刘凯 　尹军　陆春龙　冯本余

摘    要：目的：为我国蹦床运动员体能训练效益向专项运动表现转化提供参考。运用文献研究法、访谈法、测试法和数理统计法分析中国优秀蹦床运动员两种跳跃模式的下肢肌群的表面肌电均方根值（RMS），探讨蹦床网上垂直跳和原地纵跳下肢发力肌群表面肌电特征。结果：相较下肢其他测试肌肉，1）在蹦床垂直跳压网阶段和原地纵跳落地缓冲阶段，男子受试者股直肌和股二头肌表面肌电RMS数值最大，女子受试者股直肌表面肌电RMS数值最大;2）在蹦床垂直跳起网阶段和原地纵跳落地蹬伸阶段，男子受试者腓肠肌和股直肌的表面肌电RMS的数值最大，女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值最大;3）在蹦床垂直跳腾空上升和下落阶段，男子受试者腓肠肌和股直肌的表面肌电RMS的数值最大，女子受试者股直肌和胫骨前肌的表面肌电RMS的数值最大。结论：1）蹦床运动员在压网阶段为获得更高的起跳高度，需要主动蹬伸蹦床网面储备更大的弹性势能，此时股直肌激活程度高。2）蹦床网上垂直跳时腓肠肌与股二头肌发力时间相对延后，股直肌和胫骨前肌发力时间相对提前，有利于蹦床网面弹起时发力，同时有助于维持触网阶段的身体稳定性和刚度，进而获得更高的跳跃高度。3）蹦床运动员在足部触网过程中胫骨前肌激活程度越高、身体稳定性越好，蹦床腾空高度就越高。

關键词：蹦床;原地纵跳;表面肌电;网上垂直跳

中图分类号：G 804.6          学科代码：040303           文献标识码：A

Abstract： Objective：To provide reference for trampoline athletes that improve the benefit transformation from trampoline physical training to special sports. Literature research， expert interview， testing method and mathematical statistics are used in the study to analyze the RMS of surface EMG of lower limb muscle groups of Chinese elite trampoline athletes in two jumping modes. Results： Muscle display compared to other muscles in the lower extremities ， 1） The RMS values of rectus femoris and biceps femoris in men were the highest in vertical jump net pressing stage and landing buffer stage， while the RMS value of rectus femoris was the highest in women. 2） The RMS values of gastrocnemius and rectus femoris in men were the highest in the vertical jump netting stage and ground pedaling stage， while the RMS value of rectus femoris was the highest in women. 3） The RMS values of gastrocnemius and rectus femoris in men were the highest in the vertical jump ascending and descending stages of flight， while the RMS values of rectus femoris and anterior tibial muscle were the highest in women. Conclusions： 1） In the net pressing stage， the active push of trampoline that athletes can make trampoline net surface reserve more elastic potential energy， and the activation degree of rectus femoris muscle is high. 2） The force generation time of gastrocnemius muscle and biceps femoris muscle is relatively delayed in the trampoline net touching stage， while the force time of rectus femoris muscle and tibia anterior muscle is relatively early， which is conducive to the muscle force of the net against the net surface elasticity， and helps to maintain the body stability and stiffness of the net， which help the athletes get a higher height. 3） The higher the activation degree of anterior tibial muscle of trampoline athletes in the process of touching the net with the feet， the better the stability of the body and the higher jumping height of trampoline.

Keywords： trampoline; counter movement jump; surface electromyography; vertical jump on net

蹦床是借助于网面弹力提供起跳动能的运动项目。运动员起跳高度取决于触网阶段足部和网面作用力的拟合程度，拟合程度越佳则运动员腾空高度越高，而运动员网上腾空高度是比赛的评分要素之一。此外，运动员较高的网上腾空高度可为完成高难度动作提供必要的时间和空间，有利于提升运动表现。精准的跳跃动作是提高腾空高度的基础，运动员足部和网面拟合程度是正确跳跃动作的基础，而运动员足部和网面拟合程度又取决于运动员的蹬伸发力时机和下肢蹬伸力量。因此，运动员的蹬伸发力时机和下肢蹬伸力量是精准跳跃动作训练的关键。在实际训练中，常用原地纵跳发展运动员的跳跃能力。但是实际测试后发现，网上垂直跳和原地纵跳的高度具有非正相关关系，其原因和生理机制目前未见有相关论文发表。表面肌电测试可以有效探测肌肉发力时的肌电信号以发现肌肉发力的特点[1-2]。因此，本研究基于网上垂直跳和原地纵跳2种跳跃动作，采用表面肌电测试系统采集蹦床运动员下肢相关肌肉发力时的表面肌电数据，以分析目标肌肉发力特点，进而为我国蹦床运动员体能训练效益向专项运动表现效益转化提供参考。

