（运动人体科学专业论文）不同座高对自行车运动员下肢工作状态的影响.pdf

北 京 体 育 大 学 硕 士 。 生 ( 毕 业 ) 学 不 同座 高对 自行车运 动员下肢 工 作状 态 的影 响 e 月 泌 et ofd i 价沈nt s e at hd g h t on 10vver lim b m ove们 。 ent ofey c list s 培养单位: 北京体育大学 一级学科 : 体 育 学 二 级学科 : 运 动人体 科 学 研 究方 向: 运 动解 剖学 研究 生: 孙科 指 导教 师:罗冬梅 教授 二0 0 七年六月十 四 日 论文 随机验 证编 号: b t 20075291910280.7090379 j七 京体 育大学 学位论文版权使用授权书 本人完全 了解学校有关保 留、使用学位论文的规定 ，同 意学校对本人递交的学位论文 不 同座高对 自行车运动 员下 肢工作状态 的影响保 留并 向国家有关部 门或机构送交论文 的复印件和 电子版 ，允许在校 内和与学校有协议的部 门公布 论文并被查阅和借 阅。 本人授权北京体育大学可 以将本学位论文 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 制手段保存和汇编本学位论文 。 保密 冈，在一 卫 -年解密后适用本授权书 。 本学位论文属于 不保密 团。 (请在 以上方框 内打 “j ” ) 州、 齐 寸 学位论文作者签名 :孙科 日期 : 二 0 0 七年六 月十 四 日 论文随机验证编号 : bt200752919lo280.7090379 北京体育大学学位论文原创性声 明 本人郑重声明: 本人所呈交 不同座高对 自行车运动员下肢 工作状态的影响是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果 。除文中已经注 明引用的内容外 ，本论文不包含任何 其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做 出重要贡献 的个人和集体 ，均 己在文中以明确方式标 明并致谢 。 本人完全意识到本声明的法律结果 由本人承担。 奋 、 学位论文作者签名 :孙科 日期 : 二0 0 七年六 月十 四 日 论文随机验证编 号: b t 200752919 10280.7090379 夕 不同座高对 白行车运动员下肢 l:作状态的影响 摘要 自行车运 动 是奥运项 目，在竞技体 育 中 占有重 要地位 。我 国运动 员在 自行 车运动上取得的优异成绩却并不多，相关的科研水平也与发达国家有一定差距 。 因此 ，本文试 图通过对 自行车运动员骑行座高的研究 ，为提 高我国 自行车运动 水平提供理论依据 。 目的: 根据运动员形态学特点选择合适 的座 高，为运动 员制定合适 的骑行 姿势，并对踏蹬动作进行技术分析，进而达到提高运动成绩的 目的。 对象: 北京 自行车队运动员 1 5人 ，男性 ，平均年龄为 1 9 士2 岁，平均专项 训练年 限 2一3 年 。 方法 : 采用 表面肌 电测试 结合运 动学录像解 析 的方法 ，研 究不 同座 高对运 动 员下肢肌 肉工作状态及动作技术的影响 。以 3 个座 高 (9 1 % 、9 5 % 和 9 9 % 下 肢长 ) 为研究变量 ，让运动员在风阻训练 台上踏蹬 ，速度约为 48k m / h ，每个座 高下运动 40 5 。采集踏蹬 时右侧下肢臀大肌 、股二头肌 、股直肌 、股外肌 、胖肠 肌 (内侧头 ) 和胫骨前肌 的肌 电信号及膝关节角度数据 ，同时进行二维摄像 。 主要研究结果: (l )股外肌 、股二头肌和胖肠肌是进行踏蹬动作的主要肌 肉。当座高升高 时 ，臀大肌 、股直肌 、股外肌 的活动程度减小 ，股二头肌 、膝肠肌 、胫骨前肌 的活动程度增大 ，座 高过大或过小均使部分肌 肉放 电增大 ，易导致肌 肉疲 劳。 (2 )主要伸肌放 电起始点随座 高增加而延后 ，使肌 肉放 电范围更接近蹬伸 区域 ，有利于踏蹬效率的提高。 (3) 95% 大转子高度座高比较适合本实验 中的运动员。 (4 )下肢肌 肉收缩 时相和踩关节角度 的变化是决定平地直线骑行技术 的主 要因素。 (5 ) 在 48km/h 的骑行速度和本研 究的座 高下 ，艘关节 的角速度约 为 18 0 。/s，膝关节的角速度约为 300 0/s; 敌关节相对躯干的活动范围在 6 0 “ 9 0 。之 间，膝 关节的活动 范围约在 6 0 。一 1 3 0。之 间，跺关节约在 80“ 1 2 0。之 间，为相关的训练和科研活动提供参考依据 。 