基于TMG技術(shù)評(píng)定肌肉狀態(tài)與血液指標(biāo)的比較研究

韓 哲

（湖北省體育科學(xué)研究所，湖北 武漢 430205）

目前傳統(tǒng)血液指標(biāo)生化監(jiān)控方式一直是運(yùn)動(dòng)隊(duì)長期使用的訓(xùn)練監(jiān)控方法，教練員和科研人員在日常訓(xùn)練與指標(biāo)反饋情況中，及時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)員身體應(yīng)激情況和運(yùn)動(dòng)機(jī)能恢復(fù)情況做一定的評(píng)估，及時(shí)科學(xué)地運(yùn)用相關(guān)生理生化指標(biāo)的測試與結(jié)論分析，以避免運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)過度訓(xùn)練導(dǎo)致肌肉傷病情況的出現(xiàn)[1]。但血液測試主要反映的是身體整體的情況，無法準(zhǔn)確定位疲勞肌肉。同時(shí)反復(fù)的抽血有創(chuàng)測試，往往給運(yùn)動(dòng)員帶來一定的心理壓力和抵制情緒，而且血液測試往往需要精密的實(shí)驗(yàn)室檢測和嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求。因此如何通過簡便無創(chuàng)技術(shù)來準(zhǔn)確測量肌肉疲勞狀態(tài)一直備受科研人員關(guān)注。

TMG（Tensio-myography）是在20世紀(jì)80年代后期由歐洲電氣工程領(lǐng)域的專家同眾多科研機(jī)構(gòu)的專家共同合作發(fā)明的，是用一種非侵入式的測試方法去研究肌肉收縮性質(zhì)的設(shè)備[2-3]。具體用于分析某一表層肌肉的肌纖維類型以及所測試肌肉的疲勞或緊張狀態(tài)，可以評(píng)測肌肉功能、時(shí)間及形態(tài)上的對(duì)稱性，而且臨床上亦用于在肌肉損傷發(fā)生的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速診斷，并對(duì)后續(xù)康復(fù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測[4-6]。國外已經(jīng)將其應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)比賽后力量訓(xùn)練的肌肉疲勞反應(yīng)特征研究和肌肉損傷的康復(fù)訓(xùn)練監(jiān)控等研究領(lǐng)域，并具有較好的靈敏度和重復(fù)性[7-9]。跟隊(duì)監(jiān)控中可以通過TMG對(duì)肌肉狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)跟蹤檢測，再依據(jù)分析結(jié)果評(píng)估運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的大小是否得當(dāng)，對(duì)監(jiān)控訓(xùn)練計(jì)劃的調(diào)整與實(shí)施提供了科學(xué)化的參考依據(jù)。同時(shí)TMG也能夠快速、準(zhǔn)確、靈敏地檢測到人體表層肌肉訓(xùn)練后的疲勞程度[10]。

本研究將應(yīng)用此項(xiàng)TMG無創(chuàng)肌肉狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，檢測目標(biāo)測試肌肉經(jīng)過冬訓(xùn)一周大強(qiáng)度訓(xùn)練后所產(chǎn)生的相關(guān)變化來分析其疲勞狀態(tài)，并與傳統(tǒng)血液指標(biāo)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行比較，以判斷基于TMG技術(shù)評(píng)定肌肉狀態(tài)與血液指標(biāo)是否具有內(nèi)在一致性。旨在把此項(xiàng)無創(chuàng)性的評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用于競技體育科研訓(xùn)練監(jiān)控中，防止過度訓(xùn)練，預(yù)防疲勞損傷，為優(yōu)化訓(xùn)練效果提供理論支持與現(xiàn)實(shí)參考依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 基于TMG技術(shù)對(duì)評(píng)定肌肉狀態(tài)與血液指標(biāo)進(jìn)行比較研究。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 以“TMG肌肉狀態(tài)測試”或“血液生化指標(biāo)”為關(guān)鍵詞或主題，查閱了武漢體育學(xué)院圖書館、中國知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)庫等，搜索到相關(guān)文獻(xiàn)139篇，主要參考文獻(xiàn)27篇，作為本次研究測試和數(shù)據(jù)分析的理論依據(jù)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法 依據(jù)教練員訓(xùn)練計(jì)劃安排，選取冬訓(xùn)過程中的大強(qiáng)度訓(xùn)練周，進(jìn)行為期1周的血液生化指標(biāo)監(jiān)控和基于TMG技術(shù)的肌肉狀態(tài)評(píng)估測試。

