俞勁楠,伊藤章,吉井健悟

（1.大阪體育大學運動科學研究科,日本大阪 5900496;2.平成醫(yī)療學院,日本大阪 5731136）

短跑道速滑起跑動作及肌電圖分析

俞勁楠1,伊藤章1,吉井健悟2

（1.大阪體育大學運動科學研究科,日本大阪 5900496;2.平成醫(yī)療學院,日本大阪 5731136）

運用三臺高速攝影機對三名優(yōu)秀女子短道速度滑冰運動員起跑動作進行解析分析。研究表明:在起跑過程中股關(guān)節(jié)始終保持著外轉(zhuǎn)位,在整個身體傾斜的狀態(tài)下發(fā)揮著蹬冰力,臀中肌在這樣的動作中起到了決定性的作用。在肌電圖的解析中,利用足關(guān)節(jié)的屈曲動作既完成了移動身體重心又保持了身體前傾,在這樣的狀態(tài)下進行蹬冰的過程中,脛骨前肌起到了極其重要的作用。因此,對臀中肌及脛骨前肌,應(yīng)采取積極的訓練。

短道速度滑冰;肌電圖;三次元動作分析

1 研究目的

短跑道速度滑冰（下略短道速滑）是一項以順位先后決定勝負的冬季體育項目。特別是500m這一項目,起跑后的占位對最后勝負的結(jié)果起著重要的影響。500m項目作為中國冬季奧運會重點項目,起跑練習受到很多運動員的關(guān)注[1～3],通過生物力學的手段對起跑技術(shù)動作進行科學性的分析,希望這樣嘗試性的研究,能對短道速滑教練員及運動員,在提高競技水平的課題上有所幫助。

2 研究對象

屬于日本國上流水平俱樂部的女子大學生選手三名,基本情況見表1。

本次試驗是在對教練員及運動員進行詳細說明并得到同意后進行的。

表1 運動員基本情況

3 研究方法及數(shù)據(jù)處理

本次試驗實施于2004年9月15日,長野縣岡谷市強化集訓期間。試驗使用（DSR-PD150;SONY制）三次元動作分析用固定攝像機兩臺及水平移動攝像機一臺,以每秒60幀速度進行了拍攝。兩臺固定攝像機分別放置于冰場護墻外,受驗者的正面及左側(cè)面,水平移動攝像機設(shè)置在后左側(cè)面。為了計算三次元坐標值,在實驗前對72個即知的三次元坐標值進行了拍攝。即而,前進方向的右側(cè)為X軸,前進方向為Y軸,垂直上方為Z軸。同時,使用（WEB-5500;日本光電社制）遙測式肌電計（EMG）,在實施褪皮質(zhì)及消毒過程后,將間隔20mm的表面電極固定,對電極間抵抗值（5kΩ以下）進行確認,采用雙曲誘導法導出并收錄了右下肢8處肌肉的活動狀況。試技距離為一周半,并且在試技后收錄了8處肌肉的最大肌肉出力EMG[4]。

圖1 關(guān)節(jié)角度的定義

運動員錄像資料使用動作分析軟件（F-D I AS;DKH）對身體24點坐標值計測,進行剪片、打點,運用DLT（Direct Linear TransformationMethod）方法進行三維合成及數(shù)據(jù)平滑處理。角度定義見圖1。本次試驗把著冰開始到離冰結(jié)束期間定為接冰期,離冰開始到再次著冰期間定為離冰（空運）期。從已有數(shù)據(jù)中,分別對重心水平速度、步幅、螺距（pitch）及股關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、足關(guān)節(jié)的角度變化進行了分析,并繪成了曲線圖。對EMG數(shù)據(jù)進行了20Hz的High-pass filter全波整流處理。并分別對接冰期與離冰期進行了積分處理,再計算出平均振幅,然后利用最大肌肉出力EMG得出的平均振幅計算出試技中的肌肉出力（%E MG）。

4 研究結(jié)果

4.1 滑走速度、步幅、螺距

隨著步數(shù)的增加三名受驗者幾乎同樣都達到了5m/s的速度（見圖2）。步幅從第一步（約0.35m）到第五步（1.35m）逐漸增長,第一步的螺距數(shù)值較高（6.5步/秒）,之后則維持在（3.5步/秒）的狀態(tài)（見圖3）。

圖2 起跑步數(shù)和滑跑速度的關(guān)系

圖3 起跑步幅與起跑速度的變化

4.2 三次元動作

股關(guān)節(jié)在接冰期一直保持著屈曲、外轉(zhuǎn)、外旋位,同時進行伸展。離冰期同樣保持著屈曲和外轉(zhuǎn)位以屈曲結(jié)束,離冰期的中間段發(fā)生內(nèi)旋動作。膝關(guān)節(jié)在接冰期以伸展動作完成,離冰期則以前期的屈曲動作及后期的伸展動作完成。足關(guān)節(jié)在接冰期相對上述兩關(guān)節(jié)角度變化較小,只有在接冰與離冰的交接段發(fā)生了屈曲后再伸展的動作（見圖4）。

