùn)而生，并源源不斷地涌向健身市場，有商家打出廣告：“每天鍛煉5分鐘，相當(dāng)于仰臥起坐500次，腹部贅肉輕松變肌肉。”[4,11]然而，現(xiàn)實(shí)生活中，此類訓(xùn)練器械對于腹部肌肉是否能夠產(chǎn)生切實(shí)的訓(xùn)練效果？不同品牌的訓(xùn)練器械之間訓(xùn)練效果是否一致？諸如此類問題尚缺乏實(shí)證支持。鑒于此，本研究選取Ab Rocket與Ab King2種時(shí)下熱銷的健腹器作為對比器械，通過分析腹部肌肉表面肌電指標(biāo)，與傳統(tǒng)的仰臥起坐比較，以期對健腹器的訓(xùn)練效果進(jìn)行驗(yàn)證的同時(shí)，為健身者選擇健腹器提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

通過廣泛宣傳招募，篩選出11名浙江某高校男性大學(xué)生作為受試者(表1)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：身體健康，無急性或慢性腰背痛及腰背傷病史；能正確的完成實(shí)驗(yàn)動(dòng)作；腹部、骶髂及豎脊肌部位皮褶厚度小于12.7 mm；腰腹部未見明顯脂肪堆積。

表 1 本研究受試者基本信息一覽表
Table 1 Details of the Subjects (n=11)

年齡(歲)身高(cm)體重(kg)體脂百分比(%)皮褶厚度(mm)腹部骶髂豎脊肌22．6±2．3174．7±6．068．0±8．412．6±3．36．2±3．46．2±3．75．8±3．2

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

身高/體重計(jì)(國家體育總局體育科學(xué)研究所，健民GMCS-IV)，人體成分測試儀(韓國，Inbody 720)，皮褶厚度計(jì)(國家體育總局體育科學(xué)研究所，“體星”)，仰臥起坐測試儀(國家體育總局體育科學(xué)研究所，健民GMCS-IV)，Ab Rocket健腹器(浙江金華高博工貿(mào)有限公司，KP-AB023B)，Ab King健腹器(浙江金華康大電器有限公司，HD-1001A)，ME 6000八通道肌電儀(芬蘭Mega，WBA-8)。

1.2.2 運(yùn)動(dòng)器械及方式

1.傳統(tǒng)仰臥起坐(Tr)：受試者仰臥于墊子上，雙腿稍分開，屈膝呈90°，髖關(guān)節(jié)呈145°左右，固定雙腳。手臂抱于頭后或交叉在胸前，起坐至雙肘觸及雙膝，然后還原為仰臥，雙肩胛接觸墊為完成一次。

2.Ab Rocket健腹器(Roc)：該器械需要練習(xí)者從類似仰臥起坐的坐位開始，身體克服器械阻力向下躺下，彈簧被拉長，然后在彈簧收縮的幫助下仰起。該器械提供1對助力彈簧(Roc1)和2對助力彈簧(Roc2)2種運(yùn)動(dòng)模式，起坐時(shí)后者比前者省力，躺下時(shí)后者比前者費(fèi)力。

3.Ab King健腹器(King) ：該器械可以調(diào)節(jié)仰起時(shí)的高度，屈膝呈90°，髖關(guān)節(jié)呈180°仰臥于水平面板上，利用上肢力量幫助完成動(dòng)作。該器械提供不同起始高度的King1(高)、King2(中)、King3(低)3種運(yùn)動(dòng)模式。

以上6種運(yùn)動(dòng)方式(Tr、Roc1、Roc2、King1、King2、King3)，受試者均分別按照20次/min(低)、30次/min(中)、40次/min(高)3種頻率進(jìn)行。

