（体育教育训练学专业论文）髋受力后蹬式wingate无氧功率测试法的生物学特征分析.pdf

髋受力后蹬式w in g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 摘要 研究目的：本研究通过对比分析传统w i n g a t e 自行车无氧功率测试法和髋受力后 蹬式w in g a t e 无氧功率测试法的无氧功率和肌电波形信号特征，以期为自行车无 氧功率的短跑适宜性提供更合理的方法和理论依据。 研究方法：采用运动生理学手段和生物力学手段并行的方法，在检测受试者的无 氧功率时，同步记录受试者的运动影像并监测工作肌群的肌电情况，分析髋受力 运动形式下的无氧功率、肌肉用力顺序和积分肌电。 结果：( 1 ) 传统w i n g a t e 自行车无氧功率测试法测试出的最大无氧功率值为 9 6 9 0 5 9 w ，平均功率为4 2 4 4 4 6 w ；髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法测试 出的最大无氧功率值为7 9 5 1 6 7 w ，平均功率为3 6 3 9 7 2 w 。髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法测试出的无氧功率值比传统w i n g a t e 自行车无氧功率测试法测 试出无氧功率数值小。( 2 ) 传统w i n g a t e 自行车无氧功率测试的主动蹬伸阶段， 股直肌是第一工作肌，其次为臀大肌，股二头肌贡献最小。髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试的主动蹬伸阶段，股直肌是第一工作肌，其次是股二头肌，臀大肌 贡献最小。( 3 ) 传统w i n g a t e 自行车无氧功率测试法的主动蹬伸阶段，肌肉放电 顺序依次是股直肌臀大肌股二头肌，肌肉放电持续时间顺序依次是股直 肌臀大肌股二头肌。主动蹬伸阶段的起始膝、髋关节角度分别为5 0 。 和9 0 。，结束膝、髋关节角度分别为1 7 0 。和1 3 5 。股直肌在膝、髋关节角度 分别为5 0 。和9 0 。时开始放电，波幅在膝、髋关节角度分别为1 3 5 。和1 0 0 。时 达到最高，并保持较高放电波幅直至主动蹬伸阶段结束。股直肌在主动蹬伸阶段 结束时达放电阶段末期。臀大肌在受试者膝关节、髋关节角度为9 5 。和1 0 0 。时 开始放电，放电时间、放电波幅和持续时间都比股直肌略小，波幅至膝关节、髋 关节角度分别是1 3 5 。和1 0 0 。时达到最高，并保持较高放电波幅直至主动蹬伸 阶段结束。臀大肌在主动蹬伸阶段结束时完成大半放电。股二头肌放电最晚，在 受试者膝关节、髋关节角度分别为1 4 5 。和1 0 5 。开始放电，波幅最小且无明显 变化，至主动蹬伸阶段结束时完成约1 5 放电。( 4 ) 髋受力后蹬式无氧功率测试 的主动蹬伸阶段，肌肉放电顺序依次是股直肌一一股二头肌一一臀大肌，肌肉放 电持续时间顺序依次是股二头肌一一股直肌一一臀大肌。主动蹬伸阶段的起始 膝、髋关节角度分别为5 0 。和1 3 5 。，结束膝、髋关节角度分别为1 8 0 。和2 1 0 。 股直肌在髋受力后蹬运动形式下的主动蹬伸阶段前已开始放电，放电较早，波幅 在膝关节、髋关节角度分别为8 5 。和1 4 5 。时达到最高，且在主动蹬伸阶段结束 之前完成放电，结束放电时的膝关节、髋关节角度分别为1 7 0 。和1 7 5 。股二 头肌放电比股直肌略晚，放电波幅最高，在受试者膝、髋关节角度分别为8 5 。 和1 4 5 。时开始放电，波幅在膝关节、髋关节角度分别为1 6 0 。和1 6 5 。时达到 最高，并保持较高放电波幅直至主动蹬伸阶段结束。股二头肌到主动蹬伸阶段结 束时还未完成放电。臀大肌放电最晚，波幅最小，在膝、髋关节角度分别为1 0 0 。 和1 6 0 。时开始放电，至主动蹬伸阶段结束时完成放电，此时膝、髋关节角度分 别为1 8 0 0 和2 1 0 。 结论：( 1 ) 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法测试出的无氧功率数值比传 统自行车w i n g a t e 无氧功率测试法测试出的数值低，提示受试者后蹬运动能力低 于前蹬能力，说明目前所普遍采用的训练方法不利于后蹬后扒能力的发展，应设 法改进。( 2 ) 传统自行车w i n g a t e 无氧功率测试法能较好的反映短跑运动员下肢 的前蹬式周期运动的无氧工作能力。( 3 ) 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法 能较好的反映短跑运动员下肢的后蹬、后扒式周期性运动的无氧工作能力。( 4 ) 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法在主动用力方向、工作肌参与程度配比及 参与工作的时间、顺序与短跑的相关技术参数更接近，因此比传统w i n g a t e 无氧 功率测试法有更好的短跑项目适宜性。 