动态拉力作业肌肉疲劳及恢复研究

目的 为探究动态拉车作业过程中肌肉疲劳及恢复的情况,避免作业人员肌肉疲劳累积,预防肌肉骨骼损伤(MSDs)。方法 设计模拟动态拉车作业,邀请20名大学男生作为被试,记录6 min恢复过程中拉力和主观疲劳(RPE)的变化,分析拉力的下降和恢复情况。结果 负荷显著影响最大耐受时间(MET)和拉力下降速率;恢复期拉力%MVC随时间显著递增,RPE则随时间显著下降;45 kg的拉力恢复速率<30 kg拉力恢复速率;恢复期1 min的拉力恢复速度最快,之后逐渐下降。结论 45 kg负荷产生的肌肉疲劳较30 kg负荷严重,更难以恢复;拉车作业结束后6min休息对拉力恢复和肌肉疲劳有明显改善作用。

通过盆底测试仪压力气囊评估盆底肌力的有效性研究

目的探讨应用盆底测试仪压力气囊测试最大阴道收缩压(MVCP)与手测肌力检查评估盆底肌力的相关性和一致性。方法前瞻性选取于2018年6月至2019年7月在北京协和医院体检、因盆底功能障碍性疾病(PFD)就诊及产后1年内随访的女性,分别为非PFD组、PFD组及产后组。由同一名医生对受试者进行手测肌力检查,包括改良牛津肌力分级(MOS)和肛提肌检测分级(LAT);再依据随机数字表对受试者进行随机互盲分组,由两名盆底治疗师作为检查者,以交叉顺序使用盆底测试仪的压力气囊进行MVCP评估,每名检查者对同一受试者进行两次评估。采用Spearman秩相关系数(r)进行相关性评价,采用组内相关系数(ICC)、Bland-Altman分析进行一致性评价。结果非PFD组163例、PFD组154例和产后组151例受试者完成所有评估。在全部受试者中,盆底测试仪记录的MVCP与MOS和LAT之间相关性强(r=0.779~0.814,P<0.001),MVCP结果在同一检查者内存在高度一致性[分别为ICC=0.815,95%CI(0.782,0.843)和ICC=0.818,95%CI(0.785,0.846)],在不同检查者间也存在高度一致性[ICC=0.719,95%CI(0.663,0.765)]。MVCP的Bland-Altman分析显示,其95%一致性界限区间较窄,且落在95%一致性界限外的点比例在0.025~0.071之间,属可接受范围。在非PFD组、PFD组及产后组的亚组分析中,MVCP与MOS和LAT也存在强相关性(r=0.749~0.867,P<0.001),检查者内和检查者间一致性均较好。结论盆底测试仪通过压力气囊测试的MVCP与医生手测MOS和LAT相关性强,MVCP在同一检查者和不同检查者间均存在高度一致性。本研究结果表明盆底测试仪压力气囊在评估盆底肌力方面有效性好,具有较好的应用前景。

静态单手拉车作业最大耐受时间建模

为分析单手拉车作业肌肉疲劳情况,设计并完成模拟静态手拉叉车试验:通过测量拉车前后单臂拉力的变化及最大耐受时间(MET),记录基于Borg CR-10主观疲劳评分表(RPE)的身体疲劳度,探讨负荷和身体质量指数(BMI)对MET、剩余拉力、力量衰减程度和RPE的影响;并基于试验数据构建单手拉车作业肌肉疲劳MET预测方程。试验结果表明,仅负荷显著影响MET;所构建的以指数函数和幂函数为基础的MET方程与现有方程具有一致性;用所建方程得到的预测值与实测值偏差优于用现有MET方程得到的结果。

