稳定与非稳定下深蹲练习的主要肌群的肌电研究

唐光旭，安继武，康振川，吴文杰，张有俊，陈汉青



稳定与非稳定下深蹲练习的主要肌群的肌电研究

唐光旭1,2，安继武1，康振川1，吴文杰1，张有俊1，陈汉青1

1.河西学院体育学院，甘肃张掖，734000；2.北京体育大学运动人体科学学院，北京，100084。

目的：为探究稳定与非稳定下不同负荷对深蹲练习时主要肌群肌肉的刺激效果是否对同一肌肉的刺激效果一致。方法：对河西学院体育学院2013年级25名男生进行不同负重的（30%的最大力量、60%的最大力量）深蹲测试，采用BL-820S科研生物机能实验系统对受试者臀部、下肢6块肌肉（臀大肌、臀中肌、股外侧肌、股直肌、股内侧肌、腓肠肌）进行表面肌电分析，从肌肉活动角度对非稳定和稳定状态抗阻训练的肌肉刺激效果进行研究分析。结果：在稳定条件下以30%RM，深蹲时所有肌肉的值无显著性变化（P>0.05），同样的在稳定条件下以60%RM深蹲时所有肌肉的值也无显著性变化（P>0.05）；而在非稳定条件下以30%RM深蹲时所有肌肉的值也无显著性变化（P>0.05），但在非稳定条件下以60%RM负重深蹲时股内侧肌、股直肌、股外侧肌、腓肠肌、臀中肌、臀大肌等的值出现显著增长（Ｐ<0.05），研究结论：非稳定支撑面与稳定支持面可能同样具有提高身体稳定性、增加身体表层肌肉的刺激程度，两者不存在对立关系。

非稳定状态；主要肌群；深蹲；肌电；力量

专项力量和一般力量的脱节是困扰我国竞技体育训练的问题之一，注重力量训练的专项化成为目前国内力量训练的一个主要趋势[1]。力量练习的主要目的是为了使肌肉抗阻力能力提高，从而达到增强人体各肌群力量的效果。人体力量与阻力相互影响，相互制约，普遍认为，阻力训练可以使人体各部分肌肉形态体积发生良好改变，并且可以使神经系统的活性提高促进肌肉的兴奋性来达到增强肌力的效果。由于力量具有针对性，测试和评价的手段与方法也应该具有针对性。当今最为普遍的力量训练方法是负重深蹲，也是运动员发展下肢肌肉力量的重要手段之一。在不同负荷下非稳定抗阻练习与相同负荷下的非稳定抗阻力练习对机体同一块肌肉的刺激效果变化程度是否明显，成为体育界各训练人员和学者进一步研究核心力量练习所必须面临的问题，核心力量练习与传统力量练习二者的关系也有赖于这两个问题的解决。

目前，针对这一“非稳定”特征，研究人员提出并制定出相应的练习方法和手段。训练方法一般有以下两类：（1）借助于器械在非稳定状态下训练（平衡垫、平衡板、瑞士球），这种训练方法得到了很多专家的认可和肯定。（2）自由负重练习（如哑玲练习、杠铃练习）。然而，由于非稳定支撑面上的发力小于稳定支撑面上的发力[2]，非稳定支撑面上无法进行负重或较大负重的力量练习。与此相对，小负重（≤30%RM）的力量练习被证明不能提高力量能力[3]。

本研究通过核心力量练习和传统力量练习的主要区别之一“非稳定”为切入点，以负重深蹲为例，进行对表面肌电的测试，获取两种负重条件下（30%的最大力量和60%的最大力量）肌肉在非稳定和稳定状态下肌肉活动时发生动作电位的信息，研究不同负重练习时的肌电反应，了解和认识稳定状态与非稳定状态练习时二者的关系，为今后的运动训练提供有效的理论和实践依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以河西学院体育学院2013年级25名男生实验测试者（基本情况见表1）进行不同负重的（30%RM、60%RM）深蹲测试，参加本次测试，所有实验测试者在近1年内没有肌肉拉伤、骨折和耳鼻科等伤病的现象，熟悉测试动作。在试验前经讲述实验步骤，所有实验测试者都清楚本次实验的流程和可能所要发生的危险，本实验选取的是最普通常见的负重深蹲力量练习动作，是发展运动员下肢肌肉力量的有效方法。

