我国优秀竞走运动员核心肌群功能性特征及其对技术的影响

于红妍，王卫星，蔡 皿

我国优秀竞走运动员核心肌群功能性特征及其对技术的影响

于红妍1，王卫星2，蔡 皿1

目的：分析竞走运动员核心肌群的功能性特征，探讨核心肌群功能性特征对竞走技术的影响。方法：对我国6名优秀20 km竞走运动员主要核心肌群进行表面肌电测试和等动肌力测试。结果：（1）左右侧同名肌的MPF和AEMG存在显著性差异（P＜0.05）。BF和RF协调性随运动速度的提高而下降；导致支撑腿着地时膝角减小5.5°、摆动时膝角增大15.4°。（2）核心肌群等动肌力不平衡。躯干左右侧旋转和屈伸相对峰力矩之比分别为48.7%和37%。髋膝关节屈伸肌力的总不平衡比为分别为34.3%±45.7%和18.8%±5.9%。肌力的不平衡导致支撑阶段两侧髋关节角位移差达到19.4°±9.9°，膝关为2.2°±1.6°。结论：核心肌群的上述特征将导致运动中身体稳定性的下降。建议运动员加强核心肌群的协调性与力量的平衡性训练。

核心肌群；功能性特征；竞走技术

在20世纪90年代初，由欧美学者提出的核心力量训练，由于在训练理念和训练方法等方面对传统力量训练作出了补充和发展，已在我国多个国家队的训练中被广泛接受和采用[1-2]，但是如何将核心力量训练与专项特征相结合成为众多学者和教练员亟待解决的问题。本研究尝试从核心肌群的表面肌电特征和力量的平衡状况两个方面分析竞走运动员核心肌群的功能性特征及其对竞走技术的影响，希望为竞走运动员核心力量训练提供参考，也为核心力量研究的专项化提供思路。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以我国6名优秀20 km竞走运动员为研究对象，6人均参加了2008年北京奥运会20 km竞走比赛，代表目前国内该项目的最高水平（见表1）。

表1 研究对象基本情况

1.2 测试肌群的选取

参考国内外对于“人体核心”位置的界定[1-6]，将人体肌肉的起止点或起点或止点位于膈肌以下至盆底肌之间共67块（33对+1块膈肌）肌肉确定为人体的核心肌群[2]。根据竞走技术特点及步态的生物力学分析可知[7]，在支撑腿支撑后蹬的基础上，身体前进的动力主要来源于髋关节的转动、摆动腿的前摆以及两臂的协调配合摆动。所以，本研究从人体67块核心肌群中选取了腰髋部周围的臀大肌、腹外斜肌、腹直肌和竖脊肌、使两臂摆动的背阔肌以及影响大腿摆动的股直肌（RF）、阔筋膜张肌、股二头肌长头（BF）共8对肌肉进行表面肌电的监测。

1.3 测试仪器与设备

表面肌电信号通过芬兰MegaME3000P表面肌电测试仪（采样频率1 000 Hz，共模抑制比（CMRR）值为110 db，最大漂移噪音绝对值≤1．6 uV，带通滤波范围 8 Hz～500 Hz）采集。采集到的肌电信号通过同步信号采集卡导联在一台装有MegaWin2．4表面肌电分析软件的便携式电脑。电脑和Qualisys红外远射运动技术测试系统相连（该系统由6台拍摄相机组成，拍摄频率250帧/s），并通过激发器实现视频与肌电信号的同步。等动肌力测试采用德国D&R公司生产的IsoMed2000多关节等速测试仪，并配备标准化测试软件及配件。

作者单位：1.上海交通大学体育系，上海200030；2.北京体育大学科研中心，北京100086。

1.4 测试方法与指标选取

1.4.1 等动肌力测试 （1）测试前首先对整个测试系统进行常规校正，然后严格按等速肌力测试要求固定好体位。测试方案见表2。

表2 等动肌力测试方案

（2）测试指标 峰力矩（Nm）、相对峰力矩（Nm/kg）、躯干、髋和膝关节屈伸肌相对峰力矩比值（F/E）等。

1.4.2 表面肌电与运动技术的同步测试 （1）测试方法。调试好肌电测试系统后，严格按系统软件提供的方法，按着电极通道序号依次贴好参考电极和记录电极，并对系统进行零点漂移检查和噪音检查。Qualisys运动技术测试系统的测试，首先对测试范围在X轴、Y轴和Z轴内进行三维坐标参数标定。选取身体两侧的肩部、髂前上脊、股骨大转子、膝关节、踝关节等10个关节的外侧骨性为标志点贴感光小球。为了分析不同速度下被测肌群的肌电特征，每一运动员以3．6 m/s和4．3 m/s两种速度进行直线运动（依据6名运动员参加2008年“好运北京国际田联竞走挑战赛”中，第5 km至16 km男女运动员的平均速度）。当运动员进入标定范围时开始打同步标记，系统同步采集肌电与运动技术信号。运动员完成直线运动绕回到出发点时记为一次，每一速度共记录4次。

