太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作腾空和落地阶段支撑腿肌肉表面肌电特征分析

吕墨竹

摘 要：目的：文章对太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作腾空和落地阶段支撑腿肌肉进行肌电测试，分析在该阶段中相关肌肉的力量特点以及发力特征。方法：文章以沈阳体育学院武术与民族传统体育专业太极拳院队的学生（5名）作为测试对象。采用ME6000表面肌电仪测试系统对沈阳体育学院太极拳院队的学生在完成动作过程中支撑腿有关肌肉的表面肌电（sEMG）进行测验，经过数据分析可以得出相关肌肉的积分肌电值（iEMG）、肌电平均开始时间、平均持续时间、贡献率大小。研究结果：（1）腾空阶段中股直肌、股内侧肌、腓肠肌内侧头、股外侧肌以及股二头肌被同时激活放电；持续时间较长的有股直肌和腓肠肌内侧头，股直肌为0.52s，在腾空阶段总时间中占85.00%。腓肠肌内侧头为0.46s，占总时间的75.47%；积分肌电值较大的有股直肌278.40±45.94μVs、腓肠肌内侧头211.00±30.56μVs；贡献率分别为25.20%、21.30%。（2）落地阶段中支撑腿6块肌肉同时被激活；持续时间较长的有股外侧肌3.41s，在落地阶段总时间中占100%；股内侧肌时间为3.25s，占91.97%；胫骨前肌为3.12s，占93.25%；股直肌为2.87s，占82.09%。胫骨前肌的积分肌电值最大为1975.40±379.29μVs，贡献率为28.70%；其次是股外侧肌1250.10±152.74μVs，贡献率为20.40%；股内侧肌1182.10±257.83μVs，贡献率为18.70%；股直肌1044.50±214.34μVs，贡献率为16.10%。结论：在腾空阶段中，股直肌和腓肠肌内侧头为该阶段的主要用力肌。落地阶段中大腿前群肌肉（股内侧肌、股外侧肌、股直肌）以及胫骨前肌是完成该阶段的主要用力肌。

关键词：太极拳 腾空 落地 表面肌电 支撑腿 提膝独立

中图分类号：G85 文献标识码：A 文章编号：2096—1839（2017）9—0047—04

腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作是竞技太极拳比赛中难度动作之一，在已发表的关于腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作起跳阶段支撑腿肌肉表面肌电分析的基础上，现将该动作腾空及落地阶段的支撑腿肌肉表面肌电进行分析，结合相关专业学科，从全新的视角分析太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立技术动作腾空和落地阶段支撑腿各肌肉的起始顺序和做功的大小以及持续的时间等，找出完成此过程动作的主要用力肌，从而在以后的训练中能加强和指导主要肌肉的专门化训练，为武术套路专项训练提供理论依据和实践指导。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象是太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作支撑腿肌肉肌电特征，测试对象为沈阳体育学院武术与民族传统体育专业太极拳院队的学生5名。所有测试对象均身体健康，自愿参与本次测验。年龄： 22.4±1.67岁、身高：171.6±2.88 cm、体重：62.4±4.56 Kg、训练年限：8.4±1.52年、二级运动员以上。

1.2 研究方法

1.2.1 测试法

1.2.1.1 测试设备

本次测试所使用到的设备有ME6000表面肌电仪、16通道无线肌电信号收集与发射器、笔记本电脑一台、常速摄像机一台、三脚架一个、一次性表面肌电电极片若干、绷带若干。

1.2.1.2 动作阶段划分

本研究测试依据腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作腾空与落地阶段的动作特征来划分。腾空阶段：从脚离地点经腾空最高点。落地阶段：从脚落地点经缓冲最低点到独立步点。

1.2.1.3 肌电信号的采集与处理

本研究使用ME6000表面肌电仪，使用无线采集方式，采样频率为1000Hz，采集右侧股内侧肌、股直肌、股二头肌、腓肠肌内侧头、胫骨前肌、股外侧肌表面肌电信号。

1.2.2 录像分析法

通过对受试运动员完成的测试动作视频进行反复观看和分析处理，划分出腾空与落地阶段的时间点以及该两阶段所持续的时间和它们所占的百分比。

1.2.3 数理统计法

本文应用MegaWin ME6000表面肌电信号分析系统对测验的原始数据进行处理并提取数据；然后使用Microsoft Excel数理统计软件对采集到的肌肉肌电数据进行处理。全部数据用均数±标准差形式表示。

