我国优秀旋转式推铅球运动员最后用力加速部分肌肉活动的特征分析
尹华跟1，郭冬雪2，张林宝1，柴亚萍3,黄 知1
（1.上饶师范学院，江西上饶 334001；2.西安体育学院，陕西西安 710068；3.四川工业科技学院，四川德阳 618500）
【摘 要】 采用遥感肌电结合高速摄像技术对旋转式推铅球运动员冯杰的最后用力加速部分的主要用力肌群进行测试，通过所测数据发现最后用力加速部分主要用力肌肉的放电时间顺序、用力大小顺序及贡献率等，进而揭示旋转式推铅球最后用力加速部分的肌肉用力特征。研究表明：右腓肠肌后段和左股四头肌放电效果较差，放电持续时间短；另外，左股二头肌在加速部分肌电信号同步化程度和贡献率偏低，导致铅球最后出手下肢肌群交替用力不协调；右腹外斜肌、右股二头肌和右股四头肌是最后用力加速部分的主要发力肌肉，且右腹外斜肌的放电强弱与铅球最后出手投掷成绩的高低具有非常密切的联系。
【关键词】 旋转式推铅球；最后用力加速部分；肌肉活动；sEMG
0 引言
现今肌电技术已经广泛应用到运动医学、临床学等领域，并逐渐成为非常重要的研究手段。目前，在一些体育运动项目中运用表面肌电技术进行研究的较多，且将研究成果运用到实践中效果显著。其中，刘述芝、吴瑛等利用表面肌电技术对我国部分优秀男子跳远运动员起跳环节肌肉用力特征进行了研究，认为所测起跳腿的肌肉对起跳的贡献程度存在一定的差异，并根据iEMG和RMS值进行判断，发现股外侧肌、股内侧肌、股二头肌、比目鱼肌、腓肠肌是起跳腿的主要用力肌肉［1］。范年春、陆爱云对优秀游泳运动员技术动作进行研究的过程中发现，肌电信号的参数同样可以反映游泳动作中的肌肉状态以及肌肉活动强弱和规律［2］。陈英杰、李延亭等运用表面肌电技术对女排运动员3种弹跳练习方法进行分析，认为3种练习方法在训练中的作用有所区别，并建议应根据不同项目对专项弹跳力的需要选择合适的训练方法［3］。王琨、张俊峰等对3名现役高水平女子铁饼运动员的4个专项练习进行sEMG分析，发现4个专项练习总体上是以发展下肢的股内侧肌和股二头肌力量为主，但侧重点完全不相同，采用不同重量进行挥片转体练习对各肌肉的刺激程度也不一样［4］。曹杰运用运动学、动力学与sEMG对旋转推铅球的技术动作、地面反作用力与肌肉用力大小进行同步分析，认为与其他推铅球技术相比，旋转式推铅球的运动员在平时的训练中应更加注重小腿及腰部肌群的训练［5］。这些研究成果为我国竞技体育的发展提供了理论基础和实践创新。
本研究试图运用表面肌电技术对旋转式推铅球运动员最后用力阶段加速部分的技术动作进行分析，以全新视角阐明旋转式推铅球技术最后出手的科学合理性。本次实验以我国优秀旋转式推铅球运动员冯杰为研究对象。他的推铅球技术最先是运用背向滑步推铅球技术，但为了减少伤病的困扰和进一步提高投掷成绩，2014年在美国著名铅球教练的评估下，认为冯杰符合旋转技术的身体要求，并开始对旋转技术进行训练。经过一年多训练，其投掷成绩基本稳定在18m以上，在国内来说相对处于较高水平且提升空间较大。
本次实验采用遥感肌电结合高速摄像技术对冯杰的旋转式推铅球技术动作进行测试，目的在于找出旋转式推铅球最后用力加速部分主要用力肌群发力的时间特征、运动顺序以及贡献率等，进而揭示旋转式推铅球运动员在投掷铅球最后出手时的肌肉用力特征。在此基础上进行总结，改善运动员不正确的发力习惯，避免身体各部位在投掷铅球过程中发力不集中，为以后适合更改旋转式推铅球技术的运动员进行科学训练提供借鉴，同时为同类项群的运动项目训练提供一定的理论支撑。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
以西安体育学院竞技体育运动学校男子铅球运动员冯杰为研究对象，其基本情况见表1。他在2015-2017年期间获多个田径大奖赛铅球项目冠军，并在2017年获第十三届全运会铅球项目季军。
