陳 謙,楊紅春,王 健

(1.浙江省體育科學(xué)研究所,浙江杭州310004;2.浙江大學(xué)教育學(xué)院體育系,浙江杭州310028)

不同負(fù)荷水平頸部肌肉等長(zhǎng)收縮的平均肌電變化特征

陳 謙1,楊紅春1,王 健2

(1.浙江省體育科學(xué)研究所,浙江杭州310004;2.浙江大學(xué)教育學(xué)院體育系,浙江杭州310028)

目的：采用表面肌電信號(hào)(Surface Electromyographic Signal,sEMG)分析技術(shù)研究不同負(fù)荷水平頸部?jī)蓚?cè)頭夾肌、胸鎖乳突肌和斜方肌上部肌肉等長(zhǎng)收縮對(duì)相關(guān)肌肉平均肌電((Average EMG,AEMG)活動(dòng)的影響,為進(jìn)一步開展頸部肌肉功能和康復(fù)訓(xùn)練效果評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。方法：16名無頸部疾病的健康青年男性志愿者,分別在頸椎屈曲、后伸、左側(cè)屈和右側(cè)屈4個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上完成20%最大隨意收縮力(Maximal Voluntary Contraction,MVC)、40%MVC、60%MVC、80%MVC和100%MVC的等長(zhǎng)收縮實(shí)驗(yàn),期間采集被檢肌肉的sEMG信號(hào),計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的AEMG。結(jié)果：①受試者最大頸椎后伸力量顯著大于頸椎屈曲、頸左側(cè)屈及右側(cè)屈力量,而后三者之間沒有顯著差異;②遞增負(fù)荷水平等長(zhǎng)收縮條件下與運(yùn)動(dòng)方向同側(cè)的頸部肌肉出現(xiàn)收縮增強(qiáng)效應(yīng),而對(duì)側(cè)拮抗肌表現(xiàn)出明顯的共收縮現(xiàn)象;③運(yùn)動(dòng)方向和負(fù)荷水平均對(duì)各被檢肌肉的AEMG有明顯作用,且以上兩因素對(duì)各被檢肌肉AEMG有明顯交互作用。結(jié)論：人體頸部最大伸頸力量顯著大于屈頸、頸左側(cè)屈和右側(cè)屈力量,完成矢狀面屈伸和額狀面?zhèn)惹\(yùn)動(dòng)時(shí)各被檢肌肉的AEMG值與負(fù)荷水平成正比。

負(fù)荷水平;頸部肌肉;平均肌電

頸部是全身關(guān)節(jié)活動(dòng)最為靈活同時(shí)也是最不穩(wěn)定的部位之一[1]。它主要包括了骨骼、骨連結(jié)和肌肉,依賴于這些解剖結(jié)構(gòu)頸部可以完成復(fù)雜多變的三維運(yùn)動(dòng),同時(shí)也維持頸椎的穩(wěn)定性,限制其過度活動(dòng),是頸椎得以完成各種生理活動(dòng)所必需的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。頸部肌肉作為一個(gè)復(fù)雜、多層次的結(jié)構(gòu)體系[2],其收縮和舒張活動(dòng)可以使頭部進(jìn)行屈、伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)、環(huán)轉(zhuǎn)等多種運(yùn)動(dòng)[3,4]。Peter等人采用調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),從事與頸部和上肢肌肉相關(guān)的職業(yè)與其頸部功能紊亂存在著顯著相關(guān)[5]。研究證明[6-8],頸痛患者頸椎周圍肌肉與健康人相比更易疲勞。慢性頸部疼痛的患者與健康對(duì)照組相比前屈、后伸及旋轉(zhuǎn)肌群的肌力均顯著降低,伸肌群肌力減弱尤為明顯。肌肉運(yùn)動(dòng)的不平衡導(dǎo)致肌肉力量的不均衡,加劇頸椎病的發(fā)生和發(fā)展。

