负重深蹲练习对下肢肌肉力量训练作用的肌电研究

□ 蒋清 黄文武（湖南大学体育学院 湖南 长沙 410082）

1、前言

负重深蹲练习常被作为锻炼下肢肌肉力量的有效练习方式在大众健身领域的使用率非常高，它涉及锻炼的肌肉数量多，练习动作相对简单，因此得到广大健身爱好者的认可和追捧。肌电能较好地反映神经-肌肉内部活动状况，具有表征力-电关系即外部刺激与神经-肌肉内存关系的优点，因此运用表面肌电研究深蹲练习对下肢各肌肉或肌群的训练作用更具有说服力。另外，从已有文献的研究内容看目前暂未涉及杠铃位置变化对下肢力量的影响，人们尚未清楚杠铃位置不同时下肢肌肉的内部活动状态，普遍认为杠铃置于胸前的前蹲主要发展大腿前侧肌群力量，杠铃在双肩的后蹲练习更多的作用于大腿后侧肌群。本研究的主要目的是从肌电的角度分析负重深蹲练习对下肢肌肉力量的训练作用，并在此基础上进一步明晰杠铃位置变化对下肢力量训练作用的影响。

2、研究对象

本研究以20名男性普通大学生为研究对象，年龄范围为18-20周岁，所有受试者均为自愿参加实验测试，半年内无运动损伤，所有参与测试的受试人员均未参加过系统的力量训练。

3、研究方法

3.1、实验测试法

运用MegaME6000肌电仪和Sony摄像机同步采集前蹲和后蹲动作单侧下肢胫骨前肌、腓肠肌、臀大肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌和半腱半膜肌等7块肌肉的肌电数据，肌电指标选用标准化处理后的均方根振幅（RMS）值表达肌肉的激活强度水平，根据激活强度水平高低可判断整个动作或动作某阶段的主次做功肌肉。实验测试时所有受试者均采用统一的动作标准及负荷强度（25kg）以确保实验条件的一致性和采集数据的可比性。测试动作要求为双脚与肩同宽，直背立腰，双膝屈膝下蹲至大腿与地面平行后起立，前蹲动作杠铃置于胸前锁骨位置，后蹲动作杠铃放于颈部后侧。根据动作结构特点，将前蹲和后蹲均划分为下蹲阶段和蹲起阶段。

3.2、数理统计法

本研究采用SPSS22.0软件对测试肌肉在前蹲和后蹲下蹲阶段、蹲起阶段的均方根振幅值进行独立样本T检验，分析比较两种深蹲练习方式肌电数据的异同。

4、研究结果与分析

4.1、深蹲练习下蹲阶段的肌电特征分析

下蹲阶段是深蹲练习的第一个动作阶段，在此动作阶段随着下蹲动作开始至大腿与地面平行的过程中下肢髋关节、膝关节、踝关节的关节角度逐渐减小，关节周围肌肉均在远固定的条件下参与离心收缩，工作性质为退让性工作。

表1下蹲阶段下肢肌肉RMS值情况（单位：%）

根据表1中RMS值的高低可知激活强度水平较高的主要做功肌肉，在前蹲动作中，下肢肌肉的激活强度水平分别为胫骨前肌为15.71%，股外侧肌为13.18%，股内侧肌为11.31%，腓肠肌为5.77%，臀大肌为3.66%，股二头肌为3.22%，半腱半膜肌为3.79%。在后蹲动作中股内侧肌为11.06%，股外侧肌为11.17%，胫骨前肌为7.88%，腓肠肌为6.47%，半腱半膜肌为4.13%，臀大肌为2.58%，股二头肌为2.55%。不论是前蹲还是后蹲在下蹲阶段双侧股四头肌、胫骨前肌的激活强度水平均较大幅度高于其他肌肉是深蹲练习下蹲阶段的主要做功肌肉，其中膝关节周围的双侧股四头肌在下蹲过程中的功能与作用是参与离心退让性工作避免屈膝过度而影响关节的稳定性；胫骨前肌位于踝关节的前侧，在下蹲过程中的激活强度较高，参与离心收缩为完成动作的下蹲提供稳定的远端支撑。另外，从肌电数据显示，腓肠肌、臀大肌、股二头肌和半腱半膜肌的激活强度水平较低，从肌肉的解剖功能来看，腓肠肌为跨过踝关节和膝关节的双关节肌，股二头肌、半腱半膜肌为跨膝关节和髋关节功能为屈膝伸髋的双关节肌，在下蹲过程中，腓肠肌作用于踝关节其功能作用表现为伸踝，协同配合胫骨前肌固定踝关节角度，由此可知，下蹲时固定踝关节获得稳定的远端支撑条件是由胫骨前肌和腓肠肌协同配合作用的结果。股二头肌和半腱半膜肌在下蹲过程中作用于膝关节完成屈膝工作，从肌电RMS值可知，股二头肌和半腱半膜肌等股后肌群的激活强度水平较低不超过5%，因此可推断下蹲时的屈膝动作并非来源于股后肌群的肌肉收缩力而是来源于重力作用；臀大肌在下蹲过程中同样表现为离心收缩但下蹲屈膝的过程中对臀大肌的作用较小，其原因是深蹲练习在均在身体保持直立的条件下完成的，相对来说屈髋的幅度较小因而臀大肌的激活强度水平不高。从肌电的角度可知，在深蹲练习的下蹲阶段对双侧股四头肌和胫骨前肌有较大的训练刺激，深蹲练习能有效的发展股四头肌和胫骨前肌的离心力量，提高离心退让性收缩时的关节稳定性。

