李芙蓉+陳月亮+吳新炎
彎道技術(shù)是短距離速滑項(xiàng)目的重要技術(shù),合理利用彎道加速能節(jié)省體能,是獲得更好運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)鍵。黃達(dá)武等[1]在研究于靜500 m速度滑冰全程速度節(jié)奏特征時(shí)發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)員降低入第1彎道速度,節(jié)省體能,合理利用彎道加速,第2直道上不過(guò)分加速,入第2彎道后快速蹬冰再次加速會(huì)獲得更好成績(jī),彎道加速不理想對(duì)競(jìng)賽成績(jī)有顯著性影響。彎道牽引訓(xùn)練利用繩索牽引制造類(lèi)似彎道時(shí)身體向心傾角,在陸上模擬彎道滑跑技術(shù),是目前各國(guó)運(yùn)動(dòng)員廣泛采用的陸上彎道技術(shù)練習(xí)方法。采集我國(guó)優(yōu)秀短距離速滑選手彎道牽引和實(shí)地彎道滑跑單步周期肌電數(shù)據(jù),分析兩者動(dòng)作結(jié)構(gòu)、肌肉協(xié)調(diào)模式和肌肉電活動(dòng)時(shí)間、強(qiáng)度的異同,可以對(duì)我國(guó)速滑訓(xùn)練實(shí)踐中彎道牽引訓(xùn)練方法的可行性進(jìn)行判斷,可以為訓(xùn)練實(shí)踐提供理論依據(jù)。
1 研究對(duì)象與方法
1.1 研究對(duì)象
本研究以中國(guó)女子速度滑冰隊(duì)重點(diǎn)隊(duì)員張虹、于靜、王北星和金佩玉4名運(yùn)動(dòng)員為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。實(shí)驗(yàn)前就測(cè)試目的、實(shí)驗(yàn)方法和步驟對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行說(shuō)明,確保運(yùn)動(dòng)員明確實(shí)驗(yàn)意圖、實(shí)驗(yàn)方法和注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)前24 h運(yùn)動(dòng)員無(wú)劇烈運(yùn)動(dòng),無(wú)傷病。
1.2 研究方法
1)實(shí)驗(yàn)法。
(1)實(shí)驗(yàn)器材:TM-6710CL高速攝像機(jī)1臺(tái)、芬蘭MEGA電子有限公司生產(chǎn)的ME6000-T16肌電測(cè)試系統(tǒng)1套,攝像、肌電測(cè)試同步裝置1套。
(2)實(shí)驗(yàn)方法:實(shí)驗(yàn)按測(cè)試項(xiàng)目分為陸上彎道牽引測(cè)試和冰上彎道滑跑測(cè)試。陸上采用攝像和肌電同步測(cè)試連續(xù)5次彎道牽引動(dòng)作;冰上采用攝像和肌電同步測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)賽道500 m全程滑跑動(dòng)作,選取其中連續(xù)5次彎道滑跑動(dòng)作。經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)后選取脛骨前肌、腓腸肌外側(cè)頭、股四頭肌內(nèi)側(cè)頭、股四頭肌外側(cè)頭、股四頭肌直肌、股二頭肌、半腱肌和臀大肌8塊肌肉,選用Ag-AgCl電極,每個(gè)記錄部位的兩電極相距2 cm,采集頻率為1 000 Hz,電極放置如圖1。放置電極時(shí)先用砂紙打磨肌腹去角質(zhì),再用醫(yī)用藥棉沾脫脂酒精清潔皮膚,然后貼放電極,用彈性帶固定電極,注意松緊適宜,既要保證運(yùn)動(dòng)時(shí)電極不脫落,又不能影響技術(shù)動(dòng)作的完成效果。
