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赛艇运动全力2000m测功仪测试中心率、功率及表面

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  赛艇运动全力2000m测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究.pdf

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  赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 摘 要 赛艇运动训练监控中常用心率、测功仪功率、血乳酸浓度进行监测,这些指 标反应的是全身性、整体性的机能变化,且不能准确、及时、有效的反应赛艇运 动员的局部身体机能状态,而血乳酸又不易在运动过程中监测且具有一定损伤 性。表面肌电在运动训练的监控中能及时的反映运动员训练时局部肌肉状态,能 监测肌肉的发力顺序、肌肉的收缩速度、肌肉的力量、肌纤维的类型、肌肉的疲 劳程度等,且监测过程中没有损伤性。本文从训练实际出发,对赛艇运动员全力 2000m测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究。运用文献资料法、实 验法、数理统计法等研究方法分析赛艇运动员肌肉的发力顺序,肌肉的力量贡献, 从整体到局部对运动员的身体机能状况进行监测,探索分析积分肌电(iEMG)、 平均功率频率(MPF)、心率和测功仪功率在全力 2000m 测试中的变化特征。通 过分析得出以下结论: 1 测试对象在全力2000m测功仪测试中,所有测试对象的心率变化趋势基本 一致,心率在整个测试过程中逐渐增加,增加幅度逐渐变小,逐渐进入相对稳定 阶段。 2 所有测试对象在第一个500m的输出功率最大,多数测试对象第三个500m 输出功率最小,可以看出是国内外高水平运动员常采用的“1-3”战术模式,但 各段功率的差异较高水平运动员大是其不足;成绩最好的测试对象在全程中输出 功率最为稳定,成绩最好;说明赛艇运动员在比赛中各分段速度差别不应过大。 3 表面肌电直观图能较好的评价运动员主要发力肌肉的发力状态。能一定程 度说明:各主要发力肌肉的同步化和异步化放电现象,各主要发力肌肉的发力大 小、发力持续时间长短,各主要发力肌肉的发力顺序。 4 表面肌电能量化分析赛艇运动员的力量贡献,分析时应综合放电总量、放 电持续时间以及放电峰值整体分析。分析认为各名测试对象的各肌肉力量贡献特 征是:股内侧肌提供较大的力量输出且发力持续时间较长;三角肌后束和肱二头 肌的放电峰值和总的放电量都较大,但发力持续时间较短;竖脊肌和背阔肌放电 量较小,但放电持续时间较长。 5 表面肌电能量化分析赛艇运动员的肌肉发力顺序和持续用力时间。测试对 象发力时序特点基本一致,各主要发力肌肉开始发力的发力顺序是股内侧肌、竖 脊肌、背阔肌、三角肌后束、胫骨前肌、肱二头肌。各主要发力肌肉的达到最大 用力环节顺序是股内侧肌、竖脊肌、背阔肌、三角肌后束、肱二头肌、胫骨前肌。 测试对象各肌肉的发力持续时间依各肌肉发力顺序逐渐减少,在发力过程中各块 发力肌肉的用力速度依各肌肉发力顺序逐渐加快。 6 研究发现个别测试对象在全程中的平均积分肌电值随时间序列增加,输出 功率较为稳定;多数测试对象在全程中的平均积分肌电值随时间序列减小或保持 I 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 不变,输出功率下降。多数测试对象不同肌肉的积分肌电值在测试全程中变化趋 势不一致,说明运动员各肌肉的贡献率在全程中有一定变化。 7 研究发现测试对象各主要发力肌肉平均功率频率(MPF)在测试全程中变 化不大,多数测试对象各主要发力肌肉的MPF略呈下降趋势或者不变,个别测试 对象各主要发力肌肉的MPF略呈上升趋势。多数运动员在测试全程中,放电持续 时间较短的三角肌后束和肱二头肌的MPF呈上升趋势或不变,放电持续时间较长 的股内侧肌和竖脊肌的MPF呈下降趋势或不变。 8 在全力2000m测试中测试对象的瞬时功率与对应的积分肌电值有较好的一 致性,而心率是增加的的,平均功率频率变化较小。测试对象心率的增加、各肌 肉总的积分肌电值的增大、平均功率频率的增大都能维持机体较大功率输出或增 大功率输出。 关键词:赛艇 测功仪 心率 功率 表面肌电 II 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 Abstract Commonly used in rowing training monitoring heart rate, ergometer power, blood lactate concentration to monitor these indicators is a systemic reaction, changes in overall function, and can not be accurate, timely and effective response to the local body function rowers state, and blood lactate, difficult to monitor the process in motion and has some injury. Surface electromyography in the monitoring exercise training athletes in time reflect the state of local muscle training can be monitored in order to exert muscle, muscle contraction speed, muscle strength, muscle fiber type, the degree of muscle fatigue, and the monitoring process There is no injury. From the training reality, full of rowers 2000m Ergometer Test Center rates, variation of power and surface EMG study. The use of literature, experimental and mathematical analysis of statistical and other research methods rowers order to exert the muscles, muscle strength contribution to the local athletes from the whole body function to monitor the situation and explore analysis of integral EMG (iEMG) , mean power frequency (MPF), heart rate and power in the full dynamometer test changes in the 2000m feature. By analyzing the following conclusions: 1 Test object in the full 2000m ergometer test, all test objects are basically the same trend in heart rate, heart rate increased gradually throughout the testing process, the rate of increase became smaller, and gradually into the relatively stable stage. 