速度滑冰是在冰上特殊环境中进行的运动，但陆上训练内容是整体训练计划的重要组成部分，对运动员竞技能力的提升具有举足轻重的作用。不论是有冰期还是非冰期，陆上专项技术模仿都是各级运动水平运动员练习最多的陆上练习项目。原因是，一方面，由于现实条件的制约，运动员不可能常年处于有冰训练，这种情况下运动员只能通过陆地模仿进行专项技术训练；另一方面，陆上模仿可以较好地解决某些技术和力量问题，例如陆上的分解或慢速练习能够对某一特定技术起强化作用，能使运动员加深蹬冰过程中对特定姿势或某一肌群的正确用力感，陆上负重和加难练习可以有效提高运动员肌肉力量。因此，在各个训练周期，教练员和运动员都非常重视陆上专项技术的模仿练习。
然而，陆上专项技术模仿到底具有多大的专项性是一个一直被大家忽视的问题。黄达武等[1]的研究结果证实，冰刀对下肢力和功的影响达到非常显著性水平，这就说明在有冰刀和无冰刀时下肢肌肉的工作情况存在差异。因此，模仿练习和专项本身在肌肉用力特征上的差异是我们必须要正视和深思的问题。为此，本研究以优秀速度滑冰运动员王北星为对象，用视频和表面肌电同步测量其冰上专项滑跑过程和陆地模仿过程的肌电参数，在分析专项用力特征的基础上对比分析陆上模仿练习的专项性。
1 研究对象
研究对象是我国优秀速滑运动员王北星。自2003年在国际大赛上崭露头角以来，王北星多次获得速滑短距离项目的世锦赛和世界杯冠军，多年来一直是我国速滑项目的领军人物。她获得了2006年都灵冬奥会女500米速滑的第七名和2010年冬奥女子500米速滑的铜牌，也肩负者2014年索契冬奥取得历史性突破的艰巨任务。她最突出的特点就是动作流畅，技术规范，滑跑效果好。因此，她的专项肌肉用力特征具有很高代表性，可为将来专项力量训练手段的筛选和设计提供理论参考和借鉴。
2 研究方法
2.1 实验方法
用摄像机和肌电采集系统同步采集冰上专项及陆上模仿过程的视频和肌电参数。冰上测试时滑跑内道，直道定点平面扫描拍摄45米左右，机高1.2米。陆上专项模仿练习在冰场中间进行，平面定点定距拍摄5米范围，拍摄距离12米，机高1.2米，同步获取3个动作周期双侧下肢16块肌群的肌电参数。
2.2 实验仪器
高清摄像机Panasonic.AG-DVC33，拍摄频率50赫兹；芬兰Mega公司生产的ME6000 16通道无线遥测肌电采集分析系统，采样频率1 000赫兹，输入阻抗>10 G欧，前置有源差分放大器，增益倍数305倍，共模抑制比CMRR>110 dB，硬件滤波带通范围8～500 Hz，模数转换14 bit；上海仁和医疗设备有限公司产一次性Ag/AgCl心电极，采样区2 mm。
2.3 肌肉选取
经理论初选和专家筛选，取双侧下肢胫骨前肌（TA）、腓肠肌外侧头（LG）、股四头肌内侧头（VMO）、股四头肌外侧头（VLO）、股直肌（RF）、股二头肌（BF）、半腱肌（SEM）和臀大肌（GM）共16块肌群，为在表格内简化各肌群的表述，分别将各肌群简述为胫骨前、腓外、股内、股外、股直、股二长、半腱和臀大。
2.4 实验流程
行陆地专项模仿测试。直道模仿是侧滑6次，根据教练员意见选取动作好的一组为分析对象。
2.5 同步方法
肌电和运动学同步采用外接无线同步信号器进行同步连接。同步触发器同时输出两路TTL（+5 v）电平信号，触发肌电图仪时会在肌电图上打出一个时间标志，另一路控制摄像机镜头前的LED灯，在图像上打一个亮点，从而实现视频与肌电同步。
2.6 数据处理
用ME6000 自带软件MEGA WIN处理肌电数据，原始肌电经滤波、均方根转换后求RMS平均值，平均转换周期0.01秒。对转换后的RMS肌电数据分期进行统计计算，计算RMS平均值aver，RMS肌电的面积iEMG。以各肌群在整个实验中的最大肌电作为标准对肌电进行幅值标准化。
3 研究结果与分析
