EMGFT評(píng)定無(wú)氧閾的可行性研究

Study on the Feasibility of EMG Assessed Anaerobic Threshold

黃志強(qiáng)1，劉 剛2，任建生3

EMGFT評(píng)定無(wú)氧閾的可行性研究

Study on the Feasibility of EMGFTAssessed Anaerobic Threshold

黃志強(qiáng)1，劉 剛2，任建生3

運(yùn)用Matsumoto測(cè)定EMGFT的方法對(duì)青少年足球運(yùn)動(dòng)員EMGFT進(jìn)行測(cè)試，目的在于驗(yàn)證肌電閾穩(wěn)定性；檢驗(yàn)EMGFT與LAT、VAT、HRT的相關(guān)性；探討EMGFT無(wú)損傷測(cè)定無(wú)氧閾方法的可行性。方法：遞增負(fù)荷實(shí)驗(yàn)確定LAT、VAT、HRT；肌電閾實(shí)驗(yàn)確定EMGFT。結(jié)果：EMGFT穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，兩次均值分別為151.08±10.52W、153.56±12.93W，r＝0.95（P＜0.001），組間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；以 ˙VO2為參數(shù)，EMGFT、LAT、VAT、HRT均值分別為2481±463ml／min、2507±501ml／min、2580±474ml／min、2610±517ml／min，EMGFT分別與LAT、VAT、HRT相關(guān)性檢驗(yàn)r＝0.97（P＜0.001）、r＝0.91（P＜0.001）、r＝0.76（P＜0.05），配對(duì)樣本t檢驗(yàn)P＞0.05、P＞0.05、P＜0.05；以功率為參數(shù)，EMGFT、LAT、VAT、HRT均值分別為157±20W、158±20W、162±21W、162±26W，相關(guān)性檢驗(yàn)r＝0.96（P＜0.001）、r＝0.93（P＜0.001）、r＝0.71（P＜0.05），配對(duì)樣本t檢驗(yàn)P＞0.05、P＞0.05、P＜0.05。結(jié)論：應(yīng)用 Matsumoto肌電無(wú)氧閾方法能很好地確定EMGFT，穩(wěn)定性較好；EMGFT與LAT、VAT 呈高度相關(guān)，出現(xiàn)時(shí)間順序依次為EMGFT→LAT→VAT，EMGFT略早于LAT和VAT，呈一定的規(guī)律性，表明EMGFT可以用于檢測(cè)無(wú)氧閾，具有無(wú)損傷、簡(jiǎn)單、易測(cè)等優(yōu)點(diǎn)；HRT檢測(cè)無(wú)氧閾不穩(wěn)定，說(shuō)明HRT不宜作為無(wú)氧閾的評(píng)定指標(biāo)。

肌電閾；乳酸閾；通氣閾；心率閾；無(wú)氧閾；積分肌電

1991年，Matsumoto［34］等首次提出了一種新的檢測(cè)和判斷肌肉負(fù)荷強(qiáng)度閾值的實(shí)驗(yàn)方法，稱(chēng)為肌電圖疲勞閾（Electromyographic fatigue threshold，EMGFT），該方法的核心就是建立強(qiáng)度－斜率關(guān)系曲線，斜率由不同強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)肌iEMG與持續(xù)時(shí)間關(guān)聯(lián)曲線獲得。其理論基礎(chǔ)在于，肌肉在漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)的電位變化與循環(huán)系統(tǒng)代謝變化密切相關(guān)，肌肉疲勞的過(guò)程與肌細(xì)胞內(nèi)乳酸等代謝物的累積以及Na＋和K＋濃度變化密切相關(guān)，這些代謝性變化會(huì)影響肌細(xì)胞膜傳導(dǎo)速度和動(dòng)作電位的傳導(dǎo)，導(dǎo)致sEMG表面形式發(fā)生變化［34］。由于該方法具備非疲勞、無(wú)損傷、耗材少、客觀等特點(diǎn)，備受研究者青睞。自EMGFT方法提出以來(lái)，圍繞該方法進(jìn)行了一些研究，國(guó)外主要集中在EMGFT發(fā)生機(jī) 制［9，11，16，26，30，33，35，39，47］、方 法 穩(wěn) 定 性［20，21，24，36］、不 同 部 位 肌肉［27，40，41］、推 導(dǎo) 方 法 及 公 式［31，43］、指 標(biāo) 選 擇［17］等 等 方 面。近幾年，國(guó)內(nèi)研究主要集中在EMGFT、LAT、VAT 相關(guān)度檢 測(cè) 方 面［1，2，6，8］，但 在 選 擇 代 表 性 參 數(shù) 及 EMGFT確 定 方 法方面 各 不 相 同。 參 數(shù) 選 擇 主 要 集 中 在 血 乳 酸［1，6］、心率［6，8］、積分肌電［1，2，6，8］、˙VCO2／˙VO2［1］、功 率［2，8］、耗 氧 量［2，6］、時(shí)間［1］等方面。EMGFT確定方法，一種是用傳統(tǒng)的以肌電圖波形積分的平穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎盖蜕唿c(diǎn)（拐點(diǎn)）為標(biāo)準(zhǔn)［1，6］，另 一 種 是 采 用 Matsumoto［34］提 出 的 強(qiáng) 度 －斜 率 關(guān) 系推理方法［2，8］。AT在足球中的應(yīng)用不多，但在其他項(xiàng)目上有較多的應(yīng)用且效果明顯，由于足球?qū)ｍ?xiàng)有氧能力的訓(xùn)練與長(zhǎng)跑和短跑的訓(xùn)練方式不同，足球有氧能力訓(xùn)練的特殊方式也就決定了其訓(xùn)練時(shí)必須對(duì)個(gè)體AT的控制。因此，本研究選擇了青少年足球運(yùn)動(dòng)員作為受試對(duì)象。著重探討EMGFT無(wú)損傷測(cè)定AT方法的可行性，以期為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)踐及應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

