文獻(xiàn)分享：軀干伸肌長度的間歇性變化能否延緩肌肉疲勞的發(fā)展
在追求高效與專注的現(xiàn)代生活中，長時(shí)間保持彎腰姿勢已成為許多職場人士和學(xué)生群體的常態(tài)。然而，這種習(xí)慣性姿勢往往伴隨著下背痛。為了深入探究緩解下背痛的有效方法，荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究，其結(jié)果揭示了間歇性姿勢變化在預(yù)防肌肉疲勞中的重要作用。
研究背景與目的
本研究旨在通過對(duì)比不同彎腰姿勢下，軀干伸�。ㄈ缲Q脊肌、多裂肌等）的疲勞發(fā)展情況，探索一種能夠延緩肌肉疲勞、降低下背痛風(fēng)險(xiǎn)的策略。
研究團(tuán)隊(duì)假設(shè)，在長時(shí)間靜態(tài)彎腰過程中，通過施加軀干伸肌長度的間歇性變化，可以引發(fā)肌肉之間或之內(nèi)的交替活動(dòng)，從而減輕局部肌肉的疲勞感。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
受試者招募：共招募了11名健康、體適能良好的男性參與者，要求在無肌肉疼痛或損傷。
實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置：參與者被要求站立并保持約30度（±3度）的軀干前傾姿勢，直到無法維持該姿勢為止。實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了三個(gè)條件，分別為
（1）等長條件（ISOMETRIC）：受試者需保持固定的彎腰角度；
（2）自愿條件（VOLUNTARY）：受試者可根據(jù)自身感覺調(diào)整彎腰角度；
（3）間歇條件（INTERMITTENT）：受試者的彎腰角度則在固定值附近進(jìn)行小幅度的間歇性變化。
數(shù)據(jù)采集：實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)使用常規(guī)肌電圖（convEMG）和高密度肌電圖（HDsEMG）技術(shù)，對(duì)受試者的軀干伸肌肌肉活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
常規(guī)肌電圖（convEMG）：在脊柱的左右兩側(cè)分別放置電極，以記錄雙側(cè)豎脊肌等軀干伸肌的肌電活動(dòng)。常規(guī)肌電圖提供了肌肉活動(dòng)的總體水平。
高密度肌電圖（HDsEMG）：相比常規(guī)肌電圖，高密度肌電圖提供了更高空間分辨率的肌肉活動(dòng)信息。通過在肌肉表面放置密集排列的電極陣列，可以捕捉到肌肉內(nèi)部不同區(qū)域的細(xì)微活動(dòng)變化。
通過計(jì)算EMG振幅的變異系數(shù)和頻譜內(nèi)容的線性變化率，評(píng)估肌肉活動(dòng)的交替情況和疲勞的發(fā)展。
實(shí)驗(yàn)過程
預(yù)熱與熟悉：在實(shí)驗(yàn)正式開始前，受試者需進(jìn)行熱身活動(dòng)并熟悉實(shí)驗(yàn)任務(wù)，包括使用平板電腦進(jìn)行精確任務(wù)操作，以確保在正式實(shí)驗(yàn)中能夠準(zhǔn)確執(zhí)行指令。
正式實(shí)驗(yàn)：受試者按照預(yù)定的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行耐力試驗(yàn)，直至報(bào)告無法繼續(xù)維持所需姿勢為止。實(shí)驗(yàn)過程中，受試者需交替進(jìn)行一分鐘的精確任務(wù)和一分鐘的放松時(shí)段，以減少非目標(biāo)肌肉對(duì)EMG信號(hào)的干擾。
數(shù)據(jù)記錄與分析：實(shí)驗(yàn)過程中收集到的EMG信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。研究團(tuán)隊(duì)采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)、方差分析（ANOVA）等統(tǒng)計(jì)方法，比較不同條件下受試者耐力時(shí)間、EMG振幅變異系數(shù)和頻譜內(nèi)容變化率的差異。
耐力時(shí)間分析：在間歇性軀干伸肌長度變化條件下，參與者的耐力時(shí)間顯著長于近似等長肌肉收縮條件（增加了33.6%）和自愿變化肌肉長度條件（增加了29.4%）。這表明，與其他兩種條件相比，間歇性長度變化能有效延緩肌肉疲勞的發(fā)展。
肌電信號(hào)變異性分析：convEMG和HDsEMG的振幅變異系數(shù)在間歇性條件下顯著高于近似等長條件。這表明在間歇性條件下，肌肉活動(dòng)的變異性更大，可能反映了肌肉活動(dòng)的交替模式，這有助于減少局部疲勞。