訓(xùn)練計(jì)劃：訓(xùn)練周共安排13堂課，周一、三、五為上下午訓(xùn)練，周二、四在原有上下午基礎(chǔ)上，晚上增加1堂技術(shù)訓(xùn)練課，周六僅安排上午訓(xùn)練。每堂訓(xùn)練課為3h。訓(xùn)練內(nèi)容包括技術(shù)訓(xùn)練、多球訓(xùn)練、體能訓(xùn)練等。

1.2.3 測試法

1.2.3.1 測試方案 測試對(duì)象為湖北省體育局乒乓球羽毛球運(yùn)動(dòng)管理中心羽毛球隊(duì)16名運(yùn)動(dòng)員，其中男運(yùn)動(dòng)員10名，女運(yùn)動(dòng)員6名，均為國家一級(jí)運(yùn)動(dòng)員。在大強(qiáng)度訓(xùn)練周，周一早晨7：30、周六上午訓(xùn)練課結(jié)束以后、周日早晨7：30、次周周一早晨7：30的4個(gè)時(shí)間段，分別對(duì)每名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行指尖血液的采集，并同時(shí)利用肌肉狀態(tài)測試儀TMG1000，對(duì)目標(biāo)肌肉進(jìn)行測試。根據(jù)羽毛球運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，本研究測試的目標(biāo)肌肉為胸大?。≒M）和股直?。≧F）。再進(jìn)行TMG測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于平躺體位，通過讓運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行目標(biāo)肌肉的主動(dòng)收縮，尋找肌肉肌腹隆起的最高點(diǎn)位置，將傳感器探頭放置于此位置進(jìn)行測試。為確保每次測試的位置相同，使用記號(hào)筆標(biāo)記該點(diǎn)位置，并且叮囑運(yùn)動(dòng)員在本周測試過程中注意標(biāo)記點(diǎn)，隨時(shí)進(jìn)行重復(fù)標(biāo)記。

1.2.3.2 測試指標(biāo) 血液指標(biāo)包括：血紅蛋白（Hb）（利用的測試器材為血紅蛋白儀，型號(hào)為優(yōu)利特URIT-12（中國））、尿素氮（BUN）、肌酸激酶（CK）（利用的測試器材為全自動(dòng)生化儀，型號(hào)為優(yōu)利特URIT-810（中國））。

肌肉狀態(tài)測試指標(biāo)包括：最大徑向位移（Dm）、收縮時(shí)間（Tc）；測試的目標(biāo)肌肉有：胸大肌（PM）、股直?。≧F）；利用的測試器材為無創(chuàng)肌肉狀態(tài)測試儀，型號(hào)為TMG1000（斯洛文尼亞）。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 全部數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，通過SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，指標(biāo)數(shù)值均以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。對(duì)同一指標(biāo)不同時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)采用單因素方差分析，利用相關(guān)系分析分別對(duì)同一時(shí)間段血液指標(biāo)數(shù)據(jù)與TMG測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié) 果

2.1 大強(qiáng)度訓(xùn)練周前后目標(biāo)肌肉狀態(tài)的變化 從表1可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過1周的大強(qiáng)度訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)員胸大肌和股直肌最大徑向位置（Dm）呈下降趨勢。周六上午訓(xùn)練課結(jié)束后為最低值，與周一早晨測試值存在顯著性差異（P＜0.05）；周日早晨略微回升，胸大肌仍存在顯著性差異（P＜0.05），但股直肌無顯著性差異（P＞0.05）；次周周一早晨基本恢復(fù)到原來水平。然而運(yùn)動(dòng)員目標(biāo)肌肉收縮時(shí)間（Tc）則呈上升趨勢，周六上午訓(xùn)練課結(jié)束后為最高值，其中胸大肌與周一早晨測試值有明顯差異（P＜0.05），股直肌存在非常明顯差異（P＜0.01）。周日早晨測試值逐漸降低，到次周周一早晨下降，基本恢復(fù)到原有水平，胸大肌無顯著性差異（P＞0.05），但股直肌仍存在顯著性差異（P＜0.05）。

