悬垂倒V与仰卧起坐对腹直肌表面肌电信号影响研究

杨 飞

悬垂倒V与仰卧起坐对腹直肌表面肌电信号影响研究

杨 飞

（宿迁学院体育部，江苏 宿迁 223800）

仰卧起坐是大学生体质测试的内容之一，而仰卧起坐并不是唯一锻炼与评价腹部肌群力量的训练方法。采用文献资料法、实验法、数理统计法，通过对比悬垂倒V动作与仰卧起坐动作下腹直肌表面肌电信号的影响程度，为腹部肌群力量训练提供更为合理的训练手段和理论依据。实验结果：悬垂倒V动动作下腹直肌的表面肌电信号（sEMG）在平均功率频率（MpF）、中位频率（MF）、积分肌电值（iEMG）和均方根值(RMS)中均大于仰卧起坐。结论：悬垂倒v动作对腹直肌表面肌电的影响程度明显优于仰卧起坐动作对腹直肌表面肌电的影响。

大学生；体质测试；腹直肌；表面肌电

表面肌电信号(surface electrom yographic signal，sEMG信号)是从皮肤表面通过电极引导并放大，显示记录神经肌肉活动时的生物电信号，主要是浅层肌肉和神经干综合的电活动。[1]腰腹部是人体主要的核心部位，是核心训练非常重要的部位，是核心力量训练的主要环节。腹直肌是横跨重心位于体前的长肌，杠杆臂较长，是脊柱强有力的屈肌，腹直肌具有保护和固定腹腔器官的作用，收缩时缩小腹腔，增加腹压，协助排便、呕吐和分娩,还可协助呼吸和咳嗽,同时可使脊柱前屈。

传统的大学生体质测试的方法为仰卧起坐，双手呈掌，中指指尖轻触太阳穴，肩部外展，双腿弯曲90°，使腹直肌做向心收缩，在缓慢还原初始动作使腹直肌离心收缩。不同于传统的克服自身体重徒手练习锻炼与评价腹直肌的方法，悬垂倒V自主添加负荷的器械锻炼方法，通过悬垂训练带将脚踝置于悬空的状态，高度约为20厘米，肘部撑地保持大腿、臀部、背部、肩、头在同一水平线上，且与地面平行，准备姿势完毕后腰腹发力，提升臀部至最高处，成倒V字，双腿微微弯曲使腹直肌做向心收缩，在缓慢还原初始动作使腹直肌离心收缩。屈腿仰卧起坐是传统的锻炼腹直肌的方法，通过收腹屈背来达到锻炼腹直肌。通过研究两种动作下腹直肌表面肌电的信号变化，为体育锻炼中腹直肌的训练提供理论依据，更好的指导大学生进行腹部、核心力量的锻炼。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

随机选取XX普通高等在校的31名男性同学，要求均无疾病，腹直肌肌肉无疲劳感，实验前一周内未进行腹部肌肉训练。31名受试者年龄、身高、体重情况见表1。

表1 受试者基本情况

人数/人年龄（岁）身高（m）体重（kg） 3121.63±0.471.74±0.0556.67±2.05

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

根据研究的内容及目的，实验前期在xx图书馆、中国知网、万方资源库共查询相关文献30余篇，全面的了解本研究领域的前沿和研究现状，确定研究内容的基本框架。同时查阅关于仪器使用说明、参数指标使用说明等资料，掌握仪器操作技术，正确粘贴电极方法。同时向专业的实验人员咨询、请教关于肌电技术方面的相关知识、寻找肌肉的方法、实验注意事项以及肌电图的分析方法。

1.2.2 实验法

实验前选取31名同学进行标准仰卧起坐动作培训与练习：双手呈掌，中指指尖轻触太阳穴，肩部外展，双腿弯曲90°，脚部固定，使腹直肌做向心收缩，在缓慢还原初始动作使腹直肌离心收缩。一周后，进行试验一：该31名同学做一组30s的仰卧起坐动作，同时用表面肌电分析仪记录这30s内表面肌电信号的变化，包括平均功率频（MpF）、中位频率（MF）、积分肌电值（iEMG）和均方根值(RMS)。一周后，对31名同学进行悬垂倒V动作的培训与练习：通过悬垂训练带将脚踝置于悬空的状态，高度约为20厘米，肘部撑地保持大腿、臀部、背部、肩、头在同一水平线上，且与地面平行，准备姿势完毕后腰腹发力，提升臀部至最高处，成倒V字，双腿微微弯曲使腹直肌做向心收缩，在缓慢还原初始动作使腹直肌离心收缩。一周后，进行试验二：该31名同学做一组30s的悬垂倒V，同时用表面肌电分析仪记录30S的表面肌电信号变化，包括平均功率频（MpF）、中位频率（MF）、积分肌电值（iEMG）和均方根值(RMS)。