2 All test subjects in the first 500m of the maximum power output, most of the third test object 500m minimum output power, high-level athletes can be seen is often used at home and abroad, 1-3 tactical mode, but the difference in power than segment great is its lack of high level athletes; the best performance throughout the test object in the most stable output power, the best scores; that all rowers in the game segment speed difference should not be too large. 3 Surface EMG evaluation of visual diagram can be better athletes made the main force of the muscles to exert the state. Can explain to some extent: the major development effort and asynchronous synchronization of muscle of discharge phenomenon, the major development effort to exert muscle size, hair length of force duration, all the major muscle to exert force issued the order. 4 Surface EMG analysis of energy contributions to the strength of rowers, of the total discharge should be integrated, discharge duration and peak discharge of the overall analysis. Analysts believe that the name of the test object is characterized by the contribution of muscle strength: the vastus medialis to provide greater power output and to exert a longer time; deltoid and biceps after the beam peak discharge and total discharge are large, but to exert short duration; erector spinae and latissimus dorsi muscle discharge was smaller, but the discharge of longer duration. 5 Energy surface electromyography analysis of muscles forces rowers continued to force the sequence and time. Object of the timing characteristics of the test are basically the same force, the major development effort, begin to exert muscle force of the order of issuing shares of the medial muscle, erector spinae, latissimus dorsi, deltoid muscle after the beam, tibialis anterior, biceps. Major development effort to achieve the maximum force the muscle part of the order of the vastus medialis muscle, III 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 erector spinae, latissimus dorsi, deltoid muscle after the beam, biceps, tibialis anterior muscle. The test subjects the duration of muscle to exert force in accordance with the order of the muscles gradually reduced during the development effort of the block rate of force development effort muscle strength by the order of the muscles gradually accelerated. 6 Individual test subjects found in the full value of the average IEMG increased with time series, the output power is more stable; most test subjects in the full value of the average IEMG decrease with time series or remained unchanged, the output power decreased. Most of the test objects of different muscle IEMG value in the trends in the test is inconsistent throughout, indicating that the contribution of players of each muscle in a certain change in the entire process. 