張 琳，閻玉秀，2

(1.浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院，杭州 310018；2. 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，杭州 310018)

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服裝壓對男子籃球運(yùn)動中上肢疲勞的影響

張 琳1，閻玉秀1，2

(1.浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院，杭州 310018；2. 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，杭州 310018)

為了研究男子穿著不同服裝壓服裝在做籃球運(yùn)動對肌肉疲勞產(chǎn)生的影響，篩選出20名在校男大學(xué)生籃球運(yùn)動員為實(shí)驗(yàn)對象，測量其穿著不同服裝壓的訓(xùn)練服在籃球運(yùn)動狀態(tài)下手臂的服裝壓與肌電值，應(yīng)用MATLAB7.0對肌電值進(jìn)行處理，然后進(jìn)行相關(guān)性分析和多重比較檢驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：疲勞主要集中在運(yùn)動中后期，中等服裝壓服裝最能夠促進(jìn)肌肉疲勞的緩解，而高、低等服裝壓對肌肉疲勞無緩解作用，甚至誘發(fā)疲勞的產(chǎn)生；促進(jìn)肌肉疲勞緩解的服裝壓范圍為：三角肌2.57～3.41kPa，肱二頭肌2.33～3.03kPa，肱橈肌2.19～2.89kPa。該研究結(jié)果為籃球運(yùn)動事業(yè)發(fā)展及其運(yùn)動服的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

服裝壓；籃球運(yùn)動；肌肉疲勞；肌電指標(biāo)；相關(guān)性分析

籃球運(yùn)動因其極佳的健身作用和觀賞性深受人們喜愛，一百多年的發(fā)展使其比賽強(qiáng)度和對抗性越來越高，長期的運(yùn)動消耗極易造成肌肉疲勞損傷[1]?；@球是一項(xiàng)以上肢為主的競技類體育運(yùn)動，每一球的搶斷、急停、跳投、扣籃、蓋帽都主要靠上肢來完成，上肢肌的收縮、舒張帶動人體手臂的運(yùn)動[2]，在以手直接觸球的球類項(xiàng)目中，籃球?qū)ι现囊蕾囆宰顝?qiáng)[3]。

服裝具有保護(hù)人體不受傷害，滿足人體生理和安全需求，適應(yīng)周圍環(huán)境的作用[4-5]。緊身運(yùn)動服裝因被廣泛認(rèn)為具有舒適性、減小運(yùn)動損傷、保護(hù)肌肉延緩肌肉疲勞的作用[6-8]而在籃球訓(xùn)練中悄然興起，世界運(yùn)動品牌CYCFIT、阿迪達(dá)斯等對緊身籃球訓(xùn)練服已有開發(fā)，中國運(yùn)動品牌李寧也開始涉獵。然而國內(nèi)外缺乏對籃球運(yùn)動導(dǎo)致肌肉疲勞的機(jī)理研究與實(shí)驗(yàn)分析，因此本文運(yùn)用表面肌電技術(shù)，研究服裝壓對籃球運(yùn)動訓(xùn)練中上肢肌肉疲勞的影響，結(jié)合主觀評價找出能緩解運(yùn)動員肌肉疲勞的服裝壓。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計

(一)實(shí)驗(yàn)對象與樣衣

實(shí)驗(yàn)對象為從浙江理工大學(xué)籃球隊中篩選出的20名年齡在20～25歲之間的男運(yùn)動員，經(jīng)人體尺寸測量，體型符合175/92A，上臂圍在32～33 cm。要求受試者測試前一周保持健康的生活規(guī)律，并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動作規(guī)范的培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)樣衣為專業(yè)做運(yùn)動服的企業(yè)提供的無縫緊身運(yùn)動服，材料由85%錦綸、15%氨綸組成，款式效果圖如圖1所示，選擇170/88A、175/92A、180/96A三種號型作為高、中、低三種不同等級服裝壓的樣衣，分別用1#、2#、3#表示，尺寸規(guī)格見表1。

圖1 樣衣平面效果圖

表1 樣衣規(guī)格尺寸 cm

(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

服裝壓測試采用德國Novel pliance-x-32壓力測試系統(tǒng)。系統(tǒng)可穿戴，傳感器為厚度為1 mm的Ag電極片，選擇最小量程0～24 kPa，適合于服裝壓的測量。