关键词 : 座高、表面肌 电、 自行车运动员、动作分析 论文随机验证编号: b t 20075291910280.7090379 灭 不同座高对 白行车运动员下肢_l: 作状态的影响 a b s t r a c t t h e b iey e le sp or t ， a s a n im p o r ta n t p a r t o f a t h le t ie sp o r t s ， 15 a n o lym p ie ite m . c h in e se a th le te s ha v e n o t ga ine d too m ue h a e h ie vem e n ts o n 1 t.t he r e 15 s t i l l a r e s ea r e h g a p b e tw e e n c h in a a nd the d e v e lo p e d e o u n tr ie s. t h er e fo r e ，th is th e s is tr ie s to im p r ov e c h in e se b ie y e le sp o r t thr o u g h t he r e se a r e h o f se a t h e ig h t. p u r p o s e s : c h o o s in g su ita b le s ea t h e ig h t for e y e l is t s a e eo r d in g t o th e ir m or p h o lo g ie e ha ra e te r is t ie s a n d a na ly z ing th e ir te e h n iq u e . objeets and methods : 15 male trained eyelists19 士 2 yearswere tested at three seat heights (91% ， 95%and 99 %greater troehanterie height) w ith their own b ie y e le s o n t h e r o l ler .ro d e a t e a e h he ig h t fo r 4 0 5 w ith th e in t e n s ity e o r r e sp o n d in g to th e v e lo e it y in g a me .t h e sem g a e t iv ity w a s r e e o r d e d fr om th e g lu t e u s m ax im u s ， b ie ep s fem o r is， r e e t u s fem o r is，va s tu s la t e r a l is ， ga s tr o e n em iu s a n d t ib ia l is a n ter io r in t h e r ig h t low er l im b w h i le subjeets were perform ing the bieyele m o vements.kinem atie data was e o l le e te d a t the sa m e t im e . r e s u l t s : 1 .v a s tu s la te r a l is a n d b ie e p s fem o r i s p la y e d m o r e im po r ta n t r o le in p e da l ing .a n in e r ea s e o f t h e sea t he ig h t ine r ea se d th e m u se le a e t iv ity in th e b ie e p s fem o r is， g a s tr o e n em iu s a n d t ib ia l is a n ter io r b u t d e e r e a s e d th e m u se le a e t iv it y in t h e g lu teu s m ax im u s ， r e e tu s fem or is a n d v a s tu s la te r a l is .t h e s em g w i l l b e g r ea t if th e se a t h e ig h t 15 to o h ig h o r to o low . 