7 Study found that test subjects made all the major muscle strength mean power frequency (MPF) in little change throughout the test, most test subjects made all the major muscles of the MPF force decreased slightly or remain unchanged, the main test object made of individual muscle force MPF slightly upward trend. Most athletes throughout the test, the discharge of short duration deltoid biceps after the MPF beam and the rise or remain unchanged, the discharge of shares of longer duration and the erector spinae muscles inside the MPF decreased or unchanged. 8 2000m test in the full test object corresponding to the instantaneous power and IEMG values are in good agreement, while the heart rate is increased, the mean power frequency changed little. Test object increased heart rate, the total integrated EMG muscle increases, the average power increases the frequency of high power output can be maintained or increased body power output. Keywords: Rowing Ergometer Heart Rate Power Surface Electromyograph IV 首都体育学院学位论文原创性声明 本人郑重声明:本论文所用方法、手段及数据、材料真实可靠,研究工作是 在导师的指导下独立完成的,无任何剽窃他人成果行为。除了文中特别加以标注 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的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 日期: 年 月 日 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,同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借 阅。本人授权首都体育学院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。 本学位论文属于(请在以下相应方框内打“√”): 1、保密 ,在 年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 作者签名: 日期: 年 月 日 导师签名: 日期: 年 月 日 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 赛艇运动员测功仪全力 2000m 测试中心率、 功率及表面肌电变化特征研究 1 前言 1.1 选题依据 随着社会的发展,国家综合实力的增强,运动训练科学化水平的不断提高, 我国步入了世界竞技体育强国第一集团行列(2004年奥运会金牌32枚,位列金牌 榜第三位;2008年奥运会金牌51枚,位列金牌榜第一位。)。加上2008北京奥运会 的成功举办,极大地增强了民族自豪感,弘扬了中华体育精神,实现了几代人的 夙愿。赛艇运动也是奥运会的金牌大户,近年来我国赛艇运动有了很大发展,取 得了显著的成绩。 竞技水平取决于训练的科学化水平,而运动训练的监控是否及时、准确、有 效体现着运动训练的科学化水平。2008 年相关文献[1]认为:运动训练监控是指在 运动训练过程中,通过记录、测量、测试等手段获取运动训练的反馈信息,以此 评价运动训练安排与运动员现实状态的关系,进而对训练计划进行调整、修改, 从而控制训练过程的活动;运动训练监控理论与实践的发展仍然处于初级阶段, 运动训练监控的针对性、有效性和科学性还有待进一步提高。为此,本人查阅大 量相关文献资料知教练员常用心率、血压、通气域、血乳酸、血清睾酮与皮质醇、 血清肌酸激酶(CK)等指标对运动训练监控。这些指标都是有价值的监测方法, 而这些指标是体现运动员的全身性、整体性的机能状态,很难准确、及时、有效 反应机体的局部机能状态,大多指标又很难在运动过程中进行监测,不能反应运 动时的机体变化而出现了滞后性,而有些指标又属于损伤性检测(如:血乳酸、 血清睾酮与皮质醇、血清肌酸激酶(CK)、等),给监测带来了一定的麻烦。 表面肌电(sEMG)在运动训练的监控中能及时的反映运动员训练时局部肌肉 状态,能监测肌肉的发力顺序、肌肉的收缩速度、肌肉的力量、肌纤维的类型、 肌肉的疲劳程度等,且监测过程中没有损伤性。sEMG 在体育运动中的应用已有 一定成果,也具有一定的可靠性,而在运动训练实践中的研究较少,利用表面肌 电在专项运动中的监控有待深入研究。赛艇运动训练监控中常用心率、测功仪功 率、血乳酸进行监测,这些指标反应的是全身性、整体性的机能变化,血乳酸又 不能在运动过程中监测且具有损伤性,这些指标不能准确、及时、有效的反应赛 艇运动员的局部身体机能状态,这对赛艇运动训练的监控提出了更高的要求。国 内外赛艇界在训练实践中多用2000m测功仪成绩来表示赛艇运动员专项能力,它 被认为是评价赛艇运动员能力的最好指标[2,3]。据此,本文从训练实际出发,对 赛艇运动员全力2000m测功仪测试中心率、功率及表面肌电(sEMG)变化特征研 1 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 究。 1.2 研究目的、意义 通过对赛艇运动员全力2000m测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征 研究,分析出赛艇运动员一个动作周期中肌肉的发力顺序、肌肉的发力持续时间 和力量贡献;从整体到局部对运动员的身体机能状况进行监测,探索分析心率、 测功仪功率、积分肌电(iEMG)、平均功率频率(MPF)在2000m测试中的变化特 征。研究赛艇运动特点,促进赛艇运动训练监控更准确、及时、有效,为赛艇运 动训练监控提供理论参考。 2 文献综述 2.1 赛艇运动简述 赛艇运动[2,4]是由一名或多名桨手坐在舟艇上,背向舟艇前进的方向,运用 其肌肉力量,通过桨和桨架简单杠杆作用进行划水,使舟艇前进的一项水上运动。 