表面肌電測試采用美國Delsys肌電測試系統(tǒng)，傳感器為16通道無線傳感器，自動識別采集頻率，精度為0.01 s，有效測量距離可達(dá)40 m。

(三)測試點(diǎn)與測試指標(biāo)選取

上肢肌群包括肩肌、臂肌、前臂肌和手肌四部分，肩肌主要包括三角肌，臂肌中肱二頭肌為最強(qiáng)有力的肌群，前臂肌包括肱橈肌、掌長肌等，這些肌群通過關(guān)節(jié)控制手臂的收縮[2]。本實(shí)驗(yàn)參考Asefi等[9]、Karthick等[10]對肌肉疲勞和籃球運(yùn)動的研究，取手臂沿肌纖維方向最隆起的三角肌中部、肱二頭肌、肱橈肌三塊肌肉作為測試點(diǎn)，如圖2所示，分別用M1、M2、M3表示，測試點(diǎn)分布見表2。參考Bueno等[11]、烏薩馬[12]、Kienbacher等[13]對肌肉疲勞測試中肌電信號的選取方式，本實(shí)驗(yàn)選取肌電指標(biāo)中的時域指標(biāo)RMS(均方根振幅)、iEMG(積分肌電)和頻域指標(biāo)MPF(中位數(shù)頻率)作為評價肌肉活動的評判指標(biāo)，評判原則[14]如表3所示。

圖2 測試點(diǎn)部位

測試點(diǎn)對應(yīng)位置M1肩部最突出位置,肩點(diǎn)以下5cm處M2肘關(guān)節(jié)以上,上臂前內(nèi)側(cè)M3肘關(guān)節(jié)以下,前臂肌最外側(cè)

表3 肌電指標(biāo)評判原則

(四)實(shí)驗(yàn)方法與原則

實(shí)驗(yàn)在安靜的室內(nèi)體育館進(jìn)行，室溫保持在(23±2)℃，相對濕度為(68±5)%，風(fēng)速小于1 m/s。 受試者提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場地，穿著外衣進(jìn)行30 min的靜坐來適應(yīng)場地環(huán)境，直到其身體狀態(tài)穩(wěn)定。對3個測試點(diǎn)進(jìn)行清潔處理后貼上壓力傳感器貼片，按照1#、2#、3#的順序依次穿上緊身訓(xùn)練服開始進(jìn)行持續(xù)120 s的服裝壓測量，籃球動作包括運(yùn)球、投籃、上籃等，按照時間順序平均分成8個時間段，每個時段15 s，分別用T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8來表示，每更換一次樣衣休息1 h再進(jìn)行后續(xù)測試，測試結(jié)果取20個人的平均值。壓力測試完成后受試者進(jìn)行30 min的休息和狀態(tài)恢復(fù)再開始進(jìn)行表面肌電信號的采集，實(shí)驗(yàn)步驟同壓力測試，結(jié)果同樣取各個時段20個人的平均值。每組實(shí)驗(yàn)過程中要求受試者對每個時段的疲勞感受進(jìn)行一次等級評價，評判標(biāo)準(zhǔn)如表4所示，評價結(jié)果同樣取20個人的平均值。

表4 疲勞等級評價標(biāo)準(zhǔn)

二、數(shù)據(jù)分析

(一)肌電指標(biāo)與肌肉疲勞的相關(guān)性

運(yùn)用MATLAB7.0對肌電信號進(jìn)行平滑去噪處理后分析得到時域指標(biāo)RMS、iEMG和頻域指標(biāo)MPF的值，對不同服裝壓服裝下3個測試點(diǎn)各時段的肌電指標(biāo)與主觀疲勞等級評價進(jìn)行Pearson顯著性相關(guān)分析，p<0.05表示在0.05水平上兩變量顯著相關(guān)。p<0.01表示在0.01水平上兩變量高度相關(guān)，結(jié)果如表5所示，在中等服裝壓服裝(2#)下，3個測試點(diǎn)的肌電指標(biāo)均與主觀疲勞評價顯著相關(guān)。其中M2、M3肌電各項(xiàng)指標(biāo)均與主觀疲勞評價有高度相關(guān)性(p<0.01),M1的相關(guān)性較弱，但仍為顯著性相關(guān)(p<0.05)；高等服裝壓(1#)下，M2、M3均具有相關(guān)性，總體表現(xiàn)顯著性相關(guān)，其中M2的RMS值表現(xiàn)出高度相關(guān)，但M1的各項(xiàng)肌電指標(biāo)均未表現(xiàn)出相關(guān)性；低等服裝壓(3#)下，3個測試點(diǎn)的RMS、iEMG均表現(xiàn)為顯著性相關(guān),而M1的MPF未表現(xiàn)出相關(guān)性，M2、M3表現(xiàn)為顯著性相關(guān)(p<0.05)。