（2）测试指标。利用MegaWin2．4肌电信号处理软件，通过信号频谱分析程序，提取平均肌电波幅（AEMG）、平均功率频率（MPF）两项指标，并对每对核心肌进行做功与负荷分析。运动学指标为髋关节角度、膝关节角度、髋、膝关节的角位移、角位移差（角位移差＝左侧关节角位移－右侧同名关节角位移）。

1.5 统计学处理

应用SPSS17．0软件包分别计算左右侧核心肌在连续3个复步中的AEMG和MPF的平均值，并进行配对T检验。所有结果用均数±标准差表示。

2 研究结果与分析

2.1 运动过程中核心肌表面肌电的功能性特征

AEMG和MPF分别代表肌电的时域和频域特征。表3是对6名运动员在3．6 m/s速度下，连续3个复步中的左右侧同名肌MPF和AEMG平均值进行的配对T检验结果。结果显示，运动员左右侧对称肌的肌电的AEMG和MPF均存在着显著性差异（P＜0．05）。

表3 3.6 m/s速度下6名运动员左右侧对称核心肌群MPF（Hz）和AEMG（μV）指标变化（S±D）

对6名运动员运动中核心肌做功量（uVs）的统计结果显示，在相同的运动速度下，8对核心肌群中发挥主导作用的肌群不相同，而且左右侧同名肌做功大小也不相同。以运动员F1和F2为例，在连续完成3个复步过程中，F1的阔肌膜张肌在整个运动过程中做功量最大，尤其是右腿的阔肌膜张，其做功大小占到总做功量的18%，而左腿为11%，两者差异达到了7%左右。F2以臀大肌和阔肌膜张肌做功为主，左右侧腹直肌做功相差最明显。从核心肌群的这一特征可以看出，竞走运动员技术动作除符合运动生物力学原理以外，还要考虑肌群的做功和做功均衡性的问题。该结果也为运动员开展个性化的核心力量训练提供了依据。

2.2 左右侧对称核心肌等动肌力的功能性特征

为了分析躯干左右侧的旋转和屈伸肌群力量的平衡状态，分别将躯干左侧旋转的相对峰力矩与右侧相比（LRot/RRot X100%），躯干的前屈与后伸的相对峰力矩相比（Flex/Ext×100%）。从图1可以看出，30°/s时，6名运动员躯干左右侧旋转的相对峰力矩不平衡，其中以运动员F3最为明显，二者相差48．7%。躯干屈与伸的肌力也有着不同程度的差异，运动员M2屈肌力量小于其伸肌力量的37%。

用关节肌力的不平衡比来分析下肢髋膝关节屈伸肌力量的平衡状态。关节肌力不平衡比＝（左侧关节相对峰力矩-右侧同名关节相对峰力矩）/左侧关节相对峰力矩×100%。关节肌力的总不平衡比＝关节屈肌力量的不平衡比＋伸肌力量的不平衡比。通过计算（见图2、图3），在60°/s速度下，髋关节屈伸肌力的总不平衡比为 34．3%±45．7%，膝关节为 18．8%±5．9%。240°/s速度时，髋关节屈伸肌力的总不平衡比为27．4%±19．2，膝关节为13．2%±5．5%。由此可以看出，运动员髋膝关节屈伸肌力普遍存在着不平衡的现象，而且运动员之间的个体差异较明显。

图1 30°/s时躯干左右侧旋转和屈伸相对峰力矩之比

2.3 股直肌和股二头肌的协调性对膝关节角度的影响

将运动员在3．6 m/s和4．3 m/s速度下，左腿膝关节角度在一个复步内的角度变化曲线进行拟合发现，不同速度下的两条膝关节角度变化的曲线并不能够完全吻合。在支撑腿着地瞬间，6名运动员在 3．6 m/s 速度时膝关节角度为 172．7°±2．3°，而高速下为168．2°±1．5°，下降了 5．5°左右。竞走裁判规则要求“前腿从着地瞬间到垂直位置必须始终伸直”，而此时较高速度下膝关节角度的减小将对技术的判罚十分不利[8]。同样，摆动腿屈膝摆动过程中，4.3 m/s速度时的膝关节角度比3.6 m/s增大15.4°±3.4°。我国竞走运动员的步幅相对国外优秀运动员普遍偏小，而此时，摆动腿膝角增加将影响步幅的提高。可见此时，运动速度提高后着地腿和摆动腿的膝关节角度对竞走技术产生了不利的影响。