(3)實(shí)驗(yàn)控制:嚴(yán)格控制彎道滑跑和彎道牽引實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備活動(dòng)內(nèi)容,做到采樣前負(fù)荷一致,要求運(yùn)動(dòng)員在實(shí)驗(yàn)時(shí)竭盡全力。彎道滑跑采集第1個(gè)彎道第2~6復(fù)步連續(xù)5個(gè)動(dòng)作周期;彎道牽引時(shí)先進(jìn)行第1直道模擬練習(xí)后立刻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),確保兩者實(shí)驗(yàn)前肌肉疲勞度保持一致,采集2~6連續(xù)5個(gè)動(dòng)作周期。通過(guò)實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中素材選擇的控制,確保實(shí)驗(yàn)肌電參數(shù)不受肌肉疲勞程度的影響。
(4)數(shù)據(jù)處理:由于肌電信號(hào)的不穩(wěn)定性[2-4],為了保證數(shù)據(jù)的代表性和可靠性,數(shù)據(jù)采用彎道滑跑與彎道牽引連續(xù)5次肌電數(shù)據(jù)平均值,彎道滑跑與彎道牽引連續(xù)5次表面肌電圖先進(jìn)行全波整流處理,截取彎道滑跑與彎道牽引連續(xù)5次RMS(均方根)時(shí)域轉(zhuǎn)換肌電圖,然后對(duì)連續(xù)5次RMS肌電圖進(jìn)行疊加平均處理,最終得出彎道滑跑與彎道牽引平均肌電圖,疊加平均處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計(jì)算與處理。
2)數(shù)理統(tǒng)計(jì)。
肌肉貢獻(xiàn)率也稱(chēng)肌肉做功百分比,是指一塊肌肉在完成某一動(dòng)作時(shí)積分肌電值與所測(cè)參與完成該動(dòng)作所有肌肉積分肌電總和的百分比值,ME6000-T16肌電測(cè)試系統(tǒng)自帶軟件會(huì)自動(dòng)給出所測(cè)每塊肌肉的做功百分比值。所測(cè)各肌肉做功百分比值的大小一定程度上反映了所測(cè)各肌肉在完成動(dòng)作時(shí)發(fā)揮作用的大小。彎道滑跑與彎道牽引連續(xù)5次動(dòng)作周期腿部8塊肌肉肌電數(shù)據(jù),包括時(shí)間、肌電峰值和IEMG(積分肌電值)等數(shù)據(jù)輸入SPSS17.0,進(jìn)行配對(duì)T檢驗(yàn)(雙側(cè))得出P值等相關(guān)參數(shù)。P<0.05表示差異顯著性,P<0.01表示差異非常顯著性。
3)單步周期動(dòng)作時(shí)相劃分。
速度滑冰單步動(dòng)作周期起止點(diǎn)定義為從發(fā)力腳離地起到下一動(dòng)作發(fā)力腳離地止[5-6]。實(shí)驗(yàn)設(shè)置起始兩個(gè)同步點(diǎn),通過(guò)單步周期膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征劃分動(dòng)作時(shí)相并找出各階段同步點(diǎn)。根據(jù)速度滑冰足底壓力單步周期模型[6],把速度滑冰單步周期劃分為收腿、落腿、承接重心、支撐重心、蹬冰和后蹬冰6個(gè)階段。本研究根據(jù)單步周期發(fā)力腳時(shí)空特征劃分為擺動(dòng)期、蹬冰期2個(gè)時(shí)期。擺動(dòng)期發(fā)力腳處于騰空狀態(tài),包括收腿、落腿階段,蹬冰期發(fā)力腳處于觸冰狀態(tài),包括重心轉(zhuǎn)移(承接重心、支撐重心)、蹬冰階段。
2 結(jié)果與分析
2.1 單步周期各階段用時(shí)比較
彎道滑冰左、右周期用時(shí)與彎道牽引左、右周期用時(shí)差異都存在顯著性。