(1) 先将浮选药剂乳化后再送入浮选入料池，在入料泵内与矿浆预混合后，再经管道混合器进一步混合，最后进入浮选机分选。实践证明，这种方式可极大地改善浮选效果，缩短浮选时间，提高精矿产率，在保证精矿质量的前提下，尾矿灰分提高5%以上。
表1 运动员基本信息情况一览表
1.2 研究方法
1.2.2 实验法
1.2.2.2 测试肌肉的选取
水利行业建设管理总体水平是好的，也是较规范的,但同时部分项目在前期与设计、建设管理、计划下达与执行、资金使用与管理、工程质量与安全等方面,还不同程度地存在一些共性和个性问题,需要进一步规范建设与管理行为，进一步加大整改落实力度。二是对发现的问题进行汇总分析，从完善制度、规范管理等方面提出了许多建设性意见，供有关主管部门参考。三是积极帮助被检查单位解决技术和管理难题，促进了基层水利建设与管理水平的提高。四是对提升地方水利建设与管理工作起到了较好的引领、示范和带动作用。
1.2.1 文献资料法
1.2.2.1 测试仪器
在贴电极片之前，先用纸巾在皮肤上轻轻打磨，对汗毛较密集的皮肤表面用剃须刀将汗毛刮净，其后再用医用酒精擦拭皮肤，待酒精自然挥发完之后沿着肌纤维的走向粘贴电极片。第一个电极片贴在肌肉收缩时放电最为集中的肌腹处，然后相距2cm沿肌纤维走向贴上第二个电极片，最后在肌肉末端贴上零电极。再沿着所要测试的肌肉贴好电极片，用医用弹力绷带将电极导线和电极片固定好，待所有的电极贴好后用绷带将所有的导线连同数据采集的“小电脑”一同固定在腰部。最后运动员试投几次看信号接收是否稳定，待一切工作准备无误后开始进行正常测试并采集数据。
1.4.1 农村老年人养老的社会化、市场化观念滞后一些老年人受“养儿防老”观念的影响，认为养老的任务就应该落在家庭成员身上。因此，大多数老人更倾向于在家庭中养老。除此之外，最重要的一点是老人不愿意花钱，在农村地区，家庭资源长期以来向子代倾斜，作为老人处处为孩子着想，平时省吃俭用，家中积蓄大多用来给儿子结婚建房，子代又继续为下一代积累财富。这导致农村大多数老人缺乏一定的储蓄，处在贫困的境况，这也在一定程度上制约了农村居家养老服务的开展。
图1 现场测试器材模拟图
利用中国知网（CNKI)、万方数据库、维普网等检索“表面肌电”和“铅球技术”“生物力学”等相关的文献资料，并对相关资料进行归纳、整理和分析，为课题提供理论依据。
在新时期不得不承认传统教学理念仍然发挥作用，极大的阻碍了新理念和新方法的传播，使得课程改革带来的新理念和新方法得不到积极的宣传和应用，极大的阻碍了教学的全面发展和进步。
1.2.3 数理统计法
图2 选取测试肌肉电极片粘贴模拟图
1.2.2.3 电极的粘贴
芬兰产的Megawin6000便携式8导肌电仪1台，其采样频率为1000Hz；电脑1台，摄像机2台，拍摄频率120Hz，分别架设在投掷圈的正面和侧面进行拍摄。三脚架1套，1394卡及录像数据采集线、录像与仪器连接同步器，曝光时间为1/1000s,主光轴高度为1.1m，镜头距离拍摄点位12m。模拟测试现场见图1所示。
这天，孟导就带着装满钱币的盒子来到了叶总店里，让叶总马上联系专门从事古钱币交易的钱总，不巧被告知钱总带着新收的手下出外采货去了，不在市内。叶总只得联系了另外一个古钱币商人老贾。老贾听是叶总有请，忙不迭就答应了。
肌电数据的处理主要采用芬兰产的Megawin6000肌电软件对所测肌肉活动的情况进行分析，将测试时获得的肌电原始数据和影像资料结合起来进行同步处理，并将所获得的数值运用SPSS Statistics17.0统计软件进行处理。
2 研究结果与分析
2.1 最后用力加速部分各肌肉肌电活动放电时间分析
2.1.1 最后用力加速部分各肌肉放电开始时间分析
图3 冯杰完整技术阶段原始肌电图
备注：第2点是双支撑起转阶段的开始点，第8点是最后用力阶段的结束点；为了更好地区分，本研究在图3中将最后用力阶段标明为最后用力阶段准备部分、加速部分。
