羽毛球?qū)ｍ椷\動對踝關(guān)節(jié)肌肉共收縮活動的影響研究

王樂軍，陳景源，馬愛迪，游松輝，李 巖，牛文鑫，龔銘新

WANG Le-jun1，CHEN Jing-yuan1，MA Ai-di1，YOU Song-hui1，LI Yan2，NIU Wen-xin3，GONG Ming-xin1

羽毛球?qū)ｍ椷\動對踝關(guān)節(jié)肌肉共收縮活動的影響研究

王樂軍1，陳景源1，馬愛迪1，游松輝1，李 巖2，牛文鑫3，龔銘新1

WANG Le-jun1，CHEN Jing-yuan1，MA Ai-di1，YOU Song-hui1，LI Yan2，NIU Wen-xin3，GONG Ming-xin1

目的：對比高水平羽毛球?qū)ｍ椷\動員與普通大學生在等速屈伸踝關(guān)節(jié)運動中的拮抗肌共收縮水平，探討羽毛球?qū)ｍ椷\動對屈伸踝關(guān)節(jié)運動中拮抗肌共收縮水平的影響作用，從神經(jīng)生理學角度揭示羽毛球?qū)ｍ椷\動與踝關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉控制的內(nèi)在聯(lián)系。方法：受試者以8名高校高水平羽毛球運動員作為實驗組，10名普通大學生為對照組。分別進行屈伸踝關(guān)節(jié)靜態(tài)最大自主收縮力測試，并以30°/s、60°/s、120°/s、180°/s的角速度進行踝關(guān)節(jié)屈伸運動。記錄實驗過程中受試者屈伸踝關(guān)節(jié)峰值力矩和受試者脛骨前肌、外側(cè)腓腸肌表面肌電信號（sEMG）?；趕EMG計算踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈運動中的拮抗肌共收縮水平。采用重復測量方差分析對實驗組與對照組測試參數(shù)的差異性進行檢驗（主體內(nèi)因素：關(guān)節(jié)收縮角速度；主體間效應(yīng)：實驗組-對照組）。結(jié)果：實驗組在4種角速度下的屈、伸踝關(guān)節(jié)峰值力矩都顯著高于對照組，其中背屈峰值力矩的差別尤為明顯。實驗組受試者踝關(guān)節(jié)背屈時的拮抗肌共收縮水平要顯著低于對照組，而跖屈時的拮抗肌共收縮水平則無顯著性差異。結(jié)論：長期的羽毛球?qū)ｍ椷\動引起踝關(guān)節(jié)背屈運動的拮抗肌共收縮水平降低，關(guān)節(jié)凈力矩及肌肉收縮效率提高。這些羽毛球運動引起的拮抗肌共收縮活動改變，是在專項運動對人體運動能力的特定需要下，運動皮層及脊髓等中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能活動產(chǎn)生適應(yīng)性改變，并在此基礎(chǔ)上形成拮抗肌活動控制的特定固化模式而產(chǎn)生的。

羽毛球運動；踝關(guān)節(jié)；拮抗肌共收縮；表面肌電信號

1 前言

在人體運動中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對主動肌與拮抗肌的協(xié)同控制是實現(xiàn)肢體協(xié)調(diào)運動的基本條件［3，24］。一方面，中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過“交互抑制”弱化拮抗肌的活動，以保證關(guān)節(jié)收縮效率和產(chǎn)生適宜的關(guān)節(jié)凈力矩，進而完成特定的運動任務(wù)［14，18，20］。另一方面，在主動肌收縮的同時，拮抗肌在高位中樞的調(diào)控下維持一定的收縮活動，以保障運動中關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和合理分配關(guān)節(jié)周圍組織載荷等［19，26，35］。交互抑制與共激活共同作用于拮抗肌的活動控制過程，并構(gòu)成關(guān)節(jié)收縮效率與關(guān)節(jié)穩(wěn)定性相互聯(lián)系和相互制約的對立統(tǒng)一關(guān)系。

