太极拳搂膝拗步动作下肢肌肉肌电特征分析

李巧玲 韩衍金

（1.北京体育大学，北京 100086；2.吉林师范大学体育学院，吉林 四平 136000）

太极拳是一种柔和缓慢的拳术，练习时要求：体松心静、呼吸自然、意领形随、身形兼备。经过几十年来的研究表明[1-4]，太极拳具有修心养性、强身健体、治疗疾病的功效，成为国际性医疗体育保健项目。近年来，国内学者对太极拳锻炼的生理、心理效应及健身原理已有许多研究[5-8]，但对太极拳锻炼运用“意识引导动作“产生的肌肉变化的研究还未见报道，本文试图通过肌电测试太极拳搂膝坳步动作练习时“意识引导动作”产生的肌肉运动变化特征，探索“意识引导动作”对肌肉产生的影响，以期为太极拳健身爱好者提供一种新的健身理念。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

以左侧搂膝拗步动作为例，受试对象为北京体育大学校代表队太极拳运动员6名，其中武英级运动员3员，一级运动员3名，平均年龄、身高、体重分别为20±3.79岁，176.00±7.94cm，69.67±8.08kg。

1.2 研究方法

1.2.1 实验仪器

（1）Megawin6000导表面肌电测试仪（芬兰，Mega公司），可同步采集 16导肌电，采样频率 1OOOHz；（2）（QUALISYS一MCU5OO）红外线远射测试系统（见图1）。

1.2.2 实验过程

实验分为实验组和对照组，对照组：按照搂膝拗步动作的路线和方向进行肢体动作练习，无须意识配合动作；实验组：动作过程及动作要领同对照组，不同点是：练习时，要求用“意识引导”动作并配合呼吸。为保证动作质量和研究需要，两组受试者各进行三次搂膝拗步动作测试，同步记录肌电和运动轨迹信号，并存储于电脑。

本实验选择下肢左右两侧共16块肌肉采集肌电信号，如表1。在运动轨迹信号采集上，共用9个红外光反射标志物固定其测试部位各关节点上，其中左右髋2个，位于大转子最高点；左右膝2个，股骨外上髁；左右踝2个，胫骨外踝最高点；后腰1个，第五腰椎棘突；脚尖2个，跖趾关节点。

表1 搂膝拗步下肢各肌肉名称及编号

图1 受试者在实验过程中

1.2.3 数据统计分析

将两组练习时间进行百分比处理，统一为标准时间段。肌电处理数据主要为：积分肌电（IEMG）、肌肉的激活顺序、持续时间，将肌电信号中IENG值大于最大值的20%，且时间大于0.05秒的部分为肌肉激活区。关节运动特征指标数据主要利用QUALISYS相关的QTools软件和Excel 2003软件进行计算和统计。数据进行Spss 16.0软件系统处理，配对样本T检验，采用平均值±标准差方式，差别的显著性和高度显著性分别定义在P＜0.05、P＜0.01。

2 研究结果与分析

2.1 关于对太极拳意识的阐述

“意识”（想象力），是一种神经系统调节下的人体心理活动，古代中国唯物主义者认为意识随着物质性的气的聚散而存在或消失[9]，其传递途径是通过气以生物电形式沿神经和神经体液两种途径[10]调控身体动作。

太极拳的“意识”是指在练习中把握、支配、调控演练动作的各种思维活动。太极拳练习时要求用“意识”引导动作，它的运动效果是靠人的大脑反应配合呼吸和肢体动作三者相合的状态所决定的。在动作的整个过程中都要由意识引领着肢体动作。比如搂膝拗步的推掌动作，不只做推掌动作，而是在一开始或未动之前就用意识引导着手掌向进攻目标推掌，随即通过手臂由屈到伸的过程中，由意识与气的配合推送到达止点，使经络顺畅。太极拳这种由意识指导动作的运动状态和效果就叫“意引形随、“用意不用力”，这样，太极拳锻炼才能达到“神形兼备”“炉火纯青”的境地。

2.2 表面肌电图

表面肌电图（surface electromyography）是从肌肉表面记录的神经肌肉系统活动时生物电变化的一维时间序列信号[11]，能够反映神经肌肉内部机能，肌肉间相互协调关系，在体育科学研究中具有重要的实用价值。