陈小平[2]曾指出，各种训练手段的专项性可以从三个方面来考察：一是完成力量练习时的主要做功肌群是否与专项过程中一致；二是主要做功肌群的激活强度和做功方式是否接近专项练习要求；三是各参与肌群的激活顺序是否与专项接近。因此，为给将来力量训练和技术评价提供有效参考，本研究选取主要做功肌群、肌肉激活水平及激活顺序等肌电指标来研究和分析冰上专项过程中下肢支撑阶段的肌肉用力特征及陆地模仿练习的专项性。
3.1 主要做功肌群[FL）0]
肌肉做功百分比能够有效的体现某肌群在完成某动作时的重要性，通常根据某肌群积分肌电与完成该动作所有肌群积分肌电和的比值来定[3-4]。表1是王北星冰上直道左右腿连续3步各肌群做功百分比的平均值。我们以各动作过程做功比例排在前四的为主要做功肌群，从表1中可以看到，左腿支撑滑行时，屈伸过程的主要用力肌群都是胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和股二头肌。右腿支撑滑行时，屈过程的主要用力肌群是胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌，伸过程的主要用力肌群是腓肠肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌。由此我们可以看到，胫骨前肌和股四头肌是支撑滑行时的主要做功肌群，在运动实践中应注意和加强对它们的力量训练。需要说明的是，一是表面肌电只能检测表层肌肉的放电情况，深层肌肉的做功情况我们无法确定，所以胫骨前肌和股四头肌只是所测浅层肌群的主要做功肌群，但在理论初选和专家建议的基础上，它们的放电情况仍然能帮助我们判断辅助练习手段的专项性；其次，尽管这几块肌群都是屈伸阶段的主要用力肌群，但在不同的动作阶段，它们的做功方式存在较大差异。例如，股四头肌在屈过程做离心收缩而在审过程做向心收缩，胫骨前肌在整个支撑过程主要做等长收缩以维持踝关节的稳定性，因此在力量训练中应根据专项的需要和运动员的现实情况加以区分，从而提高训练的针对性和实效性。虽然直道上左右腿的主要做功肌群有较好的集中性，但我们仍能发现它们存在一定差异——右腿更加依赖股直肌的参与做功且在蹬伸过程对腓肠肌的动用较大，这是王北星的个体性还是速度滑冰运动员共同的特性（是否由于弯道上左右腿技术差异导致直道上左右腿用力出现差异）还需进一步研究。[FL）]
表2是王北星陆上直道模仿左右腿连续2步各肌群做功百分比的平均
值。从表2可以看到，左腿支撑时，屈伸过程的主要做功肌群都是胫骨前肌、股侧肌、股内侧肌和股二头肌。右腿支撑时，屈伸过程的主要做功肌群都是胫骨前肌、股外侧肌、股内侧肌和股直肌。对比表1我们会发现，冰上直道专项滑跑和陆地直道模仿，左腿支撑时各过程的主要做功肌群完全一致，右腿支撑时屈过程的主要用力肌群完全一致，伸过程有一块肌群不同。因此，从主要做功肌群上来说，陆地直道模仿与冰上专项滑跑保持了较高的一致性。
3.2 肌肉激活强度
肌肉激活强度是肌肉用力特征的重要指标，因为它反映了肌肉的参与程度。如果某一肌群在一重复或类似技术动作中的做功一样，但在不同动作过程的激活水平相差较大甚至相反，我们仍能判断定两次动作存在较大差异。均方根值具有较明确的物理意义[5]，代表运动单位的募集、同步化和激活水平[6-7]，因此本研究采用此指标来反映各肌群的激活程度。为了使运动员间同一肌群均方根肌电具有可比性，本研究对其进行了标准化。Clarys[8]和Yang[9]等曾提出用静态MVC肌电来标准化运动中肌肉肌电不合适，建议用运动中的肌电峰值来标准化更合理。因此，本研究采用各肌群在整个实验中的肌电峰值分别对其进行标表4是王北星陆上直道模仿两腿各肌群屈伸间的肌电变化。从表4中我们能看到，左腿支撑时，胫骨前肌屈过程的激活程度更大，其他肌群都是蹬伸过程时的激活程度更大。右腿支撑滑行时，除了腓肠肌和半腱肌屈伸过程的激活程度一样外，其他肌群屈伸间的肌电变化与左腿一致。对比表3和表4我们可以看到，各肌群屈伸间的肌电变化在冰上直道专项滑跑和陆上直道模仿上有较一致的变化趋势。说明陆上直道模仿支撑阶段各肌群激活水平变化表现了较好的专项性。但就各肌群的激活强度而言，不论屈过程还是伸过程，冰上专项滑跑的激活水平明显比陆上模仿时的高，体现了该练习手段刺激强度上的不足。
