陳金鰲，譚親平，李卓琳，陸阿明

射箭是一項對動作技巧和一致性要求很高的運動項目。在射箭動作的舉弓、開弓、固勢和撒放4個階段中，開弓處于核心地位[1]。開弓動作是依靠兩臂骨骼肌發(fā)力來抵抗和克服弓的彈力，使弓的拉距不斷擴大[2]。相關研究發(fā)現(xiàn)，開弓動作對運動員射箭成績的影響作用最明顯，尤其是拉弓臂的偏差會顯著降低射箭的精準度[3]。但相較于固勢和撒放，對開弓技術動作的研究還較為缺乏。

目前，國內對射箭技術的研究主要基于反曲弓[4-6]，鮮見對復合弓射箭技術的理論和實驗研究。參考反曲弓的平位開弓和高位開弓技術，結合復合弓自身結構特點，在復合弓練習者中形成了兩種主流的開弓技術動作：“直臂開弓”和“屈臂開弓”。其中，直臂開弓技術沿襲了反曲弓的開弓方式，在舉弓后，持弓臂肘關節(jié)伸直，持弓手與下頜持平，眼睛、準星、靶心連成一條直線；拉弓臂加力開弓時，持弓臂保持伸直且上下位移不明顯。屈臂開弓技術則是在舉弓時，持弓臂肘關節(jié)彎曲，持弓手與眉持平；拉弓臂加力開弓的同時，持弓臂肘關節(jié)由屈到伸，持弓手自上而下，位移明顯。

在復合弓射箭運動的整套技術動作中，開弓階段因受復合弓高磅數(shù)的影響而最易發(fā)生動傷損傷，初學者在不同開弓技術動作中出現(xiàn)拉弓臂斜方肌及三角肌后束拉傷的情況十分頻繁。然而，對直臂開弓和屈臂開弓技術動作直接進行比較研究的文獻報道卻很少見。作為非周期性的重復運動，射箭動作的流暢和精準性依賴于肌肉用力的一致性。本研究試圖運用表面肌電技術，對復合弓初學者分別在兩種不同開弓技術動作中上肢軀干主要發(fā)力肌肉的用力一致性進行分析與比較，并從運動解剖和運動生理學角度確立兩種開弓技術動作的分類應用價值，以期為復合弓初學者提升成績和預防運動損傷提供理論與實踐參考。

1 研究對象與方法

1.1 對象

從復合弓初學者中招募青年健康男性受試者16名，訓練年限均在1年以下，練習頻率≤2次/周。經常規(guī)健康體檢后確認所有受試者均身體健康，無服藥記錄，無呼吸、循環(huán)、代謝系統(tǒng)及肌肉骨骼疾患，無肩、肘、腕關節(jié)等上肢損傷史及腰背病史。要求實驗中每位受試者使用個人剛好能夠完成標準12支箭連射動作的弓lb負荷?；厩闆r見表1。

表1 受試者基本情況一覽Table 1 Basic information of the subjects

1.2 實驗器材

開弓實驗選用美國Mathews Mission CRAZEⅡ型復合弓，結構如圖1所示。

圖1 MISSION GRAZY Ⅱ型復合弓結構Graph 1 Structure of MISSION GRAZY Ⅱ compound bow

測試儀器包括：(1)Cometa 16通道無線表面肌電測試系統(tǒng)——EMG and Motion Tools，可將從被試肌肉采集到的電信號通過無線傳輸給主機，采樣頻率為2 000 Hz，具有同步視頻采集功能；(2)VICON紅外攝像頭(100 Hz)和SIMI-MOTION錄像解析系統(tǒng)；(3)LT-301型一次性氯化銀Ag/AgCl皮膚表面電極片，直徑為5 mm，交流阻抗≤ 3kΩ。

