車同同,李志遠,趙之光,魏文哲,孫 科,陳 沖

加壓訓練(KAATSU training)是當今國際盛行的一種力量訓練方法,目前廣泛應用于醫(yī)療康復[1-2]、大眾健身[3]和競技訓練[4-5]等領域。又稱為“血流限制訓練”(Blood flow restriction training,BFRT)。訓練中通過適當限制血流,減少動脈血流入肢體,抑制靜脈血從肌肉流出,造成肢體遠端肌肉缺血、缺氧,能夠以20%～40% 1 RM 訓練強度達到與65%以上傳統(tǒng)高強度抗阻訓練相類似的肌肉圍度和肌力增加效果[6-7]。加壓訓練可使血液中乳酸等代謝產物堆積、細胞腫脹膨大,從而促進生長激素分泌、提高蛋白質合成速率[8]。同時,蛋白質合成速率的增加可促進肌纖維增長,進而使肌肉圍度和力量增大[9-10]。

在加壓訓練所引起神經肌肉適應的研究中,Lauver 等人[11]發(fā)現,低強度加壓離心運動可顯著提高神經肌肉激活程度。而Mcleay[12]得出,低強度加壓運動過程中,隨著時間的延長,活動肌肉肌電(Electromyography,EMG)信號的RMS值和MF 值會發(fā)生顯著性變化。目前加壓訓練主要集中在對肌肉力量和爆發(fā)力的長期適應性影響[13-14],而急性低強度加壓抗阻訓練的相關研究較少[15-16]?；诖?本研究旨在探討低強度臥推加壓訓練對上肢圍度、上臂肌肉和胸大肌肌肉激活程度和主觀感覺等的急性影響,為加壓訓練進一步普及和應用提供一定的理論支撐和實際指導。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

募集10 名首都體育學院籃球專項大學生為受試者,運動等級為二級以上,身體健康,無傷病史。所有受試者均被告知測試的安全注意事項和應急方案,并自愿參與本研究。受試者基本信息如表1 所示。

表1 受試者基本情況()Table 1 Basic information of subjects()

表1 受試者基本情況()Table 1 Basic information of subjects()

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設計和運動方案

所有受試者進行自身對照實驗,分別在加壓狀態(tài)和無加壓狀態(tài)下進行低強度平板臥推訓練,兩次實驗間隔72 h,以降低肌肉酸痛等反應對訓練結果的影響。加壓組:在加壓條件下完成平板臥推練習(根據節(jié)拍器,使動作速度的離心階段為2 s,向心階段為1 s,盡量保持每個動作的一致性。),采用日本KAATSU Master 加壓訓練設備,將加壓帶綁于受試者上臂中上1/3 處,并與上臂縱軸垂直,加壓帶寬30 mm,捆綁壓為30 mmHg,充氣壓為160 mmHg,該壓力符合前人研究所規(guī)定的適宜壓力范圍[17-18]。加壓訓練方案的練習的組數、次數、組間間歇時間根據Scott 等[19]所提出的加壓訓練最佳負荷范圍設定,即進行4 組,第1 組30 次,其余各組15 次,組間歇為60 s,負荷強度為30% 1 RM。非加壓組:訓練方案與加壓組相比除無加壓狀態(tài)外其他完全一致。

在正式測試48 h 前,所有受試者進行1 RM 測試。測試時,先進行5 min 熱身,3 min 牽拉。之后進行正式實驗,實驗流程:加壓組:①最大自主收縮(Maximal Voluntary Contraction,MVC)時的RMS 測試;②無加壓條件下3 次連續(xù)臥推;③加壓條件下3 次連續(xù)臥推;④4 組加壓條件下的臥推(30+15+15+15 次,組間間歇60 s)訓練,間歇期間持續(xù)加壓;⑤加壓條件下3 次連續(xù)臥推;⑥除壓條件下的3 次連續(xù)臥推;⑦MVC 時的RMS 測試。前測1 前后各休息3 min,其他各條件測試項目間休息1 min,整個過程中記錄肌電。非加壓組:實驗流程同加壓組一樣,只是整個過程在無加壓的狀態(tài)下進行。如圖1 所示。

圖1 實驗流程Figure 1 Flow diagram of experiment

1.2.2 實驗測試指標

(1)上臂圍度測試。

實驗前后實驗人員用圍度尺測量受試者上臂圍度。分別在試驗訓練前、訓練后即刻兩個時間點測量。

(2)最大力量測試。

實驗開始前利用線性傳感設備Gymaware(澳大利亞),通過負荷遞增測試法測量臥推時最大力量[20]。在測試過程中,監(jiān)控運動員推起的負荷與傳感器顯示的速度,利用負荷與速度的關系確定運動員的最大力量。第1 組臥推的峰值速度要大于1 m/s,最后1 組臥推的峰值速度要在0.32 m/s以下。每次測試組數大約3～5 組,每組遞增負荷在5～10 kg,根據運動員體重、力量情況來確定。