姿势对单手拉叉车肌肉疲劳影响的试验研究

为分析不同姿势下单手拉车作业肌肉疲劳情况,设计并完成模拟手拉叉车试验,测量拉车前与拉车过程中单臂拉力的变化,记录基于Borg CR-10主观疲劳量表的身体疲劳度。选取20名男大学生作为被试。结果表明,手臂姿势和拉车时间均显著影响拉力;Duncan多重比较结果显示,手臂伸直姿势下的拉力值显著高于手肘屈曲姿势下的值;手肘屈曲姿势下,手臂拉力的最大自主收缩力(MVC)下降更快;手肘屈曲姿势和手臂伸直姿势下的疲劳速率分别为(0.137±0.065)和(0.133±0.057)。构建起以指数函数为基础的2种姿势下单臂拉车作业肌肉疲劳预测模型,其预测结果与实际情况吻合较好。

恢复期脑卒中患者膝关节最大等长收缩时大腿肌群表面肌电信号特征研究

目的:探讨脑卒中恢复期偏瘫患者膝屈伸最大等长收缩(maximum isometric voluntary contraction,MIVC)时部分大腿肌肉表面肌电(surfaceelectromyography,sEMG)信号特征,为恢复期脑卒中患者的康复治疗提供客观依据。方法:28例脑卒中患者和20例年龄、性别相匹配的正常对照者。在膝关节屈伸MIVC时记录股内侧肌(vastus medialis,VM)、股直肌(rectus femoris,RF)、股外侧肌(vastus lateralis,VL)和股二头肌(biceps femoris,BF)sEMG信号,计算相应的积分肌电值(integrated EMG,iEMG)、协同收缩率(co-contraction ratio,CR)。结果:伸膝时,患侧VM、RF及VL的iEMG值显著小于正常对照及健侧iEMG(P<0.05);健侧RF的iEMG显著小于正常对照iEMG(P<0.05);屈膝时,患侧BF、VL及RF的iEMG显著小于正常对照(P<0.05)。患侧伸膝CR显著大于健侧及正常对照(P<0.05),患侧屈膝CR大于健侧及正常对照,但无统计学意义(P>0.05)。结论:恢复期脑卒中偏瘫患者双下肢肌肉收缩功能下降,患侧大腿伸肌存在轻度痉挛,肌力训练可作为患者康复训练的重点内容之一。

恢复期脑卒中患者肘屈伸肌群最大等长收缩的表面肌电图研究

目的:探讨恢复期脑卒中患者肘屈伸肌群的生物力学变化及对应的表面肌电图特征,为恢复期脑卒中患者制定康复方案提供科学依据。方法:采用Biodex-Ⅲ型等速测试仪里面“双侧等长收缩模式”对14例健康人群(健康组)及16例恢复期脑卒中患者(卒中组)进行双侧肘屈伸肌测试,用Noraxon 2400表面肌电图仪同步观察肘屈伸肌的肌电信号。结果:健康组右侧肘屈肌及伸肌的峰力矩、峰力矩体重比均高于左侧(P<0.05);右侧肱二、三头肌的积分肌电面积也高于左侧(P<0.05)。卒中组患侧肘屈肌及伸肌的峰力矩、峰力矩体重比均低于健侧,而屈伸力矩比高于健侧(P<0.05);患侧肱二、三头肌的积分肌电面积比健侧下降,而协同收缩率则明显升高(P<0.05)。与健康组比较,卒中组健侧肘屈伸肌也存在等长肌力及肌电信号的异常。结论:恢复期的脑卒中患者上肢健患侧屈伸肌都存在肌力及主动肌拮抗肌协调性的异常,制定康复方案时不应忽视加强双侧屈伸肌力量的训练。

下肢表面肌电信号的降维和映射分析

肌电信号的采集和分析是外骨骼式康复机器人关节预测控制的重要基础之一。肌电信号数据量大并且复杂,相关性较高,信号处理通用性和高效性低,分析和预测人体运动信息误差大。采用最大自主等长收缩标准化处理算法,大大提高了表面肌电信号的通用性和泛化能力,并基于主成分分析方法,对肌电信号降维处理,利用神经网络实现与下肢的映射分析。实验结果表明,通过对比分析不同的降维处理方式,主成分降维后处理的肌电信号平均相关性达0.93,利用神经网络预测人体正常行走的下肢三关节运动角度,具有良好的可重复性和较高的精度,可以实现人体下肢肌电信号和各关节的映射控制。

