柔性表面靜坐的能量消耗水平與肌電特征分析

譚雅兮 劉耀天

摘 要：目的：評(píng)估座椅的表面材質(zhì)對(duì)肌肉活動(dòng)和能量消耗的影響，為久坐少動(dòng)的干預(yù)設(shè)計(jì)提供實(shí)證依據(jù)。方法： 20名健康大學(xué)生分別在傳統(tǒng)座椅、充氣墊、瑞士球上完成10分鐘的靜坐任務(wù)，使用MAX-Ⅱ氣體代謝分析儀收集受試者氣體代謝指標(biāo)，使用美國(guó)產(chǎn)NORAXON表面肌電儀分別記錄上下肢的肌電信號(hào)。數(shù)據(jù)使用重復(fù)測(cè)量方差分析和多元逐步回歸分析，以確定不同座位表面對(duì)能量消耗和肌肉活動(dòng)的影響。結(jié)果：瑞士球與傳統(tǒng)座椅（P=0.01）和充氣墊（P=0.00）之間產(chǎn)生的能量消耗均具有顯著性差異，傳統(tǒng)座椅與充氣墊之間無(wú)顯著性差異（P=0.55）;6塊肌肉之間的肌肉活動(dòng)差異具有顯著性（F=56.54，P=0.00），表面與肌電的交互效應(yīng)也具有顯著性差異（F=8.28，P=0.00）;逐步回歸分析顯示下肢肌肉中脛骨前肌與股直肌，下肢肌肉中腹外斜肌、股直肌、腹直肌和腹外斜肌在模型中均有顯著性差異。結(jié)論：充氣墊與傳統(tǒng)座椅相比能量消耗無(wú)顯著差異，瑞士球產(chǎn)生的能量活動(dòng)均高于前二者。從肌電活動(dòng)上看，充氣墊和瑞士球均高于傳統(tǒng)座椅。柔軟的支撐表面能增加核心與下肢肌群的活動(dòng)程度，長(zhǎng)此以往有助于增加能量消耗。

關(guān)鍵詞：瑞士球;充氣墊;能量消耗;積分肌電

中圖分類號(hào)：G804.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1009-9840（2021）02-0047-06

Analysis of energy consumption level and electromyography characteristics of flexible surface sitting

TAN Yaxi， LIU Yaotian

（School of Physical Education， Sichuan Normal University， Chengdu 610101， Sichuan， China）

Abstract：Objective： To evaluate the effect of the surface material of the seat on muscle activity and energy expenditure， and provide an empirical basis for the intervention design of sedentary and less active.Methods： 20 healthy college students completed a 10-minute sit-in task on a traditional seat， inflatable cushion， and Swiss ball. The MAX-II gas metabolism analyzer was used to collect the gas metabolism index of the subjects， and the NORXON surface electromyograph produced by the US was recorded separately. EMG signals of the upper and lower limbs. Data were analyzed using repeated measures analysis of variance and multiple stepwise regression analysis to determine the effects of different seating surfaces on energy expenditure and muscle activity.Results： The energy consumption between the Swiss ball and the traditional seat （P=0.01） and the inflatable cushion （P=0.00） was significantly different. There was no significant difference between the traditional seat and the inflatable cushion （P=0.55）. The difference in muscle activity between the 6 muscles was significant （F=56.54，P=0.00）， and the interaction between surface and myoelectricity was also significantly different （F=8.28，P=0.00）; stepwise regression analysis showed lower limbs In the muscle， the tibialis anterior and rectus femoris， the lower extremity muscles， the external oblique muscle， the rectus femoris， the rectus abdominis and the external oblique muscle were significantly different in the model. Conclusion： There is no significant difference in energy consumption between the inflatable cushion and the traditional seat. The energy activity of the Swiss ball is higher than the two. From the perspective of myoelectric activity， inflatable cushions and Swiss balls are higher than traditional seats. The soft， compliant support surface increases the activity of the core and lower limb muscles， which in the long run helps increase energy expenditure.

