人體自由負(fù)重深蹲在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下肌肉iEMG比較研究

董德朋 ，袁 雷，趙 揚 ，劉士龍

人體自由負(fù)重深蹲在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下肌肉iEMG比較研究

董德朋1，2，袁 雷1，2，趙 揚1，劉士龍3

為了進一步區(qū)別人體自由負(fù)重在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下對淺層肌肉放電的影響差異及不同條件下負(fù)重與肌肉活性之間的關(guān)系，本研究對12名田徑運動員在不同條件下的保加利亞單腿深蹲相關(guān)肌肉（11塊）進行了表面肌電測試。結(jié)果表明：（1）隨著負(fù)重的提升，人體肌肉iEMG值顯著提高（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001）；（2）非穩(wěn)定支撐面練習(xí)僅在低負(fù)重（0%RM）時較穩(wěn)定支撐面練習(xí)對人體肌肉刺激更大（P＜0.05）；（3）人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下自由負(fù)重深蹲練習(xí)的不同肌肉之間的組合用力模式不同，穩(wěn)定條件主要刺激了人體的前部肌群，非穩(wěn)定條件則主要刺激了后部肌群。研究認(rèn)為：（1）人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的自由負(fù)重練習(xí)，負(fù)重是刺激淺層肌肉活性的主要變量；（2）人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的自由負(fù)重練習(xí)，肌肉活性與用力模式均需得到關(guān)注，應(yīng)根據(jù)實際需求，合理選擇訓(xùn)練方法；（3）穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG存在一種“S”型非線性曲線關(guān)系。

自由負(fù)重；穩(wěn)定；非穩(wěn)定；積分機電

“穩(wěn)定”、“非穩(wěn)定”以及“它們之間的動態(tài)變換”是人體運動過程中最基本的形式和狀態(tài)，也是決定人體運動功效的關(guān)鍵要素[1]。為了提高運動員的穩(wěn)定性，我們通常營造一種非穩(wěn)定環(huán)境（支撐面的大小或穩(wěn)定性、施加未預(yù)期的外力、限制反饋刺激以及改變阻力矩等）來實現(xiàn)。而我國主要是以改變支撐面的穩(wěn)定性作為外源刺激，以“不穩(wěn)定”條件下的徒手或負(fù)重為手段對運動員進行針對性訓(xùn)練，從而達到增強肌肉之間的協(xié)調(diào)配合，強化身體或部位的穩(wěn)定性這一目的。

其實，在穩(wěn)定支撐面上的自由負(fù)重練習(xí)由于沒有訓(xùn)練器上對軌跡與幅度的固定設(shè)計，也存在非穩(wěn)定性因素[2]，例如：自由負(fù)重（杠鈴）使人體的重心有所提升（人體的重心提升到人體和器材系統(tǒng)的重心），從而提高非穩(wěn)定性。因此，正是由于穩(wěn)定與非穩(wěn)定支撐面的自由負(fù)重練習(xí)均存在不穩(wěn)定性因素對人體的肌肉力量產(chǎn)生不同影響，從而探討它們對人體肌肉產(chǎn)生的影響差異也就成為目前研究的一個重要方向。SUNDSTRUP[3]、LEHMAN等[4]通過比較人體在穩(wěn)定界面與瑞士球上的仰臥起坐、俯臥撐練習(xí)時的肌肉肌電值，發(fā)現(xiàn)在瑞士球上練習(xí)時的人體腹直肌、腹斜肌產(chǎn)生的肌電活動更強。而國內(nèi)則有研究指出，人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下0%RM、30%RM及60%RM的深蹲時，非穩(wěn)定支撐面均增加了大部分肌肉的活動量，但是并無顯著性差異（P＜0.05）[5]。導(dǎo)致國內(nèi)、外不同差異的因素很多，如：非穩(wěn)定支撐面的材質(zhì)不同、負(fù)重不同以及動作形式不同等。但是，無論如何，從這些方面我們可以認(rèn)識到，針對穩(wěn)定支撐面（穩(wěn)定條件）與非穩(wěn)定支撐面（非穩(wěn)定條件）的自由負(fù)重練習(xí)對人體肌肉影響的差別認(rèn)識仍然處于起步階段。

基于此，本研究以保加利亞單腿深蹲為例（以下簡稱“深蹲”），對人體自由負(fù)重在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下肌肉（本研究主要針對人體的淺層肌群）iEMG值及其它們之間的關(guān)系進行比較與分析，從而進一步認(rèn)識人體自由負(fù)重在2種狀態(tài)下的差異效果，厘清“非穩(wěn)定”與“負(fù)重”在自由負(fù)重訓(xùn)練中的理論機理，為今后2種狀態(tài)下的自由負(fù)重練習(xí)提供理論基礎(chǔ)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取某高校體育學(xué)院田徑專業(yè)男子運動員為試驗對象，共12名（一級運動員4名，二級運動員8名，見表1）。受試者必須在3年內(nèi)一直堅持訓(xùn)練，且熟悉保加利亞單腿深蹲測試，1年內(nèi)無骨折、肌肉拉傷等傷病，并自愿簽署實驗協(xié)議。本研究選取的肌群包括：腓骨長肌、臀中肌、臀大肌、腓腸肌、股直肌、股外側(cè)肌、豎脊肌、股二頭肌、脛骨前肌、股內(nèi)側(cè)肌以及比目魚肌等11塊肌肉。

