陳金鰲，陸阿明，王國棟，徐勤兒，戴曉群

不同程度緊身壓迫對踏蹬運動中股內(nèi)側(cè)肌sEMG變化特征的影響

陳金鰲1，陸阿明2，王國棟2，徐勤兒1，戴曉群2

目的：利用表面肌電相關(guān)指標(biāo)定量反映不同強度負(fù)荷的勻速踏蹬運動至疲勞過程中，不同程度緊身壓迫對股內(nèi)側(cè)肌sEMG變化特征的影響，進(jìn)而探討緊身壓迫度對肌肉活動的效用及其內(nèi)在機制。方法：隨機抽取未進(jìn)行過系統(tǒng)踏蹬訓(xùn)練的青年健康男性受試者10名，分別以下肢無緊身壓迫、中度緊身壓迫、高度緊身壓迫狀態(tài)完成中強度和大強度負(fù)荷的勻速踏蹬運動至疲勞測試，對同步采集的股內(nèi)側(cè)肌iEMG和MF肌電指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段和標(biāo)準(zhǔn)化處理，并采用三因素方差分析和事后多重比較檢驗考察各組實驗數(shù)據(jù)間的差異。結(jié)果：1）運動后期，緊身壓迫對iEMG及MF變化幅度的總效應(yīng)均有影響，且在與運動強度發(fā)生交互作用時，這種影響效應(yīng)更為明顯。2）與無緊身壓迫相比，中度緊身壓迫不改變中強度負(fù)荷運動中iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度；但卻使大強度負(fù)荷運動后期iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度均有所下降。3）與無緊身壓迫相比，高度緊身壓迫使中強度負(fù)荷運動后期iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度均有所下降；但卻使大強度負(fù)荷運動后期iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度均有所上升。結(jié)論：外加中度緊身壓迫在大強度踏蹬運動后期與外加高度緊身壓迫在中等強度踏蹬運動后期對股內(nèi)側(cè)肌的作用相似，均利于維持局部肌肉收縮的輸出功率及外周運動單位動作電位的傳導(dǎo)速率，在一定程度上有助于延緩肌疲勞和延長運動時效；相反，外加高度緊身壓迫在大強度踏蹬運動后期則會加速肌疲勞的發(fā)展進(jìn)程。

緊身運動裝；壓迫度；強度負(fù)荷；踏蹬運動；股內(nèi)側(cè)?。槐砻婕‰妶D；肌肉疲勞

1 引言

緊身服是以人體為模型，通過材料自身的彈性將束縛壓施加在四肢、軀干等部位皮膚表面的彈性織物［38，53］，不僅具有著裝壓迫的安全性和舒適性，還會對人體形態(tài)、皮膚血流、溫度和內(nèi)分泌等一系列生理機能產(chǎn)生影響［2，9-11，14，17，25］。

自20世紀(jì)90年代田徑賽場出現(xiàn)“連體緊身衣”，到2008年北京奧運會上的高科技緊身泳裝——“鯊魚皮”，近20年來，緊身運動服以其不斷發(fā)展的獨到制造工藝和功能特性被認(rèn)為在運動中可以幫助運動員減少運動損傷、維持肌肉功能、延緩肌疲勞和提高運動表現(xiàn)［29，34，41］，進(jìn)而受到國內(nèi)、外運動員和體育愛好者的廣泛青睞［7，35，46，52］——不僅作為競技運動訓(xùn)練服裝服務(wù)于職業(yè)運動員，還廣受大眾休閑健身運動愛好者的歡迎，并成為21世紀(jì)功能性體育運動裝備領(lǐng)域的研究熱點，受到越來越多研究者的關(guān)注［2，8，42，67，69］。

20世紀(jì)80年代末，人體工效學(xué)的發(fā)展創(chuàng)建和高科技新型特效彈性纖維材料的誕生逐步使緊身運動服裝步入體育科研領(lǐng)域。據(jù)相關(guān)研究報道，在肌肉疲勞期，緊身運動服除了能夠通過增加肌肉氧供給和清除肌酸激酶（CK）的速度［31］、降低血乳酸堆積［58］、維持肌肉力量的輸出與恢復(fù)［48，49］等途徑來有效提高肌肉的抗疲勞能力［44，47，54］；還能利用其所采用的高性能透氣面料幫助皮膚排汗，使處于長時間訓(xùn)練和比賽中的運動員體表溫度下降，以緩解運動性疲勞［37，41］。此外，緊身運動服可以通過降低人體在各類形式運動中不必要的肌肉振動和相對位移［33，36，48，65］來節(jié)省能量消耗［29，50］，從而對提高運動表現(xiàn)和預(yù)防運動損傷［30］產(chǎn)生積極影響，如維持和提高運動員的短跑能力［43］；提升鍛煉者在長跑等持續(xù)性有氧運動過程中的耐力和平均步速［26，27，50，63］；以及在遞增強度的踏蹬運動中，使運動員無氧閾的平均輸出功率顯著增加［64］。另有研究表明，高度緊身壓迫還有助于減緩肌電平均功率頻率（MPF）的下降，維持外周運動單位動作電位的傳導(dǎo)速率［56］。

