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研究文章

神经肌肉电刺激预激活对排球扣球表现及三维运动学的急性影响

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DOI:

10.3791/72492

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2026年9月3日

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本研究探讨了神经肌肉电刺激预处理对男性大学生排球运动员扣球表现及三维运动学的急性影响。与时间匹配的对照组相比,NMES训练组表现出更高的球速以及下肢关节角度、节段速度和肩-髋分离角的时相特异性差异。

摘要

排球扣球是一项复杂的爆发性技术,需要上肢、躯干和下肢协调产生和传递力量。神经肌肉电刺激(NMES)已被提出作为一种增强神经肌肉激活的预处理策略;然而,其对排球扣球各阶段运动学的急性影响尚不明确。本研究探讨了NMES预处理对男性大学生排球运动员扣球表现及三维运动学的急性影响。30名受试者被随机分配至NMES干预组(n = 15)或对照组(n = 15)。所有受试者均完成一次基线扣球评估,并在72小时后进行第二次评估。在第二次评估前即刻,NMES组接受30分钟的上肢肌肉电刺激,包括三角肌、肱二头肌和肱三头肌;腹外斜肌作为核心肌群;股外侧肌作为下肢肌群。对照组在相同时间段内不接受NMES,仅完成相同的评估流程。采用同步四摄像头三维运动分析系统采集三维运动学数据。主要分析比较两组在第二次评估时的表现和运动学参数。与对照组相比,NMES组在双脚触地时膝关节和踝关节角度更小,在双脚起跳时髋关节、膝关节和踝关节角度更大,且大腿、小腿和足部节段速度更高。此外,NMES组在双脚起跳和击球瞬间的肩-髋分离角更小。这些结果表明,对上肢、核心及下肢肌肉实施急性NMES预处理可能会影响排球扣球过程中各阶段的关节构型、下肢节段速度以及球速。因此,NMES可能作为一种赛前神经肌肉激活策略具有应用潜力,但仍需进一步研究采用隐蔽分组、盲法评估以及直接的组别与时间交互分析加以验证。

引言

排球是一项高度依赖爆发力与协调性的竞技运动,扣球是最重要得分手段之一1。这一技术动作对运动员的肌肉输出能力、动作时序控制以及神经肌肉控制能力提出了较高要求2。一次成功的扣球包含三个关键阶段:助跑、起跳和空中击球阶段。这些阶段的有效执行依赖于动力链各环节之间协调的力生成以及高效的能量传递3。既往研究表明,髋-膝-踝三关节的伸展、躯干稳定性,以及击球瞬间上肢关节角度和运动速度,均为影响扣球表现的重要因素4。

在比赛和高强度训练期间,运动员常常因神经驱动不足和动作预激活不良,导致动力链协调性下降、肌肉力量减弱,从而影响整体运动表现5。神经肌肉电刺激(NMES)是一种非侵入性的神经激活技术,近年来在运动科学领域受到广泛关注,可有效应对上述问题6。研究表明,NMES可通过外部电流刺激目标肌群,提高脊髓运动神经元的兴奋性以及快肌纤维的募集效率,从而增强肌肉力量输出和运动控制能力7,8。尽管NMES已被广泛应用于长期训练策略(如康复和肌力增强),但其在竞技体育中单次即时应用的效果尚未得到充分....

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方案

参与者及纳入标准

该研究方案经集美大学学术伦理委员会批准(批准号:JD02RS02406),并遵循《赫尔辛基宣言》的规定进行。在入组前,所有参与者均被告知研究目的、实验流程、潜在风险以及其随时无惩罚退出研究的权利。在进行任何与研究相关的操作之前,所有参与者均已签署知情同意书。 从一所师范院校的选修排球课程中,通过课程公告招募了三十名有排球训练经验的健康男性大学生。潜在参与者在入组前需完成一份健康状况与伤病史问卷。符合以下条件者方可纳入:(1)为男性大学生;(2)接受过正规排球训练;(3)排球扣球技术掌握稳定且熟练;(4)具备过往比赛或系统性排球运动经历;(5)能够安全完成测试流程。若参与者存在影响扣球表现的当前肌肉骨骼疼痛或损伤、近期接受过上肢、下肢或躯干手术、患有神经系统或心血管系统疾病,或存在神经肌肉电刺激(NMES)的任何禁忌证,则予以排除。参与者的平均年龄、身高和体重分别为20.2 ± 1.15岁、182.1 ± 3.17 cm和70.6 ± 8.34 kg。本研究所用设备与材料的详细信息,包括制造商名称及型号或目录号,见于 材料表.

