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髖關節等速屈伸運動的肌電特征分析

來源:原創論文網 添加時間:2020-03-02

  摘    要: 髖關節在矢狀面內完成的屈曲與伸展運動屬于人體基本運動,肌肉動員放電順序以及延遲時間具有普遍性,規律基本一致,只是肌肉動員的強度與髖關節屈伸的速度有較大關系。為了研究分析髖關節屈伸肌群完成等速屈伸運動的肌電特征,對各個測試角速度下屈伸肌群各肌肉激活順序、激活強度、肌肉積分肌電、肌肉貢獻度等分析。

  關鍵詞: 角速度; 髖關節; 屈伸運動; 肌電;

  1、 研究對象與方法

  1.1 、研究對象

  本文以20名非體育專業男性大學生作為測試對象,身體健康,均以右側為優勢側,無任何傷病或手術史,下肢各關節肌力和關節活動度均屬于正常范圍,且測試對象對研究方法和目的完全知情,經本人同意后進行實驗。

  1.2 、測試法

  本文采用ISOMED2000與MEGAWIN ME6000設備進行測試,選擇30°/s、60°/s、120°/s、150°/s、180°/s測試角速度。測試對象在仰臥位情況下進行等速屈伸運動,起始髖關節角度為10°,終止位置髖關節角度為110°,髖關節總活動范圍為100°,在此范圍內,每個測試角速度下均以最大力量進行3次髖關節屈伸運動,休息5min,調整測試角速度繼續進行測試。

  2 、結果與分析

  2.1、 肌群激活順序分析

  伸肌群激活延遲時間較短,半腱肌與股二頭肌的激活延遲時間在0.3ms到0.2ms不等,臀大肌的激活延遲時間由2.8ms降為0.8ms,分析認為關節在運動中雖然首先動員的是原動肌,但并不完全依靠原動肌完成動作。拮抗肌動員時間稍晚,但時間很短,所以關節肌肉的運動是原動肌與拮抗肌相互協調作用的結果。

  屈肌群中股直肌在30°/s和60°/s角速度下具有0.1ms的激活延遲,其他屈肌群均沒有激活延遲。對于伸肌群來說,臀大肌激活延遲隨測試角速度增大逐漸減小,半腱肌與股二頭肌的激活延遲時間在120°/s角速度時出現下降后趨于不變。分析此現象的原因可能與肌纖維動員有關,隨著髖關節等速屈伸運動速度加快,肌肉需要在更短時間內動員更多的快肌纖維,快肌纖維在所動員肌纖維里占較大比例,有利于縮短髖關節屈伸肌群的激活延遲時間。根據此分析對測試角速度進一步增大產生的結果進行猜想,髖關節伸肌群在完成屈髖動作中,半腱肌與股二頭肌在角速度120°/s肌纖維中的快肌纖維與慢肌纖維比例已達到相對穩定的狀態,激活延遲時間將不會再產生變化。而臀大肌的激活延遲時間可能會出現下降的趨勢,當達到一定測試角速度時趨于穩定不變,但是不會減小到0ms。
 

髖關節等速屈伸運動的肌電特征分析
 

  2.2、 肌群激活強度分析

  人體的運動需要肌肉的主動收縮,髖關節在屈伸運動中,每個環節原動肌的近端與遠端相互靠近實現肌肉主動收縮產生肌力,實現人體的運動。髖關節屈伸運動中肌纖維的動員以及實現屈髖與伸髖動作都是一個極其精細且較為復雜的過程,而且髖關節解剖結構較為復雜,其完成屈伸動作時屈伸肌群均需要動員,通過各肌肉在神經系統的調節下協調配合,才能夠保證人體髖關節屈伸運動流暢、平滑。

  表面肌電信號采集獲得均方根值(RMS),其能夠反應髖關節屈伸肌群的激活強度。從生理學角度來看,均方根值與肌肉表面電位信號振幅范圍以及運動單位募集情況有較大關系,能夠反應神經——肌肉系統放電情況。

  半腱肌均方根值在所有測試角速度下均是最高的,其次是闊筋膜張肌、股二頭肌和縫匠肌。臀大肌均方根值在任意測試角速度下均是最小的。股直肌均方根值隨測試角速度的增大改變較小,其均方根值僅大于臀大肌,變化較為穩定。在髖關節等速屈伸運動中,半腱肌和闊筋膜張肌的做功能力最強,肌肉的做功能力隨著測試角速度的加大呈減小趨勢,股二頭肌的做功能力有所上升。經綜合分析認為,髖關節等速屈伸運動過程中發揮作用較大的是半腱肌、闊筋膜張肌、股二頭肌和縫匠肌。