2.2 大強(qiáng)度訓(xùn)練周前后血液生化指標(biāo)的變化 由表2可知，一周大強(qiáng)度訓(xùn)練后血紅蛋白略微下降，且不存在明顯差異。尿素氮訓(xùn)練后出現(xiàn)上升，周六上午訓(xùn)練結(jié)束后達(dá)到最高值，且與訓(xùn)練前周一有明顯差異（P＜0.05）；周日和次周周一逐漸下降恢復(fù)到原來水平，無顯著性差異（P＞0.05）。肌酸激酶訓(xùn)練后呈現(xiàn)明顯上升，周六訓(xùn)練結(jié)束后達(dá)到峰值；周日僅略微下降，且均與訓(xùn)練前周一存在非常顯著性差異（P＜0.01）；次周周一下降明顯，與訓(xùn)練前無明顯差異（P＞0.05）。

2.3 TMG技術(shù)測試指標(biāo)與血液生化指標(biāo)的相關(guān)性 從表3可以看出，血紅蛋白與肌肉狀態(tài)測試指標(biāo)Dm和Tc均無明顯相關(guān)。尿素氮與目標(biāo)測試肌肉的最大徑向位移（Dm）呈現(xiàn)低相關(guān)性（r=-0.508；r=-0.578），但無顯著性差異（P＞0.05）；與目標(biāo)肌肉的收縮時(shí)間（Tc）也呈現(xiàn)低相關(guān)性（r=0.556；r=0.618），且有顯著性差異（P＜0.05）。肌酸激酶與胸大肌和股直肌的Dm值有明顯負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.836和r=-0.889，且呈顯著性差異（P＜0.05）；同時(shí)與Tc值也存在明顯相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.821和r=0.873，且呈顯著性差異（P＜0.05）。

3 分析與討論

3.1 大強(qiáng)度訓(xùn)練周對(duì)肌肉狀態(tài)的影響分析 TMG測試提供了肌肉的力學(xué)特性和收縮能力的數(shù)字信息，其中包括肌肉的最大徑向位移(Dm：Displacement)、收縮時(shí)間(Tc：Contraction Time)、延遲時(shí)間(Td：Delay Time)、持續(xù)時(shí)間(Ts：Sustain Time)和放松時(shí)間(Tr：Relaxation Time) 。

本研究中應(yīng)用肌肉的最大徑向位移（Dm）和收縮時(shí)間（Tc）作為評(píng)價(jià)肌肉狀態(tài)的指標(biāo)。肌肉的最大徑向位移(Dm)表示肌肉接受刺激過程中橫向移動(dòng)的最大數(shù)值，它由肌腹的徑向位移決定，表示了肌肉的僵硬度或是肌張力的大小[4]。收縮時(shí)間(Tc)即骨骼肌在作等長單收縮過程中從刺激開始到張力達(dá)到最大值時(shí)的時(shí)間[11]。這體現(xiàn)了骨骼肌的收縮速度和收縮能力。所選取的目標(biāo)測試肌肉為胸大肌和股直肌，在羽毛球技術(shù)訓(xùn)練過程中，胸大肌主要為揮拍動(dòng)作的主要發(fā)力肌肉，而股直肌則為下肢移動(dòng)的主要發(fā)力肌肉。同時(shí)在力量體能訓(xùn)練過程中，胸大肌和股直肌也是主要的目標(biāo)訓(xùn)練肌肉。通過1周的大強(qiáng)度訓(xùn)練后，胸大肌和股直肌的最大徑向位移（Dm）在訓(xùn)練后出現(xiàn)明顯下降，說明其肌肉的僵硬度提高（肌張力降低），而收縮時(shí)間（Tc）在訓(xùn)練后出現(xiàn)明顯上升，說明肌肉反應(yīng)時(shí)間出現(xiàn)延長?？傮w而言，2項(xiàng)指標(biāo)的結(jié)果綜合反映出胸大肌和股直肌在一周大強(qiáng)度訓(xùn)練后肌肉出現(xiàn)明顯疲勞，而導(dǎo)致肌肉僵硬反應(yīng)下降。經(jīng)過2天時(shí)間的休息，運(yùn)動(dòng)員的Dm值和Tc值逐漸恢復(fù)正常水平，表明肌肉疲勞得到了一定程度的緩解。這一點(diǎn)也充分證明了Tc值代表肌肉的收縮時(shí)間，值越小代表肌肉的收縮速度越快，而Dm值代表肌肉的徑向位移，值越大表示肌肉越放松。