肌電頻譜內(nèi)容變化率分析：盡管三種條件下convEMG和HDsEMG的頻譜內(nèi)容變化率沒有顯著差異，但進(jìn)一步的回歸分析顯示，HDsEMG在反映低水平收縮時(shí)的疲勞發(fā)展方面更為敏感。這表明高密度肌電圖在評(píng)估細(xì)微的肌肉疲勞變化方面具有更高的準(zhǔn)確性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本研究發(fā)現(xiàn)，通過間歇性改變軀干伸肌的長度，可以顯著延遲在長時(shí)間靜態(tài)彎腰過程中肌肉疲勞的發(fā)展。這一效果可能歸因于肌肉間的交替活動(dòng)和肌肉長度的動(dòng)態(tài)變化，這些變化有助于分散疲勞負(fù)荷，減少單一肌肉或肌肉群的過度使用。此外，高密度肌電圖作為一種更先進(jìn)的肌肉活動(dòng)監(jiān)測手段，在評(píng)估低強(qiáng)度收縮下的疲勞發(fā)展中表現(xiàn)出了更高的準(zhǔn)確性和敏感性。
結(jié)論與展望
本研究通過科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析，揭示了間歇性姿勢變化在預(yù)防下背痛中的重要作用。未來研究可進(jìn)一步探討不同幅度和頻率的間歇性姿勢變化對(duì)肌肉疲勞的影響機(jī)制，以及其在不同人群中的應(yīng)用效果。
同時(shí)，也期待這一研究成果能夠轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的干預(yù)措施，為廣大需要長時(shí)間彎腰工作的人群帶來福音。
引用文獻(xiàn)：
Brouwer NP, Kingma I, van Dijk W, van Dieën JH.
Can intermittent changes in trunk extensor muscle length delay muscle fatigue development?
J Biomech. 2024 Jan;162:111881.
doi: 10.1016/j.jbiomech.2023.111881.
Epub 2023 Nov 23.
PMID: 38049364.
關(guān)于我們
維拓啟創(chuàng)(北京)信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。
自2013年起便開始與荷蘭TMSi公司攜手合作，為中國用戶提供了高效、精準(zhǔn)的EEG和EMG解決方案，贏得了眾多用戶的信賴和好評(píng)。未來，我們將不斷提升自身的服務(wù)能力和專業(yè)水平，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
相關(guān)設(shè)備
SAGA高密度肌電測量系統(tǒng)
▲單模塊重量僅700g,便攜可穿戴
▲可定制多通道，兩臺(tái)設(shè)備可并聯(lián)使用
▲集成肌電、腦電等多種生理信號(hào)
▲主動(dòng)屏蔽抗干擾，可移動(dòng)實(shí)時(shí)測量
▲硬件不做濾波，數(shù)據(jù)質(zhì)量高
▲電池供電，24小時(shí)不間斷測試
新款HD-EMG柔性織物電極
▲標(biāo)配32、64通道，可增益為128及更高通道排布
▲織物電極可重復(fù)使用
▲高精度矩陣式排布
▲易于使用的預(yù)涂膠層
▲Ag/AgCl電極信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定
▲能完美貼合皮膚的柔性織物材料
HD-EMG柔性織物電極可用于人體各部位
研究背景與目的
本研究旨在通過對(duì)比不同彎腰姿勢下，軀干伸�。ㄈ缲Q脊肌、多裂肌等）的疲勞發(fā)展情況，探索一種能夠延緩肌肉疲勞、降低下背痛風(fēng)險(xiǎn)的策略。
研究團(tuán)隊(duì)假設(shè)，在長時(shí)間靜態(tài)彎腰過程中，通過施加軀干伸肌長度的間歇性變化，可以引發(fā)肌肉之間或之內(nèi)的交替活動(dòng)，從而減輕局部肌肉的疲勞感。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
受試者招募：共招募了11名健康、體適能良好的男性參與者，要求在無肌肉疼痛或損傷。
實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置：參與者被要求站立并保持約30度（±3度）的軀干前傾姿勢，直到無法維持該姿勢為止。實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了三個(gè)條件，分別為
（1）等長條件（ISOMETRIC）：受試者需保持固定的彎腰角度；
（2）自愿條件（VOLUNTARY）：受試者可根據(jù)自身感覺調(diào)整彎腰角度；
（3）間歇條件（INTERMITTENT）：受試者的彎腰角度則在固定值附近進(jìn)行小幅度的間歇性變化。
數(shù)據(jù)采集：實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)使用常規(guī)肌電圖（convEMG）和高密度肌電圖（HDsEMG）技術(shù)，對(duì)受試者的軀干伸肌肌肉活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