然而，也有相當(dāng)一部分研究并不支持上述緊身服裝對運動表現(xiàn)所產(chǎn)生的積極作用［34，55，62］，因此，不排除以上這些研究是由于在不同強度負(fù)荷的運動中采用了不同壓迫程度的緊身服而導(dǎo)致出現(xiàn)不同的結(jié)果。鑒于股內(nèi)側(cè)肌在踏蹬運動中起主導(dǎo)發(fā)力作用［39，40，45，60］，本研究旨在通過對采用表面肌電圖技術(shù)所獲得的相關(guān)肌電指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，定量反映不同強度負(fù)荷的勻速踏蹬運動至疲勞過程中，不同程度緊身壓迫對股內(nèi)側(cè)肌sEMG變化特征的影響，進(jìn)而探討緊身壓迫度對肌肉活動的效用及其內(nèi)在機制。

2 實驗對象與方法

2.1 實驗對象

從高校學(xué)生志愿者中隨機抽取年齡在20～25歲之間的普通男性青年受試者10名（表1）。經(jīng)常規(guī)健康體檢后確認(rèn)所有受試者均身體健康，未見任何呼吸、循環(huán)、代謝系統(tǒng)及肌肉骨骼疾患，無髖、膝、踝關(guān)節(jié)等下肢損傷史及腰背病史，無服藥記錄；且在實驗前6個月未進(jìn)行過系統(tǒng)的踏蹬訓(xùn)練。

要求每位受試者熟悉本實驗的研究目的、方法、動作規(guī)范和測試流程，在實驗期間保持常規(guī)飲食及作息，并確保每次實驗前24h內(nèi)不進(jìn)行任何形式的劇烈運動，擁有良好的精神狀態(tài)。對所有受試者在本實驗開始前和結(jié)束后分別進(jìn)行一次形態(tài)和機能測試（表2），其間未見有顯著性差異（P＞0.05）。

表1 本研究受試者基本情況一覽表Table 1 General Information of Subjects±S）

表1 本研究受試者基本情況一覽表Table 1 General Information of Subjects±S）

表2 本研究受試者實驗前、后身體形態(tài)與機能測試數(shù)據(jù)一覽表Table 2 Test Data of Body Shape and Function before and after Experiment （±S）

表2 本研究受試者實驗前、后身體形態(tài)與機能測試數(shù)據(jù)一覽表Table 2 Test Data of Body Shape and Function before and after Experiment （±S）

實驗開始前Before experiment（n＝10）實驗結(jié)束后After experiment（n＝10）大腿圍度Thigh girth（cm）52.3±3.2 52.7±3.0小腿圍度Calf girth（cm）34.2±1.8 34.3±1.6靜態(tài)心率RHR（beats／min）70.2±5.6 69.9±5.1最大心率MHR（beats／min）192.7±6.4 192.9±6.0最大耗氧量O2max（ml／kg·min）45.4±4.2 45.6±4.6

2.2 主要實驗器材

2.2.1 瑞典MONARK 839E電腦測功率自行車

瑞典MONARK 839E功率車作為國際公認(rèn)的權(quán)威車式測功計，可做恒功率實驗和恒力矩方式的測試和訓(xùn)練，內(nèi)置適用不同人群測試的O2max程序（Astrand，Bruce，YMCA，Naughton，WHO等），能在測試過程中以數(shù)字形式實時監(jiān)測和顯示轉(zhuǎn)速、阻力、功率及受試者身體的各項生理指標(biāo)（長：1 150mm；寬：530mm；高：890～1 130mm；重：56kg）。

2.2.2 SkinsTM梯度壓縮式緊身運動長褲

選擇SkinsTM品牌中男性自行車運動員專用的梯度壓縮式緊身運動長褲（Cycle Pro Men＇s Compression Long Tights）。SkinsTM壓縮式功能服裝屬于智能織品（smart fabric），由毛細(xì)吸取纖維制成，并采用了內(nèi)置式生物加速技術(shù)（Bio Acceleration TechnologyTM），可均勻、準(zhǔn)確地向身體特定部位施加表面壓力，已獲澳大利亞理療協(xié)會（APA）的認(rèn)可、推薦和支持［66］。

2.2.3 NexcareTM自粘性運動防護彈性繃帶

選擇3M公司的耐適康（NexcareTM）自粘性運動防護彈性繃帶作為輔助外加緊身壓迫裝置（規(guī)格：7.50cm× 4.5m），其由透氣的無紡布人造纖維制成，不僅粘貼自如，而且支撐力強，不會滑落。

2.2.4 AMI氣囊式著裝生理舒適性壓力測試系統(tǒng)

主要包括AMI Techno Co.LTD研發(fā)的壓力轉(zhuǎn)換器和氣囊型壓力傳感器，可測試0～34kPa范圍內(nèi)的壓力，測量精度達(dá)到±0.2～0.45kPa，DC電壓輸出功率0～3.4 V，能夠測量柔軟面較小的接觸壓力。

2.2.5 表面肌電圖信號分析系統(tǒng)