关键词：髋受力后蹬式无氧功率测试生物学特征 t h ebi0io gic aic h ar a c t e ris tica n aiy s e so nw in g a t e a n a e r o bict e s twit hhips tr e s sie g d rivin g a b s t r a c t p u r p o s e ：t h i sr e s e a r c hc o m p a r e st h ea n a e r o b i cp o w e rd a t aa n ds e m go ft h e t r a d i t i o n a lw i n g a t eb i c y c l ea n a e r o b i cp o w e rt e s tw i t ht h a to ft h eh i ps t r e s sl e g d r i v i n g w i n g a t ea n a e r o b i cp o w e rt e s t ，t op r o v i d eam o r er e a s o n a b l em e t h o da n dt h e o r yf o r t h es p r i n t e r s b i c y c l ea n a e r o b i cp o w e rt e s t m e t h o d ：i tu s e st h ek n o w l e d g eo fe x e r c i s ep h y s i o l o g ya n db i o m e c h a n i c st oa n a l y z e t h ea n a e r o b i cp o w e r , f o r c e dm u s c l es e q u e n c ea n ds e m gw h i l ew et e s ta t h l e t e s a n a e r o b i cp o w e r , + w er e c o r dt h em o v e m e n ti m a g i n a t i o na n dd a t ao fs e m ga tt h es a m e t i m e r e s u l t ：( 1 ) t h ep pi nt h et r a d i t i o n a lw i n g a t eb i c y c l ea n a e r o b i cp o w e rt e s ti s 9 6 9 0 5 9 w , t h ea pi s4 2 4 4 4 6 w ；t h ep pi nt h eh i p s t r e s sl e gd r i v i n ga n a e r o b i cp o w e r t e s ti s 7 9 5 16 7 w , t h ea pi s3 6 3 9 7 2 w o b v i o u s l y , t h el a t t e rd a t ai ss m a l l e r ( 2 ) t h e r e c t u sf e m o r i sc o n t r i b u t em o s ti nt h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g eo ft h et r a d i t i o n a lw i n g a t e b i c y c l ea n a e r o b i cp o w e rt e s t ，w h i l et h ec o n t r i b u t i o no ft h eg l u t e u sm a x i m u m si sl e s s ， a n dt h a to ft h eb i c e p sf e m o r i si sl e s t t h er e c t u sf e m o r i sa l s oi st h em o s ti m p o r t a n t m u s c l ei nt h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g eo ft h eh i ps t r e s sl e g d r i v i n gw i n g a t eb i c y c l e a n a e r o b i cp o w e rt e s t ，t h es e c o n do n ei st h eb i c 印sf e m o r i s ，a n dt h eg l u t e u sm a x i m u m s i st h el a s to n e ( 3 ) i nt h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g eo ft h et r a d i t i o n a lw i n g a t eb i c y c l e a n a e r o b i c p o w e rt e s t ，t h es e m gd i s c h a r g e o r d e ri sr e c t u s f e m o r i s - - g l u t e u s m a x i m u m s - - o b i c e p sf e m o r i s ，t h es e m gs u s t a i n e do r d e ri st h es a m e t h es t a r t i n g a n g l eo fk n e ea n dh i pi nt h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g ea r e5 0 0a n d9 0 0 ，a n dt h ee n da n g l e a r e17 0 0a n d13 5 0 t h es t a r t i n ga n g l eo ft h er e c t u sf e m o r i sa r e5 0 。