股直肌和股二头肌是影响膝关节角度的一对重要核心肌群，分析过程中，将运动员在3.6 m/s和4.3 m/s速度下，股直肌和股二头肌在连续3个复步中放电幅值按放电时序进行拟合（见图4、图5）。通过比较发现，在低度下的股直肌和股二头肌的放电节奏伴随着膝关节的屈与伸，出现了“一张一弛”交替性的协调放电的特征。当运动速度提高后，在膝关节的屈与伸的同时，股直肌和股二头肌放电节奏受到了影响，在多个动作时相内表现出了共同收缩、持续放电的特点。由于股直肌和股二头肌在形成膝关节角度上是一对主动肌与对抗肌的关系，运动中二者的同时收缩将会影响运动中膝关节角度的变化。影响程度还有待于用量化的方法做进一步的分析。

图2 60°/s运动员左右侧髋膝关节肌力量总不平衡比

图3 240°/s运动员左右侧髋膝关节肌力总不平衡比

图4 3.6 m/s时F1的BF和RF在连续3个复步中放电幅值的时序拟合

图5 4.3 m/s时F1的BF和RF在连续3个复步中放电幅值的时序拟合

2.4 髋膝关节屈伸肌力量的不平衡对运动中髋膝关节角位移的影响

本研究统计出4.3 m/s时，6名运动员在前、后支撑阶段左右侧髋膝关节的角位移的差（见图6、图7）。结果显示，6名运动员在支撑阶段髋关节角位移差平均为19.4°±9.9°，其中以运动员F2在前支撑阶段位移差最大，为35.4°。膝关节角位移差平均为2.2°±1.6°，最大达到5.3°左右。根据动量定理，冲量等于动量的变化量，当环节质量m和旋转半径r是一个常量，在运动速度一定时，肌肉收缩的力量F直接与Δω相关，即肌力不等可以直接导致关节角度的变化量不同。根据上面分析结果，6名运动员下肢左右侧髋膝关节的屈伸肌力都存在着明显的差异，所以，将会导致左右侧髋膝关节角位移的变化量不相同。

下肢髋膝踝角度是运动中身体重心的调节器，运动中6名运动员左右侧髋膝关节角位移的差异，必然导致引运动中身体重心的稳定性的下降。而且，关节力量的不平衡会增加运动损伤的发生的可能[9-11]。所以，建议运动员在核心力量训中，关注肌肉力量的平衡性发展。从这个角度来看，核心力量训练不仅是平衡性的训练，也是追求力量平衡的训练。

图6 3.6 m/s时运动员左右侧髋关节在支撑阶段角位移差

图7 3.6 m/s时运动员左右侧膝关节在支撑阶段角位移差

3 结论与建议

（1）在运动过程中，6名竞走运动员左右侧对称肌的做功大小不相同。股直肌和股二头肌协调性随运动速度的提高而下降。这使支撑腿在着地时膝角减小、摆动时膝角增大。膝角的这种变化容易导致技术犯规。（2）6名运动员躯干的旋转、屈伸以及左右侧髋膝关节屈伸的等动肌力都不平衡。这种不平衡导致了在支撑阶段异侧髋膝关节角位移的明显差异，进而影响了运动中身体重心的稳定性。（3）建议竞走运动员在核心力量训练中注重异侧同名核心肌力量的平衡训练以及针对不同运动员开展个性化的核心肌的协调性训练。

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Functions of the Core Muscles and Its Effects on Technique During Race Walking

YU Hongyan1，WANG Weixing2，CAI Min1
（1．Dept．of PE，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200030，China；2．Beijing Sports University，Beijing 100086，China）

Purpose：To find the function of core muscles of race walkers and the effects of the functions of core muscles on walking technique．Method：Two tests of SEMG and isotonic muscle strength of main core muscles were conducted for 6 elite 20 km race walkers．Results：There are significant different on MPF and AEMG on the same muscles （P＜0．05）．The coordination between BF and RF decreased with the speed increased，which caused the knee joint angle declined 5．5°on support leg during landing and increased 15．4°on swing leg during swing．Isotonic strength of core muscles are imbalance．The percent of LRot/RRot and Flex/Ext on trunk were 48．7%and 37%．The percent of imbalance of hip joint was 34．3%±45．7%，knee joint was 18．8%±5．9%．The imbalances of core muscles make left and right hip joint angle different to 19．4°±9．9°and knee joint to 2．2°±1．6°during walking．Conclusions：The imbalance on SEMG and isotonic strength of core muscles will cause the body unstable during walking．The suggestions were proposed to pay more attention on the strength balance and coordination training of core muscles individually for race walkers．

core muscles；functional character；race walking technique

G 821；G804．22

A

1005-0000（2010）05-0378-03

2010-03-17；

2010-08-30；录用日期：2010-09-03

国家科技支撑计划项目（项目编号：2006BAK37B03）

于红妍（1976-），女，山东莱阳人，讲师，研究方向为运动训练与体质健康。