大学生长跑后腓肠肌疲劳肌电图测定

夏 婉，楼方舟，龚 标，徐 刚，谭洪发，郑周琴，余时珮

（1.重庆医科大学2008级中医专业本科生，重庆401331；2.重庆医科大学中医药学院、重庆医科大学实验教学管理中心，重庆 401331）

大学生长跑后腓肠肌疲劳肌电图测定

夏 婉1，楼方舟1，龚 标2，徐 刚1，谭洪发1，郑周琴1，余时珮1

（1.重庆医科大学2008级中医专业本科生，重庆401331；2.重庆医科大学中医药学院、重庆医科大学实验教学管理中心，重庆 401331）

目的：观察长跑后腓肠肌疲劳肌电图测定。方法：3名自愿受试大学生长跑训练1周后进行腓肠肌肌电图测试。结果：腓肠肌肌电图变化基本可以分为3个阶段。第1阶段肌电图峰值随长跑距离增加而逐渐下降。第2阶段肌电图峰值波动基本稳定，大致维持在一个水平。第3阶段肌电图峰值快速下降，随着长跑距离的继续增加，肌电图峰值快速下降至测试前的1/2，并出现不稳定峰值。结论：肌电图可以作为疲劳的指标，进行疲劳分析，既提示运动训练的恰当剂量，也提示运动训练的效果，甚至作为运动员运动潜能的评价。肌电图还可以用于运动损伤后的康复治疗效果评价。

肌电图；长跑；腓肠肌；疲劳

1982年在美国波士顿召开的第5届国际运动生化学术会议认为，运动性疲劳时机体生理过程不能维持其机能在特定水平上和（或）不能维持预定的运动强度［1］。90年代以来，除了在传统的运动性疲劳研究领域有许多研究成果外，在肌肉疲劳的研究方面也有一定进展。研究发现，运动肌肉疲劳时肌电图信号会产生明显变化［2-4］，如功率谱曲线发生不同程度的左移，频域指标中的平均功率频率（mean power frequency，MPF）出现相应下降，而时域值上升。我们采用BL420F生物机能系统仪器，通过针刺腓肠肌内侧头肌腹，引导肌电信号，进而描述分析运动性肌肉疲劳的肌电图变化。

1 研究对象

重庆医科大学2008级学生，共3名，男2名、女1名，年龄22岁，分为受试者A（男），受试者B（男），受试者C（女）。体能测试优秀，平素体健，均无呼吸、心血管、内分泌系统等方面的疾病。测试前接受长跑训练，每天跑步3000米，时间保持在13min以内，1周后自觉无疲劳再进行试验测试。

2 器 材

规格为0.35mm×40mm汉医牌无菌针灸针，BL420F生物机能系统。

3 方 法

针刺腓肠肌内侧头肌肉最高点，通过引导电极导出肌电信号至BL420F生物机能系统。运动之前嘱研究对象进行腓肠肌完全强直收缩并记录正常肌电干扰型。而后进行3000米长跑，记录所用时间及肌电图像，此后每跑1000米进行一次肌电测定，直到感疲劳、运动速度明显减慢、运动时间明显延长、肌电峰值降至正常时所测值的1/2。

针刺的深度以及针距均保持在1.5cm，操作人员为同一具有针灸针刺技术人员，室温25℃左右。

4 结果与分析

综合3位同学跑步的整个过程，基本可以将其分为3个阶段。第1阶段肌电图峰值逐渐下降期，测试者以匀速进行长跑之后，其肌电图的峰值随长跑距离的增加而降低；第2阶段肌电图峰值相对稳定期，当继续长跑一定距离后，肌电图峰值下降缓慢，大致维持在一个水平，肌电图的峰值大致都维持在2800uV左右，呈一比较稳定的水平，且受试者的运动速度也保持在稳定水平；第3阶段肌电图峰值快速下降，随着长跑距离的继续增加，肌电图峰值快速下降至测试前的1/2，并出现不稳定峰值。受试者A经训练1周后长跑前测试的肌电图（图1），最大峰值为3795.17uV；以及长跑3000m、4000m、5000m、6000m时，肌电图最大峰值分别为3520.51uV、3232.27uV、2290.04uV和2332.76uV，此期间肌电图峰值逐渐下降；长跑7000m、8000m、9000m时，肌电图最大峰值分别为2827.15uV、3001.71uV和2787.93uV，此期间肌电图峰值大致维持在同一水平；长跑10000m以后的肌电图（图2），肌电图峰值快速下降致测试前的1/2，峰值也变得不稳定。

两位男性受试者A和B的肌电图峰值变化与长跑的距离有一定差异，受试者B各个阶段出现均早，说明更易疲劳。女性受试者C各个阶段均比两位男性受试者早，说明受试女性C比受试男性A和B疲劳出现早，但3名受试者的肌电图均符合以上3个阶段。

图1 受试者A完成1周的训练后，长跑测试前的肌电图最大峰值为3795.17uV。

图2 受试者A长跑超过10000m后，肌电图峰值快速下降致测试前的1/2，至14000m时，各个最大峰值分别为2517.55uV、2250.98uV、3323.21uV、1933.59uV和1652.07uV。

