懸垂倒V與仰臥起坐對(duì)腹直肌表面肌電信號(hào)影響研究

楊 飛

懸垂倒V與仰臥起坐對(duì)腹直肌表面肌電信號(hào)影響研究

楊 飛

（宿遷學(xué)院體育部，江蘇 宿遷 223800）

仰臥起坐是大學(xué)生體質(zhì)測(cè)試的內(nèi)容之一，而仰臥起坐并不是唯一鍛煉與評(píng)價(jià)腹部肌群力量的訓(xùn)練方法。采用文獻(xiàn)資料法、實(shí)驗(yàn)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，通過(guò)對(duì)比懸垂倒V動(dòng)作與仰臥起坐動(dòng)作下腹直肌表面肌電信號(hào)的影響程度，為腹部肌群力量訓(xùn)練提供更為合理的訓(xùn)練手段和理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：懸垂倒V動(dòng)動(dòng)作下腹直肌的表面肌電信號(hào)（sEMG）在平均功率頻率（MpF）、中位頻率（MF）、積分肌電值（iEMG）和均方根值(RMS)中均大于仰臥起坐。結(jié)論：懸垂倒v動(dòng)作對(duì)腹直肌表面肌電的影響程度明顯優(yōu)于仰臥起坐動(dòng)作對(duì)腹直肌表面肌電的影響。

大學(xué)生；體質(zhì)測(cè)試；腹直肌；表面肌電

表面肌電信號(hào)(surface electrom yographic signal，sEMG信號(hào))是從皮膚表面通過(guò)電極引導(dǎo)并放大，顯示記錄神經(jīng)肌肉活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)，主要是淺層肌肉和神經(jīng)干綜合的電活動(dòng)。[1]腰腹部是人體主要的核心部位，是核心訓(xùn)練非常重要的部位，是核心力量訓(xùn)練的主要環(huán)節(jié)。腹直肌是橫跨重心位于體前的長(zhǎng)肌，杠桿臂較長(zhǎng)，是脊柱強(qiáng)有力的屈肌，腹直肌具有保護(hù)和固定腹腔器官的作用，收縮時(shí)縮小腹腔，增加腹壓，協(xié)助排便、嘔吐和分娩,還可協(xié)助呼吸和咳嗽,同時(shí)可使脊柱前屈。

傳統(tǒng)的大學(xué)生體質(zhì)測(cè)試的方法為仰臥起坐，雙手呈掌，中指指尖輕觸太陽(yáng)穴，肩部外展，雙腿彎曲90°，使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動(dòng)作使腹直肌離心收縮。不同于傳統(tǒng)的克服自身體重徒手練習(xí)鍛煉與評(píng)價(jià)腹直肌的方法，懸垂倒V自主添加負(fù)荷的器械鍛煉方法，通過(guò)懸垂訓(xùn)練帶將腳踝置于懸空的狀態(tài)，高度約為20厘米，肘部撐地保持大腿、臀部、背部、肩、頭在同一水平線上，且與地面平行，準(zhǔn)備姿勢(shì)完畢后腰腹發(fā)力，提升臀部至最高處，成倒V字，雙腿微微彎曲使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動(dòng)作使腹直肌離心收縮。屈腿仰臥起坐是傳統(tǒng)的鍛煉腹直肌的方法，通過(guò)收腹屈背來(lái)達(dá)到鍛煉腹直肌。通過(guò)研究?jī)煞N動(dòng)作下腹直肌表面肌電的信號(hào)變化，為體育鍛煉中腹直肌的訓(xùn)練提供理論依據(jù)，更好的指導(dǎo)大學(xué)生進(jìn)行腹部、核心力量的鍛煉。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

隨機(jī)選取XX普通高等在校的31名男性同學(xué)，要求均無(wú)疾病，腹直肌肌肉無(wú)疲勞感，實(shí)驗(yàn)前一周內(nèi)未進(jìn)行腹部肌肉訓(xùn)練。31名受試者年齡、身高、體重情況見(jiàn)表1。

