中长跑运动员跑台跑与场地跑下肢肌肉工作情况的比较分析

赵晓光，周君一，陈 琳

（1.北京体育大学 研究生院，北京 100084；2.河北体育科学研究所，河北 石家庄 050011）

中长跑运动员跑台跑与场地跑下肢肌肉工作情况的比较分析

赵晓光1，周君一2，陈 琳2

（1.北京体育大学 研究生院，北京 100084；2.河北体育科学研究所，河北 石家庄 050011）

目的：通过EMG记录分析跑台跑和场地跑肌肉用力情况特征，比较这两种状态跑时肌肉用力方式的各自特点。方法：11名中长跑运动员，每名运动员分两天测试，随机让其以10 km／h、12 km／h、14 km／h、16 km／h、18 km／h的速度在场地和跑台（0%、5%、10%坡度）运动6min，每种速度跑之间间歇10min。使用便携式Megawin ME－6000肌电仪记录其下肢肌群（臀大肌、股外侧肌、股二头肌、腓肠肌内侧头、胫骨前肌）EMG变化情况。结果表明：在肌肉用力方面，5%坡度的跑台跑可以模拟场地跑，而10%坡度的跑台跑则可以给予下肢肌群更强的刺激，以满足训练的需要；跑台跑时，胫骨前肌需要比在场地跑时动员更多的运动单位参与工作，而跑台的坡度和速度增加对动员更多的运动单位影响不大。

中长跑运动员；跑台跑；场地跑；肌电图；积分肌电；平均功率频率

近年来，运用跑台来进行训练方兴未艾。跑台一方面不受外部天气和温度条件的影响，另一方面它占用的面积很小且可以定速、定时、定距、定坡度，一些高水平的中长跑运动员甚至将跑台训练作为一种创新的训练方法。跑台除了研究受试者在不同跑速下的运动方式和特征之外［1－5］，还可以监控心肺和代谢的情况来评估中长跑高水平运动员的能量消耗和其他一些生理学指标［6－10］。随着表面肌电技术的不断发展与完善，我们可以通过表面肌电图来比较与分析受试者在跑台运动过程中肌肉活动变化的情况［11－16］。那么，跑台上进行运动与在实际场地上运动所获得的运动效果在肌肉用力方面是否一致？对此，国内外许多研究人员和学者进行了大量的实验研究。但有关这两种运动方式的用力方式是否相同存在着争议［11－17］。本研究通过测定跑台跑和场地跑肌肉用力情况特征，阐明这两种运动方式的相关与不同，比较不同状态跑时肌肉用力方式的各自特点，从而使跑台的实验测试和训练能够更好地服务于运动训练之中，科学地指导运动与训练实践。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

男性中长跑二级运动员11名，年龄17.29±3.55岁，身高175.71±3.59 cm，体重61.29±2.14 kg。实验前24 h内没有进行剧烈的运动，无肌肉疲劳现象。

1.2 研究方法

1.2.1 肌电测试

采用便携式Megawin ME－6000肌电仪与佳能摄像机对跑台跑和场地跑进行测试；采用Megawin肌电分析软件对跑台跑和场地跑下肢的肌肉活动状态进行EMG分析。

肌电图测试所测量的肌群为优势腿的下肢各屈伸肌群，包括臀大肌、股外侧肌、股二头肌、腓肠肌内侧头、胫骨前肌。

场地测试在室外标准的400m塑胶田径跑道上测试；跑台测试在实验室内进行。每次测试前预热测试仪器，同时受试者先做15－20min的准备活动，休息5min后戴上便携式肌电仪并有摄像机同步记录。每名受试者实验分两天进行，随机让其以10km／h、12km／h、14km／h、16km／h、18km／h的速度在场地上和坡度为0%、5%、10%的跑台上跑6min，每种速度跑之间间歇10min。记录每组的EMG并保存数据。

1.2.2 数据收集与处理

数据收集均采用肌电仪自带的分析软件进行分析并收集保存。实验数据采用SPSS13.0软件进行统计学处理。对相关的肌电变量参数进行统计学配对T检验（双侧），显著性水平P＜0.05。

2 实验结果

2.1 场地跑时跑速增加对下肢肌群的影响

在场地跑时，下肢肌群的IEMG一般都存在随着跑速的增加而逐渐增大的趋势。由表1可知，胫骨前肌、股外侧肌、股二头肌以及臀大肌的IEMG均随着跑速的增加而逐渐增大。仅腓肠肌内侧头不存在这样的趋势，腓肠肌内侧头的IEMG在跑速为14km／h时达到最大值，之后随着跑速的增加，其IEMG不再高于此值。

由表2可知，胫骨前肌和股外侧肌在场地跑时，随着跑速的增加，MPF逐渐减小。

表1 不同跑速下跑台和场地跑下肢肌群IEMG情况 uVs

2.2 跑台跑时跑速增加对下肢肌群的影响

在各个坡度跑台跑过程中，腓肠肌内侧头、股外侧肌、股二头肌和臀大肌的IEMG均随着跑速的增加而逐渐增大。胫骨前肌在0%以及5%坡度跑台跑时，IEMG也随着跑速的增加而逐渐增大。但在10%坡度跑台跑时，其IEMG在跑速为14km／h时达到最大值，之后随着跑速的增加IEMG不再增大。