等長(zhǎng)收縮是人們?nèi)粘；顒?dòng)中常見的肌肉運(yùn)動(dòng)方式,是臨床上進(jìn)行肌力評(píng)價(jià)的常規(guī)手段,也是獲得表面肌電(sEMG)穩(wěn)態(tài)信號(hào)的主要方法[9,10]。表面肌電技術(shù)對(duì)頸部肌肉開展研究已有30多年的歷史,但由于頸部解剖結(jié)構(gòu)的特殊性、測(cè)試條件的不可控性,研究并未取得快速進(jìn)展。然而,隨著社會(huì)自動(dòng)化程度的提高,人類伏案工作的時(shí)間和頻率隨之增加,近五年來,頸部肌肉活動(dòng)的無創(chuàng)研究也逐漸成為運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)界新的研究熱點(diǎn)[11-15]。在國(guó)內(nèi),對(duì)引起頸部運(yùn)動(dòng)肌肉的研究主要著重于頸椎疾病的臨床報(bào)告、治療分析、治療效果評(píng)估等[16-18],對(duì)頸部肌肉的正常活動(dòng)、用力情況的機(jī)理研究少見。歸納前人的研究[19-21],本文運(yùn)用表面肌電信號(hào)分析技術(shù),對(duì)不同的非疲勞負(fù)荷等級(jí)下頸部左右兩側(cè)頭夾肌、胸鎖乳突肌、斜方肌上部的活動(dòng)情況進(jìn)行比較研究,以考察非疲勞狀態(tài)下,頸部肌肉在不同活動(dòng)水平下靜力負(fù)荷與sEMG信號(hào)特征變化之間的關(guān)系,有助于進(jìn)一步解釋脊柱肌肉活動(dòng)的電變化。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

以16名無頸部疾病的健康青年男性志愿者為研究對(duì)象,無頸部疾病的判定是先由志愿者主訴再加骨傷科醫(yī)生檢查診斷后確定的。實(shí)驗(yàn)期間受試者身體健康狀況良好,無肌肉疲勞現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)前24小時(shí)內(nèi)未進(jìn)行任何形式的劇烈身體活動(dòng)。年齡27.3±4.30歲,身高171.8±5.71cm,體重66.8 ±8.15kg,均為有效調(diào)查對(duì)象。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)。受試者坐在四腳固定的高靠背椅上,頭部處于自然狀態(tài),平視前方,上身自然位保持垂直,兩臂自然垂落于身體兩側(cè),髖關(guān)節(jié)呈90°,膝關(guān)節(jié)自然放松,雙腳懸空,用綁帶將被試上半身固定于靠背凳上。被試正面、背面、左右側(cè)面分別正對(duì)力學(xué)傳感器,拉力條水平固定于被試雙耳上緣與力學(xué)傳感器呈一水平面,運(yùn)動(dòng)時(shí)引線平行于水平面。頭部保持自然垂直原位不變,進(jìn)行等長(zhǎng)收縮。

1.2.2 最大隨意收縮力(Maximal Voluntary Contraction, MVC)的測(cè)量。依隨即次序測(cè)量每個(gè)被試頸部四個(gè)方向上的MVC值。采用標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì),通過滑輪引出綁帶,要求被試用頭盡全力拉固定于墻壁上的拉力傳感器3次,每次間隔5min,取其中最大值作為個(gè)人MVC值。拉力傳感器的力量信息通過MedLab生物電信號(hào)采集卡采集放大,以數(shù)字化形式以kg為單位顯示。

1.2.3 各級(jí)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。采用標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì),用頭部通過滑輪引線,拉住各自方向上的20%、40%、60%、80%MVC的重物,持續(xù)5 s,盡力保持標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿勢(shì)不變,運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)去負(fù)荷由協(xié)助人員完成。每次負(fù)荷之間間隔10分鐘。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素4×5被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),自變量分別為運(yùn)動(dòng)方向(屈、伸、左側(cè)屈、右側(cè)屈)和負(fù)荷水平(20%MVC、40% MVC、60%MVC、80%MVC、100%MVC);因變量為AEMG。被檢肌肉為左右兩側(cè)的頭夾肌、胸鎖乳突肌和斜方肌上部共計(jì)6塊肌肉。所有受試者在正式實(shí)驗(yàn)之前均熟悉所有操作。