1.1.1 实验肌肉的选取 深蹲时参与的主要肌肉包括股四头肌、腓肠肌、臀大肌，同时也需要髋关节、踝关节和腰椎周围的其他肌群参与稳定[4]。由于表面肌电仪存在着局限性，从而选取身体左侧的股外侧肌、腓肠肌、股内侧肌、股直肌、臀大肌、臀中肌6块肌肉进行了表面肌电测试。

肌肉作用和肌电片粘贴位置如下：

表1 实验人员基本情况 N=25

1.1.2 最大深蹲力计算方法 深蹲时的最大肌力测试有直接测试和间接测试两种方法。直接测试是测试一个人一次所能承受的最大运动负荷；间接测试是通过较小的运动负荷，多次重复的测量，然后利用计算公式求出最大肌力值。本研究选取的测量手段为直接测试。测试步骤如下：

（1）受试者重复较轻重量进行热身；（2）休息5min；（3）每位受试者从60kg开始测试，试蹲能够重复2次之后加重量，根据不同的情况增加重量大小不同（最小加0.5kg，最大加5kg），直到受试者试蹲一次能够举起最大重量。（为了防止受试者快速疲劳，保证减小受试者测试重量的误差，受试者增加重量超过5次进行休息）

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过查阅有关肌电的专著和期刊，力量训练、运动生物力学、运动解剖学等相关的资料，为实验设计、测试、研究、奠定了理论依据和实践基础。

1.2.2 实验法（1）实验仪器：BL-820S科研生物机能实验系统、杠铃、平衡气垫、节拍器、摄像机、75%浓度酒精、脱脂棉、Ag-Cl 表面电极、弹性绷带、医用胶布、剪子。（2）实验流程：a.电极贴法：用酒精棉球拭去皮肤表面油脂，电极贴在被测试肌肉肌腹最隆起处，相离2.0～3.0cm，电极片中心连线与肌纤维走向一致。（见肌肉选取及其电极片贴法）。b.动作节奏的确定，匀速动作节奏：通过预试验，确定该项测试的动作节奏为2拍（2s），节拍器设置为20个节拍，每组完成1—2个深蹲，每位受试者完成2—3组；分2拍完成一个动作，1拍蹲下，1拍蹲起。c.30%RM稳定状态和60%RM稳定状态：受试者在稳定30%RM和60%RM状态下，由于足距[5]、足尖方[6]、深蹲深度[7]和视线[8]会影响深蹲发力，因此，本实验采用固定足距、足尖方向（外斜15度）和深蹲深度（下蹲到大腿上沿水平），并要求目视斜上，并且安排3名保护人员站于测试者两旁和身后，以保护测试者在进行最大重量深蹲时发生危险。

1.2.3 数理统计法 数据处理应用BL-820S科研生物机能实验系统肌电分析软件，截取动作电位阶段，将原始肌电信号转换为可募集的积分肌电数据。采用以平均值±标准差（Mean±SD）来表示，运用Microsoft Excel 2003 和SPSS19.0软件包对实验数据进行统计处理。采用独立样本T检验，P<0.05，说明有显著性差异，P<0.01，说明有非常显著性差异。

2 结果与分析

2.1 四种不同状态下不同负重的肌肉积分肌电（结果）

表2 四种不同状态下不同负重的肌肉积分肌电对比 N=25 单位：uV.s

从表2看出，与非稳定条件相比，在稳定条件下以30%RM（力量练习定义的最小负重[1]）深蹲时所有肌肉的值无显著性变化（P>0.05），同样的在稳定条件下以60%RM深蹲时所有肌肉的值也无显著性变（P>0.05）；而在非稳定条件下以30%RM深蹲时所有肌肉的值也无显著性变（P>0.05），这有可能是肌肉的部分活动量发生了转移，去维持在非稳定状态下身体平衡和膝、踝关节的稳定，也有可能动员了部分核心区域内的深层小肌群参与活动，但在非稳定条件下以60%RM负重深蹲时大部分肌肉（6块）的值出现显著增长（Ｐ<0.05），这表明非稳定因素对于肌肉发力的影响比同等条件下只注重负重条件的影响明显大。这个结果与Willardson等人[9]的发现一致，因此，在训练过程中应该区别“非稳定”与“负重”这两种不同的外界刺激条件[10]，不能将“非稳定”条件或者肌肉负荷量单向的认为是训练运动员的最好手段。

