不同傾斜度仰臥起坐的EMG分析

唐敬道，國 偉

1 前言

仰臥起坐是一項(xiàng)多肌群參與的運(yùn)動，主要鍛煉腹部肌群，其它肌群協(xié)同參與收縮。在《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中仰臥起坐是評價(jià)學(xué)生身體素質(zhì)重要指標(biāo)，身體素質(zhì)作為評價(jià)一個(gè)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要依據(jù)[1]。在課余時(shí)間喜歡運(yùn)動的同學(xué)，鍛煉腹肌時(shí)也喜歡以仰臥起坐為手段，特別是在學(xué)校健身房里以腹肌板鍛煉腹肌的同學(xué)，根據(jù)自己身體素質(zhì)水平調(diào)整腹肌板傾斜度。本次研究選取腹直肌、腹外斜肌與股直肌等三塊肌肉在腹肌板0°、15°與30°等三個(gè)傾斜度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，通過測得的EMG進(jìn)行比較分析當(dāng)哪個(gè)傾斜度下肌肉募集單位更多，鍛煉腹肌的效果更佳，為健身人群提供科學(xué)有效的訓(xùn)練參考。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

選8名運(yùn)動與健康學(xué)院大一男性同學(xué)作為被測試對象(表1)。

實(shí)驗(yàn)選材：所被測試的同學(xué)身體健康，身體各個(gè)部位無運(yùn)動損傷，能標(biāo)準(zhǔn)地完成實(shí)驗(yàn)要求的動作。

表1 被測試對象基本信息

2.2 研究方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及耗材

實(shí)驗(yàn)儀器：Cometa無線表面肌電測試儀(產(chǎn)地：意大利，型號：Wave，16通道)，康林腹肌板(廣州龍康體育用品有限公司，ADJUSTABLE SUPINE BOARD KL1532)，身高體重測試儀(江蘇領(lǐng)康電子科技發(fā)展有限公司，型號：LK-T1060)，WEIDU-紅外線數(shù)顯水平儀(溫州韋度電子有限公司，產(chǎn)品規(guī)格：0-150)。

實(shí)驗(yàn)耗材：Ambu A/S電極片、Wave傳感器貼、75%酒精、棉簽、剃毛刀、面巾紙。

2.2.2 屈體方式及腹肌板傾斜度

屈體方式：給被測試的同學(xué)示范及講解在腹肌板正確的仰臥屈體。首先調(diào)整好腹肌板，面對有輥墊一側(cè)坐下，膝關(guān)節(jié)屈后搭在上部輥墊且兩膝關(guān)節(jié)寬度為一拳寬度，踝關(guān)節(jié)伸后勾住下部輥墊；然后慢慢地躺在腹肌板上，雙手手指自然放松，指尖接觸同側(cè)耳廓及耳垂，兩肘關(guān)節(jié)與兩膝關(guān)節(jié)同寬；最后當(dāng)聽到“開始”口令時(shí)，以3s/個(gè)勻速完成30s軀干屈伸的動作，當(dāng)軀干向前屈時(shí)，肘關(guān)節(jié)觸碰膝關(guān)節(jié)即完成屈的動作。當(dāng)軀干向后回到腹肌板前，被測試同學(xué)的肩胛骨不能接觸腹肌板，即完成伸的動作。

腹肌板傾斜度：依次將腹肌板角度調(diào)整為0°、15°、30°，每個(gè)角度只進(jìn)行一組測試，每組測試間隔時(shí)間為3min，讓被測試者得到充分的休息，保證不處于疲勞狀態(tài)而影響EMG采集。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)測試步驟

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作：

①將實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及耗材準(zhǔn)備好。打開電腦及生理記錄儀并檢查機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，檢查腹肌板是否有無損壞，為防止實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)事故。設(shè)定本次采樣標(biāo)準(zhǔn)：采樣時(shí)間30s、采樣頻率1000Hz、低通濾波100Hz、高通濾波10Hz。

