不同方式引体动作肌肉工作特征的比较研究

不同方式引体动作肌肉工作特征的比较研究
不同方式引体动作肌肉工作特征的比较研究
摘要: 引体向上是练习者利用自身的体重,发展上肢肌肉力量和美化背部形态的一种练习方法,但不同的引体方式之间到底有何差异,这些差异会对锻炼过程和效果造成何种影响,目前针对这一领域具体的细化的研究还比较少见。

本研究以2009年“舒华杯”全国健美锦标赛男子全场冠军辛健为研究对象,采用动作结构分析和表面肌电测试方法,旨在探究不同方式引体动作中肌肉工作的特点及其差异性,以期为健美专业训练、竞技体育专项辅助训练和全民健身活动提供一定的理论依据和参考。

关键词:引体向上;动作方式;表面肌电
中图分类号:G804.22文献标识码:A文章编
号:1007-3612(2010)05-0129-04
EMG Analysis of Muscles during Pull�up in Different Ways of Act ion
SUN Tai�hua
(Sport Professional College of Shanxi, Taiyuan 030012, Shanxi C hina)
Abstract: Pull�up is a way for the practicers to develop their upper muscle strength and beautify their back form by taking the use of their own weight. However, what a re the differences between the ways of pull�up and what impact does it have forthe exercise processes and effects? At present, it is found that the specific a nd detailed research in this area is still relatively rare. The subject is Xin Jian, the championship in men’s group of “Shu�hua Cup" National Bodybuilding
C hampionships in 2009. With the methods of movement structure analysis and surfa ce electromyography test, it explores the muscle working features and difference s. The goal of the research is to provide supporting theory and reference fo r the professional training of body�building and special auxiliary practice of sports and nationwide fitness campaign.
Key words: pull�up; action mode; surface EMG
引体向上是大众耳熟能详并使用较多的一种健身锻炼方式,属于纯上肢力量素质练习, 技术要求并不复杂[1],要求练习者跳起双手
握杠,两手与肩同宽呈直臂悬垂,两臂同时用力引体,上拉到下颏超过横杠上缘为完成一次。

一般的引体向上按照引体至最高点时横杠靠近身体的部位,分为颈前和颈后两种;按照握杠方式分为正握和反握;
按照两手握距宽窄可以分为窄握和宽握两种。

因其简单易学、硬件要求不高、风险性较低等特点,引体向上被广泛应用于中考体育测试、警察体能考试等考试中,能够很好地考量练习者的上肢悬垂力量、肩带力量和握力。

同样,在许多体育项目中,运动员采用引体向上作为上肢、背部肌群练习手段,重点发展斜方肌、背阔肌和肱二头肌肌肉力量,对于一些体育项目这些机群的力量大小会直接影响运动水平的发挥,比如排球、撑杆跳高等。

近年来,引体向上的在升学考试和体育专项练习中的作用突显出来,人们对它的重视程度也逐渐提高,在平时练习当中因为缺乏专业的指导,不少练习者方法错误,效果大打折扣。

在体育领域中,对引体向上的研究可谓凤毛麟角,本文通过实验研究,采用肌电测量和生物力学计算方法,选取典型研究对象,希望通过该研究揭示引体向上肌
肉工作原理,能为练习者提供科学有效的锻炼方法起到抛砖引玉的
作用。

研究选取国家健美集训队队员为研究对象,是因为健美训练中,
引体向上是一种普遍采用而且颇为有效的练习方法,对于运动员的
背阔肌、斜方肌、大圆肌、小圆肌、菱形肌、冈下肌等背部肌群有较大的发展,而健美运动员又以健美的体型、结实的肌肉成为美和力
量的代表,所以健美运动员为理想的研究对象。

1 研究方法
选取国家健美集训队队员辛健为研究对象,运动员根据平时的习惯训练方式通过动作方式的改变,在引体向上器材上以其自然节奏完成颈前正握窄握、颈前反握窄握、颈前正握宽握、颈后正握宽握4种方式的引体动作。