1   研究对象与研究方法

1.1  研究对象

以中国优秀蹦床运动员网上垂直跳和原地纵跳2种动作模式的下肢肌肉活动特征为研究对象。

1.2  研究方法

1.2.1  文献研究法

通过在EBSCO、SCI、中国知网等数据库进行检索，收集到相关文献58篇，经筛选后引用参考了19篇论文。

1.2.2  专家访谈法

针对蹦床运动员网面发力特点和肌肉用力特征，对4名国家蹦床队教练、2名国家级裁判员、13名国家队运动员进行深入访谈，了解了蹦床运动的特点，以此确定本研究的测试方案和测试指标。

1.2.3  测试法

1.2.3.1    测试对象

以中国国家蹦床队13名运动员（男子运动员为6人、女子运动员为7人，运动技术等级均为健将）为测试对象，具体信息见表1。通过与相关专家和受试运动员沟通，确定了测试肌群为股直肌、股二头肌、胫骨前肌和腓肠肌，统一测试左侧下肢肌群的表面肌电均方根值（RMS）。

1.2.3.2    测试仪器和测试方案

测试仪器包括“MAVER”肌电测试系统、“Kistler”三维测力台、蹦床运动网上高度测试系统。其中，蹦床网上高度测试指标有：10次网上垂直跳的总高度，股直肌、胫骨前肌、腓肠肌、股二头肌的表面肌电RMS。地面高度测试指标有：原地纵跳高度，股直肌、胫骨前肌、腓肠肌、股二头肌的表面肌电RMS。

在测试开始前，测试人员对受试者的相关肌肉部位进行处理和消毒（使用75%的酒精），选取肌肉肌腹中部最隆起处粘贴电极片并使用肌贴固定。以双手叉腰下蹲起跳为测试动作，受试者先以测试动作完成3次原地纵跳，间隔10 min，再完成网上10次垂直跳，由测试人员记录相关数据。测试过程中对测试动作进行实时监控，以减少测试误差。

1.2.4   数据处理与统计

运用肌电信号分析软件进行滤波与整流处理，滤波采用“Butterworth”带通滤波器，频率为10 Hz ～400 Hz，保留原始肌电信号的所有信息。使用软件“SPSS 24.0”进行数据统计分析，主要采用描述性统计和皮尔逊相关性分析测试得出的受试者腾空高度和不同阶段肌肉发力的表面肌电RMS。

2   研究结果与分析

2.1  蹦床垂直跳压网阶段和原地纵跳落地缓冲阶段的下肢肌肉表面肌电测试结果与分析

2.1.1  蹦床垂直跳压网阶段和原地纵跳落地缓冲阶段的下肢肌肉表面肌电测试结果

在蹦床网上垂直跳的压网阶段，男子受试者股直肌表面肌电RMS的数值和女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉的表面肌电RMS的数值均最大。在原地纵跳落地缓冲阶段，男子受试者股二头肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉的表面肌电RMS的数值最大，女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉的表面肌电RMS的数值最大（见表2）。

2.1.2  蹦床垂直跳压网阶段和原地纵跳落地缓冲阶段下肢肌肉活动特征分析

蹦床运动员垂直跳压网的动作模式和原地纵跳落地的动作模式相近，都是从直立状态变为深蹲状态下肢蹬伸发力，不同的是：原地纵跳落地过程是肌肉离心收缩变为深蹲动作模式，此时是大腿肌肉在拉长-缩短状态下工作，下肢肌肉在离心收缩时产生的弹性势能在向心收缩时得到释放和利用[3]。而蹦床垂直跳压网过程是下肢肌肉向心收缩变为深蹲动作模式，并且蹦床网上垂直跳的触网动作有其自身特点，运动员触网压网的用时较短，约为0.135 s。因此，蹦床运动员必须在触网时屈髋、屈膝及踝关节背屈，为压网蹬伸作准备。在压网过程中，运动员身体对蹦床網面形成的压力会逐渐增大，蹦床网面的弹性势能会快速储备。在蹬伸过程中，如果运动员的下肢蹬伸力量不足以对抗蹦床网面的回弹力，就会出现“软腿”现象。因此，在蹦床网面下压到一定幅度，运动员下肢就要开始蹬伸发力，并且在网面下压达到最低点前结束蹬伸，以此获得最大网面弹性势能。

