《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Electromyographic analysis of muscle activation and co-activation across smash phases in para-badminton: an exploratory investigation of neuromuscular coordination
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摘要
目的：本研究旨在检查并比较残疾人羽毛球扣杀中后摆和前挥阶段的肌肉激活与共激活，以提高对阶段特异性神经肌肉协调的理解，从而为未来的生物力学和损伤相关研究提供参考。
方法：招募9名精英残疾人羽毛球运动员（体质量：79.0 ± 7.9 kg；身高：172.1
摘要
目的：本研究旨在检查并比较残疾人羽毛球扣杀中后摆和前挥阶段的肌肉激活与共激活，以提高对阶段特异性神经肌肉协调的理解，从而为未来的生物力学和损伤相关研究提供参考。
方法：招募9名精英残疾人羽毛球运动员（体质量：79.0 ± 7.9 kg；身高：172.1 ± 5.2 cm）。使用无线肌电系统记录表面肌电（surface electromyography, sEMG）信号，数据采集自8块肌肉（尺侧腕屈肌、尺侧腕伸肌、肱二头肌、肱三头肌、冈下肌、背阔肌、腹直肌和竖脊肌最长肌）。
结果：结果表明，腕部（尺侧腕屈肌和尺侧腕伸肌）和肘部（肱二头肌和肱三头肌）肌肉在前挥阶段表现出显著更高的激活（p < 0.01–0.001），峰值活动出现在加速期早期至中期；然而，只有腕部在共激活指数（co-activation index, CoI）上表现出显著变化（p < 0.001），而肘部拮抗-主动肌平衡保持稳定。在肩部，冈下肌维持一致的激活，而背阔肌在前挥期间被选择性募集（p < 0.01），导致CoI增加（p < 0.001）。类似地，躯干肌肉表现出阶段特异性行为，前挥期间竖脊肌活动稳定，腹直肌显著募集（p < 0.001），导致躯干CoI升高。总体而言，这些发现表明在加速阶段存在协调的、节段特异性的激活和共激活调节，以支持力量产生和稳定。
结论：总体而言，研究结果表明肌肉共激活是节段特异性的，并适应动力链中每个关节的机械需求。诸如腕部过度共激活或近端稳定不足等不平衡可能增加损伤风险。因此，残疾人羽毛球的损伤预防应侧重于优化腕部稳定性、维持肘部肌肉平衡、增强肩部控制以及改善躯干稳定性，以支持有效的力量传递和表现。
残疾人羽毛球扣杀中肌肉激活与共激活的阶段性特征——一项探索性研究解读
残疾人羽毛球作为一项包容性竞技运动，为身体残疾运动员提供了高水平竞赛机会。轮椅羽毛球根据功能分为WH1和WH2两个级别，WH2运动员具有较好的躯干控制能力，但下肢功能受限。扣杀是羽毛球比赛中的关键得分手段，属于高爆发性动作，需要上肢各关节和躯干协调发力。然而，现有文献对轮椅羽毛球运动员在扣杀过程中神经肌肉协调特征的了解十分有限。虽然表面肌电（surface electromyography, sEMG）在运动生物力学中广泛应用，但针对WH2运动员扣杀动作中不同阶段（后摆与前挥）的肌肉激活和共激活研究尚属空白。因此，该研究旨在比较后摆和前挥阶段中腕、肘、肩及躯干肌肉的激活模式和共激活指数（co-activation index, CoI），以揭示阶段特异性的神经肌肉协调策略，为未来生物力学和损伤预防研究提供依据。