Key words： Swiss ball; inflatable cushion; energy consumption; integral myoelectric

收稿日期：2019-03-28

作者簡(jiǎn)介：譚雅兮（1995- ），女，四川攀枝花人，在讀碩士，研究方向體力活動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)。

久坐行為會(huì)導(dǎo)致許多健康問(wèn)題和負(fù)面影響[1-2]。近年來(lái)大量流行病調(diào)查證實(shí)，體力活動(dòng)不足與2型糖尿病、心血管疾病 ，肌肉含量減少，體重的增加與肥胖密切相關(guān)[3]，適當(dāng)?shù)捏w力活動(dòng)有助于降低這些疾病的發(fā)生概率。方春露[4]和Plachta[5]等研究表明，每日150卡路里，有助于控制體重的增加。我國(guó)關(guān)于體力活動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)[6]，在中國(guó)大約有三分之一的成年人以及三分之二的中老年人在一周的生活中沒(méi)有參與任何中等到高強(qiáng)度的體力活動(dòng)。在發(fā)展中國(guó)家，由于工作活動(dòng)的不斷減少，體力活動(dòng)的相對(duì)下降率最高[7]，因此找到能幫助久坐人群增加日常能量消耗的方法至關(guān)重要。除了體育鍛煉外，在日常工作中如何因地、因時(shí)進(jìn)行便捷而行之有效地提高能耗也越來(lái)越受到研究者的青睞。

Beers EA[8]等人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變不同類型的支撐表面和關(guān)節(jié)位置，調(diào)整人體坐姿狀態(tài)下的不穩(wěn)定性有助于增加肌肉的活動(dòng)量，可影響其能量消耗。相關(guān)研究在傳統(tǒng)座椅上加入泡沫墊作為不穩(wěn)定的支撐表面，結(jié)果顯示可能會(huì)對(duì)個(gè)體的能量消耗增加產(chǎn)生一定作用 [9-10]，且將不穩(wěn)定支撐表面與體重控制或減肥相結(jié)合還有待進(jìn)一步的探討。

瑞士球作為一種時(shí)下流行的健身器材，其彈性表面可促進(jìn)核心、脊柱和上肢的運(yùn)動(dòng)，增加肌肉活動(dòng)量與核心穩(wěn)定性[11]。坐于球形表面需要更多運(yùn)用下肢穩(wěn)定身體，使下肢肌肉活動(dòng)增加[12]。相關(guān)研究顯示，下肢缺乏活動(dòng)與代謝異常、胰島素和肌蛋白脂肪酶降低有所關(guān)聯(lián)[13-14]。因此，令久坐人群采用更健康的生活方式以及尋找其他途徑增加下肢肌肉組織活動(dòng)可能有助于減輕久坐少動(dòng)帶來(lái)的有害影響。此外，部分研究采用比較不同支撐表面的肌電圖（EMG）信號(hào)振幅差異，來(lái)反映不同支撐表面對(duì)人體的肌肉激活水平[15]。在McGill[16]等的研究中發(fā)現(xiàn)，坐于瑞士球與傳統(tǒng)座椅上的軀干肌肉激活水平并無(wú)差異;另一項(xiàng)研究卻認(rèn)為，上肢肌肉活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生小幅增加[17]，但已證明球體固有的不穩(wěn)定性會(huì)誘發(fā)軀干運(yùn)動(dòng)或需要軀干穩(wěn)定[18-19]。由于對(duì)坐在瑞士球與傳統(tǒng)座椅的上肢肌肉監(jiān)測(cè)產(chǎn)生了模棱兩可的發(fā)現(xiàn)，所以目前有必要將研究重點(diǎn)延展到進(jìn)一步評(píng)估其他肌肉的活動(dòng)，包括下肢肌肉的活動(dòng)中去。