表1 受試者基本情況

人數(shù)/人年齡（歲）身高（m）體重（kg） 3121.63±0.471.74±0.0556.67±2.05

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

根據(jù)研究的內(nèi)容及目的，實(shí)驗(yàn)前期在xx圖書(shū)館、中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方資源庫(kù)共查詢相關(guān)文獻(xiàn)30余篇，全面的了解本研究領(lǐng)域的前沿和研究現(xiàn)狀，確定研究?jī)?nèi)容的基本框架。同時(shí)查閱關(guān)于儀器使用說(shuō)明、參數(shù)指標(biāo)使用說(shuō)明等資料，掌握儀器操作技術(shù)，正確粘貼電極方法。同時(shí)向?qū)I(yè)的實(shí)驗(yàn)人員咨詢、請(qǐng)教關(guān)于肌電技術(shù)方面的相關(guān)知識(shí)、尋找肌肉的方法、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)以及肌電圖的分析方法。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法

實(shí)驗(yàn)前選取31名同學(xué)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)仰臥起坐動(dòng)作培訓(xùn)與練習(xí)：雙手呈掌，中指指尖輕觸太陽(yáng)穴，肩部外展，雙腿彎曲90°，腳部固定，使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動(dòng)作使腹直肌離心收縮。一周后，進(jìn)行試驗(yàn)一：該31名同學(xué)做一組30s的仰臥起坐動(dòng)作，同時(shí)用表面肌電分析儀記錄這30s內(nèi)表面肌電信號(hào)的變化，包括平均功率頻（MpF）、中位頻率（MF）、積分肌電值（iEMG）和均方根值(RMS)。一周后，對(duì)31名同學(xué)進(jìn)行懸垂倒V動(dòng)作的培訓(xùn)與練習(xí)：通過(guò)懸垂訓(xùn)練帶將腳踝置于懸空的狀態(tài)，高度約為20厘米，肘部撐地保持大腿、臀部、背部、肩、頭在同一水平線上，且與地面平行，準(zhǔn)備姿勢(shì)完畢后腰腹發(fā)力，提升臀部至最高處，成倒V字，雙腿微微彎曲使腹直肌做向心收縮，在緩慢還原初始動(dòng)作使腹直肌離心收縮。一周后，進(jìn)行試驗(yàn)二：該31名同學(xué)做一組30s的懸垂倒V，同時(shí)用表面肌電分析儀記錄30S的表面肌電信號(hào)變化，包括平均功率頻（MpF）、中位頻率（MF）、積分肌電值（iEMG）和均方根值(RMS)。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

采用SPSS22.0系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的表面肌電信號(hào)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”來(lái)表示，組間比較采用t檢驗(yàn)分析，以P﹤0.05表示差異具有顯著性意義，P﹤0.01表示差異具有高度顯著性意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果

2.1.1 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法積分肌電值（iEMG）特征

表2 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)腹直肌的平均iEMG值比較(μv·s)

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌5365.53±2508.767231.06±3010.37**5831.33±2702.337405.45±2490.79**

注：**<0.05,有高度顯著性意義。

圖1 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)左側(cè)腹直肌平均iEMG值比較（μv·s）

圖2 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)右側(cè)腹直肌平均iEMG值比較（μv·s）

由表2可知，在30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌iEMG值差異，有高度顯著性意義，右側(cè)腹直肌iEMG值差異，有高度顯著性意義。由圖1、圖2可知，懸垂倒V動(dòng)作下腹直肌的積分肌電值整體高于仰臥起坐動(dòng)作。

2.1.2 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法均方根值(RMS)特征

表3 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)腹直肌RMS值比較（μV）

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌361.53±104.25422.97±120.85*371.56±109.67433.53±115.09*

注：*<0.05,有顯著性意義。

圖3 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)左側(cè)腹直肌RMS值比較（μV）

圖4 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)右側(cè)腹直肌RMS值比較（μV）

由表3可知，在30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌RMS值差異，有顯著性意義，右側(cè)腹直肌RMS值差異，有顯著性意義。由圖3、圖4可知，懸垂倒V動(dòng)作下腹直肌的均方根值整體高于仰臥起坐動(dòng)作。

2.1.3 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法平均功率頻率（MpF）特征

表4 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)腹直肌MpF頻率值比較（Hz）

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌68.55±13.6061.82±13.56*66.21±13.2258.47±12.22*

