深部肌肉刺激對下肢運動性肌肉疲勞的恢復(fù)作用

尹貽錕，王佳林，蔣夏天，趙瑞靜，孫君志*

運動性肌肉疲勞往往是在進行高強度、 大負荷力量訓(xùn)練或者離心收縮運動過后出現(xiàn)，具體表現(xiàn)為肌肉力量下降、肌肉功能減退、募集肌纖維能力降低[1]，肌肉表現(xiàn)為疼痛、痙攣、僵硬等癥狀，出現(xiàn)肌肉反應(yīng)遲鈍，無法有效執(zhí)行大腦所發(fā)出的指令，進而出現(xiàn)訓(xùn)練效果和運動能力的下降， 導(dǎo)致運動中受傷的風險增加[2]。 肌肉疲勞對機體的損傷是暫時的，但長時間處于過度疲勞狀態(tài)下會嚴重影響身心健康[3]。 因此，選擇有效的治療方式對緩解和恢復(fù)運動性肌肉疲勞，促進身體運動機能改善，減少損傷風險等具有十分重要的意義。

現(xiàn)階段針對運動性肌肉恢復(fù)的手段較多， 主要為：牽拉、推拿、針灸、熱敷、泡沫軸滾動、肌內(nèi)效貼、經(jīng)皮電刺激等[4-7]。 深層肌肉刺激（Deep Muscle Stimulator，DMS） 是通過機械振動深入肌肉組織來刺激本體感受功能， 對深層肌肉組織提供沖擊和震蕩振動的動力形式[8]，可減輕肌肉疾病等問題，例如治療肌肉拉傷、促進修復(fù)肌肉疤痕組織、增加血液循環(huán)及乳酸分解、增加肌肉新陳代謝等。 目前有關(guān)DMS 對于運動性肌肉疲勞治療效果的研究較少， 尚不清楚DMS 對緩解運動性肌肉疲勞的疼痛癥狀及加速恢復(fù)是否具有作用療效。 因此，本研究通過應(yīng)用DMS手段對運動性肌肉疲勞進行干預(yù)，探討DMS 對運動性下肢疲勞功能恢復(fù)的作用效果。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

通過線上問卷及線下調(diào)研的方式招募在校大學(xué)生作為受試者。進行實驗前，告知受試者實驗注意事項，在進行運動后可能出現(xiàn)大腿疼痛等身體不適。實驗過程中，受試者不得參加其他運動，也不得進行其他干預(yù)。 實驗前，受試者需了解實驗內(nèi)容與過程，并閱讀簽署知情同意書。

本研究經(jīng)成都體育學(xué)院倫理委員會審核批準（No. 2022-44）。

1.2 納入排除標準

納入標準：（1） 身體狀況良好， 無運動禁忌癥；（2）無下肢肌肉疼痛及肌肉骨骼疾??；（3）無神經(jīng)系統(tǒng)及心血管疾病；（4）近2 周內(nèi)未飲酒、吸煙、攝入咖啡因等，未參加劇烈運動等。

排除標準：（1）近期2 周內(nèi)發(fā)生肌肉酸痛及損傷，6 個月內(nèi)存在下肢肌肉骨骼損傷；（2）患有心血管、神經(jīng)疾病或有先天性疾??；（3）無法堅持劇烈運動。

脫落、剔除標準：（1）無法堅持或未能按規(guī)定完成運動實驗；（2）實驗過程中采取其他形式恢復(fù)手段。

1.3 研究方法

1.3.1 實驗法

效仿Mj?lsnes 等[9]提出的大腿伸膝肌群離心收縮訓(xùn)練進行運動性下肢疲勞造模。 實驗前準備好節(jié)拍器并提前調(diào)試。 受試者起始位置：身體放松，右膝跪地，右側(cè)小腿與地面平行、大腿與地面垂直，左側(cè)下肢支撐，保證小腿與地面垂直，大腿與地面平行。

志愿者位于受試者身后對其進行保護和輔助，受試者身體自然后仰至最大角度并維持10 s，隨后，志愿者將受試者慢慢推至初始位置 （推起過程受試者不用力），動作跟隨節(jié)拍器的節(jié)奏進行，受試者在5 min 熱身后，進行10 次×8 組，組間休息1 min 的運動，受試者若在運動中感到疲勞，可以減慢運動的速度，但不能停止運動。在運動后即刻及干預(yù)后0.5 h、24 h 和48 h 分別進行測試。