陈旧性膝关节运动损伤者股四头肌随意动员能力下降

目的:观察陈旧性膝关节运动损伤股四头肌随意动员能力的变化。方法:60名天津体育学院学生,自愿参加测试,根据其是否有陈旧性膝关节运动损伤分为2组,损伤组(有训练史)30人,对照组(无训练史)30人。应用股四头肌随意动员能力评定系统测定分析股四头肌最大随意等长肌力(MVC)、随意动员能力(MA)和力量上升速率(RFD)。结果:对照组两侧股四头肌MVC、MA和RFD无显著差异(P>0.05),损伤组两侧股四头肌MVC无显著性差异(P>0.05)。对照组右侧股四头肌MVC、RFD值显著低于损伤组未损伤侧(P<0.05,P<0.01),损伤组膝关节损伤侧MA、RFD值显著低于未损伤侧(P<0.05,P<0.01)。结论:即使陈旧性膝关节运动损伤者股四头肌肌肉力量已恢复到未损伤侧水平,其随意动员能力和力量上升速率依然较低,膝关节神经肌肉控制仍较差,这可能是影响陈旧性膝关节运动损伤功能状态的主要因素之一。股四头肌随意动员能力评价系统可检测这一变化。

评估肌肉疲劳的中枢和外周起源

疲劳是很多内科及神经疾患的常见表现,理解这些疾病肌肉疲劳的中枢或者外周起源对制定针对性的肌肉疲劳治疗措施具有重要指导意义。综述肌肉疲劳发生的中枢因素(包括脊髓水平和激素上水平所有可以导致运动神经元兴奋性下降的因素)、外周因素(包括神经肌肉的传播、肌肉动作电位的扩散、兴奋-收缩偶联),并讨论采用直接(最大自主收缩、抽搐力)和间接(抽搐叠加、肌电图、运动皮质刺激)的检测方法评估肌肉疲劳的中枢和外周起源。

重复性同侧搬举负荷对竖脊肌疲劳的影响

为预防重复性同侧搬举对竖脊肌的伤害,利用表面肌电（s EMG）技术,开展搬举试验,研究竖脊肌疲劳的影响因素。试验要求设置不同工件重量、搬举频率和搬举角度等3个负荷,并设置8个任务组;要求12名被试完成8个任务组中的右侧重复性搬举,记录相关s EMG信号,并用多元逐步回归分析竖脊肌疲劳的负荷因素。结果表明：搬举过程中随着工件重量、搬举频率和搬举角度负荷增加,s EMG频域指标平均功率频率（MPF）下降,时域指标平均肌电值（AEMG）增大,最大随意收缩肌电百分比（MVE%）增大,最大负荷左右竖脊肌最大值分别为（64.85%±11.89%）MVE和（41.24%±9.77%）MVE;各任务组搬举中,左右竖脊肌均明显疲劳,而疲劳程度不一致;重复性同侧搬举负荷对竖脊肌疲劳的影响因素从大到小依次为重量、角度和频率。

不同关节角度肌肉等长最大自主收缩抗阻力训练的神经适应分析

目的研究不同关节角度下肌肉等长最大自主收缩(maximum voluntary contraction,MVC)抗阻力训练神经适应特点。方法将30名健康男性大学生随机分成3组,每组分别做肘关节角度在45°、90°、135°MVC等长收缩抗阻力训练,测量训练前后肱二头肌的表面肌电(surface electromyography,s EMG)信号,并分析s EMG信号的均方根(root mean square,RMS)和中位频率(median frequency,MF)。结果肘关节45°、90°、135°训练前后肱二头肌s EMG的RMS标准化值存在显著性差异。训练后不同角度之间RMS相比,45°与90°、135°均存在显著性差异,而90°与135°之间则不存在显著性差异。训练后各角度MF标准化值均不存在显著性差异。结论 s EMG的RMS呈现角度特异性变化,而s EMG的MF不具有角度特异性。当肱二头肌处于中、大肘关节角度时,等长抗阻力训练产生的神经适应效果较好。

