（运动人体科学专业论文）不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢semg变化特征的影响.pdf

苏州大学学位论文使用授权声明 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文囤 论文作者签名：熊鳌 日 期：丝丝：三 导师签名：令鎏维日期： 刀lz j 2 - 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响中文摘要 中文摘要中又捅姜 研究目的：通过对采用表面肌电图技术所获得的相关肌电指标数据进行分析 和研究，定量反映不同强度的匀速踏蹬运动至疲劳过程中，下肢肌群在不同程度 紧身压迫下的s e m g 变化特征，进而探讨紧身压迫度对肌肉活动的影响，以期丰 富和拓展当前运动训练的机能评定内容和监测手段，为紧身运动服装在健身、训 练和比赛等实践中的应用提供科学理论依据。 研究方法：实验随机抽取未进行过系统踏蹬训练的青年健康男性受试者1 0 名， 在瑞典m a n o e k8 3 9 e 功率车上分别以下肢无紧身压迫、中度紧身压迫、高度紧 身压迫状态完成中强度和大强度负荷的匀速踏蹬运动至疲劳测试，同步采集与记 录股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、腓肠肌内侧、胫骨前肌的s e m g 信号，并按 运动时程将其分为1 0 段，再对i e m g 和m f 肌电指标数据进行标准化处理，最后 采用双因素方差分析和事后多重比较检验考察各组实验数据间的差异。 研究结果：( 1 ) 无紧身压迫下，下肢肌i e m g ( ) 值在中强度和大强度负荷的 踏蹬运动中后期总体表现出随时间延长逐渐增加的趋势；m f ( ) 值则在中强度和 大强度负荷的踏蹬运动中后期总体表现出随时间延长逐渐降低的趋势；其中，大 强度负荷中的i e m g ( ) 值增长幅度和m f ( ) 值降低幅度均高于中强度负荷。( 2 ) 中度紧身压迫下，在中强度负荷踏蹬运动相邻时段之间，下肢肌i e m g ( ) 值总体 增长幅度及m f ( ) 值总体降低幅度均与无紧身压迫时无明显差异；在大强度负荷 踏蹬运动后期，除腓肠肌内侧无明显差异外，股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、 胫骨前肌i e m g ( ) 值总体增长幅度及m f ( ) 值总体降低幅度均较无紧身压迫时 有所下降。( 3 ) 高度紧身压迫下，在中强度负荷踏蹬运动后期，除腓肠肌内侧无 明显差异外，股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌i e m g ( ) 值总体增长幅 度及m f ( ) 值总体降低幅度均较无紧身压迫时有所下降；在大强度负荷踏蹬运动 后期，除腓肠肌内侧无明显差异外，股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌 i e m g ( ) 值总体增长幅度及m f ( ) 值总体降低幅度均较无紧身压迫时有所上升。 研究结论：外加中度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期与外加高度紧身压迫在 中等强度踏蹬运动后期对下肢目标肌群的作用相似，均利于维持局部肌肉收缩的 输出功率及外周运动单位动作电位的传导速率，在一定程度上有助于延缓肌疲劳 中文摘要 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 和延长运动时效；相反，j , t - d n 高度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期则会加速肌疲 劳的发展进程。 关键词：紧身运动装压迫度运动强度踏蹬运动下肢肌群表面肌 电图运动性肌疲劳 作者：陈金鳌 指导教师：陆阿明 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 英文摘要 e f f e c to fd i f f e r e n tc o m p r e s s i o nd e g r e e so nv a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fs e m go nl o w e rl i m bm u s c l e sd u r i n g c y c l i n gm o t i o n a b s t r a c t p u r p o s e s ：a c c o r d i n gt o t h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho fi n d e xd a t af r o ms e m g , r e f l e c t e dv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs e m go