太極拳摟膝拗步動作下肢肌肉肌電特征分析

李巧玲 韓衍金

（1.北京體育大學，北京 100086；2.吉林師范大學體育學院，吉林 四平 136000）

太極拳是一種柔和緩慢的拳術，練習時要求：體松心靜、呼吸自然、意領形隨、身形兼備。經過幾十年來的研究表明[1-4]，太極拳具有修心養性、強身健體、治療疾病的功效，成為國際性醫療體育保健項目。近年來，國內學者對太極拳鍛煉的生理、心理效應及健身原理已有許多研究[5-8]，但對太極拳鍛煉運用“意識引導動作“產生的肌肉變化的研究還未見報道，本文試圖通過肌電測試太極拳摟膝坳步動作練習時“意識引導動作”產生的肌肉運動變化特征，探索“意識引導動作”對肌肉產生的影響，以期為太極拳健身愛好者提供一種新的健身理念。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

以左側摟膝拗步動作為例，受試對象為北京體育大學校代表隊太極拳運動員6名，其中武英級運動員3員，一級運動員3名，平均年齡、身高、體重分別為20±3.79歲，176.00±7.94cm，69.67±8.08kg。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器

（1）Megawin6000導表面肌電測試儀（芬蘭，Mega公司），可同步采集 16導肌電，采樣頻率 1OOOHz；（2）（QUALISYS一MCU5OO）紅外線遠射測試系統（見圖1）。

1.2.2 實驗過程

實驗分為實驗組和對照組，對照組：按照摟膝拗步動作的路線和方向進行肢體動作練習，無須意識配合動作；實驗組：動作過程及動作要領同對照組，不同點是：練習時，要求用“意識引導”動作并配合呼吸。為保證動作質量和研究需要，兩組受試者各進行三次摟膝拗步動作測試，同步記錄肌電和運動軌跡信號，并存儲于電腦。

本實驗選擇下肢左右兩側共16塊肌肉采集肌電信號，如表1。在運動軌跡信號采集上，共用9個紅外光反射標志物固定其測試部位各關節點上，其中左右髖2個，位于大轉子最高點；左右膝2個，股骨外上髁；左右踝2個，脛骨外踝最高點；后腰1個，第五腰椎棘突；腳尖2個，跖趾關節點。

表1 摟膝拗步下肢各肌肉名稱及編號

圖1 受試者在實驗過程中

1.2.3 數據統計分析

將兩組練習時間進行百分比處理，統一為標準時間段。肌電處理數據主要為：積分肌電（IEMG）、肌肉的激活順序、持續時間，將肌電信號中IENG值大于最大值的20%，且時間大于0.05秒的部分為肌肉激活區。關節運動特征指標數據主要利用QUALISYS相關的QTools軟件和Excel 2003軟件進行計算和統計。數據進行Spss 16.0軟件系統處理，配對樣本T檢驗，采用平均值±標準差方式，差別的顯著性和高度顯著性分別定義在P＜0.05、P＜0.01。

2 研究結果與分析

2.1 關于對太極拳意識的闡述

“意識”（想象力），是一種神經系統調節下的人體心理活動，古代中國唯物主義者認為意識隨著物質性的氣的聚散而存在或消失[9]，其傳遞途徑是通過氣以生物電形式沿神經和神經體液兩種途徑[10]調控身體動作。

太極拳的“意識”是指在練習中把握、支配、調控演練動作的各種思維活動。太極拳練習時要求用“意識”引導動作，它的運動效果是靠人的大腦反應配合呼吸和肢體動作三者相合的狀態所決定的。在動作的整個過程中都要由意識引領著肢體動作。比如摟膝拗步的推掌動作，不只做推掌動作，而是在一開始或未動之前就用意識引導著手掌向進攻目標推掌，隨即通過手臂由屈到伸的過程中，由意識與氣的配合推送到達止點，使經絡順暢。太極拳這種由意識指導動作的運動狀態和效果就叫“意引形隨、“用意不用力”，這樣，太極拳鍛煉才能達到“神形兼備”“爐火純青”的境地。

2.2 表面肌電圖

表面肌電圖（surface electromyography）是從肌肉表面記錄的神經肌肉系統活動時生物電變化的一維時間序列信號[11]，能夠反映神經肌肉內部機能，肌肉間相互協調關系，在體育科學研究中具有重要的實用價值。