28名男子足球運(yùn)動(dòng)員，按運(yùn)動(dòng)水平分為甲、乙兩組。甲組為武漢U-17歲足球運(yùn)動(dòng)員18名，乙組為武漢體育學(xué)院足球?qū)＿x班運(yùn)動(dòng)員10名 （表1），甲、乙兩組運(yùn)動(dòng)員均無(wú)明顯偏瘦偏胖，無(wú)心、肺、肝、腎及內(nèi)分泌和代謝等疾病史。

表1 本研究受試者基本情況一覽表Table 1 Characteristic of the Subjects

1.2 EMGFT測(cè)試

1.2.1 信號(hào)采集與處理

1.2.2 EMGFT測(cè)試方法［34］

在 WLP-904功率自行車(chē)（德國(guó)）上做5min準(zhǔn)備活動(dòng)，然后分別以175W、200W、225W、250W、275W 和300 W強(qiáng)度維持1min踏車(chē)運(yùn)動(dòng)，受試者可以自由地選擇其中的任何一個(gè)強(qiáng)度開(kāi)始。每個(gè)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，休息10～15min，以保證受試者在每選擇一個(gè)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)之前沒(méi)有發(fā)生任何疲勞的現(xiàn)象。

1.2.3 EMGFT評(píng)定方法［34］

1）繪制每個(gè)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)的IEMG時(shí)間序列曲線并確定其變化的斜率（以6s為一時(shí)間段取IEMG的值，1min取10個(gè)點(diǎn)，然后把這10個(gè)點(diǎn)的IEMG的數(shù)據(jù)用回歸方程計(jì)算出每個(gè)強(qiáng)度的斜率，6個(gè)強(qiáng)度共6個(gè)斜率）。2）6個(gè)斜率的刻度為橫坐標(biāo)，6個(gè)強(qiáng)度的刻度為縱坐標(biāo)，分別標(biāo)出每個(gè)斜率對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 W，然后建立負(fù)荷強(qiáng)度-IEMG斜率關(guān)系曲線。以斜率增大作為肌肉開(kāi)始出現(xiàn)疲勞的標(biāo)志，在負(fù)荷強(qiáng)度-IEMG斜率關(guān)系曲線上便可找到一點(diǎn)，該點(diǎn)的斜率剛好為零，即為EMGFT，其實(shí)質(zhì)是該曲線在負(fù)荷強(qiáng)度維度上的截距值。

1.2.4 EMGFT測(cè)試

為檢驗(yàn)EMGFT的穩(wěn)定性，正式實(shí)驗(yàn)前，乙組運(yùn)動(dòng)員先進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，兩次實(shí)驗(yàn)間隔一天，兩次實(shí)驗(yàn)方法、步驟及實(shí)驗(yàn)環(huán)境一致。EMGFT穩(wěn)定性測(cè)試效果良好后，甲組運(yùn)動(dòng)員正式開(kāi)始EMGFT測(cè)試。

圖1 本研究信號(hào)轉(zhuǎn)換途徑示意圖Figure 1. Signal Transduction Pathways

1.3 LAT、VAT 、HRT測(cè)試

甲組運(yùn)動(dòng)員戴好氣體收集裝置及心率發(fā)射器，在功率自行車(chē)上采用逐級(jí)遞增負(fù)荷的形式運(yùn)動(dòng)，起始負(fù)荷50W，遞增50W／3min，70rpm，遞增5級(jí)。各級(jí)負(fù)荷后即刻及恢復(fù)期第2、5、10min采集指尖血樣20μl，用YSI 1500型半自動(dòng)血乳酸分析儀（美國(guó)）測(cè)定血乳酸，根據(jù)Stegman法確定LAT［3］。氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)由 MAX－Ⅱ運(yùn)動(dòng)心肺功能儀（美國(guó)PHYSIO-Dyne）同步收集分析，采集單位30s，根據(jù)VAT 3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定 VAT［3］，HRT 4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)判定 HRT［3］。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)與處理

采用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件處理，并對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)；以˙VO2和功率為參數(shù)的EMGFT與LAT、VAT、HRT進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 EMGFT穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

為了解EMGFT實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性，乙組10名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行兩次EMGFT實(shí)驗(yàn)，兩次所測(cè)EMGFT值進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，組間數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)（表2）。

表2 本研究?jī)纱蜤MGFT實(shí)驗(yàn)功率相關(guān)檢驗(yàn)及配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果一覽表Table 2 Results of Paired-Samples T Test between the Two EMGFTas Power for Parameter（n＝10）

第一次實(shí)驗(yàn)EMGFT平均為151.08±10.52W，第二次153.56±12.93W，相關(guān)系數(shù)0.954（P＜0.001）。配對(duì)t檢驗(yàn)表明，兩次實(shí)驗(yàn)EMGFT值之間沒(méi)有顯著性差異（t＝－1.836，P＞0.05）。圖2為10名受試者兩次對(duì)比，個(gè)體差異較大，但兩次間無(wú)顯著性差異。

2.2 以˙VO2和功率為參數(shù)研究EMGFT與LAT、VAT、HRT的關(guān)系

為了便于LAT、VAT、HRT與EMGFT進(jìn)行相關(guān)分析，以˙VO2和功率為參數(shù)統(tǒng)一單位，對(duì)LAT、VAT、HRT與EMGFT指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)及配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。

