射箭運(yùn)動員開弓階段動作表面肌電特征研究

王 楨，于 芳，常 亮

射箭運(yùn)動員開弓階段動作表面肌電特征研究

王 楨1，于 芳1，常 亮2

1.中北大學(xué)體育學(xué)院，山西 太原，030051；2.山西省體育科學(xué)研究所，山西 太原，030012。

目的：通過對山西省優(yōu)秀射箭運(yùn)動員開弓階段各肌肉表面肌電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，探究在開弓階段射箭運(yùn)動員肌肉用力特征與各部位肌肉的協(xié)作關(guān)系以及運(yùn)動員射多支箭的動作一致性，從而為射箭運(yùn)動員掌握更科學(xué)的訓(xùn)練提供一定的依據(jù)。方法：采用美國產(chǎn)Noraxon表面肌電測試儀和攝像機(jī)同步測試手段對射箭時開弓階段動作肌電進(jìn)行采集，選取標(biāo)準(zhǔn)化平均值、動作一致性為研究指標(biāo)。結(jié)果表明：（1）階段內(nèi)，兩側(cè)三角肌后束發(fā)力程度最高，持弓側(cè)84.04%，拉弓側(cè)64.06%，且穩(wěn)定性較好；（2）所測7名運(yùn)動員在右側(cè)背闊肌、左側(cè)三角肌后束、左側(cè)斜方肌、左側(cè)豎脊肌四塊肌肉的動作一直性較好，均低于10%。結(jié)論：（1）開弓階段，三角肌后束在維持持弓側(cè)穩(wěn)定以及拉弓側(cè)發(fā)力均勻的作用上最明顯，穩(wěn)定性最好；（2）階段內(nèi)拉弓側(cè)肌肉發(fā)力不合理，三角肌后束承擔(dān)較多負(fù)荷，在訓(xùn)練中應(yīng)加強(qiáng)斜方肌、背闊肌的力量訓(xùn)練以及發(fā)力穩(wěn)定性；（3）通過動作一致性指標(biāo)分析，運(yùn)動員持弓側(cè)肌肉動作一致性要稍好于拉弓側(cè)。

射箭運(yùn)動員；表面肌電；動作一致性；開弓階段

我國射箭運(yùn)動已經(jīng)有五千多年的歷史?，F(xiàn)代射箭運(yùn)動中，自從射箭被納入到奧運(yùn)會比賽項(xiàng)目，我國射箭隊(duì)也取得了一些優(yōu)異的成績，但與一些射箭強(qiáng)國比如美、韓等還存在一些差距。我國射箭運(yùn)動員在大賽經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)動天賦以及訓(xùn)練負(fù)荷上都不會與其他隊(duì)伍產(chǎn)生較大差距，甚至要強(qiáng)于其他隊(duì)伍，這就說明我們需要對射箭技術(shù)有更深的認(rèn)識，更科學(xué)的訓(xùn)練。目前我國射箭技術(shù)的研究大多集中在表面肌電、高速攝影等[1]。劉學(xué)貞通過表面肌電系統(tǒng)對國家隊(duì)進(jìn)行測試后指出射箭運(yùn)動員在不同階段中存在著部分肌肉用力不合理的現(xiàn)象[2]。梁田甜利用激光測試及平衡測試系統(tǒng)對國家級射箭運(yùn)動員測試后認(rèn)為，射箭開弓階段時間對運(yùn)動成績相關(guān)影響系數(shù)絕對值十分重要[3]。彭建才等在對射箭運(yùn)動員進(jìn)行肌電分析也指出，運(yùn)動員在射箭的開弓階段中各肌群發(fā)力，階段時間等存在著較大差異。這就說明研究射箭運(yùn)動員射箭開弓階段的肌電特征是有價值的。

