不同距离急停跳投起跳阶段腰腹部肌肉活动特征分析

杨瑞鹏，刘 飞

不同距离急停跳投起跳阶段腰腹部肌肉活动特征分析

杨瑞鹏1，刘 飞2

以西安体育学院院篮球队队员为研究对象，运用文献资料法、专家访谈法、试验法，对距篮框分别为4.6m、6.25m、6.75m时，急停跳投制动起跳起阶段腹直肌、腹外斜肌、背阔肌和竖脊肌的活动特征进行分析。结果显示：（1）在4.6m和6.25m处制动起跳投篮阶段，腰腹部被测试肌肉的用力特征变化趋势基本一致，左、右侧竖脊肌起主要作用；（2）与4.6m、6.25m处急停跳投相比，在6.75m处急停跳投时，右侧背阔肌和左、右侧腹外斜肌积分肌电值明显增大，且差异具有显著性（Plt;0.05）；（3）不同距离制动起跳阶段，腰腹部被测肌肉的放电顺序均以背阔肌最先激活，腹直肌最后激活；（4）随着投篮距离的增加，腰腹部被测肌肉的参与程度和贡献率均不同，但共同点是左侧竖脊肌的贡献率最大，右侧腹直肌的贡献率最小。

篮球；急停；跳投；起跳阶段；表面肌电

急停跳投是篮球技术中非常重要的一项技术，也是比赛中应用最多的投篮方式。从以往研究文献看，有关篮球运动中跳投教学与训练方面的论文很多，但大多从运动生物力学角度对其运动学特征进行分析，很少有人结合肌电测试仪对肌肉用力特征分析，尤其是针对腰腹部肌肉用力特征的研究更是凤毛麟角。腰腹部在急停跳投过程中扮演“桥梁”的作用，通过腰腹部的转化，下肢力量最终才能传递到手腕和手指[1]。

表面肌电信号（sEMG）是从皮肤表面通过电极引导、记录下来的一维时间序列信号，其时频特征与肌肉活动状态、功能状态间存在不同程度的关联性，能在一定程度上反映神经肌肉活动特征。另外，这种采集技术简便易行、无创伤，且对技术动作干扰少、易被测试者接受，因此在体育科学研究领域有着重要的实用价值[2]。

基于此，本文借助肌电测试仪（MEGA Electronic Ltd，MEGWIN6000）和高速摄像机对研究对象进行同步测试，分析不同距离跳投制动起跳阶段腰腹部主要体表肌肉肌电信号的变化特征，为篮球教学、训练中腰腹部的专项力量练习提供依据。

1 研究对象

以西安体育学院篮球队8名男性右手投篮队员为研究对象。所有受试者均理解试验意图，自愿参与本次试验，测试前24 h无剧烈运动，身体健康状况良好，且无皮肤过敏和神经肌肉病史，腰腹部无伤病，具体情况见表1。

表1 受试者基本情况表Table 1 basic subjects table

2 研究方法

2.1 文献资料法

在中国知网和万方数据库以“肌电测试”、“篮球”、“肌电”、“跳投”等为检索词，搜索到核心期刊文章和相关学位论文30多篇，为本文的研究设计奠定基础。

2.2 专家访谈法

主要就腰腹部肌肉选取点、肌电试验设计、试验的拍摄和测试注意事项等问题向西安体育学院解剖教研室和运动生物力学教研室相关专家学者进行咨询。

2.3 试验法

2.3.1 试验数据采集 数据的采集是运用数字摄像机和肌电仪同步测试所得。测试前被试统一进行准备活动，活动时间控制在25min左右。待被试适应环境且肌电发射信号器后，再进行表面肌电信号采集。正式测试共进行3次，以连续完成3个不同距离段的急停跳投为一次。

运动学数据运用索尼DCR-HC901数字摄像机进行采集，像素为300万，拍摄频率为25帧/s；拍摄位置设置在运动员急停跳投动作的左侧面；拍摄方式为定点拍摄；拍摄范围为接球两步急停跳投全过程。本文只对急停跳投制动起跳阶段动作进行分析，即制动前一步单脚着地开始到双脚起跳腾空离地瞬间这一阶段。