表1 試驗對象基本情況一覽表Table1 List of Basic Situation of Subjects

1.2 試驗方法

1.2.1 測試設(shè)備 （1）美國Delsys公司生產(chǎn)的Delsys Trigno Mobile全無線GPS表面肌電測試儀；（2）Vicon三維運動捕捉分析系統(tǒng)（對膝關(guān)節(jié)角度進行實時采集，便于后面分析時對周期劃分）；（3）KeepFit平衡盤：直徑為33 cm，重量為1.24 kg；（4）其他：心率表（RS800CX），節(jié)拍器、杠鈴片、杠鈴桿、脫脂棉、長凳、剃須刀、棉球及剃須刀等。

1.2.2 試驗流程 第一，最大力量試驗。最大力量計算原理：本研究對受試者進行最大力量測試主要依據(jù)MCCAY等人的推薦方法（[（0.033x重復(fù)次數(shù)）×重量]+重量）[6]結(jié)合重復(fù)次數(shù)與最大力量關(guān)系（阻力%-次數(shù)：100-1、95-2～3、90-5～6、85-7～8、80-10～12、75-12～16）[7]對其進行間接測試，然后計算其均值。

最大力量測試步驟（正式實驗前2周進行）：（1）熱身：運動員需要在測試前做15 min的熱身；（2）適應(yīng)性練習(xí)：分別在地面和平衡盤上進行保加利亞單腿深蹲適應(yīng)性練習(xí)，地面：15 kg負(fù)重，平衡盤：10 kg負(fù)重，并積極休息5 min；（3）測試：穩(wěn)定條件的初始蹲起重量為30 kg，非穩(wěn)定條件下的初始蹲起重量為20 kg，若蹲起次數(shù)超過10次，則休息10～15 min，提升5或10 kg，運動員按照自己體驗情況選擇，再次測試；（4）記錄：統(tǒng)計負(fù)荷重量和完成最大次數(shù)，根據(jù)最大力量計算原理，分別計算穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的30%RM和60%RM所對應(yīng)的負(fù)重值；（5）計算結(jié)果：穩(wěn)定條件的最大力量均值為77.084 kg，30%和60%的最大力量的負(fù)重為23.125 kg和44.471 kg，根據(jù)需要選取25 kg和45 kg作為30%和60%的最大力量負(fù)重。非穩(wěn)定條件最大力量均值為63.813 kg，30%和60%的最大力量的負(fù)重為19.144 kg和38.288 kg，根據(jù)需要選取20 kg和40 kg作為30%和60%的最大力量負(fù)重。

第二，肌電試驗。（1）測試負(fù)重：0%RM（徒手）、30%RM以及60%RM；（2）動作標(biāo)準(zhǔn)：目視前方，身體垂直于地面，膝蓋與腳尖同方向，前腳向前，后腳向后下方，根據(jù)節(jié)拍器的節(jié)奏（1 s）開始下蹲，以大腿與水平面平行為標(biāo)準(zhǔn)判定達到下蹲最低點；（3）準(zhǔn)備活動：受試者進行10～15 min的準(zhǔn)備活動及適應(yīng)性練習(xí)；（4）對受試者的測試肌肉部位進行體毛處理和酒精消毒，干燥后，參考《康復(fù)醫(yī)學(xué)肌電使用指導(dǎo)手冊》選取肌肉肌腹中部最隆起處粘貼Trigno傳感器并固定[8]；（5）受試者每種條件下的負(fù)重測試均重復(fù)5次（負(fù)荷從小到大），每種情況間歇時間：5～10 min，polar心率表（RS800CX）檢測受試者心率。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 本研究采用EMGworks Analysis軟件對收集到的數(shù)據(jù)依次進行濾波（Butterworth帶通濾波，10～400 Hz）、整流（全波整流）、plot as subplots分析等操作。同時，依據(jù)Vicon MX13采集的膝關(guān)節(jié)角度劃分周期，從而計算深蹲肌肉iEMG值（是指在一定時間內(nèi)肌肉中參與活動的運動單位放電總量[9]）。采用SPSS16.0軟件對iEMG數(shù)據(jù)進行整理，為了減小個體差異帶來的影響，以0%RM狀態(tài)下的測試肌肉iEMG為基準(zhǔn)，對其他狀態(tài)進行了標(biāo)準(zhǔn)處理[10]。

