運動前使用高能激光對下肢無氧功率的影響

摘 要：目的：探究在30 s溫蓋特蹬車測試前對下肢股四頭肌和腘繩肌進行高能激光干預對下肢無氧功率產生的影響。方法：采用隨機分組的方式將山東體育學院20名健康的運動訓練專業大學生分為空白對照組和實驗組，通過在溫蓋特實驗前進行高能激光的干預，分別對比實驗組與對照組在運動后的峰值功率、平均功率、相對峰值功率和相對平均功率，探究高能激光對于下肢無氧功率的影響。結果：運動前使用高能激光進行干預后可以提高肌肉收縮做工能力，提高無氧功峰值功率。實驗組與對照組比較具有顯著性差異（Plt;0.05），并且對相對平均功率和相對峰值功率也有明顯的提高，其中相對峰值功率出現了顯著性差異（Plt;0.05），但相對平均功率沒有顯著性差異。結論：運動前使用高能激光可以提高無氧峰值功率與相對峰值功率，對無氧做功能力具有提高的作用。

關鍵詞：高能激光；無氧功；溫蓋特實驗；光生物調節療法

中圖分類號：G804.2文獻標識碼：A文章編號：1009-9840（2024）05-0054-04

Effect of High-energy Laser Intervention Before Exercise on Anaerobic Power of Lower Limbs

ZHU Chunyi1， SU Na2， FENG Xuemei3， MIAO Kai4， ZHENG Rongqiang1

（1. Shandong Institute of Sport Science， Jinan 250102， Shandong， China; 2. Shandong Wushu Academy， Jinan 250102， Shandong， China; 3. Shandong Weightlifting， Wrestling amp; Judo Sports Management Center; 4. Shandong Sport University， Jinan 250001， Shandong， China）

Abstract：Objective： To explore the effect of high-energy laser intervention on quadriceps femoris and hamstring muscles before 30 s Wingate pedal exercise on muscle anaerobic power. Methods： Randomly divide 20 undergraduates majoring in sports training from Shandong Sport University into 2 groups： control group and experiment group， and the experiment group got the intervention before Wingate experiment while the control group did not. Compare the indicators of the 2 groups after exercise， including peak power， average power， relative peak power and relative average power， to explore the influence of high-energy laser for lower limb anaerobic power. Results： The intervention with high-energy laser before exercise can improve the muscle contraction and improve the peak power of anaerobic work. The experiment group and the control group were significantly different （Plt;0.05）， and the relative average power and the relative peak power were also significantly improved， with the relative peak power being significantly different （Plt;0.05）， but not the relative average power. Conclusion： The use of high-energy laser before exercise can improve the anaerobic peak power and relative peak power， which can improve the ability of anaerobic work.

Key words：high-energy laser; anaerobic work; Wingate experiment; photobiological regulation therapy

收稿日期：2024-03-12

作者簡介：朱春義（1997- ），男，山東聊城人，碩士，實習研究員，研究方向為運動訓練。

通訊作者：鄭榮強（1973- ），男，山東平原人，博士，研究員，研究方向為運動康復。

無氧運動能力是指運動過程中人體通過無氧代謝途徑提供能量進行運動的能力^［1］。研究發現低水平激光與發光二極管療法可促進肌肉收縮，能夠顯著提升無氧運動表現，包括力量和功率輸出以及耐力水平^［2］。激光作用于人體產生光生物調節作用，其原理是細胞色素c氧化酶吸收紅色或近紅外光子后可增加三磷酸腺苷（ATP）的合成^［4］，并減少肌肉氧化應激反應，促進肌肉細胞內線粒體的功能和生物合成作用^［5］。有研究結果表明低水平激光能延遲肱二頭肌的疲勞反應，并且比對照組表現出了更高的重復次數，被認為改善了骨骼肌的表現^［2］。

目前，關于高能量激光對骨骼肌的作用研究相對較少，相較于低能量激光，高能激光能否促進肌肉收縮功能方面表現出更好的效果還有待進一步的觀察^［6］。本研究在溫蓋特功率自行車測試前對股四頭肌和腘繩肌給予高能激光干預，通過與對照組對比分析，觀察對下肢無氧功的影響。為高能激光在運動訓練中應用提供理論依據。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象