研究人员招募了9名精英WH2级残疾人羽毛球运动员（体质量79.0 ± 7.9 kg，身高172.1 ± 5.2 cm），利用无线sEMG系统同步记录8块肌肉的肌电活动，并通过高速视频将扣杀划分为后摆和前挥两个阶段。研究发现，肌肉激活表现出清晰的阶段性特征：前挥阶段腕、肘、肩和躯干肌肉的激活显著增强，但共激活的变化具有关节特异性——腕部CoI显著升高，肘部CoI保持稳定，肩部和躯干CoI上升。这些结果说明，WH2运动员通过关节特异性的共激活调节来满足加速期的力学需求，支持力量产生和动态稳定。该研究为理解轮椅羽毛球扣杀的神经肌肉控制提供了重要基础，论文发表于《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》。
研究共招募9名精英WH2级轮椅羽毛球运动员作为样本。采用无线表面肌电系统采集优势侧8块肌肉（尺侧腕屈肌、尺侧腕伸肌、肱二头肌、肱三头肌、冈下肌、背阔肌、腹直肌、竖脊肌最长肌）的肌电信号，信号与高速视频同步，采样率1000 Hz。受试者以100 km/h球速完成3次扣杀，通过视频确定后摆和前挥阶段。对原始EMG信号进行25 Hz高通滤波、全波整流和15 Hz低通滤波生成线性包络，振幅标准化为扣杀峰值激活（%Peak）。使用CoI公式量化各关节共激活，配对T检验比较两阶段差异，Cohen's d计算效应量。
研究结果分述如下。腕部肌肉方面，尺侧腕屈肌和尺侧腕伸肌在前挥阶段的平均激活显著高于后摆阶段（p < 0.001，效应量d分别为2.899和1.321），且腕部CoI显著增加（p < 0.001，d = 2.543）。这表明腕部在加速期采用主动僵硬策略，以应对击球冲击，维持关节稳定。肘部肌肉方面，肱二头肌和肱三头肌同样在前挥阶段表现出显著更高的激活（p < 0.001，d分别为3.176和4.783），然而两阶段间的CoI无显著差异（p > 0.05，d = 0.68）。这提示虽然绝对激活水平增大，但主动肌与拮抗肌的比例关系保持不变，从而在高速运动中提供一致的关节稳定。肩部肌肉方面，冈下肌在整个扣杀过程中保持相对稳定的激活，前后两阶段差异较小（p < 0.05，d = 0.681）；而背阔肌则在前挥阶段被高度激活（p < 0.001，d = 1.118）。这种差异导致肩部CoI在前挥阶段显著升高（p < 0.001，d = 1.36），反映了加速过程中肩关节压缩和稳定性的增加，有利于力量从躯干向上肢传递。躯干肌肉方面，竖脊肌最长肌在后摆和前挥阶段均保持稳定的姿势支持（p > 0.05，d = 0.295），而腹直肌在前挥阶段显著激活（p < 0.001，d = 3.058），峰值出现在运动周期约75%处。因此，躯干CoI在前挥阶段显著升高（p < 0.001，d = 2.164），表明躯干刚度的增加对力量有效传递至关重要。
讨论部分指出，WH2运动员因下肢贡献受限，在扣杀中主要依赖躯干旋转和上肢肌肉发力。观察到的关节特异性共激活模式可视为对运动约束的功能性适应。腕部高共激活可能增强击球时关节抗扰动能力，但长期可能增加劳损风险；肘部平衡的拮抗肌激活有助于控制力量传递；肩部背阔肌的强势激活若缺乏肩袖肌群平衡，可能增加撞击风险；躯干共激活提高则支持近端稳定。研究存在局限性，包括仅涉及WH2级别、样本量小，以及EMG无法直接量化关节负荷。
研究结论翻译如下：残疾人羽毛球扣杀表现出阶段特异性神经肌肉协调策略，其特征是前挥阶段关节特异性肌肉激活和共激活增加。腕部表现出升高的共激活以实现冲击稳定，肘部维持主动肌-拮抗肌平衡，肩部和躯干则调节激活模式以支持近端稳定和高效力量传递。这些发现表明，精英WH2级残疾人羽毛球运动员的肌肉共激活是节段特异性的，并适应动力链中每个关节的机械需求。从应用角度而言，腕部过度共激活和近端稳定不足可能增加上肢负荷和潜在损伤风险。该研究为扣杀的关节特异性神经肌肉需求提供了初步见解，并可为未来强调腕部稳定、肘部协调、肩袖和肩胛控制以及躯干稳定性的训练和康复策略提供参考。然而，由于本研究属于基于有限精英样本的探索性、假设生成性研究，结果应谨慎解读。未来建议将EMG与运动学和动力学分析相结合，以进一步探究残疾人羽毛球中的神经肌肉协调和损伤相关机制。
