杜承潤，史 衍

（首都體育學(xué)院，北京 100091）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，肌肉電刺激訓(xùn)練（Muscle Electrical Stimulation，簡稱MES）已經(jīng)成為運動訓(xùn)練領(lǐng)域重要的訓(xùn)練手段之一。目前，有關(guān)肌肉電刺激訓(xùn)練與傳統(tǒng)力量訓(xùn)練的區(qū)別與結(jié)合，以及肌肉電刺激訓(xùn)練多學(xué)科應(yīng)用效果方面的研究逐漸增加。2011年，肌肉電刺激訓(xùn)練迎來了里程碑式的變革—無線便攜可穿戴儀器的出現(xiàn)，徹底改變了肌肉電刺激訓(xùn)練存在的場地使用環(huán)境受限、干擾正常技術(shù)動作及佩戴復(fù)雜等方面的問題，促使其在醫(yī)療、康復(fù)保健、運動訓(xùn)練、行為干預(yù)等多個領(lǐng)域廣泛使用。

1 肌肉電刺激法概述

1.1 肌肉電刺激法的概念

伴隨著體育學(xué)科研究的不斷深入，促使人們對肌肉電刺激訓(xùn)練（MES）認知不斷提高，早期研究（1992年）認為，電刺激訓(xùn)練法是一種用電刺激代替大腦發(fā)出的神經(jīng)沖動，使肌肉產(chǎn)生收縮的方法。隨后，王保成等（1997年）研究認為，電刺激是指通過電脈沖代替人腦發(fā)出的神經(jīng)沖動，使肌肉產(chǎn)生收縮，從而達到發(fā)展肌肉力量和促進訓(xùn)練后局部肌肉的恢復(fù)及肌肉軟組織損傷康復(fù)的目的。隨著學(xué)科之間交叉融合，燕鐵斌（2006年）研究認為，電刺激是指利用低頻脈沖電流，刺激神經(jīng)或肌肉，引起肌肉收縮，提高肌肉功能，或治療神經(jīng)肌肉疾患的一種治療方法。現(xiàn)代運動訓(xùn)練更加強調(diào)神經(jīng)對肌肉的控制，肌肉電刺激訓(xùn)練適應(yīng)現(xiàn)代運動訓(xùn)練的需要，它將電極放置在皮膚表面，通過調(diào)節(jié)電刺激強度刺激運動神經(jīng)，從而引起肌肉收縮、提高肌肉工作效率的一種訓(xùn)練方法。

1.2 肌肉電刺激法的原理

1.2.1 肌源性因素 肌源性因素主要集中在肌肉橫斷面積、肌纖維類型、初長度和關(guān)節(jié)運動角度等方面。R.李森斯博士（1983年）指出，應(yīng)用電刺激進行肌肉力量訓(xùn)練的理論基礎(chǔ)是依據(jù)肌肉力量取決于肌肉橫截面積大小這一原則。Cabric（1988年）等實驗研究中發(fā)現(xiàn)，電刺激能夠使肌肉組織結(jié)構(gòu)發(fā)生良好的變化，并且指出肌肉力量增強常伴隨肌纖維增粗、肌肉肥大現(xiàn)象。隨后金玉蘭（1996年）等對青紫藍兔股四頭肌進行5～10周電刺激結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肌纖維橫斷面積有所增加，導(dǎo)致肌肉力量增加，可見肌肉電刺激在對肌纖維刺激方式上有其獨到之處。但是上述實驗并未解釋其他因素對肌肉橫斷面積的影響，如營養(yǎng)補充，即肌肉力量的增加是因為電刺激后攝入營養(yǎng)引起的肌纖維橫斷面積增加從而增加肌肉力量，還是因為電刺激使得肌纖維橫斷面積增加促使肌肉力量增加。