②提前通知好被測試的同學(xué)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行兩小時(shí)前按飲食習(xí)慣進(jìn)食。測試之前，在田徑場根據(jù)平時(shí)訓(xùn)練的熱身做好熱身準(zhǔn)備活動，目的是防止肌肉的粘滯性影響肌肉興奮性，使被測試的同學(xué)進(jìn)入平時(shí)的訓(xùn)練狀態(tài)，這樣能夠保證測試所得的數(shù)據(jù)具有真實(shí)準(zhǔn)確性。

③保持實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)溫度25°c左右，避免被測試同學(xué)著涼而使肌肉的興奮程度降低而導(dǎo)致電信號采集出現(xiàn)誤差。

④在進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集前，多次進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案步驟是否合理，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集是否有效。

實(shí)驗(yàn)測試步驟：

①要求8名被測試的同學(xué)把身上的電子設(shè)備取出放置實(shí)驗(yàn)室存儲箱，避免電信號干擾，然后平躺在腹肌板上。測試工作人員確定粘貼電極片的位置，使用剃毛刀剃除體表汗毛，再用酒精及棉簽對皮膚表面消毒及去脂，避免干擾電信號的傳輸而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差。

②本次實(shí)驗(yàn)選擇L RECT.ABD(左腹直肌)、R RECT.ABD(右腹直肌)、L EXT.OBLI(左腹外斜肌)、R EXT.OBLI(右腹外斜肌)、L RECTUS.F(左股直肌)、R RECTUS.F(右股直肌)作為測試點(diǎn)。粘貼電極片時(shí)，兩片電極片的間隔距離為2cm，兩片電極片與肌肉解剖學(xué)肌纖維走向一致，保證測試的數(shù)據(jù)有效準(zhǔn)確。

③檢查電極片的粘貼是否出現(xiàn)異常。被測試的同學(xué)進(jìn)行兩個(gè)完整的屈體動作，測試工作人員在電腦上檢查圖譜是否異常。如波譜平穩(wěn)說明正常，可以進(jìn)行測試。如波譜折在一個(gè)時(shí)相內(nèi)差異大則說明異常，停止測試并檢查電極片的粘貼位置是否正確、粘貼是否牢固。

④被測試的同學(xué)在腹肌板平躺準(zhǔn)備好，當(dāng)聽到測試工作人員“開始”口令時(shí)，即開始進(jìn)行測試的動作直至一組數(shù)據(jù)采集結(jié)束。對測試進(jìn)行30s的EMG采集并保存。

2.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

通過EmgEasyReport 5.36軟件分析實(shí)驗(yàn)測試獲得左側(cè)與右側(cè)的RMS結(jié)果，將結(jié)果錄入Excel分別獲得RECT.ABD(腹直肌)、EXT.OBLI(腹外斜肌)與RECTUS.F(股直肌)的平均值，運(yùn)用SPSS Statistics17.0，將平均值采用配對樣本T檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，以檢驗(yàn)在不同傾斜度下肌肉RMS大小，結(jié)果以±SD表示，P<0.01表示具有非常顯著性，P<0.05表示具有顯著性。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 仰臥起坐的時(shí)域分析

通過對不同肌肉在運(yùn)動過程中所表現(xiàn)出來的時(shí)域上不同的特征分析，了解人體在完成運(yùn)動動作時(shí)不同部位的肌肉參與活動的強(qiáng)度[2]。時(shí)域分析指標(biāo)有積分肌電、均方根振幅等[3]。均方根振幅(RMS)是指一段時(shí)間內(nèi)所有振幅的均方根值，可以用來描述該時(shí)間內(nèi)肌電的平均特征。RMS是放電有效值，其大小取決于肌電幅值變化，一般認(rèn)為與運(yùn)動單位的募集和興奮節(jié)律的同步化有關(guān)[4]。

3.2 傾斜度0°與15°的RMS對比分析

表2 傾斜度0°與15°三種肌肉的RMS結(jié)果分析

從表2得出，RECT.ABD、EXT.OBLI與RECTUS.F在15°的RMS值大于0°的RMS值。RECT.ABD與EXT.OBLI的P>0.05，所以調(diào)整腹肌板傾斜度為15°相對于0°時(shí)并無顯著性，肌肉募集單位也相對較少，被測試者的RECT.ABD與EXT.OBLI負(fù)荷相對較小，興奮程度相對較弱；RECTUS.F的P<0.05，表明當(dāng)腹肌板傾斜度為15°時(shí)，RECTUS.F募集單位相對于0°增多，肌肉興奮性增強(qiáng)。

