不同倾斜度仰卧起坐的EMG分析

唐敬道，国 伟

1 前言

仰卧起坐是一项多肌群参与的运动，主要锻炼腹部肌群，其它肌群协同参与收缩。在《国家学生体质健康标准》中仰卧起坐是评价学生身体素质重要指标，身体素质作为评价一个学生综合素质的重要依据[1]。在课余时间喜欢运动的同学，锻炼腹肌时也喜欢以仰卧起坐为手段，特别是在学校健身房里以腹肌板锻炼腹肌的同学，根据自己身体素质水平调整腹肌板倾斜度。本次研究选取腹直肌、腹外斜肌与股直肌等三块肌肉在腹肌板0°、15°与30°等三个倾斜度进行实验测试，通过测得的EMG进行比较分析当哪个倾斜度下肌肉募集单位更多，锻炼腹肌的效果更佳，为健身人群提供科学有效的训练参考。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

选8名运动与健康学院大一男性同学作为被测试对象(表1)。

实验选材：所被测试的同学身体健康，身体各个部位无运动损伤，能标准地完成实验要求的动作。

表1 被测试对象基本信息

2.2 研究方法

2.2.1 实验仪器及耗材

实验仪器：Cometa无线表面肌电测试仪(产地：意大利，型号：Wave，16通道)，康林腹肌板(广州龙康体育用品有限公司，ADJUSTABLE SUPINE BOARD KL1532)，身高体重测试仪(江苏领康电子科技发展有限公司，型号：LK-T1060)，WEIDU-红外线数显水平仪(温州韦度电子有限公司，产品规格：0-150)。

实验耗材：Ambu A/S电极片、Wave传感器贴、75%酒精、棉签、剃毛刀、面巾纸。

2.2.2 屈体方式及腹肌板倾斜度

屈体方式：给被测试的同学示范及讲解在腹肌板正确的仰卧屈体。首先调整好腹肌板，面对有辊垫一侧坐下，膝关节屈后搭在上部辊垫且两膝关节宽度为一拳宽度，踝关节伸后勾住下部辊垫；然后慢慢地躺在腹肌板上，双手手指自然放松，指尖接触同侧耳廓及耳垂，两肘关节与两膝关节同宽；最后当听到“开始”口令时，以3s/个匀速完成30s躯干屈伸的动作，当躯干向前屈时，肘关节触碰膝关节即完成屈的动作。当躯干向后回到腹肌板前，被测试同学的肩胛骨不能接触腹肌板，即完成伸的动作。

腹肌板倾斜度：依次将腹肌板角度调整为0°、15°、30°，每个角度只进行一组测试，每组测试间隔时间为3min，让被测试者得到充分的休息，保证不处于疲劳状态而影响EMG采集。

2.2.3 实验测试步骤

实验准备工作：

①将实验所需的实验仪器设备及耗材准备好。打开电脑及生理记录仪并检查机器运行状态，检查腹肌板是否有无损坏，为防止实验过程中出现实验事故。设定本次采样标准：采样时间30s、采样频率1000Hz、低通滤波100Hz、高通滤波10Hz。

②提前通知好被测试的同学。在实验进行两小时前按饮食习惯进食。测试之前，在田径场根据平时训练的热身做好热身准备活动，目的是防止肌肉的粘滞性影响肌肉兴奋性，使被测试的同学进入平时的训练状态，这样能够保证测试所得的数据具有真实准确性。

③保持实验室室内温度25°c左右，避免被测试同学着凉而使肌肉的兴奋程度降低而导致电信号采集出现误差。

④在进行正式实验数据采集前，多次进行预实验，以检验实验方案步骤是否合理，检验实验数据采集是否有效。

实验测试步骤：

①要求8名被测试的同学把身上的电子设备取出放置实验室存储箱，避免电信号干扰，然后平躺在腹肌板上。测试工作人员确定粘贴电极片的位置，使用剃毛刀剃除体表汗毛，再用酒精及棉签对皮肤表面消毒及去脂，避免干扰电信号的传输而导致实验出现误差。

②本次实验选择L RECT.ABD(左腹直肌)、R RECT.ABD(右腹直肌)、L EXT.OBLI(左腹外斜肌)、R EXT.OBLI(右腹外斜肌)、L RECTUS.F(左股直肌)、R RECTUS.F(右股直肌)作为测试点。粘贴电极片时，两片电极片的间隔距离为2cm，两片电极片与肌肉解剖学肌纤维走向一致，保证测试的数据有效准确。

③检查电极片的粘贴是否出现异常。被测试的同学进行两个完整的屈体动作，测试工作人员在电脑上检查图谱是否异常。如波谱平稳说明正常，可以进行测试。如波谱折在一个时相内差异大则说明异常，停止测试并检查电极片的粘贴位置是否正确、粘贴是否牢固。