1.3 sEMG信號的采集

在動作技術診斷與分析實驗室進行數(shù)據(jù)采集。根據(jù)預實驗結果，采集持弓臂肱三頭肌、三角肌中束、三角肌后束，以及拉弓臂肱二頭肌、三角肌后束、斜方肌下束共6塊主要用力肌肉在開弓階段積分肌電(iEMG)指標的原始肌電信號。首先，對目標肌肉的體表部位進行定位、剃刮、打磨、酒精擦拭處理，隨后在每塊肌肉肌腹隆起的體表最高點處粘貼2個一次性表面電極片，并使兩電極中心連線方向與采樣肌纖維的長軸方向平行，電極片中心間距相隔2 cm；然后，通過Cometa 16通道無線表面肌電測試系統(tǒng)EMG and Motion Tools采集iEMG的原始肌電信號，采樣頻率為2 000 Hz。

為避免兩種開弓方式互相干擾并對最終結果產生影響，先采集受試者以“直臂開弓”方式連續(xù)實射12支箭的肌電信號，待間歇72 h，再采集受試者以“屈臂開弓”方式連續(xù)實射12支箭的肌電信號。

1.4 iEMG指標的數(shù)據(jù)處理

首先，對每支箭開弓用力階段iEMG的數(shù)據(jù)進行記錄，每支箭iEMG的計算方法如下：在受試者拉弓臂的肩關節(jié)、肘關節(jié)、腕關節(jié)及手背處作MARK點標記，利用VICON紅外攝像頭配合SIMI-MOTION錄像解析系統(tǒng)確定開弓階段的起止時間點，即以弓前點在Z軸的最高點或連續(xù)5幀沒有超過0.5 mm的首幀作為開弓階段的起點，以拉弓臂肘在X軸方向上至少連續(xù)5幀畫面的位移變化不超過0.5 mm的首幀作為開弓階段的止點(靠弦)[1]。然后，將該時段截取到的幀數(shù)換算成以秒(s)為時間計量單位，再由EMG and Motion Tools系統(tǒng)中的EMG Easy Report軟件對該時段iEMG的原始肌電信號進行整流濾波分析，濾波帶寬為10～500 Hz，并導出iEMG的具體數(shù)值，肌電導出的時間常數(shù)為0.000 5 s。iEMG的計算公式為：

因此，分別將評價連續(xù)實射1～3、4～6、7～9、10～12支箭的一致性指標表示為：Z1-3(%)或Q1-3(%)、Z4-6(%)或Q4-6(%)、Z7-9(%)或Q7-9(%)、Z10-12(%)或Q10-12(%)。

1.5 數(shù)理統(tǒng)計

2 研究結果

表2中的Bartlett球形檢驗結果顯示，各主要用力肌肉均滿足球對稱條件(P>0.05)，不用對自由度進行校正；兩個內因素的交互作用結果顯示，各主要用力肌肉“技術分組”和“時間”的交互作用均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。因此，需要分別檢驗直臂開弓和屈臂開弓組的“時間”效應，以及“技術分組”效應。

表2 Bartlett球形檢驗及交互作用檢驗(P值)Table 2 The Bartlett's spherical test and interaction test (P)

2.1 直臂開弓技術各肌肉的Z(%)值

圖2 直臂開弓技術各肌肉Z(%)值隨箭支累積的變化趨勢Graph 2 The variation in the muscles' Z (%) value with arrows accumulated in the straight arm bow-opening technique

圖2顯示，受試者在以直臂開弓技術連續(xù)實射12支箭過程中，6塊肌肉的Z(%)值隨箭支累積皆呈上升趨勢，且每條曲線的上升幅度各不相同。對直臂開弓技術組進行的整體方差分析結果發(fā)現(xiàn)，各主要用力肌肉在射箭不同時間進程上，指標均值間的差異皆具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；因此，分別將各肌肉的Z4-6(%)、Z7-9(%)、Z10-12(%)值與Z1-3(%)值進行兩兩比較。從表3可見：(1) 持弓臂肱三頭肌均無顯著性差異，持弓臂三角肌中束和后束的Z10-12(%)值均比Z1-3(%)值增大(P=0.015，P=0.019)，(2) 拉弓臂肱二頭肌的Z7-9(%)和Z10-12(%)值均比Z1-3(%)值增大(P=0.036，P=0.010)，拉弓臂三角肌后束的Z7-9(%)和Z10-12(%)值均比Z1-3(%)值增大(P=0.034，P=0.013)，拉弓臂斜方肌下束的Z7-9(%)和Z10-12(%)值均比Z1-3(%)值增大(P=0.041，P=0.015)。