2 结果与分析

2.1 腾空阶段肌电特征分析

2.1.1腾空阶段肌电激活时间顺序分析

动作腾空阶段完成的重点首先是保持身体在腾空过程中的平衡，其次要顺利完成空中的击响和转体动作、最后以最佳的姿态准备落地并且控制住落地后身体的平衡和稳定。所以运动员动作的腾空高度、转动角速度和运动员空中转体过程中的身体姿态是评价太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作质量的重要指标。

從图1中我们可以看出，在动作的腾空阶段支撑腿各肌肉被激活的时间顺序和持续的时间，除了胫骨前肌外其他5块肌肉都在第一时间被激活放电，其中股直肌、股内侧肌、腓肠肌内侧头、股外侧肌以及股二头肌被同时激活放电，在持续了一段时间后不再参与做功。而胫骨前肌是在腾空后期被激活放电，并且一直持续到腾空阶段结束。在整个腾空阶段过程中，第一时间段（从离地到腾空最高点）的时间和第二时间段（从腾空最高点到落地点）的时间相同。

在第一时间段从离地到腾空最高点中，股直肌、股内侧肌、腓肠肌内侧头、股外侧肌、股二头肌被激活放电，并且一直激活放电到第二时间段。在腾空阶段空中动作主要是腾空拍脚和向左旋转180°；下肢动作是右腿上摆单拍脚，左腿处于腾空自然垂直状态。在腾空击响动作时，摆腿过程右脚脚尖绷直；所以作为主动肌的腓肠肌内侧头被激活放电，并持续一段时间。在伸膝摆腿动作过程中，股直肌作为主动肌被激活持续的时间较长，作为对抗肌的股二头肌被激活持续的时间较短。

在第二时间段从腾空最高点到落地点，胫骨前肌开始激活放电，并一直持续到该阶段的结束。胫骨前肌被提前激活具有重要意义，这是神经肌肉调控的良好表现，是优秀运动员长期训练的结果。其他肌肉中股直肌、股内侧肌、腓肠肌内侧头、股外侧肌都是只持续了一段时间。

2.1.2 腾空阶段肌肉持续时间特征分析

从表1中可以看到，腾空阶段支撑腿各肌肉被激活所持续的时间以及在整个腾空阶段中各肌肉所占的百分比，从持续时间上看，股直肌持续的时间最长，为0.52s，占该阶段总时间的85.00%。可以得出腾空阶段肌肉激活的顺序是腓肠肌内侧头、股内侧肌、股外侧肌、股直肌、股二头肌（同时被激活）、胫骨前肌。

2.1.3 腾空阶段肌肉积分肌电值与贡献率分析

在表2中，腾空阶段各肌肉积分肌电值和贡献率，运动员肌肉的积分肌电值范围从112.80μVs到278.40μVs，可以看出在完成该动作腾空阶段支撑腿各肌肉积分肌电值的大小排序为：股直肌>腓肠肌内侧头>股内侧肌>股外侧肌>股二头肌>胫骨前肌。在完成整个动作的腾空阶段中支撑腿相关肌肉贡献率的大小排序依次为：股直肌>腓肠肌内侧头>股内侧肌>股外侧肌>股二头肌>胫骨前肌。其中股直肌的在完成动作的腾空阶段作用最大，贡献率为25.20%。腾空阶段的空中动作是运动员在完成右腿单拍脚的同时身体向左旋转180度。右腿下肢动作为单拍脚、左腿为腾空自然垂直状态；右侧下肢关节运动表现为提髋、摆腿和拍脚运动，在提髋运动中的主要肌肉为股直肌，摆腿运动的主要肌肉为股四头肌，拍脚运动的主要肌肉为股直肌、腓肠肌内侧头、小腿三头肌等。

