不同落點(diǎn)網(wǎng)球大力發(fā)球肌肉用力特征分析

金宗學(xué) 熊開宇 何輝 吳聲遠(yuǎn)

摘 要：目的：研究?jī)?yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球的用力特征。方法：采用美國(guó)無線DELSYS表面肌電采集優(yōu)秀網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)向內(nèi)角、中路和外角的大力發(fā)球過程中的表面肌電信號(hào)，并同步高速攝像記錄動(dòng)作畫面。結(jié)果：網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球時(shí)，落點(diǎn)在IAR的RB（444.92±179.67 μVs）明顯高于EAR的RB（222.95±96.82 μVs）； 落點(diǎn)在IAR的RDT（612.83±235.48 μVs）明顯高于EAR的RDT（388.18±102.51 μVs）；落點(diǎn)在IAR和MR的RP（131.57±32.73 μVs和252.93±118.59 μVs）明顯低于EAR的RP（252.93±118.59 μVs），運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球的其他相關(guān)肌肉之間的發(fā)力大小均無顯著性差異。結(jié)論：1）網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球時(shí)，決定發(fā)球落點(diǎn)的主要肌肉群是肱橈肌、三角肌和胸大?。?）網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球時(shí)，腕關(guān)節(jié)肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群的發(fā)力特征無顯著性差異。

關(guān)鍵詞：表面肌電；網(wǎng)球；大力發(fā)球；不同落點(diǎn)

中圖分類號(hào)：G804.63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-2076（2018）01-0100-05

Abstract：Objective： To analyze characteristic difference among various drop points so as to provide evidence support for muscle strength training of different drop point. Methods： By the method of DELSYS16 exporting wireless SEMG and 2D high speed photography， analyzing the different maximal exertion serve mark technique and revealing the muscular exertion characteristics of interior angle （IAR）， Middle Rd （MR） and exterior angle （EAR） powerful serve mark. Results： When tennis ball players serve in different drops， RB in IAR （444.92±179.67μVs） is significant higher than in EAR （222.95±96.82μVs）， RDT in IAR （612.83±235.48μVs） is significant higher than in EAR （388.18±102.51μVs）， LAR and MR in RP （131.57±32.73μVs和252.93±118.59μVs） is significant lower than in EAR （252.93±118.59μVs） and there is no significant difference among other muscles discharge ability. Conclusion： 1） When tennis players serve powerfully， the main muscle groups that decide serve drops include right brachioradialis， deltoid and pectoralis major； 2） When tennis players serve powerfully， wrist joints， muscles， the core muscles and lower extremity muscle groups are no significant difference.

Key words： SEMG ； tennis； powerful serve； different drop point

發(fā)球是競(jìng)技網(wǎng)球比賽中主要技術(shù)之一，不僅僅是每一分的開始，更是由自己掌握且不受對(duì)方控制的唯一技術(shù)[1]，因此網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員可應(yīng)用高質(zhì)量的發(fā)球迫使對(duì)手失誤或者處于被動(dòng)狀態(tài)，尤其是在第一發(fā)球中，運(yùn)動(dòng)員往往會(huì)利用快速有力和落點(diǎn)刁鉆的發(fā)球直接得分或處于主動(dòng)進(jìn)攻狀態(tài)，尤其是在速度一定情況下，變化多端的落點(diǎn)是決定發(fā)球質(zhì)量的直接因素[2]。經(jīng)查閱大量有關(guān)網(wǎng)球發(fā)球的文獻(xiàn)資料可知，研究網(wǎng)球大力發(fā)球動(dòng)作技術(shù)的肌肉用力特征和時(shí)序、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理和相關(guān)損傷等研究相對(duì)較多，而對(duì)于不同落點(diǎn)的大力發(fā)球的肌肉用力特征的研究很少。因此本論文在前人研究的基礎(chǔ)之上，利用無線表面肌電技術(shù)對(duì)不同落點(diǎn)時(shí)網(wǎng)球大力發(fā)球的擊球階段進(jìn)行分析，揭示不同落點(diǎn)大力發(fā)球的肌肉用力的變化規(guī)律特征，為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球落點(diǎn)變化的力量訓(xùn)練提供理論支撐。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以6名優(yōu)秀男子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象（運(yùn)動(dòng)等級(jí)一級(jí)以上），并一直保持訓(xùn)練，每周至少20小時(shí)的訓(xùn)練時(shí)間，右手持拍，近3個(gè)月內(nèi)無傷病，發(fā)球技術(shù)突出，基本信息見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