(3)表面肌電測試。

在運動過程中,利用表面肌電測試儀(Wave Plus 肌電儀,意大利)和3M 銀-氯化銀電極片采集受試者右側胸大肌(Pectoralis Major,PM)、三角肌前束(Anterior Deltoid Muscle,ADM)、肱二頭肌(Biceps Brachii,BB)和肱三頭肌肌電信號(Triceps Brachii,TB),使用雙電極片測試,二者連線與肌纖維走向一致。在測試開始前,開啟攝像機同時,將肌電采集系統(tǒng)Waveplus Wireless EMG 調試,使其處于準備狀態(tài),受試者開始動作后開啟采集系統(tǒng)進行采集肌電信號數據。根據實驗同步錄像,選取整個練習的所有肌電圖。采用Emgserver 儀器配套分析軟件對原始肌電數據進行整流、濾波、平滑和標準化處理,在原始肌電圖上選取肌肉用力的范圍,取RMS 平均值和MF 值。

BB、TB、ADM 和PM 在MVC 時的RMS(簡稱RMSmvc,下同)測試方法按如下要求進行[21]:①BB:上臂水平前臂用力屈;②TB:上臂水平,前臂用力伸;③ADM:直臂前屈;④PM:肘關節(jié)呈90°,俯臥撐(測試人員向下按壓受試者雙肩)。同時記錄對應肌肉表面肌電。每次測定過程中要求被試緩慢增加用力,3 s 后達到最大力量并持續(xù)最大用力5 s,肌肉緩慢放松3 s 到安靜狀態(tài)。每塊肌肉測試2 次,每次間歇1 min。

(4)主觀疲勞度(rating of perceived exertion,RPE)測試。

在前后測試(前測1 和后測2)和每組練習后,對受試者進行主觀疲勞度測試(CR-10 量表)[22],分值0～10,主觀感覺從0 非常輕松到10 相當吃力且?guī)缀醪荒芘e起該重量。

1.2.3 數據統(tǒng)計方法

所有數據采用Excel 2016 和SPSS 20.0 軟件處理,用平均值± 標準差()表示。采用重復測量雙因素方差(ANOVA)分析(加壓×時段)對兩次實驗訓練前測1、2 和后測1、2 時段臥推時上肢肌群的RMS 值和MF 值進行差異性檢驗,以及兩次實驗訓練前后上臂圍度和上肢肌群MVC 條件下RMS 值同樣采用重復測量方差分析進行差異性檢驗。以上差異性檢驗顯著性水平取0.05。

2 研究結果

2.1 實驗訓練后上臂圍度的急性變化

由表2 可知,實驗訓練后加壓組上臂圍度非常顯著性增加(P＜0.01),非加壓組訓練后也顯著增加(P＜0.05)。且加壓組上臂圍度增長率顯著大于非加壓組(P＜0.01)。

表2 加壓組與非加壓組實驗訓練后上臂圍度的變化()單位:cmTable 2 Changes of upper limb circumference in the KAATSU group and the non-KAATSU group after experimental training()Unit:cm

表2 加壓組與非加壓組實驗訓練后上臂圍度的變化()單位:cmTable 2 Changes of upper limb circumference in the KAATSU group and the non-KAATSU group after experimental training()Unit:cm

注:測試前與測試后比較,**,P＜0.01;*,P＜0.05;#加壓組與非加壓組變化率比較,##,P＜0.01;#,P＜0.05,下同。

2.2 實驗訓練后各肌肉RMSMVC值的急性變化

表3 中顯示,實驗訓練后,加壓組TB、ADM 和PM 的RMSMVC值值顯著增大(P＜0.05),非加壓組ADM 的RMSMVC值顯著增大(P＜0.05)。以及加壓組TB 和PM 在MVC 時的RMS 值顯著大于非加壓組(P＜0.05)。

表3 加壓組與非加壓組實驗訓練后各肌肉RMSMVC值的變化()Table 3 Changes of RMS value of MVC in each muscle after experimental training in the KAATSU group and the non-KAATSU group()

表3 加壓組與非加壓組實驗訓練后各肌肉RMSMVC值的變化()Table 3 Changes of RMS value of MVC in each muscle after experimental training in the KAATSU group and the non-KAATSU group()

