趙龍飛 國(guó) 偉 張油福 蔣 彬 張 華

（貴州醫(yī)科大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550025）

延遲性肌肉酸痛（DOMS）是指人體從事大強(qiáng)度、大運(yùn)動(dòng)量或開始一項(xiàng)新運(yùn)動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的肌肉酸痛現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)后 12～24h,24～48h達(dá)高峰，3-7天可自行緩解并消失，其是一種特殊類型的運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞[1]。雖然已有的研究證實(shí)延遲性肌肉酸痛會(huì)使酸痛部位的關(guān)節(jié)活動(dòng)幅度減小，導(dǎo)致關(guān)節(jié)活動(dòng)幅度受限、減震能力減弱，使肌肉的募集順序和模式發(fā)生改變，從而導(dǎo)致肌肉收縮力量減小[2]。但延遲性肌肉酸痛對(duì)酸痛部位肌肉工作效率的具體影響如何尚不清楚，也未曾發(fā)現(xiàn)有相關(guān)報(bào)道。而利用sEMG研究局部肌肉的疲勞特征、揭示肌肉疲勞的機(jī)制、判斷疲勞程度，特別是靜力性運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的肌肉疲勞的研究已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而針對(duì)動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的肌肉疲勞（或酸痛），特別是疲勞恢復(fù)過(guò)程中sEMG信號(hào)變化的研究非常稀少。本研究利用表面肌電(sEMG)重點(diǎn)探索由動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)負(fù)荷誘發(fā)的特殊性肌肉疲勞（延遲性肌肉酸痛）發(fā)生前后肌肉的肌電時(shí)域指標(biāo)RMS、iEMG和頻域指標(biāo)MF及MPF的差異，探討RMS隨肌肉酸痛程度（疲勞）而變化的時(shí)序特征，明確延遲性肌肉酸痛狀態(tài)下酸痛部位肌肉sEMG信號(hào)特征，為延遲性肌肉酸痛的防治、恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供參考。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

在校大二男生10名，平均年齡（20.0±0.8）歲，平均身高（172.3±3.4）cm，平均體重（67.2±5.8）kg，受試者近1年均無(wú)下肢關(guān)節(jié)肌肉損傷。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材及肌電電肌片的貼放位置和要求

表面肌電測(cè)試采用意大利Cometa生產(chǎn)的Wave系列16導(dǎo)通道無(wú)線遙測(cè)表面肌電測(cè)試系統(tǒng)，采樣頻率設(shè)置為1000Hz，采用EmgEasyReport5.36表面肌電分析軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，濾波截?cái)囝l率為 10Hz-500Hz。杠鈴和杠鈴片一套。選取雙側(cè)臀大肌、股二頭肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、脛骨前肌、小腿腓腸肌(外側(cè))為測(cè)試肌群。測(cè)試前對(duì)測(cè)試部位皮膚表面用剃須刀、酒精做脫毛除脂處理。參照Cometa表面肌電測(cè)試系統(tǒng)自帶電極片貼放圖譜順肌纖維走向?qū)㈦姌O片貼放在肌腹最隆起處，兩電極片中心點(diǎn)相距不超過(guò)2cm，采用系統(tǒng)配套強(qiáng)力雙面膠將接受器順肌纖維走向固定。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及過(guò)程

實(shí)驗(yàn)前72h測(cè)試受試者下肢1RM（112.6±10.2kg），選取被試25%RM負(fù)荷進(jìn)行深蹲表面肌電跟蹤實(shí)驗(yàn)，并要求受試者在接下來(lái)的72h內(nèi)不參加任何形式的大中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，不得有肌肉疲勞。整個(gè)測(cè)試過(guò)程分為延遲性肌肉酸痛發(fā)生前的前測(cè)，完成前測(cè)之后通過(guò)動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)（蛙跳）誘發(fā)延遲性肌肉酸痛，在完成延遲性肌肉酸痛誘發(fā)后的 24h、36h、48h、60h、72h共5次在25%RM負(fù)荷條件下測(cè)試受試者雙側(cè)臀大肌、股二頭肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、脛骨前肌、小腿腓腸肌（外側(cè)）的表面肌電，對(duì)比分析這個(gè)過(guò)程中酸痛部位肌肉肌電信號(hào)的變化規(guī)律。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