1.2.3 数理统计法

采用SPSS22.0系统对实验对象的表面肌电信号数据和分析结果进行数理统计，结果以“平均数±标准差”来表示，组间比较采用t检验分析，以P﹤0.05表示差异具有显著性意义，P﹤0.01表示差异具有高度显著性意义。

2 结果与分析

2.1 结果

2.1.1 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法积分肌电值（iEMG）特征

表2 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对腹直肌的平均iEMG值比较(μv·s)

仰卧起坐左侧悬垂倒V左侧仰卧起坐右侧悬垂倒V右侧 腹直肌5365.53±2508.767231.06±3010.37**5831.33±2702.337405.45±2490.79**

注：**<0.05,有高度显著性意义。

图1 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对左侧腹直肌平均iEMG值比较（μv·s）

图2 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对右侧腹直肌平均iEMG值比较（μv·s）

由表2可知，在30s两种不同形式的腹直肌锻炼中，左侧腹直肌iEMG值差异，有高度显著性意义，右侧腹直肌iEMG值差异，有高度显著性意义。由图1、图2可知，悬垂倒V动作下腹直肌的积分肌电值整体高于仰卧起坐动作。

2.1.2 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法均方根值(RMS)特征

表3 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对腹直肌RMS值比较（μV）

仰卧起坐左侧悬垂倒V左侧仰卧起坐右侧悬垂倒V右侧 腹直肌361.53±104.25422.97±120.85*371.56±109.67433.53±115.09*

注：*<0.05,有显著性意义。

图3 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对左侧腹直肌RMS值比较（μV）

图4 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对右侧腹直肌RMS值比较（μV）

由表3可知，在30s两种不同形式的腹直肌锻炼中，左侧腹直肌RMS值差异，有显著性意义，右侧腹直肌RMS值差异，有显著性意义。由图3、图4可知，悬垂倒V动作下腹直肌的均方根值整体高于仰卧起坐动作。

2.1.3 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法平均功率频率（MpF）特征

表4 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对腹直肌MpF频率值比较（Hz）

仰卧起坐左侧悬垂倒V左侧仰卧起坐右侧悬垂倒V右侧 腹直肌68.55±13.6061.82±13.56*66.21±13.2258.47±12.22*

注：*<0.05,有显著性意义。

图5 30s两种不同形式的左侧腹直肌锻炼方法对腹直肌MpF值比较（Hz）

图6 30s两种不同形式的左侧腹直肌锻炼方法对腹直肌MpF值比较（Hz）

由表4可知，30s两种不同形式的腹直肌锻炼中，左侧腹直肌MpF值差异，有显著性意义，右侧腹直肌MpF值差异，有显著性意义。由图5、图6可知，悬垂倒V动作下腹直肌的平均功率值整体高于仰卧起坐动作。

2.1.4 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法中位频率（MF）特征

表5 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对腹直肌MF值比较（Hz）

仰卧起坐左侧悬垂倒V左侧仰卧起坐右侧悬垂倒V右侧 腹直肌60.59±13.3152.79±12.60*60.04±13.2352.46±12.30*

注：*<0.05,有显著性意义。

图7 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对左侧腹直肌MF值比较（Hz）

图8 30s两种不同形式的腹直肌锻炼方法对右侧腹直肌MF值比较（Hz）

由表5可知，30s两种不同形式的腹直肌锻炼中，左侧腹直肌MF值差异，有显著性意义，右侧腹直肌MF值差异，有显著性意义。由图7、图8可知，悬垂倒V动作下腹直肌的中位频率值整体高于仰卧起坐动作。

2.2 分析

传统的腹肌力量训练方法中，以仰卧体位的训练姿态为主，棘突朝下，在力量训练的卷腹过程中，颈曲、胸曲和腰曲按照顺序一次卷动，其运动轨迹是前上的圆弧状。在做卷腹的过程中，身体的动力来源于位于体前腹肌的收缩，正是由于腹肌在完成动作的基础上承受了负荷而获得了超量增长[2]。本实验中，采取新式的腹肌锻炼方法，腹肌附着的部位处于悬空的位置，在进行力量训练时，不稳定的运动轨迹使腹部肌肉充分收缩。