1.3.2 干預(yù)方法

DMS 組： 使 用Hyperice Raptor Percussion Massager 儀器（美國），設(shè)為最高設(shè)定，每分鐘最多打擊3 600 下。 受試者運動后仰臥在治療床上，小腿懸于床邊，在右側(cè)伸膝肌群上鋪柔軟毛巾，治療人員手持儀器以不加壓方式在右側(cè)伸膝肌群處進行均勻緩慢移動，速度為5 cm/min，受試者在治療期間主動屈曲并伸展至膝關(guān)節(jié)5 min[8]。 分別在誘導(dǎo)后的0.5 h、24 h和48 h 進行1 次DMS 治療。

拉伸組：對受試者右側(cè)伸膝肌群進行靜態(tài)拉伸。身體保持站立位，從腿后方抓住腳部做拉伸，盡量不屈曲髖關(guān)節(jié)，30 秒/ 組，3 組/ 天， 組間間歇15 s，受試者感受到輕微疼痛即可[10]。

1.3.3 實驗指標選取及測定

1.3.3.1 等速肌力測試

采用CONTREX-M+TP1000 多關(guān)節(jié)等速肌力測試與訓(xùn)練系統(tǒng)（瑞士），對受試者右側(cè)伸膝肌群進行測試。受試者熱身5 min，坐姿調(diào)整至屈髖角度80°、屈膝角度90°，下肢和軀干進行固定。 膝關(guān)節(jié)活動范圍設(shè)定為80°～150°，等速向心速度為60°/s[11]。 10 次/組，共2 組，組間休息3 min，取最大值。

指標測定選?。海?） 等速向心收縮峰力矩（Peak Torque，PT）， 表現(xiàn)為肌肉收縮過程中所產(chǎn)生的最大力量，是反映肌肉能力的最佳指標[12]，被稱為等速肌力評估的 “金指標”；（2） 等速向心收縮平均峰力矩（Average Peak Torque，APT）， 多次收縮運動的峰力矩平均值，可反映肌群保持最大力矩輸出的能力，可間接反映肌肉的疲勞程度[13]；（3）等速向心收縮總功（Total Work，TW），是力與運動角位移的乘積，可反映肌肉的總工作能力，綜合評測肌肉整體能力表現(xiàn)[2]。

1.3.3.2 評估量表

采用自覺疲勞程度量表（Rating of Perceived Exertion，RPE）[14]和視覺模擬量表（Visual Analogue Scale，VAS）[15]進行評估。 RPE 用于量化人體對身體感覺的感知， 疲勞評分從6 開始到20 結(jié)束，6 分代表完全不費力，20 分代表筋疲力盡。VAS 使用一條從0 到10 的線性視覺模擬刻度，0 分表示無痛，10 分表示難以忍受的痛，受試者背對刻度值并要求給出評分。

1.4 統(tǒng)計分析

使用Excel2019 收集統(tǒng)計、SPSS22.0 處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標準差表示。 應(yīng)用雙因素重復(fù)測量方差分析（Two-way Repeated ANOVA），探討干預(yù)方法、 干預(yù)時間和干預(yù)方法×時間的交互作用對因變量的影響。 干預(yù)前后同組采用配對樣本T 檢驗，組間采用獨立樣本T 檢驗，干預(yù)后采用Pearson 相關(guān)性分析， 相關(guān)強弱判定：|r|≤0.3 為弱相關(guān)，|r|=0.3～0.5為低度相關(guān)，|r|=0.5～0.8 為中度相關(guān)，|r|=0.8～1 為高度相關(guān)。

2 研究結(jié)果

2.1 一般資料比較

研究共招募健康男大學(xué)生43 名，根據(jù)隨機數(shù)字法分為DMS 組和拉伸組。研究過程中，DMS 組1 名受試者因無法堅持運動中途退出，1 名受試者因使用其他方式恢復(fù)而剔除。 拉伸組1 名受試者因無法堅持運動中途退出。DMS 組與拉伸組的年齡、身高、體重、體脂率、BMI 指數(shù)均無顯著性差異（P＞0.05）。

表1 研究對象基本條件（±SD）Table1 Basic information of the subjects(±SD)