a n d9 0 0 ，a n dw h e n t h e yb e c o m et ot h e13 5 。a n d10 0 。，t h es e m ga c h i e v e st h eh i g h e s ta m p l i t u d e ，a n dt h e s e m gs i g n a lw i l lm a i n t a i n st h eh i g he l e c t r i cd i s c h a r g ea m p l i t u d et ot h ee n d i nt h e e n do ft h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g e ，t h er e c t u sf e m o r i sa l s oa c h i e v e st h ed i s c h a r g ee n d t h es t a r ta n g l eo ft h eg l u t e u sm a x i m u m sa r e9 5 0 a n dl0 0 0 , a n dw h e nt h e yb e c o m et o t h e1 3 5 0a n d1 0 0 0 ，t h es e m ga c h i e v e st h eh i g h e s ta m p l i t u d e ，a n dt h es e m gs i g n a l w i l lm a i n t a i n st h eh i g he l e c t r i cd i s c h a r g ea m p l i t u d et ot h ee n d b u tt h ed i s c h a r g es t a r t t i m e ，d i s c h a r g es u s t m n e dt i m ea n dt h ed i s c h a r g ea m p l i t u d ea r es m a l l e rt h a nt h ed a t a o ft h er e c t u sf e m o r i s t h eg l u t e u sm a x i m u m sc o m p l e t et h eh a l fd i s c h a r g ei nt h e i n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g e t h el a s td i s c h a r g em u s c l ei st h eb i c e p sf e m o r i s ，i ts t a r t s t o d i s c h a r g ei nt h ea n g l eo ft h e1 4 5 0a n d1 0 5 0 , a n dt h ea m p l i t u d ei st h es m a l l e s t ，i t c o m p l e t et h e1 5d i s c h a r g ei nt h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g e ( 4 ) i nt h e i n i t i a t i v ed r i v i n g s t a g eo ft h eh i ps t r e s sl e g d r i v i n gw i n g a t eb i c y c l ea n a e r o b i cp o w e rt e s t ，t h es e m g d i s c h a r g eo r d e ri sr e c t u sf e m o r i s - - - b i c e p s f e m o r i s - - g l u t e u sm a x i m u m s ，t h es e m g s u s t a i n e do r d e ri sb i c e p sf e m o r i s - - * r e c t u sf e m o r i s - - * g l u t e u sm a x i m u m s t h er e c t u s f e m o r i ss t a r t sd i s c h a r g eb e f o r et h es t a r to ft h ei n i t i a