2 結(jié) 果

2.1 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下不同負(fù)重深蹲的人體肌肉iEMG比較

2.1.1 不考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件時不同負(fù)重的肌肉iEMG比較 通過對不考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件時不同負(fù)重的淺層肌肉iEMG值進行比較，結(jié)果見圖1。從中可以發(fā)現(xiàn)，人體在自由負(fù)重深蹲時各肌肉均表現(xiàn)為隨著負(fù)重的提高，iEMG顯著性提高。當(dāng)然，不同負(fù)重的iEMG對比存在差異，0%RM與30%RM的比較時，除ES（豎脊肌）、GM（腓腸?。┎淮嬖陲@著性差異外（P＞0.05），其他各肌肉的相對iEMG值均存在顯著性差異（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001），且均表現(xiàn)為30%RM負(fù)重時的肌肉相對iEMG值更大；30%RM與60%RM的比較時，除GM（腓腸?。┖蚉L（腓骨長?。o顯著性差異外，其他各淺層肌肉存在顯著性差異，60%RM負(fù)重時肌肉相對iEMG值更高；0%RM與60%RM的比較時，各淺層肌肉的相對iEMG值則均存在顯著性差異（P＜0.05，P＜0.001），也均為高負(fù)重時肌肉的相對iEMG值更高。

由此來看，在不考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定形式時，人體淺層肌肉的iEMG值隨著負(fù)重的提高逐漸提升。

圖1 不同負(fù)重的人體肌肉iEMG值比較（不考慮穩(wěn)定-非穩(wěn)定形式）Figure1 Comparison of iEMG Values of Human Muscles with Different Loading（Without Stable and Unstable Conditions）

2.1.2 考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件時不同負(fù)重深蹲的肌肉iEMG比較 僅考慮穩(wěn)定形式時（見圖2），在0%RM與30%RM的比較、0%RM與60%RM的比較中，各淺層肌肉的相對iEMG值均存在顯著性差異（P＜0.01，P＜0.001），且負(fù)重越高，肌肉相對iEMG值越大；在30%RM與60%RM的比較時，僅VM（股內(nèi)側(cè)?。A（脛骨前?。┎淮嬖陲@著性差異（P＞0.05），其他肌肉均存在顯著性（P＜0.01，P＜0.001），60%RM負(fù)重時的肌肉相對iEMG值更高。在僅考慮非穩(wěn)定形式下（見圖3），0%RM與30%RM的比較時，臀中?。?.022±0.262，1.379±0.233）、臀大?。?.867±0.227，1.389±0.252）、股二頭肌（1.169±0.297，2.022±0.381）、股直?。?.723±0.161，1.226±0.149）、股內(nèi)側(cè)肌（0.745±0.142，1.075±0.134）、股外側(cè)股（0.736±0.161，1.040±0.154）及脛骨前?。?.081±0.420，1.541±0.585）均存在顯著性差異，30%RM負(fù)重時的肌肉相對iEMG值顯著高于0%RM；30%RM與60%RM的比較時，除GM和PL不存在差異外，其他各肌肉均存在顯著性差異；0%RM與60%RM的比較時，除GM外，其他各肌肉均存在顯著性差異（P＜0.05，P＜0.001），且均為高負(fù)重所對應(yīng)的肌肉相對iEMG更高。

由此看來，無論是考慮穩(wěn)定條件，還是考慮非穩(wěn)定條件，其人體淺層肌肉的iEMG值均表現(xiàn)出隨負(fù)重的提升而增高的特征。結(jié)合對不考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件時的分析，發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的人體自由負(fù)重練習(xí)時，在各種情況下（不考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定情況、考慮穩(wěn)定情況、考慮非穩(wěn)定情況），均表現(xiàn)為隨著負(fù)重的增加，人體肌肉iEMG值提高，因此，負(fù)重與人體肌肉活性的關(guān)系并不受穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件的影響。

圖2 不同負(fù)重的人體肌肉iEMG值比較（考慮穩(wěn)定形式）Figure2 Comparison of iEMG Values of Human Muscles with Different Loading（Stability）

圖3 不同負(fù)重的人體肌肉iEMG值比較（考慮不穩(wěn)定形式）Figure3 Comparison of iEMG Values of Human Muscles with Different Loading（Instability）

2.2 不同負(fù)重條件下穩(wěn)定與非穩(wěn)定深蹲的肌肉iEMG的比較

2.2.1 不考慮負(fù)重時穩(wěn)定與非穩(wěn)定深蹲的肌肉iEMG的比較本研究對不考慮負(fù)重時人體自由負(fù)重在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的iEMG值進行了比較分析（見圖4）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下存在顯著性差異的肌肉主要有：ES（豎脊?。?、BF（股二頭?。?、GM（腓腸肌）、RF（股直?。M（股內(nèi)側(cè)?。?、VL（股外側(cè)肌）以及TA（脛骨前?。?。其中，穩(wěn)定較不穩(wěn)定條件刺激較大的是：股直?。?.762±0.471，1.426±0.382）、股內(nèi)側(cè)?。?.318±0.295，1.169±0.331）、股外側(cè)肌（1.452±0.320，1.199±0.338）；不穩(wěn)定較穩(wěn)定條件刺激較大的是：豎脊肌（2.582±0.471，2.211±0.430）、股二頭?。?.984±0.489，1.666±0.468）、腓腸肌（2.00±0.461，1.517±0.433）以及脛骨前?。?.575±0.373，1.339±0.301）。由此看來，非穩(wěn)定較穩(wěn)定刺激了更多的淺層肌群，且在人體深蹲動作中，更多的是刺激了后部肌群，而穩(wěn)定形式更多的是刺激了前部肌群。