1.4 表面肌電電極位置

本實(shí)驗(yàn)選擇頸部六塊表層肌肉作為檢測(cè)對(duì)象,它們分別是左右兩側(cè)頭夾肌、胸鎖乳突肌、斜方肌上部。在用砂紙對(duì)皮膚表面進(jìn)行打磨之后,以酒精擦拭干凈,沿肌纖維走向貼上電極片,電極中心間距2cm。

1.5 信號(hào)采集與分析

表面肌電信號(hào)的采集是在上述MCV和各級(jí)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷測(cè)試下同步進(jìn)行的。采用表面肌電信號(hào)采集及分析系統(tǒng)(M ega M E6000,Mega Electronics L td,Finland),信號(hào)的采樣頻率為1000赫茲,輸入阻抗大于10GΩ,共摸抑制比CMRR：110dB,噪聲水平小于3.5uV,帶通濾波8-500Hz,A/D轉(zhuǎn)換(12bit)。

截取每次運(yùn)動(dòng)測(cè)試信號(hào)中間的1.5秒原始sEMG信號(hào),采用MegaWin2.4信號(hào)分析程序計(jì)算出平均肌電值(Averaged EM G,AEMG)。按照以下方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：AEMG標(biāo)準(zhǔn)化值=AEMGLOAD/AEMGMVC×100%。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用雙因素方差分析考察運(yùn)動(dòng)方向和負(fù)荷水平對(duì)被檢肌肉AEMG值的影響,采用單因素方差分析比較頸部肌肉在屈伸和側(cè)屈方向的最大肌力,統(tǒng)計(jì)工作由spss14.0軟件執(zhí)行。

2 結(jié) 果

2.1 最大隨意收縮力(MVC)與AEMG變化

不同方向最大隨意收縮力檢測(cè)結(jié)果詳見表1,單因素方差發(fā)現(xiàn),頸部后伸肌力明顯大于前屈和左右側(cè)屈肌力,而后三者之間無顯著差異(F=17.064,P=0.000)。

表1 不同方向上的最大隨意收縮力

左右兩側(cè)頸部在完成最大隨意收縮時(shí)的AEMG變化詳見圖1。其中,左側(cè)頭夾肌在頸后伸、頸左側(cè)屈時(shí)肌電活動(dòng)較強(qiáng),兩者之間差異不明顯(p=0.950),而與其它兩個(gè)方向有顯著性差異(p＜0.01),頸前屈和頸右側(cè)屈之間無顯著差異。右側(cè)頭夾肌在頸后伸、頸右側(cè)屈時(shí),表現(xiàn)出較大程度的肌電活動(dòng),兩者之間差異不顯著(p=1.000),且分別與屈頸及頸左側(cè)屈之間存在顯著性差異(p=0.01)。

左、右胸鎖乳突肌在屈頸時(shí)sEMG活動(dòng)明顯大于其他動(dòng)作(p＜0.01)。對(duì)右胸鎖乳突肌的AEMG來說,除了在伸頸與左側(cè)屈、屈頸與右側(cè)屈之間沒有顯著差異外,其它方向上都有顯著性差異。

圖1 各塊肌肉在不同方向上最大用力收縮時(shí)AEM G值匯總圖

左側(cè)斜方肌上部的AEM G在伸頸與右側(cè)屈、左側(cè)屈與右側(cè)屈之間存在顯著差異(p＜0.05),其他動(dòng)作之間均沒有顯著差異(p＞0.05)。右側(cè)斜方肌上部,伸頸與左側(cè)屈、左側(cè)屈與右側(cè)屈之間差異顯著(p＜0.05)。

