古典式摔跤运动员提抱技术的腰背表面肌电分析研究

韦益毅

在古典式摔跤中,跪撑技术中的提抱技术与滚桥技术,是跪撑技术中的两大主要得分技术,其中,抱提技术具有动作幅度大、分值高、连接变化其他技术快等特点。由于其分值大,特别是随着古典式摔跤竞赛规则的改变,规定跪撑判罚中反抱提为初始把位原则,因此,在古典式摔跤比赛中提抱技术的成功使用,往往是决定比赛胜负的关键得分技术,能够使用提抱技术连接滚桥技术,也是衡量一个优秀古典式摔跤运动员的重要技术依据和手段[7]。

本研究采用遥测表面肌电测试及影像同步处理的方式,对古典式摔跤运动员使用提抱技术动作主要阶段的表面肌电特征进行研究,分析提抱技术动作特征。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

上海体育学院竞校古典式摔跤队运动员 15人,均为健将级运动员 (表 1）。受试对象中无重大运动损伤,自愿参与本次测试项目。

1.2 研究方法

1.2.1 专家访谈

在进行本研究实验前,与上海体育学院竞技体校摔跤队教练员、数名我国国际式摔跤国际级裁判员,就古典式摔跤竞赛规则修订后在国内外大赛中提抱技术使用的情况进行咨询,与参与本次测试的运动员在测试期间进行交流,对古典式摔跤提抱技术的技术动作特征及运用情况等进行了解。

与相关运动人体科学专家就表面肌电测试在运动领域的研究及技术应用方法进行咨询,并征求开展实验研究的方法及注意事项,为本实验研究的开展获得有益的指导和建议。

1.2.2 数理统计

将获取的资料和数据利用 SPSS 11.5进行数据处理及分析。

1.2.3 实验

表 1 本研究研究对象基本情况一览表 (n=15,M ale）

1.2.3.1 实验器材

研究采用美国 NORAXON公司生产的 M yoSystem 1400型 16通道表面遥测肌电仪 1台,日本产索尼 (SONY） HDR-SR 1硬盘高清摄像机 2台,一次性电极、酒精、棉球、胶布、摔跤假人等。

1.2.3.2 肌肉的选取

经收集行业专家、同行及所涉运动人体科学专家的建议,结合运动解剖学及运动生物力学,分析古典式摔跤运动员使用提抱技术时的运动结构,发现主要参与完成提抱技术的腰背肌群有：斜方肌、肩胛提肌、三角肌前束,位于腰背部的岗下肌、背阔肌以及竖脊肌,它们的起止点分别连于颈椎、腰椎棘突出直到骶骨背面、髂骨背后部等部位,肌肉纵横斜交错于整个腰背部,这些肌肉紧张和收缩能使脊柱固定,合力伸展提拉重物作用最强。竖脊肌两侧同时收缩可使脊柱后伸,是维持人体直立姿势的重要结构,故又名竖躯干肌。一侧竖脊肌收缩,可使躯干向同侧侧屈。竖脊肌是让人身体直立,维持脊柱稳定、平衡的重要肌肉,同时,也是运动中爆发力的源泉[6]。

1.2.3.3 提抱技术主要动作特点与实验方案

提抱技术动作特征为：防守方为跪撑姿势,双手双膝跪在垫子中间圆圈内,进攻方在后面抱住防守方的腰部,然后发力提抱起翻转摔出,摔至跪撑状态,技术的使用过程中有成桥的现象。根据动作的幅度大小获得分值。根据发力的部位不同,抱提技术现可分组为正抱提、后抱提、反抱提、侧抱提、骑抱翻 5种技术摔法。[2,3]

古典式摔跤提抱技术可以划分为跪撑预备阶段、提抱阶段、发力抱摔完成阶段。为减少实验中人为因素对受试对象使用提抱技术的影响,根据受试对象体重级别的不同,采用大于受试对象体重 30％的摔跤假人进行提抱技术实验。不同阶段动作标志如下：

跪撑预备阶段,是指运动员双手环状用力搭扣住假人中下部并主动用力回收将假人扣紧自身躯干,头部及躯干紧贴摔跤假人,两膝成单膝跪撑预备阶段。

跪撑提抱阶段,是指运动员用最大速度将假人提抱上拉,直至假人完全离开垫子,运动员躯干直立,两膝离地,双臂环抱搭扣假人躯干并固势 (在形成由后环抱把位的同时进一步收紧对方重心减少对方对抗能力,便于完成发力抱摔动作）为提抱技术发力阶段。

