表面肌电在体育运动中的运用

表面肌电在体育运动中的运用
陈汉青;唐光旭;杨松
【摘要】肌电是指骨骼肌在兴奋时通过肌纤维动作电位的产生和传导而产生的电
位变化.表面肌电信号的检测分析对临床诊断及康复医学、运动医学、生物工程和
体育等诸多领域的研究具有重要意义.文章在参考国内外相关文献资料基础上,对肌
电研究的现状、意义进行综述,以期为运动训练和体育科研提供一定的参考依据.【期刊名称】《廊坊师范学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(014)003
【总页数】3页(P95-97)
【关键词】表面肌电;训练;科研
【作者】陈汉青;唐光旭;杨松
【作者单位】河西学院,甘肃张掖734000;河西学院,甘肃张掖734000;河西学院,甘肃张掖734000
【正文语种】中文
【中图分类】G804.2
1 肌电的内涵及类型
1．1 肌电的概念
当肌肉收缩时，会产生动作电位，用科学的方法将带有肌肉收缩的电位变化，通过电极从人体皮肤表面引导并记录，所得到的数据就是表面肌电。

肌电研究历史悠久，
1912年Piper最早在人体上记录了肌电。

1922年GaSSer和Newcomer利用阴极射线示波器代替传统的检流计显示出肌肉活动的电信号，并因此获得了1944年的诺贝尔奖。

20世纪初期，Pratt证实肌肉收缩的本质是肌纤维的募集而不是神经冲动的大小；后来又分别发现了同心型针电极、诱导型针电极和多导电极［1］。

随着EMG设备逐渐发展，推动了肌电在体育领域中的运用。

肌电在体育运动中的运用主要分为两个方面：第一，分析动作技术要领，从而找出各项运动中的核心肌肉，通过分析各核心肌肉所用肌力的大小程度，直接为体育科研、体育训练和体育教学提供依据；第二，解决体育中最基础的理论和实践结合问题，更好地为体育运动服务。

1．2 肌电测试类型
1．2．1 表面肌电测试
表面肌电测试是人体皮肤表面通过两个记录电极和一个参考电极记录下来的，与肌肉的活动和功能状态具有不同程度的关联性［2］。

表面肌电测试有着操作简单、方便，参数稳定可靠的特点，广泛地适用于体育运动中；缺陷是无法测试出深层肌肉的肌电变化。

1．2．2 深层肌电测试
深层肌电测试是利用针电极插入肌肉中检测肌电，针电极不仅可以检测深层肌肉的肌电变化，而且还能检测到单个运动单位和单肌纤维的肌电变化。

深层肌电测试有干扰性小、定位性好、易识别的优点；缺陷是引导区域太局限，不适合做运动时肌电的测试。

2 表面肌电的研究意义
表面肌电信号是在人体骨骼肌表面通过电极记录下来的神经肌肉活动发放复杂的生物电信号，反映了神经肌肉的功能状态。

利用表面肌电分析人体在运动中所能承受的运动强度，从而有针对性地进行训练，能完善训练动作，更好地提高运动训练成
绩，在体育训练中具有一定的指导意义。

随着科技的迅速发展，国内外学者近年对表面肌电的研究也逐渐深入，不仅在临床医学、运动医学、康复医学、生物工程等领域被广泛应用［3］。

目前，国外在许多体育项目中开展了表面肌电应用研究，而在我国体育领域中，肌电技术的应用不是很广泛，大部分的肌电技术还是集中在医学领域，使得我国的肌电研究技术相比其他发达国家有所滞后。

3 表面肌电在体育训练中的运用
体育训练的目的是提高运动员的运动成绩，达到一定的竞技水平，取得优异的成绩。

在竞技水平提升的过程中，运动员的运动负荷是最难确定的，人与人之间的运动能力和运动承受的负荷存在一定差异，只有确定了运动员最佳的运动负荷，才能有效地提高运动成绩和运动竞技能力。

在体育训练中，运动负荷是直接影响体育训练效果的主要因素之一，只有适宜的运动负荷，才能使运动员更好地适应训练，提高竞技能力。

要想保持良好的训练状态，就要科学合理地安排好运动员在体育训练中的强度。

目前，利用肌电技术通过对运动员的生理、生化等方面进行合理的测定，基本上淘汰了教练靠经验和主观想象的判断。

这说明，肌电技术已逐渐运用于体育训练中。

肌电技术在体育训练中的运用主要体现在：（1）表面肌电在体育运动中主要体现在肌肉兴奋和肌肉疲劳两个方面。

目前，表面肌电已逐渐应用于肌肉的功能状态分析、主要肌群间的协调运动、肌肉反应速度研究、肌纤维主要成分分析等。

在体育训练中运用表面肌电技术可从不同角度、不同领域对肌肉的疲劳程度进行检测及评价。

（2）在日常训练中，可以利用表面肌电技术对某些运动项目中容易受伤的主要肌群进行检测。

例如，通过测试发现，跑跳项目运动员要比其它项目运动员大腿后群肌肉拉伤的几率高。

这是因为跑跳项目是一种高强度的极限运动，它有着高频率和大幅度的特点。

在体育训练中，如果运动员准备活动不够充分，柔韧性不够好，会造成大腿后群肌肉的拉伤；或者运动员因为机体比较疲劳，神经不够兴
奋而导致准备活动不够充分，也会造成大腿后群肌肉拉伤。