以˙VO2為參數(shù)，EMGFT與 LAT、VAT、HRT相關(guān)系數(shù)r分別為0.97（P＜0.001）、0.91（P＜0.001）、0.76（P＜0.05）；功率為參數(shù)，EMGFT與LAT、VAT、HRT相關(guān)系數(shù)r分別為0.96（P＜0.001）、0.93（P＜0.001）、0.71（P＜0.05），結(jié)果見(jiàn)表3、圖3。

圖2 本研究EMGFT重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖Figure 2. The Results of EMGFTStability Test Diagram

表3 本研究LAT、VAT、HRT與EMGFT指標(biāo)的相關(guān)檢驗(yàn)一覽表Table 3 Correlation Coefficients between the LAT，VAT，HRT and EMGFT（n＝18）

圖3 本研究a-f是LAT、VAT、HRT與EMGFT相關(guān)系數(shù)圖Figure 3. The Diagram of Correlation Coefficients between the LAT，VAT，HRT and EMGFT

配對(duì)樣本t檢驗(yàn)顯示，以˙VO2和功率為參數(shù)，EMGFT－LAT組間無(wú)差異（P＞0.05），EMGFT－VAT 組間無(wú)差異（P＞0.05），EMGFT－HRT組間有差異（P＜0.05），結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 本研究LAT、VAT、HRT與EMGFT配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果一覽表Table 4 Results of Paired-Samples T Test between the LAT，VAT，HRT and EMGFT（n＝18）

3 分析與討論

對(duì)無(wú)氧閾測(cè)試方法的研究中，有用 Wasserman［49］提出的用氣體代謝法表示的通氣閾（VAT），用Stegmann［45］的血乳酸切線法表示的乳酸閾（LAT），還有Conconi［15］提出的以心率拐點(diǎn)法表示的心率無(wú)氧閾（HRT），都是用不同的方法和指標(biāo)來(lái)反映無(wú)氧閾。由于各種測(cè)試方法都或多或少地存在一定的局限性，因而影響了這些測(cè)試方法在實(shí)踐中更廣泛的運(yùn)用，如乳酸閾測(cè)試需多次采樣，具有損傷性；通氣閾測(cè)試需戴面罩，易產(chǎn)生不適感，成本較高、不易普及推廣；心率閾穩(wěn)定性不夠好等。因此，探求一種既簡(jiǎn)便又無(wú)損傷的可靠的測(cè)試方法一直是無(wú)氧閾研究的重點(diǎn)。

3.1 EMGFT產(chǎn)生的生理機(jī)制

肌電無(wú)氧閾（EMGFT）由 Matsumoto［34］等在1991年首先提出，是指利用表面肌電（sEMG）信號(hào)及其分析技術(shù)來(lái)確定運(yùn)動(dòng)肌疲勞閾的方法，但該方法生理機(jī)制早在1981年 Nagata［39］等的論文中就有所提到，Carpentier［16］在快慢肌募集情況及Adam［9］在興奮同步化方面做了解釋?zhuān)J(rèn)為肌電信號(hào)既然能夠反映運(yùn)動(dòng)單位的募集，那么漸增強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)程中肌肉運(yùn)動(dòng)單位的募集方式應(yīng)該會(huì)不斷地發(fā)生改變，運(yùn)動(dòng)單位募集數(shù)量的增加及快慢肌動(dòng)員的順序共同導(dǎo)致肌電信號(hào)急劇增強(qiáng)。因此，Nagata［39］認(rèn)為，積分肌電急劇增強(qiáng)（非線性增加）時(shí)可作為有氧與無(wú)氧臨界過(guò)渡的一個(gè)判定標(biāo)準(zhǔn)。EMGFT提出至今，對(duì)肌肉疲勞誘發(fā)EMGFT的生理機(jī)制的探討沒(méi)有停止，都是以神經(jīng)－肌肉系統(tǒng)為對(duì)象，主要圍繞中樞和外周機(jī)制展開(kāi)。中樞機(jī)制是以神經(jīng)肌肉為中樞，試圖把變化的各種刺激和變化的系統(tǒng)輸出結(jié)合起來(lái)，用數(shù)學(xué)和物理的方法建構(gòu)系統(tǒng)，尋找其運(yùn)行機(jī)制，代表有 Vam［47］、Merletti［35］和 Kent-braun［30］等。 外 周 機(jī) 制 主要探索外部物理特征變化與內(nèi)部神經(jīng)肌肉生理變化的關(guān)系，尋找影響因素及作用的途徑，以 Lowery［33］、Hagg［26］和Bouissou［11］為代表。

