不同落点网球大力发球肌肉用力特征分析

金宗学 熊开宇 何辉 吴声远

摘 要：目的：研究优秀网球运动员不同落点大力发球的用力特征。方法：采用美国无线DELSYS表面肌电采集优秀网球运动员发向内角、中路和外角的大力发球过程中的表面肌电信号，并同步高速摄像记录动作画面。结果：网球运动员不同落点大力发球时，落点在IAR的RB（444.92±179.67 μVs）明显高于EAR的RB（222.95±96.82 μVs）； 落点在IAR的RDT（612.83±235.48 μVs）明显高于EAR的RDT（388.18±102.51 μVs）；落点在IAR和MR的RP（131.57±32.73 μVs和252.93±118.59 μVs）明显低于EAR的RP（252.93±118.59 μVs），运动员不同落点大力发球的其他相关肌肉之间的发力大小均无显著性差异。结论：1）网球运动员大力发球时，决定发球落点的主要肌肉群是肱桡肌、三角肌和胸大肌；2）网球运动员不同落点大力发球时，腕关节肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群的发力特征无显著性差异。

关键词：表面肌电；网球；大力发球；不同落点

中图分类号：G804.63 文献标识码：A文章编号：1006-2076（2018）01-0100-05

Abstract：Objective： To analyze characteristic difference among various drop points so as to provide evidence support for muscle strength training of different drop point. Methods： By the method of DELSYS16 exporting wireless SEMG and 2D high speed photography， analyzing the different maximal exertion serve mark technique and revealing the muscular exertion characteristics of interior angle （IAR）， Middle Rd （MR） and exterior angle （EAR） powerful serve mark. Results： When tennis ball players serve in different drops， RB in IAR （444.92±179.67μVs） is significant higher than in EAR （222.95±96.82μVs）， RDT in IAR （612.83±235.48μVs） is significant higher than in EAR （388.18±102.51μVs）， LAR and MR in RP （131.57±32.73μVs和252.93±118.59μVs） is significant lower than in EAR （252.93±118.59μVs） and there is no significant difference among other muscles discharge ability. Conclusion： 1） When tennis players serve powerfully， the main muscle groups that decide serve drops include right brachioradialis， deltoid and pectoralis major； 2） When tennis players serve powerfully， wrist joints， muscles， the core muscles and lower extremity muscle groups are no significant difference.

Key words： SEMG ； tennis； powerful serve； different drop point

發球是竞技网球比赛中主要技术之一，不仅仅是每一分的开始，更是由自己掌握且不受对方控制的唯一技术[1]，因此网球运动员可应用高质量的发球迫使对手失误或者处于被动状态，尤其是在第一发球中，运动员往往会利用快速有力和落点刁钻的发球直接得分或处于主动进攻状态，尤其是在速度一定情况下，变化多端的落点是决定发球质量的直接因素[2]。经查阅大量有关网球发球的文献资料可知，研究网球大力发球动作技术的肌肉用力特征和时序、运动生物力学原理和相关损伤等研究相对较多，而对于不同落点的大力发球的肌肉用力特征的研究很少。因此本论文在前人研究的基础之上，利用无线表面肌电技术对不同落点时网球大力发球的击球阶段进行分析，揭示不同落点大力发球的肌肉用力的变化规律特征，为网球运动员大力发球落点变化的力量训练提供理论支撑。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以6名优秀男子网球运动员为研究对象（运动等级一级以上），并一直保持训练，每周至少20小时的训练时间，右手持拍，近3个月内无伤病，发球技术突出，基本信息见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

查阅CNKI和EBSCO Medline的文献资料库中有关肌电和网球方面的前沿性研究，整理相关资料并向相关专家咨询大力发球过程中落点掌控是否有效的训练方法以及是否可以应用肌电分析技术分析不同落点大力发球的肌肉的发力变化特征。同时确定测试肌肉群、不同落点有效区域的界定、发球过程中击球阶段的界定以及测试方法等。

1.2.2 实验方法

1.2.2.1 测试仪器及耗材

Delsys16导无线表面肌电信号采集与处理系统（美国生产）、两台JVC高速摄像机（200帧）、雷达测速枪、笔记本、一次性电极片、弹性绷带、酒精棉球、砂纸、剃须刀等。

1.2.2.2 测试肌肉

上肢肌：右腕屈肌群（RWB）、右腕伸肌群（RWS）、右肱桡肌（RB）、右肱二头肌（RBA）、右肱三头肌（RT）；躯干肌：右三角肌前束（RDT）、右胸大肌（RP）、右背阔肌（RLD）、右腹直肌（RRA）、左腹直肌（LRA）、右腹外斜肌（ROEA）、左腹外斜肌（LOEA）；左下肢肌肉：臀大肌（LGM）、左阔筋膜张肌（LTFL）、左股直肌（LRF）和左股二头肌（LBF）。