2.2 落地阶段肌电特征分析

2.2.1 落地阶段肌肉激活时间顺序分析

落地阶段是从右脚脚尖着地到单腿独立动作完成结束，落地动作是否稳定和平衡是由前面的技术动作完成质量的高低决定的。完成该阶段的下落速度很快，所以从下落到缓冲这个过程主要是由支撑腿的膝踝关节来缓冲身体快速下落的重力；完成该阶段的难点就是运动员需要利用较小的单脚支撑面来缓冲比较大的运动负荷，在运动员落地缓冲的过程中，尽可能避免踝关节和膝关节受到损伤，并且最大限度缓冲支撑腿受到的冲击。

从图2中我们可以看出，在动作的落地阶段支撑腿各肌肉被激活的时间顺序相同，支撑腿的6块肌肉在落地的瞬间同时被激活放电，其中胫骨前肌、股内侧肌、股直肌、股二头肌以及腓肠肌内侧头被激活放电持续了一段时间。而股外侧肌被激活放电的时间最长，从落地阶段开始一直持续到落地阶段的结束。在整个落地阶段过程中，第一时间段（从落地缓冲到缓冲最低点）持续的时间比第二时间段（从缓冲最低点到独立步）持续的时间要短。

第一时间段从落地缓冲到缓冲最低点中，股外侧肌、股内侧肌、胫骨前肌、股直肌、股二头肌、腓肠肌内侧头都在第一时间被激活，并且都一直持续到第二阶段。从落地缓冲到缓冲最低点，右腿主要是屈膝、屈髋、下蹲动作，重心比较低。在屈膝下蹲缓冲中，股外侧肌、股直肌、股内侧肌、胫骨前肌都是主要受力肌，股直肌为离心工作，胫骨前肌做被动收缩，股外侧肌和股内侧肌一直持续放电到该阶段结束。

第二时间段从缓冲最低点到独立步中，股外侧肌一直被激活放电持续到动作结束，股内侧肌、胫骨前肌和股直肌被激活持续了很长一段时间后不再参与做功，腓肠肌内侧头以及股二头肌在该时间段里被激活放电的时间相对较短。在缓冲最低点到独立步过程中，支撑腿为伸膝、伸髋动作，第二时间段肌肉工作的性质与第一时间段相反。与前面两个阶段相比，该阶段中各肌肉持续的时间是最长的。

2.2.2 落地阶段肌肉持续时间特征分析

从表3中我们可以看出，动作落地阶段支撑腿各肌肉被激活所持续的时间以及在整个落地阶段总时间中所占的百分比，股外侧肌持续的时间最长，为3.41s，激活放电持续了整个落地阶段。以上我们分析了太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作落地阶段支撑腿肌肉的激活顺序以及肌肉持续的时间，那么可以得出，落地阶段肌肉激活的顺序是胫骨前肌、腓肠肌内侧头、股内侧肌、股外侧肌、股直肌、股二头肌（六块肌肉同时被激活）；肌肉的持续时间大小是股外侧肌>股内侧肌>胫骨前肌>股直肌>股二头肌>腓肠肌内侧头。

2.2.3 落地阶段肌肉积分肌电值与贡献率分析

在表4中，落地阶段各肌肉积分肌电值和贡献率，我们可以看出运动员肌肉的积分肌电值范围从442.80μVs到1975.40μVs，支撑腿肌肉相互之间肌电值差距较大，在完成腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作落地阶段支撑腿各肌肉积分肌电值的大小排序为：胫骨前肌>股外侧肌、股内侧肌、股直肌（这三块肌肉属于同一肌群，积分肌电值相近）>腓肠肌内侧头>股二头肌。在完成腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作的落地阶段支撑腿各肌肉贡献率的大小排序依次为胫骨前肌>股外侧肌、股内侧肌、股直肌（贡献率较相近、差别不大）>腓肠肌内侧头>股二头肌。