肌電信號(hào)處理內(nèi)容包括時(shí)域指標(biāo)均方根（RMS）和積分肌電（iEMG）及頻域指標(biāo)中位頻率（MF）和平均功率頻率（MPF），取3次測(cè)試結(jié)果的平均值，各組數(shù)據(jù)結(jié)果均以（xˉ±S）形式表示，利用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，延遲性肌肉酸痛前后時(shí)域、頻域指標(biāo)采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)；對(duì)RMS的時(shí)序變化曲線進(jìn)行了插值和平滑處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 延遲性肌肉酸痛發(fā)生前后sEMG時(shí)域指標(biāo)的對(duì)比分析

在進(jìn)行肌電信號(hào)分析時(shí)，常選取均方根（RMS）和積分肌電（iEMG）這兩項(xiàng)時(shí)域指標(biāo)來(lái)對(duì)肌肉激活程度、募集順序和疲勞進(jìn)行評(píng)價(jià)。RMS和iEMG可反映出肌纖維的募集數(shù)量、肌纖維的同步性、肌纖維收縮或募集的速率這三個(gè)方面的信息。動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的蛙跳及負(fù)重深蹲是被證明對(duì)下肢訓(xùn)練效果較為明顯的訓(xùn)練方式，其工作形式是向心收縮與離心收縮交替進(jìn)行。一般認(rèn)為sEMG信號(hào)的肌電均方根振幅、積分肌電等時(shí)域指標(biāo)會(huì)隨著肌肉疲勞的發(fā)生和發(fā)展呈線性上升趨勢(shì)[3,4]。從表1可知，在DOMS發(fā)生前后左右側(cè)臀大肌的RMS分別上升了20.8%、19.2%；左右側(cè)股二頭肌的RMS分別上升了29.5%、23.0%；左右側(cè)股直肌的RMS分別增加了31.9%、32.1%；股內(nèi)側(cè)肌的RMS在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中激活程度最高，在DOMS發(fā)生后左右側(cè)RMS分別只增加了3.5%、5.0%；左右股外側(cè)肌的RMS分別增加了63.2%、62.2%；左右側(cè)脛骨前肌的RMS分別增加了123.7%、115.5%；左右側(cè)腓腸肌的RMS分別增加了25.1%、28.0%。在DOMS前后左右側(cè)臀大肌的iEMG分別下降了9.2%、5.8%；左右側(cè)股二頭肌的iEMG分別下降了17.2%、13.6%；左右側(cè)股直肌的iEMG分別增加了32.9%、33.3%；左右側(cè)股內(nèi)側(cè)肌的iEMG分別增加了 4.7%、7.9%；左右股外側(cè)肌的iEMG分別增加了69.0%、70.8%；左右側(cè)脛骨前肌的iEMG分別增加了140.0%、133.3%；左右側(cè)腓腸肌的iEMG分別增加了31.8%、27.9%。延遲性肌肉酸痛24h時(shí)參與完成25%RM負(fù)荷深蹲中的所有肌肉的RMS和iEMG值都出現(xiàn)了上升，且都具有顯著性差異（P＜0.01），但DOMS發(fā)生后各肌群的RMS和iEMG值的變化幅度各不相同。以往有研究也指出，時(shí)域指標(biāo)RMS和iEMG雖在肌肉疲勞過(guò)中有所變化，但它們的時(shí)間序列曲線變化類型缺乏嚴(yán)格意義的一致性，從而表現(xiàn)出不穩(wěn)定變化的基本特點(diǎn)[5]，RMS和IEMG變化的不一致說(shuō)明使用sEMG的RMS、iEMG時(shí)域指標(biāo)評(píng)價(jià)肌肉疲勞狀態(tài)具有不確定性。這主要是因?yàn)榧∪馄谶^(guò)程中 RMS和iEMG的增加主要是神經(jīng)系統(tǒng)募集肌纖維的數(shù)量增加所致。但時(shí)域值的變化還受到受試者的皮下脂肪厚度、肌纖維類型百分構(gòu)成，其不同類型運(yùn)動(dòng)單位放電活動(dòng)的差異等因素影響。由于受試者皮下脂肪的分布有較大的差異，而且肌纖維類型的不同，從而使時(shí)域指標(biāo)的變化表現(xiàn)出一定的不確定性[3、4、5、6]。各肌群RMS和iEMG變化幅度不同的原因可能是神經(jīng)中樞共驅(qū)動(dòng)機(jī)制造成的，即神經(jīng)中樞根據(jù)各肌群的實(shí)際疲勞狀態(tài)及肌力情況進(jìn)行的有效調(diào)節(jié)，疲勞程度相對(duì)較大、肌力相對(duì)較小的肌群的肌纖維會(huì)得到相對(duì)更多的調(diào)動(dòng)，而疲勞程度相對(duì)較小、肌力相對(duì)較大的肌群的肌纖維會(huì)被相對(duì)更少的調(diào)動(dòng)。另外對(duì)比分析雙側(cè)肌群的RMS及iEMG發(fā)現(xiàn)雙側(cè)肌群在完成固定負(fù)荷技術(shù)動(dòng)作時(shí)表現(xiàn)出非對(duì)稱性，且大多數(shù)是左側(cè)肌群的RMS和iEMG值大于右側(cè)。已有研究表明人體在完成小強(qiáng)度練習(xí)疲勞時(shí),弱勢(shì)腿運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)員程度遠(yuǎn)大于優(yōu)勢(shì)腿,且肌肉用力的“遷移”較為明顯[7]。除此之外結(jié)合sEMG時(shí)域指標(biāo)的時(shí)序特征發(fā)現(xiàn)這也有可能與人體習(xí)慣性使用右側(cè)完成技術(shù)動(dòng)作，優(yōu)先使用右側(cè)發(fā)力導(dǎo)致負(fù)荷向左側(cè)的細(xì)微傾斜，從而引起左側(cè)承擔(dān)更多的負(fù)荷需要募集更多的肌纖維參與工作有關(guān)。

