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研究背景与目的:自行车的蹬踏是一种双侧对称周期性的闭链式的圆周性运动,其前进推动力来自于运动员的踏板力大小和蹬踏频率的高低。该运动特点使得人体下肢主要肌肉的活动和协调模式会随着自行车参数或骑行者的姿势变化而改变,并会直接影响到踏板力的大小和方向,进而影响骑行的表现。这些主要影响因素包括了蹬踏频率、地面坡度、外部负荷和座椅高度等。对于踏频因素而言Li发现随着蹬踏频率的变化,单、双关节肌EMG的肌肉激活开始、肌肉激活结束都发生了改变。而对于坡度因素而言,Caldwell在对水平面和8%坡面骑行的运动学和动力学参数研究时并未发现所选参数值有所改变。对于上坡时的神经肌肉协调,两项研究并未发现肌肉的激活强度与时值有显著变化。相反,Clarys研究发现下肢肌电活动强度随着坡面斜率的增加而增加。因此,本研究的目的旨在探讨在额定输出功率骑行条件下,不同蹬踏频率和坡度对下肢主要肌肉肌电活动的影响。研究方法:试验中受试者将使用自己的自行车（Scott,US）。实验人员通过安装在自行车上的功率计的显示器来监控受试者在各种骑行条件下的输出功率。我们将自行车的前轮固定,在后轮处安装阻力装置。受试者在保持250W的恒定输出功率下需要在三种不同的蹬踏频率（60rpm、90rpm、120rpm）和不同坡度条件下（水平、15%上坡面）共完成六组试验。试验时,上坡15%坡度是以自行车前后轮的轴心连线与水平面的夹角,实验前已通过水平测量器进行测定。实验使用三维红外高速摄影系统（200Hz）、表面肌电采集系统（2000Hz）,采集16位受试者在保持250W输出功率下六种条件下稳态骑行时下肢股二头肌（Biceps femoris,BF）、股直肌（Rectus femoris,RF）、股外侧肌（Vatsus lateralis,VL）、胫骨前肌（Tibialis anterior,TA）、臀大肌（Gluteus maximus,GM）、比目鱼肌（Soleus,SOL）和腓肠肌（Gastrocnemius,Gas）七块主要肌肉的EMG信号。计算指标包括:肌肉激活开始时值（onset）、结束时值（offset）、肌肉激活时长（duration）、肌肉活动峰值（Peak EMG）以及肌肉峰值角度（Peak timing）。统计方法采用混合两因素重复测量方差分析,若坡度与蹬踏频率的交互作用显著,则需要对其进行简单效应检验。所有统计结果的显著性差异标准定为P<0.05。研究结果:RF的onset和duration受到踏频和坡度的交互作用([F（1,30）=1.553,P<0.05],[F（2,28）=4.730,P<0.05])。踏频的改变影响了BF、GAS和SOL的激活开始时值（P<0.05）;BF、GM、RF和TA的激活结束时值（P<0.05）;同时也影响了BF、TA、GM和RF的活动时长（P<0.05）。RF、BF、TA、GAS和GM随着踏频的改变在EMG峰值上有着显著性差异（P<0.05）,其中GM和TA随着踏频的改变在峰值角度上也出现显著性变化（P<0.05）。而改变骑行坡度,RF的激活开始时值和活动时长以及TA的激活结束时值表现出显著性变化（P<0.05）,并且TA的峰值对于踏频和坡度的改变表现出了显著的交互作用[F（1,30）=6.627,P<0.05]。结论:研究结果表明改变蹬踏频率和骑行坡度会使得下肢各肌肉的活动时值以及肌肉活动峰值发生显著性变化。同时,对人体下肢肌肉的协调模式也产生了影响。大部分下肢肌肉的活动时值都受到踏频这一因素的影响,并且在较低踏频骑行条件下,肌肉活动时长与活动峰值出现最大值,因此在相同输出功率下,低踏频下训练更能提高运动员的下肢肌肉工作能力。而坡度的改变对股直肌的肌肉活动影响最为显著,加强对股直肌的针对训练,能在一定程度上帮助运动员提高在爬坡骑行阶段的骑行成绩。