2.2 讨论与分析

积分肌电是指一定时间内骨骼肌在兴奋时，肌肉参与活动的运动单位的放电总量，反映了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[11]，肌电图上的肌电变化曲线可以反映一段时间内肌肉的肌电活动强弱[12]，它与不同机能状态的运动单位数量、运动单位募集模式、运动单位活动的同步化程度以及不同运动单位的放电频率等因素有关。因为积分肌电信号变化与肌肉活动状态及其功能之间存在较好的联系，由于积分肌电信号的获取具有实时性、客观性、敏感性及灵活性等特点，因此，积分肌电信号分析常被用做肌肉工作的相关性研究。通过采集和分析肌群产生的传播信号可以分析各肌群募集运动单位的多少以及动作电位产生的强弱。

在不同强度和不同类型的运动中，一块肌肉并非所有的肌纤维都收缩，也不是单根肌肉纤维独立收缩，而是不同数目的肌纤维有次序地交替参与工作，并且以一定数量的肌纤维作为一个个集体进行全或无的收缩。这些肌纤维分别由同一根神经纤维或脊髓前角运动细胞轴突的终末枝所支配，这就是横纹肌收缩的基本功能单位——运动单位（motorunit）；而积分肌电正是反映参加工作的运动单位的动作电位的总和，其值的高低反映参加工作的运动单位的多少。

核心力量是指在运动中控制骨盆和躯干部位肌肉的稳定状态，使力量的产生、传递和控制达到最佳化的一种能力[13]。随着现代竞技体育发展的多样化，体育界各专业研究人不断探索帮助运动员提高运动成绩的训练方法。传统的训练方法已经不能满足当今体育发展的需求，核心稳定性训练作为一种新兴的先进科学的现代体能训练方法在竞技体育迅猛发展的今天，被运用到运动员的运动体能训练和运动损伤的预防与康复，并取得良好的评价和可观的效果。核心稳定性训练被越来越多的专家所推崇，并且在预防运动损伤领域也被广泛提倡应用。它在现代竞技体育中成为不可或缺的一部分，近些年来，核心稳定训练被认为是一般力量和专项力量的链接。但是，对核心稳定性训练的不同理解造成了其与传统力量训练对立的局面[2]。核心稳定性训练主要在稳定（平衡）——打破稳定（失衡）——建立新的稳定（平衡）的训练，在不稳定的平台上，利用平衡球、平衡板、瑞士球等不固定轨迹的器械进行训练。另一方面，传统力量训练基本可分为两类，即固定轨迹练习（如史密斯架深蹲）和自由负重练习（如杠铃深蹲），其中，自由负重练习同样包含有非稳定的因素，这一类练习多是由多关节多肌肉参与的多维度动作组成，练习者需要在保持身体整体稳定的前提下进行发力，这一类练习被证明同样可以有效刺激核心部位肌肉[14]，由于对自由负重练习过程中的稳定性和技术规范性重视不够，造成在自由负重练习过程中出现急性损伤[2]。因此，对核心稳定性训练的片面理解和对传统力量训练的稳定性认识不够是造成国内两者力量训练模式对立的主要原因。

3 结 论

在稳定条件下以30%RM，深蹲时所有肌肉的值无显著性变化（P>0.05），同样的在稳定条件下以60%RM深蹲时所有肌肉的值也无显著性变（P>0.05）；而在非稳定条件下以30%RM深蹲时所有肌肉的值也无显著性变（P>0.05），但在非稳定条件下以60%RM负重深蹲时股内侧肌、股直肌、股外侧肌、腓肠肌、臀中肌、臀大肌等的值出现显著增长（Ｐ<0.05），这说明在非稳定状态下可以募集更多的运动单位。因此，非稳定支撑面与稳定支持面可能同样具有提高身体稳定性、增加身体表层肌肉的刺激程度，两者不存在对立关系。因此，在训练过程中应该注重传统式训练与现代新型训练的有机结合，不能将“非稳定”条件或者肌肉负荷量单向的认为是训练运动员的最好手段。

本实验采取对核心区域部分肌群采用表面肌电测试，表面肌电信号不能选择性地反映单个运动单位的活动，也不能引导记录到深层肌肉活动的电位变化，实验结论有待进一步完善。

[1] 陈小平.竞技运动训练实践发展的理论思考[M].北京：北京体育大学出版社，2008：101.

