高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練對(duì)表面肌電影響的實(shí)驗(yàn)研究

譚璐 陳婷婷 楊宇航 蔡麗 毛程波 錢建龍

高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（HIIT）是指以≥無氧閾或最大乳酸閾穩(wěn)態(tài)的負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行多次持續(xù)時(shí)間為幾秒到幾分鐘的練習(xí)，每?jī)纱尉毩?xí)之間安排使練習(xí)者不足以完全恢復(fù)的靜息或低強(qiáng)度練習(xí)的訓(xùn)練方法，對(duì)提高有氧耐力、無氧耐力，改善血壓，改善心血管機(jī)能，維持肌肉成分都有益處。骨骼肌在興奮時(shí)，會(huì)由于肌纖維動(dòng)作電位的傳導(dǎo)和擴(kuò)布，而發(fā)生電位變化，這種電位變化稱為肌電。用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒐趋兰∨d奮時(shí)發(fā)生的電位變化引導(dǎo)、記錄所得到的圖形，稱為肌電圖。利用 EM G記錄、研究肌肉疲勞是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)中常用的方法，作為一種簡(jiǎn)單、無創(chuàng)傷、可定量的研究方法，它可研究局部肌肉疲勞過程中的變化特征，對(duì)揭示肌肉疲勞機(jī)制和在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中判斷疲勞、指導(dǎo)訓(xùn)練有一定的意義。關(guān)于高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練和表面肌電的研究有很多，但高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練對(duì)表面肌電影響的研究較少，本項(xiàng)目通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)量體育專業(yè)女生在高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練狀態(tài)下對(duì)sEMG影響的實(shí)驗(yàn)研究，從sEMG的角度分析，了解其肌肉功能狀態(tài)。

1 研究對(duì)象及研究方法

1.1研究對(duì)象

在江漢大學(xué)在校學(xué)生中選取10名體育專業(yè)女生，年齡在19-21歲，體重（50.20±5.35）kg，身高（160.91±5.32）cm，身體狀況均健康。

1.2 研究方法

1.2.1文獻(xiàn)資料法

通過互聯(lián)網(wǎng)和中國(guó)知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫(kù)，以及和本次研究課題有關(guān)的圖書、期刊等相關(guān)資料，為論文撰寫提供豐富的資料，為后期研究的順利開展奠定基礎(chǔ)。

1.2.2 HIIT訓(xùn)練方法

上午與下午分別進(jìn)行高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練：1-1.5min全力跑，間歇4-5min，再次全力跑，共跑8次，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度不變，次間間歇不完全恢復(fù)。每訓(xùn)練三天休息一天。

1.2.3測(cè)定方法

采用Cometa公司生產(chǎn)的16通道表面肌電儀和EMG and Motion Tools信號(hào)采集軟件對(duì)研究對(duì)象的腹直肌、股四頭肌、脛骨前肌的sEMG信號(hào)進(jìn)行收集和分析，

1.2.4統(tǒng)計(jì)方法

本實(shí)驗(yàn)采用SPSS 13統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

表面肌電（surface electromyography， sEMG），是從肌肉表面通過電極引導(dǎo)而記錄下來的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)。表面肌電所引導(dǎo)記錄的是整塊肌肉的綜合電活動(dòng)，它與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)性，因而能在一定的程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)，同時(shí)具有操作簡(jiǎn)便，無損傷和無痛苦等優(yōu)點(diǎn);其可以無創(chuàng)多通道定時(shí)定量監(jiān)測(cè)反映肌肉收縮狀態(tài)，可有效準(zhǔn)確研究肌肉疲勞和肌肉損傷的狀況。通過對(duì)骨骼肌表面肌電變化的分析，能夠有效監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)者骨骼肌運(yùn)動(dòng)疲勞的發(fā)生和程度。學(xué)生在高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)不同程度的肌肉疲勞。骨骼肌疲勞的表現(xiàn)形式應(yīng)理解為肌肉力量的下降及其輸出的不穩(wěn)定性，肌肉的反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)。而且以上情況可以通過sEMG指標(biāo)反應(yīng)。研究表面sEMG頻域指標(biāo)主要反映骨骼肌的放電頻率，當(dāng)運(yùn)動(dòng)疲勞發(fā)生時(shí)，頻域指標(biāo)會(huì)發(fā)生頻率下降，即sEMG的傅立葉頻譜曲線左移。當(dāng)肌肉疲勞時(shí)， 表面肌電的潛伏期和積分肌電值就會(huì)相應(yīng)的延長(zhǎng)，波幅降低，MPF 將會(huì)下降（見表1、表2）。