nl o w e r1 i m bm u s c l e su n d e rd i f f e r e n t c o m p r e s s i o nd e g r e e si nd i f f e r e n ti n t e n s i t yl o a dd u r i n gc y c l i n gm o t i o nt of a t i g u e ，a n d t h e nf u r t h e rd i s c u s s e dt h ei n f l u e n c eo ft i g h to p p r e s s i o nd e g r e e so nm u s c l ea c t i v i t y , i n o r d e rt oe n r i c ha n dd e v e l o pt h ef u n c t i o n a le v a l u a t i o nc o n t e n ta n dm o n i t o r i n gm e t h o do f s p o r t st r a i n i n g ，a n dt op r o v i d es c i e n t i f i ca n dt h e o r e t i c a le v i d e n c ef o ra p p l i c a t i o no f c o m p r e s s i o ns p o r t s w e a ri nf i t n e s s ，s p o r t st r a i n i n ga n dc o m p e t i t i o n s m e t h o d s ：s e l e c t e d10y o u n gh e a l t h ym a l ev o l u n t e e r sw i t h o u tc y c l i n gt r a i n i n g e x p e r i e n c er a n d o m l ya ss u b je c t s t oc o m p l e t eu n i f o r mc y c l i n gm o t i o nt of a t i g u ei n m o d e r a t ea n dh i g hi n t e n s i t yl o a do nb i c y c l ee r g o m e t e rw i t hn oc o m p r e s s i o n ，m e d i u m c o m p r e s s i o na n dh i g hc o m p r e s s i o n a tl o w e rl i m br e s p e c t i v e l y g o ts y n c h r o n o u s a c q u i s i t i o na n dr e c o r do fs e m gs i g n a lo nv a s t u sm e d i a l i s ，v a s t u sl a t e r a l i s ，b i c e p s f e m o r i s ，m e d i a lg a s t r o c n e m i u sa n dt i b i a l i sa n t e r i o rt h r o u g ht h em o t i o np r o c e s sw h i c h w a sd i v i d e di n t o10s e g m e n t s a f t e rs t a n d a r d i z e dp r o c e s s i n go ft h ed a t af r o mi e m ga n d m y , c o m p a r e da n da n a l y z e dt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e ne a c hs e to fd a t ab yt w o f a c t o r v a r i a n c ea n a l y s i sa n dp o s th o cm u l t i p l ec o m p a r i s o n st e s t r e s u l t s ：( 1 ) w i t h o u tt i g h tc o m p r e s s i o no nl o w e rl i m bm u s c l e sd u r i n gm i d d l ea n d l a t e rs t a g eo fc y c l i n gm o t i o ni nm o d e r a t eo rh i g hi n t e n s i t yl o a d ，i e m g ( ) g e n e r a l l y i n c r e a s e db yt h et i m ew h i l em f ( ) d e c r e a s e d ，w h i c hb e c a m em o r eo b v i o u sw