iEMG是進(jìn)行時(shí)域分析的重要指標(biāo)，可反映興奮運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量多少及每個(gè)單位放電大小。在時(shí)間維度上代表了EMG信號(hào)振幅變化，而后者又取決于肌肉負(fù)荷性因素和肌肉本身的生理生化過(guò)程的變化，即電位變化情形與循環(huán)系統(tǒng)的代謝變化密切相關(guān)。AT是指機(jī)體從有氧向無(wú)氧代謝轉(zhuǎn)變的負(fù)荷水平（恰好發(fā)生代謝性酸中毒時(shí)的運(yùn)動(dòng)水平），因此，AT可通過(guò)iEMG、通氣值和血乳酸濃度等指標(biāo)的非直線性變化來(lái)檢測(cè)，即可用EMGFT、VAT 和LAT來(lái)標(biāo)定。贊成者主要是基于EMGFT與傳統(tǒng)指標(biāo)之間較高的關(guān)聯(lián)度而言的，如 Matsumoto［34］以˙VO2為參數(shù)研究 AT 與EMGFT的關(guān)系，二者間的相關(guān)系數(shù)為0.823（P＜0.01）。Moritani［36］類(lèi) 似 的 實(shí) 驗(yàn) 則 發(fā) 現(xiàn)，AT 的 ˙VO2與 EMGFT的˙VO2之間的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.923；此外，他還利用反證法對(duì)EMGFT試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，符合預(yù)期的設(shè)想，從而驗(yàn)證了EMGFT指 標(biāo) 的 確 定 性。De Vries［20］等 的 研 究 也 發(fā) 現(xiàn)，EMGFT（190.5±14W）與 AT（187.1±15.9W）間無(wú)統(tǒng)計(jì)差異且高度相關(guān)（r＝0.903），從而支持 Matsumoto等的發(fā)現(xiàn)。Graef［24］對(duì)VAT 和EMGFT進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二者的輸出功率相關(guān)性高，認(rèn)為有著相同的機(jī)制，EMGFT可用來(lái)代替VAT成為一種無(wú)創(chuàng)且更簡(jiǎn)便的AT檢測(cè)方法。在肌肉部位選擇方面，Dias［21］等發(fā)現(xiàn)股四頭肌的動(dòng)態(tài)靜態(tài)EMGFT非常相似，認(rèn)為可以用于評(píng)價(jià)耐力的好壞，并且不再局限在股四頭 ?。?0，41］。Housh［27］等 對(duì) 股 四 頭 肌 不 同 成 份 EMGFT做了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，不同的肌肉其閾值不同。國(guó)內(nèi)學(xué)者在此方面也做了相關(guān)研究，楊繼強(qiáng)［6］利用積分肌電閾評(píng)價(jià)普通健康者有氧運(yùn)動(dòng)能力，發(fā)現(xiàn)EMGFT、VAT 和LAT高度相關(guān)，EMGFT和 VAT 相關(guān)度0.838（P＜0.05），EMGFT和LAT 相關(guān)度0.917（P＜0.01）。張國(guó)杰［8］研究發(fā)現(xiàn)，EMGFT出現(xiàn)時(shí)，股直肌為64%最大功率，三角肌后束、肱二頭肌、斜方肌和豎脊肌為78%最大功率時(shí)，在此強(qiáng)度下所對(duì)應(yīng)的心率和乳酸值基本處于有氧代謝到無(wú)氧代謝的轉(zhuǎn)變過(guò)程。但是，近年來(lái)也有學(xué)者對(duì)EMGFT提出異議，Pavlat［43］等用反推法，認(rèn)為EMGFT不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)疲勞閾時(shí)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。Kendall［31］利用EMGFT公式推測(cè) VAT，再根據(jù)推測(cè)的VAT 進(jìn)行訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)EMGFT公式不能預(yù)測(cè)和跟蹤VAT 的變化。Camata［17］研究認(rèn)為，用2、30、60sRMS值較難確定EMGFT，5s和10sRMS值能較好確定EMGFT。陳建寧［1］研究發(fā)現(xiàn)，LAT 和EMGFT在時(shí)間和無(wú)氧閾功率上有顯著差異（P＜0.05），其余無(wú)顯著差異（P＞0.05）。AT出現(xiàn)時(shí)，iEMG的相關(guān)性最低。陳珂等［2］采用260、220、180、140W對(duì)股內(nèi)側(cè)肌（VM）、股直肌（RF）和股外側(cè)?。╒L）進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn) EMGFT檢出率為50%，VM、RF和VL間EMGFT無(wú)差異（P＞0.05），但發(fā)現(xiàn)EMGFT和 VAT 無(wú)顯著相關(guān)。這些異議共同點(diǎn)：1）負(fù)荷設(shè)置的不對(duì)稱(chēng)性。2）端點(diǎn)區(qū)域變化無(wú)法預(yù)測(cè)。3）指標(biāo)取值跳躍性大。4）負(fù)荷水平設(shè)置過(guò)少。顯然，上述有關(guān)EMGFT的研究結(jié)果仍存在一定的爭(zhēng)議。因此，本研究將著眼于EMGFT分別與VAT、LAT和HRT之間的關(guān)系，試圖證明EMGFT評(píng)價(jià)AT的可行性。

3.2 EMGFT重復(fù)性檢驗(yàn)

文獻(xiàn)報(bào)道，表面肌電的測(cè)定受多種因素的影響，電極位置放置［10］、肌電信號(hào) 干 擾 源［23］、電阻及脂 肪 組 織［32］、解剖和生理特點(diǎn)［22］等都會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差。因此，本研究對(duì)實(shí)驗(yàn)前后兩次的電極位置的放置，皮膚電阻及干擾源、不同天內(nèi)的時(shí)間段，受試者的測(cè)試部位，測(cè)試前后受試者無(wú)疲勞等因素進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。表2中10名受試者兩次實(shí)驗(yàn)EMGFT值相關(guān)系數(shù)0.954（P＜0.001），配對(duì)t檢驗(yàn)表明，兩次實(shí)驗(yàn)EMGFT組間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。從圖2中的10名受試者兩次實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果來(lái)看，在控制好各種干擾因素的前提下，這種確定EMGFT的方法具有較高的穩(wěn)定性。