查閱CNKI和EBSCO Medline的文獻(xiàn)資料庫(kù)中有關(guān)肌電和網(wǎng)球方面的前沿性研究，整理相關(guān)資料并向相關(guān)專家咨詢大力發(fā)球過程中落點(diǎn)掌控是否有效的訓(xùn)練方法以及是否可以應(yīng)用肌電分析技術(shù)分析不同落點(diǎn)大力發(fā)球的肌肉的發(fā)力變化特征。同時(shí)確定測(cè)試肌肉群、不同落點(diǎn)有效區(qū)域的界定、發(fā)球過程中擊球階段的界定以及測(cè)試方法等。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.2.1 測(cè)試儀器及耗材

Delsys16導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)（美國(guó)生產(chǎn)）、兩臺(tái)JVC高速攝像機(jī)（200幀）、雷達(dá)測(cè)速槍、筆記本、一次性電極片、彈性繃帶、酒精棉球、砂紙、剃須刀等。

1.2.2.2 測(cè)試肌肉

上肢肌：右腕屈肌群（RWB）、右腕伸肌群（RWS）、右肱橈肌（RB）、右肱二頭肌（RBA）、右肱三頭肌（RT）；軀干?。河胰羌∏笆≧DT）、右胸大?。≧P）、右背闊肌（RLD）、右腹直?。≧RA）、左腹直?。↙RA）、右腹外斜肌（ROEA）、左腹外斜肌（LOEA）；左下肢肌肉：臀大?。↙GM）、左闊筋膜張?。↙TFL）、左股直?。↙RF）和左股二頭?。↙BF）。

1.2.2.3 不同落點(diǎn)有效區(qū)域的界定

將發(fā)球落點(diǎn)分為內(nèi)角（IAR）、中路（MR）和外角（EAR）。內(nèi)角以“T”點(diǎn)向右延伸1/3的發(fā)球底線為寬，以“T”點(diǎn)向球網(wǎng)方向延伸1.5 m為長(zhǎng)，組成的長(zhǎng)方形為內(nèi)角有效區(qū)域[3]；外角的長(zhǎng)與內(nèi)角的一樣長(zhǎng)，并呈平行，寬是以單打邊線與發(fā)球底線的交點(diǎn)向左延伸1/3的發(fā)球底線，組成的長(zhǎng)方形為外角有效區(qū)域；中路區(qū)域長(zhǎng)與內(nèi)角和外角區(qū)域的共用，寬是發(fā)球底線中間的1/3，該區(qū)域?yàn)橹新贰Ｒ妶D1。

1.2.2.4 測(cè)試方法

測(cè)試前準(zhǔn)備：告知受試者測(cè)試內(nèi)容，用大力發(fā)球發(fā)向有效區(qū)間內(nèi)為好球，每個(gè)有效區(qū)間需要5個(gè)好球[4]，每個(gè)球之間均有間歇，以免出現(xiàn)相關(guān)肌肉疲勞的影響。調(diào)試DELSYS設(shè)備參數(shù)，采樣頻率為1 111 Hz，帶通濾波為20～450 Hz，噪聲<750 nV，偏移<0.1 mV，電極距離為10.0 mm。并貼電極時(shí)，需要在相關(guān)肌肉部位剔除體毛和擦試酒精，按照肌肉走向進(jìn)行粘貼。

測(cè)試：以右手持拍為例，提前告訴受試者大力發(fā)球的落點(diǎn)區(qū)間，并采用美國(guó)無線DELSYS表面肌電采集發(fā)球過程中的表面肌電信號(hào)，并同步2臺(tái)高速攝像分別記錄動(dòng)作畫面和發(fā)球落點(diǎn)，同時(shí)測(cè)球速。