表1 大強(qiáng)度訓(xùn)練周運(yùn)動(dòng)員不同時(shí)點(diǎn)胸大肌和股直肌Dm（mm）和Tc（ms）測試值

表2 大強(qiáng)度訓(xùn)練周運(yùn)動(dòng)員不同時(shí)點(diǎn)血液生化指標(biāo)測試值

表3 胸大肌和股直肌肌肉狀態(tài)指標(biāo)與血液生化指標(biāo)的相關(guān)性

3.2 大強(qiáng)度訓(xùn)練周對(duì)血液生化指標(biāo)的影響分析 血紅蛋白（Hb）俗稱血色素，是紅細(xì)胞中一種含鐵的蛋白質(zhì)。血紅蛋白的主要生理功能是運(yùn)輸氧和二氧化碳，并對(duì)酸性物質(zhì)起緩沖作用，參與體內(nèi)的酸堿平衡調(diào)節(jié)。血紅蛋白的含量對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力影響很大，對(duì)耐力運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)素質(zhì)尤為重要[12-14]。一般來說，血紅蛋白主要用于評(píng)價(jià)存在激烈身體對(duì)抗的項(xiàng)目（如摔跤、柔道、拳擊、橄欖球等）的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，在這類項(xiàng)目中可以用血紅蛋白來評(píng)價(jià)一堂課或一個(gè)訓(xùn)練日的訓(xùn)練強(qiáng)度。本研究通過冬訓(xùn)一周的大強(qiáng)度訓(xùn)練后，可以發(fā)現(xiàn)血紅蛋白變化并不明顯，其原因主要是與羽毛球項(xiàng)目自身運(yùn)動(dòng)特征有關(guān)。羽毛球?qū)儆谝环N隔網(wǎng)對(duì)抗類項(xiàng)目，而非純粹的體能類項(xiàng)目，在強(qiáng)調(diào)以技術(shù)為主的訓(xùn)練基礎(chǔ)上，逐漸增加對(duì)體能的需求。在安排整個(gè)大強(qiáng)度訓(xùn)練周時(shí)，并未安排長時(shí)間有氧訓(xùn)練課。因此對(duì)血紅蛋白的影響并不顯著。

尿素（BUN）是體內(nèi)蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝的最終產(chǎn)物[15]。正常生理活動(dòng)是，尿素的生成和排泄處于平衡狀態(tài)，使血尿素濃度保持相對(duì)穩(wěn)定[16]。身體對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)性越差，則尿素生成越多。血尿素的高低反映著機(jī)體蛋白質(zhì)氨基酸分解代謝的狀況[17]。長時(shí)間運(yùn)動(dòng)中，氨基酸分解代謝增強(qiáng)，氨的生成增加，生成的氨大部分被肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化為尿素，這些尿素會(huì)在血液中逐漸積累，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長則積累越多，因此可以作為評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)量的主要指標(biāo)[18]。本周的大強(qiáng)度訓(xùn)練后，尿素氮在訓(xùn)練課結(jié)束后呈明顯上升，且呈現(xiàn)顯著性差異，表明本周訓(xùn)練的強(qiáng)度達(dá)到之前研究所需求的大強(qiáng)度的目的。而周日和次周周一測試值的逐漸恢復(fù)，說明本周大強(qiáng)度訓(xùn)練并未產(chǎn)生疲勞的積累和運(yùn)動(dòng)員的不適應(yīng)，對(duì)下周的訓(xùn)練也未造成不利影響，完全達(dá)到教練員的訓(xùn)練需求。

肌酸激酶是主要存在于骨骼肌肌細(xì)胞中的肌酸激酶，屬于骨骼肌內(nèi)參與能量代謝所必須的一種酶[19]。正常情況下，肌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整、功能正常，使CK極少透出細(xì)胞膜[20]。短時(shí)間的運(yùn)動(dòng)對(duì)血清肌酸激酶活性沒有影響，只有長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)才能引起肌酸激酶活性增加，并隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長，血清肌酸激酶活性出現(xiàn)顯著增加[21]。一般而言，運(yùn)動(dòng)后CK活性立即升高，8～16h出現(xiàn)高峰，48或72h后恢復(fù)到正常水平[22]。因此，血清CK活性的變化可作為評(píng)定肌肉承受刺激和骨骼肌微細(xì)損傷及其適應(yīng)與恢復(fù)的敏感的生化指標(biāo)[23]。劇烈運(yùn)動(dòng)后CK會(huì)顯著升高，CK的影響因素有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間長短、訓(xùn)練水平、運(yùn)動(dòng)方式和性別[24]。本研究經(jīng)過大強(qiáng)度訓(xùn)練周后，肌酸激酶呈顯著性升高，表明本周的訓(xùn)練強(qiáng)度較大，這與尿素氮指標(biāo)測試結(jié)果一致。同時(shí)也說明本周訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員局部肌肉存在一定程度的肌纖維損傷，導(dǎo)致肌細(xì)胞的通透性增加，造成血液中的肌酸激酶增加。次周周一的肌酸激酶的測試值，也表明這種肌纖維的損傷能夠通過正常休息得到恢復(fù)。