2 .t h e s ta r t in g p o in t o f se猫a e t iv ity o f e x te n so r s d e la y e d w ith th e s ea t h e ig h t r a ise d . r e su lte d in th e m u se le a e t iv ity r a ng e b e ea m in g m o r e eo in e id e n t w ith th e r a n g e o f p ed a l a n d it m ad e fo ri呻 r o v ing p e d a l ing 论文随机验证编号: 盯20075291910280.7090379 广 不同座高对 白行车运动 员 卜 肢_ 作状态的影响 e ff ie ie n e y . 3 .t he s ea t he ig h t tha t eq ua ls to 9 5 %g r ea te r tro e ha n te r ie he ig h t w a s m o r e su ita b le to the e ye l is ts in t h is r e sea r e h . 4 .t h e w o r k in g p ha se o f low e r 1 im b m u s e le s w a s th e m a in fa e to r w h ie h in f lu e n e e d th e te e h n iq u e o f s tr a ig h t p e da l o n f la t g r o u n d . 5 .in the speed of 48k m /h， the angle veloeity of hip一 joint and knee一 joint was 180。/5 and 300。/5 respeetively. the range of motion of h ip一 jo int，knee一 joint and ankle一 ang le was 60 0 to 90 。， 600 to 130 0 and 8 0 0 to 120 0 r e sp e e t iv e ly . k e y份 o r d s:sea t he ig h t， s em g， e y e l is ts， m o t io n a n a ly s is 论文随机验证编号: b t 20075291910280.7090379 了 不 同座高对 白行车运动员.卜 肢_!: 作状态的影响 目录 1前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一3 - 1 . 1选题依据 . 一3 - 1. 2文献综述 .一 4 - 1 . 2. 1自行车骑行姿势研 究综述 . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . 一 4 - 1 . 2. 2表面肌 电方法在体育科研 中的应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 7 - 1 . 2. 3自行车技术动作分析的国内外研 究现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 9 - 2研究对象与方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一12 - 2. 1研究对象 .一1 2- 2. 2实验器材 . .一1 2- 2. 3实验设计与测试方法 .一1 3- 2. 3. 1运动员基本指标调查. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 13 - 2. 3. 2运动方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一13 - 2. 3. 3肌 电信号采集及处理方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一14 - 2. 3. 4摄像及运动学参数获取方法 . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .一16 - 2. 3. 5数据统计方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一16 - 3结果与分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一17 - 3. 