中频电刺激对膝关节肌群等速肌力相关指标影响的实验研究

张 飞 刘一平

(福建师范大学体育科学学院,福建福州 350007)

中频电刺激对膝关节肌群等速肌力相关指标影响的实验研究

张 飞 刘一平

(福建师范大学体育科学学院,福建福州 350007)

目的:探讨中频电刺激疗法对人体膝关节等速肌肉力量相关指标的影响。方法:将12名健康男青年随机分为对照组6人、中频电刺激干预组6人,干预组进行一个疗程中频电刺激。分别于实验前、后使用等速肌力测试仪测试受试者右侧膝关节肌群肌力相关指标,测试强度定为以下两组:角速度60°/s重复运动5次组和角速度180°/s重复运动15次组。结果:(1)与实验前相比,干预组角速度为60°/s时,膝关节屈、伸肌群相对平均峰力矩APT%BW显著升高(P＜0.05),相对平均功率AP%BW明显增加(P＜0.01);(2)干预组角速度为180°/s时,实验前后伸、屈肌群疲劳指数均FI减小且有统计学意义(P＜0.05);(3)实验前、后干预组屈、伸肌群峰力矩角度变化均无显著性差异(P＞0.05);(4)与实验前相比,对照组各项测试指标变化均无显著性差异。结论:中频电刺激疗法对提高人体膝关节肌群相对平均峰力矩、相对平均功率和降低疲劳指数有明显的效果,对提高膝关节肌群爆发力和耐力起到一定的作用。

中频;电刺激;膝关节肌群;等速肌力

1 前言

膝关节是人体关节中构造最复杂的关节,它在人体日常生活和体育活动中起着非常重要的作用,几乎所有的体育运动项目都需要膝关节的参与,膝关节肌群的性能直接影响到运动成绩。

目前,国内外诸多学者都参加了对膝关节肌群肌肉力量的测试研究,其中关于通过各种手段提高肌肉力量的研究较多,而利用中频治疗仪促进健康人群肌肉力量增长还少有人研究。电脑中频理疗仪是利用中频电刺激原理研制而成,可用于多种常见病、多发病的治疗,如腰椎病、颈椎病、运动损伤、周围神经损伤等。与低频脉冲电流相似,由1-150Hz的低频调制的中频电流也能引起肌肉收缩。因此,中频电流亦可用于锻炼肌肉、预防肌肉萎缩、提高骨骼肌张力、调整自主神经功能。它具有以下特点:对皮肤的刺激性小,不易引起疼痛;无电解作用,不易损害皮肤,有利于持久治疗;人体的耐受性良好,电流的作用深度较大。基于中频电治疗仪良好的治疗效果,它被广泛应用于医院、家庭,而在体育领域却很少用到。

依据中频治疗仪的机理,作者设计了此次研究,探讨中频电刺激疗法对人体膝关节等速肌肉力量相关指标的影响,为运动医学、康复医学等领域更为有效的提高健康人群膝关节肌群肌肉力量提供参考依据。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

在福建师范大学体育科学学院研究生中选取12名身体健康男青年志愿者,实验对象满足以下条件:1)无影响膝关节运动的运动系统疾患;2)能确保实验期间保持和日常一样的生活习惯和锻炼习惯;3)实验前24h未进行剧烈运动,无肌肉疲劳现象;4)自愿完成一个疗程(10天)的中频理疗。实验对象采用随机分组方法,分为对照组6人、中频电刺激干预组6人。

2.2 研究方法

2.2.1 中频电刺激干预方案

1)中频干预组:采用北京金豪商贸有限公司提供的全日康牌J18型电脑中频治疗仪,选取10号处方,其主要功能为:锻炼刺激肌肉使肌肉发达、防止肌肉萎缩。每日对6名受试对象进行40min中频电刺激,膝关节屈、伸肌群各20min,刺激时间为仪器内设,治疗结束时仪器自动停止输出,并音响报警,共治疗一个疗程。