图2 两组练习情况下原始肌电图

从这张肌电图看：主要记录了两组运动员做搂膝拗步动作时肌电活动信息，包括肌肉的激活状态、活动持续时间和肌肉活动强度以及图像密集程度和振幅大小。

通过太极拳搂膝拗步动作的对比实验，我们可以看到：由于“意识引导”和呼吸的配合，使下肢肌肉活动特征发生变化，肌肉被激活早，持续时间长，肌电值相对较大，一方面反映了太极拳是一种意气运动[12]，是用意练意的拳，是一种以“心意”为主导支配周身相随的运动，另一方面反映机体神经调节作用，意识的运动促使肌肉在一定条件下被激活，肌肉中枢同步兴奋性和反射协调能力高，来获最大肌肉力量。

在“意识引导”下，肌电信号较强，振幅较大，在一定程度上说明，有意识练习在一定时间内募集参与肌肉收缩的运动单位数量较多，兴奋节律的同步化程度较高，这是因为用意识时引起肌肉神经冲动程度比较大，由于不同程度的神经冲动引起不同程度的肌肉收缩，从而产生不同的肌电信号。太极拳练习通过意识引导和呼吸的配合，改善了人体中枢神经系统功能，使肌肉神经中枢同步兴奋程度增加，肌肉被激活早，募集动员参加工作的运动单位数量增加，运动单位放电总量增多，从而对人体肌肉运动产生良好的调节效果。

图3 两组练习情况下关节角度图

由于受试者均为优秀运动员，动作比较规范娴熟，以上两组下肢关节角度曲线图没有差别（见图3）。

2.3 太极拳“意识运用”对下肢肌肉肌电持续时间的影响

从各肌肉持续时间结果表明：实验组左侧臀大肌持续时间最长，其次为左股四头肌外、左半腱肌。右侧肌肉中，持续时间较长为右胫骨前肌，其次为右臀大肌、右股四头肌外。对照组左侧持续时间较长的为左股四头肌外，其次为左半腱肌、左股四头肌内，右侧持续时间较长的为右股四头肌外、右臀大肌、右股直肌（见表 2）。

表2 搂膝拗步下肢各肌肉持续时间表

从肌肉持续时间结果表明：两组臀大肌、股四头肌外，半腱肌及胫骨前肌，放电持续时间较长，其余肌群较短。从两组同侧同块肌肉相比，实验组肌肉放电持续时间明显大于对照组，但两组各肌肉间存在一定的差异：如左臀大肌、左腓肠肌外持续时间明显大于对照组呈高度显著性差异（P＜0.01）；左半腱肌、右半腱肌、右胫骨前肌呈显著性差异（P＜0.05）；其余各肌肉实验组持续时间比对照组长，但差异不显著（P＞0.05）。

从两组肌肉信号的振幅和持续时间来看：实验组肌电图信号较强、振幅较大肌肉，两组差异不显著，但两组信号较弱、振幅较小的肌肉实验组大于对照组，持续时间呈显著差异。

实验组各肌肉被激活时间比对照组早，持续时间相对较长，这可能是由于神经肌肉系统控制的结果。下肢各肌肉由运动神经控制，在神经脉冲的影响下，肌肉兴奋时其收缩成分出现激活状态，并持续一段时间。

根据运动神经元活动的“大小原则”，即运动神经元的大小与运动神经元的兴奋阈值成反比[13]。可以得知肌电信号小的肌肉，可能是由于运动神经元较小，兴奋阈值低，在意识引导下，首先被募集激活参与动作过程，随着运动强度加大，运动神经元较大的肌肉然后被募集，因此，肌电图信号并不强。振幅相对较小左侧臀大肌、左腓肠肌外、左半腱肌和右侧半腱肌持续时间较长，与对照组相比，呈显著性差异。而肌电图信号较强，振幅大的主要用力肌肉，如左右股四头肌外、左右股四头肌内，持续时间相对较长，但差异不显著（P＞0.05）。

2.4 太极拳”意识”运用对肌肉积分肌电值的影响

积分肌电值是指在一定时间内肌肉中参与活动的运动单位放电总量，即在时间不变的前提下，其值的大小在一定程度上反映参加工作的运动单位的数量多少和每个运动单位的放电大小。