i t h i n c r e a s i n gi n t e n s i t yl o a d ( 2 ) u n d e rm e d i u mt i g h tc o m p r e s s i o n ，t h e r e w a sn o a n y o b v i o u sd i f f e r e n c ei nb o t hg e n e r a li n c r e a s i n gr a n g eo fi e m g ( ) a n dr e d u c i n gr a n g eo f m f ( ) o nl o w e rl i m bm u s c l e sa sc o m p a r e dw i t ht h a to f n ot i g h tc o m p r e s s i o nb e t w e e n a d j a c e n t t i m ei n t e r v a l si nm o d e r a t e i n t e n s i t yl o a dd u r i n gt h i sc y c l i n gm o v e m e n t h o w e v e r , d u r i n gt h el a t e rs t a g eo fc y c l i n gm o t i o ni nh i g h i n t e n s i t yl o a d ，b o t hg e n e r a l 英文摘要 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 i n c r e a s i n gr a n g eo fi e m g ( ) a n dr e d u c i n gr a n g eo fm f ( ) o n a l lm e a s u r e dm u s c l e s d e c l i n e de x c e p tm e d i a lg a s t r o c n e m i u sa sc o m p a r e dw i t ht h a to fn oc o m p r e s s i o n ( 3 ) u n d e r h i g ht i g h tc o m p r e s s i o n ，b o t hg e n e r a li n c r e a s i n gr a n g eo fi e m g ( ) a n dr e d u c i n g r a n g eo fm f ( ) o na l lm e a s u r e dm u s c l e sd e c l i n e de x c e p tm e d i a lg a s t r o c n e m i u sa s c o m p a r e dw i t ht h a to fn oc o m p r e s s i o nd u r i n gt h el a t e rs t a g eo fc y c l i n gm o t i o ni n m o d e r a t e i n t e n s i t yl o a d h o w e v e r ，d u r i n gt h e l a t e r s t a g e o fc y c l i n gm o t i o ni n h i g h i n t e n s i t yl o a d ，b o t hg e n e r a li n c r e a s i n gr a n g eo fi e m g ( ) a n dr e d u c i n gr a n g eo f m f ( ) o na l lm e a s u r e dm u s c l e si n c r e a s e de x c e p tm e d i a lg a s t r o c n e m i u sa sc o m p a r e d w i t ht h a to fn oc o m p r e s s i o n c o n c l u s i o n s ：d u r i n gt h e l a t e r s t a g eo fc y c l i n gm o t i o n ，p l u sm e d i u mt i g h t c o m p r e s s i o ni nh i g h i n t e n s i t yl o a d a n dp l u s h i g ht i g h tc o m p r e s s i o n i nm o d e r a t e i n t e n s i t yl o a ds h o w e ds i m i l a re f f e c t so nl o w e rl i m bm u s c l e st om a i n t a i nt h eo u t p u t p o w e ro fm u s c l ec o n t r a c t i o na n dt h et r a n s m i s s i o nr a t eo fa