《Sensors》：Sensor-Based Assessment of Trunk–Lower Limb Neuromuscular Coordination During Flat Tennis Serve Using Surface Electromyography and Time–Frequency Intermuscular Coherence Analysis
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**目的：** 比较专业与业余网球运动员的平击发球表现、肌肉激活水平及躯干-下肢时频肌间相干特征。
**方法：** 共纳入24名网球运动员，其中专业组12名、业余组12名；研究采用横断面组间比较设计。每名受试者在标准化测试条件下完成10次有效平击发球，并使用
**目的：** 比较专业与业余网球运动员的平击发球表现、肌肉激活水平及躯干-下肢时频肌间相干特征。
**方法：** 共纳入24名网球运动员，其中专业组12名、业余组12名；研究采用横断面组间比较设计。每名受试者在标准化测试条件下完成10次有效平击发球，并使用预设目标区域评价发球落点准确性。采用Delsys Trigno无线表面肌电（surface electromyography, sEMG）系统记录优势侧10块躯干和下肢肌肉的肌电信号，同时使用Photron FASTCAM Mini AX200高速摄像系统记录发球动作。肌电与视频数据通过晶体管-晶体管逻辑（transistor-transistor logic, TTL）触发信号实现同步。积分肌电（integrated electromyography, IEMG）以最大随意收缩（maximal voluntary contraction, MVC）进行归一化。研究人员计算21对躯干-下肢肌肉在α、β和γ频段的时频肌间相干（time-frequency intermuscular coherence）。组间差异采用双尾独立样本t检验分析。对于涉及多重比较的结局族，采用Benjamini-Hochberg错误发现率（Benjamini-Hochberg false discovery rate, BH-FDR）程序校正，并以FDR q < 0.05为差异具有统计学意义。
**结果：** 专业组发球落点准确性显著高于业余组（69.2 ± 7.4% vs. 48.3 ± 8.9%；t = 6.26，原始p < 0.001，Cohen's d = 2.55）。经BH-FDR校正后，专业组比目鱼肌（soleus, SOL；t = 3.12，原始p = 0.005，FDR q = 0.019，d = 1.27）、股内侧肌（vastus medialis, VM；t = 2.92，原始p = 0.008，FDR q = 0.020，d = 1.19）、股外侧肌（vastus lateralis, VL；t = 2.60，原始p = 0.016，FDR q = 0.027，d = 1.06）、臀大肌（gluteus maximus, GM；t = 3.17，原始p = 0.004，FDR q = 0.019，d = 1.29）及背阔肌（latissimus dorsi, LD；t = 2.74，原始p = 0.012，FDR q = 0.024，d = 1.12）的IEMG显著较高，而腹直肌（rectus abdominis, RA）的IEMG显著较低（t = ?3.07，原始p = 0.006，FDR q = 0.019，d = ?1.25）。若干肌肉对-频率组合依据原始p值呈现名义差异，并具有中等至较大效应量；但所有时频肌间相干比较经BH-FDR校正后均未保持统计学显著性（所有FDR q > 0.05）。
**结论：** 专业运动员表现出更高的平击发球落点准确性以及不同的躯干和下肢肌肉激活分布。肌间相干结果具有探索性质，尚不能确证不同技能水平之间存在躯干-下肢肌间耦合差异。平击发球训练可重视下肢支撑与蹬伸、髋关节伸展和躯干稳定，而非仅关注上肢或球拍动作。
**研究背景与问题**
平击网球发球能够直接启动一分，并可在短时间内形成战术优势，是高水平比赛中的重要得分技术。与相持阶段的击球相比，发球要求运动员在极短时间窗内完成全身动作控制与快速力量传递，其成功实施不仅依赖上肢加速球拍，还涉及动作时序、姿势控制及完整动力链的高效协调。因此，仅评价球速、关节运动或单一肌肉激活，难以充分揭示不同竞技水平运动员的神经肌肉控制差异。