運動訓練可以顯著提高肌肉收縮力量和關(guān)節(jié)凈力矩水平。前期研究表明，除了肌肉本身圍度增加的因素，運動訓練所引起的神經(jīng)肌肉控制機制適應(yīng)性變化亦在肌肉力量增長中發(fā)揮重要的作用［2］。在諸多引起肌肉力量增加的神經(jīng)控制機制中，拮抗肌共收縮活動水平的降低被認為是引起關(guān)節(jié)凈力矩增加的重要潛在原因。例如，Bazzucchi等［10］的研究發(fā)現(xiàn)，高水平網(wǎng)球運動員在等速屈肘運動中的拮抗?。湃^肌）共收縮水平要顯著低于普通受試者；對膝關(guān)節(jié)伸肌的等動收縮測試結(jié)果顯示，優(yōu)秀運動員的半腱肌拮抗力明顯低于經(jīng)常靜坐的受試者［2，8］。但也有研究發(fā)現(xiàn)，在運動訓練引起肌肉力量增加的同時，拮抗肌的拮抗作用在不同年齡和性別組內(nèi)并未表現(xiàn)出一致性的減?。?，25］。因此，對拮抗肌共收縮活動在肌肉力量訓練中所起作用的認識，仍需進一步的研究與探討。

羽毛球是一項劇烈的運動，在羽毛球運動過程中，運動員需要完成眾多快速啟動、疾跑急停和快速跳躍等動作，對運動員下肢各關(guān)節(jié)的運動能力都有非常高的要求。此外，長期的羽毛球?qū)ｍ椷\動也在促使下肢神經(jīng)肌肉活動得以訓練和改進。前期研究發(fā)現(xiàn)，羽毛球運動員下肢運動能力表現(xiàn)出較強的專項特征，并在下肢運動能力、下肢肌肉收縮效率等方面顯著優(yōu)于普通受試者［9，37］。但是，對于這些改變背后的潛在機制卻鮮有研究報道。因此，本研究通過對比分析高水平羽毛球?qū)ｍ椷\動員與普通大學生等速屈伸踝關(guān)節(jié)運動中的拮抗肌共收縮水平，探討羽毛球?qū)ｍ椷\動對屈伸踝關(guān)節(jié)運動中拮抗肌共收縮水平及神經(jīng)肌肉控制機制的影響作用。

2 研究對象、方法與步驟

2.1 研究對象

本實驗受試者皆為男性，隨機選取8名高校高水平羽毛球運動員作為實驗組，上海市高校普通在讀本科生和研究生10名作為對照組（未進行過任何系統(tǒng)的專業(yè)運動訓練）。實驗組都接受過5年以上的羽毛球?qū)ｍ椷\動，且皆為國家一級以上運動員，平時每周至少進行5次、每次2 h的羽毛球?qū)ｍ椷\動。所有受試者在實驗前需接受問卷調(diào)查，確保受試者無踝關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病和重大疾病史，身體健康狀況良好。在實驗前告知受試者相關(guān)的測試方法、程序及注意事項，并簽訂研究內(nèi)容知情同意書。受試者基本情況如表1所示。

2.2 實驗程序

受試者在測試前進行充分的準備活動后，仰臥在Contrex肌力測試系統(tǒng)（瑞士CONTREX公司，型號PM1/ MK2a，b）的測試床上，采用綁帶將上身與測試床縛在一起以限制軀干的運動。兩手交叉置于胸前。右足放置于踏板上并固定。調(diào)節(jié)杠桿臂的位置，使受試者髖關(guān)節(jié)固定于145°，右膝固定于120°，踝關(guān)節(jié)處于中立位［29］。受試者保持此姿勢，對受試者進行3次踝關(guān)節(jié)屈、伸肌靜態(tài)自主最大收縮力（MVC）測試，每次測試時間20 s，各次測試的時間間隔為5 min，取最大值作為該受試者最大屈、伸踝關(guān)節(jié)的MVC。