1.2.2 神經(jīng)源性因素 神經(jīng)源性因素主要集中在中樞激活、中樞神經(jīng)對肌肉活動協(xié)調(diào)控制力及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮狀態(tài)等方面。電刺激訓(xùn)練促進肌肉力量增長的理論機制主要是使用不同頻率和強度電刺激來代替大腦發(fā)出神經(jīng)沖動以控制肌肉收縮完成身體活動。部分研究認為，通過電刺激儀產(chǎn)生的脈沖電流代替大腦發(fā)出的神經(jīng)沖動使肌肉產(chǎn)生強烈的收縮，達到提高肌肉力量的目的。當不同頻率和強度電刺激作用于運動神經(jīng)時，運動神經(jīng)被激活后會產(chǎn)生神經(jīng)沖動，神經(jīng)沖動沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至肌肉可引起肌肉強烈收縮，從而提高肌肉力量。由此可知，肌肉收縮主要受神經(jīng)控制，電刺激可超過人類神經(jīng)沖動發(fā)放頻率和強度。在抗阻訓(xùn)練中大腦自主發(fā)出的神經(jīng)沖動與電刺激主要區(qū)別在于對肌纖維的募集順序上存在差別，肌肉隨意收縮中，首先活化慢肌纖維，隨著肌力的增加，逐漸活化快肌纖維；而電刺激訓(xùn)練則是優(yōu)先動員快肌纖維，此觀點在Delitto（1990年）和王保成（1995年）的研究中被證實。在Massey（1990年）等研究中表明，電刺激訓(xùn)練可反饋性地導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的神經(jīng)沖動增加，從而在肌肉收縮時調(diào)動更多的肌纖維參加工作，增大收縮力量?？梢婋姶碳χ袠猩窠?jīng)系統(tǒng)是有影響的，可是未進一步說明中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的神經(jīng)沖動增加后是否對電刺激有影響作用，而且也未說明不同強度和頻率的電刺激對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響是否一致。不難看出，肌源性因素主要集中在肌肉橫斷面積增加進而導(dǎo)致肌肉力量增加，在此方面肌肉橫斷面積增加未說明其他環(huán)境因素的影響，如營養(yǎng)補充方面。在神經(jīng)源性因素中主要是集中在用不同頻率和強度電刺激代替大腦主動發(fā)出神經(jīng)沖動的過程，由于電刺激引起的興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是雙向的（圖1），并未見研究詳細解釋不同強度和頻率的電刺激作用時大腦和電刺激之間會不會相互影響?；谏鲜?種理論，早期電刺激訓(xùn)練是通過電線傳遞電流并連接電極直接放在人體肌肉上進行不同頻率、不同時間和不同電流的電刺激。目前，電刺激促進肌肉力量發(fā)展的方法包括肌肉直接電刺激和神經(jīng)肌肉電刺激2種方法，前者把電極安放在軀干或遠離軀干需要進行訓(xùn)練的肌肉之上，而后者則是對某些運動神經(jīng)進行刺激。在實踐應(yīng)用方面主要以肌肉直接電刺激為主，神經(jīng)肌肉電刺激使用較少。

1.3 肌肉電刺激訓(xùn)練發(fā)展歷程

1.3.1 肌肉電刺激訓(xùn)練國外研究進展

肌肉電刺激訓(xùn)練源于人類早期對生物電的發(fā)現(xiàn)與探索。1758年，英國科學(xué)家卡文迪許（Cavendish）使用萊頓瓶試驗中無意間發(fā)現(xiàn)了大黑魚的放電現(xiàn)象，揭開了科學(xué)史上體表生物電的研究序幕。從此人類開始涉足生物電領(lǐng)域研究，其神秘面紗逐漸褪去，關(guān)于人體肌電研究拉開序幕。肌肉電刺激法在19世紀初開始作為治療手段用于臨床，醫(yī)學(xué)上采用電刺激來防止肌肉萎縮及恢復(fù)癱瘓肌的功能等。隨后，Yakow Kots第1次在蘇聯(lián)宇航員身上使用中等頻率的電流，以補償在失重狀態(tài)下長時飛行中的肌肉力量損耗和電解質(zhì)損耗，他也是把中等頻率電流用于安裝假肢方面增強肌肉力量的第一人，此后不久，人們就把這種電刺激用于體育領(lǐng)域進行肌肉力量的訓(xùn)練。20世紀60年代，Yakow Kots博士由此得到啟發(fā)，他對國家摔跤隊員的肱二頭肌訓(xùn)練了9次，肌肉力量增加了38%；對小腿三頭肌訓(xùn)練了19次，肌肉力量增加了50%。因此，肌肉電刺激訓(xùn)練成為前蘇聯(lián)訓(xùn)練的“秘密武器”，從而造就了一批世界冠軍及世界紀錄的創(chuàng)造者。隨后，此方法引起各國學(xué)者和教練員的關(guān)注，被認為是力量訓(xùn)練方法的一次歷史性變革，并在競技體育強國中廣泛受到重視。1977年，Yakow Kots博士做了第1次電刺激講座后，肌肉電刺激訓(xùn)練研究的興趣再次高漲。20世紀80～90年代是肌肉電刺激訓(xùn)練大發(fā)展時期，Bortile（1981年）、Romero（1982年）、Larghman（1983年）和Currler（1988年）對膝關(guān)節(jié)在不同的角度下，采用不同頻率電刺激訓(xùn)練股四頭肌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肌肉力量獲得顯著性增長，增幅在7%～48%之間，對電刺激后的骨骼肌組織觀察表明，電刺激可使肌肉的結(jié)構(gòu)組織產(chǎn)生良好的適應(yīng)性變化。Howard Eonka（1987年）應(yīng)用電刺激對運動員單側(cè)下肢股四頭肌進行訓(xùn)練，一段時間后發(fā)現(xiàn)經(jīng)電刺激訓(xùn)練腿股四頭肌力量增長16.5%，而未經(jīng)電刺激訓(xùn)練腿股四頭肌力量也相應(yīng)增長5.7%，并認為這是交叉遷移作用的結(jié)果。Delitto（1990年）提出，電刺激訓(xùn)練對運動單位的募集方式與正常的募集秩序正好相反，電刺激能優(yōu)先刺激快肌纖維。Vissing（2008年）等認為，在增加正常肌的肌肉力量方面，電刺激方法優(yōu)于主動訓(xùn)練。隨著對電刺激的不斷探索研究，電刺激作用效果的刺激參數(shù)，如刺激電流強度、刺激持續(xù)時間、刺激波形及刺激頻率等方面均有所進展。