表1 研究對象基本條件（±SD）Table1 Basic information of the subjects(±SD)

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2.2 RPE 變化

實驗前DMS 組與拉伸組的RPE 評分無顯著性差異（P＞0.05），運動后即刻狀態(tài)下2 組評分增加明顯（P＜0.05）。 重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示，單獨時間效應(yīng)、單獨方法效應(yīng)、時間×方法對RPE 評分均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。 DMS 組在治療后，主觀感覺評分有下降，至運動后48 h 時已經(jīng)明顯降低，而拉伸組在運動后24 h 和運動后48 h 主觀感覺評分表現(xiàn)仍疲勞，運動后0.5 h、24 h、48 h，2 組治療后RPE評分均較運動后即刻狀態(tài)有所下降（P＜0.05），DMS組低于拉伸組（P＜0.05）（表2）。

表2 不同VAS 和RPE 的變化（±SD）Table2 Changes of different VAS and RPE(±SD)

表2 不同VAS 和RPE 的變化（±SD）Table2 Changes of different VAS and RPE(±SD)

注：* 表示DMS 組與拉伸組相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.05；# 表示同組內(nèi)與初始值相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.05；△表示與即刻相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.05；& 表示與0.5 h 相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.05。

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2.3 疼痛指標變化

實驗前DMS 組與拉伸組VAS 評分無顯著性差異（P＞0.05），運動后即刻狀態(tài)下2 組評分增加明顯（P＜0.05）。重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示，單獨時間效應(yīng)對、單獨方法效應(yīng)、時間×方法對VAS 評分均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。 DMS 組在治療后，疼痛感覺下降較為明顯，且下降程度相對于拉伸組顯著，運動后0.5 h、24 h、48 h，2 組治療后VAS 評分均較運動后即刻有所下降（P＜0.05），其中DMS 組低于拉伸組（P＜0.05）（表2）。

2.4 PT 變化

DMS 組與拉伸組在實驗前測量等速向心收縮峰力矩無顯著性差異（P＞0.05），在運動干預(yù)后等速向心收縮峰力矩急速下降（P＜0.05）。重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示， 單獨時間效應(yīng)、 單獨方法效應(yīng)、時間×方法對PT 均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。 DMS 組在0.5 h 開始逐漸恢復(fù)， 拉伸組則在24 h 后開始逐漸恢復(fù)，DMS 組恢復(fù)程度及速度明顯高于拉伸組。運動后0.5 h、24 h、48 h，2 組PT 相比運動后即刻狀態(tài)均上升，且具有顯著性差異（P＜0.05）（圖1）。

圖1 受試者不同時間點等速向心收縮峰力矩的變化（±SD）Figure1 Changes in the isokinetic centripetal contraction peak torque of subjects at different time points(±SD)

2.5 APT 變化

DMS 組與拉伸組在實驗前測量APT 無顯著性差異（P＞0.05），在運動干預(yù)后APT 急速下降（P＜0.05）。重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示，單獨時間效應(yīng)、單獨方法效應(yīng)、時間×方法對APT 有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。DMS 組在0.5 h 開始逐漸恢復(fù)，拉伸組則在24 h 后開始逐漸恢復(fù)，DMS 組恢復(fù)幅度及速度明顯高于拉伸組。 運動造模后0.5 h、24 h、48 h，2 組平均峰力矩相比運動后即刻有不同程度上升， 且存在顯著性差異（P＜0.05）（圖2）。

圖2 受試者不同時間點等速向心平均峰力矩的變化（±SD）Figure2 Changes in the average isokinetic centripetal contraction peak torque of subjects at different time points (±SD)

2.6 TW 變化

DMS 組與拉伸組在實驗前等速向心收縮總功無顯著性差異（P＞0.05），在運動干預(yù)后等速向心收縮總功急速下降（P＜0.05）。重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示，單獨時間效應(yīng)、單獨方法效應(yīng)、時間×方法對TW 均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。 DMS 組在0.5 h 后開始逐漸恢復(fù)， 拉伸組則在24 h 后開始逐漸恢復(fù)，DMS 組恢復(fù)水平及速度明顯高于拉伸組。 運動后0.5 h、24 h、48 h，2 組TW 相比運動后即刻狀態(tài)均顯著上升，且存在顯著性差異（P＜0.05）（圖3）。