表3 直臂開弓技術各肌肉Z(%)值隨箭支累積的變化特征Table 3 The variation features of the muscles' Z (%) value with arrows accumulated in the straight arm bow-opening technique

2.2 屈臂開弓技術各肌肉的Q(%)值

圖3顯示，受試者在以屈臂開弓技術連續(xù)實射12支箭過程中，6塊肌肉的Q(%)值隨箭支累積皆呈上升趨勢，且每條曲線的上升幅度各不相同。對屈臂開弓技術組進行的整體方差分析結果發(fā)現(xiàn)，各主要用力肌肉在射箭不同時間進程上，指標均值間的差異皆具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；因此，分別將各肌肉的Q4-6(%)、Q7-9(%)、Q10-12(%)值與Q1-3(%)值進行兩兩比較。從表4可見：(1) 持弓臂肱三頭肌、三角肌中束和后束的Q10-12(%)值均比Q1-3(%)值增大(P=0.028，P=0.021，=0.019)；(2) 拉弓臂肱二頭肌、三角肌后束和斜方肌下束的Q10-12(%)值均比Q1-3(%)值增大(P=0.032，P=0.023，P=0.028)。

圖3 屈臂開弓技術各肌肉Q(%)值隨箭支累積的變化趨勢Graph 3 The variation of each muscle's Q (%) value with arrows accumulated in the bent arm bow-opening technique

表4 屈臂開弓技術各肌肉Q(%)值隨箭支累積的變化特征Table 4 The variation of each muscle's Q (%) value with arrows accumulated in bent arm bow-opening technique

2.3 各肌肉Q(%)與Z(%)值的比較

各肌肉在不同時間進程上的“屈臂開弓”組Q(%)值與“直臂開弓”組Z(%)值的整體方差分析結果顯示，不同開弓技術動作之間存在組間差別(P<0.05)；因此，對于各塊主要發(fā)力肌肉，需要分別在同一時間進程上對Q(%)和Z(%)值進行比較。

對比結果發(fā)現(xiàn)，6塊肌肉以兩種不同開弓技術進行連續(xù)實射時，雖然第1～9支箭的Q(%)值均比Z(%)值偏低，但并未出現(xiàn)顯著性差異(P>0.05)；而Q10-12(%)值均比Z10-12(%)值減小(P<0.05)，統(tǒng)計檢驗的顯著性水平(P值)見表5。

表5 各主要發(fā)力肌肉Q(%)與Z(%)值對比(P值)Table 5 The comparison of Z value (%) value and Q vlaue (%) vlaue of each major muscle (P)

3 分析與討論

3.1 直臂開弓技術的肌肉用力一致性

從研究結果可見，持弓臂肱三頭肌在直臂開弓動作中主要通過加固關節(jié)、協(xié)同支撐等作用將弓箭穩(wěn)定在發(fā)射平面，屬于局部穩(wěn)定肌，用力一致性較好；持弓臂三角肌中束和后束在第10～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。三角肌中束和后束在直臂開弓階段發(fā)力的占比最大，不僅要維持持弓臂的外展姿勢，平衡弓箭的重力矩，還要通過積極收縮來抵抗弓被拉開形變后產生的“內合力”對持弓臂形成的水平屈力，以維持持弓臂垂直位與水平位的一致性[7-10]。故隨著射出箭支的累積，三角肌的肌力損耗逐漸增大，最后幾支箭的用力一致性降低。拉弓臂肱二頭肌在第7～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。以往涉及反曲弓開弓技術動作的文獻較少討論拉弓臂肱二頭肌的活動情況，而本實驗中則觀測到其明顯的表面肌電信號，原始iEMG波幅較大，考慮這可能與復合弓自身結構特點所形成的峰值力矩有關，即開弓進程到某一點時，弓磅達到峰值，拉弓臂此刻需要承載最大負荷，單靠三角肌后束和斜方肌下束不足以承受，故肱二頭肌參與用力，共同渡過峰值。拉弓臂三角肌后束在第7～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。鑒于拉弓臂三角肌后束這一單羽肌在反曲弓的開弓技術動作中一直占主導地位，故分析認為，其在復合弓直臂開弓動作中也同樣具有較大比例的肌肉貢獻率。有研究指出，反曲弓開弓動作中拉弓臂的原動肌是三角肌后束，優(yōu)秀射箭運動員的競技能力越強，三角肌后束力量耐力的水平就越高[3, 8, 11]。由此可見，當復合弓練習者射箭的訓練量累積到拉弓臂的三角肌后束肌力不足以繼續(xù)支持時，便容易出現(xiàn)肌肉用力的一致性下降。拉弓臂斜方肌下束在第7～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。過去對射箭技術動作的研究發(fā)現(xiàn)，斜方肌下束參與用力的比例較中束更多[10, 12-14]。故分析認為，斜方肌下束在開弓階段處于近固定收縮狀態(tài)，功能是使肩胛骨向后縮，而斜方肌屬于扁肌，力量耐力有限，隨射出箭支的累積，后期容易出現(xiàn)肌肉用力的一致性下降。