最后,在提抱阶段的基础上完成提抱抱摔动作阶段,运动员在提抱成站立或半跪撑的技术上,利用主动做桥挺腹收背的方式,将假人在空中摔成翻转倒地状态,完成提抱技术动作。

1.2.3.4 肌电信号采集与处理

肌电采集设备使用美国产NORAXON 16通道表面遥测肌电仪,信号采样频率为 1 000 Hz,输入阻抗 ＜10 GΩ,噪声水平 ＜1μv,带通滤波设置为 20～500 Hz。实验采用双电极引导法记录 sEMG信号,贴电极前用砂纸轻轻打磨皮肤,去掉角质皮和体毛,再用酒精棉球清除油脂,以减小电极间阻抗。采用 2台日本产索尼 (SONY）HDR-SR1硬盘高清摄像机,拍摄频率 50 fp s,采用自动曝光方式,曝光速度为 3X。摄像机在受试者左、右侧面各放一台,保证运动员在提抱过程中左、右两侧躯干角度与地面角度变化情况都能够被清晰地拍摄到。通过肌电仪M arker键完成技术动作与摄像的同步工作。

所测的腰背部 6块肌肉分别是：斜方肌、肩胛提肌、三角肌、腹肌、背阔肌、竖脊肌。先将 2个电极贴于所要测试的肌肉肌腹中部,2个电极中心连线方向与肌纤维走向一致,间距为 2 cm。在运动员自行完成 2次提抱技术预测动作后,每名运动员在实际测试指令下完成 3次提抱技术动作。对实测的每个动作提抱阶段所测肌电信号的 RSM进行标准化处理,即每块肌肉在完成动作中所占百分比作为评价指标。肌肉激活状态的标准设定为肌肉的肌电 RSM值达到此阶段 RSM幅值的 2个标准差,且持续时间在 50 m s以上[8,9]。

研究采用M yoResearch XPM aster Edition中的标准肌电分析 (EMG Standard Analysis）和时间触发分析 (Tim ing＆ OnsetAnalysis）软件,对原始肌电信号进行预处理,包括平均值归零、滤波、全波整流后,完成包络线提取,将采集到的sEMG信号数据传入计算机,对提抱技术动作阶段所测腰背表面肌电信号进行幅值标准化和时间归一化处理。本研究主要对运动员在使用提抱技术时的时域指标,即积分肌电(IEMG）和肌电均方根振幅(RMS）指标进行肌电分析。

表 2 摔跤运动员使用提抱技术中提抱阶段不同腰背肌肉的均方根 RM S比较一览表(μV）

表 3 摔跤运动员使用提抱技术动作时腰背主动肌激活顺序分析一览表 (s）

2 研究结果与分析

2.1 提抱技术动作腰背表面肌电做功百分比分析

肌肉做功百分比是指在完成某一动作时,一定时间内某一块肌肉的积分肌电值占参与该动作中全部肌肉积分肌电总值的百分比,可以反映一块肌肉在完成一个动作中的比重或者重要性[4]。图 1显示,在古典式摔跤运动员使用提抱技术时,腰背肌肉平均做功百分比最高的为背阔肌(占 30％）,其次是肩胛提肌 (占 20％）,作为最重要的跪撑技术之一,腰背肌肉在完成提抱技术动作时竖脊肌的参与能力显然也是决定提抱动作的速度和成功率的重要做功肌肉,占做功百分比的 16％,三角肌、岗下肌各占 10％,斜方肌做功百分比为 10％。对参与完成提抱技术的腰背表面肌肉做功百分比进行单因素方差分析发现,背阔肌做功百分比差异显著 (P＜0.05）。

图1 古典式摔跤运动员提抱技术腰背表面肌电生物电活动百分比示意图

2.2 提抱技术中发力阶段腰背表面肌电生物电活动特征

积分肌电值 (iEMG）和均方根值 (RM S）作为表面肌电时域分析的重要指标,可在时间维度上反映 sEMG信号波幅的变化特征。表 2表明,古典式摔跤运动员在使用提抱技术中的第二阶段——提抱发力阶段,以腰背肌肉中的背阔肌、竖脊肌放电量为最大,活动最为明显；而肩胛提肌和斜方肌其次,三角肌和岗下肌在提抱发力阶段则活动量最低、放电量最小。进一步对参加测试的 15名运动员的技术动作特点进行分析后发现,在近年来参加全国比赛及国际赛事中,运用提抱技术最多同时成功率最高的 5名运动员 (焦华锋、徐明亚、张亚鲁、何磊及王虎）,其背阔肌和竖脊肌的放电量与其他选手相比具有显著性差异 (P＜ 0.05）。郭东、吕季东 (2009）等人在使用 con-tex等速肌力测试系统对 16名古典式摔跤运动员的腰背肌力特征进行测试后,发现一级运动员在腰背伸、屈肌群最大力量、快速力量及力量耐力上都要优于二级运动员,且运动员腰背屈、伸肌群平均峰力矩之比 (F/E）都随着速度的加快而增大,随着速度的增加,一级运动员腰背伸肌群力量下降的幅度要小于二级运动员[1]。

