3～6歲幼兒側(cè)滑步動(dòng)作發(fā)展與下肢肌電活動(dòng)特征的研究

吳升扣，陸 峰

（中國人民大學(xué)體育部，北京 100872）

幼兒處于動(dòng)作發(fā)展的敏感期，是人類學(xué)習(xí)、掌握多種基本動(dòng)作技能（fundamental motor skills，F(xiàn)MS）的關(guān)鍵時(shí)期?；緞?dòng)作技能被認(rèn)為是復(fù)雜動(dòng)作技能的基礎(chǔ)，發(fā)展基本動(dòng)作技能對(duì)熟練掌握各類體育活動(dòng)、競(jìng)技比賽和舞蹈至關(guān)重要。目前，我國有關(guān)幼兒動(dòng)作發(fā)展的研究主要使用調(diào)查問卷與量表、錄像觀察等行為科學(xué)方法，對(duì)幼兒的粗大動(dòng)作發(fā)展特征進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)，很少使用神經(jīng)生理方法，如采用肌電、核磁共振測(cè)試等研究人體內(nèi)部的生理活動(dòng)與外部動(dòng)作的聯(lián)系，深入分析幼兒粗大動(dòng)作發(fā)展特征與規(guī)律。表面肌電圖（surface electromyography，sEMG）最初主要用于運(yùn)動(dòng)學(xué)研究，分析運(yùn)動(dòng)時(shí)各肌肉收縮的時(shí)序和對(duì)運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)的大小，了解運(yùn)動(dòng)中各肌肉是否協(xié)調(diào)收縮，也可用于生物反饋，增加運(yùn)動(dòng)的選擇性和協(xié)調(diào)性，加速運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。表面肌電圖檢測(cè)技術(shù)具有安全、簡(jiǎn)便、無創(chuàng)等特點(diǎn)，容易被受試者所接受，國內(nèi)外有不少關(guān)于兒童的表面肌電圖測(cè)試的案例，證明了對(duì)幼兒進(jìn)行表面肌電圖測(cè)試是可行的。側(cè)滑步動(dòng)作屬于典型的基本動(dòng)作技能，且連續(xù)的側(cè)滑步動(dòng)作屬于周期性運(yùn)動(dòng)，在分析下肢肌電活動(dòng)時(shí)便于進(jìn)行階段的劃分。因此，本研究通過錄像以及記錄側(cè)滑步時(shí)下肢肌電活動(dòng)，分析幼兒側(cè)滑步的動(dòng)作發(fā)展序列與下肢肌電活動(dòng)特征，探索不同年齡幼兒側(cè)滑步時(shí)的技術(shù)合理性與各肌肉協(xié)調(diào)狀況，從神經(jīng)生理的角度為深入分析幼兒動(dòng)作發(fā)展提供借鑒。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

采用隨機(jī)抽樣法，選取北京市城區(qū)某公立幼兒園小、大班共38人為測(cè)試對(duì)象，其中3歲組幼兒22人，5歲組幼兒16人。本研究3歲組的幼兒包含了3周歲以上4周歲以下的兒童；5歲組幼兒包含了5周歲以上6周歲以下的兒童。同年齡組的男、女童在身高、體重、身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）上差異不具有顯著性。

1.2 下肢肌電活動(dòng)測(cè)試

下肢肌電活動(dòng)測(cè)試儀器為美國Noraxon公司生產(chǎn)的Noraxon表面肌電測(cè)試系統(tǒng)。采用表面電極雙極導(dǎo)聯(lián)法，暴露受試者下肢待檢測(cè)肌群部位皮膚，測(cè)試前先用去脂酒精棉球?qū)﹄姌O安放位置的皮膚進(jìn)行去脂處理，沿著肌纖維走向?qū)㈦p極表面電極粘貼于肌腹中心處，兩電極間相距2cm。測(cè)試動(dòng)作為連續(xù)4次向左和向右的測(cè)滑步，測(cè)試部位為雙側(cè)下肢脛骨前?。═A）、腓腸?。▋?nèi)側(cè)頭）（Gas）、股直?。≧F）和股二頭?。˙F）8塊肌肉。