1）德國Biovision公司出品的16通道多導(dǎo)運動生物電紀(jì)錄分析系統(tǒng)，包括電極導(dǎo)聯(lián)線和放大器（放大倍率可調(diào)1 000、2 500和5 000）；輸入阻抗為10E＋12Ohm；共模抑制比為120dB；信噪比為1μV；采樣頻率設(shè)定為1 000 Hz；2）12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A／D）；3）上海勵圖醫(yī)療器材有限公司生產(chǎn)的LT-301型一次性氯化銀AgCl皮膚表面電極（直徑為5mm，交流阻抗≤3kΩ）；4）DASYLab 9.0采集與分析軟件；5）MATLab 7.0數(shù)學(xué)軟件。

2.3 實驗方法

2.3.1 實驗設(shè)計

2.3.1.1 實驗環(huán)境

在恒溫、恒濕的運動生物力學(xué)屏蔽實驗室內(nèi)進(jìn)行測試，室溫為20℃±2℃，相對濕度為65%±5%，風(fēng)速≤1 m／s。由于肌電信號本身幅度較小，信噪比不高，為避免噪聲、電磁場輻射等對其產(chǎn)生干擾，要求所有實驗相關(guān)人員關(guān)閉手機等通訊設(shè)施。

2.3.1.2 運動方式

要求受試者在下肢無緊身壓迫、中度緊身壓迫、高度緊身壓迫狀態(tài)下，分別以中等強度和大強度負(fù)荷在瑞典MONARK 839E電腦測功率自行車上以固定坐姿進(jìn)行轉(zhuǎn)速為60rpm的恒速踏蹬運動至疲勞，座位高度及與車把之間的距離均按照受試者自身舒適程度來調(diào)節(jié)，腳面與踏板之間用安全腳套固定，并且在運動結(jié)束前雙手不得離開車把。

每次測試均使用預(yù)熱加載負(fù)荷模式，即受試者在功率自行車上以60rpm的速度騎行，在5min內(nèi)負(fù)荷由最初的30W逐漸上升至預(yù)定負(fù)荷強度。實驗結(jié)束后立即降低負(fù)荷至50W，做5min的恢復(fù)性整理運動。

此外，為避免機體在運動測試后產(chǎn)生的超量恢復(fù)效應(yīng)對下一次測試造成影響，要求同一受試者在每次運動測試結(jié)束后必須間隔72h以上才能進(jìn)行下一次測試。

2.3.1.3 運動強度的負(fù)荷設(shè)定

首先，在預(yù)實驗中通過功率自行車專用McArdle遞增負(fù)荷法［15］測出每位受試者的最大耗氧量（O2max）：速度恒定在60rpm，以30W為初始負(fù)荷，逐級遞增30W，共7個等級，每級負(fù)荷階段的運動時間為2min，直至力竭為止。然后在正式實驗中以55%O2max的負(fù)荷進(jìn)行中等強度運動，以85%O2max的負(fù)荷進(jìn)行大強度運動［1，16，68］。

2.3.1.4 緊身壓迫負(fù)荷的定量

要求受試者坐姿并屈膝90°，在AMI氣囊式著裝生理舒適性壓力測試系統(tǒng)的控制下，通過SkinsTM梯度壓縮式緊身運動長褲和NexcareTM自粘性運動防護彈性繃帶，對股內(nèi)側(cè)肌施加3種不同程度的緊身壓迫負(fù)荷：1）無緊身壓迫，即不穿緊身運動裝，壓力值為0kPa；2）中度緊身壓迫，壓力值為2.12±0.05kPa；3）高度緊身壓迫，壓力值為3.32±0.09kPa。

2.3.1.5 運動性疲勞的初步判定

根據(jù)受試者自我感覺疲乏、呼吸困難，主觀體力感覺等級（RPE）達(dá)19～20，且在一再鼓勵下仍不能維持預(yù)定的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合運動時實測到的心率（超過190beats／min）等多方面指標(biāo)來綜合判定是否達(dá)到運動性疲勞［20，24］。

2.3.2 股內(nèi)側(cè)肌原始sEMG信號的采集與測試指標(biāo)

2.3.2.1 表面電極的安放

所有粘貼表面電極片的體表部位經(jīng)定位、剃刮、打磨和酒精四道工序處理。測試前，先用剃須刀將電極安放處周圍的皮膚體毛刮干凈，再用細(xì)砂紙和75%的酒精棉球?qū)﹄姌O安放位置進(jìn)行去脂處理，以減少皮膚電阻對肌電信號的影響。然后根據(jù)股內(nèi)側(cè)肌的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)確定電極在體表粘貼的參考位點（髕骨內(nèi)上角向上3cm，向內(nèi)2cm，內(nèi)斜50°～60°），將2個一次性表面電極片分別貼在被測肌肉肌腹隆起最高點處，并使兩電極中心連線方向與采樣肌纖維的長軸方向平行，電極片中心間距相隔2cm；參考電極片則置于腓骨小頭上方骨隆起處；最后再用醫(yī)用膠帶固定放大器兩側(cè)的導(dǎo)聯(lián)線，避免腿部運動對電信號產(chǎn)生的干擾。電極粘貼完畢后測試電極間電阻，如異常（＞100 kΩ）則重新處理相應(yīng)部位的皮膚表面。