注：*<0.05,有顯著性意義。

圖5 30s兩種不同形式的左側(cè)腹直肌鍛煉方法對(duì)腹直肌MpF值比較（Hz）

圖6 30s兩種不同形式的左側(cè)腹直肌鍛煉方法對(duì)腹直肌MpF值比較（Hz）

由表4可知，30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌MpF值差異，有顯著性意義，右側(cè)腹直肌MpF值差異，有顯著性意義。由圖5、圖6可知，懸垂倒V動(dòng)作下腹直肌的平均功率值整體高于仰臥起坐動(dòng)作。

2.1.4 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法中位頻率（MF）特征

表5 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)腹直肌MF值比較（Hz）

仰臥起坐左側(cè)懸垂倒V左側(cè)仰臥起坐右側(cè)懸垂倒V右側(cè) 腹直肌60.59±13.3152.79±12.60*60.04±13.2352.46±12.30*

注：*<0.05,有顯著性意義。

圖7 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)左側(cè)腹直肌MF值比較（Hz）

圖8 30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉方法對(duì)右側(cè)腹直肌MF值比較（Hz）

由表5可知，30s兩種不同形式的腹直肌鍛煉中，左側(cè)腹直肌MF值差異，有顯著性意義，右側(cè)腹直肌MF值差異，有顯著性意義。由圖7、圖8可知，懸垂倒V動(dòng)作下腹直肌的中位頻率值整體高于仰臥起坐動(dòng)作。

2.2 分析

傳統(tǒng)的腹肌力量訓(xùn)練方法中，以仰臥體位的訓(xùn)練姿態(tài)為主，棘突朝下，在力量訓(xùn)練的卷腹過(guò)程中，頸曲、胸曲和腰曲按照順序一次卷動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡是前上的圓弧狀。在做卷腹的過(guò)程中，身體的動(dòng)力來(lái)源于位于體前腹肌的收縮，正是由于腹肌在完成動(dòng)作的基礎(chǔ)上承受了負(fù)荷而獲得了超量增長(zhǎng)[2]。本實(shí)驗(yàn)中，采取新式的腹肌鍛煉方法，腹肌附著的部位處于懸空的位置，在進(jìn)行力量訓(xùn)練時(shí)，不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)軌跡使腹部肌肉充分收縮。

肌電可以在無(wú)損傷的情況下較為方便的檢測(cè)神經(jīng)肌肉的活動(dòng)情況，從而間接地反映在某個(gè)技術(shù)動(dòng)作中肌肉中運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)員和收縮，是反映肌肉訓(xùn)練狀態(tài)和分析技術(shù)動(dòng)作的一個(gè)較好指標(biāo)[3]。

2.2.1 30s兩種不同形式腹直肌鍛煉對(duì)腹直肌的表面積分肌電（iEMG）分析

不同數(shù)目的肌纖維有序地交替參加工作,并且以一定數(shù)量的肌纖維作為一個(gè)單位或集體進(jìn)行全或無(wú)的收縮iEMG值是對(duì)所得表面肌電信號(hào)進(jìn)行整流濾波后求得的單位時(shí)間內(nèi)曲線下面積的總和,也是參加工作的運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位的總和,其值的高低反映了運(yùn)動(dòng)時(shí)參與肌肉收縮的肌纖維數(shù)目的多少[4]。

在本實(shí)驗(yàn)中30s懸垂倒V的iEMG值大于30s仰臥起坐的iEMG值，其原因在進(jìn)行腹直肌鍛煉時(shí)規(guī)定同樣的負(fù)荷量，懸垂倒V動(dòng)員肌肉收縮的肌纖維數(shù)目多于仰臥起坐動(dòng)員參與肌肉肌纖維的數(shù)目。在懸垂倒V準(zhǔn)備的起始動(dòng)作時(shí)，因?yàn)槭茉囌叩闹挥兄獠恳粋€(gè)固定點(diǎn)，為了保持穩(wěn)定的起始動(dòng)作，受試者需要腰腹肌持續(xù)收縮，此時(shí)的腹直肌開(kāi)始動(dòng)員和募集肌纖維參與持續(xù)的肌肉收縮中。相對(duì)于仰臥起坐的起始動(dòng)作，受試者平躺于墊子上，肌肉不需要持續(xù)的收縮來(lái)維持準(zhǔn)備動(dòng)作。在懸垂倒V過(guò)程中，受試者需要保持中下部肢體的穩(wěn)定，而仰臥起坐的固定點(diǎn)多于懸垂倒V且固定面積大于懸垂倒V的固定面積，因此在腹直肌需要額外的做功克服不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)軌跡。所以需要?jiǎng)訂T更多的肌肉參與收縮，并提高興奮性。

