基于表面肌電圖的針刺緩解腓腸肌群疲勞的評價(jià)①

邢方印，張莉，盧虎英，劉蘭群，李茜，井明鑫

基于表面肌電圖的針刺緩解腓腸肌群疲勞的評價(jià)①

邢方印1，張莉2，盧虎英3，劉蘭群3，李茜4，井明鑫5

目的 利用表面肌電圖評價(jià)針刺緩解腓腸肌疲勞的效果。方法20名男性健康志愿者負(fù)重直立提踵，疲勞發(fā)生后對腓腸肌局部(承筋穴)針刺15 min(針刺組)；4周后進(jìn)行第二次測試，疲勞發(fā)生后休息15 min(非針刺組)。記錄不同狀態(tài)下表面肌電信號和心率。結(jié)果兩組運(yùn)動后腓腸肌表面肌電值與運(yùn)動前相比升高(P＜0.05)，針刺組針刺后降低(P＜0.05)，休息組休息后升高(P＜0.05)。兩組運(yùn)動后心率明顯升高(P＜0.05)，針刺/休息后較運(yùn)動后減慢(P＜0.05)，降低量無顯著性差異(P＞0.05)。結(jié)論針刺可以緩解肌肉疲勞。

表面肌電圖；運(yùn)動疲勞；針刺；小波分析

骨骼肌是運(yùn)動的動力裝置，隨運(yùn)動時(shí)間延長，其速度及力量方面的性能降低，輸出功率下降，可以產(chǎn)生“骨骼肌疲勞”，出現(xiàn)局部肌肉的酸痛不適，傳統(tǒng)中醫(yī)歸結(jié)為經(jīng)絡(luò)不通、氣血運(yùn)行不暢、陰陽失衡，不通則痛。由于社會進(jìn)步帶來工作強(qiáng)度的不斷加大和分工的逐漸細(xì)化，導(dǎo)致工作中相同動作的重復(fù)率也逐漸加大，而這些動作使肌肉產(chǎn)生的反復(fù)運(yùn)動會造成骨骼肌疲勞，并被認(rèn)為是造成肌肉骨骼損傷的基本因素[1]，因此對骨骼肌疲勞進(jìn)行檢測和研究具有實(shí)際應(yīng)用意義。

表面肌電信號(surface electromyographic signal,sEMG)是從肌肉表面通過電極引導(dǎo)[2]，記錄下來的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動時(shí)的生物電信號。表面肌電技術(shù)以其無創(chuàng)性和便捷性的優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛認(rèn)為是評價(jià)肌肉功能狀況比較客觀的方法[3]。國外有實(shí)驗(yàn)研究提出在肌肉疲勞狀態(tài)下肌電信號功率譜的總功率或低頻/高頻比值會相應(yīng)增加[4-5]。利用小波變換的時(shí)、頻定位特性，可以對運(yùn)動過程中的非平穩(wěn)肌電信號進(jìn)行時(shí)變譜分析，提取局部細(xì)節(jié)特征而對噪聲不敏感，因此小波變換在表面肌電信號分析中越來越被認(rèn)為是有力的工具之一。

本試驗(yàn)觀察對健康志愿者負(fù)重提踵運(yùn)動過程中腓腸肌的表面肌電信號變化，利用小波分析將表面肌電進(jìn)行時(shí)間和頻率的局域變換[6-7]，同時(shí)結(jié)合心率改變，研究針刺干預(yù)對肌肉疲勞的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2009年7月～2010年7月北京中醫(yī)藥大學(xué)男性在讀碩士研究生20名，身體健康，平均年齡(25±1)歲，試驗(yàn)前2周內(nèi)無激烈體力活動(即沒有運(yùn)動后產(chǎn)生的肌肉酸痛)，無肌肉損傷。經(jīng)示范了解操作要領(lǐng)，并在知情同意書簽字?？紤]到肌電信號在個(gè)體間的差異，所以20名志愿者分別進(jìn)行兩次試驗(yàn)，一次進(jìn)行針刺干預(yù)(針刺組)；另一次試驗(yàn)在4周后僅進(jìn)行正常的休息(非針刺組)。1.2方法