图4 最后用力加速部分（身体形成侧弓至铅球出手）
表2 各肌肉放电开始时间顺序一览表单位：s
图5 各肌肉放电开始时间平均值
根据表2统计数据显示，第一投的右腓肠肌后段、第二投的左股四头肌、第三投的右股二头肌在各投次和五投相应肌肉中放电开始时间最晚。尤其是第二投的左股四头肌与其余肌肉形成非常显著性差异。第四、五投各块肌肉放电开始时间相对一致，只有第五投右股二头肌放电时间为0.002s，其余肌肉均同一时间放电，为0.001s。但从第四、五投成绩来看，此两投成绩均要差于前三投，说明在身体形成侧弓至铅球出手的过程中，各块肌肉同时放电并不是好事，只有各肌肉间协调用力才能更好地激活主要用力肌肉在该阶段持续做功输出率，避免各肌肉用力不协调、紧张，导致技术动作不连贯，以致铅球最后出手用力不集中的现象。从前三投来看，各投肌肉的放电时间顺序均不一致，但第一、二投除右腓肠肌后段和左股四头肌外，其余肌肉在不排除统计误差的情况下，各块肌肉放电开始时间差异性不显著。第三投除右腓肠肌后段、右股二头肌外，其余肌肉放电开始时间相对一致，差异不显著。从整体上看，右腹外斜肌在五投相应肌肉中开始放电时间均一致，说明右腹外斜肌在加速部分对铅球最后出手的好坏具有重要的作用。其次是左股二头肌和右股四头肌在五投相应肌肉放电相对稳定，只有第二投的左股二头肌（0.004s）、第一投的右股四头肌（0.005s）放电稍晚，但差异性不明显。结合图5五投各肌肉放电开始时间分析，最后用力加速部分各肌肉放电开始时间先后顺序为：右腹外斜肌、左股二头肌、右股四头肌、右竖脊肌、右臀大肌、右股二头肌、右腓肠肌后段、左股四头肌。因此，在今后训练时应该加强右腹外斜肌、左股二头肌、右股四头肌的持续快速力量耐力爆发力训练，同时也要加强其他相关联肌肉的快速爆发力训练。
表3 各肌肉放电结束时间一览表 单位：s
图6 各肌肉放电结束时间平均值
2.1.2 最后用力加速部分各肌肉放电结束时间分析
从表3可知，第一、二投除左股四头肌放电结束时间较早外，其余肌肉在相应投次中放电结束时间则相对稳定，无显著性差异。第三投右腓肠肌后段放电结束时间为0.049s，可以看出，此块肌肉在该阶段中几乎未被激活，与其他肌肉的放电结束时间存在显著性差异。第四、五投各块肌肉的放电结束时间几乎同时结束，尤其是第五投的各块肌肉放电结束时间均为0.147s。说明在该阶段各块肌肉都积极参与做功。从整体上看，各块肌肉在相应投次中总体上放电平稳，只有第一投的左股四头肌和第三投的右腓肠肌后段存在未被激活的迹象。从各投结束放电时间来分析，第三、四投各块肌肉完成该阶段放电时间在五投中最早，第一投完成放电时间最晚，为0.16s。从成绩上看，完成放电结束时间稍长更有利于肌肉的协调发力，对成绩的稳步提高具有一定帮助。结合录像视频分析，第四投虽完成该阶段的时间要比其余四投稍短，但动作不连贯，肌肉发力絮乱。所以只有在技术动作连贯、娴熟的基础上加快出手速度才能更好地提高投掷成绩。从图6来看，最后用力加速部分各肌肉放电结束时间先后顺序为：左股四头肌、右腓肠肌后段、右竖脊肌、左股二头肌、右臀大肌、右股四头肌、右股二头肌、右腹外斜肌。可以看出，右股四头肌、右股二头肌、右腹外斜肌在最后用力加速部分放电积极、持续能力较强，对铅球最后用力出手的合理性具有重要的作用。今后要加强此三块肌肉的快速力量耐力训练，同时也要加强左股四头肌和右腓肠肌后段的做功输出率，以提高身体左侧下肢肌群制动支撑的稳定性。
根据该运动员旋转推铅球技术动作的解剖学和生理学结构，在部分专家和主管教练给出的建议下，对旋转推铅球技术贡献率最大的八块肌肉进行测试，分别为右腓肠肌（后段）、右股二头肌、右股四头肌、右臀大肌、右竖脊肌、右腹外斜肌、左股二肌、左股四头肌（见图2）。
表4 各肌肉肌电活动的持续时间一览表 单位：s
图7 各肌肉放电持续时间平均值