1.2.3 肌電測試

本研究主要選取上腹直肌(upper rectus abdominis,UAR)、下腹直肌(lower rectus abdominis,LAR)、腹外斜肌(external oblique abdominis,EOA)、腰豎脊肌(erector spine muscles,ES)為肌電測試主要肌肉。選取各肌肉肌腹部分最隆起處的表面作為電極貼置點(diǎn)，剃除過長、過密毛發(fā)后，用75%的醫(yī)用酒精反復(fù)擦拭皮膚，待皮膚干燥后，將兩塊表面電極沿肌肉纖維長軸方向貼置，2個(gè)電極中心相距2 cm，參考電極貼于與前2塊構(gòu)成等邊三角形的位置，并用醫(yī)用膠布或彈力帶固定無線傳感器[7,14,15]。

每位受試者均采用3種運(yùn)動(dòng)方式分別完成10次左右的仰臥起坐，選取從第3次開始的連續(xù)5次仰臥起坐動(dòng)作肌電信號的均方根振幅值(RMS)作為主要指標(biāo)，并經(jīng)MegaWin 3.0操作軟件進(jìn)行肌電信號分析。

1.2.4 測試步驟

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。受試者在實(shí)驗(yàn)前，對各運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行充分的熟悉，能正確完成動(dòng)作，要求起坐還原速度均勻，動(dòng)作連貫自然。受試者在每次測試前進(jìn)行5 min準(zhǔn)備活動(dòng)(慢走3 min +腰腹部肌肉拉伸2 min)。

實(shí)驗(yàn)流程。為了盡可能的消除實(shí)驗(yàn)過程中的序列效應(yīng)，針對遺留效應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)控制被試在各個(gè)水平條件的測試開始前有足夠的休息時(shí)間，完全恢復(fù)。所有受試者利用拉丁方順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)只對一名受試者進(jìn)行測試。每種運(yùn)動(dòng)模式做一組，每組運(yùn)動(dòng)10次仰臥起坐，組間充分休息至完全恢復(fù)。每位受試者完成所有測試的時(shí)間約為1 h。

圖 1 傳統(tǒng)仰臥起坐、Ab Rocket健腹器、Ab King健腹器及其訓(xùn)練方法示意圖Figure 1. Sample Modes for Traditional Sit ups, Ab Rocket Exercise and Ab King

1.2.5 統(tǒng)計(jì)分析

2 研究結(jié)果

2.1 三因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)的重復(fù)測量方差分析

本研究包含器械、頻率、肌肉3個(gè)因素，器械分6個(gè)水平，頻率分3個(gè)水平，肌肉分4個(gè)部分。Mauchly 球形度檢驗(yàn)顯示，除頻率外，被試內(nèi)其他效應(yīng)器械、肌肉、器械*頻率、器械*肌肉、頻率*肌肉、器械*頻率*肌肉的球形度檢驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到顯著水平，因此，除頻率接受球形度方差分析外，其余均采用Greenhouse-Geisser校正后的方差分析(表2)。

表 2 本研究三因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)的重復(fù)測量方差分析一覽表Table 2 Results of Repeated Measures Analysis of Variance

由表2可知，器械、頻率、肌肉的主體內(nèi)效應(yīng)和器械*肌肉的交互作用均非常顯著(P<0.01)，而器械*頻率、頻率*肌肉的交互作用和器械*頻率*肌肉間三重交互作用不顯著(P>0.05)。

2.1.1 器械因素的多重比較

由表3可知，RMS均值從大到小的運(yùn)動(dòng)方式依次為King3、King2、 King1、 Tr 、Roc1、 Roc2。多重比較表明，除了King1與King2、King1與Tr、King2與King3沒有顯著性差異外，其他水平間均具有顯著性差異。從而提示，Roc、King這2種運(yùn)動(dòng)器械或運(yùn)動(dòng)方式與Tr之間存在顯著性差異(除King1與Tr外)。

表 3 本研究器械因素水平下RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 3 Multiple Comparison of RMS Value between Different Instruments