t i v es t a g e ，a n dc o m p l e t et h e d i s c h a r g eb e f o r et h ee n do ft h ei n i t i m i v es t a g e w h e nt h ea n g l eb e c o m et ot h e8 5 0a n d 1 4 5 0 ，t h es e m go ft h er e c t u sf e m o r i sa c h i e v e st h eh i 曲e s ta m p l i t u d e ，a n dt h ee n d a n g l eo ft h er e c t u sf e m o r i sa r e17 0 oa n d1 7 5 0 t h eb i c e p sf e m o r i sd i s c h a r g et i m ei s l a t e rt h a nt h et i m eo ft h er e c t u sf e m o r i s ，i ts t a r t st od i s c h a r g ei nt h ea n g l eo ft h e8 5 0 a n d1 4 5 0 ，a n dw h e nt h e yb e c o m et ot h e16 0 0a n d1 6 5 0 ，t h es e m ga c h i e v e st h e h i g h e s ta m p l i t u d e ，a n dt h es e m gs i g n a lw i l lm a i n t a i n st h eh i g he l e c t r i cd i s c h a r g e a m p l i t u d et ot h ee n d ，t h ea m p l i t u d eo ft h eb i c e p sf e m o r i si st h eh i g h e s t ，a n dt h e s e m gc o m p l e t e st h ed i s c h a r g ea f t e rt h ee n do ft h ei n i t i a t i v ed r i v i n gs t a g e t h el a s t d i s c h a r g em u s c l ei sg l u t e u sm a x i m u m s ，t h es t a r ta n g l eo ft h eg l u t e u sm a x i m u m sa r e 10 0 0a n d16 0 0 , a n dt h ee n da n g l ea r e18 0 0a n d210 0 i tc o m p l e t et h ed i s c h a r g ei nt h e e n do ft h ei n i t i m i v ed r i v i n gs t a g e c o n c l u s i o n ：( 1 ) t h ea pa n dp pi nt h eh i ps t r e s sl e g - d r i v i n gw i n g a t ea n a e r o b i cp o w e r t e s ta r el o w e rt h a nt h ed a t ai nt h et r a d i t i o n a lb i c y c l ew i n g a t ea n a e r o b i cp o w e rt e s t ，i t p o i n to u tt h a tt h e b a c k w a r dl e g d r i v i n ga b i l i t yi sw e a k e rt h a nf o r w a r dl e g d r i v i n g a b i l i t y , t h e ya l s op o i n to u tt h a tt h ep r e s e n tt r a i n i n gm e t h o d sa r en o ti m p r o v et h e a b i l i t yo ft h eb a c k w a r dl e g d r i v i n g ( 2 ) t h et r a d i t i o n a lb i c y c l ew i n g a t ea n a e r o b i c p o w e rt e s tc a nt e s tt h es p r i n t e r s a n a e r o b i ca b i l i t yw i t hf o r w a r dl e g d r i v i n g ( 3 ) t h e w i n g a t ea n a e r o b i ct e s tw i t hh i ps t r e s sl e g d r i v i n gc a l lt e s tt h es p r i n t e r a n a e r o b i c a b i l i t yo fb a c k w a r dl e