射箭運(yùn)動對技術(shù)動作的要求較高[4]，射箭的整個過程可分為舉弓、開弓、固勢、撒放、四個階段，開弓階段作為整個射箭過程中銜接舉弓和固勢的部分，對射箭的成績有著重要影響。開弓階段是指在舉弓階段結(jié)束后，拉弓側(cè)肌肉對弦施加拉力直至將弓拉滿的狀態(tài)，整個階段過程中[5]，運(yùn)動員持弓臂需要在拉弓側(cè)施加拉力的同時保持弓的穩(wěn)定，盡量減少開弓過程中的晃動，需要克服在開弓過程中反作用力以及弓自身所存在的重力等；拉弓臂則需要不斷的對弦施加一個均勻的拉力使其產(chǎn)生形變，直至達(dá)到滿弓的狀態(tài)，為之后的固勢階段奠定良好的基礎(chǔ)條件。開弓階段技術(shù)動作的順利完成，是整個射箭過程中不可或缺的部分，對提高最終的成績也有著重要影響，所以本次實(shí)驗(yàn)具有一定的研究價值，本次實(shí)驗(yàn)儀器選擇Noraxon肌電遙測系統(tǒng)，將射箭過程中舉弓動作結(jié)束作為開弓階段的起始點(diǎn)，運(yùn)動員將弓拉滿、且拉弓側(cè)不再發(fā)生水平方向的移動的時刻作為開弓階段的終止點(diǎn)，以此作為一個周期，收集在此周期內(nèi)的肌電數(shù)據(jù)并運(yùn)用相關(guān)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對運(yùn)動員開弓階段射箭動作技術(shù)進(jìn)行綜合分析對比，為射箭運(yùn)動員在訓(xùn)練中改進(jìn)動作技術(shù)提供相關(guān)支持。

1 研究對象及研究方法

1.1 研究對象

本次實(shí)驗(yàn)選擇山西省射箭隊(duì)的7名運(yùn)動員作為實(shí)驗(yàn)對象，具體信息如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)運(yùn)動員基本信息表

注：7名運(yùn)動員均為左手持弓

1.2 研究方法

1.2.1 測試法

（1）肌肉選擇

根據(jù)射箭開弓階段動作的基本特征，結(jié)合運(yùn)動解剖學(xué)相關(guān)知識。本次實(shí)驗(yàn)選擇三角肌后束、斜方肌、背闊肌、豎脊肌、腹外斜肌以及拉弓側(cè)的肱橈肌（運(yùn)動員持弓側(cè)佩戴有護(hù)具，為運(yùn)動員安全考慮，故不對持弓側(cè)肱橈肌進(jìn)行測試。）進(jìn)行肌電信號采集。

（2）測試儀器與步驟

測試儀器：美國Noraxon公司生產(chǎn)的表面肌電遙測系統(tǒng)（肌電的采集頻率為1500Hz）及與其相匹配的高清數(shù)碼攝像機(jī)。

測試步驟：對攝像部分進(jìn)行調(diào)試，將攝像范圍固定在運(yùn)動員射箭位置；錄入實(shí)驗(yàn)所用肌電模塊編碼并激活，在測試系統(tǒng)的骨骼肌選擇界面，選取測試所需的骨骼肌；根據(jù)解剖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，選定電極安放位置；對電極區(qū)域進(jìn)行清潔處理并刮去附近的毛發(fā)，安放電極并進(jìn)行固定；檢查各模塊運(yùn)行是否正常，能否正常采集信息，開始測試；記錄5次射箭全部過程，每次射箭結(jié)束后要求運(yùn)動員進(jìn)行3-5min休息；取下電極；檢查儀器，測試結(jié)束。

（3）信號處理

使用Noraxon專用軟件MR3.10對所測得肌電數(shù)據(jù)進(jìn)行整流、FIR帶通濾波（窗口選擇10～500Hz）、MS平滑（窗口選擇500ms）處理，隨后利用幅度歸一化最大值（窗口選擇50ms），對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理、經(jīng)WPS 2018處理得到標(biāo)準(zhǔn)化平均值、貢獻(xiàn)率和動作一致性等數(shù)據(jù)。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 使用SPSS 18.0 對所得到的肌電數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)的需要，對開弓階段運(yùn)動員所得肌電數(shù)據(jù)整理分析，比較均值等。

圖1 肌電信號處理

2 研究結(jié)果與分析

射箭開弓階段，運(yùn)動員在保持身體平衡狀態(tài)的基礎(chǔ)之上持弓側(cè)肌肉需要通過靜力收縮保持持弓臂呈水平狀態(tài)，需要克服弓的重力以及由于拉弓側(cè)發(fā)力而導(dǎo)致的反作用力；拉弓側(cè)肌肉要在保持在水平方向上對箭持續(xù)施加一個均勻的拉力，直至弓滿。這就要求持弓側(cè)斜方肌發(fā)力作用在肩胛骨保證持弓臂的穩(wěn)定，三角肌控制肩關(guān)節(jié)不發(fā)生外展；拉弓側(cè)肌肉為動力性收縮，三角肌后部、斜方肌中部及背闊肌向心收縮，肱橈肌持續(xù)緊張。在視頻上，選擇運(yùn)動員舉弓階段結(jié)束作為開弓階段起始點(diǎn)，拉弓臂不再發(fā)生水平方向的位移作為階段結(jié)束的標(biāo)志點(diǎn)。由于表面肌電存在著明顯的個體差異，此外還受到多種因素的影響，所以通常不將振幅值直接進(jìn)行比較，本次實(shí)驗(yàn)選擇標(biāo)準(zhǔn)化平均值以及動作一致性作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行研究，本次實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動員開弓階段平均用時為1.23s。