使用美國Noraxon表面肌電儀器自帶的MR-XP Master軟件，對(duì)原始肌電信號(hào)進(jìn)行全波整流、濾波（帶通濾波10Hz-450Hz）和平滑（RMS，50ms）處理。分析指標(biāo)包括：肌肉募集起始時(shí)間、積分肌電（iEMG），并計(jì)算肌肉積分肌電貢獻(xiàn)率和下肢各環(huán)節(jié)協(xié)同收縮率。為了能夠更加客觀地反映受試者的滑步動(dòng)作能力，揭示滑步動(dòng)作的肌肉放電情況，本研究將滑步動(dòng)作劃分為三個(gè)階段進(jìn)行表面肌電活動(dòng)的分析：階段一為右腳著地瞬間至左腳離地瞬間；階段二為左腳離地瞬間至左腳著地瞬間；階段三為左腳著地瞬間至右腳再次落地瞬間。

1.3 數(shù)據(jù)處理與檢驗(yàn)方法

使用SPSS 20.0軟件包，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析、獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，顯著性水平為P＜0.05。

2 幼兒側(cè)滑步不同時(shí)相中下肢各肌肉積分肌電貢獻(xiàn)率的比較

積分肌電值（integrated electromyography，iEMG）是指對(duì)所得sEMG信號(hào)進(jìn)行整流、濾波后單位時(shí)間內(nèi)曲線下面積的總和，其數(shù)值的高低反映運(yùn)動(dòng)時(shí)參與肌肉收縮的肌纖維數(shù)目和每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的放電大小。目前iEMG已成為研究肌肉功能活動(dòng)的一個(gè)常用指標(biāo)。

肌肉積分肌電貢獻(xiàn)率是指運(yùn)動(dòng)的某個(gè)階段內(nèi)特定肌肉發(fā)力與所有肌肉發(fā)力的比值。我們用某塊肌肉積分肌電與所有單側(cè)腿測(cè)試肌肉的積分肌電比值來表示，以脛骨前?。ㄓ遥槔好劰乔凹。ㄓ遥┓e分肌電貢獻(xiàn)率=脛骨前?。ㄓ遥﹊EMG/（脛骨前肌（右）iEMG+腓腸?。ㄓ遥﹊EMG+股直肌（右）iEMG+股二頭?。ㄓ遥﹊EMG）。

對(duì)3歲組和5歲組幼兒下肢肌肉的積分肌電貢獻(xiàn)率進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。側(cè)滑步第一時(shí)相中，幼兒右腿4塊肌肉的積分肌電貢獻(xiàn)率均不存在顯著的年齡組間差異（P＞0.05），左腿股直肌、股二頭肌積分肌電貢獻(xiàn)率也不存在年齡組間的差異（P＞0.05），而左腿脛骨前肌、腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率出現(xiàn)了顯著的年齡組間差異（P＜0.01）。隨著年齡的增加，左腿脛骨前肌的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸下降，而腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率卻逐漸上升。另外，側(cè)滑步第一時(shí)相中，右腿股二頭肌的積分肌電貢獻(xiàn)率最大，平均超過30%；股直肌積分肌電貢獻(xiàn)率最小，平均不超過20%；脛骨前肌和腓腸肌的貢獻(xiàn)率在20%～30%?？傮w來說，右腿大腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率較大，超過50%，小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率較小，小于50%。相比之下，左腿腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率最大，5歲組的幼兒甚至高達(dá)43%；而股二頭肌積分肌電貢獻(xiàn)率最小，5歲組的幼兒只有16%。左腿大腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率較小，平均為40%；而左腿小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率較大，平均為60%。

側(cè)滑步第二時(shí)相中，幼兒右腿腓腸肌、股二頭肌的積分肌電貢獻(xiàn)率存在顯著的年齡組間差異（P＜0.05）。隨著年齡的增加，右腿腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸上升，而右腿股二頭肌的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸下降。幼兒左腿腓腸肌積分肌電貢獻(xiàn)率也存在顯著的年齡組間差異（P＜0.01），隨著年齡的增加，左腿腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸上升。在第二時(shí)相中，其他肌肉的積分肌電貢獻(xiàn)率均不存在顯著的年齡組間差異（P＞0.05）。另外，側(cè)滑步第二時(shí)相中，右腿脛骨前肌和腓腸肌的貢獻(xiàn)率都較大，平均達(dá)30%。因此，右腿小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率較大，超過了50%，5歲組幼兒高達(dá)65%；大腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率較小，5歲組幼兒低達(dá)35%。相比之下，左腿大腿與小腿各肌肉的積分肌電貢獻(xiàn)率數(shù)值差距不大，但也表現(xiàn)出了小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率大于大腿肌群積分肌電貢獻(xiàn)率的趨勢(shì)。

