懸垂倒V與仰臥起坐對腹直肌表面肌電信號影響研究

楊 飛

懸垂倒V與仰臥起坐對腹直肌表面肌電信號影響研究

楊 飛

（宿遷學院體育部，江蘇 宿遷 223800）

仰臥起坐是大學生體質(zhì)測試的內(nèi)容之一，而仰臥起坐并不是唯一鍛煉與評價腹部肌群力量的訓練方法。采用文獻資料法、實驗法、數(shù)理統(tǒng)計法，通過對比懸垂倒V動作與仰臥起坐動作下腹直肌表面肌電信號的影響程度，為腹部肌群力量訓練提供更為合理的訓練手段和理論依據(jù)。實驗結(jié)果：懸垂倒V動動作下腹直肌的表面肌電信號（sEMG）在平均功率頻率（MpF）、中位頻率（MF）、積分肌電值（iEMG）和均方根值(RMS)中均大于仰臥起坐。結(jié)論：懸垂倒v動作對腹直肌表面肌電的影響程度明顯優(yōu)于仰臥起坐動作對腹直肌表面肌電的影響。

大學生；體質(zhì)測試；腹直?。槐砻婕‰?/p>

表面肌電信號(surface electrom yographic signal，sEMG信號)是從皮膚表面通過電極引導并放大，顯示記錄神經(jīng)肌肉活動時的生物電信號，主要是淺層肌肉和神經(jīng)干綜合的電活動。[1]腰腹部是人體主要的核心部位，是核心訓練非常重要的部位，是核心力量訓練的主要環(huán)節(jié)。腹直肌是橫跨重心位于體前的長肌，杠桿臂較長，是脊柱強有力的屈肌，腹直肌具有保護和固定腹腔器官的作用，收縮時縮小腹腔，增加腹壓，協(xié)助排便、嘔吐和分娩,還可協(xié)助呼吸和咳嗽,同時可使脊柱前屈。

傳統(tǒng)的大學生體質(zhì)測試的方法為仰臥起坐，雙手呈掌，中指指尖輕觸太陽穴，肩部外展，雙腿彎曲90°，使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動作使腹直肌離心收縮。不同于傳統(tǒng)的克服自身體重徒手練習鍛煉與評價腹直肌的方法，懸垂倒V自主添加負荷的器械鍛煉方法，通過懸垂訓練帶將腳踝置于懸空的狀態(tài)，高度約為20厘米，肘部撐地保持大腿、臀部、背部、肩、頭在同一水平線上，且與地面平行，準備姿勢完畢后腰腹發(fā)力，提升臀部至最高處，成倒V字，雙腿微微彎曲使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動作使腹直肌離心收縮。屈腿仰臥起坐是傳統(tǒng)的鍛煉腹直肌的方法，通過收腹屈背來達到鍛煉腹直肌。通過研究兩種動作下腹直肌表面肌電的信號變化，為體育鍛煉中腹直肌的訓練提供理論依據(jù)，更好的指導大學生進行腹部、核心力量的鍛煉。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

隨機選取XX普通高等在校的31名男性同學，要求均無疾病，腹直肌肌肉無疲勞感，實驗前一周內(nèi)未進行腹部肌肉訓練。31名受試者年齡、身高、體重情況見表1。

表1 受試者基本情況

人數(shù)/人年齡（歲）身高（m）體重（kg） 3121.63±0.471.74±0.0556.67±2.05

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

根據(jù)研究的內(nèi)容及目的，實驗前期在xx圖書館、中國知網(wǎng)、萬方資源庫共查詢相關文獻30余篇，全面的了解本研究領域的前沿和研究現(xiàn)狀，確定研究內(nèi)容的基本框架。同時查閱關于儀器使用說明、參數(shù)指標使用說明等資料，掌握儀器操作技術，正確粘貼電極方法。同時向?qū)I(yè)的實驗人員咨詢、請教關于肌電技術方面的相關知識、尋找肌肉的方法、實驗注意事項以及肌電圖的分析方法。

1.2.2 實驗法

實驗前選取31名同學進行標準仰臥起坐動作培訓與練習：雙手呈掌，中指指尖輕觸太陽穴，肩部外展，雙腿彎曲90°，腳部固定，使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動作使腹直肌離心收縮。一周后，進行試驗一：該31名同學做一組30s的仰臥起坐動作，同時用表面肌電分析儀記錄這30s內(nèi)表面肌電信號的變化，包括平均功率頻（MpF）、中位頻率（MF）、積分肌電值（iEMG）和均方根值(RMS)。一周后，對31名同學進行懸垂倒V動作的培訓與練習：通過懸垂訓練帶將腳踝置于懸空的狀態(tài)，高度約為20厘米，肘部撐地保持大腿、臀部、背部、肩、頭在同一水平線上，且與地面平行，準備姿勢完畢后腰腹發(fā)力，提升臀部至最高處，成倒V字，雙腿微微彎曲使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動作使腹直肌離心收縮。一周后，進行試驗二：該31名同學做一組30s的懸垂倒V，同時用表面肌電分析儀記錄30S的表面肌電信號變化，包括平均功率頻（MpF）、中位頻率（MF）、積分肌電值（iEMG）和均方根值(RMS)。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法