圖4 穩(wěn)定與非穩(wěn)定下的相對iEMG值比較示意圖（不考慮負(fù)重）Figure4 Comparison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（Without Loading）注：穩(wěn)定與非穩(wěn)定比較，*表示P＜0.05，**表示P＜0.01，***表示P＜0.001（下同）。

2.2.2 考慮負(fù)重時穩(wěn)定與非穩(wěn)定深蹲的肌肉iEMG比較 圖5為0%RM時穩(wěn)定與非穩(wěn)定下的相對iEMG值比較，它們之間存在著性差異的淺層肌肉為：ES（豎脊?。Ma（臀大?。F（股二頭?。?、GM（腓腸肌）、RF（股直?。?、VM（股內(nèi)側(cè)?。L（股外側(cè)?。L（腓骨長?。┮约癝O（比目魚?。?。其中，穩(wěn)定較不穩(wěn)定形式刺激較大的肌肉是：臀大?。?.000±0.135，0.869±0.227）、股直?。?.000±0.181，1.623±0.161）、股內(nèi)側(cè)肌（1.000±0.123，0.735±0.141）、股外側(cè)?。?.000±0.130，0.736±0.160）；不穩(wěn)定較穩(wěn)定形式刺激較大的肌肉是：豎脊?。?.325±0.331，1.000±0.218）、股二頭肌（1.169±0.297，1.000±0.120）、腓腸?。?.569±0.461，1.000±0.166）、腓骨長肌（1.296±0.315，1.000±0.182）以及比目魚?。?.371±0.323，1.000±0.161）。因此，0%RM時的穩(wěn)定與非穩(wěn)定下的人體肌肉相對iEMG特征，與不考慮負(fù)重時的結(jié)果相似，均表現(xiàn)出不穩(wěn)定刺激了更多的淺層肌群，且主要以后部肌群為主，而穩(wěn)定形式重點刺激了大腿前部的股四頭肌。

圖5 穩(wěn)定與非穩(wěn)定下的相對iEMG值比較示意圖（負(fù)重-0%RM）Figure5 Comparison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（0%RM）

圖6 為30%RM時穩(wěn)定（25 kg）與非穩(wěn)定（20 kg）下的人體淺層肌肉相對iEMG值比較，它們之間存在著顯著差異的肌肉為：GMe（臀中?。?、GMa（臀大?。F（股二頭?。M（腓腸?。?、RF（股直肌）、VM（股內(nèi)側(cè)肌）及VL（股外側(cè)?。?。其中，穩(wěn)定較不穩(wěn)定形式刺激較大的肌肉是：臀中?。?.549±0.235，0.379±0.233）、臀大肌（1.748±0.191，1.390±0.213）、股直?。?.747±0.487，1.126±0.149）、股內(nèi)側(cè)?。?.497±0.237，1.075±0.134）、股外側(cè)?。?.526±0.250，1.040±0.154）。不穩(wěn)定較穩(wěn)定刺激較的肌肉是：股二頭?。?.806±0.250，2.023±0.281）、腓腸?。?.583±0.304，1.892±0.402）。由此可以發(fā)現(xiàn)，隨著負(fù)重的提高，穩(wěn)定與非穩(wěn)定形式對iEMG值的影響出現(xiàn)了一定的變化，由于穩(wěn)定是在25 kg負(fù)重下完成的，而非穩(wěn)定是在20 kg負(fù)重下完成的。因此，負(fù)荷重量的增加所產(chǎn)生的刺激效果，逐漸強于非穩(wěn)定支撐面所產(chǎn)是的刺激效果，影響了更多的淺層肌群，但是不難發(fā)現(xiàn)，30%RM時的非穩(wěn)定條件仍然在腿的后部肌群產(chǎn)生了積極影響。

圖6 穩(wěn)定與非穩(wěn)定下的相對iEMG值比較示意圖（負(fù)重-30%RM）Figure6 Compa6rison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（30%RM）

圖7 為60%RM時穩(wěn)定（45 kg）與非穩(wěn)定（40 kg）下的相對iEMG值比較，它們之間存在著性差異的淺層肌肉明顯較之前情況有所減少，僅出現(xiàn)在GMe（臀中肌）、GMa（臀大?。?、BF（股二頭肌）、PL（腓骨長?。┘癝O（比目魚?。Ｇ曳€(wěn)定形式重點影響了小腿部肌肉，如：腓骨長肌、比目魚肌等（P＜0.05，P＜0.001）。非穩(wěn)定形式重點影響了人體的核心部位周圍的肌群，如：臀大肌、臀中肌以及股二頭肌（P＜0.01），其他受測肌肉表現(xiàn)出了相似的影響結(jié)果（P＞0.05）。

由此可見，隨著負(fù)荷的增加，當(dāng)負(fù)重提升到40 kg時，負(fù)重所產(chǎn)生的肌肉iEMG值逐漸掩蓋了非穩(wěn)定支撐面所產(chǎn)生的效果。也就是說，當(dāng)負(fù)荷增加到一定程度時，其人體自由負(fù)重深蹲的淺層肌群變化效果主要由負(fù)重影響。

