旋转推铅球最后用力阶段肌肉用力特征的sEMG分析

孙威　贾刚

摘要：采用表面肌电对人体16块肌肉进行肌电测试，结合录像解析，分析高水平旋转推铅球运动员最后用力阶段表面积分肌电贡献率的大小，结果表明该阶段主要的用力肌肉为右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓肠肌、右腿腓肠肌、三角肌和胸大肌。该阶段发力肌肉积分肌电贡献率的大小与该阶段的技术动作特点有密切关系。在平时训练时应注意发展主要发力肌肉的力量，同时也应该注意发展与此相关的其他肌肉的力量。

关键词：旋转推铅球；最后用力；肌肉；表面肌电

中图分类号：G824.1文献标识码：A文章编号：1006-2076（2014）01-0077-03

表面肌电（sEMG）信号，是神经肌肉系统的生物电变化在皮肤表面加以引导，放大，并记录和显示所得到的一维时间序列号，是从皮肤表面通过电极引导记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号，它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性，因而能在一定程度上反映神经肌肉系统的活动及其控制策略[1]。郑宏伟等[2]应用表面肌电分析发现，采用骸关节伸展状态下的下蹲动作进行下肢力量训练，对提高短跑选手途中跑的能力起到一定的作用。在网球研究方面，slatetl[3]为了研究不同网球球拍的大小对前臂和肩部肌肉的影响，利用遥感肌电技术对受试者在预备和反手击球动作的前臂伸肌群和三角肌前部进行肌电记录，结果表明，球拍大小的改变对于前臂伸肌群和三角肌前部的肌电幅值有影像。孟昭瑞[4]对柔道运动员一本背负投技术进行表面肌电测试发现，在一本背负投技术动作中两侧腹直肌，右侧胧二头肌，左侧三角肌后束是主要用力肌肉，运动员应该加强以上肌肉的快速力量和力量耐力练习。随着运动训练设备的完善，肌电技术应用也越来越广泛。前面多数是利用表面肌电对主动肌进行研究，2008年Hirokwal[5]对自行车运动员髓关节和膝关节处肌肉肌电研究表明，拮抗肌肌肉间的协同收缩可以提供良好的关节稳定。这就提示广大教练员在训练运动员时不能忽视起固定作用的那部分肌肉，坚实有力的固定对动作的完成至关重要。对sEMG研究较多的当属浙江大学的王健教授[1]。他利用sEMG技术对众多项目运动员研究后认为：由于sEMG信号变化与肌肉活动状态及功能状态之间存在较好的关联，且sEMG信号的获取与分析具有实时性、客观性、敏感性及灵活性等特点，故sEMG信号分析常被用于人的肌肉工作相关性研究，如肌肉工作技能协调性和合理性分析、步态分析、肌肉活动状态及疲劳状态分析。认为各种肌肉负荷形式下肌肉收缩力或输出功率的变化与sEMG信号的振幅间存在着良好的线性关系。王健的研究成果为我们进行旋转掷铅球技术的研究提供了理论依据。

1研究对象与方法

1.1研究对象2名山东省田径队男子铅球运动员，基本情况见表1。

表1研究对象基本情况

序号1姓名1年龄1身高（m）1体重（kg）1运动年限（年）1运动等级11吴××12011.831110181健将21李××12311.8811201101健将

山东体育学院学报第30卷第1期2014年2月 孙威，等旋转推铅球最后用力阶段肌肉用力特征的sEMG分析No.1 20141.2研究方法

1.2.1文献资料和访谈法通过在中国知网和万方数据库检索最近几年发表的表面肌电学方面的文章，并与教练员和运动员沟通，获取本研究所需要的资料，为研究的顺利进行提供依据。

1.2.2实验法

1.2.2.1实验仪器和设置采用2台索尼高清摄像机（sony HX1000），其拍摄频率为50幅/s，快门为1/500 s。每台仪器距离投掷圈14.5 m，镜头距离地面1.2 m。肌电采集设备使用MEGA肌电系统（Muscle Tester，MT-M6T8-0-10EN，Mega Electronics Ltd， Finland）共16通道。采集频率1 000 Hz。电极使用一次性心电电极（Ag/AgCI，上海申风医疗保健用品公司）。测试肌肉共16块。