利用芬兰ME6000 T-16肌电仪采集动作中各受试者上肢及躯干部6块主要原动肌的肌电信号,分析不同方式引体动作中肌肉的工作特征。

研究中截取运动员每组动作的第二个完整动作为肌电数据分析对象,将其整个过程分为原动肌的向心工作、静力工作和离心工作三个阶段。

其中向心阶段(C-PU)按照完成动作的总角度平均分成5个小阶段,记为C1/5、C2/5、C3/
投稿日期:2009-11-18
作者简介:孙太华,副教授,排球国际裁判员,研究方向体育教育训练学。

5、C4/5和C5/5阶段;同理,离心阶段(E -PU)分为E1/5、E2/5、E3/5、E4/5和E5/5阶段;静力阶段进行总iEMG的截取处理,记为I-P U。

然后将11个对应阶段的各个受试者取均值描述总体变化趋势。

2 结果与分析
2.1 不同方式引体动作中主要原动肌过程角度iEMG的变化
在颈前正握窄握、颈前反握窄握、颈前正握宽握、颈后正握宽握4种不同方式(以下分别简称为方式1,方式2,方式3,方式4)的引体动作中,各块主要原动肌表现出不同的差异性,以下将对不同方式引体动作肌肉工作的差异性进行比较。

2.1.1 方式1与方式2引体动作中主要肌肉iEMG的变化和贡献率的比较
两种方式的引体动作过程中,各肌肉的工作特征在运动单位募集
数量的多少和完成动作的重要程度方面,具有较大的差异性,其具体比较如下所示:
随着关节角度的增加,各肌肉均表现为募集运动单位的数量逐渐增加,到静力工作阶段达到最多,然后又逐渐减少。

某些肌肉在向心与离心工作的第2阶段,即肘关节约屈30～60 °时出现一个突增小高峰。

同一肌肉在引体动作的静力工作阶段,表现为方式1中募集运动单位的数量更多;两种方式的引体动作中肱桡肌、肱二头肌和三角肌后束3块肌肉的募集的运动单位较多,肱桡肌在方式1中更多,后两块肌肉在方式2中更为明显;方式1引体动作的各个阶段胸大肌的募集运动单位的数量较多;而肱三头肌长头和背阔肌募集运动单位的数量则在两种方式的引体动作中差别不大(图1)。

图1 颈前正握窄握与颈前反握窄握引体向上动作过程�iEMG变化特点两种方式的引体动作中,各块肌肉的重要程度均表现为肱桡肌、肱二头肌和三角肌后束 3块肌肉的贡献率较大。

方式1与方式2引体动作相比,肱桡肌和胸大肌在前者中的贡献率较大;肱二头肌和三角肌后束在后者中的贡献率较大;肱三头肌长头和背阔肌则在两种方式的引体动作中几乎无差异性(图2)。

图2 颈前正握窄握与颈前反握窄握引体向上动作�各肌肉贡献率的比较在两种不同方式的引体动作过程中,各肌肉随关节角度改变而出现的变化特点,主要是因为关节角度的改变,有效地增加了对肌肉的刺激程度,故各肌肉募集运动单位的数量增加 ;在引体动作在向心与离心过程中肘关节屈30～60°时出现运动单位募集数量突增现象,推测是由于负荷的增加,运动环节处于加速或减速阶段需要更大的合外力,肌肉需募集的更多的运动单位参与动作而形成的。

同一肌肉在静力工作阶段表现为方式1中募集运动单位的数量更多,这是由于运动员各肌肉在方式1中维持静力工作时间更长而形成的。

在方式1引体动作时前臂处于旋内位,肱桡肌由于被拉伸其收缩前的初长度而适当增加,故在发力时能够募集更多的运动单位参与屈肘动作;胸大肌则是因为能够充分发挥其旋内和内收的功能,表现为在各个阶段募集运动单位的数量较多,发挥了更大的力量。

肱桡肌和胸大
肌在方式1中的贡献率较大,也对此论证做了充分的证明。

肱二头肌起止点的位置决定了它在远固定时,旋转分力远远小于其加固分力;方式1下,再加上此时其止点附着处的前臂骨旋内,在收缩时会产生了侧向分力,故此时不易充分发挥屈肘的功能;在远固定时,三角肌后束具有使肩关节旋外和伸的作用,而方式1下引体动作时由于前臂的旋内而使其旋外功能不能得到充分发挥,因而方式2中募集运动单位的数量较多。