表1 受試者基本情況Table 1 Basic Information of Subjects

受試者進行充分的休息后，繼續(xù)保持上述MVC測試姿勢，分別按以下順序進行4組恒定角速度的測試：第1組角速度：30°/s，向心性踝關(guān)節(jié)屈伸運動×3次；第2組角速度：60°/s，向心性踝關(guān)節(jié)屈伸運動×3次；第3組角速度：120°/s，向心性踝關(guān)節(jié)屈伸運動×3次；第4組角速度：180°/s，向心性踝關(guān)節(jié)屈伸運動×3次。前后兩組測試之間休息3min。采用伸肌向心/屈肌向心測試模式。測試時踝關(guān)節(jié)角度的運動范圍為-10°～ 30°［5］。記錄實驗過程中受試者屈伸踝關(guān)節(jié)峰值力矩等參數(shù)。

采用Delsys無線EMG采集系統(tǒng)（DS-B04，Bagnoli?-16 Desktop EMG system，DelsysInc.，Boston，MA）記錄實驗過程中受試者右側(cè)脛骨前肌和外側(cè)腓腸肌表面肌電信號（sEMG）。放置電極前首先進行去毛處理，并用磨砂膏打磨皮膚表面以去除角質(zhì)和表面污垢，之后用75%酒精棉球清理皮膚表面，以減小阻抗。采用雙面膠將測試電極固定于測試肌肉皮膚表面。電極位置參照Seniam（http：// seniam.org）所建議的測試標準進行貼放，信號采樣頻率為2 000 Hz。

2.3 數(shù)據(jù)的處理與分析

1.Tongji University，Shanghai 200092，China；2. Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；3.Tongji University，Shanghai 200092，China.

實驗測試完成后，將Contrex測試數(shù)據(jù)導出，獲取屈、伸踝關(guān)節(jié)峰值力矩參數(shù)。sEMG數(shù)據(jù)從Delsys EMG works Analysis 4.2.0.0軟件系統(tǒng)導出后，通過MATLAB 2009 Ra軟件編程實現(xiàn)sEMG數(shù)據(jù)的處理與分析工作，其主要分為以下步驟：

1.sEMG濾波

采用4階Butterworth濾波器對采集的sEMG進行帶通濾波處理，濾波頻率5-500Hz，濾波模式為零相位偏移濾波，濾波強度24 dB/oct。

2.sEMG全波整流和標準化處理

對MVC測試和4種關(guān)節(jié)角速度等速收縮過程中記錄的sEMG信號分別進行全波整流和平均化處理，平均化處理的時間寬度設(shè)置為0.01 s。

3.sEMG分段

對于某受試者以特定關(guān)節(jié)角速度進行的3次踝關(guān)節(jié)等速收縮，根據(jù)Contrex測試數(shù)據(jù)，選擇最大峰值力矩所對應(yīng)的sEMG數(shù)據(jù)為分析數(shù)據(jù)源。對該次收縮數(shù)據(jù)，以主動肌sEMG為參照，確定主動肌激活時間階段。肌肉激活時間標準為：sEMG的幅值高于肌肉安靜時肌電水平標準差的3倍且持續(xù)50 ms時間以上［4，12］。以該時間階段內(nèi)的主動肌與拮抗肌sEMG為后期分析數(shù)據(jù)源。對于MVC測試數(shù)據(jù)，選擇峰值力矩出現(xiàn)前后的1.024 s sEMG數(shù)據(jù)作為計算EMGMVC指標的數(shù)據(jù)源。

4.AEMG計算

設(shè)EMGt為所測定的某肌肉在時間t時刻肌電信號值（已進行全波整流和平均化處理），則該肌肉在運動時間［t1，t2］階段內(nèi)的平均肌電振幅AEMG為：