彎道滑冰左、右單步周期擺動(dòng)期用時(shí)比例為40%,彎道牽引右單步周期用時(shí)比例為46%,左單步周期用時(shí)比例為44%,可以看出彎道牽引單步周期擺動(dòng)期用時(shí)比例更高,彎道牽引總用時(shí)明顯更長(zhǎng),表明彎道牽引擺動(dòng)期用時(shí)明顯更長(zhǎng);彎道牽引右單步周期蹬冰期占時(shí)比例54%,左單步周期蹬冰期占時(shí)比例為56%,彎道滑冰左、右單步周期占時(shí)比例都為60%,可以看出彎道牽引左、右單步周期蹬冰期占時(shí)比例都低于彎道滑冰,而彎道牽引單步周期用時(shí)要長(zhǎng)于彎道滑冰,通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),彎道牽引和彎道滑冰在蹬冰期的用時(shí)差異沒(méi)有顯著性(P>0.05)。綜上所述,彎道牽引和彎道滑冰兩者單步周期總用時(shí)差異有顯著性,但蹬冰期用時(shí)差異沒(méi)有顯著性。
2.2 單步周期各階段動(dòng)作時(shí)相振幅曲線(xiàn)比較
RMS振幅曲線(xiàn)可以判斷肌肉活動(dòng)的時(shí)程長(zhǎng)短、肌電活動(dòng)的強(qiáng)度以及肌肉的協(xié)調(diào)模式[7-8]。彎道滑冰與彎道牽引單步周期肌電振幅曲線(xiàn)趨勢(shì)相似,在擺動(dòng)期腿部肌電興奮程度不高,蹬冰期腿部肌肉電活動(dòng)劇烈,股四頭肌和股后肌群在重心轉(zhuǎn)移階段和蹬冰階段都呈現(xiàn)“倒U型”振幅曲線(xiàn)特征,振幅呈現(xiàn)雙峰現(xiàn)象。兩者肌電振幅曲線(xiàn)也存在差異,兩者右單步周期比較,在擺動(dòng)期踝關(guān)節(jié)肌群都出現(xiàn)電活動(dòng),振幅曲線(xiàn)呈現(xiàn)彎道滑冰時(shí)間短、波動(dòng)大,彎道牽引時(shí)間長(zhǎng)、波動(dòng)小的特點(diǎn);兩者膝關(guān)節(jié)屈肌股后肌群振幅曲線(xiàn)特征相似,但彎道滑冰電興奮程度更高;膝關(guān)節(jié)伸肌股四頭肌和臀大肌電活動(dòng)處于靜息狀態(tài)。兩者左單步周期比較,在擺動(dòng)期肌肉電位振幅曲線(xiàn)特征和右腿大致相同,只是彎道滑冰左腿在落腿股內(nèi)肌和股直肌有明顯振幅曲線(xiàn),而彎道牽引股四頭肌電活動(dòng)處于靜息狀態(tài),表明彎道滑冰落腿階段可能主動(dòng)性更強(qiáng)。彎道滑冰與彎道牽引單步周期肌電振幅蹬冰期比較,踝關(guān)節(jié)肌群兩者振幅曲線(xiàn)趨勢(shì)基本一致,從電活動(dòng)興奮度來(lái)看,彎道滑冰時(shí)電活動(dòng)更明顯,脛骨前肌在重心轉(zhuǎn)移階段電活動(dòng)明顯,到蹬冰期減弱,直至滅活,腓腸肌重心轉(zhuǎn)移階段電活動(dòng)處于靜息狀態(tài),蹬冰期出現(xiàn)激烈電活動(dòng)。彎道滑冰和彎道牽引股四頭肌、股后肌群和臀大肌都表現(xiàn)出“雙峰現(xiàn)象”,在蹬冰階段肌肉的振幅峰值出現(xiàn)的時(shí)間也一致,表明兩者在蹬冰階段腿膝關(guān)節(jié)肌群和臀大肌一起爆發(fā)用力,主動(dòng)肌和拮抗肌出現(xiàn)共激活現(xiàn)象。endprint
2.3 肌電峰值比較
動(dòng)作電位的振幅代表放電的強(qiáng)度,代表神經(jīng)同步募集運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量。肌電振幅峰值體現(xiàn)了肌肉收縮時(shí)的最大放電強(qiáng)度,是肌肉的最大用力點(diǎn)。振幅曲線(xiàn)顯示,彎道滑冰和彎道牽引單步周期所有肌肉放電振幅峰值都出現(xiàn)在蹬冰期,且動(dòng)作時(shí)相基本一致。脛骨前肌峰值都出現(xiàn)在重心轉(zhuǎn)移階段,原因可能是短距離速滑項(xiàng)目為減小風(fēng)阻,滑行時(shí)普遍低重心,在重心轉(zhuǎn)移階段為維持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定,要求脛骨前肌劇烈放電;腓腸肌峰值都出現(xiàn)在蹬冰階段,因?yàn)榈疟A段屬于爆發(fā)用力,此時(shí)踝關(guān)節(jié)拓屈。股四頭肌、股后肌群和臀大肌在重心轉(zhuǎn)移和蹬冰階段出現(xiàn)幅值相當(dāng)?shù)恼穹逯怠?/p>