2.1 開弓階段各肌肉用力特點(diǎn)

2.1.1 持弓側(cè) 如表2，圖2開弓階段持弓側(cè)，三角肌后束發(fā)力程度最高，達(dá)到84.04%，且標(biāo)準(zhǔn)差最低，說明在此階段，持弓側(cè)三角肌后束為了保證持弓臂的穩(wěn)定，發(fā)揮了不可或缺的作用。開弓動作，運(yùn)動需要合理的分配身體兩側(cè)的肌肉發(fā)力，持工臂需要承擔(dān)弓的重力以及弓因形變產(chǎn)生的彈力作用，在此基礎(chǔ)上還要克服拉弓側(cè)所施加拉力而產(chǎn)生的反作用力，在開弓至弓滿的過程中，三角肌要維持弓的穩(wěn)定，需要提供的力量隨之增加，所以三角肌后束在此階段中發(fā)力程度最高是符合技術(shù)動作的發(fā)力特點(diǎn)的。在運(yùn)動員日常訓(xùn)練中，對持弓側(cè)三角肌后束力量、穩(wěn)定性的訓(xùn)練十分重要，對提升弓的穩(wěn)定性，完善開弓階段技術(shù)動作有很大幫助。

表2 開弓階段兩側(cè)肌肉標(biāo)準(zhǔn)化平均值

圖2 開弓階段各肌肉標(biāo)準(zhǔn)化平均值直方圖

2.1.2 拉弓側(cè) 如表2，圖2拉弓側(cè)三角肌后束在發(fā)力程度上依然最高達(dá)到64.06%，但標(biāo)準(zhǔn)差稍高于持弓側(cè)，其次肱橈肌發(fā)力程度也處于較高水平63.87%。

拉弓側(cè)肌肉收縮形式主要是動力性收縮。三角肌后束、斜方肌及背闊肌向心收縮，不斷通過對弦施加拉力，使弓產(chǎn)生形變，直至弓滿，肱橈肌使前臂屈。在此過程中，要保證所施加的力是均勻增加，確保身體與弓保持穩(wěn)定，不發(fā)生晃動。避免因?yàn)橛昧Φ牟环€(wěn)定，從而導(dǎo)致開弓不穩(wěn)，不到位導(dǎo)致影響最終運(yùn)動成績[5]。較為合理的發(fā)力方式應(yīng)該為，三角肌后束主要發(fā)力，斜方肌、背闊肌協(xié)助，逐步施加拉力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所測運(yùn)動員三角肌后束、斜方肌、背闊肌發(fā)力程度有明顯差別，且斜方肌與背闊肌發(fā)力不穩(wěn)，說明拉弓側(cè)肌肉在開弓階段背部肌肉用力不穩(wěn)，從而導(dǎo)致三角肌后束承擔(dān)過多負(fù)荷。在日常訓(xùn)練中，應(yīng)注意拉弓側(cè)斜方肌以及背闊肌的發(fā)力情況，提升肌肉力量及發(fā)力穩(wěn)定性，保證開弓階段拉弓側(cè)發(fā)力穩(wěn)定。

2.2 階段內(nèi)各肌肉動作一致性分析

開弓階段作為射箭項(xiàng)目的核心部分，要求對技術(shù)動作的掌握十分熟練且精細(xì)。對動作一致性的研究可以更好的分析運(yùn)動員在進(jìn)行多次射箭時各肌肉完成技術(shù)動作的穩(wěn)定性，本次實(shí)驗(yàn)使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)后的標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的比值作為指標(biāo)分析運(yùn)動員多次射箭的動作一致性。如表4、（10%以下為好，10%-15%為中，15%以上為差）

