三种自抗阻击球方式下网球单手反手击球的运动特征与神经肌肉反应比较研究

《Frontiers in Physiology》：A comparative study of movement characteristics and neuromuscular responses in tennis one-handed backhand strokes under three self-resistance stroke types

　　

目的：本研究旨在探讨不同的自抗阻击球方式如何影响单手反手击球过程中的神经肌肉激活模式和即时击球表现。方法：研究人员采用三维图像分析系统和Noraxon表面肌电（EMG）系统，量化了30名男性网球运动员完成三种不同单手反手击球时的运动节奏、结构和效果，以及八块原动肌的激活顺序和积分肌电参数。研究人员采用单因素方差分析（ANOVA）和多重比较来检验三种击球方式之间运动特征的差异。结果：1）三种击球方式在结构运动学变量上未检测到统计学显著差异，但在运动节奏上观察到一些差异，其中短暂自抗阻击球方式的击球旋转阶段最快；2）在表现结果方面，短暂自抗阻击球方式表现出最高的拍头速度和球速，持续自抗阻击球方式具有较高的拍头速度但较低的球速，而自由自抗阻击球方式的拍头速度和球速均较低；3）自由自抗阻击球方式的肌肉激活顺序分为两组，而击球方式分为三组。三种击球方式在负责击球和身体旋转的原动肌的积分肌电（EMG）值上无差异；两种自抗阻击球方式中参与身体击球的原动肌积分肌电值高于自由自抗阻击球方式；短暂自抗阻击球方式的股四头肌积分肌电值最高。结论：1）三种击球方式的运动模式相似，而短暂自抗阻击球方式表现出更快的身体旋转和更好的击球表现。2）短暂自抗阻击球方式实现了更快的旋转执行和更优的击球表现，这可能与更大的累积神经肌肉活动有关。需要进一步使用时间归一化EMG和动力学测量来阐明其潜在机制。3）短暂自抗阻击球方式显示出更快的旋转执行和更高的急性击球表现，这可能与改变的神经肌肉激活模式有关。

## 论文解读

### 一、研究背景与目的

网球反手击球是网球三大基本技术之一，对运动员攻防转换能力和比赛结果具有重要影响。随着现代竞技网球向高速、强力方向发展，运动员必须在有限反应时间内完成快速移动、身体调整和精准击球，这对反手技术的稳定性和攻击性提出了更高要求。单手反手与双手反手相比，具有更高的不可预测性和多样性，但仅靠单侧上肢控制球拍面并表现较高的神经肌肉激活，因此对运动员的神经肌肉协调和上肢力量要求更高。已有研究多集中于单手反手运动学参数优化、损伤生物力学分析或单手与双手反手技术比较，较少从自抗阻击球方式角度系统比较不同击球模式下的神经肌肉激活特征和运动学表现。为此，研究人员设计了三种代表性单手反手击球方式：自由自抗阻击球（非持拍手轻放于拍柄后释放，持拍手自然击球）、持续自抗阻击球（非持拍手与持拍手持续稳定对抗后释放击球）和短暂自抗阻击球（非持拍手短暂强力对抗后快速释放击球），旨在探讨不同自抗阻特征如何影响急性神经肌肉控制和击球表现。

### 二、研究方法与技术

研究招募了30名男性网球运动员（年龄22±3岁，身高175±10 cm，体重65±7 kg，训练年限5±3年），均右手持拍，熟悉单手反手技术，近6个月无上下肢损伤。实验经广西师范大学伦理委员会批准（批准号20250511002），所有参与者签署知情同意书。主要技术方法包括：使用两台JVC高速摄像机（200 Hz）进行三维运动学采集，通过SIMI Motion软件进行三维重构和逐帧数字化；使用Noraxon表面肌电（EMG）系统（采样率2000 Hz）记录持拍侧八块肌肉（后三角肌、肱桡肌、肱三头肌、上斜方肌、竖脊肌、支撑腿股四头肌、蹬伸腿股四头肌、对侧腹外斜肌）的肌电信号，并以最大自主收缩（MVC）归一化。采用单因素重复测量方差分析（ANOVA）和Holm-Bonferroni多重比较检验差异，显著性水平α=0.05。