圖7 穩(wěn)定與非穩(wěn)定下的相對iEMG值比較示意圖（負(fù)重-60%RM）Figure7 Comparison of Relative iEMG Values Under Stability and Instability（60%RM）

2.3 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下不同負(fù)重與人體肌肉iEMG的關(guān)系比較

本研究為了探討在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下，不同負(fù)重與人體肌肉活性的關(guān)系及它們之間的差異，計算了穩(wěn)定—非穩(wěn)定條件、負(fù)重下的人體各淺層肌肉iEMG值總和（見表2），從而進一步探索人體在不同條件（穩(wěn)定、非穩(wěn)定）下，負(fù)重逐漸增加時（0%RM→30%RM→60%RM）與iEMG值總和的整體變化關(guān)系。根據(jù)表2，本研究繪制了圖8，圖8包括如下幾個關(guān)系特征比較：（1）穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下，均表現(xiàn)為隨著負(fù)重的增加，人體各肌肉相對iEMG值總和也逐漸提高；（2）隨著負(fù)重的增加，穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的人體肌肉相對iEMG值總和差異情況不同，在0%RM時，非穩(wěn)定條件下產(chǎn)生的iEMG值總和較穩(wěn)定條件大（12.393±3.151，11.000±1.202，P＜0.05），而在30%RM時，穩(wěn)定條件下產(chǎn)生的iEMG值總和更大（17.652±2.448，15.947±2.449，P＜0.05），但是當(dāng)負(fù)重提升到60%RM時，兩者之間的差異顯著性消失了。

這主要是由于當(dāng)負(fù)重為0%RM時，由于平衡盤的不穩(wěn)定性刺激，影響了人體淺層肌肉產(chǎn)生更多的放電，較地面而言，不穩(wěn)定因素主導(dǎo)了肌肉的放電效果。而當(dāng)負(fù)重增加到30%RM時（穩(wěn)定形式：地面+25 kg；非穩(wěn)定形式：平衡盤+20 kg），人體在穩(wěn)定條件下表現(xiàn)了更大的肌肉放電特征，此時，負(fù)荷重量因素主導(dǎo)了人體淺層肌群的放電。而隨著負(fù)重的進一步提高，達到60%RM時，此時，無論哪種形式，其負(fù)荷重量均已達到40 kg以上（單腿），人體為了應(yīng)對這一負(fù)荷重量的急劇增加，在不同形勢下所表現(xiàn)出的肌肉放電特征相似，并未出現(xiàn)顯著性差異（P＞0.05），此時負(fù)重所產(chǎn)生的淺層肌群放電效果以基本掩蓋了平衡盤產(chǎn)生的效果。

綜上來看，穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下不同負(fù)重與人體肌肉iEMG的關(guān)系的相似之處在于，均是隨著負(fù)重的增加，人體各淺層肌肉相對iEMG值逐漸提高；不同之處在于隨著負(fù)重的提高，穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下人體淺層肌肉所產(chǎn)生的iEMG存在差異變化。

表2 不同負(fù)重條件下穩(wěn)定與非穩(wěn)定形式的比較結(jié)果一覽表Table2 Comparison of Stable and Unstable Forms Under Different Loading Conditions

圖8 穩(wěn)定與非穩(wěn)定形式下不同負(fù)荷的iEMG變化柱狀折線圖Figure8 The Histogram and Line Diagram for iEMG of Different Loads in Stable and Unstable Condition

3 討論與分析

3.1 在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的自由負(fù)重練習(xí)，負(fù)重是刺激肌肉活性的主要變量

通過對研究結(jié)果進行整理分析，我們首先整理了如下幾個特征：（1）在本文所討論的各種情況下（不考慮穩(wěn)定與非穩(wěn)定情況、考慮穩(wěn)定情況、考慮非穩(wěn)定情況），人體淺層肌肉的iEMG值均隨著負(fù)重的增加而顯著性提高；（2）低負(fù)重時（0%RM），非穩(wěn)定支撐面條件下對人體淺層肌肉活性具有更高的刺激，而隨著負(fù)荷的提升，負(fù)重對其活性產(chǎn)生了更大的影響。因此，本研究認(rèn)為，在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下，負(fù)重是刺激人體淺層肌群活性的主要變量。

為了進一步驗證這一結(jié)論，本研究采用SPSS16.0對穩(wěn)定—非穩(wěn)定、負(fù)重對人體淺層肌肉iEMG的影響進行了雙因素方差分析，結(jié)果見表3。從表中可知，無論是穩(wěn)定—非穩(wěn)定、負(fù)重，還是兩者之間的交互，均對人體淺層肌肉的iEMG具有顯著性影響，但影響肌肉的多少和貢獻大小存在差異。穩(wěn)定與非穩(wěn)定形式對6塊淺層肌肉有顯著性影響，其中影響貢獻最大的是股內(nèi)側(cè)?。‥2ta=0.771）。而負(fù)重對所測試的11塊淺層肌肉均存在不同程度的顯著性影響，影響貢獻最大的是股直?。‥2ta=0.874）。穩(wěn)定—非穩(wěn)定與負(fù)重的交互除對人體肌肉的豎脊肌無顯著性影響外，對其他淺層肌肉均存在不同程度的影響（P＜0.05；P＜0.01；P＜0.001），其貢獻最大的是股內(nèi)側(cè)肌（E2ta=0.428）。由此可見，負(fù)重?zé)o論是從影響人體表面肌肉的數(shù)量上，還是從影響人體表面肌肉的貢獻大小上，均是主要的影響因素，即：人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的自由負(fù)重練習(xí)，負(fù)重是刺激人體淺層肌群活性的主要變量。