2.3.2.2 表面肌電信號（sEMG）測試指標(biāo)

參考黃勇等人［6］對自行車運動員踏蹬運動過程中下肢肌肉sEMG特征的研究，本實驗選取積分肌電iEMG、中位頻率MF作為評價股內(nèi)側(cè)肌表面肌電信號變化特征的測試指標(biāo)。

2.3.3 原始表面肌電信號（sEMG）的處理與分析

2.3.3.1 sEMG信號的采集與處理步驟

首先采用表面電極雙極導(dǎo)聯(lián)法，將導(dǎo)出的原始sEMG信號經(jīng)生物電放大器增幅1 000倍后，用配套的DASYLab 9.0專業(yè)肌電采集與分析軟件將通過12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A／D）轉(zhuǎn)換得到的sEMG信號另存為ASCII文件儲存在電腦中作為后期分析的數(shù)據(jù)源；然后使用MATLab 7.0數(shù)學(xué)軟件對所記錄的sEMG信號數(shù)據(jù)進(jìn)行整流濾波分析處理，并建立相關(guān)模塊，求出對應(yīng)的指標(biāo)值。其中，sEMG信號的采樣頻率為1 000Hz，肌電導(dǎo)出的時間常數(shù)為0.001 s，濾波帶寬10～500Hz，高頻阻斷2 000Hz。

2.3.3.2 sEMG信號的分析方法

首先對原始肌電圖進(jìn)行全波整流和平滑，將原始肌電圖中的負(fù)電位振幅全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎娢徽穹?，以便于直觀評價肌肉的肌電活動強度和波形變化情況［12］（圖1）；然后對iEMG這一時域指標(biāo)進(jìn)行時域分析，對MF這一頻域指標(biāo)進(jìn)行基于快速傅里葉變換（FFT）的頻域分析。

圖1 本研究原始sEMG信號全波整流及平滑處理參考示意圖Figure 1. Reference Pattern of Full-wave Rectification and Smooth Processing for sEMG Signal

2.3.3.3 sEMG信號的取段和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

首先，以踏蹬運動開始后第1min采集到的股內(nèi)側(cè)肌sEMG信號為起始參照段，再將隨后踏蹬運動至疲勞過程中所記錄的股內(nèi)側(cè)肌sEMG信號平均分成10段，并截取每段末20s的sEMG信號進(jìn)行分析，得出各段的iEMG和MF原始值。

其次，為排除受試者之間存在的踏蹬頻率及運動機能等個體差異，盡量減小其對統(tǒng)計結(jié)果的影響，本研究參考王樂軍等人［13，21，22］對下肢肌在踏蹬運動中sEMG活動特征的研究方案，對分析得到的股內(nèi)側(cè)肌iEMG和MF數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。具體步驟：1）將踏蹬運動開始后sEMG信號在第1min末20s的iEMG和MF原始值分別作為iEMG和MF指標(biāo)的參照值，記為：X1；2）再用隨后截取的10段sEMG信號中每一段iEMG和MF指標(biāo)的原始值（記為：Xi，其中i＝1，2，3，…10）分別除以各自的參照值X1，從而得到iEMG和MF指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，記為：X＇i（i＝1，2，3，…10）；3）最后再將X＇i的值乘以100%，即以百分比形式表示。iEMG和MF指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理計算公式如下：

其中，X＇i為第i段iEMG和MF指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，Xi為第i段iEMG和MF指標(biāo)的原始值，X1為第1 min末20 s iEMG和MF指標(biāo)的原始值。

2.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2003及SPSS 13.0軟件對所有實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，將無緊身壓迫作為參照組，重點比較中度、高度緊身壓迫與其之間的差異。首先，采用KS檢驗對各組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，以各組數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布且方差齊同為前提，采用三因素［緊身壓迫度（3）×運動強度（2）×信號采樣時段（3）］方差分析考察緊身壓迫度、運動強度以及運動時間對股內(nèi)肌sEMG變化特征的綜合效應(yīng)；而后，分別以中強度和高強度運動負(fù)荷下無緊身壓迫時股內(nèi)側(cè)肌各相鄰信號采樣時段之間iEMG（%）和MF（%）值的變化幅度為基準(zhǔn)，使用LSD（最小顯著差異法）進(jìn)行不同緊身壓迫度均值的Post Hoc（事后多重比較）檢驗，統(tǒng)計檢驗水準(zhǔn)α＝0.05。所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差±S）表示，顯著性水平為P＜0.05，極顯著性水平為P＜0.01。

3 研究結(jié)果

將受試者在中強度和大強度負(fù)荷下分別以下肢無緊身壓迫（No compression）、中度緊身壓迫（Medium compression）和高度緊身壓迫（High compression）進(jìn)行勻速踏蹬運動的狀態(tài)用英文字母進(jìn)行標(biāo)示，其含義如下：M-N＝中強度－無緊身壓迫；M-M＝中強度－中度緊身壓迫；M-H＝中強度－高度緊身壓迫；H-N＝大強度－無緊身壓迫；HM＝大強度－中度緊身壓迫；H-H＝大強度－高度緊身壓迫。

