負重深蹲練習對下肢肌肉力量訓練作用的肌電研究

□ 蔣清 黃文武（湖南大學體育學院 湖南 長沙 410082）

1、前言

負重深蹲練習常被作為鍛煉下肢肌肉力量的有效練習方式在大眾健身領域的使用率非常高，它涉及鍛煉的肌肉數量多，練習動作相對簡單，因此得到廣大健身愛好者的認可和追捧。肌電能較好地反映神經-肌肉內部活動狀況，具有表征力-電關系即外部刺激與神經-肌肉內存關系的優點，因此運用表面肌電研究深蹲練習對下肢各肌肉或肌群的訓練作用更具有說服力。另外，從已有文獻的研究內容看目前暫未涉及杠鈴位置變化對下肢力量的影響，人們尚未清楚杠鈴位置不同時下肢肌肉的內部活動狀態，普遍認為杠鈴置于胸前的前蹲主要發展大腿前側肌群力量，杠鈴在雙肩的后蹲練習更多的作用于大腿后側肌群。本研究的主要目的是從肌電的角度分析負重深蹲練習對下肢肌肉力量的訓練作用，并在此基礎上進一步明晰杠鈴位置變化對下肢力量訓練作用的影響。

2、研究對象

本研究以20名男性普通大學生為研究對象，年齡范圍為18-20周歲，所有受試者均為自愿參加實驗測試，半年內無運動損傷，所有參與測試的受試人員均未參加過系統的力量訓練。

3、研究方法

3.1、實驗測試法

運用MegaME6000肌電儀和Sony攝像機同步采集前蹲和后蹲動作單側下肢脛骨前肌、腓腸肌、臀大肌、股外側肌、股內側肌、股二頭肌和半腱半膜肌等7塊肌肉的肌電數據，肌電指標選用標準化處理后的均方根振幅（RMS）值表達肌肉的激活強度水平，根據激活強度水平高低可判斷整個動作或動作某階段的主次做功肌肉。實驗測試時所有受試者均采用統一的動作標準及負荷強度（25kg）以確保實驗條件的一致性和采集數據的可比性。測試動作要求為雙腳與肩同寬，直背立腰，雙膝屈膝下蹲至大腿與地面平行后起立，前蹲動作杠鈴置于胸前鎖骨位置，后蹲動作杠鈴放于頸部后側。根據動作結構特點，將前蹲和后蹲均劃分為下蹲階段和蹲起階段。

3.2、數理統計法

本研究采用SPSS22.0軟件對測試肌肉在前蹲和后蹲下蹲階段、蹲起階段的均方根振幅值進行獨立樣本T檢驗，分析比較兩種深蹲練習方式肌電數據的異同。

4、研究結果與分析

4.1、深蹲練習下蹲階段的肌電特征分析

下蹲階段是深蹲練習的第一個動作階段，在此動作階段隨著下蹲動作開始至大腿與地面平行的過程中下肢髖關節、膝關節、踝關節的關節角度逐漸減小，關節周圍肌肉均在遠固定的條件下參與離心收縮，工作性質為退讓性工作。

表1下蹲階段下肢肌肉RMS值情況（單位：%）

根據表1中RMS值的高低可知激活強度水平較高的主要做功肌肉，在前蹲動作中，下肢肌肉的激活強度水平分別為脛骨前肌為15.71%，股外側肌為13.18%，股內側肌為11.31%，腓腸肌為5.77%，臀大肌為3.66%，股二頭肌為3.22%，半腱半膜肌為3.79%。在后蹲動作中股內側肌為11.06%，股外側肌為11.17%，脛骨前肌為7.88%，腓腸肌為6.47%，半腱半膜肌為4.13%，臀大肌為2.58%，股二頭肌為2.55%。不論是前蹲還是后蹲在下蹲階段雙側股四頭肌、脛骨前肌的激活強度水平均較大幅度高于其他肌肉是深蹲練習下蹲階段的主要做功肌肉，其中膝關節周圍的雙側股四頭肌在下蹲過程中的功能與作用是參與離心退讓性工作避免屈膝過度而影響關節的穩定性；脛骨前肌位于踝關節的前側，在下蹲過程中的激活強度較高，參與離心收縮為完成動作的下蹲提供穩定的遠端支撐。另外，從肌電數據顯示，腓腸肌、臀大肌、股二頭肌和半腱半膜肌的激活強度水平較低，從肌肉的解剖功能來看，腓腸肌為跨過踝關節和膝關節的雙關節肌，股二頭肌、半腱半膜肌為跨膝關節和髖關節功能為屈膝伸髖的雙關節肌，在下蹲過程中，腓腸肌作用于踝關節其功能作用表現為伸踝，協同配合脛骨前肌固定踝關節角度，由此可知，下蹲時固定踝關節獲得穩定的遠端支撐條件是由脛骨前肌和腓腸肌協同配合作用的結果。股二頭肌和半腱半膜肌在下蹲過程中作用于膝關節完成屈膝工作，從肌電RMS值可知，股二頭肌和半腱半膜肌等股后肌群的激活強度水平較低不超過5%，因此可推斷下蹲時的屈膝動作并非來源于股后肌群的肌肉收縮力而是來源于重力作用；臀大肌在下蹲過程中同樣表現為離心收縮但下蹲屈膝的過程中對臀大肌的作用較小，其原因是深蹲練習在均在身體保持直立的條件下完成的，相對來說屈髖的幅度較小因而臀大肌的激活強度水平不高。從肌電的角度可知，在深蹲練習的下蹲階段對雙側股四頭肌和脛骨前肌有較大的訓練刺激，深蹲練習能有效的發展股四頭肌和脛骨前肌的離心力量，提高離心退讓性收縮時的關節穩定性。