1.2.2.5 數(shù)據(jù)處理

選取內(nèi)角、中路和外角中球速最大，并且三個(gè)球速大小一致（±4 km/h）作為分析動(dòng)作，其中分析階段為擊球階段，擊球階段是從“撓背”開始到擊中球結(jié)束。

分析指標(biāo)是均方根振幅值（RMS），并應(yīng)用SPSS軟件中單因素方差分析三種落點(diǎn)的擊球階段中肌肉發(fā)力特征之間的差異，P<0.05表示具有顯著性，P<0.01表示具有非常顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同落點(diǎn)大力發(fā)球肌肉用力情況

2.1.1 不同落點(diǎn)大力發(fā)球用力時(shí)段和球速情況

由表2、3和圖2可知，受試者不同落點(diǎn)的大力發(fā)球的擊球時(shí)段和球速大小經(jīng)單因素方差分析可知，發(fā)球落點(diǎn)落在IAR、MR和EAR三個(gè)有效區(qū)域的大力發(fā)球的擊球時(shí)段和球速大小呈一致性，對(duì)分析受試者不同落點(diǎn)的發(fā)力發(fā)球的肌肉用力比較更具有說服力。

2.1.2 不同落點(diǎn)大力發(fā)球各塊肌肉用力情況

由表4、5和圖3可知，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球時(shí)，落點(diǎn)在IAR的RB（444.92±179.67 μVs）明顯高于EAR的RB（222.95±96.82 μVs）；落點(diǎn)在IAR的RDT（612.83±235.48 μVs）明顯高于EAR的RDT（388.18±102.51 μVs）；落點(diǎn)在IAR和MR的RP（131.57±32.73 μVs和252.93±118.59 μVs）明顯低于EAR的RP（252.93±118.59 μVs），運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球的其他相關(guān)肌肉之間的發(fā)力大小均無顯著性差異。

2.2 大力發(fā)球不同落點(diǎn)肌肉用力情況的分析

2.2.1 不同落點(diǎn)大力發(fā)球用力時(shí)段和球速情況的分析

發(fā)球球速大小和落點(diǎn)的精準(zhǔn)性是網(wǎng)球比賽獲勝的重要因素之一，尤其是發(fā)球的穩(wěn)定性和持續(xù)性更為重要[11]。發(fā)球穩(wěn)定受擊球的作用時(shí)間和空間位置影響，發(fā)球的持續(xù)性是由相關(guān)肌肉耐疲勞性決定的。網(wǎng)球球速大小能反映運(yùn)動(dòng)員身體動(dòng)力鏈的合理性和整個(gè)身體協(xié)調(diào)的爆發(fā)力大小[12]。Vaverka & Cernosek[13]研究指出發(fā)球球速與身高呈正相關(guān)，但是相關(guān)系數(shù)不高，經(jīng)分析可知主要是受BMI的影響，肌肉含量較高的BMI可提高力量和合力的輸出，進(jìn)而提高發(fā)球球速大小，同時(shí)球速大小在一定程度上也能反映網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的肌肉比例大小和協(xié)調(diào)用力的大小。因此，在一定情況下，發(fā)球階段擊球所用的時(shí)間能反映擊球過程中“鞭打”效果，時(shí)間越短“鞭打”效果越好，同時(shí)擊球所用時(shí)間長(zhǎng)短的穩(wěn)定性能反映運(yùn)動(dòng)員擊球過程中的穩(wěn)定性。由表2可知，運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)不同落點(diǎn)時(shí)，擊球階段所用時(shí)間無顯著性差異，說明運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)不同落點(diǎn)時(shí)，擊球階段肌肉作用力的時(shí)間具有一致性。這可能是由運(yùn)動(dòng)員的肌肉類型決定的，大力發(fā)球主要是由運(yùn)動(dòng)員的白肌含量和神經(jīng)控制決定的，與發(fā)球的方向無相關(guān)性，同時(shí)也能說明運(yùn)動(dòng)員發(fā)球已進(jìn)入自動(dòng)化階段。由表3可知，不同落點(diǎn)大力發(fā)球的球速大小無顯著性差異，說明運(yùn)動(dòng)員在大力發(fā)球時(shí)，身體的動(dòng)力鏈輸出的合力基本一致，其原因可能是不同落點(diǎn)發(fā)球的動(dòng)作基本一致，發(fā)球過程中動(dòng)力鏈的發(fā)力順序和合力大小可能無明顯差異，但是合力方向決定不同落點(diǎn)，其合力方向可能是由某些環(huán)節(jié)的發(fā)力差別決定的。因此，在擊球階段所用時(shí)間和球速大小一致的情況下，研究決定大力發(fā)球不同落點(diǎn)的環(huán)節(jié)的肌肉用力特征，有利于教練員訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員發(fā)球落點(diǎn)的肌肉力量訓(xùn)練，同時(shí)有利于運(yùn)動(dòng)員提高大力發(fā)球落點(diǎn)的精準(zhǔn)性和成功率。