舟艇上可以有舵手,也可以无舵手。赛艇运动多在江河湖泊等大自然水域中进行, 空气清新,阳光充足,受到大自然的沐浴,能有效地提高人体的心血管和呼吸系 统功能,增强全身肌肉力量,调节神经系统平衡,有利于提高人体的健康水平。 赛艇比赛开始时,各艇在起航线后排齐。发令员发令后,各艇以最快的速度划向 终点,以艇首到达终点的先后判定比赛胜负。在天然水域比赛,天气情况对比赛 成绩会产生影响,甚至前后两组比赛时的天气也会发生变化,因此比赛成绩也不 具有绝对的可比性。所以,赛艇比赛成绩没有世界纪录。赛艇运动起源于英国, 17世纪泰晤士河的船工们经常举行划船比赛。1715年为庆祝英王加冕,首次举行 赛艇比赛。1775年英国制定赛艇竞赛规则,同年成立了赛艇俱乐部。1811年伊顿 公学首次举行八人赛艇比赛。1829年牛津大学、剑桥大学首次举行校际赛艇比赛。 民众对这种比赛非常感兴趣,观众较多。以后又逐渐增设一系列的杯赛,参加比 赛者已不限于两校,除英国外,还有几十个国家派队参加。1839年举办赛艇杯赛。 1890年英国制定类似现代的赛艇竞赛规则。1892年,在意大利都灵成立国际赛艇 联合会,当时有6个会员。当年举行第1届欧洲赛艇锦标赛。1923年国际赛艇联合 会的总部由都灵迁至瑞士,从1997年起设在瑞士的洛桑。1962年在瑞士举行第1 届世界赛艇锦标赛,至1974年共举办4届。从1975年起每年都举办一届世界锦标 赛。 赛艇运动项目较多。目前,国际赛艇联合会设立的世界赛艇锦标赛有23个 项目,分4个级别。即:男子公开级、轻量级;女子公开级、轻量级。赛艇运动在 1896年被列为首届奥运会比赛项目,但因故(注:风浪大)未举行,1900年再度进 入奥运会。女子赛艇于1976年被列入蒙特利尔奥运会比赛项目。1996年亚特兰大 奥运会,轻量级赛艇比赛及新规则被引入奥运会,男子、女子同时设立了轻量级 2 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 赛艇项目,比赛仍为14项。由于奥运会设立赛艇项目,并设有较多单项,促使各 国对赛艇运动高度重视,推动了这项运动的发展。 欧洲国家在赛艇项目上多年来处于霸主的地位,甚至西方媒体认为,欧洲选 手在这个项目上的优势地位稳固到不可动摇的地步,是仅次于足球的第二受欢迎 的项目,目前中国赛艇在世界上为中上游水平。1973年中国赛艇协会正式加入了 国际赛艇联合会。88年汉城奥运会张香花、胡亚东、周守英、杨晓、李荣华获女 子四人单桨有舵手银牌。张香花、胡亚东、周守英、杨晓、周秀华、张亚黎、何 燕雯、韩亚琴、李荣华获女子八人单桨有舵手铜牌。92巴塞罗那奥运会顾晓黎、 路华利在女子双人双桨无舵手获得铜牌。96亚特兰大奥运会曹棉英、张秀云在女 子双人双桨无舵手获得铜牌。在悉尼和雅典两届奥运会上,中国赛艇队表现不太 理想,两次奥运都奖牌空手而归。2007年,被国际赛艇联合会称为“赛艇运动的 中国年”,因为中国赛艇队在世锦赛上取得了8项奥运资格,夺得1枚金牌、2枚 铜牌;两站世界杯赛上夺得7金5银3铜的不俗成绩。2008年8月17日,中国赛艇队 的唐宾、金紫薇、奚爱华、张杨杨在女子四人双桨比赛中以6分16秒06获得了冠 军。赛艇队这枚金牌,意义已经超越了这枚金牌的本身,是中国赛艇队发展史上 的一个里程碑,同时也为中国体育事业锦上添花。 中国赛艇队近年来取得今天的成就,体现着所有工作者们的超人智慧和辛勤 汗水,他们致力于为中国体育事业添砖加瓦。但我们深知中国赛艇队与世界诸强 相比还有一定差距,危机与挑战并存。我们仍需提高训练的科学化水平,力争在 今后我们有新的突破。 2.2 表面肌电(sEMG )发展简介及在运动训练中的研究现状 2.2.1 表面肌电(sEMG )发展简史及简介 有关肌电的记载已有悠久的历史,最早可以追溯到17世纪中叶,法朗西斯 科·瑞迪(Francesco Redi)偶然发现了电鳍刺鱼的电能来源于一块高度特化的 [5,6] [7] 肌肉 。到1973年,Walsh证实了鳗鲡的肌肉可以产生电活动 。1791年,伽伐 尼(Galvani)通过蛙类的肌肉收缩研究证明了肌肉收缩与电有密切的关系[8],他 的研究被认为是人类对肌电的最早认识。1849年法国的杜波依斯·雷蒙德(Dudois [9] Reymond)发现了人类肌肉自主收缩时能够产生电活动 ,他是最早把人体运动 和肌肉电活动联系在一起的人。19世纪60年代,Duchenne GB利用电生理学方法 系统研究完整肌肉的功能和动力学,成为这一领域工作的线年, 加塞(Gasser)和Neweomer利用阴极射线示波器代替传统的检流计观察肌肉活动 的电信号,并研制成了第一台肌电图机,并因此获得了1944年的诺贝尔奖[11]。1961 年,首届肌电图国际会议在意大利Pavia胜利召开,这标志着肌电图学领域的研 究在世界范围内的蓬勃发展。整个19世纪和20世纪初叶,许多学者对神经肌肉电 现象进行了大量研究,并建立了大量学说,为肌电技术在各个领域的应用奠定了 3 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 理论基础。但早期的表面肌电图仪记录电流时常常受周围电场、声波等的干扰, 需要在镀铜的屏蔽罩内进行工作,在多数情况下,肌电图仅作定性分析,大大限 制了肌电图的应用。进入20世纪中叶以来,随着计算机技术和神经生理学研究的 飞速发展,肌电图的定量分析极大地推进了相关肌肉生理学各个领域的研究,肌 电技术的发展迎来了第二个春天。例如:临床医学领域的神经疾病诊断、人机工 效学领域肌肉工作的工效学分析、康复医学领域的肌肉功能评价以及体育科学中 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,并逐渐得到普及。肌电的各研究领域仍有广阔的前景,需致力于这方面研究 的工作者不断开拓创新、与时俱进,力争把肌电研究领域带上一个新的台阶。 肌电信号是产生肌肉力的电信号根源,它是肌肉中许多运动单元动作电位 在时间和空间上的叠加,反映了神经、肌肉的功能状态。肌电图 (electromyogram,EMG)是用特定的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、 记录所得到的图形。肌电图是研究肌肉活动的一种有效的手段,采用侵入式的针 电极和非侵入式的表面电极测量肌电信号。针式电级由于体积微小其所涉及的运 动单元数目较少,更能测到深层肌肉的几点活动,他的应用更有针对性且能清楚 地导出单个运动单位或单个肌纤维的电位变化。采集到的信号比较洁净,多用于 临床诊断和基础研究。表面电极位于体表且接触面积比较大,采集到的信号是附 近区域的动作单元的时空耦合叠加后的信号,很容易受皮肤等外界条件的干扰, 因而信号的后续分析处理也更为复杂困难。但由于针电极具有创伤性,而导致受 试者有一定的痛苦性,使受试者存在心理恐惧,且无法测量运动中的肌电变化, 而进针的位置、深浅及手法都十分关键,对操作者要求很高;表面电极不会给受 试者带来肌肉上的创伤和感染,不会人为地影响表面肌电信号中动作电位的电性 质。由于针式电极和肌肉的电传导性不同,当针式电极插入到肌肉后,势必影响 动作电位的电性质,且操作相对简单,容易被受试者接受。随着肌电信号的采集 技术和分析技术的发展,表面电极的应用被大多研究者所青睐,具有广阔的研究 前景[3,12]。 