排球运动员大力跳发与正面上手发球上肢躯干表面肌电特征比较分析

孙 伟

(安阳师范学院，河南 安阳 455000)

排球运动理念的不断发展，排球运动员的身体素质极限不断提高，拼发球理念逐渐深入到排球运动之中，尤其是进攻性极强的发球。发球是比赛的开始，也是进攻的开始[1]。加强发球的攻击性是世界排球技术发展的趋势之一，林森对不同年代排球发球技术的特征进行分析时指出，发球也是决定比赛走向的因素之一[2]。尤其是在“每球得分制”规则实施以来，拼发球已经成为排球运动强国的首选备战方案。

发球是排球教学大纲中必须掌握的重要技能之一，正面上手发球技术是发球教学中最基础的技术之一[3]。大力跳发球和正面上手发球在抛球、引臂、挥臂阶段，动作结构存在相似性，但发球产生的效果却不同。大力跳发需要有较高的起跳高度、击球点和较大的身体水平位移，从而保证较大的球速[4]。所以，大力跳发技术要求比原地发球难度更高、更复杂。做好基础与进阶的衔接，对于运动员运动技能的提升有着良好的助推作用。正面上手发球作为排球运动中最基本的发球方法，是发球教学和训练的基础，而大力跳发球作为进阶版，是排球比赛中最具杀伤力的发球手段之一。通过运用表面肌电技术对运动员在大力跳发球与正面上手发球时，在上肢以及躯干的用力特点上是否存在差异、肌肉发力顺序是否一致、肌肉所募集的运动单位是否相同进行分析研究，会在一定程度上促进排球运动的发展[5]。

1.1 研究对象

研究选取的实验对象为河南师范大学男子排球运动队10名运动员，运动员等级为国家二级及以上，训练年限在四年以上，能熟练发出跳发大力球与正面上手发球，发球手为右侧，近一年未出现运动伤病。选择运动员休息不训练的时间为测试时间，以保证运动员在测试时身体不在疲劳状态。受试者信息如表1所示。

表1 受试者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 实验方法

实验前将10名受试者的个人基本信息录入系统，测量受试运动员的体温是否异常，组织受试者在实测场地进行热身运动，以避免运动损伤。测试前调试录像设备、传感设备，检查无误可以开始准备测试。

实验测试顺序：正面上手发球肌电采集，大力跳发球肌电采集。

排球大力跳发与正面上手发球，动作划分为“引臂后拉”和“挥臂击球”两个阶段[6]。第一阶段“引臂后拉”动作定义：运动员左手抛球后，手臂后引至最大角度；
第二阶段“挥臂击球”动作定义：运动员手臂后引至最大角度后开始向前挥动至击球使球脱离手掌。

肌电信号的采集：收集肱桡肌、肱二头肌、三角肌前束、肱三头肌、斜方肌上束左右侧、竖脊肌左右侧、腹直肌左右侧、腹外斜肌左右侧、背阔肌左右侧共14块肌肉的肌电信号。电极与肌纤维方向一致，电极片间距保持2厘米。为防止皮肤表层与电极片的抗阻，除去表层体毛，酒精擦拭至挥发完全后，向测试部位粘贴电极片并固定。受试运动员听到开始口令后，分别采用两种发球方式全力发球。工作人员观察肌电图变化，采集运动员肌电信号，获取受试者数据。将数据通过肌电专业软件分析处理后导出，计算积分肌电值、肌肉放电顺序、肌肉贡献率。

实验仪器：美国生产的Noraxon Ultium EMG 16导无线便携式表面肌电测试仪(采样频率为2000hz/s)，测试仪器配备并支持Myomuscle表面肌电分析系统和高清摄像头。运动员在大力跳发和上手发球过程中，肌电仪器会对运动员上肢、躯干的主要肌群进行表面肌电测试，测试所得数据利用Myomuscle分析系统对原始信号进行平滑、整流、滤波处理，从而计算积分肌电值、肌肉贡献率等相关指标。

测试肌群选取：上肢测试肌群包括肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束；
躯干测试肌群包括斜方肌上束左右侧、竖脊肌左右侧、腹直肌左右侧、腹外斜肌左右侧、背阔肌左右侧。

1.2.2 数理统计法

对实验采集的各项数据指标，通过SPSS19.0软件进行统计、整理和分析，并采用独立样本t检验分析。统计的数值结果用平均数±标准差的形式(X±SD)表示。根据划分的击球阶段，结合收集的数据结果分析，对大力跳发与上手发球的上肢、躯干表面肌电特征进行对比分析。

2.1 大力跳发球与上手发球肌肉放电顺序对比分析

在发球过程中，肌肉的放电激活顺序可以直观地反应出肌肉肌电的活动顺序，也可以称为发力做功顺序[7]。因此，通过分析发球过程中肌肉的放电顺序，既可以反应出运动员完成动作的质量，又可以反应其动作特征。