2)对照组:保持日常的生活习惯,不进行任何干预。

2.2.2 等速肌力测试方案

采用美国产HUMACNORM等速肌力测试仪,对12名受试对象实验前、后右侧膝关节屈、伸肌群相对平均峰力矩、相对平均功率(相对体重百分比计算)、疲劳指数、峰力矩角度进行了测试。

肌肉的工作方式为等动向心收缩,实验设计了两组运动强度进行慢速和快速运动,分别为角速度60°/s重复5次慢速运动组和角速度180°/s重复15次快速运动组,组间间歇20s,每组在正式测试之前均进行2次亚极量和2次极量的膝关节屈、伸运动作为准备活动和测试适应、调整过程,休息10-15s后在测试者指导下尽全力快速屈、伸膝关节。实验方法严格按HUMACNORM测试标准执行。

2.2.3 数理统计

实验数据由SPSS16.0软件包进行统计学处理,采用配对样本t检验单侧检验和两个独立样本t检验单侧检验,数据均以平均值±标准差(±s)表示。P≤0.05表示差异有统计学意义。

3 结果与分析

12名受试者全部完成实验,其中对照组有一名受试者实验期间因膝关节肌群损伤影响到肌力测试结果,不纳入总体样本测试结果数据分析。

3.1 实验对象基本情况

表1 受试对象基本情况

如表1所示,两组实验对象基本情况差异比较无显著性差异,P＞0.05.

3.2 实验前不同角速度受试者肌力相关指标比较

表2 实验前角速度为60°/s时肌力相关指标比较

表3 实验前角速度为180°/s时肌力相关指标比较

由表2、表3可知,对照组和干预组实验前两组角速度下肌力相关指标均无显著性差异(P＞0.05)。PT%BW表示相对平均峰力矩,AP%BW表示相对平均功率,PTA表示峰力矩角度,FI表示疲劳指数。

3.3 实验后不同角速度受试者肌力相关指标的变化

3.3.1 角速度为60°/s时肌力相关指标的变化

表4 角速度为60°/s时受试者实验前、后肌力相关指标变化

由表4可知:1)对照组各项指标实验前后均无显著性差异;2)干预组实验前、后屈、伸肌群相对平均峰力矩APT%BW均显著升高(P＜0.05),屈、伸肌群相对平均功率AP%BW均显著升高(P＜0.05);3)实验前、后干预组屈、伸肌群峰力矩角度变化均无显著性差异(P＜0.05);4)与对照组相比,干预组伸肌△APT%BW、△AP%BW变化均有统计学意义(P＜0.05),屈肌△APT%BW变化有显著性差异(P＜0.05),屈肌△AP%BW变化无显著性差异(P＞0.05)。

3.3.2 角速度为180°/s时肌力相关指标的变化

由表5可知,1)对照组各项指标实验前、后均无显著性差异;2)干预组实验前、后屈伸肌群疲劳指数均显著下降(P＜0.05);3)干预组实验前、后屈伸肌群峰力矩角度 PTA、△PTA变化均无统计学意义;4)与对照组比较,干预组屈、伸肌群△FI变化均有统计学意义(P＜0.05)。

APT%BW和AP%BW是衡量肌肉力量的重要指标,被视为等速测试的黄金标准和参考值,本研究结果显示:角速度为60°/s时,膝关节肌群的APT%BW和AP%BW显著升高,说明中频电刺激对提高肌肉力量起到一定的作用。这一结论Cabric等人的研究一致,他们认为电刺激能使肌肉结构发生良好的变化,如肌纤维增粗,细胞核内DNA含量增加,出现肌肉肥大现象,肌肉肥大与肌纤维收缩蛋白增加有关。Delitto.A通过对优秀举重运动员的电刺激训练研究中也得出同样的结论。

表5 角速度为180°/s时受试者实验前、后肌力相关指标变化

另外,从神经生理角度分析,Eonka认为,电刺激系统可提高肌肉组织的活性,使肌肉在随意收缩时首先激活大的运动神经元。致使更多的运动单位参与活动,从而提高肌肉的收缩力量。