2.1.3 最后用力加速部分各肌肉放电持续时间分析
由表4可知，五投中各块肌肉的放电持续时间长短不一，但整体相差在0.029s的范围之内。从各投放电持续时间来看，第一、二投左股四头肌放电持续时间最短，分别为0.047s、0.021s，与相应投次的肌肉放电持续时间存在显著性差异；其次是右腓肠肌后段，放电持续时间分别为0.133s、0.142s，也存在显著性差异。其余肌肉在相应投次中放电持续时间相对平稳。第三投各块肌肉的放电持续时间差异性最为明显，右腓肠肌后段在该投中放电持续时间最短，其次是右股二头肌和右竖脊肌。左侧下肢肌群的放电持续效果要好于右侧下肢肌群，说明左侧下肢肌群在最后用力铅球出手的过程中制动支撑效果明显，保证了身体的平衡。第四、五投各块肌肉放电持续时间相对平稳，无显著性差异。从整体上看，右腹外斜肌在五投中均是放电持续时间稳定且最长的肌肉，说明在最后用力加速部分右腹外斜肌被充分激活，积极参与做功。另外，左股四头肌在五投中放电持续能力则相对不稳定，尤其是第一、二投，这对铅球最后出手左侧身体制动支撑，维持身体平衡会产生不利的影响，今后要加强对该肌肉专项力量化训练。结合图7分析，最后用力加速部分各肌肉放电持续时间的长短顺序为：右腹外斜肌、右股四头肌、左股二头肌、右臀大肌、右竖脊肌、右股二头肌、右腓肠肌后段、左股四头肌。从以上顺序来看，右腓肠肌后段和左股四头肌开始发力和结束放电均稍晚，从而导致放电持续能力下降。所以今后在训练中要有针对性地加强这两块肌肉的快速力量耐力训练，提高在该阶段的功输出率。
2.2 最后用力加速部分各肌肉肌电活动的均方根振幅（RMS)分析
表5 各肌肉肌电活动的均方根振幅（RMS)值统计表 单位：uV
图8 各肌肉肌电活动的均方根振幅平均值
从表5统计的数据看，前三投的右腹外斜肌在相应投次的各块肌肉中放电水平最高，后两投则相对较低。说明右腹外斜肌放电水平的高低对投掷成绩具有重要的影响。然而第三投与第二投相比，右腹外斜肌的放电水平要高于第二投，但成绩却低于第二投，主要是因为第三投右侧大部分肌群放电不积极，在最后用力加速阶段右腿右髋没有积极转动用力，导致身体各部位用力不协调。从各投RMS值来看，第一、二投左侧下肢肌群（左股四头肌、左股二头肌）在该投次中放电水平相对较低，RMS值分别为28uV、25uV，79uV、51uV。第三投放电水平最低的是右臀大肌，其次是右腓肠肌后段，RMS值分别为39uV、44uV，同时这两块肌肉在五投的相应肌肉中放电强度最低。说明此两块肌肉在该投次中未被激活，从而导致该投的成绩较低，所以今后需加强右臀大肌和右腓肠肌的专项化力量训练，提高在该阶段的放电稳定性。第四、五投除右腹外斜肌其余肌肉的放电水平在一定程度上要高于前三投，通过视频解析来看，后两投在整个旋转过程中与前三投相比动作不连贯，另外在该阶段存在肌肉过于紧张的迹象，导致投掷成绩较低。所以今后应以提高技术动作的连贯性为前提来增强肌肉的放电水平，避免肌肉用力不协调的问题。结合图8五投RMS平均值来分析，最后用力加速部分各肌肉用力大小顺序为：右腹外斜肌、右股二头肌、右股四头肌、右臀大肌、左股四头肌、右竖脊肌、右腓肠肌后段、左股二头肌。
随着国家和山东省地下水监测工程的实施，山东省地下水长期监测点密度达到了0.98个/100km2，站网布局得到有效优化完善，监测范围覆盖全省17个市、涵盖3大水文地质区(表1)和14个亚区，控制面积达15万km2，加强了对地下水超采漏斗区、地面沉降中—强发育区、岩溶塌陷易发区、大中型水源地等重点地区的监测能力，基本实现了“区域控制和重点监测相结合”监测目的，地下水监测能力得到有效提升。全省17市地下水监测点分布见图2，国家和山东省地下水监测工程实施前后监测站网布局情况见图3和图4。
图9 运动员（五投）最后用力加速部分原始肌电图
2.3 最后用力准备部分各肌肉积分肌电值、贡献率分析