蹦床垂直跳跃过程和原地纵跳过程最大的区别是股二头肌、腓肠肌和胫骨前肌的发力不同。在原地纵跳落地缓冲过程中，这3个肌群主要起稳定作用，股二头肌离心收缩，腓肠肌和胫骨前肌相互作用形成稳定功能。而在蹦床垂直跳压网过程中运动员产生的力由3部分组成：一是人体自身重力，人体重力使蹦床网面产生的形变大小等于使网面下移幅度的重力势能，计算公式为mgh= 1/2kh2（h为人体重力使蹦床网面下压的深度，k为弹性系数）;二是人体从空中下落的重力势能转化为动能后产生的冲量作用于蹦床网面时，动能转化为蹦床网面的弹性势能;三是运动员下肢蹬伸时相关肌肉收缩产生的力，这部分力来自于双腿的蹬伸和身体其他部位的配合发力，例如上臂的摆动等[4]。由于重力势能和运动员自身体重是无法改变的，所以下肢蹬伸时机直接影响运动员蹦床垂直跳网面起跳高度，运动员下肢蹬伸的过程是肌肉主动向心收缩的过程，能将生物能转换为网面的弹性势能，当弹性势能转化为动能时会使运动员获得更高的弹网高度。相反，如果在垂直跳压网过程中下肢过快蹬伸，这种肌肉做功并不能转化成蹦床网面的弹性势能，反而会缓冲减少人体下落产生的一部分重力势能[5]，进而影响弹网高度。运动员如果在“最佳蹬伸瞬刻”踩网，蹬伸动作的动能就能充分转化为蹦床网面的弹性势能，这需要下肢动作节奏与蹦床网面的振动频率相一致，称为“合上子网”[6]。

运动员的原地纵跳高度与其下肢肌肉快速力量尤其是髋关节和膝关节屈肌的快速等动离心力量密切相关[7]。运动员在原地纵跳落地缓冲过程中主要是通过臀部、股二头肌等肌群离心收缩储备弹性势能。对于蹦床运动而言，蹦床网面的作用力代替了运动员髋关节和膝关节的离心力。运动员在触网下压时要主动蹬伸蹦床网面，以此形成更大的弹性势能，在此时运动员股直肌的激活程度较高;同时，在压网过程中下肢肌群会形成伸髋与伸膝向心收缩，这时髋关节和膝关节屈伸肌群比值偏小。由于我国蹦床国家队运动员髋关节屈伸肌群比值范围一般在0.51～0.58，膝关节屈伸肌的峰力矩平均值及其变化范围一般在0.42～0.58[8]，同时，蹦床网面代替了下肢肌群离心收缩产生弹性势能的过程，因此，蹦床专项体能训练重点应该是增强下肢伸髋与伸膝的快速力量和最大力量。建议采用1/4深蹲等动作模拟蹦床运动员在垂直跳压网阶段的下肢蹬伸模式，以此增强下肢蹬伸力量。

2.2  蹦床垂直跳起网阶段和原地纵跳落地蹬伸阶段的下肢肌肉表面肌电测试结果与分析

2.2.1  蹦床垂直跳起网阶段和原地纵跳落地蹬伸阶段的下肢肌肉表面肌电测试结果

受试蹦床运动员在蹦床上垂直跳的起网阶段激活的主要肌群各不相同，男子受试者腓肠肌表面肌电RMS的平均值相较其下肢其他测试肌肉的表面肌电RMS的数值最大，女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉的表面肌电RMS的数值最大。受试蹦床运动员在原地纵跳落地蹬伸阶段，男子受试者股直肌表面肌电RMS的数值和女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉的表面肌电RMS的数值均最大（见表3）。

2.2.2  蹦床垂直跳起网阶段和原地纵跳落地蹬伸阶段的下肢肌肉活动特征分析

受试者在蹦床垂直跳起网阶段和原地纵跳落地蹬伸阶段股直肌表面肌电RMS的数值和腓肠肌表面肌电RMS的数值均大于其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值。这说明蹦床垂直跳起网时和原地纵跳落地蹬伸过程中下肢肌肉的激活程度是相似的，下肢蹬伸时肌肉同化度较高的是大腿前侧肌群和小腿后侧肌群[9]。腓肠肌肌束相对较短，肌腱相对较长[10]，是下肢蹬伸过程贡献率较高的肌群之一，可以很好地储备弹性势能。在原地纵跳落地缓冲时，跟腱拉长，在即将离地前迅速回弹，弹性势能转化为动能[11]。

