本研究旨在比较开放式、空翻式、桶式和交叉式仰泳转蛙泳技术的表面肌电图 (EMG) 活动和运动学变量，并探讨整合肌电图 (iEMG) 与运动学曲线之间的关系，重点关注旋转和蹬离效果。在为期四周的系统性递增情境干扰干预计划之后，八名年龄为 12.38 ± 0.55 岁的男性游泳运动员以最大速度随机完成了十二次（每种技术三次）转身，直至到达 7.5 米参考点。记录并处理右股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧肌、腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌和背阔肌的表面肌电图值，使用综合肌电图 (iEMG) 和总综合肌电图 (TiEMG) 表示，以 iEMGmax 的百分比表示，以标准化每个旋转和蹬离阶段的单位时间。另外，将水下摄像机的 2D 矢状视图数字化，以确定旋转和蹬离效果。交叉转身呈现出最高的旋转和蹬离 iEMG 值。竖脊肌和腓肠肌内侧肌在旋转和蹬离阶段具有最高的活动（分别为 89 ± 10 和 98 ± 69%）。TiEMG 显示在蹬离活动期间下肢肌肉的活动非常高（222 ± 17 至 247 ± 16%）。然而，在所有研究的转身技术中，TiEMG 与旋转和蹬水时间、抱膝指数以及旋转和蹬水阶段的最终蹬水速度之间均无关联。不同年龄组游泳运动员的旋转效果取决于旋转时间 (p = 0.04)。iEMG 活动作为旋转和蹬水效果的可能决定因素，不同转身技术之间并无区别。我们的研究对于选择合适的练习和设计训练计划，以优化青少年仰泳转蛙泳转身过程中的旋转和蹬水阶段具有直接意义。

关键词：表面肌电图；转身技术；个人混合泳；青少年游泳运动员

研究方法

        本研究招募了八名年轻男子游泳运动员（年龄 12.38 ± 0.55 岁，身高 1.55 ± 0.14 米，体重 44.6 ± 10.9 公斤，体脂率 14.1 ± 5.3%，体重指数 18.8 ± 2.3 公斤/米2，Tanner 成熟度状态 3.3 ± 0.7），先通过2小时理论实践课程修正四种转身技术（开放式、空翻式、桶式、交叉式），随后进行4周情境干扰训练（每周4次，40分钟/次），依次采用分段时间表（每节课专练一种技术）、连续时间表（逐步缩短单技术练习时长至5分钟）和随机时间表（均衡混合技术练习），干预后要求运动员完成12次最大强度25米转身测试（含12.5米游进+转身+12.5米游出），每种仰转蛙泳技术重复3次（间隔3分钟）并取均值分析。

        实验对象纳入标准：

            1.实验对象属于同一游泳俱乐部

             2.实验对象具有 3.5 ± 1.4 年的竞技游泳经验

            3.实验对象在200米短池个人混合泳中取得 178.3 ± 10.1 秒的最佳成绩（相当于世界青少年纪录的 62.3 ± 6.8%）

        数据收集：使用八通道双极肌电图仪从身体右侧记录肌电图活动。选取对下肢动作、躯干运动和核心稳定动作起主导作用的肌肉：股外侧肌、股二头肌长头、胫骨前肌、腓肠肌内侧肌、腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌和背阔肌。将游泳运动员的皮肤剃光并清洁以减少皮肤阻抗。活性氯化银表面电极（Dormo，Telic，SA）配有前置放大器（AD621BNZ；Analog Devices，Norwood，MA）按照欧洲表面肌电图建议放置，并使用粘性绷带防水。

        每位游泳运动员对所研究的每块肌肉进行三次陆地最大自主等长收缩，保持 5 秒（然后休息5分钟），并对受试者进行口头鼓励。定义三次测量的最大值以进行标准化。游泳运动员穿着完整的Fast Skin泳衣，EMG 电缆从外踝出来（接地电极位于髌骨上方）。放大器的总增益设置为 1100，共模抑制比为 110 dB，EMG 信号以 1000 Hz 采样频率存储在带有 16 位模数转换器的采集卡上。使用放置在防水外壳（Sony SPK-HCH；Sony Electronics Inc.，Japan）内的水下数码摄像机（HDR CX160E；Sony Electronics Inc.）记录运动变量，并以 50 Hz 的采样频率和 1/250 的数字快门速度运行。它固定在距转身墙 5 米、距游泳者矢状面 6.50 米的专门设计的支架上，光轴垂直于矢状面。为了校准表现空间，使用了一个 4 米长、1.5 米高和 2 米宽（水平、垂直和横轴）的四边形框架。游泳生物力学模型包括四个刚性连接的部分，即下肢、头部、手臂和躯干）。视频图像和 EMG 信号通过可见光触发器同步。