表3 射箭運(yùn)動員開弓階段各肌肉動作一致性（%）

圖3 開弓階段運(yùn)動員各肌肉動作一致性折線圖

如表3、圖3，運(yùn)動員在開弓階段不同肌肉的動作一致性存在著差異，所測7名運(yùn)動員在右側(cè)背闊肌、左側(cè)三角肌后束、左側(cè)斜方肌、左側(cè)豎脊肌四塊肌肉的動作一直性較好，均低于10%；6名運(yùn)動員在右側(cè)腹外斜肌的動作一致性較好，一名運(yùn)動員動作一致性中等；4名運(yùn)動員在右側(cè)豎脊肌的動作一致性較好，3名運(yùn)動員動作一致性中等；而在右側(cè)三角肌后束、右側(cè)斜方肌、右側(cè)肱橈肌、左側(cè)背闊肌、左側(cè)腹外斜肌的動作一致性上，7名運(yùn)動員均沒有獲得10%以下的成績，部分運(yùn)動員得分高于15%，動作一致性較差。在右側(cè)豎脊肌上，動作一致性得分有明顯的差異，4名運(yùn)動員表現(xiàn)較好，3名運(yùn)動員表現(xiàn)較差。綜上，山西省優(yōu)秀射箭運(yùn)動員在開弓階段技術(shù)動作的動作一致性水平需要提高，需要加強(qiáng)在拉弓側(cè)側(cè)三角肌后束、斜方肌、肱橈肌、持弓側(cè)背闊肌以及腹外斜肌的動作一致性的訓(xùn)練。

在射箭運(yùn)動中，保證得分的穩(wěn)定性，是獲得優(yōu)異成績的前提，開弓階段在射箭過程中屬于核心階段，開弓階段的穩(wěn)定與否直接影響到之后固勢階段的效果，間接影響運(yùn)動成績。提升各肌肉的動作一致性，對運(yùn)動員完成更穩(wěn)定的技術(shù)動作，提升運(yùn)動水平以及對運(yùn)動成績的提升有著積極影響。所以運(yùn)動員在對開弓階段進(jìn)行訓(xùn)練時，不僅要要求運(yùn)動員掌握正確技術(shù)動作，還應(yīng)在此基礎(chǔ)上對各個肌肉的動作一致性進(jìn)行科學(xué)的訓(xùn)練，從而提升運(yùn)動在比賽中多次射箭的穩(wěn)定性，提升運(yùn)動成績。

3 結(jié) 論

（1）開弓階段，三角肌后束在維持持弓側(cè)穩(wěn)定以及拉弓側(cè)發(fā)力均勻的作用上最明顯，穩(wěn)定性最好。

（2）階段內(nèi)拉弓側(cè)肌肉發(fā)力不合理，三角肌后束承擔(dān)較多負(fù)荷，在訓(xùn)練中應(yīng)加強(qiáng)斜方肌、背闊肌的力量訓(xùn)練以及發(fā)力穩(wěn)定性。

（3）通過動作一致性指標(biāo)分析，運(yùn)動員持弓側(cè)肌肉動作一致性要稍好于拉弓側(cè)。

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Study on the Surface Electro Myoelectric Characteristics of Archers in Bow Firing

WANG Zhen1, YU Fang1, CHANG Liang2

1.College of Physical Education, North University of China, Taiyuan Shanxi, 030051, China; 2.Shanxi Institute of Sports Science, Taiyuan Shanxi, 030012, China.

Objective: through to the Shanxi Province outstanding archers drew his stage each muscle for data analysis, multi-channel semg exploring stage in drew his archery athletes muscle force characteristic and the cooperation of the various parts of the body as well as athletes shoot arrow moves more consistency, thus for archers to master more scientific training to provide a certain basis. Methods: Noraxon surface electromyography tester and camera were used to collect electromyography in the bow opening stage of archery. The results showed that: (1) in the stage, both sides of the deltoid muscle after the hair beam force degree is the highest, the bow holding side 84.04%, the bow pulling side 64.06%, and the stability is good. (2) the movement uniformity of the right latissimus dorsi, the left posterior band of the deltoid, the left trapezius, and the left erector ridge muscles of the 7 athletes was better than 10%. Conclusion: (1) in the arch drawing stage, the posterior deltoid tract plays the most obvious and stable role in maintaining the stability of the bow holding side and the uniform force of the bow pulling side. (2) during the stage, the muscles of the side of the bow are not able to exert reasonable force, and the posterior band of the deltoid bears too much load. Strength training of the trapezius and latissimus dorsi and the stability of the force should be strengthened in the training. (3) through the analysis of the movement consistency index, the movement consistency of the muscles on the bow-holding side is slightly better than that on the bow-pulling side.

Archers; Surface electromyography; Movement consistency; Bow firing

1007―6891（2022）03―0022―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2022.03.06

2020-04-15

2021-05-29

山西省體育局科研課題（課題編號：17TY107）。

于芳（1968-），女，河北吳橋人，碩士，教授，研究方向：運(yùn)動與中醫(yī)康復(fù)，E-mail：yf2811@163.com。

G804.22

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