1.3.2 肌肉電刺激訓(xùn)練國內(nèi)研究進展

20世紀70年代，肌肉電刺激訓(xùn)練傳入我國后，國內(nèi)學(xué)者隨即開展理論探討及試驗研究，同時將其應(yīng)用于訓(xùn)練實踐環(huán)節(jié)并取得突破性成果。郭慶芳（1977年）研究發(fā)現(xiàn)，電刺激可以增強肌肉力量，在高強度訓(xùn)練后應(yīng)用電刺激效果更好。隨后王保成（1997年）等對電刺激發(fā)展肌肉力量與促進訓(xùn)練后局部肌肉恢復(fù)方面研究取得理論和實踐上的突破，將其應(yīng)用到國家舉重隊，幫助占旭剛和唐靈生在第26屆亞特蘭大奧運會上獲得金牌。基于上述成功經(jīng)驗，肖光來和鐘秉樞（1998年）等在國家體操隊對運動員進行電刺激訓(xùn)練，結(jié)果顯示，運動員力量素質(zhì)及專項成績明顯提高，并預(yù)測電刺激可以成為體操專項力量訓(xùn)練的新途徑。隨著研究的不斷深入，黃志剛（2000年）等在實驗中發(fā)現(xiàn)，使用電刺激一側(cè)腿部股四頭肌肌肉力量增加，未使用一側(cè)也增加，認為這種現(xiàn)象與人體導(dǎo)電性有關(guān)，并且從反射及神經(jīng)角度解釋了這種現(xiàn)象的機制。隨后其又利用肌肉電刺激訓(xùn)練方法對肌肉力量增長和柔韌性進行研究，結(jié)果表明，電刺激訓(xùn)練可顯著的提高原動肌和對抗肌肌群肌肉力量，亦可有效的提高肌肉的柔韌性，保證肌肉力量與柔韌性同步協(xié)調(diào)平衡發(fā)展。王麗（2013年）等運用神經(jīng)對肌肉控制原理，探討電刺激影響肌肉力量增長及退化的軌跡，結(jié)果顯示，肌肉電刺激訓(xùn)練可使力量快速增長，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練次之；但隨后力量退化速度與之前結(jié)果相反，為力量訓(xùn)練提供實踐依據(jù)。近10年來，伴隨著儀器設(shè)備的不斷創(chuàng)新，肌肉電刺激訓(xùn)練應(yīng)用到不同運動項目，并結(jié)合專項研究不同電刺激頻率、強度對運動項目應(yīng)用效果的影響。

圖1 肌肉電刺激訓(xùn)練原理分析

2 運動訓(xùn)練中肌肉電刺激法的應(yīng)用

2.1 動作準備（熱身）環(huán)節(jié)的應(yīng)用

肌肉電刺激訓(xùn)練可以作為動作準備的重要方法和手段，可以確保練習(xí)過程中肌肉收縮達到最佳條件。特別是反復(fù)、高強度動作中提高肌肉爆發(fā)性并延遲神經(jīng)肌肉疲勞程度。動作準備環(huán)節(jié)中肌肉動員依據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)興奮→興奮傳導(dǎo)至肌肉→肌肉收縮途徑。肌肉電刺激訓(xùn)練越過神經(jīng)系統(tǒng)興奮環(huán)節(jié)，不受情緒、認知、個性心理特征的影響，以訓(xùn)練儀器的節(jié)律性放電為起點，遵循電刺激運動神經(jīng)→運動神經(jīng)產(chǎn)生興奮→興奮傳導(dǎo)至肌肉→肌肉收縮這種特定類型的肌肉激活方式，有助于運動單位募集數(shù)量的增加，因而進一步提高肌肉的收縮能力。