1.2.2.2测试肌肉的选取依人体生理学和运动解剖学，通过以往研究者肌肉的选取方法，同时结合旋转推铅球的典型的用力肌肉，在专家、运动员和教练员的配合下，在本次研究对象身上选取左背阔肌、右背阔肌、右腹外斜肌、左腹外斜肌、右股直肌、左股直肌、右股二头肌、左股二头肌、右腓肠肌、左腓肠肌、右胫骨前肌、左胫骨前肌、右胸大肌、右三角肌、右肱二头肌、右肱桡肌，共16块肌肉。

1.2.2.3同步设置对于同步问题，在每台摄像机前面放一个串联连接的闪光灯，当开始信号在肌电里面发出时，同时在摄像机可以记录到一个很亮的闪光点，然后进行同步。

1.2.2.4电极的粘贴首先用医用酒精擦拭需要粘贴电极部位的皮肤表面，等皮肤表面酒精挥发完，皮肤表面干燥之后，沿着肌肉纤维的走向粘贴电极片，一片电极片粘贴在所测肌肉的肌腹的位置，另一片电极顺着肌肉纤维的方向，粘贴在距离第一片电极大约3 cm的地方，同时在肌肉的末端，一般是关节处贴上零电极。等电极片贴好之后，需要用医用胶布将电极片固定，在腿部等测试时，运行线速度较大的部位，需要进一步的固定。使用32 MB数据采集卡（MITSUBISHI，MF832M-GMCAV01）采集肌电信号。等所有测试电极贴好之后，用绷带将全部导线固定在身体上，缠绷带时不能影响其投掷动作的正常发挥。

1.2.2.5数据处理对于肌电数据的处理，采用我国自行开发的DASYLab810肌电分析软件；肌电数据分析，采用积分肌电指标进行。

2研究结果与分析

2.1运动阶段的划分根据山东体育学院毛永[6]的研究结果，完整的旋转推铅球技术包括以下5个阶段：双支撑阶段、单支撑阶段、腾空阶段、过渡阶段和最后用力阶段。最后用力阶段（见图1）是从右脚单支撑结束、左脚落地后开始的。此时人体的下肢进入双支撑阶段，骨盆及双腿处于比较固定的姿势，肩轴与髋轴之间处于较大的扭紧状态。在左腿牢固支撑的情况下，右腿右髋积极转动用力，而投掷臂不要急于主动加速，要跟随腰髋的转动而逐渐加速，同时左臂适时地向投掷方向摆动，使胸部的肌群形成预先的伸展拉长，为后面以胸带臂加速用力做准备。在下肢和躯干持续向前用力的基础上，左肩左臂及时地制动配合两腿用力蹬伸，挺胸伸臂急剧加速有力地将铅球推出，为保持出手后的身体平衡，整个身体随惯性换步左转。

图1最后用力阶段（左脚着地至铅球出手）影像图2.2肌电测试结果和分析

2.2.1腰腹部及下肢肌肉积分肌电贡献率

图2显示，最后用力阶段肌肉发力从大到小依次为：右腹外斜肌、左股直肌、右腓肠肌、右股直肌、左腓肠肌、左胫骨前肌、右胫骨前肌等等。

最后用力阶段右腹外斜肌、左股直肌、右腓肠肌、右股直肌、左腓肠肌、左胫骨前肌、右胫骨前肌这7块肌肉表现出很强的放电情况，说明这7块肌肉应该是最后用力阶段的主要发力肌肉。

图2最后用力阶段腰腹部及下肢肌肉积分肌电贡献率结果此结果与李延军[7]研究结果相似。李延军的研究中采用表面肌电对我国优秀旋转推铅球运动员张俊的技术进行研究，结果显示在最后用力阶段左腿腓肠肌、右腿腓肠肌、左股直肌、右股直肌是主要的发力肌肉，与本研究的结果相吻合。

运动员在左脚落地后，躯干继续向左转动同时躯干左屈，要求右腹外斜肌增大肌肉力量；发力阶段膝关节和踝关节以最大的加速度伸展，此时使膝关节伸的股直肌和使踝关节趾屈的腓肠肌肌力增大，用力阶段的7块肌肉的发力符合该阶段的技术特点。

提示在日常训练中可以多做一些与该阶段相关的肌肉力量训练，比如发展腹外斜肌力量可以采用反方向的负重转体、发展股直肌力量可以采用负重蹲起等力量训练方法。

2.2.2上肢肌肉积分肌电贡献率

图3上肢肌肉积分肌电贡献率结果 由图3可见，在最后用力阶段上肢肌肉的积分肌电贡献率值由大到小依次为右三角肌（0.35）、右胸大肌（0.27）、右肱二头肌（0.20）和右肱桡肌（0.17）。