c t i o np o t e n t i a l ，w h i c hm a y b e h e l p f u lt od e l a yt h em u s c l ef a t i g u ea n di m p r o v et h es p o r tp e r f o r m a n c et os o m ee x t e n t o nt h ec o n t r a r y , p l u sh i g ht i g h tc o m p r e s s i o nm a ya c c e l e r a t em u s c l ef a t i g u ed u r i n gt h e l a t e rs t a g eo fc y c l i n gm o t i o ni nh i g h i n t e n s i t yl o a d k e yw o r d s ：t i g h t f i t t i n gs p o r t s w e a r ；c o m p r e s s i o nd e g r e e ；e x e r c i s ei n t e n s i t y ； c y c l i n gm o t i o n ；l o w e rl i m bm u s c l e s ；s e m g ；e x e r c i s e i n d u c e dm u s c l ef a t i g u e i v w r i t t e n b y ： c h e nj i n a o s u p e r v i s e db y ：l ua m i n g 目录 1 序言1 1 1 选题依据1 1 2 文献综述2 2 实验对象与方法1 l 2 1 实验对象1 1 2 2 实验器材1 1 2 3 实验方法1 4 3 研究结果2 0 3 1 不同紧身压迫度下股内侧肌s e m g 的变化2 0 3 2 不同紧身压迫度下股外侧肌s e m g 的变化2 5 3 3 不同紧身压迫度下股二头肌s e m g 的变化3 0 3 4 不同紧身压迫度下腓内侧肌s e m g 的变化3 5 3 5 不同紧身压迫度下胫骨前肌s e m g 的变化3 8 4 分析与讨论4 4 4 1 无紧身压迫式踏蹬运动过程中下肢肌s e m g 的变化特征4 4 4 2 中度紧身压迫式踏蹬运动过程中下肢肌s e m g 的变化特征4 6 4 3 高度紧身压迫式踏蹬运动过程中下肢肌s e m g 的变化特征4 8 5 结论5 1 6 参考文献。5 2 7 攻读硕士学位期间公开发表的论文6 5 8 致谢6 7 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响1 序言 1 序言 1 1 选题依据 从上世纪9 0 年代出现在田径赛场上的“连体紧身衣”，到2 0 0 8 年北京奥运会 上的高科技紧身泳装“鲨鱼皮”，近2 0 年来，紧身运动装以其不断发展的独 到制造工艺和功能特性被认为在运动过程中可以帮助运动员减少运动损伤、提升 着装舒适性、提高运动表现、维持肌肉功能和延缓疲劳 1 。3 ，进而受到国内外运动 员和体育爱好者的广泛青睐 4 。 一一不仅作为竞技运动训练服装服务于职业运动 员，还广受大众休闲健身运动爱好者的欢迎，并成为2 1 世纪功能性体育运动装备 领域的研究热点，受到越来越多研究者的关注 8 1 2 1 。 紧身装通常是指以人体为模型，通过材料自身的弹性将束缚压施加在四肢、 躯干等部位皮肤表面的弹性织物【l3 1 4 。迄今为止，国外已有不少学者报道了有关 紧身装压迫对人体运动机能和运动疲劳产生的影响，但在能否对运动成绩产生积 极作用的问题上还未达成统一共识【1 ，1 2 ，1 5 ，1 6 】。其中，用以解释紧身装促进运动表现 的原因主要有以下四点 1 7 2 1 ：1 ) 加速血液循环、减少乳酸堆积；2 ) 增加肌肉本 体感觉和功能；3 ) 减少软组织振动；4 ) 减小与外界的摩擦阻力。研究结果普遍 认为：压迫对运动机能的影响主要在于“减轻肌肉振动”和“促进血液循环”两 大方面。肌肉震颤的减轻可以节省能量消耗并减轻软组织损伤的几率；同时，血 液循环的加快可以改善机体供氧和代谢废物的清除率。 目前国内尚未系统开展对紧身运动装的研究，大部分相关研究仅局限在着装 压迫的安全性和舒适性，以及对人体形态、皮肤血流、温度和内分泌等生理机能 的影响等方面 1 2 ，2 2 ，2 4 ，2 5 ，2 7 ，9 7 ，9 引。因此，本研究旨在运用表面肌电图技术，对一侧 下肢肌群以不同紧身束缚压进行中强度和大强度负荷的匀速踏蹬运动至疲劳过程 实施全程实时监测记录，将所采集到的数据按时间进行分段对比分析，利用相关 肌电指标定量反映不同强度的踏蹬至疲劳运动中，骨骼肌在不同程度紧身压迫下 的s e m g 变化特征，进而探讨紧身压迫度对肌肉活动的影响，以期丰富和拓展当 前运动训练的机能评定内容和监测手段，为紧身运动服装在健身、训练和比赛等 实践中的应用提供科学理论依据。 