卧推和卧推抛起的肌电信号比较分析-教研论文.doc

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标 题
卧推和卧推抛起的肌电信号比较分析
学 科
体育
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王劭钦
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阜阳工业经济学校

内容介绍

(本栏须由本人填写)
本文采用文献资料法、测试统计法等科研方法，通过研究以常规卧推动作和卧推抛起杠铃的动作体现相同动作结构时在动作速度和爆发式用力方面的差别，观察对比等量负重条件下进行上述动作时肱三头肌和胸大肌表面肌电图信号的情况，得出在进行卧推抛起（BT）时，动作原动肌在肌电振幅和频率两方面都显著高于进行卧推（BP）时，证明BT练习动员了更多的快运动单位参与工作。进一步探讨不同动作速度和主观努力条件下进行负重练习时神经肌肉动员方式的情况，为丰富力量训练方法提供依据。

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卧推和卧推抛起的肌电信号比较分析
摘要：本文采用文献资料法、测试统计法等科研方法，通过研究以常规卧推动作和卧推抛起杠铃的动作体现相同动作结构时在动作速度和爆发式用力方面的差别，观察对比等量负重条件下进行上述动作时肱三头肌和胸大肌表面肌电图信号的情况，得出在进行卧推抛起（BT）时，动作原动肌在肌电振幅和频率两方面都显著高于进行卧推（BP）时，证明BT练习动员了更多的快运动单位参与工作。进一步探讨不同动作速度和主观努力条件下进行负重练习时神经肌肉动员方式的情况，为丰富力量训练方法提供依据。
关键词：负重卧推 抛起 肌电信号
Bench press and bench press to toss the EMG analysis
Name: WANGShao-Qin StudentID: 200841210319 Instructor:scripts
Summary:In.this.paper, literature, test statistics.and.other research methods to routine lying to.promote,.through.research and toss the movement of the barbell bench.press toreflect the difference of the structure of the movement speed and explosive force ofthe same action to.observe.the contrast same.amount.of weight-bearingconditionsunder the action triceps and pectoralis.major surface EMG signal obtainedduring.the bench to toss (BT), the action mover muscles in EMG amplitude and frequency were significantly higher thanfor bench.press (BP), to.prove.that BTexercises to.mobilize more fast motor.units involved in the work. To further exploredifferent movement speed and subjective effort under the conditions of weight-bearing exercises, neuromuscular mobilization, and provide the basis for extensivestrength training methods.
Keywords: weight bench to toss the EMG
前言
负重卧推（bench press，BP）是常用的上肢力量训练动作，在通常的训练中，受到重视的是卧推的重量，其动作的速度这一因素往往不被强调。已有的研究认识到，常规的卧推训练可能因在动作的结束点制动和动作后程的减速，而使其最大肌肉活动是在动作的起点，动作全过程呈现发力递减的状态[1]。对于强调出手速度的各类投掷或击打动作而言，卧推的这种动力学特征显然未能充分符合训练的专门性原则。因此，近年来出现了卧推训练动作的改进，要求练习者在完成推起并达到上肢伸直的动作后将杠铃脱手，向上抛起至空中，即卧推抛起（bench throw，BT）的动作。
从直观上看，卧推抛起在动力特征上可以体现高速度，并克服动作后期的减速问题；实际的研究结果也表明，在相同负重的条件下，与传统的卧推动作相比，卧推抛起动作会产生更大的力输出，并且能在更大关节活动范围（ROM）内保持更高的力输出水平[2]，显示出训练效果的优势。在联系实际运动能力方面，有研究显示优秀手球运动员的最大掷球速度与卧推（BP）的最大力量、峰功率、杠铃峰速度均密切相关，因此提高掷球速度应兼顾发展上肢的力量和功率[3]，由此可见对于投掷、击打等需要上肢爆发力的项目，注重了动作速度的卧推抛起（BT）训练看上去更具实效价值。而问题在于，为了实现动作的高速度并抛起杠铃，负重重量就必须相应减轻。研究表明，强调动作速度的爆发式卧推时最大功率出现在30％－50％1RM负重重量范围内[4,5]，与传统采用较大负重（≥80％1RM）的训练方法相比，这一负重重量明显偏轻。根据运动单位募集的“大小原则”（size principle），在多种类型的肌肉运动时，运动单位通过由体积最小者（慢收缩型，S型）到最大者（快收缩型，FF型）的顺序方式被动员[6,7]，这就意味着，抗阻训练使用较轻的负重重量会存在不能够充分动员快运动单位的可能。显然，发展速度力量需要快运动单位在负重练习中得到尽可能多地动员和训练，因此加快动作速度并减轻负重重量的抗阻训练方法对发展速度力量的效果尚需进一步探讨。近年来，有研究提示轻负重的爆发式运动可能会选择性募集快运动单位[8,9,10]，但这些研究中运动动作的不同和负重重量的差别，以及与运动作业相关的运动神经元亚群（运动单位任务组[11]）的存在，都可能影响到对结果的解释。因此，本研究以常规卧推动作和卧推抛起杠铃的动作体现相同动作结构时在动作速度和爆发式用力方面的差别，观察对比等量负重条件下进行上述动作时肱三头肌和胸大肌表面肌电图信号的情况，以进一步探讨不同动作速度和主观努力条件下进行负重练习时神经肌肉动员方式的情况，为丰富力量训练方法提供依据。