表面肌电（sEMG）能够无创、实时记录运动过程中的肌肉活动，可用于识别肌肉募集、力量需求及协调模式。传统积分肌电（IEMG）主要反映肌肉总体激活强度，却不能完整描述功能相关肌肉之间的时间协调与共同神经驱动。时频肌间相干可评估两路肌电信号在特定时间和频率范围内的共同振荡活动，为分析快速、分阶段运动中的神经肌肉耦合提供了补充手段。已有网球研究多集中于运动学、球速、关节力学、上肢肌电或球拍相关特征，较少从时频耦合角度系统分析平击发球时躯干与下肢肌肉的协同关系。基于此，研究人员比较专业与业余运动员的平击发球落点准确性、肌肉激活分布，以及7块下肢肌肉与3块躯干肌肉构成的21对肌肉在α、β、γ频段的时频肌间相干。
**主要技术方法**
研究纳入24名网球运动员（专业组12名、业余组12名；男17名、女7名），采集每人10次有效平击发球的落点准确性、10块优势侧躯干与下肢肌肉sEMG及高速视频。采用Delsys Trigno无线sEMG系统、Photron高速摄像与TTL同步，以MVC归一化IEMG，并利用短时傅里叶变换计算21对肌肉的时频肌间相干及显著相干面积（
AZ），随后实施独立样本
t检验和BH-FDR校正。
**研究结果**
**3.1. 平击发球落点准确性比较**
专业组的发球落点准确性为69.2 ± 7.4%，显著高于业余组的48.3 ± 8.9%（
t = 6.26，原始
p < 0.001，Cohen's
d = 2.55）。该结果为后续神经肌肉指标比较提供了行为学参照。
**3.2. 平击发球期间肌肉激活水平比较**
经BH-FDR校正后，专业组SOL、VM、VL、GM和LD的IEMG显著高于业余组，RA的IEMG则显著低于业余组。胫骨前肌（tibialis anterior, TA）、腓肠肌外侧（lateral gastrocnemius, LG）、股二头肌（biceps femoris, BF）和竖脊肌（erector spinae, ES）未见校正后组间差异。结果表明，不同竞技水平的差异不仅表现为肌肉激活幅度，也表现为躯干和下肢肌肉激活的分布方式。
**3.3. 平击发球期间躯干-下肢时频肌间相干比较**
TA-LD、LG-LD、GM-LD、LG-ES、TA-RA、LG-RA和GM-RA等7对肌肉的10个肌肉对-频率组合基于原始
p值出现名义差异，主要集中于α频段，并伴随中等至较大效应量。然而，在分别对每个频段内的21对肌肉比较进行BH-FDR校正后，所有FDR
q值均大于0.05。因此，研究未发现经多重比较校正后仍具有统计学意义的组间时频肌间相干差异，相关结果只能作为探索性发现。
**讨论与意义**
作者认为，专业组更高的发球落点准确性确认了两组竞技水平对应的行为学差异。专业组SOL、VM、VL、GM和LD激活较高，而RA激活较低，提示其神经肌肉策略更侧重于下肢支撑与蹬伸、髋伸展、近端稳定及躯干与持拍侧上肢之间的协调；业余组较高的RA激活则反映其对前侧躯干稳定控制的依赖。不过，由于未测量关节动力学和地面反作用力，作者明确限定这些肌电结果不能直接作为机械力量产生或能量传递的证据。
相干分析未产生校正后显著差异。部分α频段名义差异及少量β、γ频段名义结果均未通过FDR校正，因此不能作为专业与业余运动员躯干-下肢肌间耦合存在确定差异的证据。作者还指出，较高的肌间相干并不必然代表更优协调，其可能反映共同神经驱动、任务相关共激活或肌肉间独立性的降低；不同频段也不应被排他性地归因于某一中枢神经机制。该研究的主要贡献是发现两组运动员躯干与下肢肌肉激活分布不同，同时为后续针对特定肌肉对和频段开展验证性研究提供初步线索。
在应用层面，作者建议平击发球训练重视下肢支撑与蹬伸、髋伸展、躯干稳定及动力链协调，而非仅进行上肢或球拍动作训练。研究同时指出样本量较小、横断面设计限制因果推断、仅记录部分优势侧肌肉、sEMG及相干分析不能完全反映机械序列或中枢机制，高速摄像亦未用于量化关节运动学和地面反作用力，且运动表现主要依据落点准确性评价。
**研究结论**
本研究发现，专业网球运动员的平击发球落点准确性显著高于业余运动员。经BH-FDR校正后，专业运动员SOL、VM、VL、GM和LD的IEMG显著较高，RA激活显著较低。尽管若干躯干-下肢肌肉对-频率组合依据原始
p值呈现名义差异并具有中等至较大效应量，但均未在FDR校正后保持统计学显著性。因此，时频肌间相干结果应视为探索性发现，并需在更大样本中验证。总体而言，不同竞技水平的平击发球表现差异主要与落点准确性和躯干、下肢肌肉激活分布相关。训练方案可强调下肢支撑与蹬伸、髋伸展和躯干稳定，而不应仅关注上肢或球拍动作。时频肌间相干仍是研究网球发球神经肌肉协调的潜在有用方法，但其在本样本中区分技能水平的能力尚未得到确证。
