蔡前鑫，趙之光，魏文哲

（1.蘇州大學(xué) 體育學(xué)院，江蘇 蘇州215021；2.北京市體育科學(xué)研究所，北京100075）

近紅外光譜技術(shù)（Near infrared spectroscopy，NIRS）可實(shí)現(xiàn)組織血氧參數(shù)的無(wú)損、實(shí)時(shí)、連續(xù)、直接檢測(cè)，可反映局部組織氧供應(yīng)與氧消耗的動(dòng)態(tài)平衡。波長(zhǎng)為700～900nm的近紅外光對(duì)人體組織有良好的穿透性，此波段中Hb和HbO2是主要的吸收體，且二者的吸收譜存在顯著差異，由此利用Lambert-Beer定律可以計(jì)算出兩者的濃度。肌氧飽和度儀就是利用這種特性對(duì)肌肉內(nèi)的氧濃度進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備。肌氧飽和度＝肌肉內(nèi)氧合血紅蛋白濃度／總血紅蛋白濃度，總血紅蛋白濃度＝還原血紅蛋白濃度＋氧合血紅蛋白濃度。肌肉耐力是指肌肉持續(xù)收縮的能力，即肌肉抵抗疲勞的能力，等速肌力測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)肌肉耐力進(jìn)行測(cè)試評(píng)定，本研究旨在運(yùn)用近紅外光譜技術(shù)實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)等速測(cè)試過(guò)程中股外側(cè)肌氧飽和度變化，并分析肌氧飽和度變化與局部肌肉做功下降率之間的關(guān)系，以期探討肌氧飽和度與局部肌肉耐力之間的相關(guān)性，為以后利用肌氧飽和度評(píng)定局部肌肉耐力提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

所選實(shí)驗(yàn)對(duì)象為北京國(guó)安三線10名足球運(yùn)動(dòng)員，平均年齡、身高、體重分別為16.1±3.9歲、175.3±7.7cm和65.3±10.4kg。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 待測(cè)部位的選擇

股外側(cè)肌的確定：使受試者保持自然站立姿勢(shì)，腿部放松，根據(jù)人體的解剖學(xué)特點(diǎn)找到股骨外側(cè)髁和髂前上棘兩點(diǎn)的位置，取兩點(diǎn)連線的下1／3處即為待測(cè)點(diǎn)的位置。

1.2.2 肌氧飽和度的測(cè)定

所用儀器：組織氧無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（北京歐思盟科技發(fā)展有限公司）、DRO型快速加壓止血器（寶雞市德?tīng)栣t(yī)療器械制造有限公司，長(zhǎng)800mm，寬40mm）。

測(cè)量方法：確定待測(cè)部位之后，在其上面貼上一層無(wú)色貼膜，將肌氧飽和度儀的探頭發(fā)射孔對(duì)準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)然后放在貼膜上，并且使探頭的軸線與股外側(cè)肌平行，然后用可遮光的繃帶將探頭全部纏繞起來(lái)，防止漏光以及外界光線的干擾（F.Billaut，2013）；松緊度要合適，防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中探頭移位。然后將探頭與模塊連接起來(lái)，無(wú)線接收設(shè)備與電腦連接起來(lái)，啟動(dòng)程序之后即可測(cè)定肌氧飽和度變化情況。

1.2.3 等速肌力測(cè)試

測(cè)試儀器：美國(guó)BIODEX等速力量測(cè)試臺(tái)。

測(cè)試指標(biāo)：運(yùn)動(dòng)前安靜狀態(tài)股外側(cè)肌氧飽和度的值以及運(yùn)動(dòng)中的最低值、做功下降率。

測(cè)試方法：首先，讓受試者取坐位，上體與大腿均用寬帶固定，以防借力而影響測(cè)試結(jié)果；雙手緊握測(cè)試椅兩側(cè)的把手，動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)測(cè)試部位，使膝關(guān)節(jié)活動(dòng)軸心與儀器動(dòng)力臂旋轉(zhuǎn)軸心相一致；待進(jìn)入測(cè)試程序后，選擇快速20次240°／s屈伸的測(cè)試方案。正式測(cè)試前要求運(yùn)動(dòng)員在測(cè)試角速度下，以亞極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)5～10次，熟悉和了解整個(gè)測(cè)試的過(guò)程，以便保證測(cè)試的準(zhǔn)確和數(shù)據(jù)獲取的可靠性，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)股外側(cè)肌氧飽和度的變化。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目均算出平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0對(duì)肌氧飽和度變化量和做功下降率進(jìn)行相關(guān)性分析，顯著性水平P＜0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 等速肌力測(cè)試前后10名隊(duì)員肌氧飽和度測(cè)量結(jié)果