注：*代表均值差值在 0.05 級別上較顯著，下同。

2.1.2 頻率因素的多重比較

由表4可知，RMS均值從大到小的頻率依次為高(40次/min)、中(30次/min)、低(20次/min)。多重比較表明，低頻率與中頻率間沒有顯著性差異，低頻率與高頻率、中頻率與高頻率之間的差異非常顯著。

表 4 本研究頻率因素水平下RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 4 Multiple Comparison of RMS Value between Different Frequencies

2.1.3 肌肉因素的多重比較

由表5可知，肌肉RMS均值從大到小的肌肉依次為上腹直肌、下腹直肌、腹外斜肌、腰豎脊肌。多重比較表明，腹直肌作為仰臥起坐的主動(dòng)肌，與次動(dòng)肌腹外斜肌及拮抗肌豎脊肌的差異呈非常顯著(P<0.01)，腹直肌中的上下腹直肌間沒有顯著性差異。結(jié)合表2，交互作用的方差分析顯示，僅器械與肌肉的交互作用非常顯著(P<0.01)，且二者均不受頻率高低的影響，因此，后續(xù)研究將肌肉因素固定，考察不同運(yùn)動(dòng)器械水平下腹部肌肉的表面肌電信號更具有實(shí)際意義。

表 5 本研究肌肉因素水平下RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 5 Multiple Comparison of RMS Value between Different Muscles

2.2 不同運(yùn)動(dòng)器械對腰腹部肌肉表面肌電信號的影響

2.2.1 不同運(yùn)動(dòng)器械對上腹直肌表面肌電信號的影響

Mauchly 球形度檢驗(yàn)顯示，器械的球形度檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到顯著水平，因此采用Greenhouse-Geisser校正后的方差分析，F(xiàn)=16.77，P<0.01，所以器械的不同對上腹直肌RMS值的影響非常顯著。

由表6可知，Ab King健腹器的3種模式的上腹直肌RMS值均高于Tr的上腹直肌RMS值，其中，King2、King3與Tr呈非常顯著性差異；Ab Rocket健腹器的2種模式(Roc1、Roc2)的上腹直肌RMS值均顯著低于Tr的上腹直肌RMS值；Ab King健腹器3種模式的上腹直肌RMS值均非常顯著高于Ab Rocket健腹器2種模式的上腹直肌RMS值。Ab King健腹器的3種模式間，King1與King3間具有非常顯著性差異，Ab Rocket健腹器的2種模式間也具有非常顯著性差異。

表 6 本研究器械因素水平下上腹直肌RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 6 Multiple Comparison of RMS Value for UAR between Different Instruments

2.2.2 不同運(yùn)動(dòng)器械對下腹直肌表面肌電信號的影響

Mauchly 球形度檢驗(yàn)顯示，器械的球形度檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到顯著水平，因此采用Greenhouse-Geisser校正后的方差分析，F(xiàn)=14.53，P<0.01，所以器械的不同對下腹直肌RMS的影響非常顯著。

由表7可知，Ab King健腹器的3種模式的下腹直肌RMS值雖均高于Tr的下腹直肌RMS值，但并無顯著性差異；Ab Rocket健腹器的2種模式(Roc1、Roc2)的下腹直肌RMS值均顯著低于Tr的下腹直肌RMS值；Ab King健腹器的3種模式的下腹直肌RMS值均非常顯著高于Ab Rocket健腹器的2種模式的下腹直肌RMS值。Ab King健腹器的3種模式間，僅King1與King3間有顯著性差異；Ab Rocket健腹器的2種模式間有非常顯著性差異。

表 7 本研究器械因素水平下下腹直肌RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 7 Multiple Comparison of RMS Value for IAR between Different Instruments

2.2.3 不同運(yùn)動(dòng)器械對腹外斜肌表面肌電信號的影響

Mauchly球形度檢驗(yàn)顯示，器械的球形度檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到顯著水平，因此采用Greenhouse-Geisser校正后的方差分析，F(xiàn)=11.08，P<0.01，所以器械的不同對腹外斜肌RMS的影響非常顯著。