肌电数据采用 MEGA（Electronic Ltd，MEGWIN6000）16通道遥测肌电测试仪进行采集，采样频率设为1 000 Hz，滤过频率设为20～500Hz。所选取的腰腹部肌肉名称分别为：左、右侧腹直肌，左、右侧腹外斜肌，左、右侧背阔肌，左、右侧竖脊肌[3]。在常规清洁处理所测肌肉表面皮肤后，由专业人士统一确定肌电的位置，加适量导电膏后，将双极表面电极顺着肌纤维的方向粘贴在肌腹处皮肤表面，两电极相隔2 cm，同时放置一个参考电极在肌肉的末端（见图1）。所有电极均用绷带牢牢固定，以减少噪声信号干扰。

图1 各肌肉电极安置图Figure 1 eachm uscle electrode p lacement diagram

2.3.2 试验数据的处理与分析 运用MegaWin2.4软件对原始肌电信号进行整流、滤波、振幅标准化处理，再对处理后的信号数值进行分析。为了便于研究，对IEMG的处理采用标准化处理，即以8名队员中动作总时间最长的为1，其他7名运动员取其相对值，再用7名队员的IEMG结果除以r，获得最终的IEMG结果。运用SPSS17.0进行分析，经检验，数据符合正态分布且接受方差齐性的假设；采用单因素方差分析考察投篮距对腰腹部肌肉用力状况的影响；之后，选用LSD法进行均值多重比较，分析不同投篮距离之间的差异。

3 分析与讨论

3.1 不同距离急停跳投制动起跳阶段腰腹部肌肉的原始肌电图分析

原始肌电图是通过表面电极采集到没有经过处理的肌电信号变化，包含基本的肌电活动信息，可以直接定性研究肌肉肌电活动的时程长短和振幅强弱，以此反映出肌肉在某个动作中是处于静止状态还是运动状态，是起主要作用，还是次要作用，以及各肌群激活的时序特征[4]。下面以王××跳投原始肌电图（见图2）为例进行分析。

图2 王＊＊跳投原始肌电图Figure 2 Wang＊＊jum per originalEMG

通过对王××跳投原始肌电图分析，发现距篮筐不同距离急停跳投起跳时，主要用力肌肉基本一致，分别是左右侧竖脊肌、左右侧背阔肌、左侧腹外斜肌；在离地瞬间分别是左侧竖脊肌、左侧腹外斜肌、右侧侧背阔肌起主要作用，造成这种现象的原因很可能与投篮手（右手）有关。由于被试都是右手投篮，在接左侧传球后的急停跳投时，投篮手臂上摆的幅度要大于异侧手臂，此时右侧背阔肌用力程度较大。这时脊柱的弯曲角度也反射性地引起腰腹部肌肉用力程度发生变化，尤其是左侧竖脊肌、左侧腹外斜肌的收缩强度都相应增加。

3.2 不同距离急停跳投起跳阶段腰腹部肌肉积分肌电值的特征分析

对在距篮筐4.6m和6.25m处急停跳投制动起跳阶段的腰腹肌肉积分肌电值进行比较，发现随着投篮距离的增加，被测肌肉积分肌电值之间的变化差异不具有显著性（见表2）。其共同点是左、右侧竖脊肌积分肌电值较大，不同点是左侧背阔肌积分肌电值变化差异较大，但不具有显著性。

表2 不同距离跳投时各肌肉积分肌电值的多重比较-LSD分析结果Table 2 Differentdistance jumpers for each muscle IEMG o f them ultiple com parison-LSD analysis results