两者在方式2中的贡献率较大,也从侧面对此进行了验证。

肱三头肌长头和背阔肌在两种方式的引体动作中运动单位的募集数量和贡献率都说明了握姿的改变对其工作特征的影响不大。

2.1.2 方式1与方式3引体动作中主要肌肉iEMG的变化和贡献率的比较在方式1与方式3引体动作中,同一肌肉在引体动作的静力工作阶段,表现为方式1中募集运动单位的数量更多。

随着握距的增加,除静力阶段外的相同的动作阶段,三角肌后束的运动单位的募集数量增加特别明显;对肱三头肌长头和背阔肌运动单位的募集量具有一定程度的增加;肱桡肌和肱二头肌运动单位的募集则出现下降趋势;胸大肌则出现了运动单位募集数量先增加后减少的现象(图3)。

图3 颈前正握窄握与颈前正握宽握引体向上动作过程�iEMG变化特点两种方式的引体动作中,随着握距的增加,各肌肉的贡献率主要表现为:三角肌后束、肱三头肌长头和背阔肌的贡献率呈现增加趋势;肱桡肌、肱二头肌和胸大肌则出现下降趋势 ;其中以三角肌后束贡献率的增加和肱桡肌贡献率的减少最为明显(图4)。

在两种方式静力工作阶段肌肉募集运动单位的数量,同样是由于运动员各肌肉在方式1 中维持静力工作时间更长而形成的。

方式3中三角肌后束的运动单位的募集数量增加特别明显,原因是随着握距的增加,其肌拉力线接近水平,能够充分发挥使肩关节水平伸的功能。

肱三头肌与背阔肌在方式3时,运动单位的募集量具有一定程度的增加,因为在宽握距下, 两者除能够发挥伸肩功能外,还能够充分的发挥使肩关节内收的功能;而背阔肌增加最不明显的变化趋势可能与此实验条件,如其面积较大,表面电极片较小,不能采集到较多的肌电信号等因素有关。

胸大肌由于在引体动作的前半程能够发挥其内收和伸肩的作用,而表现为起始阶段运动单位的募集数量较多;又
由于宽握距下其作用的收缩发力距离较短,因而,总体表现为运动单位募集数量和贡献率减少的趋势。

肱桡肌和肱二头肌的iEMG曲线和贡献率均呈现下降趋势, 原因可能是宽握引体动作屈肘的向心阶段,伸肘的离心阶段及静力阶段,收缩的最大幅度减小,而使其充分发力受限所致,这就提示肱二头肌、肱桡肌适宜用窄握距的引体动作进行训练。

图4 颈前正握窄握与颈前正握宽握引体向上动作�各肌肉贡献率的比较2.1.3 方式2与方式4引体动作中主要肌肉iEMG的变化和贡献率的比较在方式2与方式4引体动作中,方式4对三角肌后束的刺激程度有所减小,且趋势较明显 ;肱二头肌运动单位的募集数量出现较为平缓的增加趋势;肱桡肌、肱三头肌长头和背阔肌运动单位募集数量有所提高但不明显;而胸大肌的运动单位的募集则呈现减少趋势(图5) 。

图5 颈前正握宽握与颈后正握宽握引体向上动作过程�iEMG变化特点两种方式的引体动作中,由于动作方式的改变,各肌肉的贡献率主要表现为:肱桡肌、肱二头肌和背阔肌的贡献率呈现增加趋势,以肱二头肌的增加更为明显;肱三头肌长头、三角肌后束和胸大肌的贡献率则出现下降趋势,其中以三角肌后束贡献率的减少最为明显(图 6)。

图6 颈前正握宽握与颈后正握宽握引体向上动作�各肌肉贡献率的比较三角肌后束具有使肩关节伸和旋外的功能,在方式4引体动作中,肩关节仅有内收和轻微的旋外,由于其伸肩的功能不能得到充分发挥而使其发力受限,所以其运动单位的募集数量和贡献率均有较大程度的减少。

