表面肌电图在体育领域的研究:起源及发展趋势.pdf
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1、10运动与健康Sports and Health第 2 卷第 6 期2023 年 12 月Vol.2 No.6Dec.2023表面肌电图在体育领域的研究:起源及发展趋势黄辉煌(福建师范大学,福建福州 350000)摘 要:表面肌电图(s-EMG)是一种检测个体运动中肌肉活动的无创方法。在生物力学中,表面肌电信号的应用主要有三种:作为肌肉激活起始的指标,与肌肉产生的力的关系,以及作为肌肉疲劳的指标。通过对表面肌电图测试方法的研究文献进行梳理,阐述了表面肌电图评估运动员运动时各肌肉间的协调性与时序性、肌肉收缩的差异性及疲劳程度、技术动作的合理性,科学指导运动员的训练及比赛,提高运动成绩,并指出了未
2、来的研究发展趋势。关键词:生物力学;表面肌电图;肌疲劳;评价方法;应用中图分类号:R87 文献标识码:AResearch on Surface Electromyography in the Field of Sports:Origin and Development TrendsHUANG Huihuang(Fujian Normal University,Fuzhou,Fujian 350000)Abstract:Surface electromyography(s-EMG)is a non-invasive method for detecting muscle activity dur
3、ing individual movements.In biomechanics,there are three main applications of surface electromyography signals:as an indicator of muscle activation initiation,in relation to the force generated by the muscle,and as an indicator of muscle fatigue.By reviewing the research literature on surface electr
4、omyography testing methods,this article elaborates on the coordination and timing of surface electromyography evaluation of athletes muscles during exercise,the diff erences and fatigue levels of muscle contraction,and the rationality of technical actions.It scientifi cally guides athletes training
5、and competition,improves sports performance,and points out future research and development trends.Keywords:biomechanics;surface electromyography;muscle fatigue;evaluation method;application作者简介:黄辉煌(1999),男,福建师范大学硕士研究生,研究方向为体育教育训练。近年来,国家大力发展体育行业。2019年9月2日,国务院办公厅印发 体育强国建设纲要,明确地把“大多数运动项目达到或接近世界水平”作为我国建
6、设体育强国的战略目标之一。在此背景下,利用表面肌电图评估运动员运动时各肌肉间的协调性与时序性、肌肉收缩的差异性及疲劳程度、技术动作的合理性,可以为我国运动员们专项训练提供科学的指导,提高其运动能力的关键。在各大高校引入肌电仪器后,表面肌电图测试开始被广泛关注。如今表面肌电图的发展使肌电测试由基础研究逐渐转向了结合不同运动项目中技术动作等的应用研究,如羽毛球挥拍、铅球最后出手、短跑加速跑、排球扣球等。目前表面肌电图在体育领域的研究已是必不可少。在我国从体育大国迈向体育强国的背景下,表面肌电图研究如今已进入到更深入的探索阶段。本文聚焦表面肌电图在运动训练中的应用,通过分析表面肌电图(s-EMG)信
7、号与肌肉产生的力以及与肌疲劳之间的关系,试图梳理表面肌电图在运动训练中主要的使用方法及最新趋势,为日后继续进行相关研究奠定基础。1 表面肌电信号的一般处理与分析表面肌电信号分析与实验研究结论密切相关。表面肌电信号的常用分析方法有时域分析以及频域分析。1.1 时域分析与肌力时域是反映表面肌电曲线在时间维度上变化特征的评价指标1。主要包括均方根振幅(rootmeansquare,RMS)、积分肌电(iEMG)、平均振幅(MA/AEMG),这些指标常用于评价肌力、肌肉贡献率以及多肌群协调性。其中,RMS反映运动单位数量及同步情况,MA反应运动单位数量,iEMG在一定程度上反映了每个动作阶段肌肉的总放
8、电量,可反映肌肉的总激活数量以及募集顺序,见图1。11第 6 期黄辉煌:表面肌电图在体育领域的研究:起源及发展趋势图1 iEMG 表面肌电图波形曲线下的面积反映放电强度当iEMG达到或超过10%积分肌电的最大值,且该肌电活动持续时间达到整个动作阶段总时间的10%以上,则可认为测试肌肉开始运动,并且肌肉活动开始至结束的时间可视为肌肉活动的持续时间。若想要进一步深入分析肌肉会活动阶段中哪些肌肉起到主要作用,需要运用肌电活动的贡献率进行辅助分析。将每个个体肌肉的EMG活动与总EMG活动(100%)进行比较,计算出所选肌肉群之间的EMG肌肉激活率值,以反映参与活动的肌肉在动作中所起的作用,称为肌肉贡献
9、率。运用该指标可以分析运动员在运动过程中肌肉用力、做功程度的大小,区分完成某一动作过程中具体肌肉的贡献程度,确定运动员运动过程中所测肌肉在发力时的贡献等级,有助于肌肉发力时的主次的确定,可日后对其进行针对性训练。1.2 频域分析与肌肉疲劳频域分析主要包括平均功率频率(MPF)和中位频率(MF)及其时间与MPF曲线的斜率(MPFslope)和时间与MF曲线的斜率(Mfslope)等。肌肉疲劳通常指肌肉的功能或者收缩能力的暂时下降2。在肌肉疲劳的情况下,肌肉放电速率、神经元的传导速度、运动单位募集的数量和类型的改变都会使表面肌电图信号特征发生变化7。常见的疲劳检测方法主要是通过检测表面肌电图信号在
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