另外，从下蹲阶段主要做功肌肉的独立样本T检验结果可知，前蹲和后蹲的双侧股四头肌的激活强度水平无显著性差异 （P＞0.05），胫骨前肌的激活强度水平具有显著性差异（P＜0.05），结合肌肉的RMS值看，前蹲动作中胫骨前肌的动员水平高于后蹲动作，其原因可能是杠铃位置不同而引起的，相比较于后蹲，前蹲杠铃置于胸前，身体和杠铃的合重心位于身体支撑面中心之前导致在下蹲时对下蹲支撑起稳定作用的胫骨前肌承受更多的重量和压力。

4.2、深蹲练习蹲起阶段的肌电特征分析

蹲起阶段是深蹲练习的第二个动作阶段，在蹲起过程中，下肢髋关节、膝关节、踝关节的角度逐渐增大，下肢关节周围肌肉均在远固定条件下做向心收缩，工作性质为向心克制性工作。

表2 下蹲阶段下肢肌肉RMS值情况（单位：%）

由表2可知，前蹲动作蹲起阶段所测下肢肌肉激活强度水平的高低顺序为双侧股四头肌＞胫骨前肌＞腓肠肌＞臀大肌＞半腱半膜肌＞股二头肌，后蹲动作激活强度水平情况为股外侧肌和股内侧肌分别为16.53%和15.84%，胫骨前肌为7.25%，腓肠肌为6.92%，臀大肌为6.14%、股二头肌为 6.21%，半腱半膜肌为 6.05%，由上可知两种深蹲方式在蹲起阶段双侧股四头肌的激活水平最高，其作用为在远固定条件下完成向心收缩伸展膝关节，是完成蹲起动作的动力来源。在蹲起过程中膝关节伸展的力量来源于双侧股四头肌下蹲做离心收缩时肌肉拉长后产生的牵张反射力和腓肠肌、股四头肌在远固定条件下的向心收缩力形成的合力。另外，从表2中可知，在蹲起阶段伸髋肌群（臀大肌、股二头肌、半腱半膜肌）的激活强度水平不高均在6%左右，由此可推断出在向心克制性工作的蹲起阶段伸膝肌群的激活水平高于伸髋肌群，深蹲练习在此阶段对伸膝肌群的刺激明显但对伸髋肌群的刺激不足。另外，两种深蹲方式的所有下肢肌肉RMS值均无显著性差异（P＞0.05），说明前蹲和后蹲在蹲起阶段对下肢肌肉的训练作用相一致，不受杠铃位置改变的影响。

深蹲练习在蹲起阶段的肌电特征揭示深蹲练习对下肢肌肉力量的训练作用更多的体现在伸膝肌群（双侧股四头肌和腓肠肌）力量的提升上，由于在练习时对伸髋肌群的训练刺激不明显因而对其力量的发展和提高有局限性。

4.3、深蹲练习过程中肌电变化趋势

表3深蹲练习肌电变化情况

根据表3数据可知，在深蹲练习中不论是前蹲还是后蹲由下蹲阶段过渡至蹲起阶段下肢肌肉的肌电变化趋势一致。胫骨前肌的激活强度水平值呈下降趋势，其中在前蹲动作中表现尤为明显，具体为前蹲动作的下降幅度为7.63%而后蹲动作的下降幅度仅为0.63%，呈下降趋势的原因是踝关节作为下肢远端支撑的支点，在下蹲过程中随着踝关节角度的减小下蹲支撑的不稳定性加剧，需更多的启动胫骨前肌的力量以维持关节的稳定，而在蹲起过程中，关节的稳定性优于下蹲阶段。除胫骨前肌外，其他所测下肢肌肉的激活强度水平均呈上升趋势，其中双侧股四头肌的变化幅度最大，如股内侧肌在前蹲中的激活强度水平值增加8%。由此可推断出，深蹲练习对大部分下肢肌肉的刺激在蹲起阶段更明显。

深蹲练习过程中的肌电变化趋势揭示了其训练作用主要体现第二个动作阶段，即向心克制性工作的蹲起阶段，下蹲时的离心收缩使肌肉保持一定的激活水平是为蹲起阶段再一次启动肌肉力量创造有利的收缩条件。

5、研究结论

（1）深蹲练习下蹲阶段激活强度水平较高的主要做功肌肉是双侧股四头肌和胫骨前肌并保持至蹲起阶段；

（2）深蹲练习在下蹲阶段和蹲起阶段均对伸膝肌群的训练刺激明显，具有较好的训练作用，但对伸髋肌群训练刺激不够，对发展和提高伸髋肌群力量尤其蹲起阶段的肌肉收缩力具有一定的局限性；

（3）深蹲练习对下肢肌肉的训练作用集中体现在向心克制性工作的蹲起阶段，有利于发展和提高下肢肌群在远固定条件下的向心收缩力量；

（4）前蹲练习相比较于后蹲练习而言，由于杠铃位置的前置导致重心前移较大程度上动员了胫骨前肌参与做功收缩，更加突出对伸踝肌群胫骨前肌的训练作用。