2.2 不同負(fù)荷水平對(duì)頸部肌肉活動(dòng)AEM G的影響

不同負(fù)荷水平對(duì)頸部肌肉等長(zhǎng)收縮AEM G的影響詳見圖2～5。雙因素方差分析表明,肌肉負(fù)荷水平和運(yùn)動(dòng)方向均對(duì)各被檢肌肉AEM G值有明顯影響,且以上兩因素對(duì)各被檢肌肉AEM G有明顯交互作用(表2)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),在等長(zhǎng)屈頸運(yùn)動(dòng)時(shí)左右胸鎖乳突肌承擔(dān)主要作用,表現(xiàn)在其AEM G值大于其他肌肉(p＜0.01),而左右斜方肌上部表現(xiàn)出協(xié)同收縮的活動(dòng)模式(圖2)。在等長(zhǎng)伸頸運(yùn)動(dòng)時(shí),隨著用力程度的增加,左右頭夾肌承擔(dān)主要作用,表現(xiàn)為頭夾肌AEM G值顯著大于左右斜方肌。左右胸鎖乳突肌在伸頸的運(yùn)動(dòng)形式下作為拮抗肌而表現(xiàn)出輕微的收縮,AEM G活動(dòng)遠(yuǎn)小于主動(dòng)肌頭夾肌及協(xié)同肌左右斜方肌上部(圖3)。側(cè)屈運(yùn)動(dòng)時(shí),同側(cè)肌肉的收縮程度顯著高于對(duì)側(cè)肌肉,在較低用力水平下(＜40%MVC),各塊肌肉的相對(duì)活動(dòng)程度差異不明顯。而隨著用力程度的增加,用力側(cè)肌肉的sEM G活動(dòng)顯著高于拮抗側(cè)肌肉的活動(dòng)(p＜0.01)。但同一側(cè)肌肉的表面肌電活動(dòng)在不同負(fù)荷水平下并無顯著差異(p＞0.05)(圖4、5)。

圖2 屈頸時(shí)各肌肉的力-電關(guān)系

3 討 論

20世紀(jì)末,Bernhard[22]與Nolan等人[23]對(duì)10塊頸部肌肉進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),其中有4塊頸部肌肉可用sEM G檢測(cè),分別為半棘肌、夾肌、胸鎖乳突肌和斜方肌。Queisser等人[24]的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)半棘肌的檢測(cè)有一定的限制條件。故而,本研究以頸部左右兩側(cè)的頭夾肌、胸鎖乳突肌、斜方肌上部作為研究對(duì)象。

sEM G信號(hào)源自中樞神經(jīng)系統(tǒng),形成于肌肉運(yùn)動(dòng)單位,記錄于皮膚表面,是引導(dǎo)電極所能觸及的所有運(yùn)動(dòng)單位的生物電變化在特定時(shí)空上的總和。當(dāng)我們用物理學(xué)的測(cè)度指標(biāo)力或者功率來衡量目標(biāo)肌肉的活動(dòng)水平時(shí),用sEMG的特征指標(biāo)來表征該活動(dòng)水平下整合了神經(jīng)控制和肌源性因素兩個(gè)層面的綜合信息,并以此來考察兩者之間可能存在的關(guān)聯(lián)性,便是生理學(xué)上所謂的力-電關(guān)系的研究。

表2 對(duì)六塊肌肉AEMG標(biāo)準(zhǔn)化值的雙因素方差分析

在非疲勞狀態(tài)下,對(duì)肌肉活動(dòng)力-電關(guān)系的線形分析大多局限在等長(zhǎng)收縮,以四肢及腰部肌肉為研究對(duì)象的較多。大量的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),時(shí)域指標(biāo)AEMG隨著靜態(tài)用力負(fù)荷的增加呈線性遞增趨勢(shì)。本研究針對(duì)頸部肌肉活動(dòng)進(jìn)行力-電關(guān)系的研究,系統(tǒng)地反映了在不同運(yùn)動(dòng)方向時(shí),隨著負(fù)荷增加,為保持頭部原有姿勢(shì),頸部肌肉用力程度也相應(yīng)增加,此時(shí)對(duì)應(yīng)的肌電振幅也呈現(xiàn)出線性遞增的狀況,這與以往眾多研究結(jié)果[2,21-25,]基本一致。具體來說,在20-100% MVC用力范圍內(nèi),主動(dòng)肌sEMG振幅與用力程度之間均表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。屈頸運(yùn)動(dòng)中的胸鎖乳突肌、伸頸運(yùn)動(dòng)中的頭夾肌,側(cè)屈運(yùn)動(dòng)時(shí)的同側(cè)肌肉其sEMG活動(dòng)程度均隨著負(fù)荷的增加而逐漸線性遞增。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在負(fù)荷水平不大(＜60%MVC)時(shí),拮抗肌的sEMG活動(dòng)隨負(fù)荷水平變化不甚明顯,而在機(jī)體承受較大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)(＞60%MVC)時(shí),拮抗肌的肌電活動(dòng)顯著增強(qiáng),提示了不同負(fù)荷等級(jí)下中樞運(yùn)動(dòng)控制的策略差異。