5.AEMG指標的標準化處理

對于在角速度J（J=30o/s、60o/s、120o/s、180o/s）屈伸踝關(guān)節(jié)運動過程中記錄sEMG的AEMGJ指標，其標準化公式如下：

其中，AEMGJ為某肌肉sEMG的AEMG指標在標準化之前的值，為標準化后的值，AEMGMVC為該肌肉在進行MVC測試時記錄的sEMG平均肌電幅值。

2.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

選用KS檢驗（Kolmogorov–Smirnov test）對各分析數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗。實驗組與對照組靜態(tài)屈、伸踝關(guān)節(jié)自主最大收縮力的差異性采用獨立樣本t檢驗進行檢驗。實驗組與對照組不同角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中關(guān)節(jié)最大輸出力矩和主動肌、拮抗肌收縮水平的差異性采用重復測量的方差分析進行檢驗（主體內(nèi)因素：關(guān)節(jié)收縮角速度；主體間效應(yīng)：實驗組-對照組）。差異的顯著性水平為P＜0.05。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析工作在IBM SPSS Statistics 13.0軟件環(huán)境下完成。

3 研究結(jié)果

3.1 踝關(guān)節(jié)靜態(tài)屈、伸自主最大收縮力

靜態(tài)屈、伸踝關(guān)節(jié)自主最大收縮力矩如圖1所示。通過圖1可以看出，實驗組踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈靜態(tài)自主最大收縮力矩分別為57.80±9.00 N·m和60.37±12.21 N·m，對照組分別為44.85±6.88 N·m和50.43±15.41 N·m。實驗組踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈靜態(tài)自主最大收縮力顯著高于對照組（背屈肌：P=0.005；跖屈?。篜=0.045）。

圖1 實驗組和對照組踝關(guān)節(jié)靜態(tài)屈、伸自主最大收縮力矩比較圖Figure 1 Comparison of Ankle Flexor and Extensor MVC between Non-players and Badminton Players

3.2 踝關(guān)節(jié)峰值力矩-關(guān)節(jié)角速度關(guān)系

實驗組與對照組受試者在4種角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動過程中的關(guān)節(jié)最大輸出力矩如圖2所示。在踝關(guān)節(jié)進行背屈運動時，隨著關(guān)節(jié)運動角速度的增加，實驗組踝關(guān)節(jié)最大背屈力矩由30o/s時的44.33±5.82 N·m逐漸降低至180o/s時的23.20±2.98 N·m，對照組則由34.51±8.59 N·m逐漸降低至15.69±5.43 N·m。在踝關(guān)節(jié)進行跖屈運動時，隨著關(guān)節(jié)運動角速度的增加，實驗組踝關(guān)節(jié)最大背屈力矩由30o/s時的46.48±9.41 N·m逐漸降低至180o/s時的24.15 ±4.89 N·m，對照組則由41.42±7.33 N·m逐漸降低至18.83±3.33 N·m。從均值看，實驗組在各關(guān)節(jié)角速度的最大屈、伸踝關(guān)節(jié)力矩都要顯著高于對照組，其中背屈峰值力矩的差別尤為明顯。重復測量方差分析結(jié)果顯示，主體內(nèi)效應(yīng)（關(guān)節(jié)角速度）對踝關(guān)節(jié)最大屈、伸力矩具有顯著性的影響（背屈：F=16.241，P=0.000；跖屈：F=613.829，P=0.000），主體間效應(yīng)（實驗組-對照組）對實驗結(jié)果亦有顯著性的影響（背屈：F=8.599，P=0.010；跖屈：F=4.743，P=0.045）。

圖2 不同角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中關(guān)節(jié)最大輸出力矩-關(guān)節(jié)角速度關(guān)系曲線Figure 2 Torque-angular Velocity Relationships of Ankle Flexors and Ankle Extensors for Non-players and Badminton Players