        数据处理：使用 MATLAB 2008a 软件进行 EMG 信号处理，使用四阶巴特沃斯带通滤波器（带宽 20-450 Hz）对原始 EMG 信号进行滤波，然后进行整流和平均以获得全波信号。计算每个转折阶段每单位时间的整流 EMG 积分（iEMG/T）以消除相位持续时间效应，并将 EMG 信号划分在 40 ms 窗口中，以找到所有研究肌肉的最大 iEMG 值（iEMG max）。将 iEMG/T 表示为 iEMG max的百分比，以使结果标准化，并按阶段计算。运动学分析包括仰泳转蛙泳的两个中间阶段：（i）旋转，始于转身前最后一个上肢循环中手入池前，结束于双脚触壁前；（ii）蹬离，始于双脚首次触壁，结束于双脚蹬离池前。使用 Ariel 性能分析系统逐帧手动数字化解剖标志，并使用直接线性变换算法将图像坐标转换为二维物体空间坐标。经过 6 Hz 低通巴特沃斯图像滤波后，分析了旋转和蹬地持续时间、收腿指数（足部接触时股骨大转子与墙壁的距离与实际转子高度之间的比率）和最终蹬地速度（离开墙壁时最后一帧的臀部位移）。

        统计分析：统计是在SPSS for Windows 版本24中执行的，显著性水平设为 0.05。由于样本量原因（使用 Shapiro-Wilk W 检验检查），无法假设 iEMG 数据呈正态分布，因此使用非参数 Kruskal-Wallis H 检验比较四种仰泳到蛙泳转身技术中 iEMG 和选定的运动变量的差异。此外，使用 Mann-Whitney U 检验进行成对比较，并进行 Spearman 相关性分析以验证旋转和蹬离 iEMG 与运动变量之间是否存在关系。通过比较每个转身阶段的核心和下肢肌肉 iEMG 和相对激活时间，确定组内相关系数（≥ 0.75、0.40-0.75 和 < 0.40 分别表示良好、中等和较差的可重复性）。

研究结果

        对于开放式、空翻式、水桶式和交叉式转身技术，在每个转身阶段的试验之间都实现了中等到良好的 iEMG 和相对激活时间可重复性值（ICC分别为 = 0.43-0.97、0.59-0.97、0.44-0.95和0.42-0.97）。旋转阶段的 EMG 活动数据如表 1所示，所有肌肉（腹直肌除外）在旋转技术之间都存在差异，竖脊肌的活动比其他肌肉更活跃（χ2(7)=350.546, p < 0.001）。图 1显示了四种转身技术在旋转阶段的中位 iEMG 值，所有肌肉（股外侧肌除外）都存在差异。

    表1    对于所研究的每种仰泳转蛙泳技术，在旋转阶段，腹直肌 (RA)、腹外斜肌 (EO)、背阔肌 (LD)、竖脊肌 (ES)、股二头肌 (BF)、股外侧肌 (VL)、胫骨前肌 (TA) 和腓肠肌内侧肌 (GM) 的综合肌电图 (iEMG) 平均值±SD、中位数和四分位距 (IQR)，以及技术之间比较的 χ2和p 值

        在蹬地阶段，比较腹外斜肌、背阔肌、竖脊肌、股二头肌和股外侧肌的肌电图活动，发现不同转身方式的肌电图活动存在差异（表2），其中腓肠肌内侧肌的活动高于其他肌肉（χ2(7) = 266.437，p < 0.001）。图2显示了四种转身技术在蹬地阶段的中位iEMG值，表明所有肌肉（胫骨前肌和腓肠肌内侧肌除外）之间存在差异。

    表2  对于所研究的每种仰泳转蛙泳技术，在蹬水阶段，腹直肌 (RA)、腹外斜肌 (EO)、背阔肌 (LD)、竖脊肌 (ES)、股二头肌 (BF)、股外侧肌 (VL)、胫骨前肌 (TA) 和腓肠肌内侧肌 (GM) 的综合肌电图 (iEMG) 平均值±SD、中位数和四分位距 (IQR)，以及技术之间比较的相应 χ2和p值