电刺激下肌肉收缩状态的研究

目的:使用可以准确反映肌肉收缩状态的肌音图来明确在不同电刺激频率下肌肉收缩对肌肉电生理的影响。方法:选取25名健康人群,在5%～20%最大随意收缩和4种电刺激(20,50,100和1000Hz)2种状态下进行肌音图的肌肉收缩状态的比较,分析平均功率值、总能量含有量和振幅的变化。结果:波形解析图显示≥100Hz的电刺激和随意收缩时的波形图有相关性;在振幅的变化分析中,随着电刺激频率的增加,振幅出现显著的减少。结论:对于以抑制挛缩为主要目的的电刺激训练时,可采用≥100Hz的电刺激频率来完成。

不同频率电针治疗脑卒中下肢痉挛患者最大等长收缩的表面肌电图研究

目的比较不同频率电针治疗脑卒中下肢痉挛患者的效应,为针灸处方提供依据。方法选择40例患者随机分成高频和低频治疗组2组,分别采用100Hz和2Hz的电针配合常规康复训练进行治疗。治疗前后利用表面肌电图记录患侧膝屈曲和踝背屈时最大等长收缩时主动肌和拮抗剂的肌电活动.并采用临床痉挛指数进行评分。结果治疗后,高频组患侧膝屈曲和踝背屈最大等长收缩时.股直肌和腓肠肌的IEMG降低,缝匠肌和胫前肌的IEMG增高,膝屈曲和踝背屈的协同收缩率降低,与治疗前相比差异均有显著意义(P<0.05或P<0.01),且各项指标均与低频组有显著性差异(P<0.05或P<0.01)。高频组治疗后的临床痉挛指数显著降低(P<0.05),而低频组无显著变化,2组有显著差异(P<0.01)。结论高频电针配合康复训练降低脑卒中患者下肢痉挛的疗效优于低频电针治疗。

超声图像熵特性的肌肉疲劳进程评估

肌肉疲劳是一种由运动引起的肌肉最大随意收缩力减小的现象,处理不当,可能会产生严重的运动损伤。本研究利用自行设计的肌肉组织超声图像检测系统,以超声图像熵表征肌肉超声图像纹理灰度分布的空间特征,探讨肌肉组织疲劳过程中其超声图像熵的演变规律。采集10名受试者在不同负荷(20%MVC、30%MVC、40%MVC、50%MVC)时肱二头肌的超声图像,分别就每一负荷下图像熵随时间的变化进行直线拟合,并对其斜率进行随机区组方差分析。结果表明,不同的受试者之间其肌肉疲劳图像熵随时间变化的斜率差异显著(P=0.000 0);同一受试者不同负荷的超声图像熵随疲劳时间变化斜率也存在显著差异(P=0.040 0)。但是,同一受试者在不同负荷时超声图像熵随时间变化的拟合斜率的差异,远小于不同受试者在同一负荷水平拟合斜率值间的差异,提示个人的肌肉特性起到主要的作用。所进行的研究为肌肉疲劳进程的量化评估提供了依据。

运动表象训练时不同大脑活动强度对老年人肌肉力量的影响

探讨运动表象时训练不同大脑活动强度对老年人肌肉力量增长的效应。将26名健康老年人(平均年龄:74±8.3,7名女性)随机分为3组:低强度身体训练(30%最大自主收缩)结合高强度大脑活动组(HME组),低强度身体训练结合低强度大脑活动组(LME组),无训练控制组(CTL组),整个训练持续12周(10 min/天,5天/周)。在训练前后分别测试研究参与者右肘屈肌的肌肉力量、表面肌电图(EMG)以及运动相关的皮层电位(MRCP)。训练结束后,HME组的力量显著性增加(13.8%,P=0.002),而LME组的肌肉力量只增长5.0%(P=0.045),控制组的肌肉力量没有显著性改变;只有HME组的MRCP出现显著性增加(28.6%,P<0.005),但LME组(-2.9%,P=0.803)和CTL组(4.9%,P=0.539)均无显著性改变。因此,研究者认为与肌肉最大自主收缩相关的大脑活动强度在老年人肌肉力量的增长中起到关键的作用。