表5 肌電指標(biāo)與主觀疲勞評價的相關(guān)性分析

注：**表示p<0.01；*表示p< 0.05。

這說明肌電指標(biāo)RMS、iEMG、MPF能夠很好地反應(yīng)肌肉的疲勞。其中，三角肌的疲勞程度沒有肱二頭肌、肱橈肌明顯，造成這種結(jié)果可能是因?yàn)榧∪馔ǔ８街诠趋郎?，收縮時以骨骼為杠桿，產(chǎn)生運(yùn)動。在籃球運(yùn)動中，手臂的收縮主要靠肱二頭肌來完成，而投籃、傳球等一系列手上動作產(chǎn)生的手腕收縮主要靠肱橈肌來完成，三角肌的作用表現(xiàn)不明顯。

(二)服裝壓與肌肉疲勞的相關(guān)性

隨著運(yùn)動的持續(xù)，由于摩擦起皺等原因各測試點(diǎn)的壓力值不斷浮動，因此取受試者各測試點(diǎn)在各個時段所測得的服裝壓均值，將去除誤差得到的服裝壓繪制成圖像，如圖3所示。從圖中可以得到，各個測試點(diǎn)的服裝壓隨運(yùn)動的持續(xù)逐漸增加，具體表現(xiàn)為：在穿著樣衣1#時，測試點(diǎn)M1的服裝壓變化范圍為3.58～4.16 kPa，測試點(diǎn)M2為3.24～3.72 kPa，測試點(diǎn)M3為2.81～3.47 kPa；在穿著樣衣2#時，測試點(diǎn)M1的服裝壓變化范圍為2.57～3.41 kPa，測試點(diǎn)M2為2.33～3.03 kPa，測試點(diǎn)M3為2.19～2.89 kPa；在穿著樣衣3#時，測試點(diǎn)M1的服裝壓變化范圍為1.73～2.46 kPa，測試點(diǎn)M2為1.35～2.03 kPa，測試點(diǎn)M3的服裝壓為1.18～1.82 kPa。從圖3中還可以看出各測試點(diǎn)的服裝壓符合以下特征：從大到小的順序依次為M1、M2、M3。

(a)穿著樣衣1#時服裝壓變化

(b)穿著樣衣2#時服裝壓變化

(c)穿著樣衣3#時服裝壓變化圖3 各測試點(diǎn)的服裝壓變化

不同測試點(diǎn)服裝壓不同的原因可能是由于手臂不同部位曲率不同，其中三角肌曲率最大，肱二頭肌次之，肱橈肌最小。當(dāng)手臂垂直方向上下擺動時，三角肌受到的壓力也最大。

對M1、M2、M3在8個時段的肌電指標(biāo)變化趨勢相互之間進(jìn)行Spearman一致性檢驗(yàn)，rs>0.8表示強(qiáng)正相關(guān)，p<0.01表示水平顯著，結(jié)果如表6所示。可以發(fā)現(xiàn)的3個測試點(diǎn)的肌電指標(biāo)強(qiáng)正相關(guān)，且強(qiáng)相關(guān)水平顯著，可認(rèn)為3個測試點(diǎn)在各時段的肌電指標(biāo)具有高度一致性，在做比較檢驗(yàn)時可取3個測試點(diǎn)在各個時段的肌電指標(biāo)均值進(jìn)行分析。將3個測試點(diǎn)在各個時段的肌電指標(biāo)均值作為因變量與T1時段進(jìn)行One-Way ANOVA比較檢驗(yàn)，結(jié)果如表7所示?？梢钥闯?，穿著樣衣1#與2#時RMS值均從T5開始(T5-T8)呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05)，穿著樣衣3#時RMS值從T6開始(T5-T8)呈顯著性差異(p<0.05);穿著樣衣1#～3#時iEMG值從T4開始(T4-T8)呈顯著性差異(p<0.05)；穿著樣衣1-3#時MPF值從T6開始(T6-T8)呈顯著性差異(p<0.05)。這說明，隨著服裝壓的遞增，對肌肉疲勞的影響增加，顯著性影響主要集中在運(yùn)動的中后期，顯著性水平從樣衣1#到樣衣3#呈遞減趨勢。

