优秀女子拳击运动员后手直拳鞭打动作技术分析

材料

1.2.1.1 肌电仪和材料 本实验中所有实验仪器均来源于沈阳体育学院国家体育总局重点实验室并在实验室中完成数据处理工作。芬兰Mega公司生产的ME6000肌电仪,电极采用上海申风医疗器械公司生产的Ag-AgCl表面电极。

1.2.1.2 摄像机 两台美国Fanstic公司生产的Troubleshooter高速摄像机，摄像机最高拍摄速度为250Hz。

1.2.2 信号采集与处理

1.2.2.1 肌电信号采集与处理 采用双极记录方法，两个记录电极贴在肌肉的肌腹处，距离为2 cm，两个电极的方

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投稿日期：2009-11-26

作者简介：郭峰，讲师，在读博士研究生，研究方向运动生理学。

向与肌纤维的走向平行。贴电极前用砂纸轻轻打磨皮肤，再用酒精棉球清除油脂，以减小电极间阻抗。采样频率为1 000 Hz,测量尺侧腕屈肌/桡侧腕伸肌、三角前束/三角后束、肱三头肌/肱二头肌的放电情况。将测得的肌电信号进行全波整流，然后提取包络，采用Peter Koad中记录的方法对肌电信号进行标准化处理［6］，将每一个人每一块肌肉的肌电振幅除以该块肌肉在等长最大随意收缩下的肌电振幅最大值，用%max表示，这样可消除影响肌电信号的生理因素和测量因素［7］。肌肉激活顺序根据MegWin软件中的参数而定，最小激活时间（min. activate time）为0.01 s，时间窗口（def.window width）为0.5 s，相对于最大肌电振幅值的百分比（relative to maximum）设置为25%，即肌电幅值超过击打过程中最大肌电振幅25%时，认为该块肌肉激活。

1.2.2.2 运动学指标采集与分析 两台Troubleshooter高速摄像机，拍摄频率为250 Hz,摄像机在受试者正面和侧面各放一台，两台摄像机约成90°，两台摄像机到受试者的距离为10.05 m和10 m，两台摄像机的距离为13.9 m，两台摄像机中心到地面的距离为1.3 m，框架重心高度为1.55 m，以三维标定框架X轴的负方向为运动方向。

对运动员后手直拳击打动作的每幅图像使用APAS软件进行解析，数字化过程中对关节点的判断均由同一人来完成，以确保数据的准确性。人体模型选择系统默认的人体模型，共16个关节点。

1.2.3 实验方案

1.2.3.1 击打方式 本文采用了击打手靶的方式，正式实验前，每一名运动员进行15 min的热身运动,然后每一名拳手带拳套做三次后手直拳击打手靶动作，把击打效果最佳的一次作为研究的对象。1.2.3.2 表面肌电与运动学同步方案 使用肌电仪的Marker键实现与高速摄像机的外部同步，当按下Marker键时表示动作的开始，按下Marker键的同时会触发闪光灯工作，此时摄像机记录下闪光光源，从而完成三台仪器的同步过程。

1.2.4 数理统计法 使用社会科学统计软件SPSS 11.0,对数据进行T检验，所有数据用表示，显著标准为0.05。

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2 结 果

2.1 后手直拳动作中肌肉激活顺序 表2的结果显示，三角肌前束比肱三头肌平均提前了58.1 ms(p<0.01),而肱三头肌比尺侧腕屈肌平均提前了58.4 ms(p<0.01)，因此在后手直拳击打过程中主动肌激活顺序为三角肌前束、肱三头肌、尺侧腕屈肌。表3是拮抗肌激活顺序表，结果显示桡侧腕伸肌最先激活，然后是三角肌后束，最后为肱二头肌，但是三者之间并没有统计学上的差异，不同运动员之间拮抗肌激活顺序有较大差异。

2.2 关节峰值速度及其出现时间 表4的结果显示，在接触手靶时各个环节的速度都依次减小了；从表4中还能看出各个关节的峰值速度都是出现在接触手靶以前。表5的结果显示，肩关节峰值速度比髋关节峰值速度平均晚24.6 ms、肘关节比肩关节平均晚14.3 ms、腕关节比肘关节平均晚1.7 ms，从图1中可以明显看出肘关节、腕关节和手的峰值速度几乎同时出现。

3 分 析

3.1 各环节峰值速度与出现时序分析 表4的结果显示，8名运动员后手直拳峰值速度平均为10.03 m/s，其中最高峰值速度为12.38m/s,目前在国内外的报道中尚未见到关于女子拳手后手直拳峰值速度的报道，但T J Walilko等人对7名参加奥运会的男子拳手后手直拳进行研究，结果表明拳的平均速度为9.14 m/s，而且发现拳速与体重级别之间不具有相关性（r=-0.071）［8］，Atha 等人对一名男子拳手进行研究，发现拳手的出拳速度为8.9 m/s［9］。William等人对4名高水平男子拳击运动员研究发现，勾拳和刺拳在击中沙袋前的峰值速度的平均值分别为12.5 m/s和7.2 m/s［10］。Smith和Hamail［11］研究了不同技术水平跆拳道运动员出拳速度，结果发现在不同技术水平者或带不同类型拳套情况下，拳速没有显著性差异，碰触沙袋之前的平均峰值拳速是11.5 m/s，可见我国优秀女子拳手直拳的峰值拳速并不比国外优秀拳手低。 