在等長(zhǎng)屈頸時(shí),胸鎖乳突肌的sEMG信號(hào)振幅顯著高于其它肌肉,AEMG與負(fù)荷等級(jí)之間有著良好的線性關(guān)系,充分證明其在屈頸運(yùn)動(dòng)中的主要地位。在等長(zhǎng)伸頸運(yùn)動(dòng)中,頭夾肌的肌電活動(dòng)程度比其他肌肉強(qiáng),在整個(gè)力-電關(guān)系圖中,sEMG活動(dòng)隨負(fù)荷增加呈現(xiàn)出曲線上升的趨勢(shì)。在中等偏輕負(fù)荷條件下做伸頸運(yùn)動(dòng),頭夾肌的收縮程度與其最大用力情況相比相對(duì)偏低,這提示在伸頸運(yùn)動(dòng)中,后頸表層肌肉頭夾肌可能起著協(xié)同收縮的作用,更主要的主動(dòng)肌可能是位于頸部深層的其他肌肉。這一結(jié)果提示了在不同負(fù)荷水平下,由于頸部后伸肌群構(gòu)成較為復(fù)雜,中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)肌肉的運(yùn)動(dòng)控制在策略上側(cè)重不同。頸部左、右側(cè)屈運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)側(cè)肌肉sEMG活動(dòng)明顯強(qiáng)于對(duì)側(cè)拮抗肌,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在負(fù)荷水平小于60%MVC時(shí),拮抗肌的sEMG活動(dòng)隨負(fù)荷水平變化不甚明顯,而在機(jī)體承受較大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí),拮抗肌的肌電活動(dòng)顯著增強(qiáng)。

根據(jù)人體解剖學(xué)可以確定屈頸動(dòng)作中左、右胸鎖乳突肌為主動(dòng)肌,sEMG檢測(cè)結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。盡管斜角肌、最長(zhǎng)肌等肌肉也參與屈頸收縮,但是表面肌電記錄的是表層肌肉的電活動(dòng),即胸鎖乳突肌的電活動(dòng)。從AEMG結(jié)果來看,胸鎖乳突肌的生物電活動(dòng)不僅在屈頸時(shí)最強(qiáng),而且在頭側(cè)屈時(shí),同側(cè)胸鎖乳突肌的sEMG也表現(xiàn)出較強(qiáng)的活動(dòng)。解剖學(xué)圖譜[3]中,左、右側(cè)屈的肌群主要有頭夾肌、胸鎖乳突肌、斜角肌、頭頸半棘肌、豎脊肌等。從sEMG結(jié)果看,胸鎖乳突肌在左、右側(cè)屈時(shí)的肌電振幅低于左、右頭夾肌,這可以從影響sEMG信號(hào)的生理因素來加以解釋。按照De Luca的整理資料[26],影響振幅的主要因素之一就是皮下脂肪的厚度。而很明顯,頸部前面或者說胸鎖乳突肌表面的皮脂厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于背面的皮脂[27]。這可能是胸鎖乳突肌sEMG信號(hào)顯著強(qiáng)于其他肌肉的主要原因。

通過對(duì)頸部肌肉在前屈、后伸、左側(cè)屈、右側(cè)屈四個(gè)方向上靜態(tài)等長(zhǎng)收縮時(shí)產(chǎn)生的最大用力(MVC)分析來看,頸伸時(shí)產(chǎn)生的MVC遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頸前屈、左、右側(cè)屈時(shí)產(chǎn)生的MVC (p＜0.01),后三者之間沒有差異(p＞0.05)。產(chǎn)生此結(jié)果與人類從四足爬行動(dòng)物進(jìn)化到兩足直立行走的高等動(dòng)物的這一進(jìn)化過程有關(guān),也與目前人們?nèi)粘；顒?dòng)的姿勢(shì)有關(guān)。在維持人類直立姿勢(shì)時(shí),頸部的伸肌群必須持續(xù)收縮,以抵抗重力維持頸部的穩(wěn)定性,以免頭過度前傾,因此,頸后伸肌群的力量就顯著強(qiáng)于頸前屈肌群。