2.1.1 引臂后拉阶段放电顺序对比分析

图1 大力跳发引臂后拉阶段放电顺序特征

图2 上手发球引臂后拉阶段放电顺序特征

如图1和图2所示，运动员采用大力跳发方式在引臂后拉阶段，肌肉放电先后顺序为右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、三角肌前束、腹直肌右侧、腹直肌左侧、竖脊肌左侧、竖脊肌右侧、腹外斜肌右侧、腹外斜肌左侧、背阔肌右侧、背阔肌左侧、肱二头肌、肱桡肌、肱三头肌。运动员采用正面上手发球方式在引臂后拉阶段，肌肉放电先后顺序为三角肌前束、肱二头肌、肱三头肌、右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、肱桡肌、腹直肌左侧、腹直肌右侧、竖脊肌右侧、竖脊肌左侧、背阔肌左侧、背阔肌右侧、腹外斜肌右侧、腹外斜肌左侧。通过研究数据表明，大力跳发和上手发球两种方式，在引臂后拉阶段肌肉放电时序特征存在差异，大力跳发时，躯干肌群整体比上肢肌群放电时间早。正面上手发球时，上肢肌群比躯干肌群先放电。有相关学者研究表明，发球引臂阶段作为蓄力的过程，在击打动作做功时向中心环节传递能量，上肢肌群的做功时间相对较早[8]。这与研究测试的放电顺序特征相吻合。

2.1.2 挥臂击球阶段放电顺序对比分析

图3 大力跳发挥臂击球阶段放电顺序特征

图4 上手发球挥臂击球阶段放电顺序特征

如图3和图4所示，运动员采用大力跳发方式在挥臂击球阶段，肌肉放电先后顺序为腹直肌左侧、腹直肌右侧、腹外斜肌左侧、腹外斜肌右侧、肱三头肌、肱桡肌、肱二头肌、背阔肌右侧、背阔肌左侧、三角肌前束、右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、竖脊肌左侧、竖脊肌右侧。运动员采用正面上手发球方式在引臂后拉阶段，肌肉放电先后顺序为腹直肌左侧、腹直肌右侧、三角肌前束、腹外斜肌右侧、腹外斜肌左侧、肱三头肌、肱桡肌、肱二头肌、右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、背阔肌左侧、背阔肌右侧、竖脊肌右侧、竖脊肌左侧。从数据显示，大力跳发和上手发球在挥臂击球阶段，两者放电顺序特征基本相符，皆是躯干肌群发力较上肢肌群要早。

2.2 大力跳发球与上手发球肌肉贡献率与积分肌电值对比分析

2.2.1 引臂后拉阶段肌肉贡献率与积分肌电值的对比分析

如表2所示，在引臂后拉阶段，大力跳发与上手发球积分肌电值存在差异，实验数据显示大力跳发球时的积分肌电值均高于上手发球的积分肌电值。在引臂后拉阶段，大力跳发球时躯干肌群的斜方肌上束、竖脊肌、腹外斜肌、腹直肌的积分肌电值存在明显不对称性差异。正面上手发球时竖脊肌的积分肌电值存在明显不对称性差异。

表2 引臂后拉阶段积分肌电值(n=10) 单位：vs

如图5和表3所示，在引臂后拉阶段运动员采用上手发球时，肌肉贡献率高于6%的肌肉有：三角肌前束、腹外斜肌左右侧、竖脊肌左右侧、左右侧斜方肌上束。大力跳发球时肌肉贡献率高于6%的肌肉有：三角肌前束、腹外斜肌左侧、腹直肌左侧、左右侧斜方肌上束。从数据分析得出大力跳发球时，发力主要肌群为三角肌前束、腹外斜肌左侧、腹直肌左侧、左右侧斜方肌上束。上手发球发力主要肌群为三角肌前束、腹外斜肌左右侧、竖脊肌左右侧、左右侧斜方肌上束。综上数据对比分析，引臂后拉阶段腹直肌在大力跳发球时的参与贡献率高，在上手发球方式时肌肉贡献率较低。

图5 引臂后拉阶段肌肉贡献率(n=10)

表3 引臂后拉阶段肌肉贡献率(n=10) 单位：100%

2.2.2 挥臂击球阶段肌肉贡献率与积分肌电值的对比分析

如表4所示，在挥臂击球阶段，大力跳发与上手发球积分肌电值存在差异，根据数据显示，除右侧斜方肌上束和背阔肌右侧以外，其他肌肉在大力跳发球时的积分肌电值均高于上手发球的积分肌电值。在挥臂击球阶段，大力跳发球时躯干肌群的斜方肌上束、背阔肌积分肌电值存在明显不对称性差异。正面上手发球时躯干肌群积分肌电值无显著性不对称性差异，这与前人研究结果大致相符。