這也進一步驗證了以往學(xué)者的研究，如：劉瑞東，陳小平等人通過對人體在穩(wěn)定與多級非穩(wěn)定條件下徒手和30%RM負(fù)重深蹲時的肌肉肌電測試，發(fā)現(xiàn)負(fù)重因素對肌肉發(fā)力的影響明顯大于非穩(wěn)定因素[11-12]；國外學(xué)者WILLARDSON等人的研究也認(rèn)為，在非穩(wěn)定支撐面上進行50%RM的深蹲和硬拉練習(xí)對肌肉所產(chǎn)生的效果要小于在穩(wěn)定支撐面上75%RM所產(chǎn)生的效果[13]。但是，在這里需要說明的是，這些研究及本研究均是以人體淺層肌群為測試部位而展開的，其實，非穩(wěn)定支撐面作為一種外源性刺激，能夠更有效的促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的調(diào)節(jié)性指令，使一些潛在的、深層的小肌肉群被激活，從而更容易提高肌肉發(fā)力的經(jīng)濟性與肌肉力量效果[14]。因此，非穩(wěn)定支撐面可能在人體深層小肌群上具有更大的影響，其與人體在穩(wěn)定支撐面上的自由負(fù)重練習(xí)時對人體深層肌群影響的差異問題，還需要今后學(xué)者們做進一步針對性探索。但是，無論如何，盡管非穩(wěn)定支撐面條件下的練習(xí)可能動員更多潛在的、深層小肌群，而針對人體深蹲時主要發(fā)力源的淺層大肌群來說卻不占主導(dǎo)，研究認(rèn)為，負(fù)重才是人體淺層肌群的主要影響因素。

表3 本研究雙因素方差分析一覽表Table3 List of Variance Analysis Results for the Study

3.2 在穩(wěn)定與非穩(wěn)定支撐面的自由負(fù)重練習(xí)中，肌肉活性與用力模式均需得到關(guān)注

我們普遍認(rèn)為，非穩(wěn)定支撐面的不穩(wěn)定性因素，會更容易對人體肌肉產(chǎn)生刺激，如國外VERA-GARCIA等人的研究發(fā)現(xiàn)，不穩(wěn)定性支撐使得相關(guān)肌群的肌電反應(yīng)高于固定支撐時的肌群肌電值[15]。本研究也進一步驗證了這一結(jié)論，但是，這一結(jié)論僅在低負(fù)重時（0%RM）表現(xiàn)的較為明顯，在30%RM及60%RM下表現(xiàn)并不突出。與之不同的是，我國有關(guān)研究認(rèn)為，徒手、30%RM及60%RM下的非穩(wěn)定條件練習(xí)（硬支撐面）均不能有效的增加身體淺層肌肉的刺激程度[5]。通過分析原因，發(fā)現(xiàn)重點在于研究所采用的支撐面質(zhì)地存在區(qū)別。洪揚、陳小平等人的研究發(fā)現(xiàn)，在軟支撐面上的非穩(wěn)定練習(xí)較穩(wěn)定支撐面練習(xí)更容易刺激肌肉活性（P＜0.05），而硬支撐面上的非穩(wěn)定性練習(xí)卻不能顯著提高肌肉活性（P＞0.05）[16]。ANDERSON等人通過對人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定（橡膠墊）條件下徒手深蹲時的軀干肌和下肢肌肌肉肌電測試，發(fā)現(xiàn)非穩(wěn)定支撐面練習(xí)更高的刺激了人體的豎脊肌、腹直肌以及比目魚肌的活性[17]。而本研究正是采用了軟支撐面材質(zhì)的平衡盤作為非穩(wěn)定條件進行的測試，其結(jié)果也進一步驗證了以上學(xué)者的觀點。其實，無論如何，依BEHM等人的觀點，由于非穩(wěn)定支撐面練習(xí)能夠提高人體在不同姿勢調(diào)整時的神經(jīng)肌肉預(yù)判能力，肌肉與肌肉之間的協(xié)調(diào)能力以及呼吸與肌肉用力的協(xié)調(diào)配合能力，進而為展現(xiàn)高水平的運動技術(shù)提供保障[18]。因此，盡管本研究發(fā)現(xiàn)僅在低負(fù)重時非穩(wěn)定支撐面自由負(fù)重練習(xí)表現(xiàn)出對淺層肌群產(chǎn)生更大的刺激，但它仍具有自身的價值所在，理應(yīng)關(guān)注它對人體肌肉活性的影響變化。