圖2 兩組練習情況下原始肌電圖

從這張肌電圖看：主要記錄了兩組運動員做摟膝拗步動作時肌電活動信息，包括肌肉的激活狀態、活動持續時間和肌肉活動強度以及圖像密集程度和振幅大小。

通過太極拳摟膝拗步動作的對比實驗，我們可以看到：由于“意識引導”和呼吸的配合，使下肢肌肉活動特征發生變化，肌肉被激活早，持續時間長，肌電值相對較大，一方面反映了太極拳是一種意氣運動[12]，是用意練意的拳，是一種以“心意”為主導支配周身相隨的運動，另一方面反映機體神經調節作用，意識的運動促使肌肉在一定條件下被激活，肌肉中樞同步興奮性和反射協調能力高，來獲最大肌肉力量。

在“意識引導”下，肌電信號較強，振幅較大，在一定程度上說明，有意識練習在一定時間內募集參與肌肉收縮的運動單位數量較多，興奮節律的同步化程度較高，這是因為用意識時引起肌肉神經沖動程度比較大，由于不同程度的神經沖動引起不同程度的肌肉收縮，從而產生不同的肌電信號。太極拳練習通過意識引導和呼吸的配合，改善了人體中樞神經系統功能，使肌肉神經中樞同步興奮程度增加，肌肉被激活早，募集動員參加工作的運動單位數量增加，運動單位放電總量增多，從而對人體肌肉運動產生良好的調節效果。

圖3 兩組練習情況下關節角度圖

由于受試者均為優秀運動員，動作比較規范嫻熟，以上兩組下肢關節角度曲線圖沒有差別（見圖3）。

2.3 太極拳“意識運用”對下肢肌肉肌電持續時間的影響

從各肌肉持續時間結果表明：實驗組左側臀大肌持續時間最長，其次為左股四頭肌外、左半腱肌。右側肌肉中，持續時間較長為右脛骨前肌，其次為右臀大肌、右股四頭肌外。對照組左側持續時間較長的為左股四頭肌外，其次為左半腱肌、左股四頭肌內，右側持續時間較長的為右股四頭肌外、右臀大肌、右股直肌（見表 2）。

表2 摟膝拗步下肢各肌肉持續時間表

從肌肉持續時間結果表明：兩組臀大肌、股四頭肌外，半腱肌及脛骨前肌，放電持續時間較長，其余肌群較短。從兩組同側同塊肌肉相比，實驗組肌肉放電持續時間明顯大于對照組，但兩組各肌肉間存在一定的差異：如左臀大肌、左腓腸肌外持續時間明顯大于對照組呈高度顯著性差異（P＜0.01）；左半腱肌、右半腱肌、右脛骨前肌呈顯著性差異（P＜0.05）；其余各肌肉實驗組持續時間比對照組長，但差異不顯著（P＞0.05）。

從兩組肌肉信號的振幅和持續時間來看：實驗組肌電圖信號較強、振幅較大肌肉，兩組差異不顯著，但兩組信號較弱、振幅較小的肌肉實驗組大于對照組，持續時間呈顯著差異。

實驗組各肌肉被激活時間比對照組早，持續時間相對較長，這可能是由于神經肌肉系統控制的結果。下肢各肌肉由運動神經控制，在神經脈沖的影響下，肌肉興奮時其收縮成分出現激活狀態，并持續一段時間。

根據運動神經元活動的“大小原則”，即運動神經元的大小與運動神經元的興奮閾值成反比[13]。可以得知肌電信號小的肌肉，可能是由于運動神經元較小，興奮閾值低，在意識引導下，首先被募集激活參與動作過程，隨著運動強度加大，運動神經元較大的肌肉然后被募集，因此，肌電圖信號并不強。振幅相對較小左側臀大肌、左腓腸肌外、左半腱肌和右側半腱肌持續時間較長，與對照組相比，呈顯著性差異。而肌電圖信號較強，振幅大的主要用力肌肉，如左右股四頭肌外、左右股四頭肌內，持續時間相對較長，但差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 太極拳”意識”運用對肌肉積分肌電值的影響

積分肌電值是指在一定時間內肌肉中參與活動的運動單位放電總量，即在時間不變的前提下，其值的大小在一定程度上反映參加工作的運動單位的數量多少和每個運動單位的放電大小。

表3 摟膝拗步下肢各肌肉積分肌電（IEMG）結果

從表3實驗統計看，實驗組與對照組相比，各肌肉積分肌電值存在不同的差異性。左股四頭肌外、左臀大肌、左腓腸肌外和右股二頭肌呈現高度差異性（P＜0.01）；左半腱肌、左股四頭肌內、左脛骨前肌和右半腱肌、右股直肌、右股四頭肌內、右脛骨前肌呈顯著差異（P＜0.05）。左股二頭肌、左股直肌和右股四頭肌外、右臀大肌、右腓腸肌外積分肌電值有差異，但不顯著（P＞0.05）。