3.1 不同緊身壓迫度下股內(nèi)側(cè)肌iEMG（%）值的變化

圖2 本研究不同緊身壓迫度下iEMG（%）值隨運動時間的變化曲線圖Figure 2. Variation Curve of iEMG（%）under Different Compression Degrees by the Time

從表3和圖2可以看出，中強度和大強度負(fù)荷的踏蹬運動至疲勞過程，股內(nèi)側(cè)肌在不同緊身壓迫度下的iEMG（%）值增長均普遍在S5～S10時段呈現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05），且各自隨時間而增長的幅度也并不相同。故對這一期間各iEMG（%）值隨時間增長幅度間的差異進(jìn)行三因素方差分析，考察各因素對實驗變量的主效應(yīng)以及相互間的交互效應(yīng)。

表4的方差分析結(jié)果顯示，緊身壓迫、運動強度、采樣時段的主效應(yīng)以及壓迫＊強度、強度＊時段、壓迫＊強度＊時段的交互效應(yīng)均對iEMG（%）值的增長幅度有顯著影響（P＜0.05），且各自對實驗變量總效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小依次為：E2ta（運動強度）＞E2ta（壓迫＊強度）＞E2ta（壓迫＊強度＊時段）＞E2ta（緊身壓迫）＞E2ta（強度＊時段）＞E2ta（采樣時段）。

而表5的方差分析結(jié)果則進(jìn)一步表明，僅在S7～S10各相鄰時段之間，緊身壓迫和運動強度對iEMG（%）值的增長幅度都有顯著影響，也存在明顯的交互作用（P＜0.05），且各自對實驗變量總效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小均依次為：E2ta（運動強度）＞E2ta（交互作用）＞E2ta（緊身壓迫）。

通過表6的多重比較檢驗，可以看出S7～S10各相鄰時段之間，3種緊身壓迫度在不同強度負(fù)荷下對iEMG（%）值增長幅度影響效應(yīng)的差異：M-M與M-N無差別（P＞0.05），而M-H則低于M-N（P＜0.05）；H-M低于H-N（P＜0.01），而H-H則高于H-N（P＜0.05）。

表3 本研究不同緊身壓迫度下iEMG（%）值隨運動時間的變化特征一覽表Table 3 Variation Characteristics of iEMG（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

表3 本研究不同緊身壓迫度下iEMG（%）值隨運動時間的變化特征一覽表Table 3 Variation Characteristics of iEMG（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

注：＊、＊＊分別表示與第1段時間iEMG（%）值比較具有顯著性差異（P＜0.05）和極顯著性差異（P＜0.01）。

表4 本研究緊身壓迫、運動強度和采樣時段對iEMG（%）值增長幅度的影響情況一覽表Table 4 Effect of Tight Compression，Cycling Intensity and Sampling Period on Growth Range of iEMG （%）

表5 本研究緊身壓迫和運動強度在不同時段對iEMG（%）值增長幅度的影響情況一覽表Table 5Effect of Tight Compression and Cycling Intensity on Growth Range of iEMG（%）at Different Times

表6 本研究不同緊身壓迫度下iEMG（%）值在不同時段的增長幅度差異一覽表Table 6 Differences of Growth Range of iEMG（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

表6 本研究不同緊身壓迫度下iEMG（%）值在不同時段的增長幅度差異一覽表Table 6 Differences of Growth Range of iEMG（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

注：▲、▲▲分別表示與M-N相鄰時段之間iEMG（%）值增長幅度相比具有顯著性差異（P＜0.05）和極顯著性差異（P＜0.01）；◆、◆◆分別表示與H-N相鄰時段之間iEMG（%）值增長幅度相比具有顯著性差異（P＜0.05）和極顯著性差異（P＜0.01）。

3.2 不同緊身壓迫度下股內(nèi)側(cè)肌MF（%）值的變化

從表7和圖3可知，中強度和大強度負(fù)荷的踏蹬運動至疲勞過程，股內(nèi)側(cè)肌在不同緊身壓迫度下的MF（%）值降低均普遍在S6～S10時段呈現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05），且各自隨時間而降低的幅度也并不相同。故對這一期間各MF（%）值隨時間降低幅度間的差異進(jìn)行三因素方差分析，考察各因素對實驗變量的主效應(yīng)以及相互間的交互效應(yīng)。

表7 本研究不同緊身壓迫度下MF（%）值隨運動時間的變化特征一覽表Table 7 Variation Characteristics of MF（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

表7 本研究不同緊身壓迫度下MF（%）值隨運動時間的變化特征一覽表Table 7 Variation Characteristics of MF（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

注：＊、＊＊分別表示與第1段時間MF（%）值比較具有顯著性差異（P＜0.05）和極顯著性差異（P＜0.01）。

圖3 本研究不同緊身壓迫度下MF（%）值隨運動時間的變化曲線圖Figure 3. Variation Curve of MF（%）under Different Compression Degrees by the Time