对在距篮筐为6.25m和6.75m处，急停跳投制动起跳阶段的腰腹部肌肉积分肌电值进行比较，发现随着投篮距离的增加，被测肌肉的肌电积分值均有不同程度的增加，且左、右侧腹外斜肌和右侧背阔肌的肌电积分值明显增大，且存在显著性差异（Plt;0.05），其余肌肉积分肌电值之间的差异无显著性（见表3）。这说明投篮距离的增加是左、右侧腹外斜肌和右侧背阔肌积分肌电值大幅度增加的主要原因。

对在距篮筐4.6m和6.75m处，急停跳投制动起跳阶段的腰腹部肌肉积分肌电值进行比较，发现在6.75m处急停跳投时，除右侧竖脊肌外，所测试的各个肌肉积分肌电值都有不同程度的增加，左、右侧腹外斜肌肌电分值明显增大，且存在显著性差异（Plt;0.05）（见表 4）。

表3 不同距离跳投时各肌肉积分肌电值的多重比较-LSD分析结果Table 3 Different distance jum pers for eachm uscle IEMG of the mu ltiple com parison-LSD ana lysis results

表4 不同距离跳投时各肌肉积分肌电值的多重比较-LSD分析结果Tab le 4 Differentdistance jumpers for each muscle IEMG of them ultiple com parison-LSD analysis resu lts

对于肌肉张力与肌电振幅之间的关系，人们很早就开始运用EMG研究，且普遍认为肌肉收缩强度加大，肌电图的幅度增加。著名运动生理学家ASTRANDPO在论述EMG与肌肉力量的关系时指出，由于EMG与肌肉力量有密切的关系，尤其是iEMG与肌肉张力的正相关，使EMG成为研究肌肉活动的一个理想手段[5]。BILDEDAU等研究认为，在相同的时间内某一肌肉的IEMG大小和其用力成高度正相关[2-6]。李永智认为，肌张力与iEMG或均方根振幅RMS存在线性关系，肌电图积分值的大小反映肌肉在活动时用力的大小[7]。IEMG和RMS值越大，表明肌肉协调用力能力越大[2]，即随着肌肉用力或产生肌张力的增加，肌电信号的iEMG也增加[8-9]。因此，肌电分值的大小在一定程度上可以反映肌肉用力程度的大小。

通过对距篮筐不同距离急停跳投制动起跳阶段的腰腹部肌肉积分肌电值进行比较发现：投篮距从4.6m增加到6.25m时（见表2），除左侧腹外斜肌外，其余肌肉的积分肌电值呈降低趋势，且差异不显著。所以在这2处急停跳投时，腰腹部被测试肌肉的用力特征变化差异不具有显著性，其变化规律基本一致。在6.75m处急停跳投时（见表3、表4），除右侧竖脊肌外，所测肌肉的积分肌电值全部呈不同程度的增加趋势。其中投篮距离在从4.6m→6.75m到6.25m→6.75m的增加过程中，左、右侧腹外斜肌和右侧背阔肌积分肌电值的变化差异具有显著性（Plt;0.05），这说明在此位置投篮时其用力程度变化的大小幅度较为明显。与6.25m处急停跳投相比，在6.75m处右侧背阔肌积分肌电值变化幅度差异很大，其增长幅度为69 uVs，这很可能与投篮手（右手）和投篮距离较远有关。因为被试接传球后，从单脚落地到双脚起跳过程中，伴随双臂的上摆，肘关节内收动作，而且投篮手臂上摆的幅度要大于异侧手臂。另外，双臂上摆同时必然拉长背阔肌和腹外斜肌，使肌肉收缩强度加强，所以积分肌电值也就变大。随着投篮距离的增加，为了能在更远的距离将篮球投进篮筐，肌肉间的协调关系必然发生改变，神经系统对不同肌肉参与程度的要求也进行适应性调节。当被试为适应投篮距离的增加，肌肉用力程度的大小必然发生改变，此时，由于右侧背阔肌是投篮时主要力量来源之一，所以该肌肉的积分肌电值也发生明显变化。