因此可以利用表面肌电技术检测肌肉的疲劳程度和兴奋程度，减少运动损伤。

表面肌电技术还能对各种体育运动的主动肌群的收缩起到协调配合的作用。

4 应用表面肌电技术预防运动疲劳产生的损伤
运动疲劳是指运动引起肌肉产生最大收缩力量或者最大输出功率暂时性下降的生理现象［4］。

运动疲劳是一个综合性的复杂过程。

在正常情况下，人体在运动后产生疲劳是正常的，不会对身体造成损害。

而在体育训练中，长期超负荷的专项训练容易引发慢性运动损伤。

这就需要应用表面肌电技术，无损伤地监测运动时的肌电变化，评定肌肉的疲劳程度，预防运动损伤。

产生运动疲劳的主要原因是：人体能源储备的减少和身体各器官功能的降低而导致运动疲劳提前。

在平时的训练中，要注意运动员各主要肌群的肌电变化，掌握肌电变化的规律，用科学合理的方法安排好训练方案，提高运动员的身体素质，避免运动员局部负担过重而产生局部疲劳。

因此，可以利用表面肌电技术延迟运动疲劳，提高训练成绩。

5 测量表面肌电时应注意的问题
人体表面肌电是一种微弱复杂的生物电信号，受多方面因素的影响。

表面肌电电极位置的选择和放置十分重要。

不同的运动模式可能对应不同肌肉群收缩，也可能对应同一肌肉群收缩，会影响到多种运动模式的实现［5］。

在正常情况下，人体的生理参数是一种不稳定的生物电信号，所以对肌电测量仪器放置位置和肌电的检测方法要求非常严格。

大多数表面电极贴的位置在所测肌肉的肌腹最隆起的部位。

对于小肌肉来说，测量电极应贴放于距离其它肌肉足够远的位置，以免产生误差导致测试错误。

两个记录电极所贴的方向与肌纤维的方向平行，参考电极应尽量放置于肌肉最少的地方，一个参考电极与两个记录电极成正三角形。

表面肌电测量时，两电极间的距离越大，所采集到的肌电信号也就越深，并且肌电信号的幅值也就越大。

为了保证表面肌电测量的数据的正确性和可比性，每次测量时应保证电极间的距离没有发生大的变化。

在正常情况下，两电极间的距离约2～3cm［6］。

人体皮肤表面的角质层和油脂会对采集肌电信号造成一定的影响。

人体在运动中肌电信号是不稳定的，在这种非稳定的状态下其精确度也会降低。

因此在测量时，要首先用细砂纸打磨表面皮肤，刮除毛发、死皮，并注意避免皮肤的破损处或瘢痕位置，用酒精对皮肤进行清洁和脱脂，要求电极接触面的阻抗应小于5kΩ，以免电子设备带
来的电磁干扰对肌电测试造成不必要的影响［7］。

在肌电测试中要多次检查电极的粘贴牢固性，因为电极的位置稍有松动就会改变肌电数据的精确性。

检查完所有电极后，还需检查被测肌肉电极是否正确连接相应的通道［8］。

肌电数据的分析方法采用平均振幅和积分肌电，这两种方法虽好，但还是有一定的局限性［9］，还需要进一步研究分析。

综上，表面肌电技术无论在运动员选材还是在肌肉素质的评定方面，都有着广泛的应用前景。

表面肌电技术能检测出肌肉在运动中所承受的疲劳程度，运用于体育训练中可降低运动损伤的几率，有效地提高运动员的训练成绩。

［参考文献］
【相关文献】
［1］张建福，彭隼平，闫长栋．人体生理学［M］．北京：高等教育出版社，2010：16－50．［2］Roberto M，Dario F．Analysis of intramuscular electromyogram signals ［J］．Phil．Trans．R．Soc．A，2009，367：357－368．
［3］邱青菊．表面肌电信号的特征提取与模式分类研究［D］．上海交通大学工学硕士学位论文，2013．
［4］Cifrek M，Medved V，Tonkovic S，et al．Surface EMG based muscle fatigue evaluation inbiomechanics［J］．Clin Biomech（Bristol，Avon），2009，24（4）：327－340．
［5］张莉．表面肌电信号模式识别及其运动分析［D］．吉林大学硕士论文，2013．
［6］刘涛然．人体表面肌电信号的特性研究［D］．天津科技大学硕士学位论文，2009．［7］王猛．核心力量训练对大学生腰肌劳损干预及其肌电特征分析［D］．福建师范大学硕士学位论文，2013．
［8］李云．基于肌电模式的中国手语识别研究及康复应用探索［D］．中国科学技术大学学位论文，2013．
［9］李金铭．基于表面肌电信号的下肢康复机器人控制方法研究［D］．哈尔滨工业大学工学硕士学位论文，2013．。