肱二头肌是双关节肌,方式4与方式2相比,其肌拉力线基本处于一个冠状面内,能够在一个平面内进行力的分解,避免了动作过程中侧向分力的损失 ,因此能充分发挥远固定工作条件下拉引躯干向前臂靠拢的功能。

肱三头肌长头、背阔肌与胸大肌角度阶段iEMG和贡献率的变化特点也主要与在两种方式下,各自的肌拉力是否在一个基本面内及分力的比值变化密切相关,其肌拉力线越接近一个基本平面(矢状面、额状面和垂直面)[2],对其刺激效果越好。

2.2 不同方式引体动作中主要肌肉放电时序特征
研究中以动作开始时间记为肌肉开始放电的零点时刻,然后以幅值≥峰值的15%,且持续时间≥15%截取动作时间记为肌肉开始动员;以幅值≤峰值的15%,且持续时间≥10%截取动作时间记为肌肉停止
放电。

4种不同方式的引体动作中主要肌肉放电时序特征,即有共性
也存在不同(图7)。

图7 不同方式引体动作主要肌肉放电时序特征比较 4种不同方式的引体动作中,主要原动肌的动员顺序一般是由肱三头肌长头、三角肌后束开始,其次肱二头肌、肱桡肌收缩发力,最后是胸大肌、背阔肌收缩发力。

胸大肌在前三种引体方式下,存在由于运动单位募集数量减少而导致的放电间断现象。

本研究中所测试的6块肌肉为引体向上动作的6块主要原动肌。

在引体动作中,原动肌的工作条件属于远固定。

从放电顺序的实验数据可知,伸肩在前、屈肘再后,最后是肩关节的内收。

胸大肌仅在方式4引体动作中不存在失活现象,推测原因可能是此方式下,仅方式4下 ,人体颈后靠近横杠,胸大肌被拉伸的幅度相对较大,由于收缩前
初长度的增加,它就能够在收缩过程中有效发挥使肩关节内收的功能;而在其它3种方式的引体动作中,胸大肌在向心工作过程结束而进入静力工作状态,此时由于斜方肌、背阔肌等肩背部的肌肉处于顶峰收缩状态,胸大肌又由于发力作用范围的限制,从而使其运动单位的募集程度较小造成放电间断现象。

3 小结
本研究在不同方式引体动作原动肌运动单位募集数量的变化特
征研究结果提示,无论何种方式的引体向上动作以适宜的较慢速度
进行,能够使完成动作的原动肌得到充分刺激,募集更多的运动单位。

本文在不同方式引体动作原动肌放电时序特征方面研究结果提示,在远固定工作条件下引体动作的原动肌的动员顺序为伸肩肌群在前,
其次是屈肘肌群,最后是使肩关节内收的肌群收缩发力。

为了选择合理的动作方式更好的发展不同肌肉的形态及力量,建
议从以下几个方面做好选择:在引体动作工作过程中,向心与离心工作过程的肘关节约屈曲30～60°时能更好的锻炼动作的原动肌,运动员在高级训练阶段时可采取此阶段下的引体动作以对肌肉施加更有效的刺激。

不同方式的引体动作均能对肱桡肌与肱二头肌施加有效的刺激,但反握方式下其放电量更大,能更有效的锻炼肱桡肌与肱二头肌。

为了更好的锻炼三角肌后束最好选择颈前正握宽握和颈前反握窄握的引体方式进行。

颈前方式引体动作能够对胸大肌形成有效的刺激, 颈后引体动作虽胸大肌处于连续的放电状态但对其刺激程度偏小。

4种不同方式的引体动作对肱三头肌长头与背阔肌刺激程度相差不大,这可能与其肌束分布面积较广采集到较少的肌电信号有关。

综合分析结果,颈前正握宽握、颈前反握窄握对肱三头肌长头的训练效果较好 ;颈前反握窄握、颈后正握宽握对背阔肌的训练效果较好。

以上只是从单个因素分析了不同方式引体动作的差异性,但在实际应用中,由于用表面肌电指标反映肌肉的工作特征具有较大的个体差异性,启示我们不能简单的把各块肌肉孤立开来考虑每个运动员采取何种方式的训练动作,而是要与个人特点相结合把每块肌肉的训练方式进行辨证论证与综合运用。

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