综上所述，在距篮筐4.6m和6.25m处急停跳投时，腰腹部被测肌肉的参与程度和活动规律基本一致。与4.6m和6.25m处的急停跳投相比，在6.75m处投篮时左、右侧腹外斜肌和右侧背阔肌积分肌电值明显增大，且差异具有显著性（Plt;0.05）。这说明，左、右侧腹外斜肌和右侧背阔肌在远距离急停跳投中起主要作用。

3.3 不同距离急停跳投起跳阶段腰腹部肌肉的贡献率特征分析

肌肉的贡献率是指某一块肌肉的放电量占完成这个动作时主要几块肌肉放电量总和的百分比，它属于相对指标，能够反映这块肌肉在完成这个动作中所起的作用大小[9]。

从肌肉在完成动作时的贡献率看，近距离（4.6m）跳投时起跳制动阶段贡献率依次是：左侧竖脊肌→右侧竖脊肌→左侧背阔肌→右侧背阔肌→左侧腹外斜肌→右侧腹外斜肌→左侧腹直肌→右侧腹直肌，其中左侧竖脊肌的贡献率最大（17.80%），右侧腹直肌的贡献率最小（10.66%）。在远距离（6.25m）跳投时起跳制动阶段贡献率依次是：左侧竖脊肌→右侧竖脊肌→右侧腹外斜肌→左侧腹外斜肌→右侧背阔肌→左侧背阔肌→左侧腹直肌→右侧腹直肌，其中贡献率最大的是左侧竖脊肌（17.71%），贡献率最小的是左侧腹直肌（8.13%）。与在4.6m处相比，在6.25m处跳投时的左、右侧腹外斜肌和左、右侧背阔肌的贡献率表现出不同幅度的增加，这可能与距篮框距离较远有关。因为跳投的出手高度随距离的增加而降低，出手时间随距离的增加而提前[10]。在远距离（6.75m）跳投时起跳制动阶段贡献率依次是：左侧竖脊肌→右侧背阔肌→左侧腹外斜肌→右侧腹外斜肌→左侧背阔肌→右侧竖脊肌→左侧腹直肌→右侧腹直肌，其中左侧竖脊肌的贡献率最大（15.84%），右侧腹直肌的贡献率最小（13.34%）。与4.6m和6.25m处相比，右侧背阔肌的贡献率（15.60%）出现明显增大现象，且大于6.25 m处跳投时右侧背阔肌的贡献率（12.80%）。这一点充分说明，右侧背阔肌的贡献率与投篮距离的远近有关。

从不同距离跳投制动起跳阶段腰腹部被测肌肉的贡献率排列顺序看，除背阔肌和在距篮筐6.25m处投篮时的腹外斜肌外，其余都是腰腹部左侧肌肉贡献率大于右侧肌肉贡献率。出现这种现象的原因很可能与当时传球队员在测试队员的左侧和投篮姿势有关。因为被试在接左侧传球后都是以左脚先着地而制动起跳，此时脊柱的弯曲角度会反射性地引起腰腹部肌肉的变化，造成腰腹部左侧肌肉收缩强度适度增加。由于被试都是右手投篮，所以投篮时右侧手臂上摆幅度要大于左侧手臂，这种投篮姿势造成身体或脊柱向左侧微微旋转和弯曲，此时腰腹部左侧肌肉的收缩强度也会相应增加。

表5 不同距离跳投起跳阶段腰腹肌肉贡献率（%）Table 5 Different distance jum per takeoff stage waistabdomen muscle contribution rate（%）

综上所述，在距篮筐不同距离投篮时，腰腹部被测肌肉的参与程度和贡献率不同，但共同点是左侧竖脊肌的贡献率最大，右侧腹直肌的贡献率最小。随着投篮距离的增加，急停跳投时腰腹部肌肉用力程度的大小发生相应改变，尤其是右侧背阔肌的用力程度出现大幅度增加。因此，在较远距离投篮时右侧背阔肌的作用非常重要。