8名运动员后手直拳击打过程中，髋关节、肩关节、肘关节、腕关节和手的平均峰值速度为3.04 m/s、5.35 m/s、9.09 m/s、9.63 m/s、10.03 m/s。从本实验数据中可以明显看出运动员各个关节中心的峰值速度呈现递增趋势，关节速度由近侧向远侧逐渐递增，而手接触到手靶时候各个关节中心平均速度分别为0.76 m/s、2.33 m/s、5.67 m/s、5.63 m/s、5.83 m/s，由此可见，随着击打过程的继续环节速度逐渐降低,同时发现髋关节从峰值速度到击中手靶时降低为0.76 m/s 平均用了80.6 ms，肩关节减速制动过程用了80.6 ms，肘关节是减速制动过程用了56.0 ms，腕关节减速制动用了41.7 ms，手减速制动用了40 ms，这符合鞭打技术中各个环节依次“加速-制动”的原理［12］, 各个关节峰值速度出现的时间差值也满足运动员后手直拳动作时鞭打技术原理。但是肘关节、腕关节和手峰值速度几乎是同时出现的，原因是肘关节、腕关节和手三者的运动始终在一条直线上，几乎是同时加速的，这满足鞭打技术动作原理。

3.2 后手直拳肌肉激活顺序分析 同时从表面肌电中也能看出后手直拳属于鞭打动作，在鞭打动作中要使末端环节获得较大的速度，近端环节必须要有起制动作用的反向力矩［13］，三角肌后束和肱二头肌的收缩分别可以在肩关节和肘关节处提供肩关节屈和肘关节伸的反向力矩，从而使环节末端手获得较大的速度，因此它们会发生强烈的收缩，占较高的做功百分比，从我们上一篇文章中可以清楚看到这一结果［2］；从主动肌的激活顺序可以看出来（表2），三角肌前束、肱三头肌和尺侧腕屈肌，由近端环节到远端环节，这也符合Tuma和Zahalka对手球运动员投球技术动作（鞭打动作）的研究结果：近端到远端时间序列是一种时间延迟现象，相对近端环节，远端环节运动出现的晚［13］。国外将鞭打称为overarm throwing，已经证明环节链系统速度是依次递增的［14-15］。从这个定义上看，结合我们得到的数据可以说后手直拳技术动作相当于一个鞭打动作，后手直拳上肢鞭打动作的物理模型由三个刚体组成的，分别为躯干、上臂、前臂以及连接他们的两个铰链肩关节和肘关节组成，根据内力不改变总动量的大小原则，只改变动量的传递，躯干是一个质量很大的鞭根，假设动量没有损失，当躯干的动量传递到肢体末端时，由于手的质量相对于躯干小很多，因此手环节会获得很大的速度，这也正是髋关节的初始平均速度为3.04 m/s,而最后末端环节手的平均速度为10.03 m/s的原因。从这点来说，增加躯干的质量也是非常重要的，因此在平时训练中增加躯干部位的肌肉质量也是非常重要的，同时合理的肌肉激活顺序也可以减少运动损伤的发生［16］。

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4 结 论

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本文通过对优秀女子拳手后手直拳击打动作运动学和表面肌电学数据分析发现，从三维空间运动学来看，各个环节峰值速度出现时间的规律表现为“髋-肩-肘-腕-手”，同时本文又进一步从内部神经肌肉工作情况对后手直拳进行了分析，结果发现主动肌的激活顺序表现为“三角肌前束-肱三头肌-尺侧腕屈肌”，而且各个环节依次加速-制动是主动肌和拮抗肌积极收缩共同配合的结果，为鞭打技术动作原理增添了新的理论。

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参考文献：

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［5］ 宋广林，闵凡亭.对掷标枪最后用力技术的再认识［J］.体育学刊,2004,11(05):122-124.

［6］Peter Koad. ABC of EMG. A Practical Introduction to Kinesiological Electromyography［M］，2005,4.

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［8］ T J Walilko, D C Viano, C A Bir. Biomechanics of the head for Olympic boxer punches to the face. Br J Sports Med，2005，39:710-719.

［9］ Atha J, Yeadon MR, Sandover J, et al. The damaging punch ［J］.Br Med J，1985，291(6511):1756–1757.

［10］ Willim C,WHITING, PhD et al. Kinematic analysis of human upper extremity movements in boxing［J］. American journal of sports medicine，1988,16(2):130-136.

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［14］ Tuma, Zahalka.A three-dimensional,six-segment chain analysis of forceful overarm throwing. J Electromyography Kinesiol，2001,11(2):95-112.

［15］ Herring, Chapman. Kinematic comparisions of throwing different types of baseball pitches. Journal Applied Biomechanics，1998(14):1-23.

［16］ 郭峰，张日辉.拳击运动损伤类型、部位的流行病学分析［J］.中国组织工程与临床康复，2007,11（47）：9574-9577.

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