彎道滑跑和彎道牽引右單步周期脛骨前肌、半腱肌和臀大肌峰值差異具有顯著性,腓腸肌和股二頭肌差異具有非常顯著性,股四頭肌差異不具顯著性,表明兩者右單步周期踝關(guān)節(jié)肌群、股后肌群和臀大肌振幅峰值差異明顯;左單步周期腓腸肌差異具有顯著性,脛骨前肌差異具有非常顯著性,股四頭肌、股后肌群和臀大肌差異沒(méi)有顯著性,表明兩者踝關(guān)節(jié)肌群差異明顯。
2.4 IEMG比較
IEMG反映一定時(shí)間內(nèi)肌肉中參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位的放電總量,用于分析肌肉在單位時(shí)間內(nèi)的收縮特性[9]。單步周期中,擺動(dòng)期發(fā)力腿處于騰空且動(dòng)作速度慢,從振幅曲線(xiàn)來(lái)看腿部肌肉放電也很微弱,股四頭肌、臀大肌電活動(dòng)處于靜息狀態(tài),可忽略不計(jì),因此蹬冰期股四頭肌IEMG基本可代表整個(gè)單步周期IEMG。彎道滑跑發(fā)力腳是冰刀支撐,支撐面比彎道牽引時(shí)小,遠(yuǎn)端固定時(shí)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定和拓屈更困難,,彎道滑冰時(shí)踝關(guān)節(jié)肌群IEMG明顯大于彎道牽引(右腿脛骨前肌差異具有顯著性,其余都差異具有非常顯著性)。左單步周期股四頭肌、股后肌群和臀大肌差異不具顯著性;右主動(dòng)肌股四頭肌差異不具顯著性,拮抗劑股后肌群差異具有非常顯著性。
肌肉貢獻(xiàn)率用于描述肌肉在完成動(dòng)作過(guò)程中的重要性,多數(shù)文獻(xiàn)中取IEMG排名前4的肌肉做為完成動(dòng)作的主要用力肌肉。彎道滑冰右腿主要用力肌肉依次是股內(nèi)肌、脛骨前肌、股外肌和半腱肌,說(shuō)明踝關(guān)節(jié)肌群、股四頭肌和股后肌群在彎道滑冰動(dòng)作完成過(guò)程中起主要作用;彎道牽引右腿主要用力肌肉依次是股內(nèi)肌、脛骨前肌、股外肌和股直肌,說(shuō)明踝關(guān)節(jié)肌群和股四頭肌在彎道牽引動(dòng)作完成過(guò)程中起主要作用。綜上所述,股后肌群在彎道滑冰右單步周期中作用更重要,原因是彎道牽引股后肌群共激活程度低于彎道滑冰,電活動(dòng)不夠劇烈。從表4還可以看出,彎道滑冰左腿主要用力肌肉依次是股內(nèi)肌、脛骨前肌、腓腸肌和股外肌,說(shuō)明踝關(guān)節(jié)肌群和股四頭肌在彎道滑冰動(dòng)作完成過(guò)程中起主要作用;彎道牽引左腿主要用力肌肉依次是股內(nèi)肌、股外肌、半腱肌和股二頭肌,說(shuō)明股四頭肌和股后肌群在彎道牽引動(dòng)作完成過(guò)程中起主要作用。表明踝關(guān)節(jié)肌群在彎道滑冰左單步周期中作用更重要,股后肌群在彎道牽引左單步周期中作用更重要,原因是彎道滑冰維持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定和拓屈更困難,放電更劇烈。
3 討論
研究結(jié)果顯示,脛骨前肌在彎道滑冰左、右單步周期動(dòng)作過(guò)程中都是主要做功肌肉之一,在擺動(dòng)期,理論上踝關(guān)節(jié)肌群應(yīng)該放松,電活動(dòng)處于靜息狀態(tài),緩解蹬冰期劇烈放電導(dǎo)致的疲勞[10]。但研究結(jié)果顯示,脛骨前肌在彎道滑冰和彎道牽引單步周期擺動(dòng)期內(nèi)有明顯電位活動(dòng),而且彎道滑冰放電強(qiáng)度高于彎道牽引,有關(guān)研究認(rèn)為,脛骨前肌在擺動(dòng)期的放電主要原因可能是為了控制冰刀姿態(tài),踝關(guān)節(jié)有背屈腳,腿與冰刀結(jié)合技術(shù)不佳也可能是原因,而彎道牽引單步周期擺動(dòng)期也有放電可能,是由于運(yùn)動(dòng)員彎道技術(shù)慣性造成[11]。