2.2 力量素質(zhì)訓(xùn)練環(huán)節(jié)的應(yīng)用

目前，運動訓(xùn)練領(lǐng)域多采用自由重量、彈震式及抗阻等方法進行力量訓(xùn)練，而肌肉電刺激訓(xùn)練不同于上述訓(xùn)練方法，它以獨特的方式刺激運動神經(jīng)、活化肌纖維類型，進而取得良好的訓(xùn)練效果，使其成為現(xiàn)代力量訓(xùn)練的重要手段之一。法國勃艮第大學(xué)Deley教授等和Billot教授等將肌肉電刺激訓(xùn)練分別用于青少年女性體操運動員和足球運動員，都取得良好的訓(xùn)練效果。法國地中海大學(xué)磁共振生物醫(yī)學(xué)中心教授Gondin J等認為，肌肉電刺激訓(xùn)練能夠顯著增加最大自主等長收縮的肌力，當肌肉電刺激訓(xùn)練與動態(tài)主動運動結(jié)合的時候，它能夠改善運動專項技能和表現(xiàn)，并提出肌肉電刺激訓(xùn)練是主動抗阻訓(xùn)練的有效補充。

2.3 訓(xùn)練恢復(fù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

現(xiàn)代競技體育快速發(fā)展使教練員、運動員竭盡全力提高運動成績，訓(xùn)練負荷明顯增加，不斷挑戰(zhàn)人體極限，導(dǎo)致訓(xùn)練后恢復(fù)緩慢，這成為運動訓(xùn)練領(lǐng)域亟待解決的突出問題之一，而肌肉電刺激訓(xùn)練在解決高負荷訓(xùn)練與恢復(fù)問題中具有良好的效果。美國蒙大拿州立大學(xué)教授Warren等比較了自然恢復(fù)（6min無活動）、慢跑恢復(fù)（6min慢跑）和肌肉電刺激恢復(fù)（對上肢和肩部肌肉進行6min電刺激）3種恢復(fù)方法對高水平棒球運動員的影響。結(jié)果顯示，肌肉電刺激訓(xùn)練降低血乳酸的效果最明顯。

3 結(jié) 語

肌肉電刺激訓(xùn)練（MES）在動作準備方面可以快速激活肌肉和募集更多的運動單位，以提高肌群做功效率；在力量素質(zhì)訓(xùn)練方面可以作為主動抗阻訓(xùn)練的有效補充；在緩解運動后疲勞、快速恢復(fù)方面也有獨特的效果，為提高競技能力和奪取優(yōu)異運動成績奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)了肌肉電刺激與運動訓(xùn)練完美結(jié)合。但是，人體是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，且具有良好的調(diào)節(jié)功能，在未來的電刺激訓(xùn)練研究方面還有許多問題亟待解決，例如，長期使用肌肉電刺激訓(xùn)練是否會對人體產(chǎn)生負面影響，肌肉電刺激儀器放電與運動神經(jīng)系統(tǒng)電位信息是否存在疊加或干擾的問題，以及此2種情況下，人體可能出現(xiàn)的應(yīng)激反應(yīng)。環(huán)境因素（日常膳食、營養(yǎng)補劑、溫度、濕度、抗阻方式、開鏈與閉鏈動作等）對肌肉電刺激訓(xùn)練應(yīng)用是否存在影響作用等問題，有待于不斷的深入進行研究。

[ 1 ] 王保成，楊漢雄，錢光鑒，等.26屆奧運會國家舉重隊電刺激力量訓(xùn)練與恢復(fù)的研究[ J ].首都體育學(xué)院學(xué)報，1997（1）：36-40.

[ 2 ] 肖光來，鐘秉樞，黃玉斌，等.利用肌肉功能電刺激對中國體操隊運動員進行專項力量訓(xùn)練的研究[ J ].北京體育大學(xué)學(xué)報，1998（1）：25-29.

[ 3 ] 張海潮，潘浩.電刺激對肌肉力量作用的研究分析[ J ].北京體育大學(xué)學(xué)報，2001（2）：189-190.