1 序言不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 1 2 文献综述 1 2 1 服装压力的形成及其影响因素 1 2 1 1 服装压力的形成 服装压力是人体在着装后，服装与体表动态接触产生的正压力导致肌肤变形， 从而使人体皮肤深层感受到的压迫感。服装与体表接触面单位面积上受到的这种 压强主要由重量压和束缚压形成。服装白重产生的压力即重量压，会带给身体额 外的负荷。上装压力集中在肩膀，而下装压力则集中在腰线处。服装裹紧身体而 产生的压力即束缚压，是服装力学舒适性中的最主要因素。它是由服装通过衣料 变形来适应体形变化而产生的内应力( 包括拉伸、压缩、剪切和弯曲应力等) 合 力在皮肤接触面的分力而产生。束缚压又可分为整体压和局部压：整体压是在服 装包裹下所有接触部位都受到的压力( 如裹脚、紧身胸衣、紧身裤等) ；局部压是 由运动或姿势改变引起体表凹凸曲率发生变化，从而导致服装对人体局部产生的 压力( 如下蹲时，人体膝关节凸出曲率变大，此时膝盖所受到的束缚压即为局部 压) 2 4 , 2 7 。 1 2 1 2 服装压力的影响因素 除重量压仅由服装自身重量决定外，服装压力均取决于人体和服装两个方面。 人体方面的影响主要表现为：1 ) 体表曲率：即相同程度的束缚压迫下，体表曲率 越大( 即表面凸曲率半径越小) 的部位所受压力越大，如人体躯干两侧比前后面 所受压力要大；2 ) 姿势和动作：即人体姿势或动作所引起身体相应部位产生的变 形和移位，导致体表曲率改变，从而使局部受压发生变化，如人体在“站立、端 坐、席地”三种不同姿势下的受压迫程度依次递增；3 ) 皮肤及皮下软组织力学特 性：较厚和柔软部位的皮下软组织在受到外界压迫时易发生移位和变形，产生一 定的缓冲作用，从而使服装压力减小；而在某些皮下坚硬部位( 肌腱、骨) 服装 产生的压力则相对较大 2 4 ，27 1 。 服装方面的影响主要体现在服装材质上，其弹性性能决定了束缚压的大小、 耐受极限以及压力点的转移。在相同绷紧程度下，越难延展的面料，对人体产生 的压力越大。由于高弹材料紧身装的压力支点并非固定在某一位置，而是平均分 布，因此其对人体产生的压力将较为均衡。 1 2 2 紧身服装的分类与应用 紧身服装在现阶段根据材料的不同大致可分为两类 2 8 ：1 ) 主要采用含有 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响1 序言 s p a n d e x 等聚氨脂聚合物制成的合成纤维或纤维物质，主要包括各种贴身的紧身 裤、紧身背心及紧身服等( 如杜邦公司生产的由莱卡l y c r a 纤维所制成的 p o w e r t m 紧身裤【4 5 】和美国耐克n i k e 公司推出的n i k ep r oc o m b a t 系列紧身衣) ，其 应用领域主要集中于职业运动员的专项训练、竞技比赛，以及大众健身人群的休 闲体育运动；2 ) 由聚酰胺和二烯类弹性纤维( 包含橡胶胶乳等) 构成的弹性针织 物，是按照身体局部( 如手臂、小腿等部位) 的形态来施加不同压迫等级( k p a ) 的弹性压力装备，如德 m o l n l y c k eh e a l t hc a r e 公司生产的t u b i g r i p t m 多功能紧身袖 袜 1 1 5 以及瑞士v e n o s a n 丌发的梯度压缩袜( g r a d u a t e dc o m p r e s s i o ns t o c k i n g ， g c s ) 5 2 ，其多数为运动医学和临床康复医疗服务。根据包覆身体部位的不同， 紧身运动装又可分为紧身胸衣、紧身上衣( 长袖短袖) 、紧身裤( 长裤短裤) 、压 力运动长袜以及连体紧身运动衣等。 不同类型运动项目对紧身运动装的设计要求也有所不同。如布满凹陷小坑的 连体式紧身面料可以大幅减少人体高速运动时服装与空气或液体问的摩擦阻力， 并降低运动过程中手臂和大腿肌肉的振动，适合对肢体爆发力要求较高的短跑、 游泳等运动项引2 3 ，2 6 1 。 1 2 3 国内外紧身运动装的研究概况 被称为人体“第二层皮肤”的紧身运动装主要由含有s p a n d e x 等聚氨脂聚合物 制成的合成纤维物质，主要应用于运动员训练比赛和普通大众休闲运动等领域 2 8 1 。 一款设计科学合理的高端紧身运动装可为肌体提供适度的j t - d n 紧度压迫负荷及伸 展支持，不仅舒适轻盈，吸汗排湿，而且抗拉弹性强，与皮肤有良好的压力贴合 效果1 ，1 1 ，1 4 ，2 2 ，2 9 1 。而对紧身服装的研究则要追溯至l j 2 0 世纪5 0 6 0 年代的医学领域， s i e k e r 等人曾用医用紧身衣遏制直立性低血压和失血性休克【3 0 】；k r a t k y 等利用医疗 紧身装置抵抗由身体姿势引发的低血压，并帮助静脉血回流【3 1 ；e l l e r b r o e k 为预防 术后患者静脉血栓引起的外周肿胀，而针对性使用了梯度压力袜 32 】；直至2 0 世纪 8 0 年代末，在人体工效学发展创建 33 】和高科技新型特效弹性纤维材料诞生的背景 下 3 4 1 ，才逐步使紧身运动装步入体育科研领域。