表3 搂膝拗步下肢各肌肉积分肌电（IEMG）结果

从表3实验统计看，实验组与对照组相比，各肌肉积分肌电值存在不同的差异性。左股四头肌外、左臀大肌、左腓肠肌外和右股二头肌呈现高度差异性（P＜0.01）；左半腱肌、左股四头肌内、左胫骨前肌和右半腱肌、右股直肌、右股四头肌内、右胫骨前肌呈显著差异（P＜0.05）。左股二头肌、左股直肌和右股四头肌外、右臀大肌、右腓肠肌外积分肌电值有差异，但不显著（P＞0.05）。

从实验结果来看，实验组和对照组主要用力肌肉较为一致。这说明左侧搂膝拗步动作中，臀大肌、股四头肌外、肌内和胫骨前肌这几块肌肉在参与活动时其运动单位激活的数量多，同步性较好，放电量较大，在动作中起主要作用，为下肢主要用力肌肉。

从表面肌电图振幅上看，振幅越大代表参与肌肉收缩的肌纤维数量也就越多，活动时引起的肌肉收缩张力大。肌肉随运动强度增加被激活放电，虽然持续时间上没有差异性，但其运动神经元支配的肌纤维数量较多，神经支配比大，在有意识引导练习下，神经系统中枢兴奋程度增强，肌肉运动单位数量兴奋收缩同步化程度较高，表现为肌电图振幅大，活动时引起的肌肉收缩张力大。

另外，从左右两侧各肌肉积分肌电总值来看（见表3），实验组左右两侧积分肌电值都大于对照组，两者都侧重在右腿，从左右比来看，实验组左侧积分肌电比值相对较大。

3 结论与建议

3.1 结论

无论是有意识引导练习还是无意识练习，其动作的主要用力肌肉是相同的；左右两侧下肢肌肉贡献率较为相似；下肢肌肉活动特征发生变化。运用“意识引导”并配合呼吸做搂膝拗步动作与无“意识”做动作相比较，肌肉肌电特征发生不同变化，表现为：用意识引导动作肌肉激活时间早、持续时间长、肌电图像密集、振幅较大、肌电值相对较大；对人体肌肉运动产生良好调节效果；对高水平运动员来说，有意识引导和无意识练习对各关节角度变化都不会产生影响。

3.2 建议

太极拳练习者在演练的动作达到顺畅自如时，可增加意识与动作的配合，这样才能达到内、外相兼的演练效果。近年来，随着全球范围内太极拳运动普及与开展，对太极拳内在精神意识的研究会越来越多，逐渐完善其健身、健心理论体系，研究更具科学性，合理性，让太极拳造福世界民众。本文仅从肌电学角度分析阐述太极拳意识，对于太极拳精神意识的研究还有待进一步深入分析讨论。

[1]张广德． 四十八式太极拳和益气养肺功对人体血清四类免疫蛋白含量影响的研究 [J]． 北京体育学院学报，1990（4）：12-14．

[2]常永昌，侯 灿等．太极拳长期锻炼者与正常非锻炼者脑电功率谱、信息熵、相干值的比较 [J]． 按摩与导引，1991（6）：7-10．

[3]倪红莺，雷芗生等．42太极拳定量负荷对中老年知识分子心肺机能的影响[J]．中国体育科技，2001（7）：18-20．

[4]毕 业，陈文鹤．太极拳运动对高血压患者血液流变性的影响[J]．中国运动医学杂志，2005（5）：606-607．

[5]王玉林，周红萍．太极拳运动对心率的影响[J]．中国体育科技，2000（2）：42-44．

[6]丁 忠，杨 涛．太极拳运动对高脂血症患者血脂及脂蛋白代谢的影响[J]．中国临床康复，2006，10（47）：172-173．

[7]王国谱，松本清等．太极拳促进中枢神经与外周本体感觉的心理生理学效果[J]．武汉体育学院学报，2007（2）：40-43．

[8]赵 影，虞定海．太极拳对免疫系统影响的研究[J]．中国运动医学杂志，2011，3（30）：312-314．

[9]金炳华，余源培，尹继佐等．马克思主义哲学大辞典[M]．上海：上海辞书出版社，2003：06．

[10]刘凤霞．对太极拳中意的本质研究[J]．吉林体育学院学报，2006（1）：123-124．

[11]郑洁皎，胡佑红，俞卓伟．表面肌电图在神经肌肉功能评定中的应用[J]．中国康复理论与实践，2007（8）：741-742．

[12]王瑞元，杨 谦．练习不同流派太极拳时的肌电变化[J]．北京体育大学学报，1996（4）：39-42．

[13]关新民．医用神经生物学纲要[M]．北京：科学出版社，2003：253-264．