3.2 屈臂開弓技術的肌肉用力一致性

從研究結果可見，持弓臂肱三頭肌在第10～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。屈臂開弓技術要求持弓臂肘關節(jié)由屈到伸，腕關節(jié)由齊額高度下壓至齊肩高度，這就使肱三頭肌主動收縮參與開弓，故隨著射出箭支的累積，在最后幾支箭時的肌肉用力一致性降低。持弓臂三角肌中束和后束在第10～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。與直臂開弓類似，三角肌中束和后束在屈臂開弓階段發(fā)力的占比依然較大，除了維持持弓臂的外展姿勢，平衡弓箭的重力矩，還同時對抗弓被拉開形變后產生的“內合力”，以維持持弓臂垂直位與水平位的穩(wěn)定[7-10]。因此，隨著射出箭支的逐漸累積，三角肌在最后幾支箭時的用力一致性也降低。拉弓臂肱二頭肌在第10～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。在開弓初始位時，拉弓臂肘關節(jié)角度介于80°～90° 之間，腕關節(jié)高度齊眉，至開弓終末位時，上臂和前臂充分折疊，肘關節(jié)夾緊，肱二頭肌持續(xù)收縮，直到撒放。故隨著射出箭支的不斷累積，肱二頭肌在最后幾支箭時的用力一致性降低。拉弓臂三角肌后束在第10～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。三角肌后束的主要作用是穩(wěn)定拉弓臂肩關節(jié)和對抗弓形變后產生的“內合力”[7-10]。在屈臂開弓技術中，三角肌后束多將拉弓臂肩關節(jié)角度穩(wěn)定在90°～110° 之間，而初學者三角肌后束的肌耐力往往較差，容易導致最后幾支箭的用力一致性降低。拉弓臂斜方肌下束在第10～12支箭時的用力一致性較第1～3支箭時有明顯下降。在屈臂開弓的拉弓臂肩關節(jié)角度下，斜方肌下束參與用力較多，但對于缺乏系統(tǒng)專項肌力訓練的扁肌，隨射出箭支的不斷累積，肌肉后期容易出現(xiàn)發(fā)力的一致性降低。

3.3 兩種開弓技術的肌肉用力一致性對比

從對比結果可見，相較于直臂開弓技術，持弓臂在屈臂開弓技術中的肌肉用力一致性更高，尤其是在第10～12支箭。分析認為：(1) 相對屈臂開弓中持弓臂肱三頭肌的動力性工作，直臂開弓階段持弓臂肱三頭肌主要對關節(jié)進行加固、穩(wěn)定和支撐，要做相對長時間的靜力性等長收縮，故初學者相對更易疲勞，以致肌肉用力的一致性較低；(2) 屈臂開弓初始，弓的重心靠近軀干中軸，肱三頭肌主動收縮時，其參與開弓的前推力會與弓自身向下的重力形成合力，三角肌中束承擔的弓身向下的重力相應減?。黄浯?，肘關節(jié)彎曲使得弓身到軀干中軸的力矩較短，三角肌中束對抗弓身重力做功較小，故初學者射箭后期的肌力損耗相對直臂開弓較輕，肌肉用力的一致性較高；(3) 屈臂開弓初始，持弓臂上臂外旋，三角肌前束產生的肌張力較后束強，分擔了后束本應承載的內合力負荷，故初學者射箭后期三角肌后束的肌力損耗相對直臂開弓較輕，肌肉用力的一致性較好。