由表8可知，Tr的腹外斜肌RMS值均顯著高于其他器械方式的腹外斜肌RMS值。King3與King1及Ab Rocket健腹器的2種模式分別具有顯著性差異；Roc2的腹外斜肌RMS值均顯著低于其他器械的腹外斜肌RMS值。

表 8 本研究器械因素水平下腹外斜肌RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 8 Multiple Comparison of RMS Value for OEA between Different Instruments

2.2.4 不同運(yùn)動(dòng)器械對腰豎脊肌表面肌電信號的影響

Mauchly 球形度檢驗(yàn)顯示，器械的球形度檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到顯著水平，因此采用Greenhouse-Geisser校正后的方差分析，F(xiàn)=18.10，P<0.01，所以器械的不同對腰豎脊肌RMS的影響非常顯著。

由表9可知，Ab Rocket中Roc2的腰豎脊肌RMS值同其他5種運(yùn)動(dòng)器械中腰豎脊肌RMS值具有顯著性差異，其余各種運(yùn)動(dòng)器械間并無顯著性差異。

2.2.5 不同固定因素下腰腹部各肌肉RMS均值比較

當(dāng)肌肉因素固定時(shí)，不同運(yùn)動(dòng)器械下腰腹部肌肉RMS均值如圖2所示。上、下腹直肌RMS值從大到小的運(yùn)動(dòng)方式依次均為King3、King2、 King1、 Tr、Roc1、 Roc2；腹外斜肌RMS值從大到小的運(yùn)動(dòng)方式依次為Tr、King3、King2、 King1、 Roc1、 Roc2；豎脊肌RMS值從大到小的運(yùn)動(dòng)方式依次為Roc2、King2、Tr、Roc1、King3、King1。

表 9 本研究器械因素水平下腰豎脊肌RMS值及多重比較分析結(jié)果一覽表Table 9 Multiple Comparison of RMS Value for ES between Different Instruments

圖 2 同一肌肉因素下不同運(yùn)動(dòng)器械中RMS值比較示意圖Figure 2. Comparison of RMS Values for Different Instruments

2.3 器械水平固定下的肌肉因素簡單效應(yīng)檢驗(yàn)

為了進(jìn)一步觀察器械對各肌肉的影響，同時(shí)從另一方面反映器械的特點(diǎn)，本研究在器械水平固定下，對肌肉因素進(jìn)行簡單效應(yīng)檢驗(yàn)。Mauchly球形度檢驗(yàn)顯示，器械的球形度檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到顯著水平，因此采用Greenhouse-Geisser校正后的方差分析，F(xiàn)=3.27，P<0.05，所以在不同器械水平下肌肉的簡單效應(yīng)非常顯著。

表 10 本研究器械因素水平下不同肌肉RMS間多重比較分析結(jié)果一覽表Table 10 Multiple Comparison of RMS Value for Same Instruments between Different Muscles

由表10可知，腹外斜肌RMS值同其他3種肌肉RMS值具有顯著性差異，其余各種肌肉RMS值之間并無顯著性差異。當(dāng)器械因素固定時(shí)，不同肌肉RMS值之間的比較如圖3所示。除Roc2中肌肉RMS值從大到小依次為：上腹直肌、腰豎脊肌、下腹直肌、腹外斜肌外，其余5種運(yùn)動(dòng)器械中肌肉RMS值從大到小依次為：上腹直肌、下腹直肌、腰豎脊肌、腹外斜肌。

圖 3 同一運(yùn)動(dòng)器械下不同肌肉RMS值比較示意圖Figure 3. Comparison of RMS Values for Different Muscles