肌电可以在无损伤的情况下较为方便的检测神经肌肉的活动情况，从而间接地反映在某个技术动作中肌肉中运动单位的动员和收缩，是反映肌肉训练状态和分析技术动作的一个较好指标[3]。

2.2.1 30s两种不同形式腹直肌锻炼对腹直肌的表面积分肌电（iEMG）分析

不同数目的肌纤维有序地交替参加工作,并且以一定数量的肌纤维作为一个单位或集体进行全或无的收缩iEMG值是对所得表面肌电信号进行整流滤波后求得的单位时间内曲线下面积的总和,也是参加工作的运动单位动作电位的总和,其值的高低反映了运动时参与肌肉收缩的肌纤维数目的多少[4]。

在本实验中30s悬垂倒V的iEMG值大于30s仰卧起坐的iEMG值，其原因在进行腹直肌锻炼时规定同样的负荷量，悬垂倒V动员肌肉收缩的肌纤维数目多于仰卧起坐动员参与肌肉肌纤维的数目。在悬垂倒V准备的起始动作时，因为受试者的只有肘部一个固定点，为了保持稳定的起始动作，受试者需要腰腹肌持续收缩，此时的腹直肌开始动员和募集肌纤维参与持续的肌肉收缩中。相对于仰卧起坐的起始动作，受试者平躺于垫子上，肌肉不需要持续的收缩来维持准备动作。在悬垂倒V过程中，受试者需要保持中下部肢体的稳定，而仰卧起坐的固定点多于悬垂倒V且固定面积大于悬垂倒V的固定面积，因此在腹直肌需要额外的做功克服不稳定的运动轨迹。所以需要动员更多的肌肉参与收缩，并提高兴奋性。

2.2.2 30s两种不同形式腹直肌锻炼对腹直肌的表面肌电均方根值(RMS)分析

RMS和iEMG一样也可在时间维度上反映sEMG 信号振幅的变化特征，它直接与sEMG信号的电功率相关，具有更加直接的物理意义[5]。通过RMS值能体现运动单位的募集和兴奋的同步化的增加。

在本实验中五次、30s悬垂倒V的均方根值大于30s仰卧起坐的RMS值。因为在悬垂倒V运动开始阶段为克服下半身的不稳定性，已经开始动员腹直肌部分肌纤维，而进行仰卧起坐时的开始阶段腹直肌处于放松的状态。在运动过程中，悬垂倒V开始阶段动员的肌纤维逐渐疲劳，为了完成动作，因此需要更多的肌纤维参与收缩。在同样的时间段内进行仰卧起坐还只是刚刚动员腹直肌肌纤维或刚出现疲劳，且出现的疲劳程度不深。被动员的肌纤维越多，能量的消耗也相对的增加，因此机体需要更多的氧气供给给体内的能量代谢。所以受试者在30s的悬垂倒V的运动后即刻心率大于30s仰卧起坐的运动后即刻心率。

2.2.3 30s两种不同形式腹直肌锻炼对腹直肌的表面肌电平均功率频率（MpF）与中位频率(MF)分析

反应肌电的频率特性的指标有MpF和MF。在肌肉持续工作至疲劳过程中，随着疲劳程度的加深，肌电的频谱左移，即MpF降低。肌肉工作的负荷强度越大，疲劳的程度越大，MpF和MF的减小越明显。运动刚开始参与收缩的肌肉在运动过程中会因生理原因产生疲劳，为了完成肌肉的持续收缩与兴奋的同步化，因此机体动员动员更多的肌纤维，悬垂倒V在准备动作开始阶段已经开始动员募集肌纤维，相对于仰卧起坐，在运动的过程中会动员募集更多的肌纤维以及深层未被动员的肌纤维。

3 结论与建议

3.1 结论

悬垂倒v动作对腹直肌表面肌电的影响程度明显优于仰卧起坐动作对腹直肌表面肌电的影响。

3.2 建议

3.2.1 建议在进行腹直肌训练时采用悬垂倒V的方法这样能更好的锻炼腹直肌。

3.2.2 建议在进行悬垂倒V的运动后及时的进行积极性的休息与放松，避免出现延迟性肌肉酸痛和肌纤维超微结构的变化。

3.2.3 建议在进行悬垂倒V运动后及时补充优质蛋白，促进腹直肌肌纤维的再合成与疲劳的恢复。

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Study on the Influence of Drape V and Sit-up on the sEMG Signal of Rectus Abdominis

YANG Fei

(Suqian College, Suqian 223800, Jiangsu, China)

杨飞（1993—），硕士，助教，研究方向：青少年儿童体育、学校体育、跆拳道。