3.3 傾斜度0°與30°的RMS對比分析

表3 傾斜度0°與30°三種肌肉的RMS結(jié)果分析

從表3得出，RECT.ABD、EXT.OBLI與RECTUS.F在30°的RMS值大于0°的RMS值。RECT.ABD與RECTUS.F的P<0.01，所以調(diào)整腹肌板傾斜度為30°相對于0°時(shí)具有非常顯著性，肌肉募集單位明顯增加，被測試者的RECT.ABD與RECTUS.F負(fù)荷明顯增大，興奮程度明顯增強(qiáng)；EXT.OBLI的P<0.05，表明腹肌板傾斜度為30°時(shí)，EXT.OBLI募集單位增多。

3.4 傾斜度15°與30°的RMS對比分析

表4 傾斜度15°與30°三種肌肉的RMS結(jié)果分析

從表3得出，RECT.ABD、EXT.OBLI與RECTUS.F在30°的RMS值大于15°的RMS值。RECT.ABD與RECTUS.F的P<0.01，所以調(diào)整腹肌板傾斜度為30°相對于15°時(shí)具有非常顯著性，表明肌肉募集單位明顯增加，被測試者的RECT.ABD與RECTUS.F負(fù)荷明顯增大，興奮程度明顯增強(qiáng)；EXT.OBLI的P>0.05，表明在腹肌板傾斜度為30°時(shí)，EXT.OBLI募集單位增多不明顯。

3.5 傾斜度30°、15°、0°的RMS值對比分析

通過采集EMG，分析RMS的值得出肌肉在不同傾斜度下做仰臥起坐，主要參與肌肉的做功大小。通過以上腹肌板不同傾斜度下RMS值結(jié)果分析：

腹肌板傾斜度從0°調(diào)整為15°時(shí)，RECT.ABD與EXT.OBLI肌纖維激活程度不明顯，募集單位無明顯變化，RECTUS.F肌纖維激活程度增多。腹肌板傾斜度從0°調(diào)整為30°時(shí)，RECT.ABD與RECTUS.F肌纖維激活程度明顯增多，EXT.OBLI肌纖維激活程度增多。腹肌板傾斜度從15°調(diào)整為30°時(shí)，RECT.ABD與RECTUS.F肌纖維激活程度明顯增多，EXT.OBLI肌纖激活程度不明顯。

針對本文研究，當(dāng)P<0.01具有非常顯著性，肌肉募集單位明顯增多，肌肉的興奮程度增加，所以單位消耗的能量增多，也說明肌肉的疲勞程度會明顯加速；當(dāng)P>0.05無顯著性時(shí)，肌肉募集單位無明顯變化，單位消耗的能量與疲勞程度也無明顯變化；當(dāng)P<0.05具有顯著性，相對于P<0.01沒有那么明顯，但相對于P>0.05則明顯。

4 結(jié)論

在腹肌板上進(jìn)行仰臥起坐，當(dāng)傾斜角度越大，RECT.ABD的RMS越大，肌纖維募集越多，興奮程度越高，證明RECT.ABD做功越大，鍛煉的效率越高。

當(dāng)傾斜度越大，RECT.ABD肌肉的疲勞程度越深，更多肌群參與做功，貢獻(xiàn)率越高。

[1] 國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)[EB/OL].https://baike.baidu.com/item.

[2] 陸愛云.運(yùn)動生物力學(xué)[M].北京：人民體育出版社，2009:149.

[3] 《運(yùn)動生物力學(xué)》編寫組.運(yùn)動生物力學(xué)[M].北京：北京體育大學(xué)出版社，2013.8:222.

[4] 《運(yùn)動生物力學(xué)》編寫組.運(yùn)動生物力學(xué)[M].北京：北京體育大學(xué)出版社，2013.8:223.