跑台跑过程中，所测肌群的MPF随着跑速的增加规律性变化不明显。

2.3 跑台跑时坡度增加对下肢肌群的影响

跑台跑时，腓肠肌内侧头、股外侧肌、股二头肌和臀大肌在所测的各个跑速跑中，其IEMG均随着坡度的增加而逐渐增大。而胫骨前肌在较慢速（10－14km／h）跑台跑时，其IEMG也随着坡度的增加而增大。但当跑速在16km／h以上时，IEMG随着跑台坡度的增加而不再增大；同时发现下肢大多数肌群都有其场地跑时的IEMG均高于0%坡度的跑台跑的趋势。仅臀大肌与之相反。

跑台跑时，跑台坡度的增加对下肢肌群MPF的规律性变化不明显。

3 分析与讨论

3.1 场地跑和跑台跑时受试者IEMG的变化

表面积分肌电（IEMG）是对肌电图上的肌电变化曲线与时间横轴之间所包绕面积的积分，可以反映一段时间内肌肉的肌电活动强弱。许多学者研究发现［18－20］，肌肉张力与IEMG存在线性关系，即随着肌肉用力或是产生肌张力的增加，肌电信号的IEMG也会随之增加。本研究结果也证明了这一点，大多数下肢肌群不论是在场地还是跑台跑，均随着跑速或者跑台坡度的增加而逐渐增大。同时发现，在场地跑时，14km／h的跑速可以最大程度的激发腓肠肌内侧头参与工作。在10%坡度的跑台跑时，14km／h的跑速也可最大程度的激发腓肠肌内侧头参与工作；在跑速相同的情况下，虽然未发现其有显著性差异，但所测下肢肌群（除臀大肌外）其场地跑时的IEMG均高于0%坡度的跑台跑，此结果与Murrar［16］等人的观点相驳 （Murrar等人认为0%坡度跑台跑的IEMG大于场地跑）。此结果也说明胫骨前肌、腓肠肌内侧头、股外侧肌、股二头肌在场地跑时比在0%坡度跑台跑募集更多的运动单位参与工作，一般来说，在跑速相同的情况下，人体在0%坡度的跑台上跑比在场地上跑要轻松一些；但当跑台坡度为5%时，所测得的下肢肌群（臀大肌除外）的IEMG值与场地跑值相当，说明5%坡度跑台在肌肉用力方面可以模拟场地跑。而10%坡度的跑台跑则可以给下肢肌群更强的刺激，使肌肉承受的负荷更大，有利于肌肉对更大负荷的适应，以达到训练的目的。

表2 不同跑速下跑台和场地跑下肢肌群MPF情况 Hz

3.2 场地跑和跑台跑时受试者MPF的变化

在肌电图的频域分析方面，将EMG信号进行快速傅里叶转换（FFT），可获得EMG信号的频谱或功率谱。肌电图功率谱（频谱）及其代表值平均功率频率（MPF）和中心频率（MF）的研究一般集中在肌肉工作至疲劳时的功率谱左移，即低频成分增加和高频率成分减少，一般认为快肌运动单位先疲劳，从而要募集更多的慢肌运动单位所致［18－20］。研究发现，在场地跑时，胫骨前肌和股外侧肌随着跑速的增加MPF逐渐减小，说明它们要募集更多的运动单位参与工作。在跑台跑时，下肢肌群的MPF并未随着速度或者坡度的增加而发生明显变化；腓肠肌内侧头、股外侧肌、股二头肌、臀大肌在0%坡度跑台跑时的MPF高于场地跑，胫骨前肌则相反，说明胫骨前肌在跑台跑时需要募集更多的运动单位参与工作。

4 结论

（1）在肌肉用力方面，5%坡度的跑台跑可以模拟场地跑，而10%坡度的跑台跑则可以给予下肢肌群更强的刺激，以满足训练的需要。

（2）跑台跑时，胫骨前肌需要比在场地跑时动员更多的运动单位参与工作，而跑台的坡度和速度增加对动员更多的运动单位影响不大。

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Comparison of working of lower limb muscles in treadmill running and court running of middle and long distance race athletes

ZHAO Xiao－guang1，ZHOU Jun－yi2，CHEN Lin2
（1.Graduate Dept.，Beijing Sport Univ.，Beijing 100084，China；2.Hebei Sports Science Research Inst.，Shijiazhuang 050011，China）

goal：the paper compares the muscle power features of the treadmill running and court running with EMG record.Method：11 middle and long distance race athletes are tested for two days with the speeds of 10，12，14，16 and 18km／h on the treadmill and court respectively.Each test lasts for 6 minutes with 10 minutes intervals.The portable megawin ME－6000 myoelectricapparatus was used to record the EMG changes of their lower limb muscle groups.The paper reveals that the treadmill running with 5%slope can be simulated as the court running and the 10%slope can give more stimulation to the lower limb muscles.There are more demand on the shinbone muscle in treadmill running than court running while the slope and the speed of the treadmill has little influence on the demand of the sports units.

middle and long distance race athlete；treadmill running；court running；electromyography；IEMC；average power frequency

G804.23

A

1672-268X（2011）06-040-03

（2011-08-14收稿）