g d r i v i n g ( 4 ) t h eh i ps t r e s sl e g d r i v i n gw i n g a t ea n a e r o b i c p o w e rt e s ti sc l o s e rt ot h er e a ls p r i n ti nt h ei n i t i a t i v ef o r c i b l yd i r e c t i o n , l i k ea st h e w o r km u s c l e ，t h ew o r kt i m ea n dt h ew o r ko r d e r ，s oi tw i l lb e t t e rc o m p a r e dt ot h e t r a d i t i o n a lw i n g a t ea n a e r o b i cp o w e rt e s ti nt h es p r i n t e r s a n a e r o b i cp o w e rt e s t k e yw o r d ：h i ps t r e s s ，l e gd r i v i n g ，a n a e r o b i cp o w e rt e s t ，b i o m e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他教育机构的学位或证书使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名：话、俐k 签字日期：五矽年多月鸠目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 绣放聊擀辑 签字日期：力可年多月，弓日签字日期：3 唧年多月雩日 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 1 前言 1 1 问题提出 w i n g a t e 自行车无氧功率测试法是运动员无氧工作能力的重要评价方法。研 究认为，w i n g a t e 自行车无氧功率试验可以较理想的反映运动员的无氧能力，表 现在其平均输出功率与速度性的运动成绩之间存在较密切的相关关系【1 】。因此， 目前国内外学者大部分已将w i n g a t e 自行车无氧功率测试法作为无氧功率测试的 标准方法，将其应用到多种项目运动员的无氧功率评价中去【2 】。 短跑属于极限强度运动，运动时间大多在6 0 秒以内，以无氧代谢供能为主， 即磷酸原系统和糖无氧酵解系统。1 0 0 米和直道栏项目运动时间在9 - 一1 3 秒之间， 磷酸原系统供能占主要部分，糖酵解在后程所占比例逐渐增大。2 0 0 米、4 0 0 米 及4 0 0 栏项目的供能则以糖无氧酵解为主。对短跑运动员的无氧功率进行准确的 测量分析，对短跑项目的运动选材，机能评价和训练效果监控有重要作用【2 】【3 】。 到目前为此，国内外短跑运动员的无氧功率测试大都使用w i n g a t e 无氧功率测试 法，并利用此方法进行基础能力和训练状态评定【2 】。冯连世等人通过对短跑运动 员的w i n g a t e 测试认为，优秀的l o o m 和2 0 0 r e 运动员最大功率值高，优秀的4 0 0 m 运动员平均功和疲劳百分比较高，并根据江苏省数年跟踪资料，提出其无氧能力 的五级评定标准【2 1 。洪涛等做了女子中跑运动员腿力与无氧运动能力关系的研 究，认为腿力对非乳酸能类最大强度无氧运动有很大的贡献率；腿力对乳酸类最 大强度无氧运动也有很大的贡献率，但其贡献率随着高能磷酸系统供能成分的减 少和乳酸供能系统成分的增加而呈递减趋势h 1 。叶卫兵等做了体育专业大学生 w i n g a t e 测试研究，比较了最大功率和平均功率及其他指标与l o o m 跑运动成绩 的关系，认为测试结果显示l o o m 跑成绩与磷酸元供能能力、乳酸能供能能力显 著相关璐。于川茗等做了上下肢无氧工作能力对4 0 0 m 跑疲劳状态下速度的影响 的研究，认为下肢无氧抗疲劳能力越强的运动员在4 0 0 m 跑后段更能保持较高的 跑速，而且越接近终点这种现象越明显口1 。 但是，纵观近年的研究，短跑无氧功率测试研究大多采用的是传统w i n g a t e 自行车无氧功率测试法，即在短跑无氧功率测定中采用自行车骑行方式，并没有 根据短跑项目特点和用力形式采用适宜的骑行方式。随着竞技体育的发展和水平 提高，现代运动训练越来越强调具有定向化的专项训练的重要性。“专项训练” 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 可从一定程度解释为专项练习在动作的方式、轨迹、速度、负荷等尽可能与专项的 本质特征保持一致口引。将“专项训练 概念引入短跑项目运动员的无氧功率测 试中，就需要我们根据项目特点尽可能模拟短跑用力形式，充分减小自行车骑行 方式对短跑运动员无氧功率准确性的影响。资料研究发现，髋受力后蹬运动形式 可以充分模拟短跑用力特点，体现短跑技术，是人们经常采用的一种拟短跑式训 练方法 7 3 e o 但到目前为此，还没有人将髋受力后蹬运动形式引入到无氧功率测 试中去，使短跑运动员的无氧功率测试尽可能体现出短跑的技术特征，对短跑运 动员的无氧功率进行较为准确的评价。