2.3 實驗訓練前、后各肌肉平均RMS 值和MF 值的急性變化

如圖2 顯示,加壓組BB 在后測1 時的MF 值明顯小于非加壓組(P＜0.05)。加壓組在后測1 和后測2 時,TB 的RMS 值明顯大于非加壓組(P＜0.05)。TB 的MF 變化值的顯示中,加壓組在后測1 明顯小于非加壓組(P＜0.05)。加壓組在后測1 和后測2 時,ADM 的RMS 值大于非加壓組(P＜0.05)。加壓組在后測1 的MF 值較非加壓組均成顯著降低(P＜0.05)。加壓組在后測1 和后測2 時,PM 的RMS 值明顯大于非加壓組(P＜0.05),前測2 基本無變化。同樣,加壓組在后測1 和后測2 時,PM 的MF 值明顯小于非加壓組(P＜0.05)。

圖2 實驗訓練前、后測各肌肉平均RMS 值和MF 值的變化Figure 2 Acute changes of average RMS and MF values of muscles before and after experimental training

2.4 實驗訓練狀態(tài)下各組臥推運動中肌肉RMS 值的急性變化

如圖3 所示,加壓組在第2～4 組訓練中BB 和TB 的RMS 值均顯著大于非加壓組(P＜0.05),但BB 的RMS 值在第一組練習時,加壓組略小于非加壓組,加壓組第1 組練習時TB 的RMS 值顯著大于非加壓組(P＞0.05)。

圖3 每組臥推時血流受限部位肌肉RMS 值的變化Figure 3 Changes of RMS value of muscles with blood flow restriction during bench press in each group

如圖4 所示,加壓組第4 組訓練時ADM 的RMS 值均顯著大于非加壓組(P＜0.05)。同樣,加壓組第4 組訓練時PM 的RMS 值均大于非加壓組,但只有第3 組和第4 組成顯著增加(P＜0.05)。

圖4 每組臥推時血流非受限部位肌肉RMS 值的變化Figure 4 Changes of RMS values of muscles without blood flow restriction during bench press in each group

2.5 實驗訓練主觀體力感覺測試(RPE)結果

如表4 所示,加壓組4 組練習結束后主觀疲勞度均顯著大于非加壓組(P＜0.01),后測2 結束后主觀體力感覺較非加壓組成顯著增加(P＜0.05)。

表4 實驗過程中受試者主觀疲勞評分) Unit:cmTable 4 RPE score of subjects during the experiment ) Unit:cm

表4 實驗過程中受試者主觀疲勞評分) Unit:cmTable 4 RPE score of subjects during the experiment ) Unit:cm

注:加壓組與非加壓組相比,**,P＜0.01。

3 討論與分析

3.1 實驗訓練后上臂圍度的比較分析

人類骨骼肌對與抗阻訓練相關的急性和長期刺激都會產生適應性反應,肌肉圍度增加是加壓訓練主要的作用之一。前人研究表明,加壓訓練對上下肢遠端肌肉橫截面積有顯著增大效果[23-25]。一次20% 1 RM 強度的加壓膝關節(jié)伸展運動可以增加股外側肌蛋白合成和Akt/mTOR 信號通路,從而引起股外側肌肥大[14]。也有研究表示,在急性低強度加壓訓練前、中、后期,肌肉損傷和氧化應激(過氧化脂物)的血漿標記物沒有升高[26-27],說明急性低強度加壓訓練后肌肉肥大的快速反應與肌肉損傷或肌肉組織炎癥引起的細胞腫脹無關。本研究的結果與前人研究觀點相似,急性上肢低強度臥推加壓訓練后上臂圍度顯著增加。主要是由于加壓訓練減少動脈血流入肢體,限制靜脈血回流,造成局部肌細胞缺血低氧的內環(huán)境,使乳酸等酸性物質的堆積和PH 值下降,形成濃度梯度,促使肌肉細胞外液進入細胞內,引起細胞腫脹,從而導致肢體圍度急性增大。

3.2 實驗訓練后上肢肌肉RMSMVC值變化比較分析

如表3 所示,低強度臥推訓練方案后加壓組BB、TB、ADM 和PM 在MVC 時的RMS 值均大于非加壓組,且TB 和PM 呈顯著提高。這可能由于在加壓訓練的過程當中限制了肢體血液的流動,減少動脈血流入肢體,動脈血流量減少,造成遠端肌肉活動供氧不足,此時以有氧代謝為主的慢肌纖維的募集會受到抑制,取而代之的是不依賴于有氧代謝的快肌纖維的募集和激活,所以加壓訓練后各肌肉RMSMVC值增大,其中TB 和PM 是臥推動作的原動肌,因此激活程度明顯提高。