表面肌电图(Surface Electromyogram,sEMG)是将神经肌肉系统活动时 所产生的生物电变化通过皮肤表面电极加以引导、放大,并记录和显示所得到的 一维时间序列信号图形[13]。sEMG 与肌肉的活动状态和之间存在着不同程度的关 联性,因而能在一定的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、人机工效学领域肌肉工作的工效学分析、康复医学领域的肌肉功能评价以 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。sEMG 是由神经肌肉系统活动的生物电信 号和各种噪声信号组成,其中噪声信号主要来自检测仪器、环境电磁干扰、界面 运动干扰以及信号的不稳定性,干扰范围介于 0~60 Hz 低频部分,其中 50Hz 4 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 的工频干扰是最大的噪声来源。表面肌电信号的峰-峰值约为0~6000μV,其均 方根值为 0~1500μV,信号频率 0~500 Hz,主频介于 50~150 Hz 之间[14]。信 号的振幅和频率特征取决于肌力、运动单位活动的同步化程度等生理性因素和探 测电极位置、方向、大小测量性因素的共同作用。肌电信号本身是一种较微弱的 电信,加之皮肤和组织对肌电均有衰减作用,在皮肤表面记录的表面肌电信号比 针电极记录的信号更微弱,也更易受干扰影响。检测和记录表面肌电信号,需考 虑的主要问题是尽量消除噪声和干扰的影响,提高信号的保真度,确保肌电信号 分析结果可信度。 表面肌电有很实际的应用价值,然而表面肌电信号有以下特征需研究者进 一步深入研究分析[15,16]。首先,表面肌电信号是一种非平稳信号,它的频谱是 时变的。表面肌电信号是电极附近区域的许多动作诱发电位的叠加总和,而动 作单元诱发电位的募集是随机的,所以表面肌电信号的的强度是非线性时变 的。其次,参与到单个动作单元的神经纤维的数目也是具有个体差异的,而 且,表皮的厚度和临近的肌肉组织都会影响肌电信号的波形。再次,表面肌电 信号的幅值非常的微弱,介于100~500微伏之间,因而很容易被环境噪声污 染,需要经合适的前置放大和滤波后才能进行分析。诸多的影响因素耦合起 来,使得表面肌电信号的分析非常的困难。过去很长一段时期,肌电信号的处 理依靠医生目测和作一些简单的统计处理。随着电子技术的发展,微处理器和 计算机引入肌电测量领域,使肌电的数字化分析处理成为可能,由此产生了多 种肌电信号分析方法和手段。目前,对表面肌电信号的分析主要有平均叠加、 时域、频域、短时Fourier变换、维格纳—威尔分布、小波、肌电复杂度、 Lyapunov指数、分形、混沌及熵等领域,而非线性分析领域是近年来国内外的 研究热点,同时也取得了突破性的进展 [3,17,18,19]。目前表面肌电信号的分析主 要集中在时域和频域两个领域,发展的也比较成熟,除平均叠加外的其他领域 还正处于发展阶段。时域是指可以在时间维度上反映肌电曲线的变化特征的评 价指标,是肌电信号分析最直接的方法,主要指标有积分肌(IEMG)、均方根振 幅(RMS)、平均振幅(MA)等。积分肌电(iEMG):iEMG 是指所得肌电信号经 整流滤波求单位时间内曲线下面积的总和,表示在一定时间内肌肉中参与活动 的运动单位放电总量,它可反映肌电信号随时间进行的强弱变化,是评价疲劳 的重要手段。均方根振幅(RMS):用来描述一段时间内肌电的平均变化特征, 指此段时间内所有振幅的均方根值。一般认为与运动单位募集的数量和肌纤维 放电的同步化有关。平均振幅(MA):反映肌肉电信号的强度与参与的运动单位 数目及放电频率同步化程度有关,它提示一定时间内肌肉放电的平均水平。频 域分析是指在频率方面评价肌电信号的指标分析,频域信号是将时域信号通过 快速傅里叶转换(FFT)得出的,在表面肌电信号的检测与分析中具有重要的应 5 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 用价值,被广泛应用于肌肉疲劳的评价。频域分析主要指标有平均功率频率 (Mean Power Frequency,MPF)、中频(Median Frequency,MF)、时间与MPF 曲 线的斜率(MPFslope)和时间与MF 曲线的斜率(MFslope)等。平均功率频率 (MPF):表示的是过功率谱曲线重心的频率。MPF 较稳定,对于低负荷条件下 的频谱变化有高度敏感性。中频(MF):中频是指将功率谱分为两个面积相等区 域的频率,也就是将能量谱一分为二的频率值。时域指标易受干扰,频域指标 MPF比较稳定,对于低负荷条件下的频谱范围变化有高度的敏感性,MF 抗噪声 干扰性强,适应的负荷水平范围相对较广。 幅频联合分析(joint analysis of EMG spectrum and ampli-tude, JASA)是由Alvin.Luttmann[20]等提出的一种同 时考虑EMG振幅和频谱变化的新的肌肉功能状态的测定方法。由于肌力和疲劳状 态在EMG信号振幅和频谱两方面有不同性质的反映,振幅和频谱的变化要同时考 虑才能更好地反映肌肉疲劳线所示,幅频联合分析(JASA)认 为:在肌电的动态分析中,振幅和频率同时上升,提示肌肉力量增加;频率上 升,振幅下降,提示疲劳肌肉正在恢复中;频率和振幅同时下降,提示肌肉没 有全力工作(力量减小);振幅上升,频率下降,提示肌肉疲劳。幅频联合分析 可同时对sEMG信号振幅和频谱变化加以综合考虑,有效辨别因肌力增加或因疲 劳状态的肌电信号变化的类似现象。有报道通过JASA分析还可将频域分析有效 地应用于动力性练习中,排除肌力变化对运动时频率的影响[21]。 图2-1 肌电幅频联合分析法(JASA )示意图 6 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 2.2.2 表面肌电(sEMG )在运动技术方面的研究 在人体及人体环节的运动中,骨起杠杆作用,骨连接起枢纽作用,而肌肉 收缩则是运动的动力[22]。运动技术体现了完成动作的经济性、合理性,要求符合 运动规则及生物力学原理又要依据个人生理特点,是运动员竞技能力水平的重要 决定因素。在某个动作中各肌肉的发力顺序及发挥主、次要作用对评价运动技术 是非常重要的。由于运动技术是神经系统的精细调控,要求各肌肉群合理、有效 的发挥其机能,形成相对于合理的技术动作。这对运动感觉不是很好而运动能力 强的运动员是很困难的,这就要求我们找到很好的评价方法对其评价。我们常采 用的大多方法是通过主观观察、照相、录像、近其利用生物力学等手段进行分析, 这些手段具有一定的可靠性,但很难反映运动员肌肉内在功能状态,对运动员动 作技术的评价会存在一定得偏差,不能满足运动训练实践的需要。从 20 世纪初 期利用原始肌电图对有关的神经和肌肉协调关系进行了分析。原始 sEMG 迹线的 密集程度在一定程度上可反映收缩的幅度或力量,密集程度越高、sEMG 信号越 强,则收缩越强。用某块肌肉是否出现肌电活动来说明肌肉处于静息状态还是运 动状态;研究肌肉活动的时程长短和振幅的强弱来说明肌肉在某个动作中起主要 作用还是次要作用;研究肌群激活的时序特征和肌肉发力顺序。