因此，对短跑运动员进行髋受力后蹬式 w i n g a t e 自行车无氧功率测试具有重要意义。 表面肌电信号是从皮肤表面通过电极引导，记录下来的神经肌肉系统活动时 的生物电信号，它与肌肉的活动状态与功能状态之间存在着不同程度的关联性， 因而能在一定程度上反映神经肌肉的活动。在临床医学的神经肌肉疾病诊断，康 复医学领域的肌肉功能评价及体育科学中的疲劳判定、运动技术合理性分析、肌 纤维类型和无氧阈值的无损伤性预测等方面均有重要的实用价值【9 1 。表面肌电图 检测时一般都要用三个电极，两个电极放在动作电位可以被测量和放大的部位， 第三个电极为接地电极，用作放大器的零电压参考点。表面电极是由各种不同的 金属及合金制成，包括不锈钢、白金、银一氯化银、镍一铬等材料。在安放表面 电极前应剪掉测量部位的体毛，并用细砂纸和酒精或丙酮清洁皮肤，涂导电膏和 牢固固定，以减少皮肤电阻、电极移动对肌电图信号的影响。大多数学者认为表 面电极的位置尽量靠近肌腹中心，便于从梭形肌获得最大的电信号。大多数研究 也将电极贴在肌肉收缩的几何中心，电极方向顺着肌纤维的纵轴方向，两电极相 距2 3 c m ，接地线接在靠近电极而运动时相对稳定的地方，这样所测得肌电信号 最稳定【1 0 】。 利用肌电图( e l e c t r o m y o g r a m ，e m g ) 对肌肉活动过程中生物电的变化进行 研究进而揭示肌肉的活动规律，因其无损伤性、实时性、直观性且定位准确等特 点倍受人们的重视。早在1 7 9 1 年，伽伐尼( g a l v a n i ) 就通过一系列蛙类的肌肉 收缩研究证明肌肉收缩与电有密切关系。1 8 5 1 年，法国的杜波依斯一雷蒙德 ( d u d o i s r e y m o n d ) 检测到人体肌肉随意收缩时所产生的电信号。1 9 0 7 年派帕 ( p i p e r ) 利用弦线检流计记录到人臂肌肉的电势差。随后1 9 2 2 年，加塞( g a s s e r ) 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 和厄兰格( e r l a n g r e ) 利用阴极射线示波器代替传统的检流计观测到肌电图，并 因此荣获了1 9 4 4 年的诺贝尔奖。其后a d r i a n 和b r o n k ( 1 9 2 6 ) 发明了同心型针电 极，并引出了运动单位电位，在此基础上b a s m a j i a n 等又发展为诱导型针电极。 b u c h t h a l 等再进一步发展为多导电极。 2 0 世纪8 0 年代以来，随着电子计算机的发展以及神经生理学研究的进展， 肌电图的研究也日益深入。目前对s e m g 信号的分析主要集中在时域和频域两个 领域，其中时域分析主要包括振幅( a m p ) 、积分肌电值( i e m g ) 、频谱面积( s p a ) 等。频域分析主要涉及平均功率频率( m p f ) 、中位频率( m f ) 、中位频率( c f ) 、 零点通过率( z c r ) 等参数的分析。积分肌电值( i e m g ) 是指在一定时间内肌肉 中参与活动的运动单位放电总量，即在时间不变的前提下，其值的大小在一定 程度上反映参加工作的运动单位的数量多少和每个运动单位的放电大小，是放电 有效值，其大小决定于肌电幅值变化，一般认为与运动单位募集和兴奋节律的 同步化有关阳儿1 1 儿1 2 】。频谱面积( s p a ) 是反映能量变化的量，也就是反映做功大 小的量，其变化趋势与积分肌电相同。m f 或m p f 一般用来反映肌肉的疲劳状况， 当肌肉疲劳时，m f 、m p f 有下降的趋势。由于m f 和m p f 是基于f o u r i e r 变换提 出的，受其局限性的影响，仅适用于平稳的非突变信号以及变换伴有位置信息的 丢失，故用此方法来分析具有非平稳性和对肌肉活动有敏感依赖性的肌电信号， 尚难以全面、准确地反映其变化规律和本质n 3 1 。 信号分析的目的在于通过研究s e m g 信号的时域、频域特征与肌肉结构以及 肌肉活动状态和功能状态之间的关联性，探讨s e m g 信号变化的可能原因及应用 s e m g 信号的变化有效反映肌肉的活动和功能n 乳1 4 3 。近年来，有人开始尝试采用 非线性数学方法分析肌电信号n 钉n 们，从而使肌电分析这个领域的研究步入到一个 新的阶段。 在目前的体育科研中，肌电图在体育运动中应用比较广泛，用肌电图研究肌 肉的不同工作状态，肌肉之间的协调程度、收缩类型及强度、判断肌肉疲劳程度 及损伤等都有比较成功的例子。目前，s e m g 分析技术在与人的肌肉工作相关的 研究中，如肌肉工作技能协调性和合理性分析、步态分析、肌肉活动状态分析与 疲劳分析中已成为重要的新的方法之一n7 1 。肌电图可以说明：某块肌肉或一块肌 肉的哪些部分参与活动：运动中所测的哪几块肌肉是参与活动的主要肌肉；运动 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 中所测各块肌肉收缩时间的长短和收缩强度；完成同一技术动作各肌群协调工作 情况等等。