3.3 屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中主動肌的放電幅值

實驗組與對照組在不同角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中的主動肌放電幅值比較如圖3所示。重復測量方差分析結(jié)果顯示，主體內(nèi)效應(yīng)1（關(guān)節(jié)收縮速度）和主體內(nèi)效應(yīng)2（肌肉）對踝關(guān)節(jié)等速跖屈中的外側(cè)腓腸肌和背屈中的脛骨前肌sEMG的AEMG指標無顯著性的影響（關(guān)節(jié)角速度：F=1.343，P=0.300；肌肉：F=1.048，P=0.321），主體間效應(yīng)（實驗組-對照組）對實驗結(jié)果亦無顯著性的影響（F=0.377，P=0.548）。此外，主體內(nèi)因素和主體間因素之間無顯著性的交互效應(yīng)（收縮速度-分組：F=0.426，P=0.735；肌肉-分組：F=0.097，P=0.759）。

3.4 屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中拮抗肌的共收縮水平

實驗組與對照組在不同關(guān)節(jié)角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中的拮抗肌共收縮水平比較如圖4所示。重復測量方差分析結(jié)果顯示，主體內(nèi)效應(yīng)1（關(guān)節(jié)收縮速度）對踝關(guān)節(jié)等速跖屈中的脛骨前肌和背屈中的外側(cè)腓腸肌sEMG的AEMG指標無顯著性的影響（F=1.286，P=0.318），主體內(nèi)效應(yīng)2（肌肉）對測試指標具有顯著性的影響（F=43.859，P=0.000），主體間效應(yīng)（實驗組-對照組）對實驗結(jié)果亦有顯著性的影響（F=13.322，P=0.002）。收縮速度-分組之間無顯著性交互作用（F=1.340，P=0.272），而肌肉-分組之間具有顯著性的交互效應(yīng)（F=0.878，P=0.006）。多重比較分析結(jié)果顯示，在4種等速收縮速度下，實驗組與對照組腓腸肌共收縮水平具有顯著性的差異，實驗組受試者外側(cè)腓腸肌共收縮水平都要顯著低于對照組，而實驗組與對照組的脛骨前肌共收縮水平無顯著性差異。此外，實驗組不同肌肉共收縮水平亦無顯著性差異，但對照組在各關(guān)節(jié)角速度下的脛骨前肌和腓腸肌外側(cè)共收縮水平皆有顯著性的差別。

圖3 實驗組與對照組在不同關(guān)節(jié)角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中的主動肌放電幅值比較Figure 3 Agonist EMG Activities for Tibialis Anterior and Lateral Grastrocnemius in Non-players and Badminton Players

圖4 實驗組與對照組在不同關(guān)節(jié)角速度等速屈、伸踝關(guān)節(jié)運動中的拮抗肌共收縮水平比較Figure 4 Antagonist EMG Activities for Tibialis Anterior and Lateral Grastrocnemius in Non-players and Badminton Players

4 討論

在拮抗肌共收縮活動的sEMG信號記錄中，主動肌sEMG信號所造成的串擾作用會在一定程度上降低信號的可信度。因此，如何減小信號串擾作用對相關(guān)測試結(jié)果的影響已引起前期研究的廣泛關(guān)注［21，22，30］。在本研究中，首先，Delsys表面肌電測試電極采用較小的接觸面積和電極間距，可以有效降低串擾的影響作用［17，27，35］；其次，Delsys測試電極選用雙電極差分技術(shù)，具有良好的降低串擾的效果［17，21，23］。此外，在拮抗肌共收縮水平的指標計算上，使用基于最大自主收縮sEMG指標標準化的方法，可以有效降低受試者、肌肉、電極位置等因素的差異性對測試結(jié)果的影響作用。上述研究方法保證了本研究測試方案的科學性和實驗結(jié)果的可信度。