4 結(jié) 論

4.1 在20～100%MVC范圍內(nèi),頸部相關(guān)肌肉的sEMG活動(dòng)振幅隨負(fù)荷水平增加而增加。

4.2 在遞增負(fù)荷過程中,與運(yùn)動(dòng)方向同側(cè)的頸部肌肉出現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng),對(duì)側(cè)的拮抗肌表現(xiàn)出明顯的共激活作用。

4.3 健康男性青年的最大伸頸力量顯著大于屈頸、頸左側(cè)屈及右側(cè)屈,而后三者之間沒有顯著差異。

[1] E.A.Keshner,D.Campbell,R.T.Katz,et al.Neck M uscle Activation Patterns in Humans During Isometric Head Stabilization[J].Exp.Brain Res,1989,75：335-344.

[2] J.S.Blouin,G.P.Siegmund,M.G.Carpenter,et al. Neural Controlof Superficial and Deep Neck M uscles in Humans[J].Neurophysiol,2007,98(2)：920-928.

[3] 鄭思競(jìng).系統(tǒng)解剖學(xué)[M].北京：高等教育出版社, 1994：47-50.

[4] 鄧道善,陳瓏.運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)[M].北京：北京體育大學(xué)出版社,1993：267.

[5] Peter W.Buckle,J.Jason Devereux.The Nature of Work-related Neck and Upper Limb Musculoskeletal Disorders[J].Applied Ergonomics,2002,33：207-217.

[6] D.Falla,Rainoldi A,Merletti R,Jull Gl.Myoelectric Manifestations of Sternocleidomastoid and Anterior Scalene Muscle Fatigue in Chronic Neck Pain Patients [J].Clin Neurophysiol,2003,114(3)：488-495.

[7] Stapley PJ,Beretta MV,Dalla Toffola E,et al.Neck Muscle Fatigue and Postural Control in Patients with Whip lash Injury[J].Clin Neurophysiol,2006,117(3)：610-22.

[8] Ham berg-van Reenen,H.H.,Ariens,G.A.,Blatter, B.M.,et al.A Systematic Review of the Relation Between Physical Capacity and Future Low Back and Neck/Shoulder Pain[J].Pain,2007,130(1-2)：93-107.

[9] 宋超,王健,王洪祥.非疲勞狀態(tài)下肌肉活動(dòng)的力—電關(guān)系[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2004(3).

[10] 宋超,王健,方紅光.間斷遞增負(fù)荷條件下肌肉活動(dòng)的力-電關(guān)系[J].體育科學(xué),2006(3).

[11] William s MR,Kirsch RF.Evaluation of Head Orientation and Neck Muscle EM GSignals as Command Inputs to a Human-computer Interface for Individuals with High Tetraplegia[J].IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng.2008,16(5)：485-96.

[12] Andersen LL,Kjaer M,Andersen CH,et al.Muscle Activation During Selected Strength Exercises in Women with Chronic Neck Muscle Pain[J].Phys T-her.2008,88(6)：703-11.

[13] Oksanen A,Poyhonen T,Metsahonkala L,et al.Neck Flexor Muscle Fatigue in Adolescents With Headache：An electromyographic study[J].Eur J Pain. 2007,11(7)：764-72.

[14] Oksanen A,Ylinen JJ,Poyhonen T,et al.Repeatability of Electromyography and Force Measurements of the Neck Muscles in Adolescents With and Without Headache.[J]Electrom yogr aphy Kinesiol.2007,17 (4)：493-503.

[15] Ferrario VF,Tartaglia GM,Galletta A,et al.The Influence of Occlusion on Jaw and Neck Muscle Activity：A Surface EM G Study in Healthy Young Adults [J].Oral Rehabil.2006,33(5)：341-348.