采用SPSS22.0系統(tǒng)對實驗對象的表面肌電信號數(shù)據(jù)和分析結(jié)果進行數(shù)理統(tǒng)計，結(jié)果以“平均數(shù)±標準差”來表示，組間比較采用t檢驗分析，以P﹤0.05表示差異具有顯著性意義，P﹤0.01表示差異具有高度顯著性意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果

2.1.1 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法積分肌電值（iEMG）特征

表2 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對腹直肌的平均iEMG值比較(μv·s)

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌5365.53±2508.767231.06±3010.37**5831.33±2702.337405.45±2490.79**

注：**<0.05,有高度顯著性意義。

圖1 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對左側(cè)腹直肌平均iEMG值比較（μv·s）

圖2 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對右側(cè)腹直肌平均iEMG值比較（μv·s）

由表2可知，在30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌iEMG值差異，有高度顯著性意義，右側(cè)腹直肌iEMG值差異，有高度顯著性意義。由圖1、圖2可知，懸垂倒V動作下腹直肌的積分肌電值整體高于仰臥起坐動作。

2.1.2 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法均方根值(RMS)特征

表3 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對腹直肌RMS值比較（μV）

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌361.53±104.25422.97±120.85*371.56±109.67433.53±115.09*

注：*<0.05,有顯著性意義。

圖3 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對左側(cè)腹直肌RMS值比較（μV）

圖4 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對右側(cè)腹直肌RMS值比較（μV）

由表3可知，在30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌RMS值差異，有顯著性意義，右側(cè)腹直肌RMS值差異，有顯著性意義。由圖3、圖4可知，懸垂倒V動作下腹直肌的均方根值整體高于仰臥起坐動作。

2.1.3 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法平均功率頻率（MpF）特征

表4 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對腹直肌MpF頻率值比較（Hz）

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌68.55±13.6061.82±13.56*66.21±13.2258.47±12.22*

注：*<0.05,有顯著性意義。

圖5 30s兩種不同形式的左側(cè)腹直肌鍛煉方法對腹直肌MpF值比較（Hz）

圖6 30s兩種不同形式的左側(cè)腹直肌鍛煉方法對腹直肌MpF值比較（Hz）

由表4可知，30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌MpF值差異，有顯著性意義，右側(cè)腹直肌MpF值差異，有顯著性意義。由圖5、圖6可知，懸垂倒V動作下腹直肌的平均功率值整體高于仰臥起坐動作。

2.1.4 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法中位頻率（MF）特征

表5 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對腹直肌MF值比較（Hz）

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌60.59±13.3152.79±12.60*60.04±13.2352.46±12.30*

注：*<0.05,有顯著性意義。

圖7 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對左側(cè)腹直肌MF值比較（Hz）

圖8 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對右側(cè)腹直肌MF值比較（Hz）

由表5可知，30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌MF值差異，有顯著性意義，右側(cè)腹直肌MF值差異，有顯著性意義。由圖7、圖8可知，懸垂倒V動作下腹直肌的中位頻率值整體高于仰臥起坐動作。

2.2 分析

傳統(tǒng)的腹肌力量訓練方法中，以仰臥體位的訓練姿態(tài)為主，棘突朝下，在力量訓練的卷腹過程中，頸曲、胸曲和腰曲按照順序一次卷動，其運動軌跡是前上的圓弧狀。在做卷腹的過程中，身體的動力來源于位于體前腹肌的收縮，正是由于腹肌在完成動作的基礎上承受了負荷而獲得了超量增長[2]。本實驗中，采取新式的腹肌鍛煉方法，腹肌附著的部位處于懸空的位置，在進行力量訓練時，不穩(wěn)定的運動軌跡使腹部肌肉充分收縮。

肌電可以在無損傷的情況下較為方便的檢測神經(jīng)肌肉的活動情況，從而間接地反映在某個技術動作中肌肉中運動單位的動員和收縮，是反映肌肉訓練狀態(tài)和分析技術動作的一個較好指標[3]。