表1 DOMS發(fā)生前后sEMG時(shí)域指標(biāo)的對(duì)比

2.2 延遲性肌肉酸痛發(fā)生前后sEMG頻域指標(biāo)的對(duì)比分析

有關(guān)研究指出，不論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，隨著肌疲勞的發(fā)生、發(fā)展，表面肌電的頻域指標(biāo)都會(huì)出現(xiàn)左移的現(xiàn)象，即頻譜的表現(xiàn)參數(shù)MF和MPF值的下降，而研究證實(shí)MF和MPF的下降程度主要與肌的疲勞程度有關(guān)[8]。有學(xué)者研究認(rèn)為肌電頻域指標(biāo)的下降與疲勞過(guò)程中產(chǎn)生的氫離子有關(guān)，因?yàn)闅潆x子影響了動(dòng)作電位的傳導(dǎo)速率。也有學(xué)者研究證實(shí)動(dòng)作電位傳導(dǎo)下降的速率與肌電頻率下降的速率不一致，也就說(shuō)肌電的頻域指標(biāo)變化可能并不僅僅受外周氫離子影響的[9、10、11]。從表2可知，隨著延遲性肌肉酸痛的產(chǎn)生所有肌肉的時(shí)域指標(biāo)與頻域指標(biāo)的變化趨勢(shì)相反，且呈下降趨勢(shì)。與DOMS發(fā)生前相比，發(fā)生后雙側(cè)臀大肌的MF平均下降了10.6%，P＜0.01；雙側(cè)股二頭肌的MF平均下降了13.3%，P＜0.01；雙側(cè)股直肌的MF平均下降了15%，P＜0.01；雙側(cè)股內(nèi)側(cè)肌的MF平均下降了10.9%，P＜0.01；雙側(cè)股外側(cè)肌的MF平均下降了13.5%；雙側(cè)脛骨前肌的MF平均下降了10.2%，P＜0.01；雙側(cè)腓腸肌的 MF平均下降了 8.8%，P＜0.01。在延遲性肌肉酸痛產(chǎn)生24h時(shí)，雙側(cè)下肢肌群MF的平均下降幅度在 8.8%-15%之間，隨時(shí)間的推移下降幅度可能會(huì)更加明顯。而與DOMS發(fā)生前相比，發(fā)生24h時(shí)雙側(cè)臀大肌的MPF平均下降了21.4%；雙側(cè)股二頭肌的MPF平均下降了25.3%，P＜0.01；雙側(cè)股直肌的 MPF平均下降了 33.9%，P＜0.01；雙側(cè)股內(nèi)側(cè)肌的 MPF平均下降了 11.8%，P＜0.01；雙側(cè)股外側(cè)肌的MPF平均下降了18.8%；雙側(cè)脛骨前肌的MPF平均下降了11.6%，P＜0.01；雙側(cè)腓腸肌的MPF平均下降了17.9%，P＜0.01。在延遲性肌肉酸痛產(chǎn)生24h時(shí)，雙側(cè)下肢肌群MPF的平均下降幅度在11.6%-33.9%之間。從DOMS發(fā)生前后的頻域指標(biāo)MF和MPF的下降與運(yùn)動(dòng)性疲勞的肌電頻域變化特征一致，即人體有由運(yùn)動(dòng)引發(fā)的肌肉酸痛則可認(rèn)為肌肉仍有疲勞存在。另外比較DOMS發(fā)生前后MF、MPF的下降百分比，發(fā)現(xiàn)MPF的下降幅度大于MF的下降程度，且MPF的標(biāo)準(zhǔn)差大于MF的標(biāo)準(zhǔn)差，這說(shuō)明在反映疲勞程度方面，MPF比MF更為敏感。