峰力矩角度(PTA)表示关节最佳用力角度,本研究结果显示,中频电刺激并未改变膝关节肌群的峰力矩角度,分析其原因认为,中频电刺激可改变肌肉、神经的生理功能,并不改变肌肉长度及肌肉和骨骼肌的解剖学结构。屈肌△AP%BW变化无显著性差异可能与实验操作误差和受试者主观用力度有关。

疲劳指数是指多次收缩过程中后三分之一做功量同前三分之一做功量的比值,该指标可反映关节肌肉的耐力水平。

本研究显示,角速度为180°/s时,膝关节肌群 FI显著降低,说明中频电刺激对提高肌肉耐力有一定作用,这与梁连锦的研究一致,他认为电刺激可提高肌肉氧化酶的活性,同时,电刺激能够激活更多的神经元参与运动,延缓疲劳的发生。

实验过程中一名受试者膝关节肌群损伤,通过对其实验结果分析发现,角速度为60°/s时,受试者伸肌群平均相对峰力矩由235N·M/Kg减少到135N·M/Kg,相对平均功率由165 W/Kg减少到97W/Kg,而屈肌的上述指标未发生较大变化;角速度为180°/s时,受试者伸肌群疲劳指数明显减小,由38减小为-29,可能与受试者害怕伤病加重而未尽全力从而导致重复运动过程中肌力相对稳定有关。

测试结果还发现,受试者在实验前后两组角速度运动过程中,屈、伸肌群峰力矩角度均未发生明显的改变,究其原因认为,膝关节肌群损伤和中频电刺激并不改变肌肉长度及肌肉和骨骼肌的解剖学结构,因此对膝关节屈、伸肌群峰力矩角度影响不明显。

4 结论

1)角速度为60°/s时,膝关节屈、伸肌群实验前、后相对平均峰力矩APT%BW和相对平均功率AP%BW均显著增长,峰力矩和平均功率是反应肌肉爆发力的重要指标,中频电刺激疗法对提高膝关节肌肉力量起到一定的作用。

2)角速度为180°/s时,膝关节屈、伸肌群实验前后疲劳指数均明显下降,说明中频电刺激可以有效提高膝关节肌肉耐力水平。

3)实验前后两组角速度测试结果表明,峰力矩角度并不随着相对平均峰力矩的改变而改变。

4)通过对一名膝关节损伤受试者测试结果的分析,预测膝关节肌群的损伤可能会明显减小其相对平均峰力矩和相对平均功率。

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The Influence of Medium Frequency Electric Stimulation to Related Targets of Knee Joint Isokinetic Muscle Strength

Zhang Fei,Liu Yiping
(College of Physical Education and Sports Science,Fujian Normal University,Fuzhou,350007,Fujian,China)

Aim :To explore the influence of medium frequency electric stimulation to related targets of knee joint isokinetic muscle strength. Metheds :Randomly separate 12 healthy young students from College of Physical Education and Sports Science of Fujian Normal University into two groups ,control group(6cases) and intervention group (6cases) . Intervention group takes a cure of medium frequency electric stimulation. Test related targets of right knee joint isokinetic muscle strength before and after the experiment. The exercise intensy set as following two :repeat motion 5 times ,angular velocity 60°/ s group and repeat motion 15 times ,angular velocity 180°/ s group . Result : (1) Compared with that before experiment ,as the angular velocity of intervention group is 60°/s ,APT %BW and AP %BW of flexors and extensors muscle of knee joint are increased significantly ( P ＜ 0. 05) ; (2) As the angular velocity of intervention group is 180°/ s ,FI of flexors and extensors muscle is decreased significantly ( P ＜ 0. 05) ; (3) The changes of JAPT have no significant differents ( P ＞ 0.05) . (4) Compared with that before experiment ,all targets of control group have no significant differents. Conclutions :Medium frequency electric stimulation have significant effects on the improvement of APT %BW and AP %BW and the decreased of FI ,it is useful to improve explosive power and endurence of knee joint muscles group .

medium frequency;electric stimulation;knee joint muscles group;isokinetic muscle strength

G804.2

A

1672-1365(2010)06-0064-03

2010-07-01;

2010-09-03

张飞,男,硕士研究生,研究方向:运动生理学。