  2.3 、積分肌電變化特征分析

  積分肌電(Integrated EMG,iEMG)是表面肌電測試中重要參數指標,在單位時間內,積分肌電值可以表示肌肉活動過程中的放電總量,對分析研究肌肉協調工作能力具有指導價值。在本研究中,積分肌電值受到測試角速度的影響。當測試角速度增大時,髖關節等速屈伸運動速度加快,肌纖維中快肌纖維與慢肌纖維的比例發生一定的改變,肌纖維動員比例的不同導致肌纖維放電總量發生改變。在較小測試角速度情況下,髖關節屈伸較慢,快肌纖維與慢肌纖維被募集的比例較大,肌肉放電總量大。在較大測試角速度情況下,快肌纖維與慢肌纖維被募集的比例減小,肌肉放電總量降低。

  股直肌積分肌電值隨著測試角速度的增大處于穩定,變化很小?p匠肌積分肌電值呈下降趨勢,在150°/s角速度時有小幅度的增大。股二頭肌在150°/s角速度時開始增長,半腱肌則是在150°/s后增大。闊筋膜張肌呈波浪線式變化,臀大肌積分肌電值較為穩定,變化較小。綜合分析認為,髖關節等速屈伸運動過程中,屈伸肌群積分肌電值與測試角速度間的關系較為復雜,沒有找到規律性特征,除了股直肌與股二頭肌外,其他肌肉均會在30°/s角速度后出現減小現象。

  2.4 、肌肉活動貢獻度特征分析

  髖關節在等速屈伸運動中,屈伸肌群總的積分肌電值隨測試角速度的增大呈下降趨勢,尤其是在30°/s~60°/s時,屈伸肌群積分肌電總值下降曲線更陡,變化更快。隨著測試角速度的增大,每塊肌肉的積分肌電占總積分肌電的比例變化很小,且所研究6塊肌肉的排列順序一致。屈伸肌群所占比例即貢獻度從大到小依次是闊筋膜張肌、半腱肌、縫匠肌、股直肌、股二頭肌和臀大肌。

  2.5、 討論

  髖關節等速屈伸運動屈伸肌群在完成動作過程中,原動肌動員時間更早,拮抗肌激活延遲時間很短,說明關節運動是原動肌與拮抗肌相互協調作用的結果。拮抗肌激活延遲時間隨著運動速度的增大減小,最后趨于穩定。髖關節等速屈伸運動過程中發揮作用較大的是半腱肌、闊筋膜張肌、股二頭肌和縫匠肌。屈伸肌群的積分肌電值與測試角速度間的關系較為混亂,沒有找到規律性特征。屈伸肌群總的積分肌電值隨測試角速度的增大呈下降趨勢。肌肉活動貢獻度大到小依次是闊筋膜張肌、半腱肌、縫匠肌、股直肌、股二頭肌和臀大肌。

  3 、結語

  (1)髖關節等速屈伸運動原動肌動員時間更早,拮抗肌激活延遲時間很短,說明關節運動是原動肌與拮抗肌相互協調作用的結果。

  (2)拮抗肌激活延遲時間隨著運動速度增大而減小,最后趨于穩定。髖關節等速屈伸運動發揮作用較大的是半腱肌、闊筋膜張肌、股二頭肌和縫匠肌。

  (3)屈伸肌群總的積分肌電值隨測試角速度的增大呈下降趨勢。

  (4)肌肉活動貢獻度大到小依次是闊筋膜張肌、半腱肌、縫匠肌、股直肌、股二頭肌和臀大肌。

  參考文獻

  [1] 劉耀榮,周里,時倩.跳躍運動員膝關節屈伸肌群等速向心收縮時肌力與sEMG變化特征[J].上海體育學院學報,2008(1):52-55,78.

  [2] 成鵬,畢霞,郎海濤.影響膝關節等速離心收縮測試的相關因素探討[J].中國康復醫學雜志,2001(1):19-21.

  [3] 李卓.表面肌電的信號分析及在體育科研中的應用[J].體育科技文獻通報,2006(3):30-33.

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