3.4 不同距离急停跳投制动起跳阶段腰腹部肌肉放电时序特征分析

肌肉的放电顺序反映肌肉肌电活动顺序或发力顺序[11]，肌肉的发力顺序体现动作节奏是否协调一致，进而决定动作完成质量的优劣。因此，急停跳投时各肌肉在肌电图中表现出来的时间顺序，可以反映起跳时动作过程的用力顺序。

距篮筐不同距离跳投时都是右侧背阔肌最先开始放电，右侧腹直肌最后放电；从放电顺序看，背阔肌要比竖直肌、腹外斜肌和腹直肌的放电时间早；不同的是在4.6m处急停跳投时，背阔肌被激活之后，左、右侧竖脊肌同时放电；另外，随投篮距离的增加，出现右侧竖脊肌早于左侧竖脊肌提前放电现象（见表6）。这是由于不同距离跳投时起跳高度和出手时间的差异造成的。

表6 不同距离急停跳投起跳阶段肌肉开始放电顺序Table 6 Different distance stopped urgent for takeo ffstage m uscles start to discharge sequence

综上所述，在不同距离急停跳投时，背阔肌的用力时间要早于腹外斜肌和腹直肌；除在4.6m处急停跳投是左、右侧竖脊肌同时用力外，在其他两处都是右侧竖脊肌的用力时间早于左侧竖脊肌。

4 结 论

（1）制动起跳投篮阶段，4.6m和6.25m处腰腹部各块肌肉的积分肌电值变化趋势基本一致，即肌肉的用力程度变化趋势基本一致。（2）制动起跳投篮阶段，左、右侧竖脊肌和左、右侧背阔肌以及左、右侧腹外斜肌起主要作用。随着投篮距离的增加，在距离篮筐6.75m处跳投时左、右侧腹外斜肌和右侧背阔肌成为主要用力肌肉，且具有重要作用。（3）制动起跳投篮阶段，腰腹部各块肌肉的放电顺序为背阔肌最先激活开始放电，腹直肌最后放电，这说明背部肌肉早于腹部肌肉被激活。（4）随着投篮距离的增加，腰腹部各块肌肉的参与程度和贡献率表现不同，但共同点是左侧竖脊肌的贡献率最大，右侧腹直肌的贡献率最小。

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Analysis of Waist and Abdomen Muscle Activity Characteristics in the Pull-up Jumper Take-off Stage from Different Distances

YANG Ruipeng1，LIU Fei2
（1.Dept.of PE，Xianyang Normal University，Xianyang 7120001，China；2.Qinling Middle School，Xingping 713100，China）

Basketball team of Xi'an Physical Education University was selected as the subject.By themethod of literature，expert interview method，experimentalmethod，respectively analysis from the basket for 4.6m，6.25m，6.75m，urgent for brake stopped jumping stage rectusmuscle and abdominal external oblique muscle，latissimus dorsi and vertical spinal muscular activity characteristic.Results：（1）In 4.6m and 6.25m place brake dive shooting stage，waist abdomen is testing the muscle force characteristics have almost the same change trend and left and right vertical ridge muscle plays a main role.（2）4.6m，6.25m place urgent for arrest，compared to the 6.75m place stopped urgent cast，the right latissimus dorsi and left and right abdominal external obliquemuscle integralmyoelectricity value increased，and with significant difference（P＜0.05）.（3）In different distance brake takeoff stage，waist abdomen was testmuscle discharge sequence are latissimus dorsi first activation，rectus finally activation.（4）With the increase of the shot distance，waist abdomen muscle tested the participation and contribution are different，but in common is the contribution of the left vertical ridgemuscle on the right side of the largest，the contribution of rectusminimum.

basketball；urgent for jump shot；take-off stage；surface electromyogram

G 841；804.22

A

1005-0000（2013）01-085-04

2012-09-10；

2012-12-20；录用日期：2012-12-21

杨瑞鹏（1980-），男，陕西渭南人，讲师，研究方向为体育教学与训练。

1.咸阳师范学院体育系，陕西咸阳712000；2.兴平市秦岭中学，陕西兴平 713100。