充氣坐墊可提供舒適性并降低坐姿壓力，其通過(guò)能均勻分布臀部肌肉的壓力的特性已被廣泛用于解決輪椅使用者產(chǎn)生褥瘡的問(wèn)題[20]。由于坐于傳統(tǒng)座椅上肌肉活動(dòng)程度較低，不能提供增加能量消耗所必需的刺激。而充氣坐墊與瑞士球增加了坐姿狀態(tài)下的附加刺激與不穩(wěn)定性，坐于上面為了控制姿勢(shì)所需的肌肉活動(dòng)水平與整體新陳代謝較傳統(tǒng)座椅可能會(huì)有所增加[21]。

上述研究主要是討論非穩(wěn)定狀態(tài)下肌肉的肌電反應(yīng)，還鮮有研究分別評(píng)估傳統(tǒng)座椅、充氣墊、瑞士球3種支撐表面下坐姿狀態(tài)的能量消耗的差異及其致因，因此本研究目的：1）運(yùn)用間接測(cè)熱法確定傳統(tǒng)座椅、充氣坐墊和瑞士球的能量消耗水平;2）比較3種不同支撐表面間的肌肉活動(dòng)總體水平，旨在為久坐行為干預(yù)提供理論指導(dǎo)與依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以20名在校大學(xué)生為研究對(duì)象（表1），受試者均為自愿參加本研究，參與測(cè)試期間無(wú)慢性疾病、無(wú)骨骼肌肉損傷、未服用安眠類藥物，在測(cè)試前均閱讀并簽署知情同意書(shū)。

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)試儀器

采用體質(zhì)測(cè)試專用身高體重計(jì)測(cè)量受試者的身高體重并計(jì)算BMI指數(shù)，韓國(guó)VIVENTE-GOLD體成分儀測(cè)量身體成分。

使用美國(guó)AEI公司生產(chǎn)的MAX-Ⅱ氣體代謝分析儀收集受試者氣體代謝指標(biāo)，該設(shè)備采用混合氣箱法，已在國(guó)內(nèi)得到廣泛使用，測(cè)量的準(zhǔn)確性已得到驗(yàn)證[22]。心率由MAX-Ⅱ系統(tǒng)配備的心率帶PolarT31同步監(jiān)測(cè)。每次測(cè)試前均對(duì)儀器進(jìn)行熱機(jī)與校準(zhǔn)。在測(cè)試期間，為了保證儀器之間數(shù)據(jù)同步，測(cè)試人員在每分鐘第1秒開(kāi)始記錄。

肌電信號(hào)的監(jiān)測(cè)采用美國(guó)產(chǎn)NORAXON16導(dǎo)表面肌電儀，收集受試者上肢腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌以及下肢內(nèi)側(cè)腓腸肌、脛骨前肌和股直肌的肌電信號(hào)。在粘貼電極片前對(duì)受試者的皮膚進(jìn)行脫毛與擦拭酒精消毒。采用雙電極記錄方式，將電極片貼于肌腹隆起處，電極距離1 cm，測(cè)量時(shí)電極與肌肉下方的肌纖維方向一致，采樣頻率1 500 Hz，帶寬濾波為20～500 Hz。

瑞士球選擇2個(gè)不同尺寸（直徑55 cm和65 cm）用于調(diào)整受試者的坐姿高度，保持膝蓋90°彎曲;以及江蘇富林醫(yī)療設(shè)備有限公司生產(chǎn)的防褥瘡充氣坐墊（44 cm×43 cm×8.5 cm）作為測(cè)試時(shí)不同支撐表面。

1.2.2 測(cè)試方案

受試者在開(kāi)始測(cè)試前2小時(shí)內(nèi)禁食。測(cè)試前進(jìn)行人體成分測(cè)量，佩戴面罩與心率帶熟悉設(shè)備，粘貼肌電電極片，用膠帶加以固定以防脫落。

整個(gè)測(cè)試時(shí)間持續(xù)36 min，依次進(jìn)行3種不同的坐姿測(cè)試，分別是：1）坐在傳統(tǒng)座椅表面;2）坐在充氣坐墊上;3）坐在瑞士球上。每項(xiàng)測(cè)試時(shí)間為10 min，中間間隔2 min允許受試者站立調(diào)整（見(jiàn)圖1）。在測(cè)試前受試者坐在椅子上休息達(dá)到安靜狀態(tài)后，開(kāi)始測(cè)試。測(cè)試開(kāi)始時(shí)前2分鐘的靜坐數(shù)據(jù)不記錄。