3.3 肌肉激活顺序
几乎所有的技术动作都会涉及不同肌群的参与，各肌群必须协调配合才能使动作完成得精确、流畅和经济，因此肌肉的激灭活顺序对动作技术优劣有决定性的影响，所以近年来有大量体育科研工作者对肌肉激活顺序的问题进行了研究[11-12]。
研究优秀速滑运动员冰上支撑时期各肌群的激活顺序同样具有重要价值，一方面我们可以从更深层次上探讨某运动员技术动作存在的问题，另一方面我们还可以更加科学地选择和设计技术和力量的训练手段。本研究选用均方根肌电图来研究优秀速度滑冰运动员支撑时期各肌肉的激活顺序，是因为通过均方根所获得的图片可以非常直观的看到肌肉发力的起止点，较清晰的判断肌肉的激活顺序[13-14]。与主要做功肌群一样，我们只检测了表层肌群的激灭活顺序，对于深层肌群的激灭活情况无法确定，所以下文的相关分析只代表浅层肌群的激灭活情况。
图4和图5分别是王北星直道滑行过程中左右腿支撑阶段各肌群肌电的均方根示意图。每张图中包括了3个支撑时期和2个摆动时期，从两图中可以看到支撑期各肌肉的均方根肌电具有显著的节奏性，说明王北星在完成相同动作时各肌肉的激活顺序具有较强的规律性。从图4中我们可以看到，提刀动作使得胫骨前肌在着冰前就处于发力状态，股内侧肌、股外侧肌、股二头肌在着冰前出现预激活现象，腓肠肌在蹬冰时出现一定的电位活动，然后在离冰时失活。股内侧肌和股外侧肌在整个支撑时期都有较强的电位活动，且与腓肠肌和股二头肌在蹬冰时刻同时出现肌电峰值。股直肌和臀大肌在整个支撑过程中处于非常低的电位活动。鉴于股直肌、半腱肌和臀大肌在整个支撑时期的低电位表现，我们不对其进行激灭活排序。因此，王北星直道左腿各肌群的激灭活顺序是：胫骨前肌，股内侧肌、股外侧肌和股二头肌在着冰前有预激活，着冰后腓肠肌在蹬冰时被激活；在蹬冰时胫骨前肌首先失活，然后是股二头肌在离地前失活，股内侧肌、股外侧肌和腓肠肌在离冰时刻失活。
图5显示，王北星直道右腿支撑滑行时，着冰前胫骨前肌仍然处于持续发力状态，在蹬冰前肌电幅值明显下降，逐渐失活，且有较长的间歇期。股内侧肌、股外侧肌、股直肌和半腱肌在着冰前均出现预激活现象，但股四头肌的肌电幅值明显更大。着冰后股四头肌电位较高，在蹬冰时同时达到肌电峰值后离冰时同时失活。支撑过程中半腱肌的电位较低，在离冰前逐渐下降失活。腓肠肌在着冰后相当长时间处于未激活状态，在蹬冰时出现明显的电位活动。臀大肌和股二头肌在整个支撑期的电位都非常低。因此，王北星直道右腿支撑时各肌群的激灭活顺序是，胫骨前肌在着冰前就处于持续发力状态，股内侧肌、股外侧肌、股直肌和半腱肌在着冰前出现预激活，最后是腓肠肌在蹬冰时被激活。胫骨前肌在蹬冰时率先失活，然后是半腱肌，最后是股四头肌和腓肠肌在离冰时同时失活。
从上述分析我们可以发现两图间的差异是，左腿支撑滑行时股二头肌出现一定的电位活动，而右腿支撑滑行时股直肌的电位活动较强烈。但直道上两腿各肌群的总体激灭活顺序是：着冰前胫骨前肌处于持续发力状态且股四头肌出现预激活，蹬冰时腓肠肌被激活；蹬冰时胫骨前肌灭活，离冰时腓肠肌和股四头肌灭活。
图5和图6分别是王北星直道模仿练习左右腿各肌群的均方根肌电图。图5显示，胫骨前肌在着地时激活，然后电位逐渐下降，在蹬地时灭活，离地后又出现较小电位活动。蹬地时腓肠肌出现较小电位活动，离地时灭活。股内侧、股外侧肌和股二头肌在着地时激活，离地时灭活。其他肌群在整个支撑过程未出现明显电位活动。图6显示，着地时胫骨前肌激活，蹬地时灭活，离地后再次出现明显电位。股四头肌在着地时激活，离地时灭活。半腱肌在支撑和摆动阶段均有较小电位。其他肌群在整个着地阶段未出现明显电位。