3.3 EMGFT與LAT 的關(guān)系

在以˙VO2和功率為參數(shù)研究EMGFT與LAT的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)EMGFT先于LAT出現(xiàn)，兩者高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.97和0.96（P＜0.001），配對(duì)t檢驗(yàn)顯示，EMGFT與LAT之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。分析認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下達(dá)一定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，糖酵解迅速增加使肌乳酸迅速上升，肌乳酸進(jìn)入血液大約需要2～8min，之后肌乳酸和血乳酸可達(dá)到相對(duì)平衡狀態(tài)［4］。丹麥的Juel［29］利用11C跟蹤技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌中80%乳酸主要是靠擴(kuò)散的形式進(jìn)入血液，但時(shí)間相對(duì)滯后。相關(guān)研究也表明，肌內(nèi)乳酸的升高要明顯快于血乳酸［18］，這些滯后的機(jī)制可能與肌細(xì)胞膜有阻止乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)的作用有關(guān)［37］，肌乳酸迅速增加，導(dǎo)致參與工作的運(yùn)動(dòng)單位的工作能力下降，為了維持正常的機(jī)械力量，便募集更多的快肌纖維參與運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)肌細(xì)胞內(nèi)乳酸及Na＋和K＋濃度變化影響了肌肉繼續(xù)收縮的水平，這些代謝性變化又進(jìn)一步影響肌肉的興奮——收縮耦聯(lián)過(guò)程，包括肌細(xì)胞膜傳導(dǎo)速度和動(dòng)作電位的傳導(dǎo)，導(dǎo)致sEMG發(fā)生變化［34］，表明肌內(nèi)乳酸影響肌電要快于血液乳酸堆積效應(yīng)，這與本研究EMGFT先于LAT出現(xiàn)的結(jié)論一致，說(shuō)明肌肉在漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)的電位變化與循環(huán)系統(tǒng)的代謝變化有密切的相關(guān)。因此，EMGFT與LAT在生理機(jī)制上存在著較密切的關(guān)系，EMGFT與LAT并非同步發(fā)生，而是EMGFT先于LAT，但兩者的高度相關(guān)性表明，EMGFT應(yīng)是測(cè)定AT較敏感的指標(biāo)。

3.4 EMGFT與VAT 的關(guān)系

以˙VO2和功率為參數(shù)，EMGFT＜LAT＜VAT（表3），可以看出，三者出現(xiàn)的時(shí)間先后順序。從生理角度分析，需從中間環(huán)節(jié)乳酸出發(fā)。認(rèn)為乳酸等代謝產(chǎn)物的堆積，一方面，影響肌細(xì)胞膜傳導(dǎo)速度和動(dòng)作電位的傳導(dǎo)，另一方面，乳酸在大量彌散入血液后與血漿中的緩沖對(duì)產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致緩沖對(duì)的正常比值失調(diào)，使血液PH值向酸性方向偏移［19］。另外，碳酸在碳酸酐酶作用下易解離成 H2O和CO2，致使血液中CO2濃度增加，體內(nèi)化學(xué)感受器對(duì)血液CO2濃度的改變以及血液PH值降低非常敏感，通過(guò)刺激外周和中樞化學(xué)感受器來(lái)調(diào)整呼吸［7］。中樞化學(xué)感受器的生理刺激是腦脊液和局部細(xì)胞外液中的H＋。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)中樞化學(xué)感受器的有效刺激不是CO2，而是H＋。由于腦脊液中碳酸酐酶含量很少，CO2與水的水合反應(yīng)很慢，所以，對(duì)CO2的反應(yīng)有一定的時(shí)間延遲［38］。這也就是VAT 較EMGFT、LAT后發(fā)生的原因。本研究中，EMGFT與VAT 高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.91（˙VO2）和0.93（功率，P＜0.001），配對(duì)t檢驗(yàn)顯示，EMGFT與 VAT 之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）（表3，表4），表明 EMGFT應(yīng)是測(cè)定AT較敏感的指標(biāo)。Hagberg［28］和他的同事曾就 VAT 與LAT的相關(guān)做了研究，認(rèn)為VAT 不依賴(lài)血乳酸的增加。理由是遺傳性缺失磷酸化酶的Mcardle病患者不能分解糖原，用VAT 檢查發(fā)現(xiàn)乳酸沒(méi)有變化，但VAT 卻落在了通常乳酸出現(xiàn)拐點(diǎn)的位置上，因此，Hagberg認(rèn)為這兩者不存在關(guān)系。但Hagberg的研究結(jié)果是出自患者及非正常狀態(tài)的對(duì)象，故認(rèn)為僅憑此并不能完全否認(rèn)VAT 與LAT之間的關(guān)系。從兩者之間的相關(guān)性可以看出，EMGFT先于VAT 發(fā)生，且VAT 滯后于LAT，因?yàn)槿樗徇M(jìn)入血液與緩沖對(duì)發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的CO2刺激中樞或外周化學(xué)感受器需要一定的時(shí)間。