低强度身体训练结合运动表象训练对老年人肌肉和大脑的积极效应

探讨了低强度身体训练结合运动表象训练(MIT)对于老年人肌肉力量的作用及其中枢神经系统的适应性改变。将27名健康老年人(年龄为75±7.9岁,其中8名女性)随机分为3组:低强度身体训练结合运动表象训练组(MIT组),传统力量训练组(CST组),以及无训练的对照组(CTL组)。整个训练持续12周(5个单元/周)。在训练前、后对所有研究参与者的右肘屈曲肌肉力量、表面肌电图(EMG)、运动相关的皮质电位(MRCP)、脑电频率谱都进行了测量。训练结束后,CST组的力量出现了最大的增长(17.6%,P<0.001),MIT组的肌肉力量也出现了显著性增加(13.8%,P<0.001),而且2组的力量增长无显著性差异。CTL组的肌肉力量无显著性改变。然而,训练结束后只有MIT组在MRCP数值上出现了显著性增加(28.6%,P<0.001);CST组尽管力量增加最大,但MRCP却无显著性增加(9.9%,P>0.05),CTL组的改变最小(4.9%,P>0.05)。研究结果表明,运动表象训练结合低强度身体训练对老年人力量增长是一种有效的方法。对大脑皮层运动控制中心的训练可以增强到目标肌肉的下行指令,进而引起老年人肌肉力量的增加。

不同神经肌肉电刺激方法对肌肉疲劳影响的研究

目的:神经肌肉电刺激(Neuromuscular electrical stimulation,NMES)是一种常见的康复技术,广泛应用于医学治疗和运动训练中。为了应对持续刺激引起的快速肌肉疲劳,本文通过检测肌力,评估NMES的不同因素对肌肉疲劳快慢的影响。方法:将最大自主收缩力的10%作为目标肌力。实时检测诱发肌力,定义疲劳指数来评估肌肉疲劳。探究幅值、频率和脉宽三种刺激参数对于肌肉疲劳的影响。而后在此基础上选取参数组合探究多通道同步刺激和多通道异步刺激对于肌肉疲劳的影响。结果:低频刺激和高频刺激的疲劳指数之间有显著差异(p<0.05),但高幅值小脉宽组和低幅值大脉宽组的疲劳指数没有显著差异。其中使用低频刺激的的组别的疲劳指数呈现出较低水平。此外,单通道、多通道同步刺激与多通道异步刺激的疲劳指数两两之间均有显著差异(p<0.05),异步刺激的疲劳指数最低。结论:在三种刺激参数中,刺激频率对肌肉疲劳速度的影响最大,其中低频展现了更好的效果。此外,增加刺激通道可以减缓肌肉疲劳,异步刺激比同步刺激减缓疲劳的效果更佳。

速度及负荷对动态拉力作业肌肉疲劳影响建模

为探究速度、负荷对动态拉力作业肌肉疲劳发展的影响,构建描述动态拉力作业肌肉疲劳发展的预测模型,设计动态拉力作业模拟试验;招募10名男性大学生作为被试,并测量试验前后的最大随意收缩(MVC)、最大耐受时间(MET)以及记录身体多个部位的主观疲劳评分(RPE);探讨速度和负荷对拉力变化、MET和RPE的影响,并基于试验数据构建MET预测模型。结果表明:速度显著影响MET、拉力衰减值(ΔF)、拉力衰减程度(DFD)以及多个部位的RPE,负荷仅显著影响MET;所建预测模型能描述MET与负荷强度、行走速度之间的关系,且相较其他MET预测模型,其偏差最小,更适用预测和评估动态拉力作业人员肌肉疲劳。