1. 研究方法
1.1 受试者：在校健康男性大学生12名，平均年龄21±1.2岁，身高173±6.7 cm，体重66±8.5 kg，均为二级运动员，既往曾接受过负重卧推的训练，但近一年内未进行过该练习。
1.2 运动的动作：使用A983型smith machine进行练习动作，常规卧推时只要求受试者推起杠铃至肘关节伸直位；在卧推抛起时，要求受试者尽最大努力实现爆发式动作，并在推起后实现将杠铃向上方抛起。
1.3负重重量确定：为了重量上统一以便于比较，对卧推和卧推抛起的负重均采用常规卧推动作的1RM（one repetition maximum）百分比作为单位。常规卧推动作的1RM测量，要求受试者自选起始重量，连续完成2个重复动作；休息2－3分钟，适当增加负重重量，再连续完成2个重复动作；如次递增重量，直至其只能成功完成一个动作而第二个动作不能完成，此时的负重重量记为1RM。
1.4 测试方案：卧推和卧推抛起的负重均采用递增负重，重量分别为30％1RM、60％1RM、80％1RM。每级重量完成一次动作，自杠铃杆略高于练习者前胸壁的起点开始推起，至肘关节伸直为止，卧推抛起在负重较大时已难以将杠铃抛出，但要求受试者仍进行最大努力。同时记录受试者右侧肱三头肌（musculus triceps brachii）、肱二头肌（musculus biceps brachii）和胸大肌（musculi pectoralis major）的表面肌电信号进行分析。每级重量的测试之间间隔3分钟。卧推和卧推抛起的测试间隔1周。
1.5 测试仪器：表面肌电测试使用埃力公司出品的表面肌电遥测系统。上海仁和医疗设备出品的银/氯化银电极片，分别贴置于上述肌肉的肌腹中部，备皮、脱脂后贴放，电极片中心相距约2cm。采取的信号经由微型放大器，无线传输到8通道输入器和信号转换器进入电脑，使用Janalysis E100C软件对测得的信号进行处理，设置采样频率为1000Hz，FFT帧宽度为1024，单一频谱计算。
1.6 肌电信号分析指标：在每级负重重量下完成卧推和卧推抛起动作时，根据测得的杠铃推起运动时间，对各肌肉截取相等时长的向心收缩阶段的肌电信号，选取表面肌电之时域指标积分振幅（integrated electromyogram, iEMG）、频域指标中位数频率（median frequency, MF），由系统得出各指标数值。
1.7 统计方法：使用SPSS13.0软件。每一肌肉在每一负重等级之间进行卧推和卧推抛起时的肌电指标数值进行配对t检验，显著性水平为0.05。

2. 结果
2.1 卧推和卧推抛起动作时各肌肉的表面肌电信号振幅（AEMG）比较（μV , ±SD，n＝12）

胸大肌
肱三头肌

肱二头肌

BP
BT
BP
BT
BP
BT
30％1RM
77.2±23.5
104.7±36.9*
71.1±33.4
107.1±35.7*
48.7±26.5
43.2±18.9
60％1RM
94.6±36.7
143.8±37.9**
86.4±37.3
123.4±42.5*
52.6±34.7
47.2±20.5
80％1RM
126.8±43.6
164.3±44.7*
124.7±45.1
138.5±42.9
53.4±27.5
52.7±24.2
*，与同负重BP相比差异具有显著性，p＜0.05.
**，与同负重BP相比差异具有非常显著性，p＜0.01.

2.2 卧推和卧推抛起动作时各肌肉的表面肌电中位数频率MF值（Hz, ±s, n=12）

胸大肌
肱三头肌
肱二头肌

BP
BT
BP
BT
BP
BT
30％1RM
92.3±46.0
106.1±48.3
81.3±23.9
97.8±29.6
55.9±18.1
65.3±27.6
60％1RM
98.3±34.5
134.9±35.2*
93.3±30.4
126.0±46.3*
64.3±15.9
69.5±38.8
80％1RM
137.2±47.6
166.1±37.2*
120.8±32.4
153.5±57.6*
74.6±18.5
71.3±38.7
*，与同负重BP相比差异具有显著性，p＜0.05.
**，与同负重BP相比差异具有非常显著性，p＜0.01.