表2 DOMS發(fā)生前后sEMG頻域指標(biāo)的對(duì)比

注：“a”表示P＜0.01；“b”表示P＜0.05，與DOMS發(fā)生前相比。

2.3 延遲性肌肉酸痛恢復(fù)過(guò)程中sEMG信號(hào)的變化規(guī)律分析

多數(shù)研究表明，疲勞狀態(tài)下sEMG的變化在數(shù)分鐘內(nèi)會(huì)得到恢復(fù)，但也有數(shù)周才能恢復(fù)的報(bào)道。Kroon在實(shí)驗(yàn)中比較了等長(zhǎng)、離心和向心收縮時(shí),屈肘肌RMS、MPF的恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)在等長(zhǎng)和向心收縮后,兩參數(shù)1～2天內(nèi)恢復(fù),而離心收縮后需7天才能完全恢復(fù)[12]。分析前人對(duì)sEMG恢復(fù)時(shí)間相關(guān)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，sEMG恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短主要與引發(fā)肌肉疲勞的負(fù)荷強(qiáng)度、肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)間、疲勞程度、肌肉工作性質(zhì)、肌纖維類型等因素有關(guān)，也有研究表明在完成靜力性收縮至力竭時(shí)，iEMG的變化與時(shí)間長(zhǎng)短相關(guān)。而iEMG的改變率與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)在進(jìn)行靜力性收縮至力竭狀態(tài)時(shí)，時(shí)域指標(biāo)中 RMS和iEMG增加，而頻譜中低頻成分增加高頻成分減少。目前大多數(shù)的研究都是針對(duì)靜態(tài)性收縮進(jìn)行的，而體育運(yùn)動(dòng)中的純靜力性收縮很少，動(dòng)力性收縮的工作機(jī)制要比靜力性收縮復(fù)雜的多。

圖1 下肢各肌群平均肌電--時(shí)間變化曲線

從圖1可知，在經(jīng)過(guò)動(dòng)力性蛙跳誘發(fā)肌肉酸痛之后，所有下肢肌群的RMS表現(xiàn)出了不同的變化幅度。動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)后即刻RMS即刻開始發(fā)生變化，臀大肌、股二頭肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、脛骨前肌、腓腸?。ㄍ鈧?cè)）的 RMS表現(xiàn)出了一致的變化走向，都是先上升后下降，RMS從動(dòng)力性訓(xùn)練后即刻開始上升,至36h時(shí)左右上升達(dá)峰值，隨后開始下降，至72h時(shí)基本恢復(fù)到初始值。但在整個(gè)酸痛過(guò)程中各肌群的RMS變化的幅度并不一致，脛骨前肌變化幅度最大，腓腸肌、臀大肌及股二頭肌變化最小，股直肌、股內(nèi)、外側(cè)肌的變化幅度居中。也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)誘發(fā)肌肉酸痛后，在神經(jīng)中樞的共驅(qū)動(dòng)機(jī)制下各肌群根據(jù)疲勞程度或肌力的增長(zhǎng)情況實(shí)現(xiàn)了重新組配。RMS的變化規(guī)律與延遲性肌肉酸痛（DOMS）的發(fā)生-發(fā)展-高峰-恢復(fù)的時(shí)間周期基本一致，即RMS會(huì)隨著肌肉酸痛程度的增加而上升，隨肌肉酸痛程度的下降而逐漸恢復(fù)。