此外，相較于直臂開弓技術，拉弓臂在屈臂開弓技術中的肌肉用力一致性更高，尤其是在第10～12支箭。分析認為：(1) 直臂開弓初始，拉弓臂肘關節(jié)角度介于110°～120° 之間，此時肱二頭肌初長度有利于用力，做功占比多；而屈臂開弓初始，拉弓臂肘關節(jié)角度介于80°～90° 之間，導致肱二頭肌初長度難以產生最大肌力，轉而三角肌后束和斜方肌中下束更多地承載了弓磅負荷，故初學者射箭后期肱二頭肌的肌力損耗相對直臂開弓較輕，一致性較高；(2) 屈臂開弓中，在拉弓臂肘關節(jié)角度(80°～90°)以及肩關節(jié)角度(90°～110°)下，三角肌后束、斜方肌下束和肱二頭肌聯(lián)合收縮的占比分別約為40%、20%和40%，用力較為穩(wěn)定；而在直臂開弓中，拉弓臂肱二頭肌承載弓磅負荷較多(占比約60%～70%)，三角肌后束較少(占比約30%～40%)，隨著射出箭支的累積，肱二頭肌的肌力損耗逐漸增加，其承擔的部分負荷向三角肌后束轉移(占比約50%)，由于初學者三角肌后束訓練程度不高，故射箭后期拉弓臂三角肌后束在直臂開弓中的貢獻率高于屈臂開弓，相對屈臂開弓的肌力損耗也較大，用力一致性下降也略早；(3) 相關研究表明，與普通射箭運動員相比，優(yōu)秀射箭運動員斜方肌下束的激活程度略高，有利于保持較穩(wěn)定的動作結構[6, 10, 15-16]。本研究觀察到復合弓初學者射箭后期屈臂開弓比直臂開弓技術拉弓臂的穩(wěn)定性和一致性高，說明拉弓臂斜方肌下束可能在屈臂開弓中的激活程度略高于直臂開弓。

綜上所述，直臂開弓技術沿襲了反曲弓的開弓方式，簡單易學，而屈臂開弓技術較復雜，要求拉弓臂加力開弓的同時，持弓臂肘關節(jié)由屈到伸，在短時間內難以掌握，且復合弓初學者在射箭練習中，一旦拉弓臂肌力下降，容易發(fā)生拉不開弓、無法渡過開弓峰值以及開弓峰值后受弓的內合力影響等情況，這些均會導致拉弓臂三角肌后束、斜方肌的急性損傷，這也是目前最常見的復合弓運動損傷。因此，對于練習復合弓射箭的初學者，在連續(xù)射箭過程中，保持相關肌肉用力的一致性顯得尤為重要，不僅能切實保障動作的流暢和精準，還有助于避免運動損傷的發(fā)生。

4 結論與建議

4.1 結論

(1) 復合弓初學者分別以直臂開弓和屈臂開弓技術動作射出12支箭的最后3支箭時，上臂及軀干主要收縮肌肉用力的一致性皆顯著降低。其中，持弓臂三角肌后束最明顯，其次是肱三頭肌和三角肌中束；拉弓臂肱二頭肌最明顯，其次是三角肌后束和斜方肌下束。

(2) 兩種開弓技術動作相比，復合弓初學者持弓臂和拉弓臂在屈臂開弓中的穩(wěn)定性和一致性均分別高于直臂開弓，尤其是在第10～12支箭。

4.2 建議

(1) 對于復合弓初學者，建議持弓臂肱三頭肌、拉弓臂三角肌后束、拉弓臂斜方肌下束較弱者選用直臂開弓技術動作；持弓臂三角肌中束、持弓臂三角肌后束、拉弓臂肱二頭肌較弱者選用屈臂開弓技術動作。

(2) 對于復合弓資深練習者，建議增強雙側三角肌后束以及拉弓臂斜方肌下束的肌力與肌耐力。