表6 3個測試點(diǎn)之間的一致性檢驗(yàn)(rs)

注：rs>0.8表示高度正相關(guān)；**表示p<0.01。

表7 各個時段與T1的One-Way ANOVA比較檢驗(yàn)

注：**表示p<0.01；*表示p< 0.05 。

針對疲勞顯著的時段，繪制不同測試點(diǎn)肌電指標(biāo)隨時間延長的幅度變化趨勢，如圖4所示。不同服裝壓對肌電指標(biāo)的變化幅度影響顯著，穿著樣衣1#時，各測試點(diǎn)RMS、iEMG的增幅和MPF的降幅都隨運(yùn)動時間的延長呈逐漸增大趨勢；穿著樣衣2#時，各測試點(diǎn)RMS、iEMG的增幅與MPF的降幅都呈逐漸減小趨勢；穿著樣衣3#時，各測試點(diǎn)各測試點(diǎn)RMS、iEMG的增幅與MPF的降幅除了肱橈肌呈逐漸增大外，三角肌的各項(xiàng)肌電指標(biāo)均有所起伏，肱二頭肌iEMG的增幅和MPF的減幅均有所起伏，但總體呈逐漸增加趨勢。

(a)M1肌電指標(biāo)幅值變化

(b)M2肌電指標(biāo)幅值變化

(c)M3肌電指標(biāo)幅值變化圖4 不同樣衣下肌電指標(biāo)幅值變化

將運(yùn)動的中后期3種樣衣下的肌電指標(biāo)幅值變化相比較，可以發(fā)現(xiàn)，樣衣2#能夠使RMS、iEMG的增幅和MPF的降幅均有所下降，但樣衣1#卻使肌電指標(biāo)的幅值變化均呈上升趨勢，樣衣3#表現(xiàn)雖不夠穩(wěn)定但總體仍呈上升趨勢。結(jié)合表5說明，中等服裝壓服裝能夠有效緩解肌肉疲勞的持續(xù)；高等服裝壓服裝不僅不能削弱和緩解肌肉疲勞，反而加快疲勞產(chǎn)生；低等服裝壓服裝也不能緩解肌肉疲勞，甚至起到誘發(fā)疲勞產(chǎn)生的反作用。造成這種結(jié)果的原因可能是：a)外加緊身束縛能夠支撐機(jī)體完成運(yùn)動，增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，與此同時有限制了機(jī)體的活動范圍，從而減小對肌肉的能量消耗[15]；b)適當(dāng)?shù)姆b壓能夠有效調(diào)節(jié)α-神經(jīng)元的興奮，增強(qiáng)運(yùn)動本體感覺，提高運(yùn)動員的注意力，使其能夠及時調(diào)節(jié)身體各項(xiàng)機(jī)能來適應(yīng)環(huán)境[16]；c)服裝壓過高，機(jī)體為了維持運(yùn)動效果而加大了耗氧量，而高度的緊身束縛會使局部毛細(xì)血管的微循環(huán)變慢，肌肉供氧量不足，造成乳酸等代謝廢物的堆積，加速了疲勞的進(jìn)程[17]；d)服裝壓過低導(dǎo)致對肌肉的束縛不足，無法有效減弱肌肉軟組織的振動，從而消耗更多能量，為了達(dá)到同樣的能量輸出，肌肉的放電量增加，肌肉疲勞加快。

三、結(jié) 語

緊身訓(xùn)練服在我國的籃球運(yùn)動中甚少提及，也尚未有關(guān)于緊身訓(xùn)練服對于肌肉疲勞的緩解效應(yīng)的研究。本文利用表面機(jī)電技術(shù)探究籃球運(yùn)動中不同等級的服裝壓對上肢疲勞的影響，得到以下結(jié)論：

a)肌電指標(biāo)與籃球訓(xùn)練中肌肉疲勞存在著明顯的相關(guān)關(guān)系，可作為研究籃球訓(xùn)練中肌肉疲勞的評判指標(biāo)。

b)籃球運(yùn)動中，三角肌對疲勞的反應(yīng)程度沒有肱二頭肌、肱橈肌明顯。

c)服裝壓對肌肉疲勞能夠產(chǎn)生影響，疲勞的產(chǎn)生主要集中在中后期。

d)中等服裝壓服裝能夠緩解肌肉疲勞，高、低等服裝壓服裝對肌肉疲勞無緩解作用，甚至能誘發(fā)疲勞。

e)當(dāng)三角肌部位的服裝壓變化范圍為2.57～3.41 kPa、肱二頭肌為2.33～3.03 kPa、肱橈肌為2.19～2.89 kPa時最能促進(jìn)手臂肌肉疲勞的緩解。

