高水平艺术体操运动员阿提丢转体动作的肌肉用力特征

【作者】 方向丽； 樊铭；

【机构】 廊坊师范学院体育学院； 北京体育大学艺术学院；

【摘要】 研究目的:本研究通过表面肌电系统和红外运动捕捉系统对艺术体操高水平运动员阿提丢转体难度动作进行同步测试,以获取不同动作阶段的运动学和肌电学相关参数,通过比较不同用力肌肉的均方根振幅指标反映艺术体操运动员完成阿提丢转体难度动作时各肌肉的激活程度及肌群之间的协调关系,通过比较肌肉共激活指标反映支撑腿膝/踝关节肌肉共同收缩情况,探讨关节稳定性对旋转难度技术的影响。研究结果为艺术体操旋转难度的科学化训练提供理论和技术支撑。研究方法:本研究主要采用测试法,受试者是艺术体操国家队的16名现役运动员,其中国家级健将9名,一级运动员7名;受试者平均年龄、身高、体重和训练年限分别为16.71±2.75岁、162.63±6.98cm、44.25±6.89kg和10.09±2.48年。试验采集了24人次不同周数的阿提丢转体动作。研究设计获得了北京体育大学运动科学试验伦理委员会批准,所有受试者均已在试验前被告知试验流程并签署了知情同意书。应用8镜头Qualisys红外光点运动捕捉系统(瑞典)采集受试者运动学指标,数据采集频率200Hz;使用Delsys Trigno Lab 16通道表面肌电采集系统采集受试者表面肌电数据,数据频率2000Hz。使用Qualisys运动捕捉系统同步触发运动学和肌电学数据采集。使用C–Motion Visual 3D建模和生物力学分析工具处理分析采集到的数据。通过查阅相关文献、经专家筛选后,确定对支撑腿臀大肌、臀中肌、股直肌、股内侧肌、股二头肌长头、胫骨前肌、腓肠肌内侧头、腓肠肌外侧头以及左右腹外斜肌和左右下腰竖脊肌共12块肌肉进行测试。利用单因素方差分析,分析不同动作阶段不同转体周数间均方根振幅指标间差异特征,采用配对样本T检验,比较相同动作阶段中左右腹外斜肌和竖脊肌的均方根振幅指标间的差异,采用单因素方差分析比较不同动作阶段中,膝/踝关节肌肉共激活水平在转体周数间差异。显著性水平设置为α=0.05。使用SAS9.4软件进行统计分析。所有参数值均以均值±标准差(M±SD)形式报告。研究结果:艺术体操阿提丢转体难度动作主要由准备阶段、起动阶段和旋转阶段构成,在不同动作阶段不同肌肉力量的发挥,直接决定了动作完成质量的优劣。3.1阿提丢转体不同动作阶段用力肌肉的均方根振幅在准备阶段,支撑腿股内侧肌、胫骨前肌和右竖脊肌、右腹外斜肌的均方根振幅明显高于其他被测肌群;在起动阶段,各肌群均呈现较高的均方根振幅,表明肌肉处于高度激活状态;在旋转阶段,左竖脊肌、左腹外斜肌和支撑腿股二头肌、腓肠肌外侧头均方根振幅明显高于其他被测肌群。通过相同动作阶段内左右同名肌肉的配对样本T检验得出:在准备阶段,左右竖脊肌、左右腹外斜肌的均方根振幅有显著性差异(t=-3.21,P<0.01)、(t=-6.06,P<0.001),表现为右竖脊肌均方根振幅大于左竖脊肌,右腹外斜肌均方根振幅大于左腹外斜肌;在起动阶段,左右腹外斜肌的均方根振幅呈显著性差异(t=2.14,P<0.05),表现为左腹外斜肌均方根振幅大于右腹外斜肌;在旋转阶段,左右竖脊肌、左右腹外斜肌的均方根振幅呈显著性差异(t=-4.44,P<0.001)、(t=8.29,P<0.001),表现为左竖脊肌均方根振幅远大于右竖脊肌,左腹外斜肌均方根振幅远大于右腹外斜肌。3.2阿提丢转体支撑腿膝/踝关节的共激活水平。研究采用拮抗肌与主动肌均方根振幅之比计算肌肉共激活水平。计算旋转难度不同动作阶段内膝关节、踝关节屈伸的拮抗肌/主动肌,即膝关节(股二头肌/股内侧肌)、踝关节(胫骨前肌/(腓肠肌内侧头+腓肠肌侧侧头))的均方根振幅比值。阿提丢转体准备阶段、起动阶段和旋转阶段,膝关节、踝关节拮抗肌共同收缩水平存在显著差异(P<0.01),具体表现为准备阶段踝关节拮抗肌共同收缩最强烈,而在起动阶段和旋转阶段膝关节拮抗肌共同收缩更为强烈。单因素方差分析结果显示,在准备阶段和起动阶段,膝关节、踝关节肌肉共激活水平在转体周数间差异不显著(P>0.05);而在旋转阶段,踝关节、膝关节共激活水平受转体周数的影响(P<0.05),转体3周组的踝关节、膝关节肌肉激活程度均大于转体1周组。研究结论:在旋转阶段,支撑腿股二头肌和腓肠肌外侧头表现为较高激活水平。股二头肌较高的激活水平增强了其在稳定膝关节中的重要性,腓肠肌外侧头的高度激活表现了阿提丢转体动作的肌肉协调用力特征,左腹外斜肌较高的激活水平有利于身体向右旋转,左竖脊肌的高激活水平有利于自由腿的舞姿控制,为高质量完成旋转难度作保障。阿提丢转体旋转3周组具有较1周组更高的踝/膝关节肌肉共激活水平,增强了关节稳定性,而较强的膝/踝关节稳定性有利于转体周数的增加。踝关节的胫骨前肌和膝关节的股二头肌兴奋程度有助于提高踝关节、膝关节的肌肉共激活水平。更多还原