射箭运动员开弓阶段动作表面肌电特征研究

王 桢，于 芳，常 亮

射箭运动员开弓阶段动作表面肌电特征研究

王 桢1，于 芳1，常 亮2

1.中北大学体育学院，山西 太原，030051；2.山西省体育科学研究所，山西 太原，030012。

目的：通过对山西省优秀射箭运动员开弓阶段各肌肉表面肌电信号进行数据分析，探究在开弓阶段射箭运动员肌肉用力特征与各部位肌肉的协作关系以及运动员射多支箭的动作一致性，从而为射箭运动员掌握更科学的训练提供一定的依据。方法：采用美国产Noraxon表面肌电测试仪和摄像机同步测试手段对射箭时开弓阶段动作肌电进行采集，选取标准化平均值、动作一致性为研究指标。结果表明：（1）阶段内，两侧三角肌后束发力程度最高，持弓侧84.04%，拉弓侧64.06%，且稳定性较好；（2）所测7名运动员在右侧背阔肌、左侧三角肌后束、左侧斜方肌、左侧竖脊肌四块肌肉的动作一直性较好，均低于10%。结论：（1）开弓阶段，三角肌后束在维持持弓侧稳定以及拉弓侧发力均匀的作用上最明显，稳定性最好；（2）阶段内拉弓侧肌肉发力不合理，三角肌后束承担较多负荷，在训练中应加强斜方肌、背阔肌的力量训练以及发力稳定性；（3）通过动作一致性指标分析，运动员持弓侧肌肉动作一致性要稍好于拉弓侧。

射箭运动员；表面肌电；动作一致性；开弓阶段

我国射箭运动已经有五千多年的历史。现代射箭运动中，自从射箭被纳入到奥运会比赛项目，我国射箭队也取得了一些优异的成绩，但与一些射箭强国比如美、韩等还存在一些差距。我国射箭运动员在大赛经验、运动天赋以及训练负荷上都不会与其他队伍产生较大差距，甚至要强于其他队伍，这就说明我们需要对射箭技术有更深的认识，更科学的训练。目前我国射箭技术的研究大多集中在表面肌电、高速摄影等[1]。刘学贞通过表面肌电系统对国家队进行测试后指出射箭运动员在不同阶段中存在着部分肌肉用力不合理的现象[2]。梁田甜利用激光测试及平衡测试系统对国家级射箭运动员测试后认为，射箭开弓阶段时间对运动成绩相关影响系数绝对值十分重要[3]。彭建才等在对射箭运动员进行肌电分析也指出，运动员在射箭的开弓阶段中各肌群发力，阶段时间等存在着较大差异。这就说明研究射箭运动员射箭开弓阶段的肌电特征是有价值的。

射箭运动对技术动作的要求较高[4]，射箭的整个过程可分为举弓、开弓、固势、撒放、四个阶段，开弓阶段作为整个射箭过程中衔接举弓和固势的部分，对射箭的成绩有着重要影响。开弓阶段是指在举弓阶段结束后，拉弓侧肌肉对弦施加拉力直至将弓拉满的状态，整个阶段过程中[5]，运动员持弓臂需要在拉弓侧施加拉力的同时保持弓的稳定，尽量减少开弓过程中的晃动，需要克服在开弓过程中反作用力以及弓自身所存在的重力等；拉弓臂则需要不断的对弦施加一个均匀的拉力使其产生形变，直至达到满弓的状态，为之后的固势阶段奠定良好的基础条件。开弓阶段技术动作的顺利完成，是整个射箭过程中不可或缺的部分，对提高最终的成绩也有着重要影响，所以本次实验具有一定的研究价值，本次实验仪器选择Noraxon肌电遥测系统，将射箭过程中举弓动作结束作为开弓阶段的起始点，运动员将弓拉满、且拉弓侧不再发生水平方向的移动的时刻作为开弓阶段的终止点，以此作为一个周期，收集在此周期内的肌电数据并运用相关数理统计方法，对运动员开弓阶段射箭动作技术进行综合分析对比，为射箭运动员在训练中改进动作技术提供相关支持。