3 討論

延遲性肌肉酸痛是一種特殊的運(yùn)動(dòng)性疲勞，而運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞是指運(yùn)動(dòng)引起肌肉產(chǎn)生最大收縮力量或者最大輸出功率暫時(shí)性下降的生理現(xiàn)象，是肌肉在收縮過(guò)程中由于代謝產(chǎn)物堆積、能源物質(zhì)消耗以及神經(jīng)系統(tǒng)功能狀況改變等一系列變化的一個(gè)具有連續(xù)性和動(dòng)態(tài)性的復(fù)雜過(guò)程[13]。在利用sEMG信號(hào)評(píng)價(jià)疲勞時(shí)往往需要將時(shí)域指標(biāo)與頻域指標(biāo)相結(jié)合才能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)肌肉疲勞的狀態(tài)。以往研究發(fā)現(xiàn),等長(zhǎng)、等速運(yùn)動(dòng)負(fù)荷引起肌肉疲勞 sEMG信號(hào)的時(shí)域指標(biāo) iEMG和RMS與疲勞程度呈線性正相關(guān),頻域指標(biāo)MPF和MF值與疲勞程度呈線性負(fù)相關(guān)。但動(dòng)態(tài)條件下的sEMG信號(hào)因運(yùn)動(dòng)形式的復(fù)雜性、信號(hào)穩(wěn)定性等因素的影響,以上分析指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)多種不確定的變化[5]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)蛙跳誘發(fā)下肢產(chǎn)生延遲性肌肉酸痛，分析 DOMS發(fā)生前后及恢復(fù)過(guò)程中sEMG信號(hào)的變化特征，發(fā)現(xiàn)時(shí)域指標(biāo)RMS和iEMG在DOMS發(fā)生前后有顯著性差異（P＜0.01）。DOMS產(chǎn)生后的 RMS和iEMG呈上升趨勢(shì)，另外在完成25%RM負(fù)荷深蹲運(yùn)動(dòng)條件下雙側(cè)肌群的RMS和iEMG的變化呈現(xiàn)出非對(duì)稱性，這可能是神經(jīng)中樞共驅(qū)動(dòng)機(jī)制作用的結(jié)果；DOMS發(fā)生前后頻域指標(biāo)MF和MPF有顯著性差異（P＜0.01），DOMS產(chǎn)生后的MF和MPF呈下降趨勢(shì)；DOMS發(fā)生前后iEMG和MPF的變化幅度比RMS和MF的變化幅度更大，這說(shuō)明在反映肌肉疲勞程度方面，iEMG和MPF比RMS和MF更為敏感。在經(jīng)過(guò)動(dòng)力性誘發(fā)肌肉酸痛后，RMS即刻開始發(fā)生變化，臀大肌、股二頭肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、脛骨前肌、腓腸?。ㄍ鈧?cè)）的RMS表現(xiàn)出了一致的變化走向，都是先上升后下降，RMS從動(dòng)力性訓(xùn)練后即刻開始上升,至36h左右上升達(dá)峰值，隨后開始下降，至72h時(shí)基本恢復(fù)到初始值。但在整個(gè)酸痛過(guò)程中各肌群的RMS變化的幅度并不一致，脛骨前肌變化幅度最大，腓腸肌、臀大肌及股二頭肌變化最小，股直肌、股內(nèi)、外側(cè)肌的變化幅度居中。也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)動(dòng)力性誘發(fā)肌肉酸痛后，在神經(jīng)中樞的共驅(qū)動(dòng)機(jī)制下各肌群根據(jù)疲勞程度或肌力的增長(zhǎng)情況實(shí)現(xiàn)了重新組配。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)誘發(fā)肌肉酸痛后，在完成25%RM負(fù)荷條件下，DOMS發(fā)生前后sEMG信號(hào)的時(shí)域指標(biāo)RMS和iEMG有顯著性差異（P＜0.01），且iEMG的變化幅度較RMS大；DOMS發(fā)生前后MF和MPF有顯著性差異，且MPF的變化較MF大；在雙側(cè)協(xié)調(diào)完成固定負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)中，雙側(cè)下肢的sEMG信號(hào)表現(xiàn)出非對(duì)稱性，且左側(cè)的平均值大于右側(cè)；DOMS恢復(fù)過(guò)程中 RMS的變化與延遲性肌肉酸痛的發(fā)生--發(fā)展--高峰--恢復(fù)過(guò)程的時(shí)間周期基本一致，這有利于教練員和運(yùn)動(dòng)員有效掌握超量恢復(fù)時(shí)期，提高運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效益。