最后用力阶段右三角肌和右胸大肌这两块肌肉表现出很强的放电情况，说明这2块肌肉应该是最后用力阶段的主要发力肌肉，特别是三角肌贡献率超过30%，肌肉发力最大。

本研究结果与张海龙[8]研究结果相似。张海龙对我国男子优秀铅球运动员最后用力阶段的表面肌电进行研究，结果显示在该阶段上肢肌肉发力从大到小顺序为三角肌、胸大肌、肱二头肌和肱桡肌。该结果与本研究中结果完全一致。这可能与该阶段技术特点有关，投掷动作时需要上臂大幅度快速的外展，此动作需要三角肌的收缩参与完成；需要上臂在肩关节处大幅度快速的屈和内旋，此动作需要胸大肌的收缩参与完成。此外，肱二头肌使上臂在肩关节处屈，肱桡肌使前臂内旋，两块肌肉的发力是由动作特点决定的。

因此，在日常训练中可以多做一些与该阶段相关的上肢肌肉力量训练，比如发展三角肌力量可以采用负重直臂侧举、发展胸大肌力量可以采用持哑铃仰卧飞鸟、侧拉橡皮条等训练方法。

3结论

3.1旋转推铅球最后用力阶段腰腹肌肉及下肢肌肉中，右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓肠肌、右腿腓肠肌是主要的发力肌肉。

3.2旋转推铅球最后用力阶段上肢肌肉中，三角肌和胸大肌是主要的发力肌肉，因此在日常的训练中，应该注意加强相关肌肉的力量训练。

参考文献：

[1]王建.sEMG信号分析及其应用研究进展[J].体育科学，2000，20（4）：56-60.

[2]郑宏伟，闫苍松.三种不同下蹲动作的力量训练对提高短跑途中跑能力的研究[J].体育与科学，2004，25（1）：66-69.

[3]Slater-hemme，A.Aetion Current Study of Contraction movement Relationship in the Telis Serve[J].Strategies，1994（3）：21-26.

[4]孟昭瑞.柔道投技中一本背负投技术的肌电分析[J].北京体育大学学报，2008，11（31）：40-47.

[5]Hirokawa，R.，SolomonoW，M.，Luo，2.，Lu，Y.&D.Ambrosia，R.Muscular contraction and control of knee stability[J].Journal of Electromyography and kinesiology，2008（1）：199-208

[6]毛永.推铅球技术的演变暨旋转式推铅球技术的要点和难点[J].山东体育科技，2002，24（3）：34-40.

[7]李延军，孙有平，隋新梅，钱风雷.旋转推铅球过渡阶段肌肉用力特征的sEMG分析[J].北京体育大学学报，2010，33（5）：50-56.

[8]张海龙，杜海云.我国男子优秀铅球运动员最后用力加速阶段主要用力肌群表面肌电分析[C].中国体育科学学会运动训练学分会第五届全国田径运动发展研究成果交流会论文集，2012.第30卷第1期12014年2月山东体育学院学报1Journal of Shandong Institute of Physical Education and SportsVol.30 No.11February 2014

图1最后用力阶段（左脚着地至铅球出手）影像图2.2肌电测试结果和分析

2.2.1腰腹部及下肢肌肉积分肌电贡献率

图2显示，最后用力阶段肌肉发力从大到小依次为：右腹外斜肌、左股直肌、右腓肠肌、右股直肌、左腓肠肌、左胫骨前肌、右胫骨前肌等等。

最后用力阶段右腹外斜肌、左股直肌、右腓肠肌、右股直肌、左腓肠肌、左胫骨前肌、右胫骨前肌这7块肌肉表现出很强的放电情况，说明这7块肌肉应该是最后用力阶段的主要发力肌肉。

图2最后用力阶段腰腹部及下肢肌肉积分肌电贡献率结果此结果与李延军[7]研究结果相似。李延军的研究中采用表面肌电对我国优秀旋转推铅球运动员张俊的技术进行研究，结果显示在最后用力阶段左腿腓肠肌、右腿腓肠肌、左股直肌、右股直肌是主要的发力肌肉，与本研究的结果相吻合。

运动员在左脚落地后，躯干继续向左转动同时躯干左屈，要求右腹外斜肌增大肌肉力量；发力阶段膝关节和踝关节以最大的加速度伸展，此时使膝关节伸的股直肌和使踝关节趾屈的腓肠肌肌力增大，用力阶段的7块肌肉的发力符合该阶段的技术特点。