3 分析與討論

仰臥起坐是鍛煉腰腹部核心力量最常用的方式之一[10,14,15]。RMS值作為肌電信號時(shí)域分析的指標(biāo)之一，主要用于描述數(shù)據(jù)靜態(tài)特征，反映一定時(shí)間內(nèi)的肌肉放電的平均水平，與運(yùn)動(dòng)單位募集的數(shù)量和肌纖維放電的同步化有關(guān)，因此，RMS值被用來測量肌肉活動(dòng)的時(shí)間，判斷肌肉活動(dòng)的開始時(shí)間和停止時(shí)間，以及估計(jì)肌肉產(chǎn)生肌力的大小[2,5]。本研究通過對上腹直肌、下腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌在Ab Rocket健腹器(Roc1、Roc2)、Ab King健腹器(King1、King2、King3)及傳統(tǒng)仰臥起坐(Tr)6種不同方式下肌電信號RMS值進(jìn)行采集分析，探究不同健腹器是否可以替代或超越仰臥起坐，以及是否能夠?qū)ρ共亢诵牧α坑?xùn)練產(chǎn)生良好的效果。

畢霞等[1]利用表面肌電分析系統(tǒng)測試33例健康青年人在穩(wěn)定平面和不穩(wěn)定平面下各完成俯臥撐、屈膝雙橋運(yùn)動(dòng)、反橋運(yùn)動(dòng)、雙橋運(yùn)動(dòng)、端坐5個(gè)動(dòng)作的腰腹部肌肉肌電信號，結(jié)論是腰腹部肌群在不穩(wěn)定平面比在穩(wěn)定平面下更容易激活。王嶸等[6]用表面肌電法對15名男子游泳運(yùn)動(dòng)員腹直肌在不同形式(小腿擱凳仰臥起坐、斜靠仰臥起坐和直腿仰臥起坐)和不同運(yùn)動(dòng)頻率的仰臥起坐練習(xí)下的肌電特征進(jìn)行了分析。3種運(yùn)動(dòng)頻率分別設(shè)置為：1)勻速動(dòng)作頻率：30次/min，每次起與落的時(shí)間為1∶1；2)加速頻率：20 次/min，每次起與落的時(shí)間為1∶3；3)減速頻率：20 次/min，每次起與落的時(shí)間為3∶1。將完整的1個(gè)仰臥起坐分為向心收縮階段和離心收縮階段進(jìn)行肌電信號分析，進(jìn)而提出：1)無論是離心收縮過程，還是向心收縮過程，斜靠仰臥起坐姿勢時(shí)，腹直肌訓(xùn)練鍛煉效果最好；2)仰臥起坐動(dòng)作練習(xí)時(shí)，在加速頻率下利用斜靠仰臥起坐動(dòng)作，鍛煉效果較好。該研究結(jié)果表明，仰臥起坐速度越慢，肌肉收縮越接近于等長收縮，因此，本研究設(shè)計(jì)了3種頻率(20次/min、30次/min、40次/min)的傳統(tǒng)仰臥起坐，起與落用相同的時(shí)間，相關(guān)研究結(jié)果也證實(shí)了40次/min時(shí)不同方式仰臥起坐各部位肌肉RMS值最高。