1下肢肌 肉工作的运动解剖学分析 .一1 7- 3. 2下肢肌 电活动结果与分析 .一1 9- 3. 2. 1不同座高下肌肉放 电i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .一19 - 3. 2. 2不同专项运动员肌 肉放 电t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . 一 2 3- 3. 2. 3肌 肉放 电贡献率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .一 2 6- 3. 2. 4肌 肉放 电区域 . . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 2 8- 3. 3下肢运动学特征结果与分析 .一3 1- 3. 3. 1膝 、跺关节轨迹特征分析 . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 31 - 3. 3. 2下肢关节角度分析 . . ，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 3 2- 4讨论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .一40 - 5结论与建议 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一4 1 - 5. 1结论 .一4 1- 5. 2今后研究的设想 . .一4 2- 论文随机验证编号: bt200711561316.7055475 2 不同座高对 白行车运动员下肢 l;作状态 的影响 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 4 4- 附录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一47 - 个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 4 8- 论文随机验证编号 : b t 2007ll56 1316.7055475 夕 不同座高对 自行车运动 员 卜 肢_ 作状态的影响 1俞吉 .1 ， ，jf刁 选题依据 自行车运动起源 于西方 ，至今仍是欧美等国的优势项 目。我国虽然是世界 上拥有 自行车最多的国家，但在竞技 自行车运动上取得的优异成绩却并不多， 业余爱好者的比例也相对较小，这与 自行车大国的地位有一定差距 。 自行车运动 由两个要素组成: 运动员和车。运动员 自身的身体素质 、技战术 水平固然是运动成绩 的决定性 因素，但取得 良好的成绩同样离不开高性能的 自 行车，每一次运动成绩飞速提高的背后都是 自行车制造技术的重大革新。除此 之外 ，人和车的匹配程度也很重要 。在不 同的骑行姿势下 ，人体肌 肉长度 、肌 力方 向、关节角度 、多关节肌 的特性等等存在差异 ，必然会导致肌 肉力量 、力 矩的产生和传递 ; 由于身体姿势的不同，呼吸、循环系统的功能也会受到影响， 运动系统消耗的能量也不同。此外 ，在空气动力学方面， 良好 的骑行姿势会减 小人体正面迎风面积 ，使身体趋于流线型，减小空气阻力。 运动员的身体形态存在个体差异 ，因此根据每个运动员 自身特 点选择合适 的 自行车，可 以使身体处于 比较有利的骑行姿势 ，进而使下肢主要肌 肉处于合 适的工作状况 ，有利于长距离项 目中能量的节省或短距离项 目中速度 的发挥 ， 从而提高运动成绩 。 在骑行过程 中，人和车有五处接触车座 、两个车把和两个踏 板 ，这五 个点之 间的相对位 置关 系决定 了骑 行姿势 ，产 生 了座 高、座管角 、上体角度 、 曲柄长度 以及足在踏板上的位置等诸多参数 。由于参数较多，各个参数之 间又 存在着相互影响 ，故 以往 的研 究一般 只针对其 中某个参数来研 究 ，而把其它几 种参数作为常量。座高是影响骑行姿势的主要因素，对运动中下肢的关节角度 有直接影响。本文将 主要研究座高这一参数对 自行车运动员下肢工作状态的影 娜 句 。 以往 的研究多针对耗氧量 、通气量 、骑行效率 、心率等与座高的关系进行 研 究 ，不能深入地 反 映肌 肉工作关系 。肌 电方面 的研 究多为定性研 究 ，且未见 国内针对 自行车运动 员座高的肌 电研究 。