提示在日常训练中可以多做一些与该阶段相关的肌肉力量训练，比如发展腹外斜肌力量可以采用反方向的负重转体、发展股直肌力量可以采用负重蹲起等力量训练方法。

2.2.2上肢肌肉积分肌电贡献率

图3上肢肌肉积分肌电贡献率结果 由图3可见，在最后用力阶段上肢肌肉的积分肌电贡献率值由大到小依次为右三角肌（0.35）、右胸大肌（0.27）、右肱二头肌（0.20）和右肱桡肌（0.17）。

最后用力阶段右三角肌和右胸大肌这两块肌肉表现出很强的放电情况，说明这2块肌肉应该是最后用力阶段的主要发力肌肉，特别是三角肌贡献率超过30%，肌肉发力最大。

本研究结果与张海龙[8]研究结果相似。张海龙对我国男子优秀铅球运动员最后用力阶段的表面肌电进行研究，结果显示在该阶段上肢肌肉发力从大到小顺序为三角肌、胸大肌、肱二头肌和肱桡肌。该结果与本研究中结果完全一致。这可能与该阶段技术特点有关，投掷动作时需要上臂大幅度快速的外展，此动作需要三角肌的收缩参与完成；需要上臂在肩关节处大幅度快速的屈和内旋，此动作需要胸大肌的收缩参与完成。此外，肱二头肌使上臂在肩关节处屈，肱桡肌使前臂内旋，两块肌肉的发力是由动作特点决定的。

因此，在日常训练中可以多做一些与该阶段相关的上肢肌肉力量训练，比如发展三角肌力量可以采用负重直臂侧举、发展胸大肌力量可以采用持哑铃仰卧飞鸟、侧拉橡皮条等训练方法。

3结论

3.1旋转推铅球最后用力阶段腰腹肌肉及下肢肌肉中，右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓肠肌、右腿腓肠肌是主要的发力肌肉。

3.2旋转推铅球最后用力阶段上肢肌肉中，三角肌和胸大肌是主要的发力肌肉，因此在日常的训练中，应该注意加强相关肌肉的力量训练。

参考文献：

[1]王建.sEMG信号分析及其应用研究进展[J].体育科学，2000，20（4）：56-60.

[2]郑宏伟，闫苍松.三种不同下蹲动作的力量训练对提高短跑途中跑能力的研究[J].体育与科学，2004，25（1）：66-69.

[3]Slater-hemme，A.Aetion Current Study of Contraction movement Relationship in the Telis Serve[J].Strategies，1994（3）：21-26.

[4]孟昭瑞.柔道投技中一本背负投技术的肌电分析[J].北京体育大学学报，2008，11（31）：40-47.

[5]Hirokawa，R.，SolomonoW，M.，Luo，2.，Lu，Y.&D.Ambrosia，R.Muscular contraction and control of knee stability[J].Journal of Electromyography and kinesiology，2008（1）：199-208

[6]毛永.推铅球技术的演变暨旋转式推铅球技术的要点和难点[J].山东体育科技，2002，24（3）：34-40.

[7]李延军，孙有平，隋新梅，钱风雷.旋转推铅球过渡阶段肌肉用力特征的sEMG分析[J].北京体育大学学报，2010，33（5）：50-56.

[8]张海龙，杜海云.我国男子优秀铅球运动员最后用力加速阶段主要用力肌群表面肌电分析[C].中国体育科学学会运动训练学分会第五届全国田径运动发展研究成果交流会论文集，2012.第30卷第1期12014年2月山东体育学院学报1Journal of Shandong Institute of Physical Education and SportsVol.30 No.11February 2014

图1最后用力阶段（左脚着地至铅球出手）影像图2.2肌电测试结果和分析

2.2.1腰腹部及下肢肌肉积分肌电贡献率

图2显示，最后用力阶段肌肉发力从大到小依次为：右腹外斜肌、左股直肌、右腓肠肌、右股直肌、左腓肠肌、左胫骨前肌、右胫骨前肌等等。

最后用力阶段右腹外斜肌、左股直肌、右腓肠肌、右股直肌、左腓肠肌、左胫骨前肌、右胫骨前肌这7块肌肉表现出很强的放电情况，说明这7块肌肉应该是最后用力阶段的主要发力肌肉。