本研究中不同方式仰臥起坐對腹直肌產(chǎn)生的刺激由大到小的排列順序依次為King3、King2、 King1、Tr 、Roc1、Roc2，與受試者主觀難易程度一致。從運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)角度來看，Ab King健腹器需要受試者的手臂在頭上方扶住把手，拉長了腹直肌的起始長度，在練習(xí)的過程中，相比于傳統(tǒng)仰臥起坐需要?jiǎng)訂T更多更強(qiáng)的肌肉活動(dòng)才能完成動(dòng)作。Ab King健腹器的3種模式中，只有起始高度為最小負(fù)荷的King1和傳統(tǒng)仰臥起坐下固定點(diǎn)在同一高度，而更大負(fù)荷的King2和King3的起始高度均在下固定點(diǎn)之下。此外，在仰臥起坐向心收縮開始階段及離心收縮末尾階段時(shí)，身體重量阻力最大，軀體卷曲或伸展過程中，離下固定點(diǎn)較遠(yuǎn)的上腹直肌比離下固定點(diǎn)較近的下腹直肌需要?jiǎng)訂T更多的肌肉力量；而在向心收縮末尾階段及離心收縮開始階段時(shí)，身體重量阻力已降至整個(gè)過程中最小，此時(shí)靠近下固定點(diǎn)的下腹直肌主要發(fā)力把身體拉近下固定點(diǎn)，正因如此，不同運(yùn)動(dòng)器械中上腹直肌RMS值均要大于下腹直肌RMS，這一點(diǎn)同陳玉婷[3]的研究有一定的相似性。Hamlyn等[12]曾通過對動(dòng)態(tài)舉重訓(xùn)練及靜態(tài)穩(wěn)定訓(xùn)練時(shí)下腹直肌、腹外斜肌、上腰部豎脊肌及腰骶部豎脊肌等不同部位肌肉RMS的測定，證明了在不同負(fù)重下，隨著強(qiáng)度的增加，肌肉的活動(dòng)增強(qiáng)，這一點(diǎn)與本研究結(jié)果一致。本研究中Ab King健腹器按負(fù)荷從大到小的模式排列為King3、King2、King1，在主動(dòng)肌腹直肌和次動(dòng)肌腹外斜肌的RMS影響上，大小排列與負(fù)荷大小排列一致。Ab Rocket健腹器中Roc2模式比Roc1模式降低了仰臥起坐中起的負(fù)荷，提高了落的強(qiáng)度，肌肉肌電RMS值表現(xiàn)出相應(yīng)的結(jié)果。

腹直肌作為仰臥起坐中主動(dòng)肌，僅在Ab King健腹器(King2和King3兩種模式)表現(xiàn)出上腹直肌RMS值分別顯著地高于傳統(tǒng)仰臥起坐時(shí)上腹直肌RMS值(P<0.05)，而Ab Rocker健腹器(Roc1和Roc2兩種模式)上、下腹直肌RMS值則均顯著低于仰臥起坐時(shí)上、下腹直肌RMS值(P<0.05)。由此可見，Ab Rocket對腹直肌的鍛煉效果并不理想，相比Ab Rocket健腹器而言，傳統(tǒng)仰臥起坐對腹直肌還存在著一定的優(yōu)勢。但如果為了進(jìn)一步提高上腹直肌肌肉活性則可以選擇Ab King健腹器，并且需將健腹器的動(dòng)作起始高度盡可能降低(增加難度)方能產(chǎn)生優(yōu)于仰臥起坐的效果。究其原因，主要在于Ab King健腹器相比于傳統(tǒng)仰臥起坐拉長了腹直肌的起始長度，同時(shí)使得負(fù)荷增大，所以對腹直肌RMS的影響而言,Ab King健腹器要高于傳統(tǒng)仰臥起坐，并且上腹直肌間的差異要大于下腹直肌間的差異。而Ab Rocket健腹器由于設(shè)置了彈簧助力結(jié)構(gòu)，使得仰臥起坐中起的動(dòng)作更省力，而落時(shí)如果身體重量小于彈簧助力則需要?jiǎng)訂T豎脊肌向下運(yùn)動(dòng)，彈簧越多，助力越大，這種效應(yīng)就越大。所以在對腹直肌的影響上，可以理解為Roc2比Roc1多了1對彈簧，Roc1比Tr又多了1對彈簧，難易程度自然也就由小到大排列為Roc2、Roc1、Tr，三者間RMS值得差異也就隨之呈現(xiàn)。