有研究显示，男子蹦床运动员压网阶段平均用时仅约为0.14 s，起网阶段用时约为0.15 s[12]。这说明蹦床运动员下肢不同肌肉发力时存在时长差异。笔者通过观察原始肌电图也发现，运动员在蹦床垂直跳触网时腓肠肌与股二头肌发力时间相对于原地纵跳触地时发力时间延后。通过分析认为原因是：1）蹦床网面弹力逐渐增大，最终达到静态平衡点，这时股后肌群的离心力量达到峰值，相较于原地纵跳触地下肢肌肉发力时间出现延后。2）股后肌群和小腿后肌群发力延后有利于蹦床网面弹起时伸髋跖屈离开网面，获得更高的高度。股直肌和胫骨前肌发力时间相对提前，一方面是由于在触网前胫骨前肌需要发力保持踝关节背屈以增大与网面的接触面积，以利于在压网时下肢肌肉发力以及使蹦床网面产生更多的形变，从而产生更大的弹性势能，同时也有助于运动员在触网时维持身体稳定性;另一方面，在压网时下肢提前作出蹬伸动作，从而使下肢股直肌提前发力。因此，蹦床网上垂直跳和原地纵跳的动作模式看似相同，但是影响起跳高度的下肢肌群功能有着明显的差异，下肢肌肉的向心收缩功能与蹦床网上垂直跳高度呈正相关，下肢肌肉的离心收缩功能与原地纵跳高度呈正相关。

2.3  蹦床垂直跳腾空阶段和原地纵跳腾空阶段的下肢肌肉表面肌电测试结果与分析

2.3.1  蹦床垂直跳腾空阶段和原地纵跳腾空阶段的下肢肌肉表面肌电测试结果

在蹦床网上垂直跳腾空上升阶段，男子受试者腓肠肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值最大，女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值最大（见表4）。这个阶段的下肢肌肉表面肌电RMS的数值与起网阶段相似，受试者离网后下肢肌肉持续发力。

在蹦床网上垂直跳腾空下落阶段，男子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值最大，女子受试者胫骨前肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值最大（见表5）。在腾空下落过程中受试者下肢胫骨前肌表面肌电RMS的数值有显著变化，与腾空下落过程中的触网准备直接相关。

在原地纵跳腾空阶段，男子受试者腓肠肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值最大，女子受试者股直肌表面肌电RMS的数值相较其下肢其他测试肌肉表面肌电RMS的数值最大（见表6）。原地纵跳腾空阶段和蹦床网面垂直跳腾空上升阶段相似，有所不同的是蹦床网上垂直跳腾空上升阶段男子受试者股二头肌发力更明显，这与运动员躯干后伸动作有关。

2.3.2  蹦床网面垂直跳腾空阶段和原地纵跳腾空阶段的下肢肌肉活动特征分析

受试者在蹦床网上垂直跳腾空上升阶段和原地纵跳腾空阶段的主要发力肌群都是股直肌和腓肠肌。原地纵跳腾空过程与蹬伸过程相比，下肢伸肌群在脚尖离地的瞬间激活度会明显下降[13]。相关研究对举重运动员浅蹲纵跳肌电图的分析表明，浅蹲纵跳伸膝时，小腿深层肌肉的足屈、趾屈肌群起了重要作用[14]。这体现了动力链的传导性和肌肉协同发力的作用，在起跳时膝关节与踝关节按顺序逐一发力，踝关节更加稳定才有利于膝关节更好地发力。

蹦床网上垂直跳腾空上升阶段和原地纵跳腾空阶段唯一区别是，男子受试者在蹦床网面垂直跳腾空上升阶段下肢股后肌群参与更多，女子受试者在原地纵跳腾空阶段下肢股后肌群参与更多。这体现了受试运动员不同的动作模式和下肢肌肉发力机制。通过访谈资料推断，此差别与受试运动员的身体条件及平时训练习惯直接相关。例如：受试运动员在蹦床网上垂直跳时，需要借助网面弹力形成腾空高度，由此，腾空高度与运动员的绝对力量有关。在原地纵跳下肢蹬伸过程中，虽然女子受试者没有男子受試者的下肢力量大，但是女子受试者的柔韧性好，在跳起时能充分伸髋并使更多的下肢肌群参与发力。而男子受试者的身体柔韧性相较于女子受试者而言较差，因此，在蹦床网面垂直跳腾空上升过程中，男子受试者充分伸展身体时需要股后肌群更多地参与伸髋动作。