1 研究对象及研究方法

1.1 研究对象

本次实验选择山西省射箭队的7名运动员作为实验对象，具体信息如表1所示。

表1 实验运动员基本信息表

注：7名运动员均为左手持弓

1.2 研究方法

1.2.1 测试法

（1）肌肉选择

根据射箭开弓阶段动作的基本特征，结合运动解剖学相关知识。本次实验选择三角肌后束、斜方肌、背阔肌、竖脊肌、腹外斜肌以及拉弓侧的肱桡肌（运动员持弓侧佩戴有护具，为运动员安全考虑，故不对持弓侧肱桡肌进行测试。）进行肌电信号采集。

（2）测试仪器与步骤

测试仪器：美国Noraxon公司生产的表面肌电遥测系统（肌电的采集频率为1500Hz）及与其相匹配的高清数码摄像机。

测试步骤：对摄像部分进行调试，将摄像范围固定在运动员射箭位置；录入实验所用肌电模块编码并激活，在测试系统的骨骼肌选择界面，选取测试所需的骨骼肌；根据解剖学标准，选定电极安放位置；对电极区域进行清洁处理并刮去附近的毛发，安放电极并进行固定；检查各模块运行是否正常，能否正常采集信息，开始测试；记录5次射箭全部过程，每次射箭结束后要求运动员进行3-5min休息；取下电极；检查仪器，测试结束。

（3）信号处理

使用Noraxon专用软件MR3.10对所测得肌电数据进行整流、FIR带通滤波（窗口选择10～500Hz）、MS平滑（窗口选择500ms）处理，随后利用幅度归一化最大值（窗口选择50ms），对数据进行标准化处理、经WPS 2018处理得到标准化平均值、贡献率和动作一致性等数据。

1.2.2 数理统计法 使用SPSS 18.0 对所得到的肌电数据进行相关处理，根据本次实验的需要，对开弓阶段运动员所得肌电数据整理分析，比较均值等。

图1 肌电信号处理

2 研究结果与分析

射箭开弓阶段，运动员在保持身体平衡状态的基础之上持弓侧肌肉需要通过静力收缩保持持弓臂呈水平状态，需要克服弓的重力以及由于拉弓侧发力而导致的反作用力；拉弓侧肌肉要在保持在水平方向上对箭持续施加一个均匀的拉力，直至弓满。这就要求持弓侧斜方肌发力作用在肩胛骨保证持弓臂的稳定，三角肌控制肩关节不发生外展；拉弓侧肌肉为动力性收缩，三角肌后部、斜方肌中部及背阔肌向心收缩，肱桡肌持续紧张。在视频上，选择运动员举弓阶段结束作为开弓阶段起始点，拉弓臂不再发生水平方向的位移作为阶段结束的标志点。由于表面肌电存在着明显的个体差异，此外还受到多种因素的影响，所以通常不将振幅值直接进行比较，本次实验选择标准化平均值以及动作一致性作为实验指标进行研究，本次实验中运动员开弓阶段平均用时为1.23s。

2.1 开弓阶段各肌肉用力特点

2.1.1 持弓侧 如表2，图2开弓阶段持弓侧，三角肌后束发力程度最高，达到84.04%，且标准差最低，说明在此阶段，持弓侧三角肌后束为了保证持弓臂的稳定，发挥了不可或缺的作用。开弓动作，运动需要合理的分配身体两侧的肌肉发力，持工臂需要承担弓的重力以及弓因形变产生的弹力作用，在此基础上还要克服拉弓侧所施加拉力而产生的反作用力，在开弓至弓满的过程中，三角肌要维持弓的稳定，需要提供的力量随之增加，所以三角肌后束在此阶段中发力程度最高是符合技术动作的发力特点的。在运动员日常训练中，对持弓侧三角肌后束力量、稳定性的训练十分重要，对提升弓的稳定性，完善开弓阶段技术动作有很大帮助。