同其他肌电分析 技术相比,原始肌电图比较容易解释和说明此类问题的[7,23] 。近些年也对sEMG 的 各指标量化后进行分析,利用积分肌电值的大小来分析各块肌肉在整个技术动作 中的贡献率大小;用积分肌电值以及所对应时间点再通过归一化处理来分析肌群 激活的时序特征和肌肉发力顺序[24,25,26]。综上所述,利用 sEMG 对运动员技术的 评定有其他方法不可相比的优越性,能客观的分析出运动员的肌肉发力顺序、功 能状态及各肌肉的贡献率大小。 2.2.3 表面肌电(sEMG )在运动肌肉力量方面的研究 运动员肌肉力量也是取得优异成绩的重要因素,1984年陆绍中等[27]译B•H• 普拉托诺夫一文中提出:在周期性运动项目中,当运动员机能能力各方面协调一 致时,力量素质对提高成绩才能起很好的作用。为此,我们在上一段论述的基础 上认为评价运动员的肌肉力量可以评定运动员的运动成绩。阅读文献[7,28]知利用 sEMG 研究肌肉张力与肌电振幅之间的关系很早就已经开始,认为肌肉收缩强度 加大,肌电图的振幅值就增加,这个现象早已被人们认识到。但有关肌电参数尤 其是肌电时域参数与肌力之间究竟是是什么关系一直没有定论。有许多学者的研 究认为积分肌电与肌力之间存在高度相关关系;有的学者不同肌力或不同收缩形 式进行分析研究,如 Chaffin 等(1980)发现以最大肌力的 40%以下和最大肌 力的 60%以上的强度运动时,肌力与肌电呈线性关系,而最大肌力的 40%- 60 %之间的强度运动时线性关系就不存在了;Pefrofsk 在研究人体抓握肌肉疲劳 的实验中发现,当受试者以20%- 70%MVC的张力做等长收缩直到疲劳,其肌电 7 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 图 RMS 值呈线性增加,且不同收缩张力下的 RMS 疲劳曲线% 以上的张力等长收缩时,虽然RMS也随时间而渐增,但随张力的加大其增加的幅 度逐渐变小,认为以 80%以上的张力做等长收缩时,能够被募集的新的运动单 位越来越少,因而肌电图的振幅的增大也越来越平缓及不明显。可见,不同的张 力对其肌电与肌力的变化关系有影响,特别是在疲劳出现后的关系,这对本文的 研究方案设计及分析能起到很好的借鉴作用。 2.2.4 表面肌电(sEMG )在预测肌纤维类型方面的研究 [17] 利用sEMG可以对肌纤维类型预测,大多数学者的研究认为是 快肌纤维成分 高者MPF较高,疲劳时下降明显,而慢肌纤维成分高者下降不明显。 2.2.5 表面肌电(sEMG )在肌肉疲劳方面的研究 从 1880 年莫桑(Mosso)开始研究人类疲劳到现在已有百余年年的历史, 但对疲劳的概念一直没有统一的定义,直到 1982 年在第五届国际运动生化学术 会议上,将运动性疲劳定义为“机体生理过程不能维持其机能在特定水平上和/ 或不能维持预定的运动强度[29],”被大多数人所接受。我国王健等学者认为,运 动性肌肉疲劳(Exercise –induced muscle fatigue)是指运动引起肌肉产生 最大收缩力量或者最大输出功率暂时性下降的生理现象。在运动训练学界认为没 有疲劳的训练是没有效果的,运动训练的负荷安排又是依据疲劳的诊断是否科 学,所以运动疲劳的诊断是否科学与科学化训练有了密切联系。运动肌肉疲劳的 诊断要为运动负荷安排提供理论依据,而运动负荷安排是否合理决定着运动成绩 的变化,所以运动性肌肉疲劳一直是教练员和科研工作者所关注的焦点。运动生 理、生化[30,31]的发展为运动性肌肉疲劳诊断的定性、定量研究起到了推动作用, 促进了运动训练的科学化。在专项运动中运动肌肉的局部疲劳状况直接评价研究 很少,无法满足运动训练实践的需要,这对运动性肌肉疲劳的检测提出了更高的 要求,需要有既能在运动过程中操作又无损伤的指标检测运动性肌肉疲劳进而为 运动训练提供理论依据。据此,表面肌电首当其冲被认为是最佳选择,这为运动 性肌肉疲劳研究注入了新的活力。近些年来这方面的研究有了很大的发展,学者 们也同时利用生理、生化、肌电以及自我感觉和一般观察等几方面结合起来综合 检测、比较、分析、研究,运动性肌肉疲劳的诊断又进入了新的轨道[19,32,33]。随 着表面肌电在运动性肌肉疲劳领域研究的深入,有人提出了积分肌电阈(IEMGT) [34] 的概念 ,是指用肌电仪收集运动过程中肌肉的放电信号,通过计算递增负荷中 每级负荷 IEMG 的变化,描绘出 IEMG 与负荷强度的一一对应曲线,当运动强度达 到一定水平,该曲线会出现由平缓转向陡峭的“拐点”,此“拐点”就被称为IEMGT, 其意义是指肌肉由有氧代谢向无氧代谢转化的转折点。 50 年代末 60 年代初一些国外研究者实验研究发现在持续一定时间的不同 负荷的运动过程中,iEMG 值随时间的延续呈上升趋[35,36,37]。60 年代研究者进一 8 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 步研究,当运动负荷不同时 iEMG 变化的斜率亦不相同,负荷越大,其斜率越大 [38,39]。这为肌肉疲劳的研究开创了新的道路,证实了 iEMG 能分析肌肉疲劳。由 于该指标易受干扰,需要结合其他指标进行综合性分析,以确保分析结果的可靠 性和准确性。 我国学者郭庆芳等[40] (1964)通过研究及结合前人成果发现动力性和静力 性工作中肌肉在疲劳产生和发展过程中,肌肉动作电位的频率是逐渐下降的,其 振幅在疲劳开始时上升,以后逐渐下降。 Komi[41] (1979)的研究认为,一般情况下伴随运动肌疲劳的发生和发展表 面肌电信号的傅立叶频谱曲线可以发生不同程度的左移现象,并且导致反映频谱 [42] 曲线特征的 MF 产生相应的下降。Kilbom 等 观察了肘屈肌以 25%MVC 等长收缩 从初始态到力竭态 EMG 的动态变化,发现 EMG 的 MA 持续不断升高,到力竭时 达最高。高强等[43] (1986)综述前人研究结果知表面肌电图许多指标对肌肉活动 导致的疲劳极其敏感,如肌电图功率谱疲劳时向低频转移,且其平均功率频率 (MPF)减少。疲劳时肌电图积分值的变化则是由收缩水平决定的,在低于最大随 意收缩水平时 iEMG 常随工作的持续时间呈线性增加,而在最大随意收缩水平时 则 iEMG 不变或下降。他们实验研究发现坚持虚步直至疲劳过程中,股直肌与股 外肌的 IEMG 均出现增加,肌电图功率谱向低频转移,及 MPF 减少。由于频域指 标 MPF、MF 比较稳定,同时又用了时域指标 MA,分析结果增加了可信度,使肌 肉疲劳分析又上了一个新的台阶。 王生等[44] (1996)用20名受试者在实验室取坐姿,手持不同负荷,记录和 分析肌肉疲劳过程肌电变化情况,实验结果表明随着负荷增加,肌电的积分值 (IEMG)增加,随着时间延长,IEMG值先升高后下降,实验结束时IEMG降至最低 值,受试者感觉疲劳程度逐渐增加,分析认为 iEMG 值低于初始值时出现疲劳, 疲劳时肌电功率谱左移。Gerdle(1994)等[45]采用了等动伸膝作为运动形式,记 录了完成 70 次最大等动伸膝过程中股四头肌 EMG 变化,发现在最初的 40 次收 缩阶段 MPF 陡然下降,而后下降率有所降低。VanDieen[46] (1996)研究了骶棘 肌以 25%和 50%MVC 为负荷进行等动收缩时,肌肉疲劳与肌电改变的关系发现, 肌电的频谱改变与肌肉疲劳之间没有相关性。