表8的方差分析結(jié)果顯示，緊身壓迫、運動強度、采樣時段的主效應(yīng)以及壓迫＊強度、強度＊時段、壓迫＊強度＊時段的交互效應(yīng)均對MF（%）值的降低幅度有顯著影響（P＜0.05），且各自對實驗變量總效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小依次為：E2ta（運動強度）＞E2ta（壓迫＊強度）＞E（壓迫＊強度＊時段）＞E2ta（緊身壓迫）＞E2ta（強度＊時段）＞E2ta（采樣時段）。

而表9的方差分析結(jié)果則進(jìn)一步表明，僅在S7～S10各相鄰時段之間，緊身壓迫和運動強度對MF（%）值的降低幅度都有顯著影響，也存在明顯的交互作用（P＜0.05），且各自對實驗變量總效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小均依次為：（運動強度）＞（交互作用）＞（緊身壓迫）。

通過表10的多重比較檢驗，可以看出S7～S10各相鄰時段之間，3種緊身壓迫度在不同強度負(fù)荷下對MF（%）值降低幅度影響效應(yīng)的差異：M-M與M-N無差別（P＞0.05），而M-H則低于M-N（P＜0.05）；H-M低于H-N（P＜0.01），而H-H則高于H-N（P＜0.05）。

4 分析與討論

本研究目的在于利用表面肌電信號時域指標(biāo)iEMG和頻域指標(biāo)MF探索不同強度負(fù)荷的勻速踏蹬運動至疲勞過程中，不同程度緊身壓迫對股內(nèi)側(cè)肌sEMG變化特征的影響，進(jìn)而探討緊身壓迫度對肌肉活動的效用及其內(nèi)在機制。為此，實驗選取在無壓迫、中度壓迫、高度壓迫3種緊身度下，讓受試者分別完成中強度和大強度負(fù)荷的踏蹬運動至疲勞測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與無緊身壓迫相比，中度緊身壓迫不改變中強度負(fù)荷運動中iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度，但卻使大強度負(fù)荷運動后期iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度均有所下降；而高度緊身壓迫則使中強度負(fù)荷運動后期iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度均有所下降，但卻使大強度負(fù)荷運動后期iEMG（%）值的增長和MF（%）值的降低幅度均有所上升。

表8 本研究緊身壓迫、運動強度和采樣時段對MF（%）值降低幅度的影響情況一覽表Table 8 Effect of Tight Compression，Cycling Intensity and Sampling Period on Lowered Range of MF （%）

表9 本研究緊身壓迫和運動強度在不同時段對MF（%）值降低幅度的影響情況一覽表Table 9 Effect of Tight Compression and Cycling Intensity on Lowered Range of MF（%）at Different Times

表10 本研究不同緊身壓迫度下MF（%）值在不同時段的降低幅度差異一覽表Table 10 Differences of Lowered Range of MF（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

表10 本研究不同緊身壓迫度下MF（%）值在不同時段的降低幅度差異一覽表Table 10 Differences of Lowered Range of MF（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

注：▲▲表示與M-N相鄰時段之間MF（%）值變化幅度相比具有極顯著性差異（P＜0.01）；◆、◆◆分別表示與H-N相鄰時段之間MF（%）值變化幅度相比具有顯著性差異（P＜0.05）和極顯著性差異（P＜0.01）。

在不同強度及類型的運動中，無外加彈性緊身壓迫時，肌肉的iEMG值和MF值總體上分別隨運動時間的延長和運動性肌疲勞的發(fā)生呈上升和下降趨勢［4，5，18，19，23］。因此，本研究結(jié)果表明，在中強度負(fù)荷踏蹬至疲勞運動中，外加中度緊身壓迫難以有效緩解肌肉疲勞和促進(jìn)運動表現(xiàn)，這與Sperlich等人［62］“不同類型緊身裝置較普通無壓迫服裝并不能提升運動員耐力表現(xiàn)”的研究結(jié)論相符；而外加高度緊身壓迫則有助于運動后期緩解肌疲勞及保持運動能力，也與Kemmler［50］、Ali［26，27］和Sear［63］等人的研究結(jié)論相仿，并將其有氧運動形式從長跑擴展到了自行車運動；在大強度負(fù)荷踏蹬至疲勞運動后期，外加中度緊身壓迫在一定程度上有利于對局部肌肉收縮及外周運動單位動作電位傳導(dǎo)速率的維持，起到緩解肌疲勞及延長運動時效的作用，這與Miyamoto、Kraemer等人［48，49，56］在外加彈性緊身壓迫實驗中所觀察到的sEMG變化特征相一致；而外加高度緊身壓迫則不僅不能有效削弱和延緩肌肉疲勞，反而還會在一定程度上降低運動單位的動作電位傳導(dǎo)速率，加快肌疲勞的發(fā)生。

綜合緊身運動裝促進(jìn)運動表現(xiàn)的研究報道，初步考慮緊身束縛壓力值偏小是外加中度緊身壓迫難以有效緩解目標(biāo)肌肉疲勞和提高運動成績的主要因素：1）較低的緊身壓迫度或許并不足以促使壓迫部位的血液循環(huán)加快和乳酸堆積減少；2）緊身壓迫程度偏低可能將難以達(dá)到刺激并增強肌肉本體感覺的閾值；3）較低的束縛壓不足以有效減少肌肉軟組織的振動。