针对 以往研究的不足，本研究拟采用 表面肌 电测试的手段 ，定量研究 自行车运动中下肢主要肌 肉的工作状态 ，包括 论文随机验证编 号 : bt2007ll561316.7055475 不 同座高对 白行车运动员 卜 肢_l:作状态的影响 各个肌群之间的协同关系、肌 肉的活动程度等; 同时结合运动学录像解析的方 法 ，研究不 同座高对运动员蹬车动作技术的影响 ，并对不 同专项运动 员的踏蹬 技术进行分析 ，力求 为运动员制定适合 自身特 点的骑行座 高，使其用力能更好 的传递给自行车，产生更高的骑行效率，减少能量消耗，最终达到提高骑行速 度 的 目的。 1 . 2文献综述 2. 1自行车骑行姿势研究综述 自行车运动属于体 能类项 目，但 与体能类项 目中的跑 步 、游泳不 同的是 ， 自行车项 目是人和器械 结合的运动 ，它不仅要求运动 员有较 强的运动 能力 ， 自 行车的性能也对运动成绩产生直接影响。好 的 自行车除 了要满足轻便 、结实和 具有 良好 的空气动力学特性等一般性要求外 ，还要符合运动员的个体化特 征 。 合适 的 自行 车会使运动 员具有 良好 的骑行姿势 ，直接 影响到运动成绩 。在过去 的一百多年 中，对骑行姿势的研究一直是人们研究 自行车运动 的热 门问题 。 自 行车设计者通常 以空气动力学为基础 ，把精力集 中于研发更快的， 有更高机械效 率的车辆， 而忽视 了人 的因素。生理学家则从人的角度 出发，研究使用什么技术 蹬车能发挥 出最大工作能力，却往往只使用标准结构的 自行车川。因此 ，为 了提 高 自行车的运动成绩 ，需要综合考虑人和车两方面的影响因素。 在 不 同的骑行姿 势下 ，人体 的工作状态有 很大不 同 。人体肌 肉的长度 、肌 力作用线方 向、关节角度、多关节肌的特性等等存在差异 ，进而必然会影响肌 肉力量 、力矩 的产生和传递 ，以及环节 的活动 范 围。在 生理机 能方面 ，由于身 体姿势不 同，呼吸 、循环系统的功能会受到影响 ，运动系统消耗的能量也不 同。 另外 ，合适的骑行姿势还要求尽可能的减小正面迎风面积 ，使身体趋于流线型， 减小空气阻力 。 在 go n z a l e z h 和 h u n ml z 1 提 出的下肢一 自行车生物力学模型中，下肢和 自行车被看 作是连接在 一起 的五个环节 ，限制在一个平面 (矢状面 ) 内运 动 。 在骑行过程 中，人体通过车座、两个车把和两个踏板与车结为一体 ，这五个 点 的相对位置关系决定 了座高、座管角、上体角度 、曲柄长度 以及脚在踏板上 的 位置等参数 ，通过调节这些参数，产生了不同的骑行姿势 。 论文随机验证编号: b t 2007 1 1561316.7055475 一 4一 不同座高对 白行车运动员 卜 肢 1二 作状态的影响 (l )座高对运动能力影响的研究 座 高是指 当曲柄与座管平行时，车座与处于较低位置的踏板之 间的距离 ， 通常是用下肢长或耻骨联合高度的百分 比表示。以往的研究范围多集中在不同 座高与摄氧量 ，以及动力学之 间的关系上。no r de e n一 snyder k s : l 研究发现 ，在 三种不同座高 (9 5 ， 10 0和 10 5 % 大转子高) 条件下，女性受试者进行相同强度 的功率车运动 ，在座高为 1 0 0% 时耗氧量最小，三种条件下分别为 1 .6 9 ， 1.6 1和 1. 74l/m i n。运动学方面 ，艘关节的运动范围没有变化，膝关节的运动范围在 95% 和 1 0 5% 下肢长座高时，分别为 69 0和 82.9 0，后者跺关节的踌屈范 围比前者大 10% 。 shennum p l等月 研究 了座高与摄氧量之 间的关系 ，发现摄氧量随座高的升 高而增加 ， 在他 的研 究 中， 座 高为 11 2 % 坐骨 高时， 摄氧量最大 ， 座高为 10 0 % 103% 坐骨 高时耗氧量最 小。 ma n d r o u k a s k 习 研究发现 ， 蹬车时如果膝关节充分伸直 ， 将获得更高的效率 ， 而且 自我感觉 比较轻松 ; 而较低的座高则对肌 肉工作有消极影响。 然而 ，有 的研究结果并不十分一致 。ma n dr o u k a sk e 研究 了膝关节角度在最 大功率 自行车工作条件下对循环系统的影响，发现直膝 (18 0 ”) 时的最大强度 工作时间比屈膝 (14 0 “) 时长，心率、摄氧量和肺通气量更高。造成这种结果 ， 可能是因为各个实验研究的功率范围不同: ma n dr o u k a sk 研究的是最大功率 ， 而 nordeen一 snyder、shennum pl 等研究的是有氧状态 。 关于座高的肌 电研究较少，而且结果不一。