在本實(shí)驗(yàn)研究中，通過表1和表2可以看出高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練結(jié)束后MPF與訓(xùn)練前比較均有顯著的下降，從中反映出隨著高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的進(jìn)行，疲勞情況發(fā)生，疲勞的程度隨著運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的進(jìn)行而加深。根據(jù)以前的研究發(fā)現(xiàn)：肌肉放電活動(dòng)隨著運(yùn)動(dòng)單位放電頻率的下降而降低，頻域值的降低主要由于頻譜中高頻成分的丟失而引起。另外，骨骼肌長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)收縮時(shí)，快慢肌纖維募集動(dòng)員形式改變及氧含量、pH值降低和離子等代謝產(chǎn)物聚集，呼吸頻率加快，血乳酸濃度上升，Pco2上升，Po2下降也可能是頻域值下降而產(chǎn)生的。在測(cè)試中訓(xùn)練結(jié)束后通過頻域值比較，發(fā)現(xiàn)其雖有所降低，僅雙側(cè)脛骨前肌MPF有明顯降低，這可能是由于脛骨前肌的主要作用為控制踝以下各關(guān)節(jié)角度，調(diào)整重心在足的支撐平面的分布，來維持機(jī)體的穩(wěn)定。隨著運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的進(jìn)行，軀干和下肢主要伸肌出現(xiàn)疲勞而發(fā)生機(jī)能下降，對(duì)脛骨前肌的負(fù)荷加大，因此也加劇了該肌的疲勞程度。

根據(jù)研究分析第一天訓(xùn)練結(jié)束后骨骼肌疲勞表現(xiàn)為表面肌電MPF值降低，出現(xiàn)了明顯的電機(jī)械延遲的現(xiàn)象，即與未疲勞時(shí)相比較，肌肉興奮產(chǎn)生動(dòng)作電位開始到肌肉收縮的這段時(shí)間發(fā)生延遲的現(xiàn)象，在這段時(shí)間里神經(jīng)肌肉功能下降。在運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)，肌電振幅增大，頻率降低，其變化的程度與疲勞的程度有線性關(guān)系;本次研究中第一天訓(xùn)練結(jié)束后腹直肌、股四頭肌、脛骨前肌顯著下降，這表明隨著疲勞的發(fā)生肌力也同時(shí)發(fā)生下降。在經(jīng)過一個(gè)月的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，給予十名女生充分的休息時(shí)間，以便消除疲勞，隨后重新測(cè)量在一天的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練中不同時(shí)間的表面肌電值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在訓(xùn)練前的MPF變化不大，而在全天訓(xùn)練后的腹直肌，股四頭肌和脛骨前肌的MPF下降幅度沒有第一天訓(xùn)練后下降的明顯。研究表明，經(jīng)過一個(gè)月的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，糖無氧酵解供能系統(tǒng)的供能底物—糖和葡萄糖含量有所增加，糖酵解酶的含量和活性得到提高，血液中的碳酸氫鈉（堿儲(chǔ)備）增加，機(jī)體緩沖乳酸的能力和對(duì)高濃度乳酸的耐受能力得到提高，使機(jī)體在進(jìn)行同樣強(qiáng)度的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練時(shí)，在相對(duì)疲勞的情況下，仍能募集肌肉中較多的運(yùn)動(dòng)單位參與收縮，機(jī)體的無氧耐力得到了提高。肌纖維中線粒體含量以及體積有所增加，肌紅蛋白有所增加，機(jī)體的有氧耐力也得到了提高。

3 結(jié)論與建議

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面肌電監(jiān)測(cè)作為評(píng)價(jià)骨骼肌疲勞的生理學(xué)指標(biāo)，可以有效監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練強(qiáng)度，為教練員合理安排訓(xùn)練量，防止過度訓(xùn)練、過度疲勞提供指導(dǎo)。但由于肌電信號(hào)自身具有非平穩(wěn)的特點(diǎn)，在形態(tài)上有很大的隨機(jī)性，并且受試者自身的年齡、性別差異、個(gè)體差異、訓(xùn)練年限以及運(yùn)動(dòng)水平等都對(duì)sEMC特征存在影響，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可能存在一定誤差。

基金項(xiàng)目：江漢大學(xué)2019年度省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練重點(diǎn)項(xiàng)目;編號(hào)：S201911072067。

通訊作者：錢建龍

（作者單位：江漢大學(xué)體育學(xué)院體育教育系）