實驗組踝關(guān)節(jié)屈、伸靜態(tài)自主最大收縮力和在4種角速度下的屈、伸踝關(guān)節(jié)峰值力矩都顯著高于對照組，其中實驗組與對照組最大背屈力矩的差值比跖屈要更加明顯。這些研究結(jié)果提示，羽毛球?qū)ｍ椷\動對靜態(tài)自主最大收縮和4種角速度等速收縮中的踝關(guān)節(jié)最大背屈和跖屈關(guān)節(jié)力矩都有顯著性的提高作用，其中對踝關(guān)節(jié)背屈力矩的提高作用較跖屈力矩要更加明顯。與之相對應(yīng)，實驗組受試者踝關(guān)節(jié)背屈時的拮抗肌共收縮水平要顯著低于對照組，而跖屈時的拮抗肌共收縮水平則無顯著性的差異。此外，4種角速度情況下，實驗組與對照組屈、伸踝關(guān)節(jié)肌肉放電幅值亦無顯著性差別。這些研究結(jié)果從一定程度上暗示，運動訓練引起拮抗肌共收縮水平的變化與關(guān)節(jié)輸出力矩之間存在著一定的聯(lián)系。

在完成特定運動任務(wù)的過程中，未經(jīng)過特定訓練的受試者，其中樞神經(jīng)系統(tǒng)并不能支配肌肉以最高效的方式參與收縮活動［13］。運動技能學習過程中，對拮抗肌共收縮活動的調(diào)控是中樞神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運動的重要方式，并在此基礎(chǔ)上形成運動技能控制的固化模式［24，34］。運動訓練是運動技能學習的重要方式，長期的運動訓練可以促使中樞神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉活動的控制方式發(fā)生改變，并伴隨拮抗肌共收縮活動及關(guān)節(jié)運動效率的變化。Bazzucchi等［10］的研究顯示，高水平網(wǎng)球運動員在不同速度等速屈肘運動中的拮抗?。湃^?。┕彩湛s水平較普通受試者要低10%～20%RMS max（RMS max為肱三頭肌以15o/s的角速度最大離心收縮計算的肌電均方根振幅）；對不同速度的向心和離心等動伸膝運動測試結(jié)果顯示，優(yōu)秀跳高運動員的拮抗肌半腱肌肌電RMS較經(jīng)常靜坐的受試者要低24%左右［2，8］。Dal Maso等［15］的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常參加力量鍛煉的受試者，其在不同力量靜態(tài)屈膝過程中的拮抗?。ü伤念^肌）共收縮水平較耐力性活動組受試者要低1%～2%MVC線性包絡(luò)值。在本研究中，實驗組以不同角速度進行踝關(guān)節(jié)背屈時的拮抗肌共收縮水平較對照組要低10%～15%AEMG max。在這些研究中，拮抗肌共收縮水平的下降，無疑會減小拮抗力矩進而增加關(guān)節(jié)凈力矩和關(guān)節(jié)收縮效率。但由于目前對關(guān)節(jié)周圍肌肉，特別是深層肌肉對關(guān)節(jié)力矩貢獻率仍認識不足。此外，反映拮抗肌共收縮水平的肌電指標與肌肉收縮力之間也存在著非線性的復雜關(guān)系，因此目前仍然很難量化因拮抗肌共收縮水平下降引起肌力增加的貢獻率。

然而，前期也有研究未發(fā)現(xiàn)專項運動水平與拮抗肌共收縮活動之間存在相關(guān)性。例如，Zehr等［38］的研究發(fā)現(xiàn)，高水平空手道運動員與普通受試者在快速伸肘運動中的拮抗肌共收縮水平并沒有顯著性的差別。H?kkinen等［25］的研究也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過6個月的力量訓練后，在膝關(guān)節(jié)伸肌顯著增加的同時，拮抗肌股二頭肌的共收縮水平在男、女老年組都出現(xiàn)顯著性的下降，而在男、女中年組則無顯著性的改變。因此，運動訓練對拮抗肌共收縮水平的影響作用，與受試者的年齡、專項運動的方式、運動訓練的時間、受試者自身的運動水平、測試的關(guān)節(jié)肌肉等都有一定的聯(lián)系。

