高強度間歇訓練對表面肌電影響的實驗研究

譚璐 陳婷婷 楊宇航 蔡麗 毛程波 錢建龍

高強度間歇訓練（HIIT）是指以≥無氧閾或最大乳酸閾穩態的負荷強度進行多次持續時間為幾秒到幾分鐘的練習，每兩次練習之間安排使練習者不足以完全恢復的靜息或低強度練習的訓練方法，對提高有氧耐力、無氧耐力，改善血壓，改善心血管機能，維持肌肉成分都有益處。骨骼肌在興奮時，會由于肌纖維動作電位的傳導和擴布，而發生電位變化，這種電位變化稱為肌電。用適當的方法將骨骼肌興奮時發生的電位變化引導、記錄所得到的圖形，稱為肌電圖。利用 EM G記錄、研究肌肉疲勞是運動生理學中常用的方法，作為一種簡單、無創傷、可定量的研究方法，它可研究局部肌肉疲勞過程中的變化特征，對揭示肌肉疲勞機制和在運動實踐中判斷疲勞、指導訓練有一定的意義。關于高強度間歇訓練和表面肌電的研究有很多，但高強度間歇訓練對表面肌電影響的研究較少，本項目通過實驗，測量體育專業女生在高強度間歇訓練狀態下對sEMG影響的實驗研究，從sEMG的角度分析，了解其肌肉功能狀態。

1 研究對象及研究方法

1.1研究對象

在江漢大學在校學生中選取10名體育專業女生，年齡在19-21歲，體重（50.20±5.35）kg，身高（160.91±5.32）cm，身體狀況均健康。

1.2 研究方法

1.2.1文獻資料法

通過互聯網和中國知網、萬方數據庫，以及和本次研究課題有關的圖書、期刊等相關資料，為論文撰寫提供豐富的資料，為后期研究的順利開展奠定基礎。

1.2.2 HIIT訓練方法

上午與下午分別進行高強度間歇訓練：1-1.5min全力跑，間歇4-5min，再次全力跑，共跑8次，運動負荷強度不變，次間間歇不完全恢復。每訓練三天休息一天。

1.2.3測定方法

采用Cometa公司生產的16通道表面肌電儀和EMG and Motion Tools信號采集軟件對研究對象的腹直肌、股四頭肌、脛骨前肌的sEMG信號進行收集和分析，

1.2.4統計方法

本實驗采用SPSS 13統計軟件對數據進行處理。

2 結果與分析

表面肌電（surface electromyography， sEMG），是從肌肉表面通過電極引導而記錄下來的神經肌肉系統活動時的生物電信號。表面肌電所引導記錄的是整塊肌肉的綜合電活動，它與肌肉的活動狀態和功能狀態之間存在著不同程度的關聯性，因而能在一定的程度上反映神經肌肉的活動，同時具有操作簡便，無損傷和無痛苦等優點;其可以無創多通道定時定量監測反映肌肉收縮狀態，可有效準確研究肌肉疲勞和肌肉損傷的狀況。通過對骨骼肌表面肌電變化的分析，能夠有效監測運動者骨骼肌運動疲勞的發生和程度。學生在高強度間歇訓練時經常出現不同程度的肌肉疲勞。骨骼肌疲勞的表現形式應理解為肌肉力量的下降及其輸出的不穩定性，肌肉的反應時延長。而且以上情況可以通過sEMG指標反應。研究表面sEMG頻域指標主要反映骨骼肌的放電頻率，當運動疲勞發生時，頻域指標會發生頻率下降，即sEMG的傅立葉頻譜曲線左移。當肌肉疲勞時， 表面肌電的潛伏期和積分肌電值就會相應的延長，波幅降低，MPF 將會下降（見表1、表2）。

在本實驗研究中，通過表1和表2可以看出高強度間歇訓練結束后MPF與訓練前比較均有顯著的下降，從中反映出隨著高強度間歇訓練的進行，疲勞情況發生，疲勞的程度隨著運動訓練的進行而加深。根據以前的研究發現：肌肉放電活動隨著運動單位放電頻率的下降而降低，頻域值的降低主要由于頻譜中高頻成分的丟失而引起。另外，骨骼肌長時間持續收縮時，快慢肌纖維募集動員形式改變及氧含量、pH值降低和離子等代謝產物聚集，呼吸頻率加快，血乳酸濃度上升，Pco2上升，Po2下降也可能是頻域值下降而產生的。在測試中訓練結束后通過頻域值比較，發現其雖有所降低，僅雙側脛骨前肌MPF有明顯降低，這可能是由于脛骨前肌的主要作用為控制踝以下各關節角度，調整重心在足的支撐平面的分布，來維持機體的穩定。隨著運動訓練的進行，軀干和下肢主要伸肌出現疲勞而發生機能下降，對脛骨前肌的負荷加大，因此也加劇了該肌的疲勞程度。

根據研究分析第一天訓練結束后骨骼肌疲勞表現為表面肌電MPF值降低，出現了明顯的電機械延遲的現象，即與未疲勞時相比較，肌肉興奮產生動作電位開始到肌肉收縮的這段時間發生延遲的現象，在這段時間里神經肌肉功能下降。在運動疲勞時，肌電振幅增大，頻率降低，其變化的程度與疲勞的程度有線性關系;本次研究中第一天訓練結束后腹直肌、股四頭肌、脛骨前肌顯著下降，這表明隨著疲勞的發生肌力也同時發生下降。在經過一個月的高強度間歇訓練后，給予十名女生充分的休息時間，以便消除疲勞，隨后重新測量在一天的高強度間歇訓練中不同時間的表面肌電值。結果發現在訓練前的MPF變化不大，而在全天訓練后的腹直肌，股四頭肌和脛骨前肌的MPF下降幅度沒有第一天訓練后下降的明顯。研究表明，經過一個月的高強度間歇訓練后，糖無氧酵解供能系統的供能底物—糖和葡萄糖含量有所增加，糖酵解酶的含量和活性得到提高，血液中的碳酸氫鈉（堿儲備）增加，機體緩沖乳酸的能力和對高濃度乳酸的耐受能力得到提高，使機體在進行同樣強度的高強度間歇訓練時，在相對疲勞的情況下，仍能募集肌肉中較多的運動單位參與收縮，機體的無氧耐力得到了提高。肌纖維中線粒體含量以及體積有所增加，肌紅蛋白有所增加，機體的有氧耐力也得到了提高。

3 結論與建議

本實驗發現，表面肌電監測作為評價骨骼肌疲勞的生理學指標，可以有效監控運動員的訓練強度，為教練員合理安排訓練量，防止過度訓練、過度疲勞提供指導。但由于肌電信號自身具有非平穩的特點，在形態上有很大的隨機性，并且受試者自身的年齡、性別差異、個體差異、訓練年限以及運動水平等都對sEMC特征存在影響，所以實驗數據可能存在一定誤差。

基金項目：江漢大學2019年度省級大學生創新訓練重點項目;編號：S201911072067。

通訊作者：錢建龍

（作者單位：江漢大學體育學院體育教育系）