3.5 EMGFT與 HRT的關(guān)系

自Conconi［15］提出以心率拐點(diǎn)法測(cè)定AT以來(lái)，由于在方法學(xué)研究上的突破，引起各方面專(zhuān)家的廣泛關(guān)注。Grazzi［25］等人對(duì)290名自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員應(yīng)用風(fēng)阻自行車(chē)模擬訓(xùn)練器進(jìn)行功率輸出／心率線性關(guān)系研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，80%出現(xiàn)曲線轉(zhuǎn)折。V.Bunc［12］等研究發(fā)現(xiàn)，隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的逐漸遞增，心率出現(xiàn)曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)。Loree L.Weir［50］等對(duì)有氧訓(xùn)練和HRT進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)HRT存在，且會(huì)受有氧訓(xùn)練而提高。但也有相關(guān)研究認(rèn)為，HRT的出現(xiàn)率不穩(wěn)定且變化太大，J.Bourgois［13］等對(duì)10名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行 LAT 和 HRT的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)在LAT時(shí)只有一名運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)HRT。Coen［18］等研究認(rèn)為，HRT在評(píng)價(jià) AT 時(shí)穩(wěn)定性較差。關(guān)于CONCONI測(cè)試HRT產(chǎn)生的機(jī)制目前尚未有明確的定論，對(duì)HRT產(chǎn)生的可能機(jī)制解釋較多。主要包括三個(gè)方面，一是，圍繞心率和乳酸的關(guān)系，認(rèn)為乳酸濃度的改變可能影響心功能的活動(dòng)［46］。二是，認(rèn)為心率拐點(diǎn)的出現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)時(shí)代謝改變有關(guān)，這類(lèi)解釋主要圍繞心率的變化與通氣之間的關(guān)系進(jìn)行［42］。三是，從心臟搏出量進(jìn)行解釋?zhuān)?4］，把脈搏看作心臟對(duì)外輸出的數(shù)字信息［44］。本測(cè)試18名受試者只有8名出現(xiàn)了心率拐點(diǎn)（44.4%），6人沒(méi)有出現(xiàn)（33.3%），4人較難確定（22.2%），只能大概估計(jì)在一個(gè)范圍內(nèi)。分析認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)中心率出現(xiàn)拐點(diǎn)的機(jī)率較低的原因，可能是由于運(yùn)動(dòng)中心率的變化受多種因素影響的結(jié)果。運(yùn)動(dòng)中心率的變化受神經(jīng)和體液因素調(diào)節(jié)，前者主要是通過(guò)運(yùn)動(dòng)肌肉、關(guān)節(jié)的向心沖動(dòng)、心臟反射以及心交感神經(jīng)的興奮沖動(dòng)對(duì)心血管中樞的反饋?zhàn)饔茫欢笳咧饕c運(yùn)動(dòng)中血液的化學(xué)變化以及交感腎上腺系統(tǒng)分泌激素增加有關(guān)，其調(diào)節(jié)機(jī)制的復(fù)雜性可能是影響的因素之一［5］，對(duì)象個(gè)體間的差異也可能對(duì)心率拐點(diǎn)的變化產(chǎn)生影響。據(jù)有關(guān)報(bào)道，心率拐點(diǎn)在無(wú)訓(xùn)練者中出現(xiàn)率較低，只在有訓(xùn)練者中才能發(fā)現(xiàn)［48］。此外，項(xiàng)目的不同也可能導(dǎo)致所測(cè)心率拐點(diǎn)的差異［37］。本實(shí)驗(yàn)以˙VO2和功率為參數(shù)研究EMGFT與HRT的相關(guān)性時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者相關(guān)系數(shù)分別為0.76和0.71（P＜0.05），表明 EMGFT與 HRT存在一定的相關(guān)，但通過(guò)配對(duì)t檢驗(yàn)顯示，組間具有顯著性差異（P＜0.05），說(shuō)明HRT指標(biāo)不宜用于檢測(cè)無(wú)氧閾。因此，以上兩方面表明，通過(guò)心率拐點(diǎn)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)確定AT存在一定的局限性，實(shí)驗(yàn)所測(cè)的結(jié)果穩(wěn)定性差，建議在基礎(chǔ)研究及實(shí)踐應(yīng)用中只能作為參考。

4 結(jié)論與建議

1.應(yīng)用Matsumoto的EMGFT實(shí)驗(yàn)方法能很好地確定EMGFT，穩(wěn)定性較好。

2.EMGFT與LAT、VAT 呈高度相關(guān)，出現(xiàn)的時(shí)間順序依次為EMGFT→LAT→VAT，EMGFT略早于LAT和VAT，并呈一定的規(guī)律性，表明EMGFT可以用于檢測(cè)無(wú)氧閾，具有無(wú)損傷、簡(jiǎn)單、易測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

3.HRT檢測(cè)無(wú)氧閾不穩(wěn)定，表明HRT不宜作為無(wú)氧閾的評(píng)定指標(biāo)。

［1］陳建寧.不同無(wú)氧閾評(píng)價(jià)方法的比較研究［J］.體育科學(xué)研究，2011，15（1）：77-80.

［2］陳珂，吳飛.肌電疲勞閾與通氣無(wú)氧閾和肌肉疲勞指數(shù)的關(guān)系［J］.浙江體育科學(xué)，2008，30（1）：125-128.

［3］馮連世，李開(kāi)剛.運(yùn)動(dòng)員機(jī)能評(píng)定常用生理生化指標(biāo)測(cè)試方法及應(yīng)用［M］.北京：人民體育出版社，2002：98-108.

［4］馮連世，宗丕芳.不同速度運(yùn)動(dòng)后大鼠骨骼肌氧化還原狀態(tài)的變化及乳酸閾的形成［J］.體育科學(xué)，1993，13（2）：60-63.

［5］任建生.心血管運(yùn)動(dòng)生理與運(yùn)動(dòng)處方［M］.北京：北京體育大學(xué)出版社，1996.

［6］楊繼強(qiáng).利用積分肌電閾評(píng)價(jià)普通健康者有氧運(yùn)動(dòng)能力的研究［J］.首都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，21（3）：340-343.

［7］姚泰.生理學(xué)［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，2000.

［8］張國(guó)杰.優(yōu)秀賽艇運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中肌肉疲勞度評(píng)價(jià)方法的研究［D］.北京：北京體育大學(xué)碩士論文，2010.

［9］ADAM A，DE LUCA C J.Recruitment order of motor units in human vastus lateralis muscle is maintained during fatiguing contractions［J］.J Neurophysiol，2003，90（5）：2919-2927.

［10］ALTENBURGT M，DE HAAN A，VERDIJKP W L，etal.Vastus lateralis single motor unit EMGat the same absolute torque production at different knee angles［J］.J Appl Physiol，2009，107（7）：80-89.