測(cè)試期間要求受試者以自我感覺(jué)舒適的坐姿靜坐，雙腳平放于地面，與肩同寬。為了保證3個(gè)階段測(cè)試的腳部位置一致，測(cè)試人員在地板上標(biāo)記。在測(cè)試期間要求受試者膝蓋彎曲至90°，受試者膝蓋角度使用量角器進(jìn)行規(guī)范。測(cè)試時(shí)雙手放在大腿上，背部不靠于椅背且稍直，雙眼平視前方。在每10 min的實(shí)驗(yàn)期間給受試者觀看不會(huì)引起情緒心率提高的平緩紀(jì)錄片《藍(lán)色星球》緩解枯燥。

1.2.3 數(shù)據(jù)的處理與分析

將從MAX-Ⅱ中收集的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)制為每30 s的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)導(dǎo)出后，截取3個(gè)階段10 min的數(shù)據(jù)，通過(guò)VCO2和VO2指標(biāo)計(jì)算能量消耗（Energy expenditure，簡(jiǎn)稱EE），使用經(jīng)典的Weir公式EE（kcal/day）= 5.68VO2+1.59VCO2？傆b2.17Nu，基于3個(gè)10 min坐位期間的平均耗氧量分別算出3個(gè)10 min的總體能量消耗。通過(guò)公式RMS=[（1T）×∫1+TtrEMGt2dt]12在MATLAB7.0軟件中編寫(xiě)程序計(jì)算出每塊肌肉每分鐘的積分肌電。

使用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差;使用重復(fù)測(cè)量方差分析并評(píng)估不同座椅表面（傳統(tǒng)座椅、充氣墊和瑞士球）產(chǎn)生的能量消耗;使用多元逐步回歸分別對(duì)不同表面之間的積分肌電和積分肌電與相關(guān)生理指標(biāo)進(jìn)行回歸建模，分析其對(duì)能量消耗的影響。統(tǒng)計(jì)分析中顯著水平定義為P<0.05 ，非常顯著性水平定義為P<0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 不同支撐表面下受試者的能耗水平及生理指標(biāo)變化

2.1.1 能量消耗

如圖2所示，3種不同支撐表面下，10 min的能量消耗總體均值分別為：1）傳統(tǒng)座椅：14.54±3.85（Kcal/10 min）;2）充氣墊：14.30±3.64（Kcal/10 min）;3）瑞士球：16.20±5.28（Kcal/10 min）。采用重復(fù)測(cè)量方差分析的能量消耗配對(duì)比較結(jié)果揭示了3種不同座位表面之間的顯著差異，傳統(tǒng)座椅和瑞士球之間的能量消耗具有顯著性差異（P=0.01），充氣墊和瑞士球之間的能量消耗也具有顯著性差異（P=0.00），而傳統(tǒng)座椅與充氣墊之間無(wú)顯著性差異（P=0.55）。

通過(guò)后續(xù)成對(duì)比較分析顯示如圖3，男女坐于3種不同支撐表面能量消耗均存在顯著性差異（P=0.00）。男性的能量消耗在階段2時(shí)，較階段1有所下降，階段3的能量消耗最高。而女性的能量消耗總體變化幅值較小。

3種不同支撐表面下男女的生理指標(biāo)變化分別如表2與圖4所示。

2.1.2 呼吸商（RER）

呼吸商總體平均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為：0.84±0.05，0.83±0.05，0.82±0.05，均呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢(shì)。成對(duì)比較后表明，階段1與階段2（P=0.00）、階段3（P=0.00）的呼吸商具有顯著性差異，階段2與階段3的呼吸商無(wú)顯著性差異（P=0.06）。