羽毛球是一項技能主導類隔網(wǎng)對抗性項目，對運動員的技術(shù)、速度、耐力等能力都有很高的要求。前期研究發(fā)現(xiàn)，在羽毛球比賽中最常用的蹬跨步、墊步等步法中，脛骨前肌不僅是踝關(guān)節(jié)中最先被募集的肌肉，而且在整個步法運動過程中是激活時間最長、放電幅值最高的肌肉［1］，而在跑步運動中踝關(guān)節(jié)背屈肌參與了70%的時間周期過程［7］。因此，在羽毛球運動中，踝關(guān)節(jié)背屈肌是參與程度很高并在專項運動中不斷得到訓練的肌肉。在本研究中，實驗組踝關(guān)節(jié)背屈運動中的拮抗肌共收縮水平明顯低于對照組，表明長期的羽毛球?qū)ｍ椷\動，可以誘發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對踝關(guān)節(jié)背屈運動中的神經(jīng)肌肉控制方式發(fā)生改變，在保證關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的同時降低拮抗肌共收縮水平和提高關(guān)節(jié)運動效率。

從跖屈踝關(guān)節(jié)運動中的拮抗肌共收縮水平看，實驗組與對照組踝關(guān)節(jié)跖屈運動中的拮抗肌共收縮水平均值都在8%以下，要低于背屈踝關(guān)節(jié)運動中的拮抗肌共收縮水平。前期研究也發(fā)現(xiàn)，等速伸膝運動中拮抗?。N繩肌）的共收縮比率要高于屈膝時的拮抗?。ü伤念^?。┕彩湛s比率［6］。對等速屈伸肘關(guān)節(jié)運動中拮抗肌共收縮比率的比較研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，等速屈肘時的拮抗肌共收縮水平要高于伸肘［11］。這種同一關(guān)節(jié)不同維度運動中拮抗肌共收縮水平的差異性，可能與肌群力量配布、日常生活中的體育鍛煉等因素有關(guān)［11］。步行是日常生活中最為常見的運動方式之一。在步行運動中，小腿肌在支撐期時相主動向心收縮，是步行中人體向前推進的主要動力來源之一，而脛骨前肌則主要在支撐前期中的觸地緩沖和擺動時相中的足部姿勢控制等方面發(fā)揮作用，其用力大小和激活時間都要小于步態(tài)中踝關(guān)節(jié)跖屈肌的活動［33］。因此，長期的步行運動對踝關(guān)節(jié)跖屈肌的鍛煉效果是非常顯著的。在此基礎(chǔ)上，中樞神經(jīng)系統(tǒng)已形成對踝關(guān)節(jié)跖屈運動控制的固化模式，這或許是造成普通人群踝關(guān)節(jié)跖屈時拮抗肌共收縮水平低于背屈時拮抗肌共收縮水平的原因。

在拮抗肌共收縮活動的調(diào)控機制上，De Luca C J與Erim Z［16］提出，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對主動肌與拮抗肌采取“共驅(qū)動”的控制策略。之前大量研究也認為，疲勞后主動肌與拮抗肌肌電活動的同步增加，正是中樞神經(jīng)系統(tǒng)對主動肌與拮抗肌“共驅(qū)動”指令增加造成的［19，31］。此外，Levenez M等［28，29］基于電刺激神經(jīng)肌肉通路實驗的研究表明，共驅(qū)動并不是拮抗肌共收縮活動的唯一調(diào)控方式，其中，倫肖細胞的活動可以改變Ia型中間抑制性神經(jīng)元和來自高爾基腱器官的Ib型傳入神經(jīng)元的興奮性，被認為與拮抗肌共收縮活動的調(diào)節(jié)有一定的關(guān)系［10，36］。前期研究發(fā)現(xiàn)，運動訓練可以改變脊髓反射的興奮性，并改變肌張力反射性調(diào)節(jié)過程［8，32］。Dal Maso等的研究發(fā)現(xiàn)，力量訓練引起拮抗肌共收縮水平的降低，伴隨特定區(qū)域運動皮層激活水平的改變，提示力量訓練引起的拮抗肌共收縮水平變化與訓練引起運動皮層活動的適應(yīng)性改變有關(guān)［15］。這些研究為認識拮抗肌共收縮活動的中樞調(diào)控機制提供了新的思路與視角，并為運動訓練引起拮抗肌共收縮活動的改變提供了潛在的生理學解釋。