表2 开弓阶段两侧肌肉标准化平均值

图2 开弓阶段各肌肉标准化平均值直方图

2.1.2 拉弓侧 如表2，图2拉弓侧三角肌后束在发力程度上依然最高达到64.06%，但标准差稍高于持弓侧，其次肱桡肌发力程度也处于较高水平63.87%。

拉弓侧肌肉收缩形式主要是动力性收缩。三角肌后束、斜方肌及背阔肌向心收缩，不断通过对弦施加拉力，使弓产生形变，直至弓满，肱桡肌使前臂屈。在此过程中，要保证所施加的力是均匀增加，确保身体与弓保持稳定，不发生晃动。避免因为用力的不稳定，从而导致开弓不稳，不到位导致影响最终运动成绩[5]。较为合理的发力方式应该为，三角肌后束主要发力，斜方肌、背阔肌协助，逐步施加拉力。实验结果显示，所测运动员三角肌后束、斜方肌、背阔肌发力程度有明显差别，且斜方肌与背阔肌发力不稳，说明拉弓侧肌肉在开弓阶段背部肌肉用力不稳，从而导致三角肌后束承担过多负荷。在日常训练中，应注意拉弓侧斜方肌以及背阔肌的发力情况，提升肌肉力量及发力稳定性，保证开弓阶段拉弓侧发力稳定。

2.2 阶段内各肌肉动作一致性分析

开弓阶段作为射箭项目的核心部分，要求对技术动作的掌握十分熟练且精细。对动作一致性的研究可以更好的分析运动员在进行多次射箭时各肌肉完成技术动作的稳定性，本次实验使用标准化数据后的标准差与平均值的比值作为指标分析运动员多次射箭的动作一致性。如表4、（10%以下为好，10%-15%为中，15%以上为差）

表3 射箭运动员开弓阶段各肌肉动作一致性（%）

图3 开弓阶段运动员各肌肉动作一致性折线图

如表3、图3，运动员在开弓阶段不同肌肉的动作一致性存在着差异，所测7名运动员在右侧背阔肌、左侧三角肌后束、左侧斜方肌、左侧竖脊肌四块肌肉的动作一直性较好，均低于10%；6名运动员在右侧腹外斜肌的动作一致性较好，一名运动员动作一致性中等；4名运动员在右侧竖脊肌的动作一致性较好，3名运动员动作一致性中等；而在右侧三角肌后束、右侧斜方肌、右侧肱桡肌、左侧背阔肌、左侧腹外斜肌的动作一致性上，7名运动员均没有获得10%以下的成绩，部分运动员得分高于15%，动作一致性较差。在右侧竖脊肌上，动作一致性得分有明显的差异，4名运动员表现较好，3名运动员表现较差。综上，山西省优秀射箭运动员在开弓阶段技术动作的动作一致性水平需要提高，需要加强在拉弓侧侧三角肌后束、斜方肌、肱桡肌、持弓侧背阔肌以及腹外斜肌的动作一致性的训练。

在射箭运动中，保证得分的稳定性，是获得优异成绩的前提，开弓阶段在射箭过程中属于核心阶段，开弓阶段的稳定与否直接影响到之后固势阶段的效果，间接影响运动成绩。提升各肌肉的动作一致性，对运动员完成更稳定的技术动作，提升运动水平以及对运动成绩的提升有着积极影响。所以运动员在对开弓阶段进行训练时，不仅要要求运动员掌握正确技术动作，还应在此基础上对各个肌肉的动作一致性进行科学的训练，从而提升运动在比赛中多次射箭的稳定性，提升运动成绩。

3 结 论

（1）开弓阶段，三角肌后束在维持持弓侧稳定以及拉弓侧发力均匀的作用上最明显，稳定性最好。

（2）阶段内拉弓侧肌肉发力不合理，三角肌后束承担较多负荷，在训练中应加强斜方肌、背阔肌的力量训练以及发力稳定性。

（3）通过动作一致性指标分析，运动员持弓侧肌肉动作一致性要稍好于拉弓侧。

[1] 梁田甜. 运用高速摄像及测速仪等测试手段对射箭技术动作的比较与分析[D].北京体育大学，2012.

[2] 彭建才. 射箭基本技术动作与核心稳定力量训练的肌电特征及其相关分析[D].福建师范大学，2012.