選取20名健康的山東體育學院運動訓練專業大學生作為實驗對象。納入標準是具有兩年或兩年以上的運動經驗，排除過去兩個月內髖關節、膝關節或踝關節區域的任何肌肉骨骼損傷。隨機分成實驗組（A組）和對照組（B組），每組各10人。與所有參與研究的受試者簽署書面知情同意書，并且自愿參加，實驗過程中可隨時退出。實驗組和對照組在年齡體重身高等方面沒有顯著性差異。

1.2 實驗儀器

實驗采用無氧功率自行車（POWERMAX-Ⅷ）、無線遙感心率帶和The LightForce LTS-1500激光治療儀。

1.3 測試方案

受試者分兩次進入實驗室進行相關測試，為排除延滯效應的影響，兩次測試之間間隔為 1周。要求受試者在測試當天提前半個小時進入實驗室進行熱身，熱身活動是統一在功率自行車上進行，佩戴心率帶后進行熱身，使心率達到150～160次/min。此外，為了降低生物節律及延滯效應對受試者測試數據的干擾，每次實驗均在每周四上午8∶30開始，每名受試者每次實驗均在同一時間進行。

第一次測試：受試者先進行10 min蹬車熱身活動，在心率達到要求后兩組受試者均進行30 s的無氧功率自行車測試，蹬車結束后對運動后的峰值功率及平均功率進行記錄。

第二次測試：受試者先進行10 min蹬車熱身活動在心率達到要求后，實驗組進行高能激光的干預，激光波長810 nm和980 nm，功率為15 W，激光直接接觸皮膚進行照射，照射部位主要為大腿前群肌肉和后群肌肉?？偣哺深A時長為3 min，其中前側肌肉干預時間為2 min，大腿后側肌肉群干預時間為1 min。并在干預后即刻進行溫蓋特無氧功率自行車的測試。對照組進行同樣操作但不會對激光設置功率及開始。蹬車結束后對運動后的峰值功率及平均功率進行記錄。

1.4 統計學方法

采用分組均值及各自標準差進行統計分析。將數據用spss26軟件進行統計分析，數據以均值（Mean）± 標準差（SD）表示，使用獨立樣本t檢驗來分析實驗組與對照組無氧功率的差異性，P＜0.05表示具有顯著性差異，P＜0.01 表示具有非常顯著性差異。

2 結果

2.1 運動前使用高能激光對峰值功率和平均功率的影響

如表2所示，第一次未施加干預時兩組峰值功率無明顯差異（Pgt;0.05），在測試前應用高能激光后發現實驗組的峰值功率明顯增高，相比于對照組峰值功率在統計學上出現了顯著差異（Plt;0.05）。

如表3所示，實驗組平均功率雖然有提高，但是相較于對照組在統計學上并未出現顯著性差異（Pgt;0.05）。

2.2 運動前使用高能激光對相對峰值功率和相對平均功率的影響

由表4可知，在第一次測試中，實驗組與對照組平均功率和相對峰值功率在統計學上無顯著性差異。

由表5可知，在運動前進行高能激光干預后，實驗組的相對峰值功率與對照組具有顯著差異（Plt;0.01），但相對平均功率兩組間未出現顯著差異（Pgt;0.05）。

3 討 論

本實驗通過Wingate功率自行車測試前對實驗組受試者進行高能激光干預，觀察受試者峰值功率、平均功率、相對平均功率與相對峰值功率等數據，來分析高能激光對于下肢無氧運動能力的影響。

通過實驗結果分析可以得出，在第一次實驗結束后實驗組和對照組峰值功率和平均功率數值沒有明顯差異，但在第二次測試前由于實驗組進行了高能激光的干預，其峰值功率出現了顯著性提高，與對照組相比具有顯著性差異。說明運動前使用高能激光對下肢無氧做功產生正向影響，運動前使用激活相關肌肉，可以提高下肢無氧能力。根據光生物調節作用的原理，應用激光照射肌肉后，促進了肌纖維ATP的產生，增加了肌纖維的供能。并且高能激光可改善肌肉的血液微循環，可以為工作的肌肉輸送更多的能源物質^［6］。同時由于糖酵解效率的提高使得肌肉做功能力得到提高。而對于平均功率而言，高能激光干預后實驗組的數值雖然出現了提高但并未出現顯著性差異，這可能與無氧爆發這一運動方式的數據體現有關聯。