當(dāng)然，在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下所表現(xiàn)出淺層肌群活性相似的情況下，是否他們的用力模式也相同，還有待于進一步探討?！坝昧δＪ健笔侵讣∪庠谕瓿赡骋贿\動過程中所表現(xiàn)出來的某種特定動態(tài)激活方式[19]。通常，用肌肉活性的變化來代表肌肉的興奮與動員水平，而肌肉的用力模式的變化則預(yù)示著肌肉的工作方式的轉(zhuǎn)變，即力量的分布[16]。由此可見，肌肉的用力模式即存在肌肉與肌肉之間的組合激活特征，也存在單塊肌肉自身所表現(xiàn)出來的動態(tài)激活特征。在單塊肌肉自身用力模式方面，洪揚、劉瑞東等人的研究提出了單塊肌肉活性與用力模式組合的4種情況，即：（1）RMS值無差異、用力模式無差異；（2）RMS值無差異、用力模式有差異；（3）RMS值有差異、用力模式無差異；（4）RMS值有差異、用力模式有差異[15]。而本研究所得到的結(jié)論主要是針對肌肉與肌肉之間的組合用力模式特征，研究通過對不同負(fù)重條件下穩(wěn)定與非穩(wěn)定支撐面深蹲的淺層肌肉iEMG值比較，發(fā)現(xiàn)非穩(wěn)定支撐面練習(xí)主要刺激了人體的豎脊肌、股二頭肌以及腓腸肌，而穩(wěn)定支撐面主要刺激了人體的股直肌、股內(nèi)側(cè)肌以及股外側(cè)肌。由此可知，非穩(wěn)定支撐面練習(xí)重點刺激了人體深蹲時的后部肌群，而穩(wěn)定支撐面練習(xí)重點刺激了前部肌群（股四頭肌）。因此，人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下自由負(fù)重深蹲練習(xí)時的肌肉組合用力模式特征是不同的。

基于此，研究認(rèn)為人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的自由負(fù)重深蹲練習(xí)的淺層肌肉用力模式是存在差異的，這種差異不僅表現(xiàn)在單塊肌肉的用力模式不同，同樣也表現(xiàn)在不同肌肉之間的組合用力模式的不同。因此，人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定支撐面上的自由負(fù)重練習(xí)，肌肉活性與用力模式均需得到關(guān)注，根據(jù)實際需求，合理選擇訓(xùn)練方法。

3.3 穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG存在一種“S”型非線性曲線關(guān)系

目前，針對穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG的關(guān)系性探討，并無一致結(jié)論，有的研究者認(rèn)為它們是線性關(guān)系（Lippold，直線）[20]，也有的研究者認(rèn)為它們是非線性關(guān)系（Vredenbregt，非直線），因此，關(guān)系性觀點有待于進一步明確[21]?；诖?，本研究根據(jù)研究結(jié)果進一步探討穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG的關(guān)系問題。根據(jù)對圖8的幾個關(guān)系描述特征，即：（1）無論是穩(wěn)定條件還是非穩(wěn)定條件，人體各淺層肌肉相對iEMG總和均隨著負(fù)重的增加而提升；（2）在0%RM時，非穩(wěn)定形勢下產(chǎn)生的iEMG總和較穩(wěn)定形式更大，而在30%RM時，穩(wěn)定形式下產(chǎn)生的iEMG總和較大，當(dāng)負(fù)重提升到60%RM時，兩者之間的差異無顯著性?；谝陨咸卣?，結(jié)合CHAFFIN等人的觀點[22]，即：在40%以下最大肌力和60以上最大肌力的強度收縮時，均呈線性關(guān)系，但是后者的直線斜率較大。因此，本研究進一步繪制了穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG的關(guān)系構(gòu)圖（見圖9）。

圖9 本研究與CHAFFIN的研究對比示意圖Figure9 Comparison Diagram of This Study and Chaffin’s Study

圖中還展現(xiàn)了由于人體所能承受的負(fù)荷存在一定的極限，當(dāng)人體所承受的負(fù)荷趨向于1RM時，其淺層肌肉放電值也逐漸趨向于一個極值。就像PETROFSKY等人的研究結(jié)果那樣，當(dāng)讓受試者的抓握肌采用20%～70%最大肌力做等長收縮時，發(fā)現(xiàn)RMS隨最大肌力的提升而提高，但在70%最大肌力時，提高幅度逐漸減小[23]，這正是從側(cè)面表現(xiàn)了越趨向于100%RM，肌電值越趨向于某一極限（在一定時間內(nèi)）。由圖9-2可見，穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG存在一種“S”型非線性曲線關(guān)系。該關(guān)系構(gòu)圖在基本滿足了以上特征的同時，還反映了在低負(fù)重時，非穩(wěn)定形式對人體的淺層肌群刺激占主導(dǎo)，表現(xiàn)出更大的肌肉放電，隨著負(fù)重的提高，增加的30%RM時，負(fù)荷重量逐漸表現(xiàn)出對人體淺層肌群刺激的主導(dǎo)作用，其效果逐漸超過非穩(wěn)定形式。這與BEHM等人的研究結(jié)果相似[24]，在負(fù)重升高時，非穩(wěn)定條件較穩(wěn)定條件的比目魚肌肌電值下降2.9%，股四頭肌肌電值下降44.3%。究其原因，主要是由于非穩(wěn)定狀態(tài)下隨著負(fù)重的提高，肌肉工作條件發(fā)生變化，深層的小肌肉群逐漸被動員，同時，相關(guān)輔助肌、拮抗肌等肌群也提高了興奮性，而部分人體淺層的主動肌為了與它們產(chǎn)生新的平衡，從而降低了自身的興奮性，進而出現(xiàn)“短板效應(yīng)”。而當(dāng)負(fù)荷均達到了40 kg以上時，人體肌肉為了應(yīng)對較高的負(fù)重（單腿），“短板效應(yīng)”消失，逐漸表現(xiàn)出了相似的肌電特征，且隨著負(fù)重的繼續(xù)提高，人體肌肉iEMG值將趨向于某一固定值。