[3] 张秀丽，刘 卉，刘学贞.射箭技术评价指标的综合研究[J].体育科学，2008，28（12）：21～38+80.

[4] 谭亲平. 射箭初学者复合弓不同射箭技术的肌电特征研究[D].苏州大学，2018.

[5] 赵 波，武文强，张丽芬.射箭运动员技术动作研究手段的综述[J].当代体育科技，2011，1（01）：92～94.

[6] 侯向锋，李建英，李 鑫.核心稳定力量训练对射箭运动员固势—撒放阶段稳定性影响的研究[J].中国体育科技，2010，46（03）：68～71.

[7]杨 鑫，于 芳.射箭运动员射箭过程中肌电特征分析[J].辽宁体育科技，2019，41（01）：68～73.

[8] 王晓云. 山西省优秀男子射箭运动员与普通运动员撒放技术的肌电对比研究[D].山西大学，2019.

[9] 徐 鑫. 山西省优秀女子射箭运动员撒放技术的肌电研究[D].山西大学，2019.

[10] Nico Ganter, Karl Christoph Matyschiok, Marcel Partie, Börge Tesch, Jürgen Edelmann-Nusser. Comparing three methods for measuring the movement of the bow in the aiming phase of Olympic archery[J]. Procedia Engineering, 2010, 2(02): 3089～3094.

[11] Sérgio Marta, Luís Silva, Maria António Castro, Pedro Pezarat-Correia, Jan Cabri. Electromyography variables during the golf swing: A literature review[J]. Journal of Electromyography and Kinesiology, 2012, 22(06): 808～813.

[12] 张秀丽，刘 卉，刘学贞.国家队射箭运动员动作技术的肌电特性[J].中国体育科技，2007（06）：71～74.

[13] 赵 波. 运用激光测试及平衡测试系统对射箭技术的诊断与分析[D].北京体育大学，2012.

[14] 卢惠苹，陈瑞华，张高飞，等.半月板损伤患者膝周肌肉的表面肌电图分析[J].中国康复理论与实践，2019，25（05）：586～589.

Study on the Surface Electro Myoelectric Characteristics of Archers in Bow Firing

WANG Zhen1, YU Fang1, CHANG Liang2

1.College of Physical Education, North University of China, Taiyuan Shanxi, 030051, China; 2.Shanxi Institute of Sports Science, Taiyuan Shanxi, 030012, China.

Objective: through to the Shanxi Province outstanding archers drew his stage each muscle for data analysis, multi-channel semg exploring stage in drew his archery athletes muscle force characteristic and the cooperation of the various parts of the body as well as athletes shoot arrow moves more consistency, thus for archers to master more scientific training to provide a certain basis. Methods: Noraxon surface electromyography tester and camera were used to collect electromyography in the bow opening stage of archery. The results showed that: (1) in the stage, both sides of the deltoid muscle after the hair beam force degree is the highest, the bow holding side 84.04%, the bow pulling side 64.06%, and the stability is good. (2) the movement uniformity of the right latissimus dorsi, the left posterior band of the deltoid, the left trapezius, and the left erector ridge muscles of the 7 athletes was better than 10%. Conclusion: (1) in the arch drawing stage, the posterior deltoid tract plays the most obvious and stable role in maintaining the stability of the bow holding side and the uniform force of the bow pulling side. (2) during the stage, the muscles of the side of the bow are not able to exert reasonable force, and the posterior band of the deltoid bears too much load. Strength training of the trapezius and latissimus dorsi and the stability of the force should be strengthened in the training. (3) through the analysis of the movement consistency index, the movement consistency of the muscles on the bow-holding side is slightly better than that on the bow-pulling side.

Archers; Surface electromyography; Movement consistency; Bow firing

1007―6891（2022）03―0022―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2022.03.06

2020-04-15

2021-05-29

山西省体育局科研课题（课题编号：17TY107）。

于芳（1968-），女，河北吴桥人，硕士，教授，研究方向：运动与中医康复，E-mail：yf2811@163.com。

G804.22

A