4.3 %EMG

圖4 右下肢關(guān)節(jié)角度變化式樣

圖5 起跑時肌肉放電式樣（右下肢）

通過E MG的數(shù)據(jù)觀察到,[5]在接冰期臀中肌、股外側(cè)肌、脛骨前肌有比較明顯的放電。其中,決定股關(guān)節(jié)伸展運動的主要肌肉中,臀中肌的放電量明顯顯著于臀大肌,這一現(xiàn)象說明,股關(guān)節(jié)在保持外轉(zhuǎn)和外旋位的同時,進行伸展這一動作,臀中肌的作用力要大于臀大肌。臀中肌活動可以視為短道速滑有特征性的肌肉活動。其次,在決定膝關(guān)節(jié)伸展運動的主要肌肉中,股外側(cè)肌有較強的放電,相對比股直肌的放電量較弱。這一現(xiàn)象可以解釋為,股外側(cè)肌是只參與膝關(guān)節(jié)伸展的肌肉,而股直肌則既參與膝關(guān)節(jié)的伸展又參與股關(guān)節(jié)的屈曲的肌肉。如果股直肌在膝關(guān)節(jié)伸展過程中過于積極活動,有可能抑制股關(guān)節(jié)的伸展,因此在訓練過程中要考慮到伴隨著股關(guān)節(jié)伸展動作的膝關(guān)節(jié)伸展肌群訓練。脛骨前肌和腓腸肌是參與足關(guān)節(jié)運動的主要肌肉,為了保持身體前傾姿勢,足關(guān)節(jié)在接冰期始終保持著屈曲位的狀態(tài),離

冰期則為防止極端的冰刀尖觸冰而產(chǎn)生摔倒,在離冰的瞬間伸展后馬上又回到了刀刃與冰面接近水平位的屈曲動作,于是在這一過程中脛骨前肌的放電量極其顯著,而腓腸肌的放電量則極其微弱。因此可以認為脛骨前肌在這個動作前進過程中起著重要的作用（見圖5）。

4.4 骨盆水平回旋角度與足向角

起跑出發(fā)后的每一步都是以足外展的動作著冰,隨著蹬冰前進足外展角度逐漸增大,蹬冰足側(cè)的骨盆也同時隨之向后方進行了水平回旋,這說明不僅是下肢肌群發(fā)揮了蹬冰力,骨盆運動也積極參加了蹬冰前進的工作。所以參與骨盆運動的體干肌群也應(yīng)視為訓練的重點。

5 結(jié)論

通過對試驗結(jié)果的分析,對短道速滑起跑動作及肌肉活動的特征有了初步的認識,嘗試著為訓練手段提供了一些建議。在起跑動過程中股關(guān)節(jié)始終保持著外轉(zhuǎn)位,在整個身體傾斜的狀態(tài)下發(fā)揮著蹬冰力,臀中肌在這樣的動作中起到了決定性的作用。因此,臀中肌的作用可以視為短道速滑起跑動作中具有特征性的肌肉,是應(yīng)采取針對性訓練的對象之一。

在膝關(guān)節(jié)伸肌群的訓練中,應(yīng)考慮到股關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)同時伸展的動作,如果股直肌在膝關(guān)節(jié)伸展過程中過于積極活動,有可能抑制股關(guān)節(jié)的伸展,因此,在訓練過程中要考慮到伴隨著股關(guān)節(jié)伸展動作的膝關(guān)節(jié)伸展肌群的訓練。

為了能更有效地發(fā)揮蹬冰力,可以利用足關(guān)節(jié)的屈曲動作,既能完成移動身體中心,又能保持身體前傾,在這樣的狀態(tài)下進行蹬冰的過程中,脛骨前肌起到了極其重要的作用。因此,對保持足關(guān)節(jié)在蹬冰過程中屈曲動作的脛骨前肌,應(yīng)加強訓練,以提高運動員的技術(shù)水平。

[1] de BoerRW.,Schermerhorn P.,Gademan J.,et al.Characteristic stroke mechanics of elite and trained male speed skaters[J]. Int J SportBiomechanics,1986,2:175～185.

[2] de Boer RW.,Nilsen K.The gliding and push-off technique of male and female olympic speed skaters[J].IntJ SportBiomechanics,1998,5:119-134..

[3] 平野裕一.シヨート?トラツク?スピードスケート[J].バイオメカニクス研究,1998,2（4）,263～267.

[4] 井川正治,小松秀司,野村直司,他.EMGと16mm映畫撮影によるスピードスケート模擬トレーニングの検討[A].日本體育學會大會號[C].1980,31,596.

[5] 伊藤章,斉藤昌久,淵本隆文.スタートダツシユにおける下肢関節(jié)のピツクトルクとピツクパワ-、および筋放電パターンの変化[J].體育研究,1997,42（2）,71～83.

Kinematic and EM G Analysis of Start in short track Speed Skating

YU Jin-nan,ITO Akira,YOSH II Kengo
（Osaka University of Health and Sport Sciences,Osaka 5900496,Japan）

This research clarifies the distinct features ofmovement and muscular activity in short track speed skating and thereby attempts to provide infor mation useful for physical training,and proposals regarding training specific to short track.The electromyogram was divided into a kick period and a swingperiod,andwe calculated the relative value of average amplitude（%aEMG）to that duringmaximalmuscular exertion,respectively.High muscular activity was observed at the tibialis anterior muscle.It is thought that,in the swing period,this acted to lift the toe of blade while bringing the foot forward.In thisway,therewas a strong electrical discharge at the tibialis anteriormuscle during both the kick period and s wing period,and it is likely that thismuscle should be focused on during training aswell.

short track speed skating;electromyograms（EMG）;3-di mensionalmovement analysis

G822.1

A

1008-8571（2010）01-0119-03

2009-11-04

俞勁楠（1976—）,女,黑龍江哈爾濱人,碩士,研究方向:運動生物力學。

伊藤章（1948—）,男,日本大阪人,教授,博士生導師,研究方向:運動生物力學。

古井健悟（1975—）,男,日本大阪人,講師,博士,研究方向:運動生物力學。