2.7 相關(guān)性分析

VAS 與PT（0.5 h、24 h、48 h）、APT（0.5 h、24 h）、TW（0.48 h）呈低中度相關(guān)（表3）。

3 討論

3.1 DMS 和拉伸對下肢肌肉運動性疲勞疼痛改善作用

對于肌肉運動性疲勞產(chǎn)生疼痛發(fā)生機制說法較多，但尚未取得一致意見。 目前，國際主流觀點多傾向于機械損傷學(xué)說、 代謝紊亂學(xué)說及炎癥學(xué)說多種因素共同作用。 Hough[16]最早提出機械損傷學(xué)說，該學(xué)說認為運動后發(fā)生的肌肉酸痛可能是由于肌肉內(nèi)肌組織、結(jié)締組織損傷和細胞骨架的損傷。 近年來，不少研究報道大負荷離心運動后， 骨骼肌收縮機能降低和其超微結(jié)構(gòu)遭到破壞與細胞內(nèi)Ca2+濃度增大有密切聯(lián)系。 研究發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)Ca2+濃度的增高會引起延遲性肌肉酸痛， 體內(nèi)幾乎各種細胞功能均與Ca2+調(diào)節(jié)相關(guān)，Ca2+代謝異常會引起機體各種功能障礙[17]。 田野等[18]連續(xù)觀察大鼠力竭運動后體內(nèi)線粒體Ca2+的含量，發(fā)現(xiàn)運動后即刻線粒體Ca2+含量顯著增大，48 h 仍未恢復(fù)到運動前線粒體鈣的含量。Armstrong 等[19]認為運動性肌肉損傷的吞噬階段出現(xiàn)在運動后4～6 h，持續(xù)2～4 d，主要表現(xiàn)為白細胞和細胞因子介導(dǎo)的肌肉炎癥及免疫反應(yīng)， 該階段很容易發(fā)生損傷程度的擴大并伴隨組織內(nèi)炎癥反應(yīng)的二次損傷。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DMS 組與拉伸組在進行干預(yù)后，可以有效緩解疼痛， 尤其是在運動后24 h 和48 h，DMS 組疼痛得到明顯改善，且恢復(fù)速度更快，這充分說明DMS 治療對下肢肌肉運動性疲勞所產(chǎn)生疼痛的恢復(fù)具有顯著療效。

參與大負荷離心運動后， 肌肉出現(xiàn)局部組織缺血、缺氧以及血乳酸等代謝失調(diào)，肌纖維痙攣，導(dǎo)致肌纖維痙攣釋放致痛因子， 使機體的肌肉骨骼出現(xiàn)不同程度疼痛， 這種疼痛通常與細胞骨架的破壞和細胞膜通透性的改變有關(guān)， 細胞外膜和細胞外基質(zhì)損傷，釋放蛋白質(zhì)和相關(guān)離子，造成細胞內(nèi)腫脹，刺激肌束周圍的疼痛受體，導(dǎo)致肌肉出現(xiàn)疲勞酸痛感。

DMS 通過機械震動來改善肌肉周圍血液循環(huán)，促使肌肉內(nèi)部毛細血管擴張， 加速局部血液和淋巴液循環(huán)，增強組織代謝能力，促進乳酸代謝，并加速局部軟組織修復(fù)，以減輕局部炎癥和組織腫脹[20]；在DMS 持續(xù)高頻率振動打擊下，可促使肌纖維充分梳理，刺激神經(jīng)-體液反射和本體感覺反射，進一步增加神經(jīng)元活性，根據(jù)“閘門控制理論”，振動可改善神經(jīng)系統(tǒng)感覺通路的刺激， 進而減少傳導(dǎo)痛覺的神經(jīng)纖維輸入，緩解疼痛[21]。

