长拳、太极拳冲拳动作的表面电特征分析-杨青 戴有祥

摘要：研究目的：对长拳、太极拳冲拳动作进行肌电实验，分析长拳、太极拳完成冲拳动作时所调动的肌肉及其iEMG值，得出在研究对象本身无差异情况下，不同拳术冲拳的发力对肌肉的调动情况。研究方法：在肌电实验中，以固定个体为研究对象，通过运用美国Noraxon生产的T6无线导遥测肌电对练习长拳、太极拳冲拳时的上下肢肌肉表面肌电特征进行分析。研究结果：长拳冲拳过程中，肌肉活动顺序为腹直肌、三角肌前束、股内侧肌、股直肌、腹外斜肌、股外侧肌、股四头肌、肱三头肌、肱桡肌、竖脊肌；积分肌电显示在长拳冲拳阶段三角肌前束、肱桡肌的积分肌电最高；在整个长拳冲拳过程中，腹外斜肌的肌肉贡献率最大。太极拳冲拳过程中，肌肉活动顺序为肱桡肌、腹外斜肌、股内侧肌、竖脊肌、三角肌前束、腹直肌、股外侧肌、肱三头肌、腹直肌、股四头肌；积分肌电显示在太极拳冲拳阶段肱桡肌、股内侧肌的积分肌电最高；在整个太极拳冲拳过程中，腹内斜肌的机头贡献率最大。研究结论：长拳冲拳过程中，受试者较好完成技术动作，腹直肌首先放电，肌肉力量的发放大部分来源于肱桡肌、三角肌前束和肱三头肌，集中于上肢腰部和手臂。太极拳冲拳过程中，受试者未能掌握技术动作，肌肉发力顺序不符合太极拳冲拳技术要求。1 前言长拳是武术主要拳种之一。“长拳”，所谓长是相对短而言，即是相对短打而立名。现代武术运动中的长拳是沿用了明代长拳的称谓，将具有广泛群众基础的查、华、炮、洪、少林等具有拳势舒展、快捷有力、节奏鲜明等共同特点的拳术统称为长拳。以这些拳种的动作素材和基本技法为基础创编的现代长拳。长拳的技法特点要求手要快捷、眼要明锐、身要灵活、步要稳固、精要充沛、气要下沉、力要顺达、功要纯青、四击合法、以形喻势。运动特点表现为舒展大方、快速有力、灵活多变、节奏鲜明。长拳对冲拳的要求是：快速有力，要有寸劲（即爆发力），做好拧腰、顺肩、急旋前臂的动作。太极拳是中国武术的杰出代表，当前在世界上的影响已经远超出其拳种的个体意义，成为中国武术的代称，越来越多的人投入到太极拳锻炼的队伍中，太极拳不仅可以提高机体的心肺功能、免疫能力，同时也能够提高人体神经肌肉的控制能力。太极拳是武术的主要拳种，运用传统中医经络学说，拳势动作采用螺旋缠绕式的伸缩旋转方法。要求以腰为轴，达到“以意用气，以气运身”的境地。太极拳的技法特点要求虚灵顶劲竖颈、沉肩坠肘坐腕、含胸拔背实腹、松腰敛臀圆裆、心静体松意注、呼吸深长自然、势势意连形随、轻沉虚实兼备。太极拳对冲拳的要求是：拳从腰间旋转向前打出，高不过肩，低不过裆，臂微屈肘部不可僵直着力点在拳面。表面肌电图（sEMG）可以无创伤评价肌肉功能，它的运用为探讨各运动项目的运动规律提供了科学依据。本文旨在通过表现肌电图来比较分析长拳和太极拳冲拳过程中各肌肉的用力特点，以及完成动作过程中肌肉的运动单位募集程度，体现长拳和太极拳冲拳技术动作不同的发力特点和运动风格。2 研究对象与方法2.1 研究对象一名国家二级武术运动员、上海体育学院本科生。2.2 研究方法2.2.1 实验地点上海体育学院综合馆地下实验中心。2.2.2 文献资料法通过中国知网、中国期刊网，对中国期刊网全文数据库进行较为细致的检索查阅有关太极拳和长拳肌电实验与分析的资料，和应用肌肉肌电实验相关方法，为研究进行提供必要的理论和实践支撑。2.2.3 实验方案利用摄像系统、无线遥测肌电信号采集系统同步采集同一运动员长拳和太极拳项目冲拳动作时的动作视频、肌电信号数据。由于太极拳不存在冲拳动作，所以采取类似动作掩手肱捶作为测试内容，以下统称为冲拳。运动员进入实验室后首先进行热身活动，时间在30分钟以内，内容主要包括柔韧练习或慢跑、测试动作的熟练等内容。第二步，对选定的肌肉每人进行3次，持续5秒最大自主肌肉收缩（MVC）测试，测试方法参照NORAX-ON公司ABC of EMG。