［11］BOUISSOU P.Surface EMGpower spectrum and intramuscular pH in human vastus lateralis muscle during dynamic exercise［J］.J Appl Physiol，1989，67（3）：1245-1249.

［12］BUNC V，HOFMANN P，LEITNER H，etal.Verification of the heart rate threshold［J］.Eur J Appl Physiol，1995，72（3）：283-284.

［13］BOURGOIS J，VRIJENS J.The conconi test：A controversial concept for the determination of the anaerobic threshold in young rowers［J］.Int J Sports Med，1998，19（8）：553-559.

［14］BODNER M E，RHODES E C.A review of the concept of the heart rate deflection point［J］.Sports Med，2000，30（1）：31-46.

［15］CONCONI F，F(xiàn)ERRARI M，ZIGLIO P G，etal.Determination of the anaerobic threshold by a noninvasive field test in runners［J］.J Appl Physiol，1982，52（4）：869-873.

［16］CARPENTIER A，DUCHATEAU J，HAINAUT K.Motor unit behaviour and contractile changes during fatigue in the human first dorsal interosseus［J］.J Physiol，2001，534（3）：903-912.

［17］CAMATA T V，LACERDA T R，ALTIMARI L R，etal.Association between the electromyographic fatigue threshold and ventilatory threshold［J］.Electromyogr Clin Neurophysiol，2009，49（6-7）：305-310.

［18］COEN B，URHAUSEN A，KINDERMANN W.Individual anaerobic threshold：methodological aspects of its assessment in running［J］.Int J Sports Med，2001，22（1）：8-16.

［19］CHUDALLA R，BAERWALDE S，SCHNEIDER G，etal.Local and systemic effects on blood lactate concentration during exercise with small and large muscle groups［J］.Pflügers Archiv Eur J Physiol，2006，452（6）：690-697.

［20］DE VRIES H A，MORITANI T，NAGATA A，etal.Relation between critical power and neuromuscular fatigue as estimated from electromyographic data［J］.Ergonomics，1982，25（9）：783-791.

［21］DIAS DA SILVA S R，GONCALVES M.Dynamic and isometric protocols of knee extension：effect of fatigue on the EMGsignal［J］.Electromyogr Clin Neurophysiol，2006，46（1）：35-42.

［22］DIDERIKSEN J L，ENOKA R M，F(xiàn)ARINA D.Neuromuscular adjustments that constrain submaximal EMGamplitude at task failure of sustained isometric contractions［J］.J Appl Physiol，2011，111（8）：485-494.

［23］FARINA D，MERLETTI R，ENOKA R M.The extraction of neural strategies from the surface EMG［J］.J Appl Physiol，2004，96（4）：1486-1495.

［24］GRAEF J L，SMITH A E，KENDALL KL，etal.The relationship among endurance performance measures as estimated from ˙VO2PEAK，ventilatory threshold，and electromyographic fatigue threshold：a relationship design［J］.Dyn Med，2008，7（15）：1-5.

［25］GRAZZI G，ALFIERI N，BORSETTO C，etal.The power output／heart rate relationship in cycling：test standardization and repeatability［J］.Med Sci Sports Exe，1999，31（10）：1478-1483.

［26］HAGGGM.Interpretation of EMGspectral alterations and alteration indexes at sustained contraction［J］.J Appl Physiol，1992，73（4）：1211-1217.

［27］HOUSH T.Electromyographic fatigue threshold of the superficial muscles of the quadriceps femoris［J］.Eur J Appl Physiol，1995，71：131-136.

［28］ HAGBERGJ M.Physiological implications of the lactate threshold［J］.Int J Sports Med，1984，5：S106-S109.

［29］JUEL C，WIBRAND F.Lactate transport in isolated mouse muscle studied with a tracer technique-kinetics，stereospecificity pH dependency and maximal capacity［J］.Acra Phyciol Scand，1989，137：33-39.

［30］ KENT-BRAU J A.Central and peripheral contributions to muscle fatigue in humans during sustained maximal effort［J］.Eur J Appl Physiol，1999，80：57-63.

［31］KENDALL KL，SMITH A E，GRAEF J L，etal.Validity of electromyographic fatigue threshold as a noninvasive method for tracking changes in ventilatory threshold in college-aged men［J］.J Strength Cond Res，2010，24（1）：109-113.

［32］KEENAN KG，F(xiàn)ARINA D，MERLETTI R，etal.Amplitude cancellation reduces the size of motor unit potentials averaged from the surface EMG［J］.J Appl Physiol，2006，100（6）：1928-1937.

［33］LOWERY M，NOLAN P，Malley M O.Electromyogram median frequency，spectral compression and muscle fiber conduction velocity during sustained submaximal contraction of the brachioradialis muscle［J］.J Electromyography Kinesiol，2002，12：111-118.

［34］MATSUMOTO T，ITOK，MORITANI T.The relationship between anaerobic threshold and electromyographic fatigue threshold in college women［J］.Eur J Appl Physiol，1991，63（1）：1-5.

［35］MERLETTI R，F(xiàn)ARINA D，GAZZONI M，etal.Effect of age on muscle functions investigated with surface electromyography［J］.Muscle Nerve，2002，25：65-76.

［36］MORITANI T，TAKAISHI T，MATSUMOTO T.Determination of maximal power output at neuromuscular fatigue threshold［J］.J Appl Physiol，1993，74（4）：1729-1734.

［37］MCKA B R，PATERSON D H，KOWALCHU J M.Effect of short-term high-intensity interval training vs continuous training on O2uptake kinetics，muscle deocygenation，and exercise performance［J］.J Appl Physiol，2009，107（7）：128-138.