2.2.2 不同落點(diǎn)大力發(fā)球各塊肌肉用力情況的分析

高質(zhì)量的發(fā)球之所以很難掌握，不是因?yàn)榍蛩俚奶岣撸谴罅Πl(fā)球情況下落點(diǎn)的靈活應(yīng)用決定的。當(dāng)前研究主要集中于通過運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和肌肉放電等方法研究提高發(fā)球質(zhì)量的影響因素[14]，進(jìn)而為訓(xùn)練提供理論支撐。研究普遍認(rèn)為，掌握新的技術(shù)最好的時(shí)機(jī)應(yīng)在運(yùn)動(dòng)生涯的早期階段，早期學(xué)習(xí)階段如果能掌握科學(xué)的訓(xùn)練方法會(huì)使學(xué)習(xí)的技術(shù)更加容易掌握[[15]。掌握不同類型網(wǎng)球技術(shù)和擊球特點(diǎn)的合理方法必須在運(yùn)動(dòng)生涯早期，如果在訓(xùn)練早期，運(yùn)動(dòng)員沒有掌握科學(xué)合理的訓(xùn)練方法會(huì)使訓(xùn)練技術(shù)的效果事倍功半[[16]。同樣，靈活掌握網(wǎng)球大力發(fā)球的不同落點(diǎn)，也需要在運(yùn)動(dòng)員生涯的早期進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練。因此，本論文應(yīng)用EMG研究網(wǎng)球大力發(fā)球不同落點(diǎn)的肌肉的用力特征。肌肉用力情況在某種程度上可以通過肌肉的放電情況來反映，同時(shí)也能反映肌肉的發(fā)力順序[17]。網(wǎng)球的大力發(fā)球動(dòng)作屬于爆發(fā)用力，基本上遵循大肌肉優(yōu)先發(fā)力的原則，在動(dòng)力鏈中肌肉動(dòng)員大小不一樣，但是大關(guān)節(jié)總是首先被動(dòng)員[18]。在一定的情況下，各塊肌肉被募集的肌肉大小可以反映人體環(huán)節(jié)在擊球過程中的用力大小[19]。Polly[20]等人通過運(yùn)用表面肌電技術(shù)研究網(wǎng)球發(fā)球技術(shù)，指出在發(fā)球過程中三角肌和斜方肌最先參與肌肉發(fā)力，并且持續(xù)時(shí)間比其他肌肉都長(zhǎng)，貢獻(xiàn)率也非常大，因此說明這兩塊肌肉是發(fā)球過程中主要用力肌肉。由表4描述性統(tǒng)計(jì)可知，運(yùn)動(dòng)員在大力發(fā)球時(shí)，不同落點(diǎn)之間相關(guān)肌肉放電程度有一定的差異性，主要體現(xiàn)于持拍手一側(cè)的肱橈肌、三角肌、胸大肌，而腕關(guān)節(jié)的肌肉、腰腹和下肢的肌肉發(fā)力程度相對(duì)較小，其主要原因是由于數(shù)據(jù)分析選取的是運(yùn)動(dòng)員發(fā)球階段的擊球階段，此階段的力量大部分已經(jīng)從下肢向上開始傳遞，傳遞到前臂時(shí)，需要“鞭打”進(jìn)行擊球，因此，在此階段過程中主動(dòng)肌是持拍手一側(cè)的肱橈肌、三角肌和胸大肌。Isabelle R.等人[21]運(yùn)用EMG研究青少年網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員平擊球和上旋球軀干和上肢肌肉的肌肉用力情況，得出腕關(guān)節(jié)旋內(nèi)肌肉用力情況有顯著性差異；正手的平擊球和上旋球分別擊打21個(gè)球后的肩關(guān)節(jié)下沉的差異性不明顯，但是運(yùn)動(dòng)員打平擊球時(shí)腕關(guān)節(jié)帶動(dòng)肩關(guān)節(jié)的肌肉用力大小明顯高于上旋球的肩部肌肉用力情況，因此推測(cè)平擊球更容易引起肩膀過度疲勞而損傷。由表4、5和圖3可知，發(fā)不同落點(diǎn)的大力發(fā)球，運(yùn)動(dòng)員在發(fā)向內(nèi)角時(shí)，肱橈肌、三角肌發(fā)力大小明顯高于內(nèi)角時(shí)的用力程度。而胸大肌發(fā)力大小明顯低于內(nèi)角時(shí)的用力程度，其主要原因可能是運(yùn)動(dòng)員發(fā)向內(nèi)角時(shí)，前臂旋內(nèi)要明顯強(qiáng)于外角，因此肱橈肌和三角肌的發(fā)力明顯高于發(fā)向外角時(shí)。而胸大肌反而明顯低于發(fā)向外角時(shí)，可能是發(fā)向內(nèi)角時(shí)的身體重心主要傾向于向前偏移，而發(fā)向外角的身體重心主要傾向于向外偏移。由運(yùn)動(dòng)員在發(fā)向中路時(shí)的相關(guān)肌肉與內(nèi)角和外角的分析可知，僅有落點(diǎn)在中路與外角時(shí)的持拍手的發(fā)力程度有明顯差異，其原因也可能是身體重心偏移的影響，另外也可能受試對(duì)象相對(duì)較少，使發(fā)向中路的相關(guān)肌肉用力情況與發(fā)向內(nèi)角和外角的差異性相對(duì)較低。另外，運(yùn)動(dòng)員發(fā)不同落點(diǎn)的大力發(fā)球時(shí)，腕關(guān)節(jié)、核心部位和下肢肌肉用力無明顯差異，其主要原因是運(yùn)動(dòng)員在發(fā)不同落點(diǎn)的大力發(fā)球時(shí)，基本動(dòng)作是一致，力量均是從下向上傳遞和最后的“鞭打”動(dòng)作，但具體機(jī)制還待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