综上所述：太极拳腾空飞脚向内转体180°接提膝独立动作落地阶段支撑腿各肌肉持续的时间以及肌电值的大小比该动作的起跳阶段和腾空阶段大，这说明落地阶段在整个动作过程中的重要性。整个落地阶段可以划分为落地缓冲到最低点时间段、缓冲最低到独立步时间段。在动作的落地阶段，持续时间较长的肌肉有股外侧肌、股内侧肌、胫骨前肌和股直肌；肌电值较大的有胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌；由此可以看出在落地阶段中，胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌为主要肌肉，在完成該动作技术中起着重要作用。

3 结论

（1）腾空阶段：胫骨前肌在腾空到最高点时被提前激活有重要意义，胫骨前肌主要是起稳定踝关节的作用；受试者在落地前就让该肌肉提前工作，这是神经肌肉调控的良好表现，可以使落地更稳，并且能够减少膝、踝关节的运动损伤。腾空阶段中肌电值和贡献率大的有股直肌和腓肠肌内侧头，从分析中得出胫骨前肌、股直肌和腓肠肌内侧头为腾空阶段的主要用力肌。（2）落地阶段：落地阶段各肌肉持续的时间以及肌电值的大小要比起跳阶段和腾空阶段大，这是因为起跳和腾空都是向心收缩克服重力；而落地则是离心收缩克服重力，离心收缩力量大，故落地阶段的肌电值也大。其中脛骨前肌、股外侧肌、股内侧肌以及股直肌的持续时间长、肌电值和贡献率大；由此可以得出在落地阶段中，股内侧肌、股外侧肌、胫骨前肌以及股直肌是完成该阶段的主要用力肌。

参考文献：

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Analysis on the Surface Electromyography Characteristic of the Supporting Leg Muscles of Vacating Half Twist Inward 180 °Movement in Taijichuan

Lv Mozhu（School of Martial arts and dance， Shenyang Sport University， Shenyang Liaoning 110102， China）

Abstract：Objectives： This paper aims to analyze the myoelectric characteristic of the supporting leg muscles of vacating half twist inward 180 ° and knee independent action in Taijiquan. Methods： In this paper， 5 Taijiquan students from Shenyang Sport University are chosen as the subjects of the research. Muscle Tester （ME6000） is used to test the surface electromyography （sEMG） of the subjects supporting leg muscle， during the process of operation. After analyzing the data， we hope to find out some characteristics of related muscles， such as integrated electromyography （iEMG）， the average starting time and the lasting time of electromyography， and the size of the contribution rate .Results： （1） In the flight phase， rectus femoris， vastus medialis， medial gastrocnemius， vastus lateralis and biceps femoris were simultaneously activated and discharged； rectus femoris and medial gastrocnemius had a longer duration， wherein rectus femoris had a time of 0.52s， accounting for 85.00% of the total time of the flight phase. Medial gastrocnemius had a duration of 0.46s， accounting for75.47% of the total time， the muscles had larger integrated EMG value consisted of rectus femoris with 278.40 ±45.94μVs， and medial gastrocnemius had 211.00±30.56μVs； and the contribution rate were 25.20%， and 21.30% correspondingly.（2） In the floor stage， the six packs of muscles to support the leg were activated； vastus lateralis muscle had a longer duration of 3.41s， accounting for 100% in total time of landing phase. Vastus medialis time was 3.25s， accounting for 91.97% in the landing phase， and the tibialis anterior muscle was 3.12s， accounting for 93.25%. Rectus femoris was 2.87s， accounting for 82.09%. Integrated EMG value of tibialis anterior was the largest， 1975.40 ± 379.29μVs， with a contribution rate of 28.70%； integrated EMG value of vastus lateralis was 1250.10 ± 152.74μVs， with a contribution rate of 20.40%； integrated EMG value of vastus medialis was 1182.10 ± 257.83μVs， with a contribution rate of 18.70% ； and integrated EMG value of rectus femoris was 1044.50 ± 214.34μVs， with the contribution rate of 16.10%. Conclusions： In the flight phase， the rectus femoris and the medial head of the gastrocnemius muscle were the main hard muscle in this stage. It was obvious that in the landing phase， the front thigh muscle group （vastus medialis， vastus lateralis， rectus femoris） and tibialis anterior were the major muscle force to complete this phase.

Keywords：Taijiquan Jump kick EMG Supporting leg Lift knee independent