3. 分析讨论
本研究应用表面肌电图（sEMG）技术，测量受试者在30％，60％，80％1RM负重下进行卧推（BP）和卧推抛起（BT）时胸大肌、肱三头肌和肱二头肌的表面肌电振幅和中位数频率，探讨相同动作和等量负重条件下，发力方式存在差异时肌肉运动单位动员的方式。结果显示，作为BP和BT动作原动肌的胸大肌和肱三头肌，在各级负重的卧推抛起（BT）时其表面肌电的平均积分振幅和中位数频率均显著高于进行卧推（BP）时。而肱二头肌在各级负重下进行BP和BT动作时其表面肌电的平均积分振幅和中位数频率差异不大。
对表面肌电信号研究的观点一般认为，各种肌肉负荷形式下肌肉收缩力或输出功率的变化与sEMG 信号的振幅间存在着良好的线性关系，但它们与sEMG 频域分析指标如MPF，MF之间的关系尚未彻底明确[12]。研究一般认为，肌电的积分振幅是参加收缩的运动单位所发放的动作电位的总和，一定程度上反映参与工作的运动单位的数量[13]，表面肌电的频域指标一定程度上可以反映所动员的运动单位的类型，其依据是肌肉在抗阻负荷过程中某些表面肌电信号特征（主要是MPF）与Ⅰ型肌纤维比例呈线性负相关，或与Ⅱ型肌纤维比例呈正相关[12]；Wakeling的研究证明，快运动单位的动作电位平均频率和传导速度显著大于慢运动单位，因此可用于区分运动时运动单位的募集方式[14]。故MF和MPF值的高低可能反映着参与收缩的快运动单位的数量多少。
根据本研究结果和上述理论认识可以推测，在进行卧推抛起（BT）时，作为动作原动肌的胸大肌和肱三头肌在肌电振幅和频率两方面都显著高于进行卧推（BP）时，反映了卧推抛起动作可能会比卧推动作动员了更多的快运动单位参与工作。从而产生更大的力矩和动作加速度，以实现动作最后阶段杠铃脱手上抛。由于本研究的比较是在相同动作和相同负重重量的条件下而做出，因此相对更加明确地显示了动作的速度因素可能对神经肌肉控制策略产生的影响，即强调速度的肌肉爆发式收缩可能会选择性募集更多的快运动单位。该情况可作为肌肉力量训练方案制订的参考。

4. 结论
本研究结果显示，在进行卧推抛起（BT）时，动作原动肌在肌电振幅和频率两方面都显著高于进行卧推（BP）时，显示BT练习可能动员了更多的快运动单位参与工作。该结果一方面提示上肢爆发力训练可以根据需要考虑动作速度的影响，另一方面也反映出可能存在与动作机械特征相关的神经肌肉控制策略。

参考文献：
[1] Elliott BC, Wilson GJ, Kerr GK. A biomechanical analysis of the sticking region in the bench press. Med Sci Sports Exerc. 1989,21(4):450-462.
[2] Clark RA, Bryant AL, Humphries B. A comparison of force curve profiles between the bench press and ballistic benchthrows. J Strength Cond Res, 2008, 22(6):1755-1759.
[3] Marques MC, van den Tilaar R, Vescovi JD, et al. Relationship between throwing velocity, muscle power, and bar velocity during bench press in elite handball players. Int J Sports Physiol Perform. 2007, 2(4):414-422.
[4] Stock MS, Beck TW, Defreitas JM,  et al. Relationships among peak power output, peak bar velocity, and mechanomyographic  amplitude during the free-weight bench press exercise. J Sports Sci. 2010, 28(12):1309-17.
[5] Newton RU, Murphy AJ, Humphries BJ, et al. Influence of load and stretch shortening cycle on the kinematics, kinetics and muscle activation that occurs during explosive upper-body movements. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1997;75(4):333-42.
[6] McPhedran AM, Wuerker RB, Henneman E. Properties of motor units in a heterogeneous pale muscle (M. Gastrocnemius) of the cat. J Neurophysiol. 1965, 28:85-99.
[7] 帕沃·V·科米. 体育运动中的力量与快速力量. 马铁, 高东明, 译审. 北京: 人民体育出版社, 2004: 24-25.
[8] Linnamo V，Newton RU，Häkkinen K, et al. Neuromuscular responses to explosive and heavy resistance loading. J Electromyogr Kinesiol, 2000, 10(6): 417-424.
[9] 林政东. 渐增与瞬发动作的神经肌肉活动之分析. 台湾体育学院教练研究所博士论文. 2005. 4-6.
[10] 段子才, 黄正一.
[11] Hodson-Tole EF, Wakeling JM. Motor unit recruitment for dynamic tasks: current understanding and future directions. J Comp Physiol B, 2009, 179(1):57-66.
[12] 周永平, 杨树基. 肱二头肌等长收缩时表面肌电积分的动态变化. 浙江体育科学, 1996,18(2): 40-43.
[13] Wakeling JM, Syme DA. Wave properties of action potentials from fast and slow motor units of rats. Muscle Nerve. 2002,26(5):659-668.
[14] 王健. sEMG信号分析及其应用研究进展.体育科学, 2000,20(4):56-60.