另外，從下蹲階段主要做功肌肉的獨立樣本T檢驗結果可知，前蹲和后蹲的雙側股四頭肌的激活強度水平無顯著性差異 （P＞0.05），脛骨前肌的激活強度水平具有顯著性差異（P＜0.05），結合肌肉的RMS值看，前蹲動作中脛骨前肌的動員水平高于后蹲動作，其原因可能是杠鈴位置不同而引起的，相比較于后蹲，前蹲杠鈴置于胸前，身體和杠鈴的合重心位于身體支撐面中心之前導致在下蹲時對下蹲支撐起穩定作用的脛骨前肌承受更多的重量和壓力。

4.2、深蹲練習蹲起階段的肌電特征分析

蹲起階段是深蹲練習的第二個動作階段，在蹲起過程中，下肢髖關節、膝關節、踝關節的角度逐漸增大，下肢關節周圍肌肉均在遠固定條件下做向心收縮，工作性質為向心克制性工作。

表2 下蹲階段下肢肌肉RMS值情況（單位：%）

由表2可知，前蹲動作蹲起階段所測下肢肌肉激活強度水平的高低順序為雙側股四頭肌＞脛骨前肌＞腓腸肌＞臀大肌＞半腱半膜肌＞股二頭肌，后蹲動作激活強度水平情況為股外側肌和股內側肌分別為16.53%和15.84%，脛骨前肌為7.25%，腓腸肌為6.92%，臀大肌為6.14%、股二頭肌為 6.21%，半腱半膜肌為 6.05%，由上可知兩種深蹲方式在蹲起階段雙側股四頭肌的激活水平最高，其作用為在遠固定條件下完成向心收縮伸展膝關節，是完成蹲起動作的動力來源。在蹲起過程中膝關節伸展的力量來源于雙側股四頭肌下蹲做離心收縮時肌肉拉長后產生的牽張反射力和腓腸肌、股四頭肌在遠固定條件下的向心收縮力形成的合力。另外，從表2中可知，在蹲起階段伸髖肌群（臀大肌、股二頭肌、半腱半膜肌）的激活強度水平不高均在6%左右，由此可推斷出在向心克制性工作的蹲起階段伸膝肌群的激活水平高于伸髖肌群，深蹲練習在此階段對伸膝肌群的刺激明顯但對伸髖肌群的刺激不足。另外，兩種深蹲方式的所有下肢肌肉RMS值均無顯著性差異（P＞0.05），說明前蹲和后蹲在蹲起階段對下肢肌肉的訓練作用相一致，不受杠鈴位置改變的影響。

深蹲練習在蹲起階段的肌電特征揭示深蹲練習對下肢肌肉力量的訓練作用更多的體現在伸膝肌群（雙側股四頭肌和腓腸肌）力量的提升上，由于在練習時對伸髖肌群的訓練刺激不明顯因而對其力量的發展和提高有局限性。

4.3、深蹲練習過程中肌電變化趨勢

表3深蹲練習肌電變化情況

根據表3數據可知，在深蹲練習中不論是前蹲還是后蹲由下蹲階段過渡至蹲起階段下肢肌肉的肌電變化趨勢一致。脛骨前肌的激活強度水平值呈下降趨勢，其中在前蹲動作中表現尤為明顯，具體為前蹲動作的下降幅度為7.63%而后蹲動作的下降幅度僅為0.63%，呈下降趨勢的原因是踝關節作為下肢遠端支撐的支點，在下蹲過程中隨著踝關節角度的減小下蹲支撐的不穩定性加劇，需更多的啟動脛骨前肌的力量以維持關節的穩定，而在蹲起過程中，關節的穩定性優于下蹲階段。除脛骨前肌外，其他所測下肢肌肉的激活強度水平均呈上升趨勢，其中雙側股四頭肌的變化幅度最大，如股內側肌在前蹲中的激活強度水平值增加8%。由此可推斷出，深蹲練習對大部分下肢肌肉的刺激在蹲起階段更明顯。

深蹲練習過程中的肌電變化趨勢揭示了其訓練作用主要體現第二個動作階段，即向心克制性工作的蹲起階段，下蹲時的離心收縮使肌肉保持一定的激活水平是為蹲起階段再一次啟動肌肉力量創造有利的收縮條件。

5、研究結論

（1）深蹲練習下蹲階段激活強度水平較高的主要做功肌肉是雙側股四頭肌和脛骨前肌并保持至蹲起階段；

（2）深蹲練習在下蹲階段和蹲起階段均對伸膝肌群的訓練刺激明顯，具有較好的訓練作用，但對伸髖肌群訓練刺激不夠，對發展和提高伸髖肌群力量尤其蹲起階段的肌肉收縮力具有一定的局限性；

（3）深蹲練習對下肢肌肉的訓練作用集中體現在向心克制性工作的蹲起階段，有利于發展和提高下肢肌群在遠固定條件下的向心收縮力量；

（4）前蹲練習相比較于后蹲練習而言，由于杠鈴位置的前置導致重心前移較大程度上動員了脛骨前肌參與做功收縮，更加突出對伸踝肌群脛骨前肌的訓練作用。