2.1.3 心率（HR）

心率總體平均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為：72.72±8.80，72.24±8.45，73.07±8.53。除階段2與階段3心率具有顯著性差異（P=0.00）以外，1、2階段和1、3階段成對(duì)比較均無(wú)顯著性差異（P=0.09，P=0.52）。

2.1.4 呼吸頻率

呼吸頻率總體平均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為：17.4±4.68，17.84±3.97，17.89±4.40。成對(duì)比較后，階段1與階段2（P=0.00）、階段3（P=0.00）差異具有顯著性，階段2與階段3無(wú)顯著性差異（P=1.00）。男女呼吸頻率的差異具有顯著性（P=0.01）。

各指標(biāo)的男女變化情況分別如圖4所示。

5）積分肌電

采用3×6（表面×肌肉）的重復(fù)測(cè)量方差分析，結(jié)果顯示，3種不同表面具有顯著差異（F=6.75，P=0.00），6塊肌肉之間的肌電活動(dòng)差異具有顯著性（F=56.54，P=0.00），表面與肌電的交互效應(yīng)也具有顯著性差異（F=8.28，P=0.00）。

2.2 肌電活動(dòng)對(duì)能耗回歸預(yù)測(cè)

分別計(jì)算階段2減階段1、階段3減階段1的能量消耗和6塊肌肉的積分肌電數(shù)據(jù)，后將能量消耗的改變量作為因變量，積分肌電的作為自變量，采用多元逐步回歸算法查看階段1與階段2、階段1與階段3中，肌肉對(duì)能量消耗增加是否有貢獻(xiàn)。

如表3所示，在各個(gè)生理指標(biāo)與積分肌電對(duì)能耗的回歸預(yù)測(cè)模型1中，方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=5.02，P=0.00）。在各個(gè)指標(biāo)中，腹外斜肌、脛骨前肌、心率和呼吸頻率均具有顯著性差異。入選的腹外斜肌、脛骨前肌和心率這3項(xiàng)指標(biāo)對(duì)能量消耗的影響分別是0.104、0.135、0.171，所以3項(xiàng)指標(biāo)對(duì)能量消耗的影響從大到小依次為：心率（0.171）、脛骨前肌（0.135）、腹外斜肌（0.104）。

在生理指標(biāo)與積分肌電對(duì)能耗預(yù)測(cè)的模型2中（見(jiàn)表4），方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=22.83，P=0.00）。入選的腹直肌、腹外斜肌、股直肌、呼吸商、心率和呼吸頻率均具有顯著性差異，這6項(xiàng)指標(biāo)對(duì)能量消耗的影響分別是：0.277、-0.127、0.255、0.130、0.347、0.113。所以這6項(xiàng)指標(biāo)對(duì)能量消耗的影響從大到小依次為：心率（0.347）、腹直肌（0.277）、股直?。?.255）、呼吸商（0.130）、呼吸頻率（0.113）和腹外斜?。?0.127）。

3 討論

3.1 能量消耗的變化分析

本研究能量消耗結(jié)果顯示，在3個(gè)10 min的坐姿期間，坐在瑞士球上的能量消耗以及肌肉活動(dòng)有所增加，而充氣坐墊雖然在能量消耗上與傳統(tǒng)座椅并無(wú)較大差異，但充氣坐墊的肌肉活動(dòng)水平顯著高于傳統(tǒng)座椅。這也表明，坐在瑞士球或者充氣墊上增加了受試者坐姿的動(dòng)態(tài)變化，促進(jìn)了姿勢(shì)調(diào)整，由此帶來(lái)肌肉活動(dòng)的增加，從而達(dá)到能量消耗的增長(zhǎng)。另外，男女受試者坐于瑞士球時(shí)具有顯著性差異，男性受試者坐于瑞士球上時(shí)增加的能耗更多，女性受試者的能耗則趨于平緩，這與D.Clark等人[23]的研究有分歧，其研究發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)座椅與充氣坐墊能量消耗均高于傳統(tǒng)座椅，而充氣墊與瑞士球之間能量消耗無(wú)顯著性差異。但由于該研究?jī)H對(duì)女性受試者進(jìn)行能量消耗測(cè)量，而本研究存在性別差異的因素，是否可以認(rèn)為女性受試者對(duì)于不同表面的自適應(yīng)性與平衡可能較男性受試者來(lái)說(shuō)更為穩(wěn)定，在不同階段的交替中，女性可能會(huì)動(dòng)用更少的能耗與肌肉來(lái)適應(yīng)不同的支撐表面還有待進(jìn)一步探討。