图2 在开放（OT）、空翻（ST）、桶形（BT）和交叉（CT）仰泳到蛙泳转身的推起阶段，每块肌肉每个阶段的标准化综合肌电图（iEMG;%）的中值

        关于旋转阶段的总肌肉激活和选定的运动学，我们观察到四种旋转技术在TiEMG CBRO、TiEMG LLRO和TiEMG CBPO以及旋转时间方面的差异（表3）。在评估的旋转中，交叉旋转显示出最高的TiEMG CBRO、TiEMG LLRO和TiEMG CBPO值，而空翻旋转显示出最高的TiEMG LLPO值。相反，交叉技术中的TiEMG CBRO、TiEMG LLRO和TiEMG CBPO高于其他旋转（p<0.001），而空翻中的TiEMG LLRO高于开放旋转（p<0.001）。所研究的旋转技术在平均旋转时间方面有所不同，与交叉和空翻技术相比，开放和桶式旋转最快，但在蹬地时间、抱膝指数和最终蹬地速度方面没有差异。空翻转体中的团身指数高于空翻转体中的团身指数，而四种转体技术中的最终蹬离速度没有差异（表 4）。

 表3   所研究的每种仰泳到蛙泳转弯技术的总积分肌电图 (TiEMG) 平均值±SD、中位数和四分位距 (IQR) 和选定的运动学以及各种技术之间比较的 χ 2和p值

    表4  对四种不同的仰泳转蛙泳动作进行总综合肌电图 (TiEMG) 和选定的运动变量的前后比较

        在所有研究的转体技术中，总肌肉激活度与旋转和蹬地阶段的选定运动学变量无关（表5）。在分析iEMG活动和运动学对旋转和蹬地功效的贡献时，仅观察到空翻转体中TiEMG CBPO与最终蹬地速度之间存在反比关系，其他所有结果均无统计学相关性。 

        表5  在所研究的每种仰泳到蛙泳转身技术的旋转和蹬离阶段，总综合肌电图 (TiEMG) 与所选运动学变量之间的相关系数

研究结论

        本研究可以得出结论：（i）在整个旋转和蹬水阶段，iEMG 肌肉激活程度最高发生在交叉转身时；（ii）竖脊肌在旋转阶段表现出最高的活动性；（iii）双关节腓肠肌内侧肌和单关节胫骨前肌主要在蹬水阶段被激活；（iv）在蹬水阶段，TiEMG LLPO在所有转身中都表现出非常高的活动性且模式相似；（v）选定的运动变量和 iEMG 的总 iEMG 肌肉激活不会影响旋转和蹬水功效。这些数据为最常用的仰泳转蛙泳转身的旋转和蹬水阶段提供了宝贵的机制见解，加深了目前对机械功能的理解以及对年龄组游泳运动员肌肉骨骼系统的共同激活需求。此外，从仰泳转蛙泳的生物力学分析中获得的知识，对于选择合适的练习和设计训练计划，以优化青少年特定的旋转和蹬水阶段，具有直接的指导意义。未来关于此问题的研究将揭示更多有价值的细节，以便设计专门针对下肢闭合动力链的“主动”蹬水阶段的力量和体能训练计划，增强核心肌群的力量，从而提高肌肉协同激活的有效性，从而加速旋转。

实际应用和前景

        该研究通过分析四种仰转蛙泳转身技术的肌电活动与运动学特征，为青少年游泳训练提供了重要参考。研究发现，交叉转身（crossover turn）在旋转和蹬壁阶段肌肉激活水平最高，尤其是竖脊肌和腓肠肌内侧头分别主导了旋转和蹬壁阶段。这表明，针对核心肌群和下肢闭链运动的专项力量训练可优化转身效率。此外，研究强调情境干扰训练法（如分块、序列和随机练习）对技术掌握的促进作用，为教练设计渐进式训练计划提供了依据。未来研究可扩大样本量，纳入不同年龄和水平的运动员，以验证结果的普适性。同时，结合动力学分析（如测力台）和三维运动捕捉，可更全面评估转身技术的生物力学机制。此外，探索个性化训练方案（如基于运动员肌电特征的针对性强化）和长期干预效果，将有助于进一步提升转身表现，为竞技游泳的科学化训练提供新思路。