1.2.2.3 不同落点有效区域的界定

将发球落点分为内角（IAR）、中路（MR）和外角（EAR）。内角以“T”点向右延伸1/3的发球底线为宽，以“T”点向球网方向延伸1.5 m为长，组成的长方形为内角有效区域[3]；外角的长与内角的一样长，并呈平行，宽是以单打边线与发球底线的交点向左延伸1/3的发球底线，组成的长方形为外角有效区域；中路区域长与内角和外角区域的共用，宽是发球底线中间的1/3，该区域为中路。见图1。

1.2.2.4 测试方法

测试前准备：告知受试者测试内容，用大力发球发向有效区间内为好球，每个有效区间需要5个好球[4]，每个球之间均有间歇，以免出现相关肌肉疲劳的影响。调试DELSYS设备参数，采样频率为1 111 Hz，带通滤波为20～450 Hz，噪声<750 nV，偏移<0.1 mV，电极距离为10.0 mm。并貼电极时，需要在相关肌肉部位剔除体毛和擦试酒精，按照肌肉走向进行粘贴。

测试：以右手持拍为例，提前告诉受试者大力发球的落点区间，并采用美国无线DELSYS表面肌电采集发球过程中的表面肌电信号，并同步2台高速摄像分别记录动作画面和发球落点，同时测球速。

1.2.2.5 数据处理

选取内角、中路和外角中球速最大，并且三个球速大小一致（±4 km/h）作为分析动作，其中分析阶段为击球阶段，击球阶段是从“挠背”开始到击中球结束。

分析指标是均方根振幅值（RMS），并应用SPSS软件中单因素方差分析三种落点的击球阶段中肌肉发力特征之间的差异，P<0.05表示具有显著性，P<0.01表示具有非常显著性。

2 结果与分析

2.1 不同落点大力发球肌肉用力情况

2.1.1 不同落点大力发球用力时段和球速情况

由表2、3和图2可知，受试者不同落点的大力发球的击球时段和球速大小经单因素方差分析可知，发球落点落在IAR、MR和EAR三个有效区域的大力发球的击球时段和球速大小呈一致性，对分析受试者不同落点的发力发球的肌肉用力比较更具有说服力。

2.1.2 不同落点大力发球各块肌肉用力情况

由表4、5和图3可知，网球运动员不同落点大力发球时，落点在IAR的RB（444.92±179.67 μVs）明显高于EAR的RB（222.95±96.82 μVs）；落点在IAR的RDT（612.83±235.48 μVs）明显高于EAR的RDT（388.18±102.51 μVs）；落点在IAR和MR的RP（131.57±32.73 μVs和252.93±118.59 μVs）明显低于EAR的RP（252.93±118.59 μVs），运动员不同落点大力发球的其他相关肌肉之间的发力大小均无显著性差异。

2.2 大力发球不同落点肌肉用力情况的分析

2.2.1 不同落点大力发球用力时段和球速情况的分析

发球球速大小和落点的精准性是网球比赛获胜的重要因素之一，尤其是发球的稳定性和持续性更为重要[11]。发球稳定受击球的作用时间和空间位置影响，发球的持续性是由相关肌肉耐疲劳性决定的。网球球速大小能反映运动员身体动力链的合理性和整个身体协调的爆发力大小[12]。Vaverka & Cernosek[13]研究指出发球球速与身高呈正相关，但是相关系数不高，经分析可知主要是受BMI的影响，肌肉含量较高的BMI可提高力量和合力的输出，进而提高发球球速大小，同时球速大小在一定程度上也能反映网球运动员的肌肉比例大小和协调用力的大小。因此，在一定情况下，发球阶段击球所用的时间能反映击球过程中“鞭打”效果，时间越短“鞭打”效果越好，同时击球所用时间长短的稳定性能反映运动员击球过程中的稳定性。由表2可知，运动员大力发不同落点时，击球阶段所用时间无显著性差异，说明运动员大力发不同落点时，击球阶段肌肉作用力的时间具有一致性。这可能是由运动员的肌肉类型决定的，大力发球主要是由运动员的白肌含量和神经控制决定的，与发球的方向无相关性，同时也能说明运动员发球已进入自动化阶段。由表3可知，不同落点大力发球的球速大小无显著性差异，说明运动员在大力发球时，身体的动力链输出的合力基本一致，其原因可能是不同落点发球的动作基本一致，发球过程中动力链的发力顺序和合力大小可能无明显差异，但是合力方向决定不同落点，其合力方向可能是由某些环节的发力差别决定的。因此，在击球阶段所用时间和球速大小一致的情况下，研究决定大力发球不同落点的环节的肌肉用力特征，有利于教练员训练运动员发球落点的肌肉力量训练，同时有利于运动员提高大力发球落点的精准性和成功率。