“作用于體表的緊身壓迫促進(jìn)運動員下肢靜脈血液回流”可能是外加中度緊身壓迫在大強度負(fù)荷踏蹬至疲勞運動后期維持目標(biāo)肌群收縮及外周運動單位動作電位傳導(dǎo)速率的主要內(nèi)在機制。由于靜脈血液回流的改善，可以增加心輸出量，提高運動員的有氧運動能力［52，61］，而皮膚和肌肉內(nèi)所富含毛細(xì)血管中的血流量會隨外加壓力的增大而增加［10，25］。因此，適度緊身壓迫可以有效促進(jìn)微循環(huán)，改善和增強肌肉組織內(nèi)的氧化作用水平；并且在一定壓力范圍內(nèi)，這種改善作用還會隨壓力等級的升高而提高［28］。Sear等人［63］研究發(fā)現(xiàn)，在跑步運動中，與穿著普通運動裝相比，運動員穿著連體緊身裝時的肌肉內(nèi)平均氧化指數(shù)明顯較高；Scanlan等人［64］研究發(fā)現(xiàn)，在1h的踏蹬運動過程中，穿著壓力長褲可以有效提高運動員肌肉內(nèi)氧氣的利用率。另外，微循環(huán)的改善也有助于乳酸等代謝廢物的清除。Nootheti等人［58］研究發(fā)現(xiàn)，受試者在大強度運動后的恢復(fù)期內(nèi)穿著壓力長襪，可以使血液內(nèi)的乳酸濃度較不穿壓力長襪時明顯降低。

對于外加高度緊身壓迫在中強度負(fù)荷踏蹬至疲勞運動后期緩解目標(biāo)肌疲勞和延長運動時效的內(nèi)在機制，可從5方面加以考慮：1）為機體在運動中提供機械支持，增強膝關(guān)節(jié)在運動中的穩(wěn)定性，并限制其在高速運轉(zhuǎn)過程中的活動范圍，從而有利于防止相應(yīng)部位的運動損傷［30］。Kuster等人［51］的研究表明，將受試者的膝關(guān)節(jié)用壓力套束緊后進(jìn)行跳深練習(xí)，可以提高單腿落地時的穩(wěn)定性。2）減少人體脂肪、肌肉等軟組織在不同類型運動中所發(fā)生的振動。Doan［36］和Kraemer［48］等人的研究相繼表明，通過外加緊身壓迫進(jìn)行干預(yù)，能夠通過產(chǎn)生肌肉調(diào)諧（Muscle Tuning）作用來幫助人體降低軟組織在運動中的共振效應(yīng)［32］，減少由肌肉振動產(chǎn)生的能量消耗，提高運動中能量利用的有效性［29，50］。3）能夠改變運動中運動單位的激活模式（MU Activation Pattern），在減少不必要的肌肉活動同時，達(dá)到募集更少運動單位、維持同等輸出功率的目的，進(jìn)而對延緩長時間有氧運動所誘發(fā)的肌肉疲勞產(chǎn)生積極有利的影響［3］。4）適當(dāng)?shù)木o身壓迫可以增強局部肌肉疲勞后人體的本體感覺。Perlau等人［59］于1995年發(fā)現(xiàn)，將彈性繃帶綁在受試者的膝關(guān)節(jié)，可以增強其對膝關(guān)節(jié)伸展角度判斷的準(zhǔn)確性，即增強了受試者的關(guān)節(jié)位置覺；Kraemer等人［48］在研究中也發(fā)現(xiàn)，穿著壓力短褲可以增強受試者臀部彎曲45°和60°時的關(guān)節(jié)位置覺。其可能的機制是通過影響運動神經(jīng)的外周性神經(jīng)活動，調(diào)節(jié)α-運動神經(jīng)元對中樞起源的下行性神經(jīng)沖動發(fā)放的興奮性，即外加緊身壓迫刺激經(jīng)肌肉和肌腱感受器的傳入神經(jīng)纖維發(fā)放沖動，所形成的外周信號（刺激）提高了支配這些肌肉的脊髓α-運動神經(jīng)元的興奮性水平。5）一定程度的緊身壓迫還可以有效增強人體的交感神經(jīng)活動。Mori等人［57］研究發(fā)現(xiàn)，與寬松上衣相比，穿著緊身衣工作能夠使受試者靜態(tài)心率增加，腎上腺素和去甲腎上腺素的分泌量增多，反映出適當(dāng)?shù)木o身壓迫對人體交感神經(jīng)活動的促進(jìn)作用。Shim等人［65］在研究中還觀察到，運動員在功率自行車上完成5 min的熱身運動過程中，與穿著普通寬松運動短褲相比，穿著壓力短褲時的皮膚溫度升高程度有顯著提高。以上結(jié)果均表明，在運動中借助適當(dāng)?shù)木o身壓迫，可以通過增強交感神經(jīng)活動，充分調(diào)動人體內(nèi)臟器官對運動的快速適應(yīng)能力，并幫助運動員集中注意力，使其更快地進(jìn)入運動狀態(tài)。