目前，国外相关研究主要围绕运 动生理、运动生化、运动生物力学和运动医学等方向展开，重点探讨j , b d l ：i 紧身压 迫对肌体及运动表现的影响；而国内相关研究则还处于起步阶段，且大部分仅涉 及到紧身服装的材质与结构功能层面，尚未深入探讨其对人体运动机能的影响及 内在机制2 | 。 1 序言不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 1 2 3 1 紧身压迫对生理反应的影响 首先，紧身压迫会对皮肤血流产生影响。有研究表明，在仰卧静息状态下， 当对人体下肢施加一定范围内的外部压迫时，目标部位皮肤血流的增量会随压力 的增加而上升；但当压力超过某一临界值后，皮肤血流的增量开始减小，皮肤血 流随之逐渐下降。如对小腿部位施加压迫 3 5 m m h g 时，小腿部位的皮肤血流量则开始呈下降趋势 9 7 ，98 1 。其可能的 机制为：1 ) 体表受外部压迫后，血管半径减小，微动脉管内血流受阻，血液中的 氧浓度下降，灌注时间增加；为适应组织代谢需求，毛细血管前括约肌的开闭活 动频率减小，毛细血管开放率增大，从而使皮肤血流量增加；2 ) 当外部机械压迫 过大时，血管形变加剧，后微动脉内血流减少，使与其相连的毛细血管内血流减 少，且此时的血流减少的量远大于由毛细血管开放数目增多所引起的血流增加量。 其次，紧身压迫还会对人体的内分泌及免疫系统产生影响【97 1 。选择在白天穿 着紧身压力服会帮助提高人体生理机能，维持较兴奋的工作状态；而在夜间穿着 无紧身压迫的宽松服装睡h 民，则有助于人体彻底放松，进入深层睡眠，并提高人 体免疫激素的分泌。此外，紧身压迫由于可抑制支配唾液腺的交感中枢神经系统， 因而具有减少唾液量分泌的作用；但当人体长期受到着装压迫时，其唾液分泌速 度与浓度都将显著降低，从而削弱了消化系统的工作效率，不利于胃肠道内食物 的消化和吸收，甚至在严重时会导致便秘。另外，紧身压迫对交感神经系统的活 动也有复杂的影响，如使人体的核心温度增加、儿茶酚胺( 肾上腺素、去甲肾上 腺素) 的分泌量增多、心率增快以及夜间褪黑激素分泌增多等。 1 2 3 2 紧身压迫对运动能力的影响 近年来，表面肌电图( s u r f a c ee l e c t r o m y o g r a p h y , s e m g ) 技术以其无创性、实 时性、多靶点测量等优点已成为在运动中检测和评价肌肉功能的常用方法，广泛 应用于肌肉反应时、肌肉收缩速度、肌肉疲劳判定、肌肉协调与稳定性分析、肌 纤维成分分析等方面【3 孓3 8 】。它可通过从骨骼肌皮肤表面监测到的表面肌电信号 ( s u r f a c ee l e c t r o m y o g r a p h i cs i g n a l ) 由表面电极引导、放大、显示并记录下来 的神经肌肉兴奋时发放的生物电信号3 9 ，4 0 1 ，来反馈电极所触及的多个运动单位生 物电活动在时间和空间上的总和，从而直观反映人体运动过程中肌肉的收缩活动， 揭示运动性肌肉疲劳出现过程中的肌电活动变化规律及特点 4 1 1 。因此，研究紧身 装备对人体运动能力的影响，s e m g 技术是必不可少的 1 2 】。 4 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响1 序言 傅维杰等人【4 2 j 利用肌电的均方根振幅( r m s ) 研究不同程度紧身压迫对肌肉 活动能力的影响，结果显示：在低速或高速等动向心运动中，外加弹性紧身绷带 有利于股直肌的长时问收缩；同样，m i y a m o t o 等人 4 3 也发现高度紧身压迫有助于 减缓肌电的平均功率频率( m p f ) 的下降，维持外周运动单位动作电位的传导速 率。针对不同运动形式，k r a e m e r 等人 2 9 , 4 4 - 4 8 1 研究发现：在跳跃运动中，相对普通 运动裤而言，穿着紧身运动裤虽然对肌肉1 r m 和最大功率的贡献并不明显，但在 长时间运动过程中的肌肉疲劳期，却有利于肌肉力量输出的恢复；h i g g i n s 4 9 等人 研究表明：在疾跑运动过程中，穿着紧身服对维持和提高运动员的短跑能力会起 到一定的积极作用；k e m m l e r 5 0 1 、s e a r 5 1 并h a l i 5 2 ，5 3 1 等人的研究一致表明：在长跑 等持续性有氧运动过程中，穿着适当压力等级的分级压力袜，有助于提高有氧耐 力和平均步速；s c a n l a n 等人【5 4 】研究发现，在递增强度的踏蹬运动过程中，穿着s k i n s 紧身运动裤将使运动员无氧阈的平均输出功率显著增加。此外，紧身装还可以通 过降低人体在各类形式运动中不必要的肌肉振动和相对位秽1 7 ，1 8 ，4 5 ，5 5 1 来节省能量 消耗【2 ，50 1 ，从而对提高运动表现和预防运动损伤5 6 1 产生积极影响。 不仅如此，大量研究还表明：紧身衣对缓解运动性疲劳也具有积极作用1 ，2 9 ，4 7 ，5 7 “9 1 ， 可以缓解延迟性肌肉酸痛( d o m s ) 症状。