Crenshaw(1997)等[47]的研究中, 受试者分别以25%MVC 和70%MVC 负荷进行伸膝锻炼,记录其股四头肌肌电信号, 发现中心频率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。以上研究结果知运动负荷不同 所引起的疲劳表面肌电信号是不同的,所以表面肌电信号的运用应是相对于某一 项目进行研究,结论才会对这一项目而有实际意义。 杨丹[48] (2000)研究比较了等长负荷诱发肱二头肌疲劳过程中sEMG信号时域 和频域指标变化的特异性、有效性和可靠性。研究发现:频域指标在肌肉疲劳过 9 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 程中均呈明显的直线递减型变化,而时域指标的变化则有较大的变异;频域指标 时间序列曲线的斜率不受受试者皮下脂肪厚度和肢体围度的影响,而时域指标则 易受影响;频域指标时间序列曲线的斜率与负荷持续时间明显相关,而时域指标 的相关不明显。杨丹,王健[49] (2002)通过动态等速运动诱发肱二头肌疲劳过程 中sEMG信号时频分析指标的动态变化规律,研究结果表明动态运动过程中时域分 析指标iEMG和RMS的变化较小且与负荷持续时间无明显线性相关;频域分析指标 MPF和MF变化较大,但是只有MPF的变化与负荷持续时间呈明显线性相关;MPF时 间序列曲线下降斜率与肌肉的总作功量之间明显相关,可作为评价肌肉动态负荷 水平的生理学指标。 综上所述,大多数研究者都是通过不同负荷、不同运动方式的试验设计分析 表面肌电的变化特征:有的实验结果iEMG是增加的幅度无明显变化,有的是呈线 性增加,有的是呈线性增加并有突然增加的拐点有的是先增加后下降;MPF的变 化普遍认为呈下降趋势,也有认为在一定阶段突然陡降。 2.2.6 表面肌电(sEMG)在赛艇训练监控中的研究现状 刘建红、王奎等[50] (2007)研究了赛艇运动员在测功仪上不同强度递增负荷 运动,同步记录其股直肌、肱二头肌及背阔肌的肌电变化,并进行积分肌电值 (iEMG)定量分析。认为递增负荷运动中,随着运动强度增加,股直肌、肱二头肌 及背阔肌iEMG值随运动强度的增加而增加;递增负荷运动中,股直肌和背阔肌 iEMG在80%-90%运动强度时出现拐点,肱二头肌则无明显拐点,并呈线性增加; 股直肌、肱二头肌及背阔肌iEMG所占三者总iEMG值的百分比中,背阔肌比例最大, 股直肌最小,随着运动强度增加,股直肌所占比例逐渐增加,而肱二头肌和背阔 肌则有所下降。结果表明在递增负荷运动中,不同肌肉的神经肌电活动的变化不 完全一致,测定不同肌肉肌电活动有助于从神经肌电的角度进一步了解赛艇运动 特点。张国杰[51] (2010)选取了7名赛艇运动员做了递增负荷和水上2000米测试 对肌肉疲劳度研究。认为在递增负荷的赛艇专项运动中,肌电信号的振幅通常随 着运动负荷的增加而相应的增加,而频率则随着运动负荷的增加而相应的降低, 但不同肌肉存在一定的差异;使用肌电疲劳阈和幅频联合分析了一名赛艇运动员 水上全力2000米运动中表面肌电信号良好的三角肌后束、肱二头肌和股二头肌的 肌肉疲劳程度,具有一定的适用性和可信度,并认为幅频率联合分析方法相对更 加敏感。 2.3 心率、功率简介及在赛艇训练中的研究现状 2.3.1 心率、功率简介 心脏是人体的动力器官,在维持正常的血液循环,确保各组织、器官的血液 与营养物质的供应上发挥重要作用。研究证实,剧烈运动时,运动肌肉的血流分 布占心输出量的80%-90%,以保证运动肌肉的血液供应和能量代谢的需要。心 10 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 率(Hert Rate,HR)是心脏周期性机械活动的频率。常用的心率有基础心率、 安静心率、运动时心率和运动后心率,对训练监控都有其重要作用。人们发现在 运动过程中,在一定范围内心率与吸氧量、与人体的做功能力呈线性相关。因此 运动中心率的快慢能反映运动强度的大小。功在物理学中是力与物体在力的方向 上通过的距离的乘积,功率是指物体在单位时间内所做的功,功的数量一定,时 间越短,功率值就越大。输出功率是各类能源或能源转换设备(如动力、照明设 备)向外输出的能量与时间的比值,即单位时间内能源或设备向外界提供的能量。 功率[52]的物理意义是力量与速度的乘积(P=FV),它可以集中反映运动员骨骼肌内 在的整体能力,比单一的力量或速度指标更能反映专项骨骼肌群实际的运动能 力。临界功率[53] (Critieal Power,CP)定义为功—时间线性关系的斜率,即肌肉 维持长时间能达到的最大比率。研究证明CP与VO2max、乳酸阈、通气无氧阈、肌 电疲劳阈等有显著相关。 2.3.2 心率、功率在赛艇训练中的研究现状 1989年周东坡、刘爱杰[54]研究赛艇测功仪上进行6分钟全力最大功率测试, 发现心率拐点负荷强度与6分钟最大测功的平均负荷强度具有相关性,其相关系 数为0.929,平均心率拐点负荷强度是最大负荷强度的84%,平均血乳酸拐点无氧 阈负荷强度占最大负荷强度的80%。说明负荷心率无氧阈功率与6分最大负荷功率 [55] 有高度相关性。1999年吴昊、冯美云 研究认为,合理地应用临界功率(Critieal Power,CP)测试理论能够同时对赛艇运动员的有氧和无氧代谢能力进行客观评 价。并从250-2000m测功仪上运动的成绩和平均输出功率变化看出:从随设定距 离的延长,运动时间明显逐渐延长,而平均功率则明显下降,其生理生化机制与 人体磷酸原、糖酵解、有氧代谢这三大供能系统在不同时段供能地位的变化有直 接关系。2001年刘锡梅、刘建红[56]在对赛艇训练中常用的训练手段进行血乳酸、 心率的监测中,发现心率、血乳酸浓度和运动负荷的强度大多有较好的对应关系。 认为在训练实践中,心率可作为控制赛艇训练强度的有意义的参数。4mmol/L无 氧阈功率训练不能达到乳酸状浓度的最高稳定态训练,无氧阈功率训练对提高运 动员的有氧耐力能力的效果欠佳。2008年张志军[57]以某省6名男子轻量级赛艇运 动员为研究对象,分析递增负荷测功仪训练中队员心率和血乳酸浓度变化。结果 表明:心率和血乳酸浓度都随功率递增而相伴升高,心率在个体乳酸阈前后一定 范围内出现急剧增高。 综上所述,心率、功率、血乳酸、在赛艇训练的监控已比较成熟,无论从递 增负荷的实验还是模拟专项运动的实验,各指标的变化也都具有一定相关性;各 指标都能一定程度的反映机体变化,说明其机能能力水平。这为本论文的分析提 供参考依据。 11 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 3 研究对象与方法 3.1 研究对象 本研究选取了北京市赛艇队 9 名男子运动员为测试对象,以运动员全力 2000m测功仪测试中心率、功率及表面肌电(sEMG)变化为研究对象进行分析研 究。多数运动员在全国性比赛中取得了优异成绩,基本信息见表3-1。 