④被测试的同学在腹肌板平躺准备好，当听到测试工作人员“开始”口令时，即开始进行测试的动作直至一组数据采集结束。对测试进行30s的EMG采集并保存。

2.2.4 数理统计法

通过EmgEasyReport 5.36软件分析实验测试获得左侧与右侧的RMS结果，将结果录入Excel分别获得RECT.ABD(腹直肌)、EXT.OBLI(腹外斜肌)与RECTUS.F(股直肌)的平均值，运用SPSS Statistics17.0，将平均值采用配对样本T检验数据分析，以检验在不同倾斜度下肌肉RMS大小，结果以±SD表示，P<0.01表示具有非常显著性，P<0.05表示具有显著性。

3 研究结果与分析

3.1 仰卧起坐的时域分析

通过对不同肌肉在运动过程中所表现出来的时域上不同的特征分析，了解人体在完成运动动作时不同部位的肌肉参与活动的强度[2]。时域分析指标有积分肌电、均方根振幅等[3]。均方根振幅(RMS)是指一段时间内所有振幅的均方根值，可以用来描述该时间内肌电的平均特征。RMS是放电有效值，其大小取决于肌电幅值变化，一般认为与运动单位的募集和兴奋节律的同步化有关[4]。

3.2 倾斜度0°与15°的RMS对比分析

表2 倾斜度0°与15°三种肌肉的RMS结果分析

从表2得出，RECT.ABD、EXT.OBLI与RECTUS.F在15°的RMS值大于0°的RMS值。RECT.ABD与EXT.OBLI的P>0.05，所以调整腹肌板倾斜度为15°相对于0°时并无显著性，肌肉募集单位也相对较少，被测试者的RECT.ABD与EXT.OBLI负荷相对较小，兴奋程度相对较弱；RECTUS.F的P<0.05，表明当腹肌板倾斜度为15°时，RECTUS.F募集单位相对于0°增多，肌肉兴奋性增强。

3.3 倾斜度0°与30°的RMS对比分析

表3 倾斜度0°与30°三种肌肉的RMS结果分析

从表3得出，RECT.ABD、EXT.OBLI与RECTUS.F在30°的RMS值大于0°的RMS值。RECT.ABD与RECTUS.F的P<0.01，所以调整腹肌板倾斜度为30°相对于0°时具有非常显著性，肌肉募集单位明显增加，被测试者的RECT.ABD与RECTUS.F负荷明显增大，兴奋程度明显增强；EXT.OBLI的P<0.05，表明腹肌板倾斜度为30°时，EXT.OBLI募集单位增多。

3.4 倾斜度15°与30°的RMS对比分析

表4 倾斜度15°与30°三种肌肉的RMS结果分析

从表3得出，RECT.ABD、EXT.OBLI与RECTUS.F在30°的RMS值大于15°的RMS值。RECT.ABD与RECTUS.F的P<0.01，所以调整腹肌板倾斜度为30°相对于15°时具有非常显著性，表明肌肉募集单位明显增加，被测试者的RECT.ABD与RECTUS.F负荷明显增大，兴奋程度明显增强；EXT.OBLI的P>0.05，表明在腹肌板倾斜度为30°时，EXT.OBLI募集单位增多不明显。

3.5 倾斜度30°、15°、0°的RMS值对比分析

通过采集EMG，分析RMS的值得出肌肉在不同倾斜度下做仰卧起坐，主要参与肌肉的做功大小。通过以上腹肌板不同倾斜度下RMS值结果分析：

腹肌板倾斜度从0°调整为15°时，RECT.ABD与EXT.OBLI肌纤维激活程度不明显，募集单位无明显变化，RECTUS.F肌纤维激活程度增多。腹肌板倾斜度从0°调整为30°时，RECT.ABD与RECTUS.F肌纤维激活程度明显增多，EXT.OBLI肌纤维激活程度增多。腹肌板倾斜度从15°调整为30°时，RECT.ABD与RECTUS.F肌纤维激活程度明显增多，EXT.OBLI肌纤激活程度不明显。

针对本文研究，当P<0.01具有非常显著性，肌肉募集单位明显增多，肌肉的兴奋程度增加，所以单位消耗的能量增多，也说明肌肉的疲劳程度会明显加速；当P>0.05无显著性时，肌肉募集单位无明显变化，单位消耗的能量与疲劳程度也无明显变化；当P<0.05具有显著性，相对于P<0.01没有那么明显，但相对于P>0.05则明显。

4 结论

在腹肌板上进行仰卧起坐，当倾斜角度越大，RECT.ABD的RMS越大，肌纤维募集越多，兴奋程度越高，证明RECT.ABD做功越大，锻炼的效率越高。

当倾斜度越大，RECT.ABD肌肉的疲劳程度越深，更多肌群参与做功，贡献率越高。

[1] 国家学生体质健康标准[EB/OL].https://baike.baidu.com/item.

[2] 陆爱云.运动生物力学[M].北京：人民体育出版社，2009:149.

[3] 《运动生物力学》编写组.运动生物力学[M].北京：北京体育大学出版社，2013.8:222.

[4] 《运动生物力学》编写组.运动生物力学[M].北京：北京体育大学出版社，2013.8:223.