基于以上分析，由于外界條件（穩(wěn)定與非穩(wěn)定、負(fù)重）與內(nèi)在因素（肌肉類型與募集數(shù)量、神經(jīng)類型以及同步化程度等）的共同作用，導(dǎo)致穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG并非是一種簡單的線性關(guān)系，而是存在一種“S”型非線性曲線關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）通過對人體自由負(fù)重在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下淺層肌肉iEMG的測試與比較，以及采用穩(wěn)定—非穩(wěn)定、負(fù)重對人體肌肉iEMG影響的雙因素方差分析作以驗證，研究認(rèn)為在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下的自由負(fù)重練習(xí)，負(fù)重是刺激人體淺層肌群活性的主要變量。

（2）研究發(fā)現(xiàn)，在低負(fù)重時（0%RM）的非穩(wěn)定支撐面的自由負(fù)重練習(xí)對人體淺層肌群產(chǎn)生的刺激要高于穩(wěn)定支撐面的自由負(fù)重練習(xí)，因此，在訓(xùn)練中理應(yīng)關(guān)注它對人體肌肉活性的影響變化。同時，人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下自由負(fù)重深蹲練習(xí)的肌肉用力模式是存在差異的，這種差異不僅表現(xiàn)在單塊肌肉的用力模式上的區(qū)別，也表現(xiàn)在不同肌肉之間的組合用力模式的不同?；诖?，研究認(rèn)為：人體在穩(wěn)定與非穩(wěn)定支撐面上的自由負(fù)重練習(xí)，肌肉活性與用力模式均需得到關(guān)注，根據(jù)實際需求，合理選擇訓(xùn)練方法。

（3）由于外界條件（穩(wěn)定與非穩(wěn)定、負(fù)重）與內(nèi)在因素（肌肉類型與募集數(shù)量、神經(jīng)類型以及同步化程度等）的共同作用，導(dǎo)致穩(wěn)定與非穩(wěn)定條件下負(fù)重與人體肌肉的iEMG并非是一種簡單的線性關(guān)系，更是存在一種“S”型非線性曲線關(guān)系。

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Comparative Study on Muscles’iEMG of Body Free Load Squat under Stable and Unstable Conditions

DONG Depeng1，2，YUAN Lei1，2，ZHAO Yang1，LIU Shilong3
（1.School of PE，Jilin University，Changchun 130012，China；2.School of Philosophy and Society，Jilin University，Changchun 130012，China；3.Dept.of Sports Health and Art Education，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，China）

The purpose of this study is to distinguish the difference of effect of free load on superficial muscle discharge under stable and unstable conditions，and explore the relationship between load and muscle activity under different conditions.Related muscles of the Bulgarian single leg squat in different condi?tions were tested by EMG testing instrument for 12 athletes.Results showed：1）The IEMG value of the human muscles was significantly increased with the in?crease of load（P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001）；2）The exercise of the unstable support surface that compared with the stable support surface has a greater stimula?tion to human muscles only when low load（P＜0.05）；3）The combined force modes of the different muscles are different under stable and unstable conditions，and stability exercise stimulates mainly the body’s anterior muscle group and the instability exercise mainly stimulates the body’s posterior muscle group.In conclusions，load is the main variable to stimulate superficial muscle activity under free load exercise of stable and unstable conditions.Muscle activity and force mode of human body need to pay attention when free load exercise under stable and unstable conditions，and we should choose the training methods ac?cording to the actual demand.There is a kind of“S”type nonlinear curve relationship between the load and the iEMG under the stable and unstable conditions.

free load；stability；non-stability；iEMG

G 804.2

A

1005-0000（2017）02-162-07

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2017.02.011

2016-09-26；

2017-01-10；錄用日期：2017-01-11

國家體育總局奧運攻關(guān)項目（項目編號：2013A019）；國家體育總局奧運攻關(guān)項目（項目編號：2015HT032）

董德朋（1988-），男，山東濰坊人，在讀博士研究生，研究方向為專項競技運動理論與方法、體育社會學(xué)；通信作者：袁 雷（1968-），男，吉林集安人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，研究方向為專項競技運動理論與方法、體育社會學(xué)。

1.吉林大學(xué)體育學(xué)院，吉林長春130012；2.吉林大學(xué)哲學(xué)社會學(xué)院，吉林長春130012；3.承德石油高等專科學(xué)校體育健康與藝術(shù)教育部，河北承德067000。