2.2.2 不同落点大力发球各块肌肉用力情况的分析

高质量的发球之所以很难掌握，不是因为球速的提高，而是大力发球情况下落点的灵活应用决定的。当前研究主要集中于通过运用动力学和肌肉放电等方法研究提高发球质量的影响因素[14]，进而为训练提供理论支撑。研究普遍认为，掌握新的技术最好的时机应在运动生涯的早期阶段，早期学习阶段如果能掌握科学的训练方法会使学习的技术更加容易掌握[[15]。掌握不同类型网球技术和击球特点的合理方法必须在运动生涯早期，如果在训练早期，运动员没有掌握科学合理的训练方法会使训练技术的效果事倍功半[[16]。同样，灵活掌握网球大力发球的不同落点，也需要在运动员生涯的早期进行系统训练。因此，本论文应用EMG研究网球大力发球不同落点的肌肉的用力特征。肌肉用力情况在某种程度上可以通过肌肉的放电情况来反映，同时也能反映肌肉的发力顺序[17]。网球的大力发球动作属于爆发用力，基本上遵循大肌肉优先发力的原则，在动力链中肌肉动员大小不一样，但是大关节总是首先被动员[18]。在一定的情况下，各块肌肉被募集的肌肉大小可以反映人体环节在击球过程中的用力大小[19]。Polly[20]等人通过运用表面肌电技术研究网球发球技术，指出在发球过程中三角肌和斜方肌最先参与肌肉发力，并且持续时间比其他肌肉都长，贡献率也非常大，因此说明这两块肌肉是发球过程中主要用力肌肉。由表4描述性统计可知，运动员在大力发球时，不同落点之间相关肌肉放电程度有一定的差异性，主要体现于持拍手一侧的肱桡肌、三角肌、胸大肌，而腕关节的肌肉、腰腹和下肢的肌肉发力程度相对较小，其主要原因是由于数据分析选取的是运动员发球阶段的击球阶段，此阶段的力量大部分已经从下肢向上开始传递，传递到前臂时，需要“鞭打”进行击球，因此，在此阶段过程中主动肌是持拍手一侧的肱桡肌、三角肌和胸大肌。Isabelle R.等人[21]运用EMG研究青少年网球运动员平击球和上旋球躯干和上肢肌肉的肌肉用力情况，得出腕关节旋内肌肉用力情况有显著性差异；正手的平击球和上旋球分别击打21个球后的肩关节下沉的差异性不明显，但是运动员打平击球时腕关节带动肩关节的肌肉用力大小明显高于上旋球的肩部肌肉用力情况，因此推测平击球更容易引起肩膀过度疲劳而损伤。由表4、5和图3可知，发不同落点的大力发球，运动员在发向内角时，肱桡肌、三角肌发力大小明显高于内角时的用力程度。而胸大肌发力大小明显低于内角时的用力程度，其主要原因可能是运动员发向内角时，前臂旋内要明显强于外角，因此肱桡肌和三角肌的发力明显高于发向外角时。而胸大肌反而明显低于发向外角时，可能是发向内角时的身体重心主要倾向于向前偏移，而发向外角的身体重心主要倾向于向外偏移。由运动员在发向中路时的相关肌肉与内角和外角的分析可知，仅有落点在中路与外角时的持拍手的发力程度有明显差异，其原因也可能是身体重心偏移的影响，另外也可能受试对象相对较少，使发向中路的相关肌肉用力情况与发向内角和外角的差异性相对较低。另外，运动员发不同落点的大力发球时，腕关节、核心部位和下肢肌肉用力无明显差异，其主要原因是运动员在发不同落点的大力发球时，基本动作是一致，力量均是从下向上传递和最后的“鞭打”动作，但具体机制还待于进一步研究。

3 结论与建议

3.1 结论

3.1.1 网球运动员大力发球时，决定不同落点的用力肌肉群主要是肱桡肌、三角肌和胸大肌。

3.1.2 网球运动员不同落点大力发球时，腕关节肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群具有相同的发力特征。

3.2 建议

3.2.1 根据网球大力发球不同落点的肌肉用力特征，提高决定不同落点的肌肉群的专项力量素质，但不要盲目提高，而应在基础力量素质和全身各块肌肉协调用力的基础之上进行合理性提高。

3.2.2 在科技信息时代，网球教练员、运动员和科研人员应积极应用科技技术指定训练和比赛。尤其是相关科研人员要应用科学技术客观评价日常训练的训练强度、训练量以及技战术的理论支撑，与网球教练员和运动员沟通交流，为其提供有效的训练建议，减少训练中主观失误及降低训练中的损伤风险几率。

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