[2] 黎涌明，曹春梅，陈小平.非稳定支撑面上自由负重练习的肌电分析[J].体育科学，2012，32（6）：39~43.

[3] KRAEMER W J, K HAEKKINEN. Strength training for sport[M]. Blackwell Sci, 2006: 13.

[4] Gullett.J.C, Tillman MD.and Gutierrez, G.M.et.al.A biomechanicalcomparision of back and front squats in healthy trained individuals[J]. J.StrengthCond.Res. 2008, 23(1): 284~292.

[5] MCCAW,S T AND D R Melrose.Stance width and bar load effects on leg muscle activity during the parallel squat[J].Med Sci Sports Exe, 1999, 31; 428~436.

[6] ESCAMILLA R F,G S FLEISIG,N Zheng,et al,Effects of technique variations on knee biomechanics during the squat and leg press[J].Med Sci Sports Exe,2001,33:1552~1566.

[7] SCHOENFFLD B J,Squatting Kinematics and Kinetics and Their Application to Exercise Performance[J].J Strength Cond Res, 2010, 24; 3497~3506.

[8] DONNDELLYDV,WP Berg,D M FISKE.The effect of the direction of gaze on the kinematics of the squat exercise[J].J Strength Cond Res, 2006, 20; 145~150.

[9] WILLARDS J M, F E FONTANA, AND E BRESSEI.Effect of surface stability on core muscle activity for dynamic resistance exercises[J]. Int J Sports Physiol Perform,2009,4:97~109.

[10] LIU Rui-dong,HONG Yang,CHEN Xiao-ping.Study of EMG Characteristice during a Doop Squat undre Stable and Multi level Unstable Conditions with Bodyweight and External Loads and lts Enlightenment on the Currend Strength training [J].CHINA SPOT SCIENCEV01.35，No.8,45~51,2015.

[11] 罗 璇.不同形式跑台运动过程中下肢肌表面肌电图的变化特征[D].江苏：苏州大学，2009.

[12] 菀延刚，王向东，张 戈.肌电测量方法及其在体育科研中的应用[R].第十届全国运动生物力学学术交流大会，石家庄，2002.

[13] 黎涌明，于洪军，曹春梅，等.论核心力量及其在竞技体育中的训练－起源·问题·发展[J].体育科学，2008，28（4）：19~29.

[14] HAMLYN N,D G BEHM,AND W B YOUNG. Trunk muscle activation during dynamic weight training exercises and isometric instability activities [J].J Strength Cond Res, 2007, 21:1108~1112.

Electromyography Study of the Squat Exercises Under the Steady and Unsteady

TANG Guangxu1,2, ZHANG Youjun1, CHEN Hanqing1, et al

1.Dept of P.E., Hexi University, Zhangye Gansu, 734000, China;2. Beijing Sports University, Beijing, 100084, China.

Objective The steady aimed to unsteady under different load on the squat when practicing the main muscle groups whether muscle stimulation effect on the same muscle stimulation effect. Method Hexi college sports institute 2013 grade for different weight of 25 boys（30% RM, 60% RM）squats test, the BL - 820 s research biological function experiment system for hip, lower limbs 6 subjects muscles (gluteus and hip muscle, vastus laterals muscle, the rectus stocks, stocks inside muscle, calf) analysis methods of electricity, from the perspective of muscle activity on the unsteady and steady state through analyzing the muscle stimulation effect of resistance training. Results: in stable condition to 30%RM, squat in all muscle values with no significant change (P > 0.05), the same in stable condition to 60%RM squat all the muscles of the value has no significant change(P>0.05); and in non steady conditions to 30%RM squat all the muscles of the value has no significant change (P > 0.05), but under the conditions of non steady load 60%RM squat of vastus medial’s, rectus femora’s, the vastus laterals muscle, gastrocnemius muscle, gluteus mediums muscle, gluteus maximums muscle values increase significantly (P<0.05). Conclusion unsteady bearing surface and stability of support may also has to improve body stability, increase the degree of body surface muscle stimulation, both relation does not exist.

Unsteady state; EMG; Squat exercise; Electromy ography; Strength

G804.6

A

1007―6891（2016）06―0027―05

2016-06-20

2014年度甘肃省体育社会科学研究项目（项目编号：GST201431）；河西学院第六批大学生科技创新项目（项目编号：133）；河西学院校长基金项目（XZ2013-08）。