因此，建議相關(guān)運(yùn)動服設(shè)計開發(fā)商根據(jù)運(yùn)動類型，設(shè)計出具有不同設(shè)計重點(diǎn)的緊身服。在設(shè)計籃球緊身訓(xùn)練服時：

a)將手臂作為設(shè)計重點(diǎn)。

b)不宜盲目設(shè)置服裝壓，要通過一定的工藝技術(shù)手段，在合理的范圍內(nèi)對服裝壓進(jìn)行設(shè)置，切勿過大或過小。

c)根據(jù)肌肉表面的曲率不同，設(shè)計出具有“梯度壓力”的緊身服裝。以本文研究的手臂為例，三角肌的體表曲率最大，運(yùn)動過程中對肌肉的拉伸、收縮程度同樣最大。因此，只有在三角肌部位設(shè)置更大的緊度壓迫，才能起到束縛肌肉組織振動，減少能量損耗。

d)根據(jù)運(yùn)動中肌肉對疲勞的反應(yīng)順序設(shè)計出不同緊度的服裝。在手臂的設(shè)計中，肱二頭肌是主動力肌群，雖然曲率相對三角肌小，但對疲勞的敏感度卻最大，因此在緊身服裝設(shè)計中，要重點(diǎn)對肱二頭肌部位的服裝壓進(jìn)行考慮，以最大程度的緩解其疲勞，降低由疲勞帶來的一系列不良反應(yīng)。

我國的籃球事業(yè)尚處于不斷發(fā)展階段，技術(shù)與體能都落后于歐美等發(fā)達(dá)國家，如何科學(xué)的幫助運(yùn)動員提高成績應(yīng)該是我們整個社會都應(yīng)該思考的問題。緊身衣因其對于保護(hù)運(yùn)動員的肌肉減少損傷、提高成績有積極作用而被廣泛應(yīng)用于體操、游泳等競技類體育項(xiàng)目中，我國的籃球運(yùn)動服尚處在傳統(tǒng)的寬松的背心、短褲階段，希望本文能為我國籃球運(yùn)動員的服裝穿著及訓(xùn)練服的產(chǎn)品設(shè)計提供參考，同時也希望能給我國籃球事業(yè)的發(fā)展提供新思路。

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(責(zé)任編輯： 陳和榜)

Influence of Clothing Tightness on Upper Limb Fatigue in Men’s Basketball Movement

ZHANGLin1,YANYuxiu1,2

(1.School of Fashion Design and Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.College of Vocational and Technical of Zhejiang province, Hangzhou 310018,China)

20 male college basketball players in school were selected as experimental subjects to study the influence of clothing tightness on muscle fatigue in men’s basketball movement. Their clothing tightness and arm’s sEMG data were measured at different tightness of training clothes. MATLAB7.0 was applied for data processing, and correlation analysis and multiple comparison tests were carried out. Results show that muscle fatigue mainly concentrates on the middle and later period of the movement; medium clothing tightness can best mitigate muscle fatigue, while high and low tightness couldn’t relieve muscle fatigue, and even induce the fatigue; the range of clothing tightness which promotes muscle fatigue relief is as follows: deltoid 2.57～3.41 kPa, biceps brachii 2.33～3.03 kPa, brachioradialis 2.19～2.89 kPa. The research results provide theoretical basis for the development of basketball cause and sportswear development.

clothing tightness; basketball movement; muscle fatigue; sEMG indexes; correlation analysis

10.3969/j.issn.1673-3851.2017.04.007

2016-09-12 網(wǎng)絡(luò)出版日期：2017-01-19

浙江省高校重中之重學(xué)科開放基金項(xiàng)目(2016KF08)；國家科技部重點(diǎn)新產(chǎn)品計劃項(xiàng)目(2014GR608001)

張 琳( 1991-) ，女，吉林松原人，碩士研究生，主要從事服裝技術(shù)與理論、人體工程與舒適服裝方面的研究。

閻玉秀，E-mail: yanyuxiu777@163.com

TS 941.16

A

1673- 3851 (2017) 02- 0133- 06