而對于外加高度緊身壓迫在大強度負(fù)荷踏蹬至疲勞運動后期產(chǎn)生加速肌疲勞發(fā)生的現(xiàn)象，初步判斷其主要原因可能是：1）高強度負(fù)荷運動中，機體為維持預(yù)定速度，耗氧量及下肢供血量均明顯超過中等強度運動；而外部施加的過高機械壓迫則迫使局部肌肉中微血管形變加劇，致使毛細(xì)血管內(nèi)血流的減少量大于由毛細(xì)血管開放數(shù)目增多所引起的血流增加量，從而導(dǎo)致目標(biāo)肌肉的供氧量總體下降，乳酸等代謝廢物的清除速率減慢，加速了疲勞的發(fā)展進(jìn)程。2）高度緊身壓迫在高強度負(fù)荷運動中可能會引起肌肉的超負(fù)荷牽拉，腱器官的傳入信息則會使Ib中間神經(jīng)元興奮，引起支配目標(biāo)肌的運動神經(jīng)元發(fā)生雙突觸抑制；此外，代謝產(chǎn)物的堆積還會逐漸使Ⅲ、Ⅳ類軀體感覺傳入神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的沖動增加，從而通過脊髓或其上位中樞內(nèi)的Ia抑制性中間神經(jīng)元對脊髓α-運動神經(jīng)元產(chǎn)生抑制作用。

5 結(jié)論

外加中度緊身壓迫在大強度踏蹬運動后期與外加高度緊身壓迫在中等強度踏蹬運動后期對股內(nèi)側(cè)肌的作用相似，均利于維持局部肌肉收縮的輸出功率及外周運動單位的動作電位傳導(dǎo)速率，在一定程度上有助于延緩肌疲勞和延長運動時效；相反，外加高度緊身壓迫在大強度踏蹬運動后期則可能會加速肌疲勞的發(fā)展進(jìn)程。

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Effect of Tight-fitting Sportswear of Different
Compression Degrees on Variation Characteristics of sEMG on Vastus Medialis during Cycling Motion

CHEN Jin-ao1，LU A-ming2，WANG Guo-dong2，XU Qin-er1，DAI Xiao-qun2

Objective：Index data from sEMG were used to reflect the influence of different tight compression degrees on variation characteristics of sEMG on Vastus Medialis in different intensity load during cycling motion to fatigue，and then further explored its utilities and internal mechanism on muscle activity.Methods：Selected 10young healthy male volunteers without cycling training experience randomly as subjects to complete uniform cycling motion to fatigue in moderate and high intensity load on bicycle ergometer with no compression，medium compression and high compression at lower limb respectively.Recorded The original signals of sEMG on Vastus Medialis through the motion process which was divided into 10segments.After standardized processing of the data from iEMG and MF，compared and analyzed the differences between each set of data by three-factor variance analysis and Post Hoc Multiple Comparisons Test.Results：1）During the later stage of cycling motion，tight compression had influence on the change range of iEMG and MF，which was more obvious when it interacted with exercise intensity.2）Compared with no tight compression，medium tight compression could not change general increasing range of iEMG（%）and reducing range of MF（%）during this cycling movement in moderate-intensity load，which made both of them，however，declined during the later stage of cycling motion in high-intensity load.3）Compared with no tight compression，high tight compression made general increasing range of iEMG（%）and reducing range of MF（%）declined during the later stage of cycling motion in moderate-intensity load，which made both of them，however，increased during the later stage of cycling motion in high-intensity load.Conclusions：During the later stage of cycling motion，plus medium tight compression in high-intensity load and plus high tight compression in moderate intensity load showed similareffects on Vastus Medialis to maintain output power of muscle contraction and transmission rate of action potential，which may be helpful to delay the muscle fatigue and improve the sport performance to some extent.On the contrary，plus high tight compression accelerated muscle fatigue during the later stage of cycling motion in high-intensity load.

tight-fitting sportswear；compression degree；intensity load；cycling motion；Vastus Medialis；sEMG；muscle fatigue

G804.6

A

1000-677X（2012）07-0022-10

2012-02-23；

2012-06-10

現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室開放課題及技術(shù)創(chuàng)新基金項目；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目。

陳金鰲（1981-），男，江蘇淮安人，助教，碩士，主要研究方向為運動裝備的性能測試與評定、休閑體育理論與實踐，E-mail：cja68209933＠sina.com；陸阿明（1965-），男，江蘇蘇州人，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向為運動生物力學(xué)，Tel：（0512）67160591，E-mail：luaming＠suda.edu.cn；王國棟（1986-），男，助理實驗師，碩士，主要研究方向為運動生物力學(xué)，E-mail：gdw2008＠gmail.com；徐勤兒（1962-），男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向為體育教學(xué)與管理，E-mail：xqe＠cczu.edu.cn；戴曉群（1968-），女，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向為服裝三維模擬、著裝壓力分布，E-mail：daixqsz＠gmail.com。

1.常州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇常州213164；2.蘇州大學(xué)，江蘇蘇州215021

1.School of Physical Education，Changzhou University，Changzhou 213164，China；2.Soochow University，Suzhou 215021，China.