d a v i e s 等人【6 l 】在实验中发现：与普通运 动短裤相比，穿着紧身短裤有助于缓解大强度间歇性训练后2 4h 、4 8h 和7 2h 内的 肌肉酸痛感；这一结果也支持m o n t g o m e r y 等人 6 2 ，6 3 1 的研究结论：他们发现篮球运 动员在赛后穿着紧身运动装可以在一定程度上得到减轻疲劳累积效应的恢复效 果，促进肌肉损伤后的修复。研究证实，紧身服能增加肌肉氧供给和清除肌酸激 酶( c k ) 的速度 6 6 1 ，降低血乳酸堆积5 7 ，6 7 1 ，增强肌肉的抗疲劳能力6 8 1 ，并加快大 负荷运动后肌肉疲劳的消耐2 ，5 9 1 。此外，h o u g h t o n 等人3 1 发现，紧身运动装所采用 的高性能透气面料有助于皮肤排汗，使热量散发，体表温度下降，从而改善运动 员在长时间训练和比赛中的身体状态，缓解疲劳 6 圳。 1 2 4 紧身运动装的研究展望 近年来，作为商业性高端体育消费产品的紧身运动服装以其良好的辅助作用 效果成为国际项尖职业运动员在训练或竞技比赛中的首选装备，并获得广大体育 爱好者的极力推崇，如2 0 0 7 2 0 1 0 年问陆续涌现出的n i k ep r oc o m b a t 系列紧身衣、 p o w e r w e b 紧身裤、l z rr a c e r 紧身泳衣和李宁一s k i n s 紧身服系列等。作为2 1 世纪功 能性运动装备领域的新兴产业，紧身运动装在拥有广阔市场前景的同时，必将成 1 序言不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 为今后体育科学领域的研究热点之一：1 ) 依据不同体育竞赛项目的专项运动学特 征，对制作紧身服装的材料进行筛选；2 ) 紧身压迫对肌肉或软组织振动特性的影 响；3 ) 紧身压迫在本体感觉、神经肌肉控制等方面对人体产生的影响【l 2 1 。 1 2 5s e m g 信号的分析方法与指标 1 2 5 1 分析方法概述 在表面肌电图发展初期，其分析方法主要是通过直接观察或测量包含基本肌 电活动信息的原始肌电图( 由电极直接采集到的、没有经过处理的肌电信号) 的 波幅来粗略判定被激活参与运动的肌肉、目标肌肉活动的时程长短、肌电强度以 及肌肉问的协调模式等。直到现在，直接对原始肌电图进行分析依然是定性分析 和反应肌肉协调模式的较好手段，特别是在分析神经的动作响应模式或反应诱导 电位的神经模式时。随着现代电子科学技术的飞速发展，使表面肌电图的计算机 自动分析成为可能。在表面肌电图进行全波整流和平滑处理后，可以对s e m g 信 号进行时域和频域两方面的分析，以定量描述s e m g 信号变化特征与肌肉结构及 肌肉活动状态和功能状态之间的关联性3 9 ，1 1 7 l l8 1 。 ( 1 ) 平均值叠加法：在通过多次重复采集同一动作所获得的肌电图基础上， 进行s e m g 信号的平均叠加，从而得到反映这类动作平均变化的肌电信号，以此 削弱那些不能重复出现的s e m g 信号，同时加强那些出现频率较高的s e m g 信号， 使采集到的肌电信号更能客观反映肌肉在实际运动中的活动情况 1 1 。7 1 。 ( 2 ) 时域分析法：是将s e m g 信号看作时间的函数，来刻画肌电图时间序列 的振幅特征，如对s e m g 信号进行整形、滤波，计算信号的整形平均值( a v e r a g e r e c t i f i e dv a l u e ) 、方差( r o o tm e a ns q u a r e d ) 、幅值的直方图、过零次数、均方值、三 阶原点矩或四阶原点矩等。主要指标包括i e m g 、r m s 、m a 1 1 7 。 ( 3 ) 频域分析法：是对s e m g 信号进行快速傅里叶变换( f f t ) ，将时域信号 转换为频域信号，并获得s e m g 信号的频谱或功率谱，以反映s e m g 信号在不同 频率的分量变化，较好地在频率维度上反映s e m g 的信号变化特征，已广泛应用 于肌肉疾病的诊断和肌肉疲劳的检测。定量刻画s e m g 频谱或功率谱变化特征的 常用指标是：平均功率频率( m p f ) 、中位频率( m f ) 、频率范围、最高波峰频率、 最高波峰幅值。而由于s e m g 信号的f f t 频谱并非典型的正态分布曲线，因此使 用m f 来刻画s e m g 信号的频谱特征变化在统计学角度上要优于m p f ，而且在反 映肌肉实际活动状态和功能状态上更敏感 1 1 6 8 1 。 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响1 序言 ( 4 ) 参数模型法：是从最小均方误差拟合角度对随机信号进行分析，其中较 为典型的是自回归模型( a u t o r e g r e s s i v e ，a r ) 和自回归滑动平均模型法( a u t o r e g r e s s i v e m o v i n g a v e r a g e ，a r m a ) ，成为s e m g 信号分析的重要途径之一 1 1 7 。1 2 0 1 。 ( 5 ) 小波分析法：是在傅里叶变换基础之上所进行的一种将时域和频域同时 局部化分析的新方法，具有自适应的时域和频域分析窗口，类似带宽不变、中心 频率可变的带通滤波器作用，高频时使用窄窗口，低频时使用宽窗口，从而为信 号的实时处理提供可靠途径7 。