還有研究表明,力竭性加壓訓練后短時間內肌肉MVC呈下降趨勢。Loenneke 等[28]通過單膝伸展練習實驗得出,加壓腿與不加壓腿訓練后膝關節(jié)伸肌群MVC 都減小。Thiebaud 等[29]得出,屈肘離心、向心加壓訓練時,向心收縮MVC 值即刻下降36%,離心收縮MVC 值下降12%,而后1～4 天未見明顯變化,但1 天和2 天時觀察到離心加壓手臂肌肉出現延遲性酸痛。另外,Umbel 等[30]發(fā)現,單側膝伸展加壓訓練24 h 后向心收縮MVC 值下降9.8%,離心收縮MVC 值下降3.4%。96 h MVC 恢復正常。MVC 值下降原因可能與肌肉延遲性酸痛有關。此外,訓練后MVC 值的增大和減小,也可能由于受試者自身訓練水平或力量基礎不同,以及訓練負荷強度和量度大小不同所致。

3.3 實驗訓練前、后測上肢肌肉RMS 值和MF 值的變化對比分析

肌電信號MF 值是反映肌肉疲勞程度的常用指標,神經肌肉疲勞的程度隨著相對血管限制的作用而變化。RMS 值表示肌肉激活程度,急性加壓抗阻訓練能夠增加肌電圖RMS 值。研究表明,低強度加壓練習時,RMS 值逐漸增加[31-32]。如圖2 所示,BB 和ADM 前測2 時RMS 值急性增加,且大于非加壓組。4 組訓練后,后測1 時加壓組TB、ADM 和PM 的RMS 值明顯大于非加壓組。4 組訓練中,BB、TB 和PM 的RMS 值逐組遞增,此與前人研究結果一致。加壓組BB、TB、ADM 和PM 的MF 值在后測1 時均顯著小于非加壓組,造成以上結果的原因可能是由于加壓組在訓練時肌肉更容易疲勞所致。Yasuda 等[17]又進行單側屈肘練習實驗,得出加壓訓練組BB 的iEMG 信號強度大于無加壓組,且肌肉激活程度大,本研究均與前人研究的觀點一致。加壓組PM 在后測1 和2 時的RMS 值均顯著大于非加壓組,而MF值均顯著小于非加壓組。本研究結果支持Yasuda 等[15]的觀點,即在加壓臥推練習時,iEMG 值在血流量受限的上臂肌和非受限的PM 和ADM 協(xié)同增加,PM 和ADM 更大的肌肉激活程度可能是為了彌補肱TB 力量發(fā)展的不足。

3.4 實驗訓練時各組臥推運動過程中肌肉RMS 值的對比分析

在加壓條件下多關節(jié)運動中,肢體和軀干肌肉的肌電活動都會增強,目前原因尚不清楚。由圖3、4 可以看出,在低強度的加壓臥推練習中,可以觀察到BB、TB、ADM 和PM 的肌電活動都有所增加?？梢缘贸黾訅河柧氝^程中肌電活動的增強是由四肢肌肉和非受限軀干肌肉通過肩關節(jié)協(xié)同作用來實現的。此外,Madarame 等[33]提出,雖然加壓訓練中血流受限的部位僅限于四肢,但它可能間接地增強對近端肌肉的訓練效果,如腹部和背部肌肉等非受限肌群,發(fā)生訓練增益效果的轉移現象。是由于加壓訓練除了發(fā)展練習部位的肌肉力量,還可以產生大量合成效應的激素[34-35],如生長素,他們會隨血液循環(huán)擴散到全身,如果其他部位的肌肉在此前后有訓練刺激,即可以幫助該部位肌肉和其他組織合成,使未加壓部位產生訓練效果。本文中未受限部位肌肉活動的變化可能與加壓訓練增益效果的轉移現象有關。

3.5 實驗過程中主觀疲勞度測試結果對比分析

表4 中結果顯示,受試者在前測1(無加壓)疲勞程度低,阻力對手臂刺激較小。而在隨后的4 組練習中,疲勞程度逐漸增加,且加壓組每組練習時均顯著大于非加壓組。以上結果表明,在加壓訓練的狀態(tài)下主觀疲勞度更加強烈,支持了前人[36]所提出的假設,盡管在高強度阻力練習中完成了更高的總工作量,但低強度加壓訓練顯示出更高的主觀疲勞度。在持續(xù)加壓訓練的作用下,可能會導致肌肉神經錯亂和能量供應不足為了彌補能量供應變化導致的發(fā)力不足,更多快肌纖維參與運動,此時肌電信號反應強烈。除去加壓帶后(后測2),受試者疲勞相對減輕,但仍保留著肌肉的激活程度。

4 結論

低強度臥推加壓訓練可以顯著提高原動肌肱三頭肌、三角肌前束和胸大肌激活程度,訓練過程中肌電活動的增強是通過四肢肌肉和軀干肌肉協(xié)同作用來實現的。低強度臥推加壓訓練較無加壓時主觀疲勞度更為強烈,且上臂圍度增大顯著。