3.2 DMS 和拉伸對下肢肌肉運動性疲勞、肌肉功能及疲勞恢復(fù)的影響

肌肉在進行大負荷離心收縮運動后出現(xiàn)微小肌纖維損傷[22-24]，即“組織撕裂”理論，主要是過度運動導(dǎo)致身體結(jié)締組織或肌肉組織的機械損傷[16]。 大強度運動過后機體能源物質(zhì)耗竭， 無法有效對運動肌肉進行能量供應(yīng)，導(dǎo)致肌肉做功能力下降，力量輸出不足， 肌力下降。 有研究發(fā)現(xiàn)進行單腿自行車測試時，運動腿的肌肉至疲勞時糖原的含量明顯下降，而非運動腿的糖原基本不變，且運動時間越長，疲勞癥狀越明顯，糖原消耗越多。 肌肉大負荷運動后，肌纖維激活程度持續(xù)增強，出現(xiàn)局部肌肉痙攣，肌纖維中的微血管因肌纖維痙攣而受到擠壓以至局部肌肉缺血，導(dǎo)致疼痛物質(zhì)釋放積累，進一步刺激疼痛神經(jīng)末梢，加劇肌肉痙攣和局部缺血，形成惡性循環(huán)，抑制肌肉力量輸出，出現(xiàn)肌力的延遲性下降[17]。肌肉出現(xiàn)運動性疲勞后， 自身靜力收縮時產(chǎn)生的最大爆發(fā)力及維持最大力量的能力均有所下降， 伴隨而來的是肌肉PT、TW 的同樣下降[2]。

研究發(fā)現(xiàn)DMS 與拉伸均可有效改善肌肉功能，促進疲勞恢復(fù)，提高肌肉力量及功能。尤其是在運動后24 h 和48 h，PT 和TW 得到明顯改善，RPE 得到提升，DMS 組對肌肉功能和疲勞恢復(fù)速度更快，這充分說明DMS 治療對下肢肌肉運動性疲勞具有顯著療效。

DMS 通過機械震動來改善肌肉周圍血液循環(huán)，反復(fù)刺激降低神經(jīng)興奮性， 從而降低肌肉張力。DMS 特定頻率的振動刺激神經(jīng)反射和本體感覺反饋，提高肌梭敏感性和γ 神經(jīng)元的敏感性[25-27]，促使肌肉對運動單位募集增加和神經(jīng)肌肉的易化， 降低肌肉張力，緩解肌肉痙攣，促進肌肉恢復(fù)至最佳初長度[28]。 張志杰等[29]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，使用DMS 可以有效降低小腿三頭肌肌張力，緩解肌肉僵硬、恢復(fù)肌肉彈性。 韓秀蘭等[8]研究發(fā)現(xiàn)DMS 干預(yù)可以迅速緩解運動后疲勞，加快體力恢復(fù)。

肌肉酸痛會限制肌肉表現(xiàn)，DMS 可通過高頻振動刺激神經(jīng)系統(tǒng)感覺通路，減少痛覺信號的傳導(dǎo)，減輕肌肉酸痛[30]。 本研究顯示，VAS 與PT 每個時間段均具有相關(guān)性，可能由于肌肉疼痛減輕后，疼痛物質(zhì)減少痛覺神經(jīng)刺激，提高肌肉力量恢復(fù)。

拉伸是在一段時間內(nèi)對肌肉進行被動且緩慢的牽拉以至到達可忍受的最大長度。 拉伸可以將紊亂的肌纖維進行重新梳理及排列， 促使微小損傷的肌纖維修復(fù)，還可以促進局部血液循環(huán)，加快清除代謝物質(zhì)，緩解肌肉粘連降低肌張力，達到放松肌肉的目的。拉伸刺激肌肉中感受肌肉長度變化的肌梭，引起中樞興奮，緩解肌肉痙攣[10]；拉伸可感知張力變化的高爾基腱器官， 發(fā)出的神經(jīng)信號通過Ⅰb 類纖維傳導(dǎo)至α 運動神經(jīng)元， 使肌張力降低， 達到肌肉放松的效果[31]。

4 結(jié)論與建議

DMS 較拉伸而言， 可以更快恢復(fù)肌肉功能、減輕疼痛感、緩解疲勞，縮短身體不適的持續(xù)時間，加速體力恢復(fù)，促使肌肉恢復(fù)至最佳狀態(tài)。

本研究仍存在部分局限。首先，研究僅為單盲設(shè)計且未增加空白對照組， 不可排除受試者存在對DMS 的有心理安慰劑效應(yīng)；其次，實驗測試時間點以及受試者人數(shù)相對較少。因此，未來研究應(yīng)嚴格遵循雙盲、隨機對照設(shè)計，且測試時間段應(yīng)增加至96 h并增加受試者人數(shù)。