s e m g 在体育运动的诸多项目的技术评定和分析中已经得到了较多的 运用，比如竞技体操运动中的吊环、举重项目中的男子挺举、自由式摔跤项目中 的抱单腿动作、足球运动中的正足背推击踢球技术、排球运动中的直线扣球动作、 乒乓球项目中的基本技术动作、短跑项目的起跑动作、网球发球和正反手击球动 作、速度滑冰项目中的一些基本动作等等。但到目前为此，国内外应用表面肌电 技术对髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试的研究尚未见到报道。 本研究即尝试将s e m g 技术应用于髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试过程 中，结合高速摄影，运用运动生物力学、运动解剖学、运动生理学、运动训练学 等多学科知识，分析对比自行车正常骑行状态和髋受力后蹬状态下的无氧功率、 肌电信号特征，以期对短跑运动员的无氧功率测试提出一些改进理论和方法。 1 2 研究现状 1 2 1 国内外关于短跑运动员“髋受力后蹬”的研究 短跑是一项发展速度素质的运动项目，其特点是强度大、时间短，要求人 在最短的时间内，以最快的速度跑完所规定的距离。为了能在比赛中获得比较好 的成绩，人们在训练时往往采用“专项训练法 ，即在训练过程中尽可能模拟短 跑真实运动过程，使运动员专项竞技能力在训练过程中得到较大的提高。李少丹 认为，要想提高运动成绩，专项训练方法的构成及要素同运动员专项竞技能力构 成及要素就要尽可能的保持一致，即在选择专项训练方法时，要考虑到以下两方 面因素：一是专项练习在动作的方式、轨迹、速度、负荷等尽可能与专项的本质特 征保持一致。二是专项训练的安排应一切听从专项比赛的要求，其中，训练中强 度、供能方式、神经肌肉类型等要与比赛中保持一致，比赛中比什么，训练中就 练什么。因为只有类似于比赛的神经肌肉的募集方式的练习，其效果才有可能被 转移到比赛中去【6 】。 根据以上理论，人们相应的提出了短跑运动员专项训练方法。姚继伟认为改 良型的小步跑、高抬腿跑和后蹬跑可以充分模拟短跑技术，达到训练效果。以改 良型后蹬跑为例，上体前倾与地面约成7 5 。 - 8 0 。，支撑腿膝关节约成1 6 5 。， 摆动腿屈膝前摆，大腿积极下压，小腿自然前伸，前脚掌扒地，双臂前后摆动。 它的优点在于，上体前倾角度，更接近途中跑的身体姿势，后蹬角的角度，既较 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 之能充分蹬地，又加快了后蹬动作速度，同时有利于后蹬腿的迅速屈膝前摆，克 服了后蹬之后迅速前摆而产生的脱节停顿现象【1 8 】。刘建平认为采用车轮跑、支 撑高抬腿跑、双杠挂臂做叠、抬、伸压动作可以较好的模仿跑的动作结构、方向 和用力，达到掌握短跑技术的效果【1 9 】。王玲认为“快速上坡跑、快速单足跳、 多足跨步跳、胶带牵引跑和拖重物跑”的跑跳组合练习与百米技术特点和动作结 构相似，可以较好的提高百米成绩。以快速上坡跑为例，它可有效增大步幅和缩 短蹬地时间，加快步频，并能加大伸髋肌承受的负荷使伸髋肌的能力得到提高， 还能提高小腿前群肌长屈肌和趾长屈肌的能力【2 0 】。另外许多学者还提出了“沙 滩跑 、“牵引跑”等多种短跑专项训练方法【2 1 】【2 2 】。但我们发现，以上训练方法 有一个共同的缺点，就是在训练过程中负荷过小，不能有效的动员快肌纤维，也 不可能使参与运动的器官和系统达到符合专项要求的生理负荷。而长期低强度的 刺激无法使肌肉的快肌纤维得到训练，只能使慢肌纤维得到优先发展【2 3 1 ，从而在 一定程度上限制了短跑运动员成绩的提高。 为了解决训练过程中负荷过小，不能有效的动员快肌纤维的问题，我国部分 学者提出了“髋受力抗阻后蹬”的渗透性训练法，即在训练过程中，运用“髋受 力后蹬训练器 对运动员下肢进行有效刺激，尽可能动员短跑用力肌肉的快肌纤 维，并且在尽可能短的时间内进行徒手短跑训练，最终将其转化到运动员的专项 能力中去【7 】【8 1 。“髋受力后蹬训练器 是在练习者髋部设置一个受力装置，髋一足 为始末受力点，进行大负荷后蹬或后趴练习的训练器。运用此训练器可控制下肢 动作轨迹，使其由前向后扒蹬，在扒蹬过程中给予运动员可承受的尽可能大的负 荷，用于模拟短跑的荷订脚从空中开始的后扒技术，以及跳远踏跳的积极上板技术。 洪涛等运用髋受力后蹬训练法对短跑运动员进行6 个月的应用性研究，认为髋受 力后蹬训练法可以明显促进短跑技术、短跑专项力量及运动成绩的提高r 7 1 。娄德 玉等运用髋受力后蹬训练法对普通高校一级以上三级跳运动员进行l o 个月的应 用性研究，结果显示，其训练法可有效促进一级以上三级跳远运动员专项力量和 三级跳远成绩的提高【2 4 1 。洪涛等对李鑫短期跨级别通过三级跳远健将的训练因 素进行分析，认为髋受力后蹬训练法对其运动技术的提高和关键专项力量的培养 有明显促进作用【2 5 1 。 1 2 2 国内外短跑运动员w i n g a t e 测试研究的历史和现状 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 w i n g a t e 无氧功率测试法是1 9 7 7 年以色列w i n g a t c 体育学院运动医学系研究 提出的，是使受试者以最快速度完成3 0 秒全力蹬踏自行车的运动，并以此测定 出最大无氧功率、平均无氧功率及无氧功率递减率，从能源供应的角度了解a t p p 和糖酵解供能的状况。