表6 各肌肉活动的积分肌电值（iEMG)统计表 单位：uV·s
图10 各肌肉活动积分肌电、贡献率平均值
通过图9的原始EMG来分析，冯杰在第一、二投中左股四头肌和左股二头肌振幅棘波不明显，存在未被激活的迹象，其余肌肉在该阶段一开始就被激活，只是激活的程度不同。第三投的右腓肠肌后段和右臀大肌放电强度非常微弱，其次是右竖脊肌。说明在最后用力加速部分右侧下肢肌群蹬转效果不明显，出现用力不协调的现象。第四、五投各块肌肉放电非常强烈，但结合视频同步来分析，在该阶段存在肌肉用力过于紧张及发力絮乱的迹象，这与RMS分析的结果在客观上大体一致。从表6统计的iEMG值来分析，第一、二投左股四头肌活动强度最小，积分值分别为8uV·s、4uV·s，这与原始EMG进行定性描述的结果相一致。第三投右腹外斜肌是五投中相应肌肉放电最强的肌肉，其积分值为142uV·s。但是该投右腓肠肌后段和右臀大肌活动强度较弱，其积分值分别为13uV·s和11uV·s，与其余几投相应的肌肉存在显著性差异。第四、五投各块肌肉整体放电强度相当，都积极参与放电。但右腹外斜肌放电强度与前三投相比存在显著性差异，这可能是造成投掷成绩较低的主要因素。结合图10五投中各块肌肉整体放电水平来看，最后用力加速部分贡献率较大的主要肌肉是右腹外斜肌、右股二头肌、右股四头肌，其次是左股四头肌、右臀大肌和右竖脊肌，贡献率相对最小的肌肉是右腓肠肌后段和左股二头肌。从以上实验结果来看，在时间顺序上，放电结束时间相对较晚的主要肌肉是右腹外斜肌、右股二头肌和右股四头肌；从肌肉放电同步化程度来看，右腹外斜肌、右股二头肌和右股四头肌同步化程度相对较高；从贡献率上看，以上三块肌肉也同样是主要发力肌肉。由此说明右腹外斜肌、右股二头肌和右股四头肌在最后用力加速部分对投掷成绩的提高具有非常重要的作用。在今后的专项化训练中应该着重加强对这三块肌肉的针对性训练，同时在训练中也要加强其他相关联的肌肉力量爆发力训练。
公路沿线地处黄土丘陵沟壑区，地形起伏，沟壑纵横，自然植被较少，水土流失类型以水力侵蚀为主，兼有少量的重力侵蚀。属黄河干流省级水土流失重点治理区。
3 结论
3.1 右腓肠肌后段和左股四头肌在放电时间上放电效果较差，放电持续时间短；另外左股二头肌在最后用力加速部分肌电信号同步化程度和贡献率偏低，导致左右下肢肌群在铅球最后出手中交替用力不协调。
3.2 右腹外斜肌、右股二头肌和右股四头肌是最后用力加速部分的主要发力肌肉，且右腹外斜肌的放电强弱与最后铅球出手投掷成绩的高低具有非常密切的关联。在今后的训练中要更加重视对右腹外斜肌的快速力量爆发力训练，同时，在训练中也要加强其他相关联的肌肉力量爆发力训练。（注：本文为2017年全国竞技体育科学论文报告会（专题报告））
［参考文献］
［1］刘述之，吴瑛，李玉章.我国部分优秀男子跳远运动员起跳环节肌肉用力特征［J］.上海体育学院学报，2011，（2）：61-65.
［2］范年春，陆爱云.表面肌电图在游泳动作研究中的应用［J］.中国运动医学杂志，2011，（4）：384-386.
［3］陈英杰，李延亭，仇乃民，等.三种弹跳练习方法的下肢肌肉表面肌电特征［J］.北京体育大学学报，2011，（11）：71-73.
［4］王琨，张俊峰，姚远，等.我国高水平女子铁饼运动员专项力量练习肌肉活动特征的分析［J］.西安体育学院学报，2012，（1）：84-88.
［5］曹杰.旋转推铅球动作的肌电、足底受力及运动学特征分析［J］.山东体育学院学报，2013，（6）：57-61.
Analysis on the Characteristics of the Muscle Activity of the Accelerating Part of the Final Stage of Elite Rotary Shot Putters in China