圖1 等速肌力測(cè)試中股外側(cè)肌氧飽和度的變化情況

圖1為1名受試者在等速肌力測(cè)試過(guò)程中肌氧飽和度的變化情況。從圖中可以看出等速肌力測(cè)試剛開(kāi)始時(shí)，股外側(cè)肌氧飽和度沒(méi)有太大的變化，保持平穩(wěn)的趨勢(shì)，隨著膝關(guān)節(jié)屈伸的不斷進(jìn)行，大概在第8次的時(shí)候股外側(cè)肌氧飽和度開(kāi)始迅速下降，下降到40%左右時(shí)不再隨著屈伸運(yùn)動(dòng)而下降，達(dá)到一個(gè)新的平衡，直到運(yùn)動(dòng)結(jié)束。表1是29名受試者測(cè)試前的肌氧飽和度安靜值、測(cè)試剛結(jié)束時(shí)的肌氧飽和度值以及肌氧飽和度變化量。從表中可以看出，等速肌力測(cè)試前安靜狀態(tài)時(shí)，肌氧飽和度基本穩(wěn)定在62%左右，各項(xiàng)指標(biāo)均具有較大的個(gè)體差異。

表1 加壓運(yùn)動(dòng)前后肌氧飽和度的值（%）

2.2 10名隊(duì)員等速肌力測(cè)試做功下降率

表2為10名足球隊(duì)員進(jìn)行20次240°／s的屈伸運(yùn)動(dòng)的做功下降率，也即所謂的疲勞指數(shù)。從表中可以看出做功下降率最大值為25.7%，最小值為7.6%，同樣也可以看出不同個(gè)體之間存在較大的差異。

表2 20次240°／s的屈伸運(yùn)動(dòng)中最后三次做功之和的數(shù)值

2.3 肌氧飽和度與等速肌力測(cè)試中做功下降率之間的關(guān)系

等速肌力測(cè)試中肌氧飽和度變化量與做功下降率之間的相關(guān)性，r＝0.685，且P＜0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 分析與討論

氧在骨骼肌能量代謝過(guò)程起著至關(guān)重要的作用。如果在運(yùn)動(dòng)中停止對(duì)肌肉的氧供應(yīng)，該肌肉會(huì)在數(shù)分鐘內(nèi)產(chǎn)生疲勞，并造成運(yùn)動(dòng)能力迅速下降。因此，準(zhǔn)確測(cè)量肌肉內(nèi)的氧含量對(duì)于了解運(yùn)動(dòng)員的肌肉耐力狀況具有重要意義。

肌肉耐力主要決定于慢肌纖維比例、骨骼肌毛細(xì)血管密度、線粒體數(shù)量等因素，而這些因素均與肌肉內(nèi)氧濃度有關(guān)。肌氧飽和度可以反映肌肉內(nèi)的氧濃度，因此，肌氧飽和度與局部肌肉耐力之間可能存在一定的相關(guān)性。