该试验方法的实验过程是：先测定受试者身高、体 重、肺活量及皮脂厚度，然后让受试者以0 0 7 5 千克净千克体重负荷，以最快速 度全力蹬车3 0 秒，同时记录蹬踏圈数和心率，并将每5 秒的蹬车数代入下面公 式，单位是瓦特( w a t t ) 。 公式：i 、最大无氧功率( 第一个5 秒) = 5 秒最大蹬车圈数前车轮周长阻 力6 1 1 。最大无氧功率的能量来源于a t p 及c p 的分解。 i i 、平均无氧功率：将6 个5 秒钟车轮转的圈数相加除以6 。其能量来源 予a t p 、c p 及无氧糖酵解。 i 、无氧功率递减率( 1 0 0 ) = ( 最高无氧功率一最低无氧功率) 最高无 氧功率1 0 0 。它表示的是无氧供能条件下的疲劳程度。 该试验是反映无氧能力较理想的试验，表现在其平均输出功率与速度性项目 的运动成绩之间存在较密切的相关关系。但研究也同时指出，此试验检测与评估 无氧代谢能力尚存在不足：第一、3 0 秒的全力运动尚不足以最大限度激活糖原 的无氧酵解供能；第二、所耗能量的9 1 9 来自有氧代谢【1 1 。 2 0 世纪8 0 年代至今，国际上有关w i n g a t e 无氧功率试验的研究一直十分 活跃，应用也非常广泛，主要针对不同性别、年龄、训练程度和运动项目等特点， 运用该测试方法对运动员无氧功率进行定量分析，从而为运动选材、训练效果监 控和机能评价服务。匡卫红等( 2 0 0 2 年) 做了一篇有关w i n g a t c 无氧功率的综述， 内容提到测试指标问题、负荷问题、测试持续时间和踏板曲柄的最适长度。这些 问题都会影响到实验数据的准确性汹1 。张辉( 2 0 0 4 年) 介绍了w i n g a t e 无氧功率 的测试方法、指标、影响因素后，认为w i n g a t e 无氧功率试验主要是下肢运动， 不能最大限度地激发糖酵解供能，并且在制定负荷标准时没有根据年龄、性别、 运动能力制定适宜的阻力系数。他认为应根据不同性别、年龄、运动能力确定统 一测试标准，这样才有利于受试者之间的比较和分析。另外，他还认为应该根据 项目的特点选择静止或加速起始的起始方式，也应根据项目选择最佳实验时间 2 7 1 。o m r ii n b a r 和b a r - o r 认为热身情况会影响到w i n g a t c 无氧功率测试，实验表 髋受力后蹬式w i n g a t e 无氧功率测试法的生物学特征分析 明1 5 分钟间歇性的准备活动测出的最大无氧功率比1 5 分钟持续性的准备活动测 出的数值大，因此，他们认为应根据年龄、性别、运动项目、身体状况和当时天 气情况制定出相应的最佳准备活动【2 扪。b e r g h 认为气候状况会影响到w i n g a t e 无 氧功率测试，当气候超出适宜温度后，气温每下降一度，无氧测试水平就会下降 5 ，因此在进行无氧功率测试时，应选择适宜的温度【2 9 1 。r e i l l y 和b a x t e r 认为 机体的生理情况会影响到w i n g a t e 无氧功率测试，如果在进行了高强度的运动， 大量肌肉被动员的情况下进行测试，那么当天测出的无氧功率数值则比第二天测 出的高。因此，r e i l l y 建议在对个体进行前后阶段的无氧功率比较时，应在相同 的时间段内进行测试【3 0 】。g c r o n 和i n b a r 认为动机因素会影响到w i n g a t e 无氧功 率测试，如果给予测试者适当的奖励，则能提高测验成绩，尤其对最高功率影响 作用明显【3 1 1 。t h a r p 和s k i n n e r 等人认为训练水平和运动项目会影响无氧功率测 试。高水平、高项目输出的运动员，如短跑、跳跃、投掷类运动员的w i n g a t e 测 试成绩都会高于耐力运动员【3 2 1 。o m r i 认为只要是可以影响a t p 的储量和下降速 率的因素都会影响到无氧功率测试数据的准确性【3 3 】。 理论上来说，从事短跑、跳跃、投掷、举重等高功率输出项目的运动员， w i n g a t e 测验成绩高于耐力性运动员。t h a r p 等人对1 0 1 7 岁的2 1 名女子1 8 名 男子田径选手进行w i n g a t e 测验。结果表明男短跑运动者最高功率为 ( 1 0 9 0 + - 0 9 6 ) w k g ，显著高于长跑运动者( 9 9 4 + - 0 9 4 ) w k g ，平均功率也是如 此。比较男性田径运动员功率与跑程之间关系，发现跑的距离越长者，w i n g a t e 功 率就越低，1 0 千米跑与马拉松运动员甚至比非运动男性成年都要低口羽。s k i n n e r 比较了5 5 名不同专项的男性运动员w i n g a t e 测验结果，运动过程中以无氧代谢 供能为主的举重、体操运动员的最大功率明显高于以有氧代谢供能为主的l o 千 米跑和马拉松运动员 3 9 o 因此，运动员w i n g a t e 测验结果与运动专项之问存在内 在关系。由于上述原因，w i n g a t e 无氧功率评定是短跑专项运动一直采用的评定 方法，它既可以应用于基础能力评定，也可用于训练状态评定。 张辉进行了少儿短跑运动员w i n