表3-1 测试对象及基本信息 姓名 年龄(years) 身高(cm) 体重(kg) L Yang XF 17 192 72 L Zhou YH 17 187 72 189.5 Mean±SD L 17±0 72±0 ±3.5 Zhou JNH 21 197 97 Wei NH 19 201 98 H Wang D 19 191 80 Zhang HH 20 190 82 Wang CH 22 190 87 Feng RFH 17 190 88 H Zheng CT 20 195 90 19.7± H Mean±SD 193.4±4.4 88.9±6.9 1.6 (注:L 上标注表示轻量级运动员,H 上标注表示公开级运动员) 3.2 研究方法 3.2.1文献资料法 通过查阅大量有关肌电和赛艇方面的书籍、录像及文献资料,并向相关专家 咨询,掌握肌电分析技术的原理、操作技能及研究现状。 3.2.2 实验研究法 实验设备及器材 芬兰产MegaWin6000型八导肌电仪(图3-1)及其分析软件、丹麦蓝点电极 (图 3—2)、美国产CONCEPTⅡ风轮式测功仪(图3-3)、日本产京都掌上型乳酸仪(图 3—4)、芬兰博能(Polar)心率表(图3-5)、数码摄像机、三角架、剃须刀、75 %酒精、医用胶布、脱脂棉、弹性绷带、防水创可贴、毛巾、手表、秒表等。 12 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 图 3-1 MegaWin6000 型八导肌电仪 图 3-2 丹麦蓝点电极 图 3-3 美国产 CONCEPT Ⅱ风轮式测功仪 图 3-4 日本产京都掌上型乳酸仪及试纸条 13 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 图3-5 芬兰博能(Polar )心率表 运动方式 模拟赛艇专项全力2000m测功仪测试。 肌肉位置的选择及粘贴 根据赛艇专项运动的生物力学特点,预实验选取了上肢、躯干、下肢十二块 在赛艇运动中主要发力肌肉(肱二头肌、三角肌后束、斜方肌、背阔肌、竖脊肌、 股直肌、股内侧肌、腓肠肌内侧、胫骨前肌、股二头肌、腹直肌、腕屈肌)进行 分析。依据教练员提供信息,通过一名较高水平和一名较低水平的运动员用不同 浆频进行测试,结合赛艇运动特点综合分析得出这六块肌肉在赛艇运动中贡献率 比其它几块大,且这六块肌肉是赛艇运动环节的主要发力肌肉,从下到上依次为: 胫骨前肌、股内侧肌、竖脊肌、背阔肌、三角肌后束、肱二头肌。电极的位置依 参考图(图3-6)严格按照表3-2指定部位粘贴。贴电极前先对其局部剃毛并用75 %酒精反复擦洗,以降低阻抗同时也增加电极的牢固性。两块记录电极修剪后分 别贴在优势侧上述肌肉肌腹,两电极中心连接线与肌纤维走向一致,极间距离 2cm,参考电极贴在附近,同时用防水创可贴带对传导线进行固定但并不妨碍运 动员运动。 14 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 表3-2 肌肉粘贴电极的位置 肌肉名称 粘贴位置 胫骨粗隆下方1cm、胫骨外侧为第一电极,第二电极紧接其下,无 胫骨前肌 关电极在二者的内侧。 髌骨上缘股骨内侧为第一电极,起斜向内上方为第二电极;无关电 股内侧肌 极在二者的内下方。 髂嵴后部上方2cm、正中线cm处为第一电极的中心位置,第 竖 脊 肌 二电极在其正上方,无关电极在二者中间的后外方。 肩胛骨下角下方1cm处贴第二电极,其斜内下方贴第一电极,与肌 背 阔 肌 纤维走向一致;无关电极在二者中间的下方。 肩胛冈外侧下1cm处,其斜外下方为第二电极,无关电极在二者的 三角肌后束 后外方。 肱二头肌 肌腹中央、外侧(长头的肌腹),即用力屈肘时肌肉隆起最高部位。 图3-6 人体肌肉及名称 15 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 实验步骤(图3-7) (1)登记运动员的基本信息。 (2)按正式比赛要求做准备活动,保证运动员发挥出最佳水平,同时防止 运动损伤的发生。 (3)两台摄像机放分别放在测功仪右侧和侧后方处于待机状态对运动过程 进行同步录像; (4)设定测功仪的做功距离为2000m,对测功仪的坐位和脚蹬的高度采取统 一设置,同时要求受试者在测试中尽量保持动作的一致性。 (5)佩戴博能(Polar)心率表。 (6)肌电测试仪的准备:a)开机(sEMG前置放大器、电脑);b)设置sEMG 前置放大器参数(On line,Raw,Sampling Rate:1000Hz,Active Channels: ),c)在电脑MegaWin软件上创建测量方案(名称:赛艇运动员全力 2000米测试,设备配置:ME6000-T8,肌肉选择:见,获取数据方式:在 线方式,配置应用组件:动态原始数据、采样频率为1000Hz等。) (7)粘贴电极、连接仪器并对其固定以顺利测试。 (8) 检测各仪器信号。 (9)进行模拟赛艇专项全力2000m测功仪测试,采集表面肌电、心率、功率 变化信号,测定测试前即刻和运动结束即刻的血乳酸值。 (10)操作与记录:a)操作各仪器人员听口令与运动员运动同步进行;b) 肌电信号每500m打一个标志点并同时用笔记录每个标志点的序号,每500m内记 4—6个动作周期的标志 (要求及时准确,并用笔记录当时点的最好的动作周期); c)利用测功仪侧后方摄像机拍摄运动过程中测功仪显示屏数值;d)心率的先记 录前三浆心率而后每隔 10s 记一次直到运动停止;e)记录运动前和运动后即刻 血乳酸值;f)记录 500m、100m、1500m、2000m 成绩;f)利用测功仪右侧摄像 机的拍摄运动员运动全过程视频;g对各个环节、实验仪器进行拍照。 (11)实验过程中各仪器均使用同一台,各队员依次进行测试,避免因仪器 使用带来的误差。 (12)对采集到的肌电数据、视频数据、记录到的数据保存到电脑,进行初 步整理分类并做好记录。 16 赛艇运动员全力 2000m 测功仪测试中心率、功率及表面肌电变化特征研究 图 3-7 测试过程中 3.2.3 数据的统计处理 原始表面肌电信号的分析处理:将采集到的原始肌电信号使用Megawin6000 肌电分析软件进行处理,将处理结果转换为Excel文件进行整理分析。结合绘声 绘影视频分析软件对运动员技术动作分析。 (1)划分动作周期 本测试采集的是受试者2000m测功仪测试全部连续数 据,赛艇运动是周期性运动项目,第一次开始拉桨到下一次拉桨开始为一个动作 周期,通过实验过程中对肌电信号的标志、视频录像、赛艇运动发力特点对肌电 图划分为多个独立的动作周期,再将独立的动作周期通过Megawin6000肌电分析 软件导入到Excel2007,根据数据变化特点更准确的确定出一个划桨动作周期。 [24] 对赛艇运动员肌肉发力顺序的分析是使用Megawin分析软件 (2)归一化 先对各周期的肌电信号以0.05秒进行积分处理,并转换为Excel文件,然后对各 划桨周期信号进行归一化处理。肌电活动开始的判定:幅值≧最大幅值的20%,且 维持整个划桨周期的10%以上。肌电活动结束的判定:幅值≦最大幅值的20%,且 持续整个划桨周期的10%以上。认为幅值达到20%时肌肉开始主动发力,幅值低于 20%时肌肉主动发力结束,从开始到结束为一块肌肉在一划桨周期的主动发力环 节。 (3 )数理统计 使用 SPSS17.0 统计软件中描述统计计算平均值和标准差; 用单一样本 T

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