最大肌肉自主收缩是测试该肌肉最大收缩能力（最大力量）。最大自主收缩产生的肌电信号用于对受试者演练冲拳动作时所产生的肌电信号进行相对比较（标准化%），即冲拳动作中，每块肌肉肌电信号占最大肌肉收缩时肌电信号百分比（%），为了保障肌电后期数据的统一化的处理（Normalization）。第三步，休息5分钟之后，开始进行动作测试。遥测肌电系统以及电脑配套摄像头同步采集运动学、表面肌电信号。每个测试动作分别做三次，以实验人员的口令作为动作开始与结束的信号。选取三次测试动作中动作录像与表面肌电信号较好的一次，作为分析对象，必要时需要求取三次测试的平均值。2.2.4 肌电信号采集肌电数据采集与分析主要选用美国产Noraxon16导遥测肌电DTS系统以及配套MyoResearch XP Master Edition分析软件，（NORAXON U.S.A INC.），采样频率为1500Hz。动作录像与肌电数据进行同步采集（采集时差为312ms），主要采用联想（Thinkpad T520i）电脑及配套摄像头。采集运动员在两种受测项目冲拳动作时身体右侧：肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束、腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌、股内侧肌、股外侧肌、股直肌10块肌肉。电极贴放前进行皮肤处理，刮除汗毛，用砂纸清除皮肤，再用75%的酒精擦拭，消除皮肤表面的油脂等物质，提高皮肤导电性。电极片（Ag/AgCL），上海）贴放时，以每块肌肉肌腹隆起最高点为中点，中点上下各1cm处即为电极的中心点放置位置，并顺着肌纤维的走向贴置，两电极中心点相隔2cm。2.2.5 数据分析与统计应用美国产Noraxon16导遥测肌电DTS系统的配套My-oResearch XP Master Edition分析软件和Dartfish运动技术分析软件（瑞士）分别对表面肌电信号、动作视频进行解析。取得有效数据后，运用Spss17.0软件对数据进行处理。2.3 冲拳技术动作阶段划分将冲拳划分为三个阶段，一：预备姿势：左臂于体前伸直，与肩同高，右拳抱拳于腰间。二：冲拳发力：右拳冲出，击打假人。三：动作结束：收拳抱于腰间。3 研究结果与分析3.1 完成长拳、太极拳冲拳动作各不同肌肉肌电活动顺序3.1.1 长拳冲拳动作各不同肌肉肌电活动顺序从表1和图1可知，在完成长拳冲拳技术动作时，腹直肌最先开始放电，随后放电顺序由先到后依次为三角肌前束、股内侧肌、股直肌、腹外斜肌、股外侧肌、股四头肌、肱三头肌、肱桡肌、竖脊肌放电最晚。在此过程中三角肌前束和股内侧肌肌肉放电持续时间最长，分别为1.140667s和1.021337s。3.1.2 太极拳冲拳动作各不同肌肉肌电活动顺序由表2和图2可知，完成太极拳冲拳技术动作肌肉放电顺序最先是肱桡肌，随后依次为腹外斜肌、股内侧肌、竖脊肌、三角肌前束、股直肌、股外侧肌、肱三头肌、股直肌、股四头肌，其中，肱桡肌和股内侧肌放电持续时间较长，分别是0.708s、0.593334s。3.2 完成长拳、太极拳冲拳动作各阶段积分肌电情况3.2.1 长拳冲拳动作各阶段积分肌电情况由表3和图3可知，在冲拳预备阶段，腹直肌最先开始放电，iEMG值不大，很快结束，股四头肌的放电情况较为明显，iEMG值在此阶段达到最大，其次是股外侧肌，iEMG值略小于股四头肌。在冲拳发力阶段，肱桡肌放电最为明显，iEMG值最大，达到97.50，远远高出其他各肌肉，随后是三角肌前束iEMG值为74.13，之后是股内侧肌、股外侧肌。在结束阶段，腹直肌最先放电，但iEMG很小，肱桡肌放电较晚，但iEMG值达到最大。