1.2.1 主要儀器設(shè)備 ME6000-T8表面肌電儀：基本配置：ME 6000肌電測量儀1個(gè)；肌電導(dǎo)聯(lián)(雙通道)4條；USB數(shù)據(jù)通訊纜1條；CIF卡(256M/512M閃存)1塊；讀卡器1個(gè)；MegaWin 2.3A7軟件1套。I-330-C2+12ch生理多導(dǎo)儀器(J&J Engineering Biofeedback Equipment)：基本配置：J&J測量儀1個(gè)；心率測量線1條，J&J處理軟件1套。

1.2.2 測試動作 準(zhǔn)備活動后，志愿者肩負(fù)30 kg杠鈴，兩腳自然開立，直立提踵。要求每次提踵到最高點(diǎn)有1 s的停留，每次提踵的周期為2～3 s，完成10次直立提踵的時(shí)間要求在20～30 s。

1.2.3 針刺取穴 選取承筋穴進(jìn)行針刺，承筋穴位于在小腿后區(qū)，腘橫紋下5寸，腓腸肌兩肌腹間。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)操作 測試之前，利用生理儀記錄平靜狀態(tài)下的心率B0。之后進(jìn)行10次直立提踵，主觀感覺等級表(rating of perceived exercise,RPE)評級為 6～8 級，記錄30 s的表面肌電信號(S1)和心率(B1)。繼續(xù)進(jìn)行規(guī)定測試動作，當(dāng)RPE達(dá)到12級的時(shí)候開始計(jì)數(shù)做10次直立提踵后，記錄30 s的表面肌電信號(S2)和心率(B2)。

針刺組針刺15 min之后再進(jìn)行10次直立提踵，并記錄30 s的表面肌電信號(S3)和心率(B3)。

非針刺組4周后相同時(shí)段進(jìn)行，將針刺15 min改為同步休息15 min，其他均同針刺組。

將表面肌電數(shù)據(jù)的高頻值和低頻值進(jìn)行小波變換，對分析結(jié)果和心率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

1.2.5 RPE使用方法 RPE測試方法：在運(yùn)動現(xiàn)場，放一塊RPE木板。鍛煉者在運(yùn)動過程中，指出自我感覺是第幾號，以此來判斷疲勞程度。見表1。

表1 主觀感覺等級表

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料組內(nèi)比較采用配對t檢驗(yàn)，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 表面肌電值 兩組運(yùn)動后腓腸肌表面肌電值(S2)較未疲勞狀態(tài)下(S1)升高(P＜0.05)；兩組運(yùn)動后表面肌電低頻/高頻值升高量(S2-S1)無顯著性差異(P＞0.05)。針刺組針刺后腓腸肌表面肌電值(S3)較運(yùn)動后(S2)降低(P＜0.05)，非針刺組休息后腓腸肌表面肌電值(S3)較運(yùn)動后(S2)升高(P＜0.05)，針刺組表面肌電值升高量(S3-S2)低于非針刺組(P＜0.05)。見表2。

2.2 心率 兩組經(jīng)過運(yùn)動后心率均明顯升高(P＞0.05)，且升高量(B2-B1)無顯著性差異(P＞0.05)；兩組針刺/休息后心率(B3)較運(yùn)動疲勞發(fā)生后(B2)減慢(P＜0.05)；降低量(B2-B3)無顯著性差異(P＞0.05)。見表3。

表2 兩組在不同狀態(tài)時(shí)腓腸肌表面肌電值比較

表3 兩組不同狀態(tài)下心率比較(次/min)