图2最后用力阶段腰腹部及下肢肌肉积分肌电贡献率结果此结果与李延军[7]研究结果相似。李延军的研究中采用表面肌电对我国优秀旋转推铅球运动员张俊的技术进行研究，结果显示在最后用力阶段左腿腓肠肌、右腿腓肠肌、左股直肌、右股直肌是主要的发力肌肉，与本研究的结果相吻合。

运动员在左脚落地后，躯干继续向左转动同时躯干左屈，要求右腹外斜肌增大肌肉力量；发力阶段膝关节和踝关节以最大的加速度伸展，此时使膝关节伸的股直肌和使踝关节趾屈的腓肠肌肌力增大，用力阶段的7块肌肉的发力符合该阶段的技术特点。

提示在日常训练中可以多做一些与该阶段相关的肌肉力量训练，比如发展腹外斜肌力量可以采用反方向的负重转体、发展股直肌力量可以采用负重蹲起等力量训练方法。

2.2.2上肢肌肉积分肌电贡献率

图3上肢肌肉积分肌电贡献率结果 由图3可见，在最后用力阶段上肢肌肉的积分肌电贡献率值由大到小依次为右三角肌（0.35）、右胸大肌（0.27）、右肱二头肌（0.20）和右肱桡肌（0.17）。

最后用力阶段右三角肌和右胸大肌这两块肌肉表现出很强的放电情况，说明这2块肌肉应该是最后用力阶段的主要发力肌肉，特别是三角肌贡献率超过30%，肌肉发力最大。

本研究结果与张海龙[8]研究结果相似。张海龙对我国男子优秀铅球运动员最后用力阶段的表面肌电进行研究，结果显示在该阶段上肢肌肉发力从大到小顺序为三角肌、胸大肌、肱二头肌和肱桡肌。该结果与本研究中结果完全一致。这可能与该阶段技术特点有关，投掷动作时需要上臂大幅度快速的外展，此动作需要三角肌的收缩参与完成；需要上臂在肩关节处大幅度快速的屈和内旋，此动作需要胸大肌的收缩参与完成。此外，肱二头肌使上臂在肩关节处屈，肱桡肌使前臂内旋，两块肌肉的发力是由动作特点决定的。

因此，在日常训练中可以多做一些与该阶段相关的上肢肌肉力量训练，比如发展三角肌力量可以采用负重直臂侧举、发展胸大肌力量可以采用持哑铃仰卧飞鸟、侧拉橡皮条等训练方法。

3结论

3.1旋转推铅球最后用力阶段腰腹肌肉及下肢肌肉中，右腹外斜肌、左腿股直肌、右腿股直肌、左腿腓肠肌、右腿腓肠肌是主要的发力肌肉。

3.2旋转推铅球最后用力阶段上肢肌肉中，三角肌和胸大肌是主要的发力肌肉，因此在日常的训练中，应该注意加强相关肌肉的力量训练。

参考文献：

[1]王建.sEMG信号分析及其应用研究进展[J].体育科学，2000，20（4）：56-60.

[2]郑宏伟，闫苍松.三种不同下蹲动作的力量训练对提高短跑途中跑能力的研究[J].体育与科学，2004，25（1）：66-69.

[3]Slater-hemme，A.Aetion Current Study of Contraction movement Relationship in the Telis Serve[J].Strategies，1994（3）：21-26.

[4]孟昭瑞.柔道投技中一本背负投技术的肌电分析[J].北京体育大学学报，2008，11（31）：40-47.

[5]Hirokawa，R.，SolomonoW，M.，Luo，2.，Lu，Y.&D.Ambrosia，R.Muscular contraction and control of knee stability[J].Journal of Electromyography and kinesiology，2008（1）：199-208

[6]毛永.推铅球技术的演变暨旋转式推铅球技术的要点和难点[J].山东体育科技，2002，24（3）：34-40.

[7]李延军，孙有平，隋新梅，钱风雷.旋转推铅球过渡阶段肌肉用力特征的sEMG分析[J].北京体育大学学报，2010，33（5）：50-56.

[8]张海龙，杜海云.我国男子优秀铅球运动员最后用力加速阶段主要用力肌群表面肌电分析[C].中国体育科学学会运动训练学分会第五届全国田径运动发展研究成果交流会论文集，2012.第30卷第1期12014年2月山东体育学院学报1Journal of Shandong Institute of Physical Education and SportsVol.30 No.11February 2014