側(cè)滑步第三時(shí)相中，幼兒右腿脛骨前肌、股二頭肌的積分肌電貢獻(xiàn)率出現(xiàn)了顯著的年齡組間差異（P＜0.05），隨著年齡的增加，右腿脛骨前肌的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸上升，而5歲組幼兒的右腿股二頭肌的積分肌電貢獻(xiàn)率顯著小于3歲組幼兒。幼兒左腿腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率存在顯著的年齡組間差異（P＜0.05），隨著年齡的增加，左腿腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸上升，其他肌肉的積分肌電貢獻(xiàn)率均不存在顯著的年齡組間差異（P＞0.05）。對(duì)比第三時(shí)相中幼兒大腿肌群與小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率，結(jié)果顯示，左、右大腿肌群與小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率差異不大，5歲組幼兒小腿的積分肌電貢獻(xiàn)率超過了50%，高于大腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率。

3～6歲是人類動(dòng)作發(fā)展的敏感期，國外大量的研究顯示，此時(shí)期幼兒粗大動(dòng)作發(fā)展水平在迅速提高。從幼兒側(cè)滑步時(shí)下肢肌肉放電情況來看，存在顯著的年齡組間差異。不同年齡組幼兒在三個(gè)時(shí)相中的下肢肌肉放電情況實(shí)際上反映了幼兒側(cè)滑步的協(xié)調(diào)與動(dòng)作發(fā)展成熟程度。從動(dòng)力學(xué)的角度來看，側(cè)滑步第一時(shí)相中，右腿處于緩沖支撐狀態(tài)，左腿處于蹬伸狀態(tài)，右側(cè)腓腸肌、股直肌、左側(cè)腓腸肌、股直肌作為滑步時(shí)的主動(dòng)肌，在此時(shí)相中應(yīng)該較為活躍。因此，第一時(shí)相中5歲組幼兒左腿腓腸肌iEMG高于3歲組是更加合理的。第二時(shí)相中，右腿處于蹬伸狀態(tài)，左腿處于內(nèi)收狀態(tài)。右腿腓腸肌、股直肌在此時(shí)應(yīng)最活躍，而左腿此時(shí)并沒有任何蹬伸與緩沖動(dòng)作，左腿腓腸肌、股直肌、脛骨前肌、股二頭肌應(yīng)該處于較為放松的狀態(tài)。5歲組幼兒右腿肌肉iEMG高于3歲組幼兒正好符合此階段的動(dòng)作特征。第三時(shí)相中，右腿處于外展?fàn)顟B(tài)，沒有任何蹬伸與緩沖動(dòng)作，左腿處于緩沖階段，左腿腓腸肌、股直肌此時(shí)應(yīng)該較為活躍，而右腿腓腸肌、股直肌、脛骨前肌、股二頭肌應(yīng)較為放松。此時(shí)相下，3歲組幼兒右腿腓腸肌、股直肌、股二頭肌，左腿脛骨前肌的iEMG顯著高于5歲組幼兒，放松的肌肉仍處于較活躍的狀態(tài)，可能反映了低齡幼兒動(dòng)作的不協(xié)調(diào)。

表1 幼兒側(cè)滑步不同時(shí)相中下肢主要肌群貢獻(xiàn)率比較

3 結(jié) 語

雖然幼兒下肢肌電活動(dòng)變化較成年人更加復(fù)雜，但仍舊可以看出幼兒腓腸肌的積分肌電貢獻(xiàn)率隨著年齡的增加而不斷升高，小腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸增加，而大腿肌群的積分肌電貢獻(xiàn)率逐漸降低的現(xiàn)象。幼兒滑步時(shí)主動(dòng)肌積分肌電貢獻(xiàn)率的增加可以看作是中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)肌與拮抗肌協(xié)調(diào)控制能力增強(qiáng)，動(dòng)作效率提高，側(cè)滑步動(dòng)作發(fā)展正在逐漸成熟。

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