3.1.1 網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球時(shí)，決定不同落點(diǎn)的用力肌肉群主要是肱橈肌、三角肌和胸大肌。

3.1.2 網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球時(shí)，腕關(guān)節(jié)肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群具有相同的發(fā)力特征。

3.2 建議

3.2.1 根據(jù)網(wǎng)球大力發(fā)球不同落點(diǎn)的肌肉用力特征，提高決定不同落點(diǎn)的肌肉群的專項(xiàng)力量素質(zhì)，但不要盲目提高，而應(yīng)在基礎(chǔ)力量素質(zhì)和全身各塊肌肉協(xié)調(diào)用力的基礎(chǔ)之上進(jìn)行合理性提高。

3.2.2 在科技信息時(shí)代，網(wǎng)球教練員、運(yùn)動(dòng)員和科研人員應(yīng)積極應(yīng)用科技技術(shù)指定訓(xùn)練和比賽。尤其是相關(guān)科研人員要應(yīng)用科學(xué)技術(shù)客觀評(píng)價(jià)日常訓(xùn)練的訓(xùn)練強(qiáng)度、訓(xùn)練量以及技戰(zhàn)術(shù)的理論支撐，與網(wǎng)球教練員和運(yùn)動(dòng)員溝通交流，為其提供有效的訓(xùn)練建議，減少訓(xùn)練中主觀失誤及降低訓(xùn)練中的損傷風(fēng)險(xiǎn)幾率。

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