運(yùn)動(dòng)前安靜狀態(tài)時(shí)股外側(cè)肌氧飽和度保持平穩(wěn)狀態(tài)，基本維持在62%左右，如表1所示。等速運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后，前幾次膝關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中股外側(cè)肌氧飽和度基本處于平衡狀態(tài)，如圖1所示，主要是因?yàn)榍皫状吻爝\(yùn)動(dòng)中機(jī)體通過(guò)無(wú)氧系統(tǒng)供能，主要是磷酸原系統(tǒng)和糖酵解系統(tǒng)，磷酸原系統(tǒng)供能占更大比例，此時(shí)機(jī)體消耗氧氣量不大，因此肌氧飽和度基本維持在平穩(wěn)狀態(tài)，這一點(diǎn)與王國(guó)祥的研究一致。隨著運(yùn)動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行，股外側(cè)肌氧飽和度開(kāi)始迅速下降，大約在8s之內(nèi)下降至最低，然后趨于平穩(wěn)狀態(tài)，達(dá)到新的平衡。這種肌氧飽和度迅速下降的原因可能為：運(yùn)動(dòng)中主動(dòng)肌主要募集的是快肌纖維，其儲(chǔ)氧量較少，運(yùn)動(dòng)時(shí)主要依賴(lài)于磷酸鹽供能，使磷酸肌酸大量消耗，而磷酸肌酸的快速再合成則需要大量肌氧；運(yùn)動(dòng)中大量增加的乳酸，需要進(jìn)入肌纖維細(xì)胞中被進(jìn)一步氧化；運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越大耗氧量越多，而且在運(yùn)動(dòng)最初時(shí)肌肉血流量上升相對(duì)緩慢，氧氣供應(yīng)相對(duì)不足，則導(dǎo)致肌氧含量比例大幅度下降；隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程中酸性產(chǎn)物在體內(nèi)的堆積和H＋濃度的增加，可促進(jìn)O2和Hb快速分離，從而導(dǎo)致肌氧飽和度進(jìn)一步下降。隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，血液循環(huán)快速動(dòng)員，心跳加快，毛細(xì)血管開(kāi)放程度加大，肌內(nèi)血容量上升而血氧的供應(yīng)相對(duì)加強(qiáng)，使運(yùn)動(dòng)中氧的消耗與供應(yīng)趨于相對(duì)平衡。王榮輝認(rèn)為施加運(yùn)動(dòng)負(fù)荷后，肌氧迅速消耗，與增加負(fù)荷前相比，肌氧含量百分比下降，當(dāng)肌氧的輸送與消耗達(dá)到平衡后，肌氧保持相對(duì)穩(wěn)定。Sachiko.H等人認(rèn)為肌氧到一定負(fù)荷后不再下降，本研究結(jié)果與之相一致。

結(jié)合表1、表2可以看出，肌氧飽和度下降幅度較大的運(yùn)動(dòng)員，其做功下降率即疲勞指數(shù)較小，也即肌肉耐力越好，肌氧飽和度變化量與做功下降率呈負(fù)相關(guān)，r＝-0.685，說(shuō)明耐力好的運(yùn)動(dòng)員能夠最大限度地將肌肉內(nèi)儲(chǔ)存的氧氣用于機(jī)體大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)的需要，即耐力好的運(yùn)動(dòng)員其肌肉內(nèi)的氧儲(chǔ)量大。王榮輝等在研究不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)肌氧含量變化特點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員組不僅負(fù)荷功率比非運(yùn)動(dòng)員組大，而且肌氧下降峰值、肌氧下降幅度、肌氧恢復(fù)幅度也比非運(yùn)動(dòng)員組大，且有顯著差異。認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員在承受較大的負(fù)荷時(shí)，在心率低的情況下，肌氧消耗大，超量恢復(fù)也大，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員肌氧儲(chǔ)量大，同時(shí)具備良好的肌氧動(dòng)員、輸送和恢復(fù)能力。THOMASC和Hamaoka T也認(rèn)同此觀點(diǎn)。

4 結(jié)論

本研究說(shuō)明肌氧飽和度與局部肌肉耐力之間存在一定的相關(guān)性，然而本研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象只有10名，一些偶然誤差會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，這些實(shí)驗(yàn)對(duì)象還不足以證明這一觀點(diǎn)，因此還需要更多不同層次耐力的實(shí)驗(yàn)對(duì)象做為支撐。

［1］徐飛，馬國(guó)東，李岳.高水平公路自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員急性低氧運(yùn)動(dòng)時(shí)肌氧飽和度變化特征研究［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（6）：56-60.

［2］蘇暢，王培勇，馬俊英，等.肌氧含量的光電無(wú)損檢測(cè)及其在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的應(yīng)用［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1997（4）：83-86.

［3］Thomasc，Sirventp.Relationships between maximal muscle oxidative capacity and blood lactate removal after supramaximal exercise and fatigue ind exes in humans［J］.J Appl Physiol，2004（6）：2132-2138.

［4］盛新新，周楠，白丹.等速肌力測(cè)試與訓(xùn)練技術(shù)在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用及研究［J］.體育科技，2014（7）：15.

［5］黃杰，成鵬，郎海濤，等.軀干肌慢速等速向心收縮肌力的測(cè)試研究［J］.中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2005（8）：30.