腹外斜肌通常作為仰臥起坐中的次動(dòng)肌。本研究中不同方式對腹外斜肌產(chǎn)生的刺激從大到小的依次為Tr 、King3、King2、 King1、 Roc1、 Roc2，而且傳統(tǒng)仰臥起坐的腹外斜肌RMS值顯著高于其他模式，腹外斜肌RMS值(P<0.05)。原因主要在于Ab King健腹器的動(dòng)作要求是上肢張開固定于頭上方，拉長了腹直肌、腹外斜肌起始初長度，但腹外斜肌與腹直肌不同的，是在Ab King健腹器的仰躺狀態(tài)到坐起的狀態(tài)過程中，上肢一直固定于頭上方，導(dǎo)致腹直肌肌肉長度有拉長到縮短的過程，而離下固定點(diǎn)較遠(yuǎn)的腹外斜肌的肌肉長度幾乎沒有變化，近似于等長收縮；而傳統(tǒng)仰臥起坐將手放于頭后，手臂緊靠身體，并沒有拉長腹外斜肌起始長度。Hamlyn等[12]研究提出，等動(dòng)練習(xí)對核心肌肉產(chǎn)生的效應(yīng)能達(dá)到甚至超過等長練習(xí)的效果，從而解釋了傳統(tǒng)仰臥起坐的腹外斜肌RMS值均顯著高于其他所有方式腹外斜肌RMS值的原因。Ab Rocket健腹器的彈簧助力裝置決定了作為次動(dòng)肌的腹外斜肌相比于傳統(tǒng)仰臥起坐變得更省力。Ab King健腹器與Ab Rocket健腹器(Roc1)在腹外斜肌上的差異不顯著，但Roc2的腹外斜肌RMS值卻顯著低于其他所有方式。

豎脊肌往往以拮抗肌的方式在仰臥起坐中發(fā)揮作用。本研究中不同方式對豎脊肌產(chǎn)生的刺激從大到小的依次為Roc2、King2、Roc1、Tr 、King3、King1，其中僅Roc2豎脊肌RMS值顯著高于其他所有方式。Roc1模式與Ab King健腹器及傳統(tǒng)仰臥起坐無差異，主要原因在于，彈簧的助力低于體重的負(fù)荷，受試者落時(shí)不需要?jiǎng)佑秘Q脊肌；而Roc2的彈簧助力高于受試者體重負(fù)荷，使得豎脊肌得以激活。由此可見，若以提升豎脊肌活性為目的，可以選擇Ab Rocket健腹器，且需選擇2對助力彈簧方能達(dá)到有效的鍛煉效果。

以仰臥起坐為基礎(chǔ)模型的腹部訓(xùn)練器有很多種形式，有學(xué)者就不同腹部訓(xùn)練器同仰臥起坐的訓(xùn)練效果之間進(jìn)行了比較。Sternlicht等[16]以33名成年人(其中13名女性)為實(shí)驗(yàn)受試，選取Ab Roller Plus，Torso Track 2，AB-DOer Pro，Perfect Abs 4種便攜式腹部訓(xùn)練器同傳統(tǒng)仰臥起坐鍛煉時(shí)腹部肌肉(上腹直肌、下腹直肌、腹外斜肌、股直肌)的表面肌電RMS值進(jìn)行比較研究，結(jié)果顯示，各種腹部訓(xùn)練器同傳統(tǒng)仰臥起坐肌電信號間比較時(shí)不僅不存在性別差異，而且，諸如Ab Roller Plus、Torso Track 2(高強(qiáng)度)的訓(xùn)練器或訓(xùn)練模式同傳統(tǒng)仰臥起坐的腹部肌肉活性間也不存在顯著性差異。AB-DOer、Torso Track 2(低強(qiáng)度)以及Perfect Abs(坐姿起始+低強(qiáng)度)訓(xùn)練時(shí)腹部的表面肌電信號均顯著低于傳統(tǒng)仰臥起坐；4種腹部訓(xùn)練器中，只有Perfect Abs(臥姿起始+中或高強(qiáng)度)訓(xùn)練時(shí)腹部的表面肌電信號則顯著高于傳統(tǒng)仰臥起坐。之所以如此，關(guān)鍵在于Perfect Abs是4種健腹部訓(xùn)練器中唯一個(gè)按傳統(tǒng)仰臥起坐在解剖學(xué)上模擬設(shè)計(jì)的，并且在練習(xí)時(shí)可以按需要增加負(fù)荷。