3.2.2 太极拳冲拳动作各阶段积分肌电情况从表3和图4反映的信息看，在预备阶段，最先动员了肱桡肌且其iEMG值最大，为72.82，股内侧肌、股外侧肌、股四头肌放电较为明显，iEMG明显高于其他肌肉。在冲拳发力阶段，肱桡肌iEMG值109.65为最大，其次是三角肌前束、之后依次为股内侧肌、股四头肌、股外侧肌、肱三头肌、股直肌、腹外斜肌、腹直肌、竖脊肌。在结束阶段，肱桡肌，股内侧肌、股外侧肌、股四头肌iEMG值依然高于其他肌肉。3.3 完成长拳、太极拳冲拳动作各肌肉贡献率情况肌肉贡献率能够直观反映在完成技术动作时，各肌肉做功的大小情况。通过对长拳冲拳和太极拳冲拳动作的肌肉贡献率的分析，可以看到在完成整个冲拳动作时，不同拳术的发力特点所对应的肌肉力量贡献情况，探析长拳冲拳和太极拳冲拳不同的劲力发放与拳术风格。3.3.1 完成长拳冲拳动作各肌肉贡献率情况综合表4与图5，我们可以清晰的看到各不同肌肉在完成长拳冲拳动作时的贡献率，腹外斜肌和竖脊肌的贡献率遥遥领先，之后依次排列为腹直肌、股直肌、肱三头肌、三角肌前束、股内侧肌、股外侧肌、股四头肌、肱桡肌。3.3.2 完成太极拳冲拳动作各肌肉贡献率情况综合表4与图6，腹外斜肌贡献率最高，达到4.47%，其次是竖脊肌，为4.23%。之后依次是腹直肌、股直肌、三角肌前束、股四头肌、股内侧肌股外侧肌、肱桡肌，范围在0.5%-1.5%.4 分析与讨论4.1 长拳冲拳动作肌电分析长拳对手法的要求是“拳如流星”，要求快捷、有力，如迅雷不及掩耳。运动中要达到“拳如流星”，就必须做到节节贯穿，使各关节，肌肉在运动时灵活顺畅。要做到发力顺达，就要注意发力的顺序。一般冲拳时发力顺序要求是发于腰、传于肩、催于肘、达于手。上体以腰为轴平转发力向前送肩，接着肩催肘、肘催手，以肘的爆发力伸直，而使全身的力量贯于右拳面。实验表明，长拳冲拳动作先动员了腹直肌、三角肌前束、之后是股内侧肌、股直肌、腹外斜肌、股外侧肌、股四头肌、肱三头肌、肱桡肌、竖脊肌，体现了长拳冲拳的要求，腰腹部的发力传达至肩部，同时腿部肌肉协同发力，最终由肩部传于肘至小臂，最后力达梢节。从积分肌电方面分析，在发力的过程中，肌肉电活动程度由大到小排列顺序为：肱桡肌、三角肌前束、股内侧肌、股四头肌、股外侧肌、肱三头肌、股直肌、腹外斜肌、腹直肌、竖脊肌。这表明受试者大量动员了肩部肌肉，较好动员了腿部肌肉，对腰腹部肌肉动员较少。按照长拳冲拳的发力标准，受试者基本掌握了冲拳技术动作。从肌肉贡献率来看，由大到小依次为腹外斜肌、竖脊肌、腹直肌、股直肌、肱三头肌、三角肌前束、股内侧肌、股外侧肌、股四头肌、肱桡肌。4.2 太极拳冲拳动作肌电分析太极拳冲拳区别于长拳冲拳的主要特征就是存在着蓄劲阶段，蓄劲阶段主要依靠身体的腰部完成，因此，在太极拳中，腰占据着很重要的地位，正如张君在其所写的《论太极拳的身形及其与劲力的关系》一文中，指出“腰为全身劲力的主宰，腰对全身的转动变换、维持身体重心的稳定及主宰劲力的蓄发等都起着关键性的作用，腰既是太极拳运动的枢纽部位，又是太极拳内劲的核心部位。”太极拳劲力的最终发放，取决于劲力传输中的节节贯穿、协调连贯。拳谚有云：“掌、腕、肘、肩、背、腰、胯、膝、脚，周身九节劲，节节不离腰”，习练者须要在腰的引带作用下，将“发于根，蹬于腿、行于脊背和传于肩，通于臂，达于手”的劲力完整、顺达的发放。实验数据显示太极拳冲拳过程中肌肉电活动顺序依次为肱桡肌、腹外斜肌、股内侧肌、竖脊肌、三角肌前束、腹直肌、股外侧肌、肱三头肌、腹直肌、股四头肌。从积分肌电方面分析，在发力的过程中，肌肉电活动程度由大到小排列顺序为：肱桡肌、股内侧肌、三角肌前束、股外侧肌、股四头肌、肱三头肌、腹外斜肌、腹直肌、股直肌、竖脊肌。