2.3 提抱技术动作中腰背肌肉激活顺序

在完成一次技术动作时,基于中枢神经系统对技术动作的控制,恰当的肌肉激活顺序是非常重要的,只有运动单位按照恰当的顺序激活肌肉,才能体现出技术动作的协调性[10]。表 3、表 4分别为运动员在使用提抱技术动作时,腰背主动肌及拮抗肌的激活顺序,表 3中背阔肌比侧竖脊肌平均提前了 0.055 s,而竖脊肌比髂腰肌平均提前了0.126 s,说明在使用提抱技术动作时,腰背发力的主动肌激活顺序为竖脊肌、背阔肌、肩胛提肌,且背阔肌与侧竖脊肌、竖脊肌与髂腰肌相比具有显著性差异 (P＜0.05）。

表 4是拮抗肌激活顺序表,结果显示,对侧竖脊肌—对侧髂腰肌最先激活,然后是对侧背阔肌,最后为菱形肌,但是三者之间并没有统计学上的差异。

2.4 提抱技术中主动肌与拮抗肌的做功效能分析

在古典式摔跤运动员使用提抱技术时,动作的成功率和分值取决于提抱对手离地的速度以及在空中将对手翻转腾空的幅度。从主动肌方面来说,能够看出背阔肌做功百分比最高平均值为 35％,而肩胛提肌次之,为 20％。由此可见,在提抱技术动作中颈部后抬及腰背上挺向后伸展是提抱技术的动力来源 (不考虑下肢蹬伸的因素）,且在提抱过程中运动员除了要克服地心引力的作用以及对手自重的影响,还要克服自身肌肉的拮抗肌做离心运动的阻力。因此,竖脊肌作为人体直立、维持脊柱稳定、平衡的重要肌肉及躯干伸展爆发力的主动肌,在提抱技术中的做功百分比达到 16％(图 1）。

而从做离心运动的拮抗肌来说,主要的拮抗来自髂腰肌及对侧竖脊肌的抗力,竖脊肌和腹肌是拮抗肌,腹肌在提抱技术的预备阶段,做功百分比越低,运动员提抱的干扰也会越少,意味着提抱动作的速度和爆发力越快；但是,在提抱动作后期,腹肌的放电量则伴随着竖脊肌和背阔肌的伸展有同步显著上升的趋势。说明可以通过观测运动员在提抱动作不同阶段的主动肌群和被动肌群的激活顺序及放电量,来评估运动员技术动作的连贯性和使用的准确率。

3 结论与建议

1.在古典式摔跤跪撑提抱技术动作中,所测得的 6块腰背肌肉中,古典式摔跤运动员在使用提抱技术中的第二阶段——提抱发力阶段,以腰背肌肉中的背阔肌、竖脊肌放电量为最大,活动最为明显。运动员应加强以上肌肉的快速力量、反应力量和力量耐力训练。

2.在提抱发力过程中,除了主动肌积极放电外,拮抗肌也参与积极放电,主动肌的激活顺序是从竖脊肌到背阔肌,竖脊肌两侧同时收缩可使脊柱后伸,提高提抱的爆发力。背阔肌的做功百分比为最高,表明背阔肌的做功能力能能够维持提抱对手的持久力,这种肌肉做功与收缩方式对于确保提抱动作成功和得分高低,具有重要意义。

3.研究发现,高水平运动员之间存在的差异就体现在中枢神经系统对拮抗肌的支配上,因此,应该注重拮抗肌如腹肌、对侧竖脊肌的训练,且应增加中枢神经系统对拮抗肌的强化刺激,有针对性地进行引体向上、提拉杠铃、对抗提抱、负重提抱假人等专项性力量练习。

4.在使用表面肌电仪对摔跤运动员进行测试分析时,由于在同一个动作中不同肌肉工作性质是不一样的,有的是做离心运动,有的做向心运动,因此,应该分别研究向心工作和离心工作时肌肉的激活顺序,以更加全面地评价运动员肌肉做功的能力。

[1]郭东,吕季东,龙跃王,等.男子古典式摔跤运动员腰背肌力特征的研究[J].中国体育科技,2009,45(2）：51-53.

[2]刘卫军.摔跤[M].北京：北京体育大学出版社,2002：128-132.

[3]闵永健.关于国际摔跤古典式摔跤抱提技术特点新探[J].南京体育学院学报,2007,21(5）：125-126.

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

[5]薛豹.浅析古典式摔跤跪撑技术的应用和研究[J].安徽体育科技,2008,29(4）：39-40.

[6]《运动生物力学》编委会.运动生物力学[M].北京：人民体育出版社,1996：207-215.

[7]张连强,马忠义.现代摔跤与训练[M].西安：陕西人民出版社, 1998.

[8]张秀丽,刘卉,刘学贞.国家队射箭运动员动作技术的肌电特性[J].中国体育科技,2007,43(6）：71-74.

[9]CARLO J,DELUCA.The use of surface electrom yography in biom echanics[J].JApp lB iomechanics,1997,(13）：135-163.

[10]FIETE LANGE,TIEMEN W VAN W EERDEN,JOHANNES H VAN DER HOEVEN.A new surface electrom yography analysis method to determ ine sp read ofmuscle fiber conduction velocities [J].App l Phvsio l,2002,93：759-764.