研究表明，每日能量消耗增加50～150 kcal，有助于控制體重的增加[4]。而在本研究中坐在瑞士球上則與傳統(tǒng)座椅相比，10 min內(nèi)平均增加1.66 kcal或每小時(shí)9.96 kcal，按每日8小時(shí)工作時(shí)間計(jì)算，總能耗約在60 kcal。盡管能耗的數(shù)值在實(shí)際生活中可能會(huì)因?yàn)閭€(gè)體差異而有所不同，但相比之下仍然高于傳統(tǒng)座椅。雖然增長(zhǎng)的能量消耗較少，但在數(shù)周、數(shù)月甚至數(shù)年的過(guò)程中逐漸累積，增加的能量消耗水平仍十分可觀。

此外，在生理學(xué)指標(biāo)上，女性受試者在每階段均表現(xiàn)出平穩(wěn)過(guò)渡的趨勢(shì)，在傳統(tǒng)座椅向充氣墊和瑞士球轉(zhuǎn)換時(shí)，男性受試者心率有所降低，這時(shí)心率與能量消耗產(chǎn)生了接近的同向變化，在相關(guān)研究中[24]也有類似發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為瑞士球訓(xùn)練可降低安靜時(shí)交感神經(jīng)的緊張性，同時(shí)可能對(duì)緩解壓力有效用。

值得注意的是，除豎脊肌以外的5塊肌肉，在3個(gè)階段測(cè)試的過(guò)程中，積分肌電均呈現(xiàn)不同的正向增長(zhǎng)，而豎脊肌卻呈下降趨勢(shì)。換句話說(shuō)，坐在瑞士球或充氣墊時(shí)，下肢肌肉與核心肌肉活動(dòng)水平逐步增加。這與王澤熙等[25]研究結(jié)果一致，較堅(jiān)硬的座椅來(lái)說(shuō)，豎脊肌表面肌電疲勞程度下降，核心肌群穩(wěn)定性有所增加。這也說(shuō)明，坐在這樣多維柔性表面上較傳統(tǒng)座椅的堅(jiān)硬表面能減輕久坐所帶給腰部的壓力，將肌肉活動(dòng)分散至腹部核心肌群與下肢肌群，有利于緩解久坐人群的腰痛癥狀。

3.2 肌肉活動(dòng)與生理指標(biāo)的預(yù)測(cè)

通過(guò)多元逐步回歸的方法，探討了6塊肌肉的積分肌電值與相關(guān)生理指標(biāo)對(duì)能量消耗的影響，最終構(gòu)建的線性回歸模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。目前已有研究肯定了瑞士球在健身與康復(fù)方面的價(jià)值[26]，證明瑞士球在核心與下肢訓(xùn)練中具有實(shí)際效用。但對(duì)缺乏相關(guān)研究對(duì)坐于充氣墊與能量消耗增加量效關(guān)系的探討，也無(wú)法為本研究中的結(jié)論提供直接依據(jù)。McGill[15]等對(duì)瑞士球的研究發(fā)現(xiàn)，瑞士球雖然可以增加上肢與脊柱肌肉活動(dòng)，但核心肌肉活動(dòng)水平未見(jiàn)增加。這與本研究的模型輸出結(jié)果相悖，通過(guò)逐步回歸分析后發(fā)現(xiàn)，模型中階段1至階段3對(duì)能耗產(chǎn)生貢獻(xiàn)的肌肉主要有腹直肌、腹外斜肌、脛骨前肌和股直肌。且為了促進(jìn)核心肌肉與脊柱的穩(wěn)定性，需要通過(guò)地板給予人體的反作用力來(lái)保持平衡，因此下肢肌肉的活動(dòng)水平有所增長(zhǎng)，這與王丹丹[27]的研究結(jié)果也有相似之處。此外，針對(duì)瑞士球的部分訓(xùn)練研究認(rèn)為，進(jìn)行瑞士球訓(xùn)練明顯能提高人體核心穩(wěn)定性[28]。