3.3 肌肉狀態(tài)與血液生化指標(biāo)相關(guān)性分析 通過表3的相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn)，血紅蛋白指標(biāo)由于其主要是評(píng)估肌肉的攜氧能力，因此與評(píng)估肌肉狀態(tài)的最大徑向位移（Dm）和收縮時(shí)間（Tc）之間無相關(guān)性，尿素氮指標(biāo)與肌肉狀態(tài)測試指標(biāo)Tc值之間存在低相關(guān)性，其主要原因可能是尿素氮作為蛋白質(zhì)和氨基酸的代謝產(chǎn)物。當(dāng)機(jī)體處于長時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)大量蛋白質(zhì)和氨基酸分解，而此時(shí)肌肉也一定處于一定程度的疲勞狀態(tài)。因此才會(huì)產(chǎn)生尿素氮與肌肉狀態(tài)指標(biāo)之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。肌酸激酶與最大徑向位移和收縮時(shí)間呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，其中CK值與Dm呈負(fù)相關(guān)，即當(dāng)CK值升高時(shí)，Dm值呈現(xiàn)下降。而Tc值與CK值呈正相關(guān)，即當(dāng)CK值升高時(shí)，Tc值也同步上升。其原因主要是因?yàn)镃K值是骨骼肌肌細(xì)胞內(nèi)一種反應(yīng)能量代謝非常主要的酶物質(zhì)。只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度提升時(shí)，肌纖維產(chǎn)生微細(xì)損傷才會(huì)從肌細(xì)胞滲出到血液中，而此時(shí)通過肌肉狀態(tài)測試儀也可以通過Dm值和Tc值準(zhǔn)確判斷肌肉的狀態(tài)和損傷情況。二者之間的高度相關(guān)性也表明，肌肉狀態(tài)測試儀的靈敏度與傳統(tǒng)血液生化指標(biāo)肌酸激酶靈敏度相同，都可以準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)生肌肉的微細(xì)損傷以及疲勞。傳統(tǒng)血液生化測試肌酸激酶值需要進(jìn)行有創(chuàng)測試，且需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。同時(shí)肌肉狀態(tài)測試儀便于攜帶且測試無創(chuàng)傷，在訓(xùn)練場就可以開展測試。最重要的是，相比傳統(tǒng)方式，肌肉狀態(tài)測試儀可以準(zhǔn)確定位于某塊肌肉的損傷及疲勞情況，相對(duì)于肌酸激酶更能說明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練情況及肌肉微細(xì)損傷情況。

4 結(jié) 論

1）血紅蛋白（Hb）指標(biāo)與肌肉狀態(tài)2項(xiàng)指標(biāo)之間無明顯相關(guān)性；肌肉狀態(tài)Tc值與尿素氮（BUN）指標(biāo)之間僅僅只存在著較低相關(guān)性，因此基于TMG技術(shù)評(píng)定肌肉狀態(tài)無法評(píng)價(jià)全身的疲勞狀態(tài)。

2）肌肉狀態(tài)Dm值與肌酸激酶（CK）指標(biāo)呈明顯負(fù)相關(guān)，即當(dāng)CK值升高時(shí)，Dm值呈現(xiàn)下降。而肌肉狀態(tài)Tc值與肌酸激酶（CK）呈明顯正相關(guān)，即當(dāng)CK值升高時(shí)，Tc值也同步上升。因此基于TMG技術(shù)評(píng)定肌肉狀態(tài)主要評(píng)價(jià)局部肌肉的疲勞，并能準(zhǔn)確反饋肌肉的疲勞程度。

3）基于TMG技術(shù)評(píng)定肌肉狀態(tài)測試方法簡便易操作且方便攜帶、不受環(huán)境限制、隨時(shí)可在訓(xùn)練場地開展測試，可以作為新的無創(chuàng)訓(xùn)練監(jiān)控技術(shù)廣泛運(yùn)用于競技體育中。