随机化、分配隐藏与盲法

基线评估完成后,符合条件的参与者通过简单的抽签方式以1:1的比例随机分配至....

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结果

组间在击球表现与运动学参数上的差异

表1展示了第二次评估时排球扣球表现及各阶段特定运动学参数的组间差异。每组包含15名受试者。在空中击球阶段,NMES预处理组在击球瞬间的球速显著高于对照组(11.69 ± 2.14 vs. 9.95 ± 1.48 m/s;Z = −2.344,p = 0.019)。

在助跑阶段初始左脚触地时,两组间髋关节角度(139.31 ± 13.30° vs. 144.30 ± 14.28°;Z = −0.850,p = 0.395)、膝关节角度(128.30 ± 20.94° vs. 141.40 ± 16.34°;Z = −1.846,p = 0.065)或踝关节角度(83.20 ± 14.67° vs. 85.00 ± 20.52°;Z = −0.436,p = 0.663)均未观察到显著差异。

在助跑阶段.......

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讨论

该研究探讨了一次即时神经肌肉电刺激(NMES)干预对排球运动员扣球表现的急性影响,重点关注助跑、起跳和空中击球阶段的运动学变化。结果显示,当对下肢及核心关键肌群立即施加NMES后,受试者的关节角度、动作速度和球速均显著提高。这表明NMES能够即时改善神经肌肉协调性和动作输出效率,显著辅助需要爆发力的技术性运动动作(如扣球)。

结果还表明,当双脚着地瞬间,实验组的膝关节和踝关节角度显著小于对照组。这意味着他们的下肢处于更大程度的屈曲状态,有利于在离地前储存弹性势能,这是牵张-缩短循环(SSC)的关键机制20,21。既往研究表明,神经肌肉电刺激(NMES)可提高脊髓运动神经元的兴奋性,并募集更多的快肌纤维,这进一步支持了本研究中观察到的运动准备姿势改善现象22,23,24。此外,本研究.......

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披露

作者声明不存在利益冲突。在稿件修改过程中,使用了生成式人工智能工具 ChatGPT(OpenAI),以协助进行英文语言编辑、语法校正以及提升文字的清晰度和可读性。该人工智能工具未用于生成、操纵或解释研究数据,未用于执行统计分析,未用于产生研究结果,也未用于准备或修改图表。所有经人工智能辅助生成的文本均已被作者严格审阅、核实和修改,作者对最终稿件的准确性、完整性和内容承担全部责任。

致谢

本研究得到福建省中青年教师教育科研项目(科技类)重点项目(编号:JZ240034)、福建省社会科学规划项目(编号:FJ2025T011)、集美大学博士科研启动基金(编号:Q202440)以及教育部产学合作协同育人项目(编号:231104575130151)的资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
调频脉冲治疗仪研究记录中未注明制造商中国广州ZN-566
高速摄像机Sony Corporation日本东京PXW-FS7
SPSSIBM美国纽约州阿蒙克Windows 版本 27
三维运动分析系统Visol Inc.韩国光明市Kwon3D

参考文献

  1. Mekuriyaw E. Effect of high intensity interval training on selected physical fitness qualities and spiking technique of volleyball project players [doctoral dissertation]. Ethiopia: Bahir Dar University; 2022.
  2. Maffiuletti NA, et al. Electrical stimulation for investigating and improving neuromuscular function in vivo: Historical perspective and major advances. J Biomech. 2023;152:111582.
  3. Liu M, Wu J, Tao J. Optimal recognition of volleyball player’s arm movement track based on embedded microprocessor. Wirel Commun Mob Comput. 2022;(1):3525197.
  4. Kawai M, et al. Effect of ball positions on trunk, hip, knee, and ankle joint kinematics and kinetics du....

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重印与许可

标签

NMES预刺激运动分析上肢肌肉下肢肌肉关节运动学节段速度