從生理指標(biāo)上來(lái)看，除呼吸商外，心率與呼吸頻率均進(jìn)入模型。對(duì)于心率監(jiān)測(cè)是否能有效預(yù)測(cè)能量消耗已有部分研究對(duì)此進(jìn)行比較：王金昊等[29]進(jìn)行了跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)中的心率預(yù)測(cè)能耗效度研究，發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度的活動(dòng)被低估，而中小強(qiáng)度的能耗活動(dòng)則適用心率法的監(jiān)測(cè);Freedson與Miller[30]提及，用心率來(lái)預(yù)測(cè)能量消耗時(shí)，在同等VO2情況下，上肢活動(dòng)相比下肢活動(dòng)更易造成心率增加。由回歸預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，充氣墊引起的腹外斜肌和脛骨前肌活動(dòng)水平增加似乎并不能和心率水平有所關(guān)聯(lián)，但瑞士球的肌肉活動(dòng)和能耗與心率則呈同向變化，從引入模型的腹直肌、腹外斜肌和股直肌上看，上肢肌肉活動(dòng)稍活躍，因此也驗(yàn)證了上肢活動(dòng)更易引起心率水平增加這一觀點(diǎn)。而呼吸頻率在坐于充氣墊和瑞士球上得以增加是否由于肌肉活動(dòng)的增加所導(dǎo)致，還需要進(jìn)一步探討其共變的因果關(guān)系。

3.3 研究不足

本研究中男女樣本量較少，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否因?yàn)槟信詣e差異所導(dǎo)致，尚不明確，后續(xù)應(yīng)適當(dāng)增加男女樣本量進(jìn)行深入探討。

對(duì)于瑞士球與充氣坐墊的使用規(guī)格也要進(jìn)行劃分，需要考慮的是受試者可能會(huì)根據(jù)不同支撐表面的質(zhì)量或重量進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。此外，不同大小的充氣墊與瑞士球?qū)δ芎牡牟煌饔靡仓档眠M(jìn)一步評(píng)估，尋找在增加能耗的同時(shí)仍能保持坐姿舒適性的區(qū)間。

最后，在研究期間，所有受試者均被要求保持3個(gè)10分鐘的直立坐姿，但在實(shí)際生活中大部分人坐時(shí)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持完全直立。未來(lái)研究應(yīng)采取自我感覺(jué)舒適的坐姿或給受試者營(yíng)造一種辦公環(huán)境下的自然狀態(tài)評(píng)估能量消耗與肌肉活動(dòng)。

4 結(jié)論

1） 本研究表明，坐在瑞士球上的能量消耗較高，而充氣墊雖然與傳統(tǒng)座椅相比能耗增加幅值較小，但充氣墊與瑞士球這樣的多維柔性表面除了能動(dòng)員核心肌群與下肢肌群的活動(dòng)水平以外，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間久坐帶給腰背部的壓力可能具有一定緩解作用。針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間辦公人群所產(chǎn)生的慢性腰痛病等癥狀，可使用充氣坐墊或瑞士球緩解后背豎脊肌疲勞。

2） 充氣墊與瑞士球具有輕巧便攜的特性，可以考慮作為傳統(tǒng)座椅的替代品，在辦公區(qū)域進(jìn)行普及與推廣，用于改善體力活動(dòng)水平較低人群的現(xiàn)狀，增加能量消耗。

3） 在本研究中，不同支撐表面實(shí)際增加的能量消耗差異相對(duì)較小，但每日能量消耗也達(dá)到了每日最低50 kcal的水平以上，如在后續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，日積月累的能量消耗水平將會(huì)變得十分可觀。

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