从上述图5和图6的分析我们可以知道，陆上练习与冰上专项各肌群的激灭活顺序类似，但它们与图3和图4也有一定的差异：首先，胫骨前肌在着地后才激活，说明着地前运动员未做提刀动作，这与冰上专项有较大差异。运动员着冰前的提刀动作是非常重要的，它可以控制冰刀的着冰顺序及滑跑线路，且可防止刀尖划冰出现的阻力。其次，预激活是运动员长期进行专项活动所形成的生理和心理反应，陆上模仿时股四头肌着冰前未出现预激
活说明运动员进行该练习时未达到专项练习的生理或心理状态，降低了专项训练的质量。最后，腓肠肌在蹬冰末期的收缩有利于踝关节的伸展进而提高蹬冰效果，这是CLAP新式冰刀下非常重要的技术，陆上练习时腓肠肌未激活或激活水平较弱说明运动员忽视了该技术环节。
3.4 陆上直道模仿练习的专项价值分析
从上述分析中可知，不论左腿还是右腿，陆地模仿与冰上专项练习支撑腿的主要做功肌群、肌肉屈伸间激活程度变化以及肌肉激活顺序都非常接近，说明陆地直道模仿具有较高的专项性。然而，从肌肉激活强度上来看，陆地模仿明显不足，各肌群在屈和伸过程的激活程度都远小于冰上专项过程。从现场实验中我们可以看到，运动速度和支撑方式是导致这种差异的主要原因。陆地上的动作速度明显小于冰上专项过程，尤其是蹬伸阶段等人的研究结果表明，当外界支点不稳定时，肌体将动用更多的力量来维持关节的稳定性，从而导致力量外输下降。因此，冰上穿刀练习时必将导致相关肌群为维持踝关节及膝关节稳定而增强做功和激活程度，这一点是陆上非冰刀模仿练习所不能满足的专项要求。陆地模仿练习时，尽管胫骨前肌展现较高的专项特点，但其在着冰前的提刀动作仍有不足。此外，陆上模仿练习缺乏对腓肠肌的有效训练。因此，将来运动员在陆上进行此项练习时应在动作速度、非稳定支撑、着地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等几个方面进行改善，以达到更好的专项力量练习效果。
4 结论与建议
冰上下肢专项肌肉用力特征是：胫骨前肌和股前群肌是主要做功肌群，胫骨前肌的屈过程激活程度更大，而股前群肌是蹬伸过程的激活程度更大，胫骨前肌着冰前就处于持续发力状态，蹬冰时灭活，股前群肌着冰前出现预激活，离冰时灭活。陆上滑跑模仿练习在主要做功肌群、肌肉激活强度屈伸间变化及肌肉激活顺序上与专项相似，具有较高的专项练习价值。但在肌肉激活强度、胫骨前肌做功时程和腓肠肌动员方面明显不足。
建议：将来运动员在陆上进行此项练习时应在动作速度、非稳定支撑、着地前的足背屈和蹬伸末期伸踝等几个方面进行改善，以达到更好的专项力量练习效果。
参考文献：
[1]黄达武，陈月亮，吴瑛.优秀速滑运动员于静直线等速蹬伸肌力特征及sEMG研究[J].体育科学，2013，33（3）：88-96.
[2]陈小平.力量训练的发展动向与趋势[J].体育科学，2004，24（9）：36-40.
[3]刘存忠，陈婷婷. 散打鞭腿技术进攻腿三维运动学与表面肌电特征同步研究[J].广州体育学院学报，2010，30（6）：68-71.
[4]刘述芝，吴瑛，李玉章. 我国部分优秀男子跳远运动员起跳环节肌肉用力特征[J].上海体育学院学报，2011，35（2）：61-65.
[5]Carlo J.De Luca. The Use of Surface Electromyography in Biomechanics[J]. Journal of Applied Biomechanics，1997，13：135-1 63.
[6]曲峰.运动员表面肌电信号与分形[M].北京：北京体育大学出版社，2008：2-5.
[7]Thiago Yukio Fukuda，Jorge Oliveira Echeimberg，José Eduardo Pompeu et al. Electromyographic Signal in the Isometric Torque of the Quadriceps，Hamstrings and Brachial Biceps Muscles in Female Subjects[J].The Journal of Applied Research，2010，10（1）：32-39.