2.2.1 30s兩種不同形式腹直肌鍛煉對腹直肌的表面積分肌電（iEMG）分析

不同數(shù)目的肌纖維有序地交替參加工作,并且以一定數(shù)量的肌纖維作為一個單位或集體進行全或無的收縮iEMG值是對所得表面肌電信號進行整流濾波后求得的單位時間內(nèi)曲線下面積的總和,也是參加工作的運動單位動作電位的總和,其值的高低反映了運動時參與肌肉收縮的肌纖維數(shù)目的多少[4]。

在本實驗中30s懸垂倒V的iEMG值大于30s仰臥起坐的iEMG值，其原因在進行腹直肌鍛煉時規(guī)定同樣的負荷量，懸垂倒V動員肌肉收縮的肌纖維數(shù)目多于仰臥起坐動員參與肌肉肌纖維的數(shù)目。在懸垂倒V準備的起始動作時，因為受試者的只有肘部一個固定點，為了保持穩(wěn)定的起始動作，受試者需要腰腹肌持續(xù)收縮，此時的腹直肌開始動員和募集肌纖維參與持續(xù)的肌肉收縮中。相對于仰臥起坐的起始動作，受試者平躺于墊子上，肌肉不需要持續(xù)的收縮來維持準備動作。在懸垂倒V過程中，受試者需要保持中下部肢體的穩(wěn)定，而仰臥起坐的固定點多于懸垂倒V且固定面積大于懸垂倒V的固定面積，因此在腹直肌需要額外的做功克服不穩(wěn)定的運動軌跡。所以需要動員更多的肌肉參與收縮，并提高興奮性。

2.2.2 30s兩種不同形式腹直肌鍛煉對腹直肌的表面肌電均方根值(RMS)分析

RMS和iEMG一樣也可在時間維度上反映sEMG 信號振幅的變化特征，它直接與sEMG信號的電功率相關，具有更加直接的物理意義[5]。通過RMS值能體現(xiàn)運動單位的募集和興奮的同步化的增加。

在本實驗中五次、30s懸垂倒V的均方根值大于30s仰臥起坐的RMS值。因為在懸垂倒V運動開始階段為克服下半身的不穩(wěn)定性，已經(jīng)開始動員腹直肌部分肌纖維，而進行仰臥起坐時的開始階段腹直肌處于放松的狀態(tài)。在運動過程中，懸垂倒V開始階段動員的肌纖維逐漸疲勞，為了完成動作，因此需要更多的肌纖維參與收縮。在同樣的時間段內(nèi)進行仰臥起坐還只是剛剛動員腹直肌肌纖維或剛出現(xiàn)疲勞，且出現(xiàn)的疲勞程度不深。被動員的肌纖維越多，能量的消耗也相對的增加，因此機體需要更多的氧氣供給給體內(nèi)的能量代謝。所以受試者在30s的懸垂倒V的運動后即刻心率大于30s仰臥起坐的運動后即刻心率。

2.2.3 30s兩種不同形式腹直肌鍛煉對腹直肌的表面肌電平均功率頻率（MpF）與中位頻率(MF)分析

反應肌電的頻率特性的指標有MpF和MF。在肌肉持續(xù)工作至疲勞過程中，隨著疲勞程度的加深，肌電的頻譜左移，即MpF降低。肌肉工作的負荷強度越大，疲勞的程度越大，MpF和MF的減小越明顯。運動剛開始參與收縮的肌肉在運動過程中會因生理原因產(chǎn)生疲勞，為了完成肌肉的持續(xù)收縮與興奮的同步化，因此機體動員動員更多的肌纖維，懸垂倒V在準備動作開始階段已經(jīng)開始動員募集肌纖維，相對于仰臥起坐，在運動的過程中會動員募集更多的肌纖維以及深層未被動員的肌纖維。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

懸垂倒v動作對腹直肌表面肌電的影響程度明顯優(yōu)于仰臥起坐動作對腹直肌表面肌電的影響。

3.2 建議

3.2.1 建議在進行腹直肌訓練時采用懸垂倒V的方法這樣能更好的鍛煉腹直肌。

3.2.2 建議在進行懸垂倒V的運動后及時的進行積極性的休息與放松，避免出現(xiàn)延遲性肌肉酸痛和肌纖維超微結(jié)構(gòu)的變化。

3.2.3 建議在進行懸垂倒V運動后及時補充優(yōu)質(zhì)蛋白，促進腹直肌肌纖維的再合成與疲勞的恢復。

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Study on the Influence of Drape V and Sit-up on the sEMG Signal of Rectus Abdominis

YANG Fei

(Suqian College, Suqian 223800, Jiangsu, China)

楊飛（1993—），碩士，助教，研究方向：青少年兒童體育、學校體育、跆拳道。