### 三、研究结果

#### 3.1 三种自抗阻击球方式的运动学比较分析

##### 3.1.1 运动节奏的比较

重复测量ANOVA显示，三种击球方式在步法引拍阶段时长和总击球时长上无显著差异；但旋转阶段和随挥阶段存在显著主效应。短暂自抗阻击球方式的旋转阶段时长显著短于自由自抗阻和持续自抗阻击球方式；自由自抗阻击球方式的随挥阶段时长显著长于短暂自抗阻击球方式。说明短暂自抗阻击球方式具有更快的身体旋转节奏。

##### 3.1.2 击球点的比较

在内外侧、前后方向和垂直方向上，三种击球方式的球拍与球接触位置均无统计学显著差异。表明不同自抗阻策略未改变击球点的空间位置。

##### 3.1.3 身体姿势特征的比较

相对重心高度、后腿膝角、支撑腿膝角、持拍臂肘角和肩角在三种击球方式间均无显著差异。说明三种击球方式的身体姿势结构相似。

##### 3.1.4 球速和拍头速度的比较

球速和拍头速度均存在显著主效应。短暂自抗阻击球方式的球速显著高于自由自抗阻和持续自抗阻击球方式；持续和短暂自抗阻击球方式的拍头速度均显著高于自由自抗阻击球方式。但持续自抗阻击球方式尽管拍头速度较高，球速却较低。

#### 3.2 不同肌肉激活模式的表面肌电比较分析

##### 3.2.1 激活顺序的比较

自由自抗阻击球方式的肌肉激活顺序分为两组，而两种自抗阻击球方式分为三组。在自抗阻击球中，持拍臂肱三头肌的激活早于肱桡肌；自由自抗阻击球方式中则相反。其余肌肉激活顺序在三种方式间无变化。

##### 3.2.2 积分肌电值的比较

后三角肌、肱三头肌、上斜方肌、竖脊肌、支撑腿股四头肌和蹬伸腿股四头肌的积分肌电（iEMG）值在三种击球方式间存在显著差异。两种自抗阻击球方式的后三角肌、肱三头肌、上斜方肌和竖脊肌iEMG值均显著高于自由自抗阻击球方式；短暂自抗阻击球方式的支撑腿和蹬伸腿股四头肌iEMG值显著高于其他两种方式。而肱桡肌和对侧腹外斜肌的iEMG值在三种方式间无显著差异。

### 四、讨论与结论

讨论部分指出，尽管三种击球方式的运动结构和击球点一致，但运动节奏和神经肌肉激活模式存在差异。研究人员认为，短暂自抗阻击球方式的最短旋转阶段可能与预先激活-释放过程类似牵拉-缩短循环（SSC）有关，但该机制尚未直接验证。持续自抗阻击球方式的拍头速度高而球速低，可能由于持续阻力导致肌肉-肌腱复合体弹性势能 dissipative 耗散和刚度下降，造成能量损失。表面肌电结果显示，自抗阻击球方式下原动肌的累积神经肌肉活动更高，且股四头肌在短暂自抗阻击球方式中激活最大，提示下肢在动力链中的重要作用。研究存在局限性，如样本仅为男性、未客观量化阻力大小、未进行时间归一化EMG和动力学测量等。

研究结论：三种击球方式在运动结构变量上无统计学显著差异，但运动节奏不同。短暂自抗阻击球方式旋转阶段最短，对应更快的躯干旋转和更高的出球速度；拍头速度超过自由自抗阻击球方式，击球时球速最高。自由自抗阻击球方式的激活涉及两组原动肌，而自抗阻击球方式涉及三组，表明更高的复杂性和更紧凑的节奏。三种击球方式运动结构相似，但运动节奏、击球表现和累积神经肌肉活动不同。短暂自抗阻击球方式在当前实验条件下产生最快的旋转阶段和最高的球速，提示该阻力策略可能具有增强急性击球执行的潜力，但其能否转化为比赛表现或长期训练效益需进一步研究。基于阻力的击球方式在特定原动肌中表现出更大的累积神经肌肉活动，但由于iEMG同时反映肌电幅度和时相时长，应谨慎解释。未来需结合时间归一化EMG和动力学测量以阐明机制。