6.1.5 肌电图

6.1.5.1 参数定义

利用DASYLab8.0软件的功能模块对肌电图信号进行分析，使用四阶巴特沃斯滤波器的带通滤波，截止频率为10～400Hz。选取胫骨前肌、腓肠肌外侧头、股直肌和股二头肌的触地前激活阶段（－50ms）、触地后激活阶段（+50ms）和缓冲阶段的肌电振幅（EMGRMS）。

肌电振幅表达式如下：

6.1.5.2 比较结果

如图6-5所示，为不同着陆方式下触地前激活阶段、触地后激活阶段和缓冲阶段肌电振幅比较。肌电触地前激活阶段，主动着陆时的肌电振幅相比被动着陆时，除胫骨前肌（30cm），股直肌和股二头肌（45cm）没有差异外，其余主动着陆反跳的肌电振幅均显著性大于被动着陆时（P＜0.05）。触底后激活阶段，主动着陆时的肌电振幅均显著大于被动着陆时，除了45cm高度着陆的腓肠肌外侧头和股二头肌的（45cm和60cm）没有明显变化。缓冲阶段，30cm高度着陆条件下，主动着陆时的肌电振幅均显著大于被动着陆时。胫骨前肌和股二头肌在45cm高度着陆条件下，主动着陆时相比被动着陆时没有明显增减，胫骨前肌在60cm高度着陆条件下，肌电振幅也没有明显变化。

6.1.5.3 肌肉活化

肌肉活化程度可以反映出软组织的力学特性。通过肌肉活化的模式，能够观察到肌肉用力的工作状态。本研究发现，下肢各主要肌群在肌电触地前激活阶段、触地后激活阶段和缓冲阶段，主动着陆的大部分肌电振幅显著大于被动着陆。在高冲击力的任务中，肌肉预激活的主要目的是增加下肢肌肉的稳定性。此外，有研究还认为，触地前激活程度越高，越有利于降低前交叉韧带损伤的风险。在触地后激活阶段和缓冲阶段，肌电活动的增加主要是为了稳定膝关节，并为后续任务做准备。因此，主动着陆能够更好的维持下肢稳定性，并降低相关冲击损伤的风险。上述观点较为传统地分析了肌肉活化的模式，认为肌肉活化的目的是为人体运动系统的下一步动作进行准备，并且为关节力矩的产生起到了重要的作用[12]。

图6-5 不同着陆方式下肢肌电振幅比较

（AL：主动着陆；PL：被动着陆；TA：胫骨前肌；LG：外侧腓肠肌；RF：股直肌；

BF：股二头肌；*，具有显著性差异，p＜0.05）

有学者提出了一种新的范例，认为在触地阶段，肌肉可以通过调谐作用而减少相应软组织的振动[9]，该理论被称为“肌肉调谐”。具体表现为，机体通过肌肉适应可以改变软组织的力学特性，从而使软组织受冲击时的振动最小化。从本研究的结果来看，主动着陆时，人体肌骨系统会对整个主动着陆起跳过程进行动作控制，募集更多肌肉细胞参与运动，产生足够的肌肉力矩来完成目标动作。被动着陆时，对整个动作无法提前预知，可能缺乏主动调节意识，造成了相应肌肉的参与较少。上述发现一定程度上验证“肌肉调谐”理论。此外，Boyer和Nigg[9]对人体在不同表面跑步的肌肉活动的研究中也得到了相类似的结果：不清楚跑道情况比清楚跑道情况在触地后软组织的加速度显著增加。

综上所述，着陆反跳的预着陆阶段，肌肉激活现象十分明显，为即将触地缓解冲击和随后的起跳做准备。在主动着陆瞬间，使下肢三关节运动学的变化更为合理，缓解冲击的同时积蓄能量，并利用这部分能量更好地起跳。但在被动着陆情况下，肌骨系统不能及时对着陆做出准备，使得身体以更直立的状态着陆，导致较大的冲击，且对冲击的衰减也更加被动，使肌骨系统承载更大的冲击负荷，进而增加了损伤的风险。