YIN Hua-gen1,GUO Dong-xue2,ZHANG Lin-bao1,CHAI Ya-ping3,HUANG Zhi1
（1.Shangrao Normal University,Shangrao 334001,China;2.Xi'an Institute of Physical Education,Xi'an 710068,China;3.Sichuan Institute of Industrial Technology,Deyang 618500,China)
【Abstract】 The objective of this study was to test the main force muscle of the accelerating part of the final stage of the athlete(Feng Jie)with rotary shot put by using the remote sensing electromyography combined with high-speed imaging technique.The paper found the main force muscle discharge time sequence,the size of the order of force and contribution rate of the accelerating part of the final stage through the measured data.The results showed that∶The right posterior gastrocnemius and left quadriceps were less effective in the discharge time series and had shorter discharge time.In addition,the EMG signal synchronization and contribution rate of the left femoral biceps in the accelerated part is low,resulting in the final shot of the lower limb muscles alternately uncoordinated.Right ventral lateral oblique,right femoral biceps and right quadriceps muscle is the main force of the final acceleration part,right ventral oblique muscle discharge intensity is closely related to the level of projection in the final shooting.
【Keywords】 rotary shot put;final acceleration part;muscle activity;sEMG
〔中图分类号〕 G804.2
〔文献标识码〕 A
〔文章编号〕 1674-3229（2019）01-0089-07
[收稿日期] 2018-09-27
[基金项目] 陕西省体育局体育科研攻关课题“备战十三届全运会陕西省男子铅球重点运动员科研攻关与科技服务”；2016年度西安体育学院研究生部立项课题（2016ky003）
[作者简介] 尹华跟（1990-），男，硕士，上饶师范学院体育学院助教，研究方向：运动技术诊断与分析。
标签：旋转式推铅球论文; 最后用力加速部分论文; 肌肉活动论文; sEMG论文; 上饶师范学院论文; 西安体育学院论文; 四川工业科技学院论文;