2.2.2 30s兩種不同形式腹直肌鍛煉對(duì)腹直肌的表面肌電均方根值(RMS)分析

RMS和iEMG一樣也可在時(shí)間維度上反映sEMG 信號(hào)振幅的變化特征，它直接與sEMG信號(hào)的電功率相關(guān)，具有更加直接的物理意義[5]。通過(guò)RMS值能體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)單位的募集和興奮的同步化的增加。

在本實(shí)驗(yàn)中五次、30s懸垂倒V的均方根值大于30s仰臥起坐的RMS值。因?yàn)樵趹掖沟筕運(yùn)動(dòng)開(kāi)始階段為克服下半身的不穩(wěn)定性，已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)員腹直肌部分肌纖維，而進(jìn)行仰臥起坐時(shí)的開(kāi)始階段腹直肌處于放松的狀態(tài)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，懸垂倒V開(kāi)始階段動(dòng)員的肌纖維逐漸疲勞，為了完成動(dòng)作，因此需要更多的肌纖維參與收縮。在同樣的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行仰臥起坐還只是剛剛動(dòng)員腹直肌肌纖維或剛出現(xiàn)疲勞，且出現(xiàn)的疲勞程度不深。被動(dòng)員的肌纖維越多，能量的消耗也相對(duì)的增加，因此機(jī)體需要更多的氧氣供給給體內(nèi)的能量代謝。所以受試者在30s的懸垂倒V的運(yùn)動(dòng)后即刻心率大于30s仰臥起坐的運(yùn)動(dòng)后即刻心率。

2.2.3 30s兩種不同形式腹直肌鍛煉對(duì)腹直肌的表面肌電平均功率頻率（MpF）與中位頻率(MF)分析

反應(yīng)肌電的頻率特性的指標(biāo)有MpF和MF。在肌肉持續(xù)工作至疲勞過(guò)程中，隨著疲勞程度的加深，肌電的頻譜左移，即MpF降低。肌肉工作的負(fù)荷強(qiáng)度越大，疲勞的程度越大，MpF和MF的減小越明顯。運(yùn)動(dòng)剛開(kāi)始參與收縮的肌肉在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)因生理原因產(chǎn)生疲勞，為了完成肌肉的持續(xù)收縮與興奮的同步化，因此機(jī)體動(dòng)員動(dòng)員更多的肌纖維，懸垂倒V在準(zhǔn)備動(dòng)作開(kāi)始階段已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)員募集肌纖維，相對(duì)于仰臥起坐，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)動(dòng)員募集更多的肌纖維以及深層未被動(dòng)員的肌纖維。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

懸垂倒v動(dòng)作對(duì)腹直肌表面肌電的影響程度明顯優(yōu)于仰臥起坐動(dòng)作對(duì)腹直肌表面肌電的影響。

3.2 建議

3.2.1 建議在進(jìn)行腹直肌訓(xùn)練時(shí)采用懸垂倒V的方法這樣能更好的鍛煉腹直肌。

3.2.2 建議在進(jìn)行懸垂倒V的運(yùn)動(dòng)后及時(shí)的進(jìn)行積極性的休息與放松，避免出現(xiàn)延遲性肌肉酸痛和肌纖維超微結(jié)構(gòu)的變化。

3.2.3 建議在進(jìn)行懸垂倒V運(yùn)動(dòng)后及時(shí)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)蛋白，促進(jìn)腹直肌肌纖維的再合成與疲勞的恢復(fù)。

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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)

楊飛（1993—），碩士，助教，研究方向：青少年兒童體育、學(xué)校體育、跆拳道。