1 1 8 ，1 2 卜1 2 3 1 。对于不同功能状态下的肌电信号，通过 适当的小波变换可在不同尺度下观察其频率变化和时间特性 1 0 2 ，得到的指标可用 于最大自主等动收缩中对肌肉疲劳的监测1 1 。 ( 6 ) 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，a n n ) ：是目前受到广泛关注 的一种信号处理系统，它模仿生物的神经元结构和神经信息传递机理，由众多简 单而彼【k k l f l j 高度关联的具有非线性映射能力的神经元所组成，其间通过权系数相 连而构成具有并行计算、分布式存储、白适应学习等特点的自适应非线性动力系 统1 1 7 。1 1 8 ，1 2 4 。1 2 5 1 。目前，神经网络在研究方法上已经形成多个流派，包括多层网络 b p 算法、h o f i e l d 网络模型、自适应共振理论( a r t ) 以及自组织特征映射理论等。 ( 7 ) 分形和混沌分析：近年来，有学者利用数学、物理界的分形理论和混沌 理论对肌电信号进行定量分析研究。利用分形理论描述肌电信号变化特征的主要 指标为分形维数，而利用混沌理论对肌电信号进行定量分析的主要指标为内嵌维 数【1 2 6 。在研究表面肌电分形分析方面，国内外实验小组均取得了一定成果。蔡立 羽【1 27 采用一种通过改变初始化程度来求分形维数的方法，其获得的分形维数能成 功监测到肌疲劳；m a e s 等人 1 2 8 1 研究发现，肌肉s e m g 的分形维数与其所承受载 荷呈线性相关。然而，目前关于s e m g 信号的分形和混沌分析还处于初级研究阶段。 1 2 5 2 分析指标 对s e m g 信号的线性分析主要集中在时阈( t i m ed o m a i n ) 和频阈( f r e q u e n c y d o m a i n ) 两个领域 1 0 1 1 。时域分析是将s e m g 信号看作时问的函数，反映时问序列 信号的振幅变化特征，常用分析指标主要包括i e m g 和r m s ；频域分析则是在频 率维度上定量反映s e m g 信号的变化特征，常用分析指标主要包括m p f 和 m f t l 0 2 。0 7 1 。近年来，越来越多的研究已将m p f 或m f 的下降作为客观反映局部肌 肉疲劳的生理学指标1 0 8 。1 1 0 1 。 ( 1 ) 积分肌电( i e m g ) ：指一定时间内肌肉中参与活动的运动单位的放电总 1 序言 不同程度紧身压迫对踏蹬运动中下肢s e m g 变化特征的影响 量，体现出单位时间内参加工作的运动单位数量和每个运动单位放电的大小，能在一 定程度上反映s e m g 信号在时间维度上的强弱变化，是评价疲劳的重要手劂1 0 3 ，1 1 1 1 。 ( 2 ) 均方根振幅( r m s ) ：是放电有效值，大小决定于肌电幅值的变化，与运 动单位募集和兴奋节律的同步化有关。在时间维度上以所有肌电振幅的均方根值 来描述s e m g 信号的平均变化特征，可通过比较不同时期的r m s 确定运动肌疲劳 发生的时间和疲劳的程度1 0 3 ，1 1 1 1 。 ( 3 ) 平均功率频率( m p f ) ：是反映s e m g 信号频率特征的生物物理指标，其 值的高低与外周运动单位动作电位的传导速度、参与活动的运动单位类型以及其 同步化程度有关1 1 2 川3 1 。 ( 4 ) 中位频率( m f ) ：指骨骼肌收缩过程中肌纤维放电频率的中间值，是肌 肉疲劳定量分析中的常用指标。正常情况下，人体不同部位骨骼肌之间的m f 值高 低差异较大，主要受肌肉组织中快肌纤维和慢肌纤维组成比例的影响，即快肌纤 维兴奋主要表现为高频放电，而慢肌纤维则以低频电位活动为主。研究表明：m f 在肌肉疲劳时由高频向低频转移，并与肌肉疲劳有较好的相关性；最大收缩力( m c v ) 下降到5 0 时所对应的m f 下降曲线对疲劳较敏感，较能反映疲劳程度【1 0 8 。1 1 4 。 1 2 6 下肢动力性肌疲劳的s e m g 特征研究概况 运动性肌肉疲劳( e x e r c i s e i n d u c e dm u s c l ef a t i g u e ) 是指由运动引起肌肉产生 最大自主收缩力( m a x i m u mv o l u n t a r yc o n t r a c t i o n ，m v c ) 或最大输出功率暂时性下 降的生理现象7 0 1 ，是一个连续的动态性复杂过程川，所涉及到的中枢运动驱动 ( c e n t r a lm o t o rd r i v e ，c m d ) 、神经肌肉接头处的兴奋一收缩偶联( e x c i t a t i o n c o n t r a c t i o nc o u p l i n g ，e c ) 和肌肉能量代谢等多种生理过程7 2 7 4 3 是影n 向s e m g 信号 特征形成与变化的主要相关因素，从而使s e m g 成为探讨运动性肌疲劳生理机制的 重要研究方法之一。由于s e m g 反映的是多个肌肉运动单位在同一时间内的电位变 化，一般不