如果各種腹部訓(xùn)練器不僅是簡單地模仿傳統(tǒng)仰臥起坐模式，而是能進(jìn)一步通過依靠外部阻力來提高腹部肌肉的參與程度，那么形式多樣的腹部訓(xùn)練器將更加有效。有研究表明，如若不增加額外負(fù)荷，僅依靠自身體重進(jìn)行健腹器鍛煉時(shí)，只有個(gè)別腹部訓(xùn)練器在較高難度模式時(shí)產(chǎn)生的腰腹部肌肉活性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)仰臥起坐[9,13]。

4 結(jié)論

1.在進(jìn)行仰臥起坐時(shí)，頻率越高，腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌表面肌電RMS值越大，肌肉活動(dòng)越激烈。

2.Ab King健腹器與傳統(tǒng)仰臥起坐相比，對腹直肌的刺激上更強(qiáng)，但對腹外斜肌的刺激弱，綜合而言適合以加強(qiáng)腹部肌肉為目的的一般健身者使用。

3.當(dāng)Ab Rocket健腹器至少2對助力彈簧進(jìn)行助力時(shí)，與傳統(tǒng)仰臥起坐相比，對豎脊肌的刺激強(qiáng)，適于超重患者、腰腹部肌肉虛弱的健身者使用。

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Comparative Analysis on Abdominal Muscles Surface EMG Signals from Several Different Forms of Sit-ups

XU Yu-ming1,LI Hai-peng2,YUAN Ying1

Objective:The aim of this study was to compare abdominal muscles surface EMG signals from different forms of sit-ups with the purpose of seeking more evidence for the effect of exercise.Methods:A total of 11 male college students were recruited to finish the exercise of traditional sit-up,Ab Rocket (Roc 1 & Roc 2) and Ab King (King1,King2 & King3) separately.RMS values of upper rectus abdominis,lower rectus abdominis,external oblique abdominis and erector spine muscles were analyzed under the frequency of 20 repeats/min,30 repeats/min and 40 repeats/min.Results:Firstly,RMS value of upper rectus abdominis in Ab King 2 and Ab King3 were significantly higher than traditional sit-ups (P<0.05);Secondly,RMS values of lower rectus abdominis in traditional sit-ups was significantly higher than Ab Rocket (P<0.05),but almost same to Ab King;Thirdly,RMS value of external oblique abdominis in traditional sit-ups was significantly higher than Ab Rocket and Ab King separately (P<0.05);Finally,RMS value of erector spine muscles in Ab Rocket 2 was the highest among all sit-ups forms (P<0.05).Conclusions:1) Higher frequency induced higher RMS values among all muscles in different sit-ups forms;2) Rectus abdominis,not external oblique abdominis,were more sensitive for the stimulate in Ab King than traditional sit-ups,so that it’s suitable for the common body builder;3) Two more auxiliary springs in Ab Rocket will generate more stimulates for erector spine muscles than traditional sit-ups,therefore,it was suitable for the people with overweight or weak muscle strength.

sit-ups;portableabdominaltrainingdevices;Abdominalmuscles;surfaceEMG

2015-05-09；

2015-09-26

徐玉明(1969-)，男，河北邢臺人，教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體科學(xué)、體育測量評價(jià)，Tel：(0571)28861325，E-mail：xuyuming110@126.com。

1.杭州師范大學(xué)，浙江 杭州 310036；2.上海體育學(xué)院，上海 200438 1.Hangzhou Normal University，Hangzhou 310036,China；2.Shanghai University of Sport，Shanghai 200438,China.

1002-9826(2015)06-0121-07

10.16470/j.csst.201506017

G804.6

A