彎道滑冰是以冰刀作為器械的有器械運(yùn)動(dòng),彎道牽引是無(wú)器械運(yùn)動(dòng),彎道滑冰冰刀支撐面更小,同時(shí)還增加了足底高度,因此在蹬冰期維持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和拓屈發(fā)力難度更高。張立等[12]在研究不同形式肌肉收縮時(shí)的肌電特征時(shí)發(fā)現(xiàn),相同時(shí)間內(nèi)肌肉收縮形式不同,振幅峰值存在顯著性差異,肌肉收縮越快,峰值越高。楊靜宜等[13]的研究證明了同一動(dòng)作模式下不同速度運(yùn)動(dòng)形式,肌肉IEMG不存在顯著性差異。研究結(jié)果顯示,彎道滑冰踝關(guān)節(jié)肌群振幅峰值和IEMG都明顯大于彎道牽引,表明因?yàn)槠餍档牟煌?,彎道滑冰和彎道牽引在整個(gè)單步周期,踝關(guān)節(jié)肌肉收縮形式和動(dòng)作模式不一致。
研究結(jié)果顯示,彎道滑冰和彎道牽引左、右單步周期蹬冰期主動(dòng)肌股四頭肌振幅峰值和IEMG差異沒(méi)有顯著性,兩者蹬冰期用時(shí)差異沒(méi)有顯著性,振幅曲線(xiàn)也基本一致,都呈雙峰曲線(xiàn),表明兩者主動(dòng)收縮形式和收縮速度基本一致。兩者右單步周期膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)拮抗肌股后肌群振幅峰值和IEMG呈顯著性差異,彎道牽引共激活程度低,表明兩者右腿膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉間的協(xié)調(diào)模式不一致;兩者左單步周期膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)拮抗肌股后肌群振幅峰值和IEMG差異無(wú)顯著性,表明兩者左腿膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉間的協(xié)調(diào)模式一致。
短距離速度滑冰項(xiàng)目成績(jī)主要取決于蹬伸肌群快速做功的能力[14],動(dòng)作時(shí)間的長(zhǎng)短取決于大腦皮層快速同步募集運(yùn)動(dòng)單位的強(qiáng)度和肌肉中快肌纖維百分比組成[15]。大量研究發(fā)現(xiàn)力量訓(xùn)練不同,引起肌纖維選擇性肥大種類(lèi)也不同。而某一特定肌肉運(yùn)動(dòng)方式可促使運(yùn)動(dòng)單位募集這一神經(jīng)——肌肉生理過(guò)程產(chǎn)生適應(yīng)性的變化[12]。研究結(jié)果顯示,彎道牽引單步周期蹬冰期用時(shí)與彎道滑冰差異沒(méi)有顯著性,兩者蹬伸肌群股四頭肌動(dòng)作模式一致,因此彎道牽引練習(xí)在神經(jīng)——肌肉動(dòng)員過(guò)程與實(shí)際彎道滑冰一致,彎道牽引練習(xí)在保持運(yùn)動(dòng)員技術(shù)感知、體會(huì)動(dòng)作細(xì)節(jié)上有很好的作用。
通過(guò)對(duì)彎道滑跑和彎道牽引兩者單步周期時(shí)間、肌電參數(shù)對(duì)比分析,以及兩者振幅曲線(xiàn)比較。發(fā)現(xiàn):因?yàn)閮烧呤褂闷餍档牟煌?,單步周期踝關(guān)節(jié)肌肉收縮形式和動(dòng)作模式不一致;兩者單步周期蹬冰期主動(dòng)肌股四頭肌收縮形式和動(dòng)作模式一致,右腿膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉間的協(xié)調(diào)模式不一致,左腿膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉間的協(xié)調(diào)模式一致;彎道牽引練習(xí)時(shí),通過(guò)加大牽引力量,能促使肌肉更高運(yùn)動(dòng)單位募集水平,長(zhǎng)期練習(xí)可以形成適應(yīng)性,進(jìn)而提高彎道滑冰加速能力。
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