［38］MA SHU YI，ROSSITER H B，BARSTOW T J，etal.Clarifying the equation for modeling of˙VO2kinetics above the lactate threshold［J］.J Appl Physiol，2010，109（10）：1283-1284.

［39］ NAGATA A，MURO M，MORITANI T，etal.Anaerobic threshold determination by blood lactate and myoelectric signals［J］.Jpn J Physiol，1981，31（4）：585-597.

［40］OLIVEIRA A S，GONCALVES M，CARDOZO A C，etal.Electromyographic fatigue threshold of the biceps brachii muscle during dynamic contraction［J］.Electromyogr Clin Neurophysiol，2005，45（3）：167-175.

［41］OLIVEIRA A S，CARDOZO A C，BARBOSA F S，etal.Electromyographic fatigue threshold of the biceps brachii：the effect of endurance time［J］.Electromyogr Clin Neurophysiol，2007，47（1）：37-42.

［42］ONORATI P，MARTOLINI D，ORA J，etal.Estimation of the exercise ventilatory compensation point by the analysis of the relationship between minute ventilation and heart rate［J］.Eur J Appl Physiol，2008，104（1）：87-94.

［43］PAVLAT D J，HOUSH T J，JOHNSON GO，etal.An examination of the electromyographic fatigue threshold test［J］.Eur J Appl Physiol Occup Physiol，1993，67（4）：305-308.

［44］PIERRE-MARIE L，F(xiàn)OSTER C，JEAN-PIERRE K，etal.Heart rate deflection point as a strategy to defend stroke volume during incremental exercise［J］.J Appl Physiol，2005，98（5）：1660-1665.

［45］STEGMANN H，KINDERMANN W，SCHNABEL A.Lactate kinetics and individual anaerobic threshold［J］.Int J Sports Med，1981，2（3）：160-165.

［46］SCHMID A，HUONKER M，ARAMENDI J F，etal.Heart rate deflection compared to 4mmol／L lactate threshold during incremental exercise and to lactate during steady-state exercise on an arm-cranking ergometer in paraplegic athletes［J］.Eur J Appl Physiol，1998，78（2）：177-182.

［47］VAM DER HOEVEN J H，VAN WEERDEN T W，ZWARTS M J.Long-lasting supernormal conduction velocity after sustained maximal isometric contraction in human muscle［J］.Muscle Nerve，1993，16：312-320.

［48］VACHON J A，BASSETT D R JR，CLARKE S.Validity of the heart rate deflection point as a predictor of lactate threshold during running［J］.J Appl Physiol，1999，87（7）：452-459.

［49］WASSERMAN K，WHIPP B J，KOYAL S N，etal.Anaerobic threshold and respiratory gas exchange during exercise［J］.J Appl Physiol，1973，35（8）：236-243.

［50］WEIR L L，WEIR J P，HOUSH T J，etal.Effect of an aerobic training program on physical working capacity at heart rate threshold［J］.Eur J Appl Physiol，1996，75（4）：351-356.

HUANGZhi-qiang1，LIU Gang2，REN Jian-sheng3

This paper measured the EMGFTof youth soccer players with the methods of determination EMGFTof Matsumoto.Aim to testify the stability of determination of EMGFTwith the method non-invasive.To discuss the relationship between EMGFTand LAT，VAT，HRT in increments load，then analyze and evaluate the feasibility of the method of measure AT.Methods：Incremental load test to determine LAT，VAT，HRT；EMGthreshold determined experimentally EMGFT.Results：EMGFTwere 151.08±10.52W，153.56±12.93W，respectively in the stability of EMGFTtrial.There was a highly significant correlation（r＝0.95，P＜0.001）.A paired t-test indicated that there was no statistically significant difference in the two trial（P＞0.05）.EMGFT，LAT，VAT and HRT during trial were 2481±463ml／min，2507±501 ml／min，2580±474ml／min and 2610±517ml／min as˙VO2for parameter，respectively.There were a highly significant correlation between ˙VO2at EMGFTand ˙VO2at LAT（r＝0.97，P＜0.001），VAT（r＝0.91，P＜0.001），HRT（r＝0.76，P＜0.05）.EMGFT，LAT，VAT and HRT during trial were 157±20W，158±20W，162±21Wand 162±26Was watt for parameter，respectively.There was a highly significant correlation between watt at EMGFTand watt at LAT（r＝0.96，P＜0.001），VAT（r＝0.93，P＜0.001），HRT（r＝0.71，P＜0.05）.Conclusion：By the use of the method of EMGFTwhich by Matsumoto invented，it indicates that the method may determinate EMGFTand very efficiency and stabilization.These data suggest that there were a highly significant correlation between˙VO2or watt at EMGFTand ˙VO2or watt at LAT、VAT、HRT，and its order is EMGFT→LAT→VAT.These data indicate the method of determination EMGFTuse to the determination of AT.It is a non-invasive simple and easy.The method of HRT was instability，it indicates that HRT not suitable to measure AT.

EMGFT；LAT；VAT；HRT；AT；iEMG

1000-677X（2012）08-0091-07

2012-04-03；

2012-07-16

黃志強(qiáng)（1978-），男，江西東鄉(xiāng)人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體機(jī)能評(píng)定，Tel：（027）87943811，E-mail：tjz80＠163.com。

1.湖北第二師范學(xué)院 體育系，湖北 武漢430205；2.湖南科技大學(xué) 體育學(xué)院，湖南 湘潭411201；3.武漢體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)生理生化教研室，湖北 武漢430079

1.Department of Physical Education，Hubei University of Education，Wuhan 430205，China；2.Hunan University of Technology，Xiangtan 411201，China；3.Wuhan Sports University，Wuhan 430079，China.

G804.2

A