在蹦床网面垂直跳腾空下落阶段，受试者胫骨前肌表面肌电RMS的数值明显增大，其主要原因是触网前受试者脚踝需要积极背屈，提前为触网作准备。由于蹦床网面并非坚固不动，因此，触网面积越大越可以使身体更好地维持稳定。由此推断，受试者在蹦床垂直跳腾空瞬间与原地纵跳腾空瞬间的下肢肌肉发力是相同的，在蹦床网上垂直跳腾空下落阶段，下肢胫骨前肌发力对于蹦床运动员来说更为重要。因此，在训练中，胫骨前肌的训练对于蹦床运动员来说具有重要意义，应有别于原地纵跳训练，建议在体能训练中采用平衡训练增强运动员踝关节的稳定性，同时要重视脚踝的足背屈肌力训练。男子蹦床运动员要加强髋关节柔韧性训练，这有助于更好地完成空中动作。女子蹦床运动员要注重股后肌群的肌力训练，以更好地增加腾空高度。

2.4  蹦床垂直跳触网时和原地纵跳触地时的下肢肌肉发力与腾空高度的相关性分析

蹦床运动是一个借助网面弹力达到最大起跳高度的运动项目，蹦床运动员跳跃高度的动力主要来源于触网阶段。如果运动员在触网上升阶段或者在腾空下落触网阶段没有充分压网就蹬伸，从而无法使下肢蹬伸的力量完全转化为弹性势能，那么两者的合力就会大幅减小[15]，进而影响触网腾空高度。在蹦床运动员跳起过程中，动力来源于蹦床网面的弹力，只有蹦床网面更稳固才可以保证运动员在压网时的重力势能和下肢蹬伸动能充分转化为蹦床网面的弹性势能。蹦床网面下压到最低点开始回弹加速时，运动员身体在离开蹦床网面时才会形成更高的腾空高度。本研究通过测试发现，10次网面垂直跳高度最高的受试者在压网阶段的股二头肌表面肌电RMS的数值是最小的，只有9.41，与其他受试者相比有显著差异。这说明在蹦床网上跳跃时伸膝肌群的向心收缩能力对于蹦床运动员更为重要。通过分析受试者在蹦床触网阶段下肢各肌群表面肌电RMS与垂直跳腾空高度的相关性发现（见表7），在压网阶段，受试者的蹦床垂直跳腾空下落高度与胫骨前肌表面肌电RMS具有显著正相关性（p<0.05）。在起网阶段，受试者的蹦床垂直跳腾空上升高度与胫骨前肌表面肌电RMS具有非常显著正相关性（p<0.01）。受试者在触网阶段腓肠肌发力与起跳腾空高度呈负相关，说明腓肠肌发达程度与蹦床网上跳跃高度无关，以上还有待再进一步验证。在压网阶段，受试者压网达到一定幅度时可通过大腿主动蹬伸发力增加网面的弹性势能，这与原地纵跳发力过程相同，股直肌是主要的发力肌群。有研究也表明，蹦床运动员的腾空高度与离网时的初速度具有正相关关系，并且排除网性因素，蹦床运动员下肢蹬伸力量与蹦床网上腾空高度成正比[16]。这也解释了蹦床运动员垂直跳高度要比做成套动作时的腾空高度高的原因。

通过分析受试者在原地纵跳触地阶段下肢各肌群表面肌电RMS与腾空高度的相关性发现（见表8），原地纵跳高度与原地纵跳落地缓冲阶段的股直肌表面肌电RMS具有显著正相关性（p<0.05）。有相关研究表明，原地纵跳高度可以通过纵跳初速度预测，最大功率可以通过最大力值和起跳初速度進行预测[17]。还有研究发现，连续原地弹跳能力强的运动员的屈肌收缩的平均功率小于连续原地弹跳能力弱的运动员，但是两者伸肌的向心收缩和离心收缩的平均功率没有太大差异[18]。这说明原地纵跳屈肌的离心力对纵跳高度有影响，并且蹦床运动员下肢肌肉力量对其原地纵跳高度有直接影响。

3   结论

1）蹦床运动员在压网阶段为获得更高的起跳高度，需要主动蹬伸蹦床网面储备更大的弹性势能，此时下肢股直肌激活程度高。

2）蹦床网上垂直跳时腓肠肌与股二头肌的发力时间相对延后，股直肌和胫骨前肌发力时间相对提前，有利于在蹦床网面弹起时下肢发力，同时有助于运动员在触网时维持身体稳定性和刚度，进而形成更高的跳跃高度。

3）蹦床运动员在足部触网过程中胫骨前肌激活程度越高，身体稳定性就越好，蹦床腾空高度就越高。

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