3 討論

骨骼肌系統(tǒng)在中醫(yī)理論中被歸屬于經(jīng)筋系統(tǒng)，《靈樞?經(jīng)筋》曾多次提到“以痛為腧”的治療原則，這也提示在受累肌肉局部進(jìn)行針刺可以有效緩解肌肉的疲勞狀態(tài)，而以往的研究工作也證明針刺對緩解上肢肌肉疲勞的有效性[8]。本試驗(yàn)通過表面肌電信號變化也表明，針刺具有緩解下肢運(yùn)動肌肉疲勞的作用。

針刺后穴位局部發(fā)生變化，針刺能使穴位的氧分壓發(fā)生改變[9-10]，促進(jìn)局部微循環(huán)[11]，能使穴位鄰近的同經(jīng)穴點(diǎn)處經(jīng)皮二氧化碳釋放量明顯增加[12]，穴位pH值降低比非經(jīng)穴位的幅度要大[13]，這些都表明針刺能夠增加微循環(huán)灌注量，提升組織氧利用率，明顯提高局部能量代謝，改變局部細(xì)胞所存在的物理環(huán)境，并通過這樣的變化影響細(xì)胞的代謝。另外有研究表明，針刺還可以提高大鼠肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶的活性，維持肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度穩(wěn)態(tài)[14]，通過運(yùn)動疲勞大鼠骨骼肌線粒體的抗氧化酶活性，從而有效地緩解疲勞[15-16]。

同時(shí)，心率可以作為評定機(jī)體疲勞的簡易指標(biāo)[17-18]，驗(yàn)證運(yùn)動疲勞發(fā)生后心率升高，以及疲勞程度緩解后心率也隨之變緩慢。

針刺局部穴位(承筋穴)可以改善腓腸肌收縮功能，促進(jìn)腓腸肌疲勞的緩解。

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Effects of Acupuncture on Gastrocnemius Fatigue:Based on Surface Electromyography

XING Fang-yin,ZHANG Li,LU Hu-ying,et al.Department of Rehabilitation,Beijing Geriatrics Hospital,Beijing 100095,China

ObjectiveTo explore the effect of acupuncture on gastrocnemius fatigue.Methods20 healthy volunteers were selected.According to the rating of perceived exercise(RPE)table,when exercise-induced fatigue occurred,the volunteers were needled in Point Chengjin for 15 minutes(acupuncture group).4 weeks later,they just rest after exercise-induced fatigue occurred for the second time for 15 minutes(non-acupuncture group).The data of surface electromyographic signal(sEMG)and heart rate were collected.ResultsThe value of low frequency/high frequency(LF/HF)of sEMG of both groups was higher after exercise.The acupuncture group decreased after acupuncture(P＜0.05),the non-acupuncture group increased after rest(P＜0.05).The heart rate of both groups increased significantly after exercise(P＜0.01),and decreased after acupuncture and rest(P＜0.05),and there was no significant difference in the decrement between 2 groups(P＞0.05).ConclusionAcupuncture can relieve gastrocnemius fatigue.

surface electromyography;exercise-induced fatigue;acupuncture;wavelet transform

[本文著錄格式]邢方印，張莉，盧虎英，等.基于表面肌電圖的針刺緩解腓腸肌群疲勞的評價(jià)[J].中國康復(fù)理論與實(shí)踐,2012,18(6):588-590.

10.3969/j.issn.1006-9771.2012.06.027

1.北京老年醫(yī)院康復(fù)科，北京市100095；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，北京市100029；3.中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院中醫(yī)康復(fù)科，北京市100068；4.中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京市100053；5.國家康復(fù)輔具研究中心附屬康復(fù)醫(yī)院中醫(yī)科，北京市100176。作者簡介：邢方印(1985-)，男，黑龍江哈爾濱市人，碩士，醫(yī)師，主要研究方向：針灸推拿。通訊作者：張莉。

R872.7

A

1006-9771(2012)06-0588-03

2011-09-08

2011-12-31)

·專題·