jo r g em 和 hun ml i : ， 研究发现 ， 肌 电活动与座 高之间关系复杂: 股 四头肌 的放 电量随座高增加而减小，伸膝 的 原动肌和拮抗肌在蹬伸过程中同时收缩 ，峰值却不重叠。er i 。 s o n m o等人川 研 究发现 ，在不 同负荷 、踏蹬率 、座 高条件下 ，股 内外侧肌 、胖肠肌 是最活跃 的 肌 肉。随着座 高 的增 加 ，臀 中肌 、 内侧胭绳 肌和胖肠肌 内侧头 的活动加强 。在 罗炯 的研究中 9 ，不 同肌 肉在各个座 高下 的放 电特 点无 明显规律 ，只是 10 1 % 耻 骨联合座高下 的放 电总和最小。 在运动实践 中，澳大利亚优秀场地 自行车运动员采用 的座 高与 以上研究结 果比较一致 ，大多在 10 0 % 下肢长左右 . 0 。 从 以往 的研 究可 以看 出， 在 自行车运动 中，当座 高为 1 0 0% 下肢 长 (大转子 ) 或稍高一点时，人体消耗 的能量较少 ，工作效率更高。但值得注意 的是 ，各个 研究采用的下肢长度的表示方法并不一致 ，大转子高度、坐骨高度和耻骨联合 论文随机验证编号 : b t 2007ll561316.7055475 一 5- 不 同座高对 白行车运动员 卜 肢_l : 作状态的影响 高度都被用来表示下肢长度，可见在运动实践和实验研究中需要统一标准。 (2 ) 座管角对运动能力影响的研究 座管角是指座管与水平线之间的锐角 。座管角改变 的实质是改变 了蹬 车时 下肢与躯干之间的角度 ，因为躯干的姿势在运动 中是相对固定的。座管角越大， 下肢 的活动 区域距躯干越远 ，反之则越靠近躯干 。 h e i1 d p等人 川研究发现 ，6 9 座管角稳定状态下蹬车时的心率和肺通气量 均较 760 、83。和 90。座管角时大。hei 1 dp 等 公 ， 人研究 t 不同座管角 (70。、 800 、900 ) 和 不 同躯干角 (1 00 、200 、30。 ) 组合条件下进行 次最大强度 的功率车运动 ，发现艘关节的角度是唯一的变化量 ，而摄氧量和心率则无 明显 差 异 。 也有学者将座高和座管角同时研究。pr i ce d 和 donne b : l 研究 了在三种座 高 (96% 、100 % 、104% 大转子高) 和三种座管角 (80。、74“、68“ ) 共九 种组合下 自行车运动 员进行 次最大强度 (200 w ) 蹬车时的摄氧量和心率的变化 情况，发现在任何座 高情况下，摄氧量随座管角的减小而显著增加 ，在 7 4 。时 的心率显著低于 68 “。 g a r s 1 d el 和 doran d a ” ， 研究 了铁人三项运动员使用不 同座管角 自行车 的 成绩 。 发现 ， 将 8 1 。和 7 3 。的座角相 比， 不仅把 4 0k m的成绩提高了将近 2 m i n， 而且随后的 1 0k m长跑也提高了 3 m i n。 (3 ) 躯干角度对运动 能力影响的研究 运动 员经常采用 的骑行姿势有上体垂直姿势和 空气动力学姿势等 。它们 之 间的差 别是躯干 前屈 的角度 不 同，由此会 引起 一些人 体解 剖姿 势和 生理机 能上 的变化 。gn e hm p 等 6 ， 研究认 为，优秀运动 员在非常符合空气动力学 的姿势下 以 70% voz i n a x 的强度骑 车 ，会 因为感觉不舒服而增加功率输 出，约为 g w ，而 由于 减 小空气阻力而节省的能耗大约为 lo ow，可见采用空气动力学姿势所带来 的好 处远远大于其 导致 的额外能量消耗 。 grappe f ，6， 研究发现 ，在 10 min7o% voz max 强度的功率车运动 中，以上两 种座姿的摄氧量、潮气量、c 0 2呼出量、通气率、心率和 p h值无变化 ，可见 当空 气 阻力起 明显作用 时 ，空气动力学姿势是 比较合适 的骑行姿势 。 (4 ) 曲柄长度对运动能力影响的研究 t。 。d 和 l a ndwer ge t ” ， 研究了 8.5% 体重阻力下 30 5最大速度功率车运动 ， 发现当曲柄长度为 1 8 0 i n l n时，最大功率和平均功率最大。 论文随机验证编号: b t 200711561316.7055475 一 6一 不同座高对 自行车运动员 卜 肢工作状态的影响 另有研究认为 ，当曲柄长为 17 0i n l n ， 踏蹬率为 10 0 rp m时，最符合能量节省 的要求 。随着功率的增加，最节省能量的踏蹬率也随之增加。形态学指标的变 化也 明显地 影响结果 。大体上 ，高个子采用较长的 曲柄和较低 的踏蹬频率最节 省能量消耗 川 。