表4 挥臂击球阶段积分肌电值(n=10) 单位：vs

如图6所示，在挥臂击球阶段运动员采用上手发球时，肌肉贡献率高于6%的肌肉有：肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束、腹外斜肌左右侧、腹直肌左侧、左右侧斜方肌上束。大力跳发球时肌肉贡献率高于6%的肌肉有：肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、腹外斜肌左右侧、腹直肌左右侧。

如表5所示，在挥臂击球阶段，大力跳发和上手发球两种方式下，上肢肌群的肌肉贡献率不存在显著差异，躯干肌群的腹直肌左侧和右侧、左右侧斜方肌上束的肌肉贡献率存在差异。经过检验，P值小于0.01，结果呈现极显著性差异。从而可以看出，腹外斜肌左侧、腹直肌左右侧、右侧斜方肌上束，在两种发球方式下肌肉贡献率差异明显。

图6 挥臂击球阶段肌肉贡献率(n=10)

表5 挥臂击球阶段肌肉贡献率(n=10) 单位：100%

2.2.3 击球后肌肉贡献率与积分肌电值的对比分析

如表6所示，在击球后阶段，大力跳发与上手发球积分肌电值存在差异，根据数据显示，除左侧斜方肌上束和背阔肌左侧以外，其他肌肉在大力跳发球时的积分肌电值均高于上手发球的积分肌电值。

表6 击球后所测肌肉的积分肌电值(n=10) 单位：vs

如图7所示，在击球后阶段运动员采用上手发球时，肌肉贡献率高于6%的肌肉有：肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束、腹外斜肌左右侧、腹直肌左右侧、左右侧斜方肌上束。大力跳发球时肌肉贡献率高于6%的肌肉有：肱桡肌、肱三头肌、腹外斜肌左右侧、腹直肌左右侧。

如表7所示，在击球后阶段，大力跳发和上手发球两种方式下，运动员手臂仍然处于随前的状态[5]。因此上肢肌群中的肱桡肌、肱三头肌、三角肌前束，其运动单位的状态还在持续，但是从积分肌电值数据可以看出，呈现下降趋势，表明此时其手臂随前动作。手臂已处于相对放松状态，上肢肌肉开始逐渐失活[9]。

图7 击球后阶段各肌肉的肌肉贡献率(n=10)

表7 击球后所测肌肉的肌肉贡献率(n=10) 单位：100%

运动员采用大力跳发方式在引臂后拉阶段，肌肉放电先后顺序为右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、三角肌前束、腹直肌右侧、腹直肌左侧、竖脊肌左侧、竖脊肌右侧、腹外斜肌右侧、腹外斜肌左侧、背阔肌右侧、背阔肌左侧、肱二头肌、肱桡肌、肱三头肌。运动员采用正面上手发球方式在引臂后拉阶段，肌肉放电先后顺序为三角肌前束、肱二头肌、肱三头肌、右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、肱桡肌、腹直肌左侧、腹直肌右侧、竖脊肌右侧、竖脊肌左侧、背阔肌左侧、背阔肌右侧、腹外斜肌右侧、腹外斜肌左侧。

运动员采用大力跳发方式在挥臂击球阶段，肌肉放电先后顺序为腹直肌左侧、腹直肌右侧、腹外斜肌左侧、腹外斜肌右侧、肱三头肌、肱桡肌、肱二头肌、背阔肌右侧、背阔肌左侧、三角肌前束、右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、竖脊肌左侧、竖脊肌右侧。运动员采用正面上手发球方式在引臂后拉阶段，肌肉放电先后顺序为腹直肌左侧、腹直肌右侧、三角肌前束、腹外斜肌右侧、腹外斜肌左侧、肱三头肌、肱桡肌、肱二头肌、右侧斜方肌上束、左侧斜方肌上束、背阔肌左侧、背阔肌右侧、竖脊肌右侧、竖脊肌左侧。

在击球结束后，在大力跳发和上手发球两种方式下，运动员手臂仍然处于随前的状态，因此上肢肌群中的肱桡肌、肱三头肌、三角肌前束，其运动单位的状态还在持续。跳发大力球击球结束后，腹外斜肌和腹直肌肌电活动依旧维持较高水平来协助运动员完成收腹落地。

排球大力跳发球与上手发球，在肌肉发力方式上存在不同，大力跳发球更需要上肢、躯干肌群的协调发力，在日常训练中尤其注重躯干肌群的力量练习。躯干肌群力量有助于避免力量在传递过程的不必要损耗，而且对于运动员防止伤病也有很大帮助，应加强对躯干肌肉力量的训练。