血流限制与高强度组合力量训练对残奥高山滑雪运动员下肢肌肉肌力和募集能力的影响

目的:探讨血流限制训练(BFRT)与高强度力量训练的组合训练(以下简称“组合训练”)对残奥会高山滑雪站姿组运动员下肢肌肉最大肌力、肌纤维募集能力和力量发展速率的影响。方法:以国家残奥会高山滑雪队站姿组6名运动员为研究对象(3男,3女),年龄(20.67±1.34)岁。根据膝关节伸肌最大肌力的前测结果,将相对弱势一侧的下肢作为实验侧(BFRT干预侧),另一侧作为对照侧(非BFRT干预侧)。运动员首先进行75%1 RM高强度力量训练,包括腿推、膝关节伸肌和屈肌练习、髋关节内收外展肌群练习等。之后在实验侧加压条件下,进行4组30%1 RM腿推和膝关节伸肌练习。比较2周训练前后最大肌力、肌纤维募集能力和力量发展速率等指标变化。结果:1)实验侧最大肌力显著增加(P=0.001);2)实验侧力量发展速率显著提高(P=0.042);3)对照侧和实验侧股外侧肌、股内侧肌RMS变化率均无显著差异,仅股直肌RMS变化率差异显著(P=0.02)。结论:2周组合训练对残奥高山滑雪运动员下肢最大肌力和力量发展速率的影响效果优于传统高强度力量训练。相对于传统高强度力量训练,组合训练可以更快地达到力量训练效果。

精确抓握力量控制的脑动力学研究

精确抓握是人类完成多种精细复杂操作的基础,其神经控制机制极其复杂。目前对于精确抓握力量调节时大脑的动力学变化机制尚不明确。探究不同力幅度下精确抓握控制的指力行为和脑电动力学特征。12名健康右利手受试者被要求在10%、20%和30%最大自主收缩力(MVC)等3个力量水平下进行精确抓握的力量控制,同时采集运动过程中拇指和食指的力信号、压力中心点(COP)轨迹以及脑电信号(EEG),并分别使用变异系数(CV)、COP速度和COP面积以及递归定量分析(RQA)进行量化评估。结果显示,拇指和食指的指尖力信号的CV与力量水平呈现线性正相关(拇指:r=0.624,P<0.001;食指:r=0.721,P<0.001);拇指和食指在30%MVC力量水平的COP面积分别为(1.94±1.21)和(2.02±1.45) mm2,显著大于在10%MVC((1.01±0.81)、(0.89±1.02) mm2)和20%MVC((1.20±0.62)、(1.16±0.63) mm2,P<0.05)时的COP面积。拇指在10%,20%和30%MVC下x和y轴的COP速度分别为(4.23±1.11)、(2.11±0.50)、(1.70±0.40) mm/s和(6.22±1.45)、(3.39±0.70)、(2.90±0.69) mm/s,呈现随着力量水平的增加而逐级下降的趋势(P<0.01),而10%MVC下的食指x和y轴的COP速度((4.95±1.34)、(7.04±1.75) mm/s)显著高于20%MVC((2.78±0.53)、(3.79±0.63) mm/s)和30%MVC ((2.95±0.94)、(3.54±0.82) mm/s,P<0.05)。随着力量水平的增加,EEG信号α频带的RQA参数显著下降(P<0.05)。研究表明,随着力量水平的增加,力量波动性、EEG信号的复杂性增加,手指的调整速度和控制稳定性降低,EEG信号的α频带与精确抓握的运动控制密切相关。研究揭示精确抓握指力的指力控制与中枢神经系统的动力学行为有密切耦联,为深入研究中枢外周协同工作机制、定量评估神经肌肉系统功能提供新的路径。