[16] 汪凡,殷光磊.綜合方法治療頸肌緊張性頭痛31例[J].實(shí)用中醫(yī)藥雜志,2007,23(3)：170.

[17] 王艷國(guó).頸椎病頸部肌肉力、電特性及推拿干預(yù)臨床研究[D].上海中醫(yī)藥大學(xué),2005：1-80.

[18] 李建文.指壓動(dòng)態(tài)平衡手法治療頸部肌肉損傷[J].中國(guó)中醫(yī)骨傷科雜志,2002,10(1)：36-37.

[19] Netto KJ,Burnett AF,Green JP,et al.Validation of an EM G-driven,Graphically Based Isometric Musculoskeletal Model of the Cervical Spine[J].Biomech Eng. 2008,130(3)：031014.

[20] Netto KJ,Burnett AF.Reliability of Normalisation Methods for EM G Analysis of Neck Muscles[J]. Wo rk.2006,26(2)：123-30.

[21] Hedenstierna,S.,P.Halldin,G.P.Siegmund.Neck Muscle Load Distribution in Lateral,Frontal,and Rear-end Impacts：A Three-dimensional Finite Element Analysis[J].Spine(Phila Pa 1976),2009,34 (24)：2626-33.

[22] Bernhardt P.Multiple Muscle Force Simulation in Axial Rotation of the Cervical Spine[J].Clin Biomech, 1999,14：32-40.

[23] Nolan JP,S.H..Biomechanical Evaluation of the Extensor Musculature of the Cervical Spine[J].Spine, 1988,13：9-11.

[24] Queisser F,Queisser,F.Bluthner,R.,Brauer,D., et al.The Relationship Between the Electromyogramamplitude and Isometric Extension Torques of Neck Muscles at Different Positions of the Cervical Spine [J].Eur J Appl Physiol,1994,68：92-101.

[25] E.A.Keshner.Controlling Stability of a Comp lex Movement System.Phys Ther,1990,70：844-854.

[26] De Luca,C.J..Physiology and Mathematics of Myoelectric Signals[J].IEEE Trans Biomed Eng,1979, 26：313-325.

[27] Sommerich,C.M.,Joines,S.M.,Hermans,V,et al. Use of Surface Electromyography to Estimate Neck Muscle Activity[J].Journal of Electromyography and Kinesiology,2000(10)：377-398.

The Changes of AEMG of Neck Muscles Under Isometric Con traction at Different Load Levels

CHEN Qian1,YANG Hong-chun1,WANG Jian2

(1.Zhejiang Institute of Sports Science,Hangzhou 310004,China; 2.Department of PE,College of Education,Zhejiang University,Hangzhou 310028,China)

To provide scientific evidences for evaluating the neck muscle function and rehabilitation training effect,this study employed sEMG analysis technology to investigate the bilateral splenius capitis,sternocleidomastoid and upper trapeziusmuscles’activities when subjects made isometric contractions with different levels of non-fatigue loads.Method：Sixteen young healthy volunteers performed isometric neck flexion,extension,left flexion and right flexion under 20%,40%,60%,80%and 100%maximal voluntary contraction(MVC)respectively.The sEMG signals of target muscles were gathered and normalized average electromyography(AEMG)were calculated.Results：①The maximal strength of neck extension was significantly higher than that of neck flexion,of neck left flexion and of neck right flexion.The latter three flexion strengths displayed no remarkable difference.②The electromyographic activities of contracting neck muscles increased with increasing work load. And the contra lateral muscles showed significant“co-activation effect.”③There were marked effects of contracting direction and load level on AEMGs of these investigated muscles.The interaction effect of two factors(direction and level)upon AEMGs of these muscles was significant.Conclusions：The maximal strength of neck extension was remarkably higher than that of other three direction contractions.AEMGs of investigated muscles were proportioned to load level when subjects performed neck extension and flexion in sagittal plane and lateral flexion in frontal plane.

load level;neck muscle;AEMG

G804.21

A

1004-3624(2010)05-0091-05

浙江省科技廳科研院所優(yōu)秀青年科技人才資助計(jì)劃(2008R20009)

2010-07-12

陳 謙(1977-),女,碩士,助理研究員.