l e pers r 等人研究发现 ，在高强度运动时 (8 0 % 最大有氧功率 )， 训练 良好的铁人三项运动员最节能的 自选频率为 8 6印m 9 1。 (5) 小结 由文献综述可以看出，当前国内外的相关研究有如下特征: 针对骑行姿势的研究多集中在其对心血管、呼吸系统功能的影响，具体 内容包括对摄氧量、肺通气量等的研究。动力学研究方面涉及肢体的运动范围、 踏蹬做功效率等 。 采用肌电学方法对不同姿势的研究很少，更未见对运动员在不同骑行姿 势下肌 肉工作状 态的肌 电学研究 。 1 . 2. 2表面肌 电方法在体育科研 中的应用 肌 电是神经 、肌 肉兴奋发放生物 电的结果， 它是产生肌 肉力的 电信号根源 。 将神经肌 肉系统活动时产生的生物 电变化在皮肤表面加 以引导、放大 、显示和 记录所获得的一维时间序列信号， 就是表面肌 电(s e mg ) 信号。因其检测具有非损 伤 、实时、多靶 点测 量等优 点 ，在 体育科学 中应用广泛 。 目前 ，肌 电图学在 体 育科学 中主要应 用在肌 肉疲 劳和肌 肉力量 的评价 、肌 肉反应 时研 究 、肌 肉活动 功能分析 、肌纤维成分分析、肌 肉收缩速度研究、肌 肉协调性研究等等 刘。 (l )在评价运动性肌 肉疲劳中的应用 多年来， 应用 semg 信号分析评价肌 肉疲劳的研究主要集中在线性的时、频 分析两个领域 。时域分析用 以描述 时间序列信号的振幅特 征， 主要包括积分肌 电 值 (ie m g ) 和均方根值 (r m s ) ，它们反映肌 电信 号随时间进行的强弱变化 。频域 分 析方法主要是对 s e m g信号进行快速傅立叶转换 (ff t )， 获得 sem g信号的频谱或 功率谱， 它们可反映 semg 信号在不 同频率分量的变化， 故能较好地在频率维度上 反映 semg 的信号变化特征 . 。常用指标为平均功率频率 ( m p f )和 中位频率 (mf ) 。 在静态和动态运 动负荷条件下， 肌 肉疲 劳过程 中的肌 电信号变化规律有所 不同。静态运动负荷条件下， 肌 电幅值较为稳定，故可 以采用快速傅立叶转换 ， 获得 semg 信号的频谱或功率谱，进行频域分析。绝大部分的研究发现， 腰部和 论文随机验证编 号: b t 2007ll561316.7055475 不 同座高对 白行车运动 员下肢_l:作状态的影响 四肢肌 肉的频域分析指标变化规律性 良好， 主要表现为 mp f和 mf 随肌 肉活动时 间的延长或肌 肉活动次数的增加呈线性规律下降，且下降速率主要 与负荷 的大 小或肌 肉疲劳程度明显相关. 扬丹 川研究 了等长负荷诱发肪二头肌疲劳过程 中 semg 信号时域和频域指标变化 ，发现频域指标在肌 肉疲劳过程 中均呈 明显 的直 线递减型变化， 时间序列 曲线 的斜率不仅受受试者皮下脂肪厚度和肢 体围度 的 影响， 而且与负荷持续时间明显相关; 而时域指标变化则有较大的变异，易受影 响，与负荷持续时间的相关性不明显 。 动力性工作疲劳 s e mg 的变化与静力性工作相 比较为复杂， 研究结果大多不 一致 。 但大多数学者研究证实 :由初始态到疲劳 (或力竭)时， s e mg 的振幅值增加， 功率谱 向低频转移 。在 crensha w等 洲的研究 中， 受试者分别 以 2 5 % mv c和 7 0 % mvc 负荷进行伸膝锻炼， 记录股四头肌肌 电信号， 发现 mf 在两种负荷都显著下降， 但下降率 以 70% mvc 负荷时为高; rms 在两种 负荷都增加， 增加率 以 25 % mvc 负 荷时为高。但 ja n sen 等 川记录了递增负荷蹬车至 10 0 % v认i n a x 过程 中股外肌 的 肌 电信号， 发现 mf 随时间而逐渐增加 。 t a ylo ra d等 2 s 研 究 了递增功率时大腿肌群的频域指标变化情况 ，发现 总体 上 ，mf 不随工作强度增加而变化 ，对肌纤维募集 、代谢和疲劳的变化不敏感 。 xia。 【周也认为 ，mf、mpf 用于监测等长收缩时局部肌 肉疲劳是成功的， 但很少用 于动态 自主收缩 。ja n s e n 2 们 在研究 1 2个健康人在功率 自行车作递增 负荷运动 时 发现， 股外肌 的 m f并没有下降， 相反， 大多数受试者 m f还略有增 加， 认 为在等长 收缩中 mf 普遍下降的规律并不适用于动力性运动 。 总的来看 ，s阴g 方法在评价运动性疲劳方面有很广泛的应用 。但是， 对疲 劳 肌 电图特征机 理的推测还不能圆满地解释所有实验 结果， 可能与实验 的标 准不 同有关。而且 ，各种类型指标 、实验方法之 间的交叉研究将有利于揭示肌 电图 特征的深层机理 。 (2) 关于肌 肉力量与肌 电关系的研究 关于肌 肉张力与肌 电振幅之间关系的研究很早就 已开始 。肌 肉收缩力量加 大， 肌 电图的幅值增加， 这个现象早 已被人们认识到， 但有关肌 电指标尤其 是肌 电时域指标 与肌力之 间究竟是什 么关系一直没有定论 . 许多学者 的研 究认 为 :1 em g与肌力之间存在高度相关性。 有学者发现肌 肉以不同张力进行等长收缩 时， 肌力与 iemg 之间为线性关系， 即使肌肉疲劳后这种关系依然存在【 跃 司。但另 一些学者的研究认为张力和 i叫g 之间无线性关系【跳阂。对肌电的定量测t 和分 论文随机验证编号: b t 2007ll561316.7055475 一 8- 不 同座高对 白行车运动 员 卜 肢_!;作状态的影响 析存在较大误差， 肌 电图分析技术仍无法满意地用于定量分析 。 (3 )关于肌纤维类型的研究 有些学者研究肌 肉疲劳时， 涉及到肌纤维 的类型 切。如肌 肉工作到疲 劳时， 慢肌纤维较 多的比 目鱼肌的 iemg 与疲 劳 前相 比， 没有太大的变化， 而快肌纤维较 多的胖肠肌的 iemg 的减小较大 。以后有些学者的研究也发现此现象， 大多数学 者的结论为快肌纤维成分高者， mpf 较高， 疲劳时， 下降明显 ; 而慢肌纤维成分多 者下降不 明显 。 (4 ) 关于测定人体活动的反应时、运动 时和 电一力延迟 的研究 反应时是指人体接受信号后， 开始做 出反应 的时间 3 2 ， 。电一力延迟是指肌 肉 开始 出现 电活动后到人 体开始产生机械运动这 一段 时间 。运动 时是指人 体从运 动 开始到结束 的时间 。电一力延迟是一个 比较重要 的生理现象， 它反映运动 员快 速动作的能力， 对运动 员选材有一定帮助 。一般来说快肌纤维的电一力延迟 比慢 肌纤维的要小， 疲劳前要比疲劳后小。 (5) 关于肌 肉活动协调程度的研究 研 究参与某个动作肌 肉的活动情 况， 即肌 肉之 间的协调关系， 从训练 的角度 来说是运动技术的问题 。肌 电图可 以很好 的评定在某个动作中肌 肉激活的先后 顺序和肌 肉发力的顺序和停止 活动 的先后顺序， 这对分析运动技术是非常重要 的 ” ， 川。肌 电图还可 以用来评定肌 肉训练程度“ 。无训练者在完成动作过程 中， 肌 电活动通常不协调， 不该参与活动的肌 肉产生放 电现象; 而训练程度较 高的运 动 员在 完成相 同动 作 时， 肌 肉放 电整齐， 并且有 一 定 的规律 性， 且不会 出现 无关 的肌 肉放 电现象 。 1 . 2. 3自行车技术动作分析的国内外研究现状 自行车运动员在踏蹬 时，下肢在一个固定范围内，以中轴为圆心，以曲柄 为半径重复地进行圆周运动 。对技术分析的研究主要集 中在 以下几个方面 : (l )对 “ 死 点 ”的研 究 当运动员沿圆周进行蹬伸或提拉动作时 ，通过 圆周上各点切线方 向的作用 力传递给 曲柄 。踏蹬 到每个阶段时 ，运动员腿 部肌 肉的用力状况各不相 同。两 腿交替进行踏蹬，当一腿处于回转阶段时，另一腿 已进入蹬伸阶段 。曲柄运动 到 0 和 1 8 0。时，一般认为在踏蹬 中不形成转动力矩 。苏联专家基莫塞柯夫采 论文随机验证编号: b t 2007 x 1561316.7055475 不 同座 高对 自行车运动 员 卜 肢_l:作状态的影响 用踏板测力系统对踏蹬进行 了研究 ，发现运动 员在踏蹬圆周中， 最大用力产生在 900 和 1 200 ， 最小用力在 00 和 1800 。因此， 将 00 和 1800 分别称为踏蹬周期 的 “ 上死 点 ”和 。 下死点 。i : e d 。 据此 ，每踏蹬一周可分为 4 个工作阶段 : 上临界区: 上死点 q“附近 工作阶段 : 9 0 。附近，踏蹬效率最高 下临界区: 下死点 1 8 0。附近 回转阶段 : 27 0 “附近 ，提拉效率最高 邓 兴 国、郝 大 明等 川研究发现 ，女子场地 自行车运动 员的踏蹬 “ 死 点 ”位 置并非在 o。与 1 8 0。的位置上 。他们测试 了 7 0名省队 自行车运动 员和 9 名普 通人， 发现 自行 车运 动过程 中的死 点并不是不受力， 而是在 该点上所 受 的合 力为 零: 自行车运动过程 中的上 、 下死点不是固定的， 而是随踏蹬方 向和用 力的不 同、 踏板所处位置的不 同而变化 。此时 ，运动员应尽量使肌 肉放松 ，顺势尽快通过 该区域 。需要指 出的是 ，如果用皮条将足和踏板结为一体 ，那么在踏蹬周期中 任何一 点都可 以有做 功力的存在 ，包括上下死 点 。运动 员如果能依靠肌 肉工作 的灵活性和娴 熟 的动 作