从肌肉贡献率来看，由大到小依次为腹外斜肌、股直肌、腹直肌、竖脊肌、股内侧肌、肱三头肌、股外侧肌、股四头肌、三角肌前束、肱桡肌。综上所述，受试者未能掌握太极拳冲拳技术。从肌肉贡献率显示腹外斜肌贡献远远大于其他肌肉，可推断受试者在完成动作时存在着蓄劲阶段，但并未合理完成劲力发放，没有做到“发于根，蹬于腿、行于脊背和传于肩，通于臂，达于手”的发力要求。5 结论（1）在长拳冲拳中，腹部与肩部肌肉率先发力，对肌肉的积分肌电分析表明肱桡肌、三角肌前束在完成动作时放电量最大，肌肉贡献率的分析显示在完成冲拳动作时腹外斜肌、竖脊肌、腹直肌贡献率较高。因此，受试者基本掌握了长拳冲拳技术动作，较好完成了冲拳动作。（2）在太极拳冲拳中，腹部与肩部肌肉发力较早，随后以腿部肌肉发力为主，对肌肉的积分肌电分析表明肱桡肌、股内侧肌在完成动作时放电量最大，肌肉贡献率的分析显示在完成冲拳动作时腹外斜肌、股直肌、腹直肌贡献率较高。说明受试者对腰腹部和腿部肌肉的调动是比较明显的，但在劲力发放过程中肌肉发力顺序混乱，呈现出劲力发放不通畅的状态。不符合太极拳发于脚，传于腰，达于梢的劲力发放特征，在日常训练中，应予以改善。参考文献：[1]牛建华.太极推手各阶段技术动作的表面肌电特征[J].北京体育大学学报，2010（7）.[2]毛宁，毛德伟，洪友廉.太极拳运动中下肢肌肉收缩特征研究[J].山东体育学院学报，2008（1）：40-44.[3]赵永清.论腰在太极拳中的运用[D].山东师范大学硕士学位论文，2010.[4]李忠京.太极拳内劲短距离发力肌电图特征分析[J].吉林体育学院学报，2011（5）.[5]关鹏.武术劲力发放[D].上海体育学院硕士学位论文，2011.[6]邱丕相，主编.中国武术教程（上册）[M].北京：人民体育出版社，2003.[7]王健.sEMG信号分析及其应用研究进展[J].体育科学，2000（4）：56-60.[8]杨黔筑.太极拳运劲发力规律[J].中华武术，2004（03）：28—30.[9]李永刚.论太极拳劲[J].搏击·武术科学，2005（3）：27-28.[10]李忠京，陈华，刘丽霞，黄庆煌.太极拳发劲的等速测力的实验研究[J].首都体育学院学报，2009（3）：330-332.[11]张君.论太极拳整体劲的发放[D].山东师范大学硕士研究生学位论文，2006.[12]黄强民，刘庆广，张胜年，徐春义.太极拳蹬腿动作的下肢肌电活动规律、关节运动类型和平衡控制特征[J].体育科学，2009（7）：55.[13]温爱玲.24式太极拳下肢肌肉肌电特征分析[D].北京体育大学硕士学位论文，2010.[14]欧阳静明，王楚怀，王于领，张洲，缪萍，王玉娟，余秋华.太极拳特定动作下股内侧肌和股外侧肌表面肌电特征的研究[J].中国康复理论与实践，2009（11）.[15]徐金龙.发劲初探[J].武当，1997（13）：14-15.[16丹子理.浅谈太极拳中的“以腰为轴”[J].承德职业学院学报，2006（04）.[17]张国栋.武术劲力之研究[D].广西师范大学硕士学位论文，2004.[18]张国栋，郑国华.对武术劲力的认识及其相关因素分析[J].辽宁体育科技，2003（04）.[19]范贵林.太极拳运动首重以腰为轴[J].太极天地，2001（05）.[20]康戈武.中国武术实用大全[M].北京：今日中国出版社，1990.[21]编写组.太极拳运动[M].北京：人民体育出版社，1995.[22]田金龙.太极劲技理研究[D].上海：上海体育学院硕士学位论文，2000（6）.[23]杨黔筑.太极拳传统劲力理论问题说[J].中华武术，2004.[24]王培锟，曹美英.注重太极拳演练中的劲力[J].上海体育学院学报，1996.12（20增刊）.[25]戴君强.太极拳动力的科学[M].上海：复旦大学出版社，1999.