5 讨 论

肌电图是记录、显示肌肉活动时产生的电位图形。运动神经细胞或纤维兴奋时，其兴奋向远端传导，通过运动终板而兴奋肌纤维，产生肌肉收缩运动，并有电位变化成为肌电图。通常的肌电图分为针电极肌电图和表面肌电图（Surface electromyography，sEMG），sEMG在电生理概念上虽然与针电极肌电图相同，但其研究目的、所使用的设备以及数据分析技术是有很大区别的，其拣拾电极为表面电极，使用方便，无创伤，可用于测试较大范围的肌肉EMG信号，并很好的反应运动过程中肌肉生理、生化等方面的改变，但缺点是仅能有效地应用于浅表肌肉。而针电极EMG可很好地研究深层肌肉的运动学和神经生理学活动，其所测试的范围比表面电极小得多，此外在重复检查时，由于针电极在重复插入肌肉组织过程中更难保持一致的定位，因此重测信度较表面肌电图低［5］。有研究表明，sEMG和针电极EMG之间有极好的相关性。本实验研究腓肠肌单一肌肉的运动疲劳，所以选用针电极肌电图。

肌电图可作为肌肉疲劳的指标［6］，进行疲劳分析，即提示运动训练的恰当剂量，也提示运动训练的效果，甚至作为运动潜能的评价。当肌肉疲劳时，峰值下降，频谱也就减低，肌肉越疲劳则频谱越低。训练好的肌肉则不易有疲劳性频谱下降。本实验通过早期1周的训练后进行长跑腓肠肌疲劳测试，在长跑过程中，肌电图峰值变化比较有规律。长跑之初，随着长跑的距离增加肌电图峰值逐渐下降阶段，这时候受试者并未感到疲劳；随后出现峰值平稳阶段，此阶段肌电图的峰值大致都维持在2800uV上下，受试者也没有明显疲劳感觉，运动速度基本能维持。最后当超过10000m后，肌电图峰值呈明显下降趋势，直至峰值下降到测试前的1/2，此阶段受试者运动速度减慢，并感疲劳。当受试者长跑超过12000m后，肌电峰值呈现不稳定状态，峰值甚至短暂的回升。王凌云等［3］对上肢肌肉疲劳的研究表明，当运动员自觉疲劳时，上肢肌肉酸痛、无力，尤以腕部和肩部明显，且肌电分析的结果显示所测肌肉平均功率频率和中位频率均明显降低，提示肌疲劳，与本实验的研究相同。另外，日本学者猪饲道夫认为［7］，运动性疲劳发生时表现出的反复性动作速度下降、微细动作调整失调及其不规则动作增多等现象，可能与该反射回路的功能失调有着密切的关系，并可能增加运动损伤［8］。本实验第3阶段，即长跑距离超过12000m时，骤然下降的肌电图峰值出现不稳定，并有所回升。一般认为，肌电图峰值下降到正常肌电图峰值一半左右就表示肌肉已经疲劳，疲劳的肌肉超负荷训练，有可能导致运动损伤，或运动成绩下降；当这阶段出现峰值回升波动时，是否代表已经达到运动疲劳极限或其他人体潜能得以激发还有待进一步研究。

当运动疲劳发生时，通过按摩等物理手段是否能有助于尽快恢复，是否中药膏剂辅助按摩更有利于疲劳肌肉的恢复，有待进一步研究。对于运动损伤后的功能康复，肌电图可以了解训练中各个肌肉的启动和持续时间是否正常，各肌肉的运动是否协调，各肌肉的兴奋程度是否足够，以及康复治疗后肌肉功能是否有进步。今后，应进一步研究中药制剂的治疗作用，以及中医在运动损伤康复中的作用。

（衷心感谢重庆医科大学实验教学管理中心陆杰教授的全程辅导和帮助）

［1］苏克强.运动性肌肉疲劳与恢复的研究进展［J］.体育世界，2008，（11）：106-107.

［2］Ghasem iM，O lyaei G，Bagheri H，et al.The effects of triceps surae fatigue on the torque and electromyographic parameters in athletes compared w ith non-athletes［J］.J Back Musculoskelet Rehabil.2012，25（2）：95-101.

［3］王凌云，肖云，马艳芬，等.应用表面肌电图评定乒乓球运动员的上肢肌疲劳［J］.中国临床康复，2005，9（4）：174-176.

［4］王国祥，李长宏.肘关节等速运动过程中表面肌电图的变化特征［J］.中国临床康复，2004，8（12）：2346-2348.

［5］Chang KM，Liu SH，W u XH.A w ireless sEMG recording system and its application to muscle fatigue detection［J］. Sensors，2012，12（1）：489-499.

［6］杨建国，李宏伟.表面肌电图在评价人体运动的应用现状及展望［J］.山西体育科技，2011，32（4）：34-36.

［7］猪饲道夫.新运动生理学［M］.东京：杏林书院，1958：332.

［8］王国祥，Kiyoshi Onari.胫骨前肌疲劳时比目鱼肌诱发肌电图H波的变化及其机制探讨［J］.中国运动医学杂志，2004，23（1）：16-20.

Objective：To observe mensuration of gastrocnemius fatigue with EMG after long-distance running.Methods：To mensurate fatigue of gastrocnemius with EMG on three voluntary students when they trained to run long-distance after 1 week.Results：There are three basic phases in the EMG change while long-distance running.The peak of EMG is getting down along with the distance become longer in first phase；The peak fluctuate basestabilization on a level in second phase；The peak is getting down quickly with the distance continue to become，it is about 50% than test before，and it fluctuate instability.Conclusion：EMG is a index to analyze fatigue，it relate to dose and effect of training， or estimate potential for athlete.On other hand，EMG can evaluate the effect on treatment in sport injury.

EMG；Long-distance running；Gastrocnemius；Fatigue

R255.685.4

B

1004-2814（2013）04-238-03

重庆医科大学实验教学管理中心学生创新项目（201127）。［通讯作者］龚 标

2013-12-18