從實驗結果來看，實驗組和對照組主要用力肌肉較為一致。這說明左側摟膝拗步動作中，臀大肌、股四頭肌外、肌內和脛骨前肌這幾塊肌肉在參與活動時其運動單位激活的數量多，同步性較好，放電量較大，在動作中起主要作用，為下肢主要用力肌肉。

從表面肌電圖振幅上看，振幅越大代表參與肌肉收縮的肌纖維數量也就越多，活動時引起的肌肉收縮張力大。肌肉隨運動強度增加被激活放電，雖然持續時間上沒有差異性，但其運動神經元支配的肌纖維數量較多，神經支配比大，在有意識引導練習下，神經系統中樞興奮程度增強，肌肉運動單位數量興奮收縮同步化程度較高，表現為肌電圖振幅大，活動時引起的肌肉收縮張力大。

另外，從左右兩側各肌肉積分肌電總值來看（見表3），實驗組左右兩側積分肌電值都大于對照組，兩者都側重在右腿，從左右比來看，實驗組左側積分肌電比值相對較大。

3 結論與建議

3.1 結論

無論是有意識引導練習還是無意識練習，其動作的主要用力肌肉是相同的；左右兩側下肢肌肉貢獻率較為相似；下肢肌肉活動特征發生變化。運用“意識引導”并配合呼吸做摟膝拗步動作與無“意識”做動作相比較，肌肉肌電特征發生不同變化，表現為：用意識引導動作肌肉激活時間早、持續時間長、肌電圖像密集、振幅較大、肌電值相對較大；對人體肌肉運動產生良好調節效果；對高水平運動員來說，有意識引導和無意識練習對各關節角度變化都不會產生影響。

3.2 建議

太極拳練習者在演練的動作達到順暢自如時，可增加意識與動作的配合，這樣才能達到內、外相兼的演練效果。近年來，隨著全球范圍內太極拳運動普及與開展，對太極拳內在精神意識的研究會越來越多，逐漸完善其健身、健心理論體系，研究更具科學性，合理性，讓太極拳造福世界民眾。本文僅從肌電學角度分析闡述太極拳意識，對于太極拳精神意識的研究還有待進一步深入分析討論。

[1]張廣德． 四十八式太極拳和益氣養肺功對人體血清四類免疫蛋白含量影響的研究 [J]． 北京體育學院學報，1990（4）：12-14．

[2]常永昌，侯 燦等．太極拳長期鍛煉者與正常非鍛煉者腦電功率譜、信息熵、相干值的比較 [J]． 按摩與導引，1991（6）：7-10．

[3]倪紅鶯，雷薌生等．42太極拳定量負荷對中老年知識分子心肺機能的影響[J]．中國體育科技，2001（7）：18-20．

[4]畢 業，陳文鶴．太極拳運動對高血壓患者血液流變性的影響[J]．中國運動醫學雜志，2005（5）：606-607．

[5]王玉林，周紅萍．太極拳運動對心率的影響[J]．中國體育科技，2000（2）：42-44．

[6]丁 忠，楊 濤．太極拳運動對高脂血癥患者血脂及脂蛋白代謝的影響[J]．中國臨床康復，2006，10（47）：172-173．

[7]王國譜，松本清等．太極拳促進中樞神經與外周本體感覺的心理生理學效果[J]．武漢體育學院學報，2007（2）：40-43．

[8]趙 影，虞定海．太極拳對免疫系統影響的研究[J]．中國運動醫學雜志，2011，3（30）：312-314．

[9]金炳華，余源培，尹繼佐等．馬克思主義哲學大辭典[M]．上海：上海辭書出版社，2003：06．

[10]劉鳳霞．對太極拳中意的本質研究[J]．吉林體育學院學報，2006（1）：123-124．

[11]鄭潔皎，胡佑紅，俞卓偉．表面肌電圖在神經肌肉功能評定中的應用[J]．中國康復理論與實踐，2007（8）：741-742．

[12]王瑞元，楊 謙．練習不同流派太極拳時的肌電變化[J]．北京體育大學學報，1996（4）：39-42．

[13]關新民．醫用神經生物學綱要[M]．北京：科學出版社，2003：253-264．