經過分析得出，在第一次實驗對照組和實驗組相對峰值功率無顯著性差異。第二次實驗在運動前進行高能激光干預后發現實驗組比對照組的相對峰值功率有了明顯的提高，具有顯著性差異。相對平均功率雖然在干預后數值有所升高，但在統計學上無顯著性差異。說明應用高能激光照射肌肉后提高了其無氧做功的能力。這可能是由于激光照射后促進了鈣離子的釋放，增加了肌鈣蛋白Ｃ與［Ca²⁺］i的結合量，從而提高了相關肌肉的輸出功率^［7］。Leal Junior等人對職業排球運動員的肱二頭肌進行光生物調節療法，讓運動員進行重復屈肘抗阻練習，直到誘發疲勞產生^［8］。在運動前對肱二頭肌進行激光和LED光源的照射。研究發現用激光或LED干預的二頭肌肌肉相對于對照組在疲勞發生前能進行更多的肘屈動作。在對二頭肌進行光治療后，運動前后血乳酸對比，運動前水平略低，運動后降低更多，運動后光生物調節療法后的肌酸激酶和C反應蛋白水平也低于對照組。Baroni等在等動肌力測試 （關節運動角速度每秒鐘180°、活動范圍0°～90°） 前對16例青年男子的股四頭肌給予LEDT （由34個波長660 nm紅色發光二極管和35個波長850 nm紅外光串聯系統， 強度為30 mW， 能量125 J） 照射， 結果表明， LEDT提高受試者膝關節伸肌群的等長、等動向心收縮力和爆發力， 并在一定程度上改善伸膝肌群重復做功的疲勞度和力矩的衰減^［9］。

本實驗的測試結果可以明確，在無氧運動前對主要肌群進行高能激光的干預可以提高運動表現。無氧工作能力與ATP和CP的含量有關，同時糖酵解酶活性如肌酸激酶等對ATP的合成與恢復速率的提高具有重要作用。激光干預對無氧運動能力的影響可能主要涉及以下機制：（1）提高肌肉代謝能力：通過促進線粒體呼吸鏈功能和ATP合成，提高肌肉代謝能力，從而提高無氧運動能力^［10］；（2）降低肌肉疲勞： 通過減輕肌肉酸痛和炎癥反應等途徑，降低肌肉疲勞程度，從而提高無氧運動耐力^［11］；（3）改善氧化還原狀態： 可以提高抗氧化能力，降低氧自由基的產生和損傷，改善氧化還原狀態，從而提高無氧運動能力。激光照射還會對使基因的表達水平增加，其中與細胞增殖相關的基因，抗氧化相關的基因，與DNA合成和修復相關的基因都有上調。通過調節與細胞增殖相關的基因表達刺激細胞生長，通過調節DNA合成和修復、離子通道和膜電位以及細胞代謝相關的基因表達來間接刺激細胞生長。還可以通過抑制細胞凋亡來增強細胞增殖^［12］。

經過半個多世紀的發展，激光干預已從一個邊緣科學領域發展成為一種被廣泛認可和應用的治療方法。它的應用已經擴展到了神經學、物理治療、運動醫學等多個領域。近些年來關于使用激光應用研究主要集中在治療斜方肌筋膜疼痛^［13］、肩周炎^［14］、慢性腰背痛^［15］等慢性運動系統疼痛等方面。在高能激光的應用過程中發現，運動前對肌肉進行激光照射可減輕無氧運動后肌肉的疲勞感，對能否提高運動水平尚未有明確結論，后續有待進一步研究。

4 結 論

研究表明，運動前進行高能激光干預可以促進無氧運動能力的提高，在提高肌肉無氧做功能力的同時，提高了輸出功率并增強了肌肉收縮能力。

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