因此，長期的羽毛球?qū)ｍ椷\動引起踝關(guān)節(jié)背屈運動的拮抗肌共收縮水平降低和關(guān)節(jié)凈力矩及肌肉收縮效率提高。這些羽毛球運動引起的拮抗肌共收縮活動改變，是在專項運動對人體運動能力的特定需要下，運動皮層及脊髓等中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能活動產(chǎn)生的適應(yīng)性改變，并在此基礎(chǔ)上形成拮抗肌活動控制的特定模式而產(chǎn)生的。實驗組與對照組踝關(guān)節(jié)背屈運動中的拮抗肌共收縮水平無顯著性差異，可能與日常步行等活動已促使中樞神經(jīng)系統(tǒng)形成對踝關(guān)節(jié)跖屈運動控制的固化模式有關(guān)。

5 結(jié)論

長期的羽毛球?qū)ｍ椷\動引起踝關(guān)節(jié)背屈運動的拮抗肌共收縮水平降低和關(guān)節(jié)凈力矩及肌肉收縮效率提高。這些羽毛球運動引起的拮抗肌共收縮活動改變，是在專項運動對人體運動能力的特定需要下，運動皮層及脊髓等中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能活動產(chǎn)生的適應(yīng)性改變，并在此基礎(chǔ)上形成拮抗肌活動控制的特定固化模式而產(chǎn)生的。

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A Comparative Study on the Coactivation of Ankle Antagonist Muscles in Badminton

Objective：The aim of this study was to examine the difference of ankle antagonist muscle coactivation between badminton players and college students and thus to explore the effect of badminton movement on the neuromuscular control and antagonist muscle coactivation of ankle joint. Methods：10 college students are in control group，8 college badminton players are in experiment group. Subjects were instructed to perform three maximal voluntary isometric contractions （MVC）and three maximal ankle dorsiflexion and plantar flexion at angular velocity of 30o，60o，120o，180o/ s. Surface electromyogram （sEMG） of tibialis anterior （TA） and lateral grastrocnemius （LG） were recorded and average EMG amplitude （AEMG） of sEMG was calculated. Results：Maximal torques of badminton players group were all higher than non-players at four angular velocities，especially on ankle dorsiflexion torque. Antagonist coactivation （AEMG） of LG was significantly lower in badminton players than non-players group at all angular velocities. On the contrary，there was no significant difference of TA antagonist coactivation between badminton players and non-players group. Conclusions：Badminton movement induces the central nervous system to modify the pattern of muscle activities to make optimal use of the neuromuscular system and decrease the antagonist coactivation of ankle plantar flexors.

badminton movement；ankle joint；antagonist muscle cocontraction；surface electromyogram

1002-9826（2017）04-0058-07

10. 16470/j. csst. 201704008

G804.6

A

2016-11-01；

2017-05-27

上海市體育局科技綜合計劃項目（16Z013），同濟大學教學改革研究與建設(shè)項目，同濟大學第十二期實驗教學改革項目。

王樂軍，男，實驗師，博士，主要研究方向為運動生物力學，Tel：(021)65981711，E-mail：wlj0523@163. com。

1.同濟大學 體育教學部運動與健康研究中心，上海200092；2.上海體育學院 運動科學學院，上海 200438；3.同濟大學 醫(yī)學院，上海 200092