常規(guī)肌電圖（convEMG）：在脊柱的左右兩側(cè)分別放置電極，以記錄雙側(cè)豎脊肌等軀干伸肌的肌電活動(dòng)。常規(guī)肌電圖提供了肌肉活動(dòng)的總體水平。
高密度肌電圖（HDsEMG）：相比常規(guī)肌電圖，高密度肌電圖提供了更高空間分辨率的肌肉活動(dòng)信息。通過在肌肉表面放置密集排列的電極陣列，可以捕捉到肌肉內(nèi)部不同區(qū)域的細(xì)微活動(dòng)變化。
通過計(jì)算EMG振幅的變異系數(shù)和頻譜內(nèi)容的線性變化率，評(píng)估肌肉活動(dòng)的交替情況和疲勞的發(fā)展。
實(shí)驗(yàn)過程
預(yù)熱與熟悉：在實(shí)驗(yàn)正式開始前，受試者需進(jìn)行熱身活動(dòng)并熟悉實(shí)驗(yàn)任務(wù)，包括使用平板電腦進(jìn)行精確任務(wù)操作，以確保在正式實(shí)驗(yàn)中能夠準(zhǔn)確執(zhí)行指令。
正式實(shí)驗(yàn)：受試者按照預(yù)定的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行耐力試驗(yàn)，直至報(bào)告無法繼續(xù)維持所需姿勢為止。實(shí)驗(yàn)過程中，受試者需交替進(jìn)行一分鐘的精確任務(wù)和一分鐘的放松時(shí)段，以減少非目標(biāo)肌肉對(duì)EMG信號(hào)的干擾。
數(shù)據(jù)記錄與分析：實(shí)驗(yàn)過程中收集到的EMG信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。研究團(tuán)隊(duì)采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)、方差分析（ANOVA）等統(tǒng)計(jì)方法，比較不同條件下受試者耐力時(shí)間、EMG振幅變異系數(shù)和頻譜內(nèi)容變化率的差異。
耐力時(shí)間分析：在間歇性軀干伸肌長度變化條件下，參與者的耐力時(shí)間顯著長于近似等長肌肉收縮條件（增加了33.6%）和自愿變化肌肉長度條件（增加了29.4%）。這表明，與其他兩種條件相比，間歇性長度變化能有效延緩肌肉疲勞的發(fā)展。
肌電信號(hào)變異性分析：convEMG和HDsEMG的振幅變異系數(shù)在間歇性條件下顯著高于近似等長條件。這表明在間歇性條件下，肌肉活動(dòng)的變異性更大，可能反映了肌肉活動(dòng)的交替模式，這有助于減少局部疲勞。
肌電頻譜內(nèi)容變化率分析：盡管三種條件下convEMG和HDsEMG的頻譜內(nèi)容變化率沒有顯著差異，但進(jìn)一步的回歸分析顯示，HDsEMG在反映低水平收縮時(shí)的疲勞發(fā)展方面更為敏感。這表明高密度肌電圖在評(píng)估細(xì)微的肌肉疲勞變化方面具有更高的準(zhǔn)確性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本研究發(fā)現(xiàn)，通過間歇性改變軀干伸肌的長度，可以顯著延遲在長時(shí)間靜態(tài)彎腰過程中肌肉疲勞的發(fā)展。這一效果可能歸因于肌肉間的交替活動(dòng)和肌肉長度的動(dòng)態(tài)變化，這些變化有助于分散疲勞負(fù)荷，減少單一肌肉或肌肉群的過度使用。此外，高密度肌電圖作為一種更先進(jìn)的肌肉活動(dòng)監(jiān)測手段，在評(píng)估低強(qiáng)度收縮下的疲勞發(fā)展中表現(xiàn)出了更高的準(zhǔn)確性和敏感性。
結(jié)論與展望
本研究通過科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析，揭示了間歇性姿勢變化在預(yù)防下背痛中的重要作用。未來研究可進(jìn)一步探討不同幅度和頻率的間歇性姿勢變化對(duì)肌肉疲勞的影響機(jī)制，以及其在不同人群中的應(yīng)用效果。
同時(shí)，也期待這一研究成果能夠轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的干預(yù)措施，為廣大需要長時(shí)間彎腰工作的人群帶來福音。
引用文獻(xiàn)：
Brouwer NP, Kingma I, van Dijk W, van Dieën JH.
Can intermittent changes in trunk extensor muscle length delay muscle fatigue development?
J Biomech. 2024 Jan;162:111881.
doi: 10.1016/j.jbiomech.2023.111881.
Epub 2023 Nov 23.
PMID: 38049364.
關(guān)于我們
維拓啟創(chuàng)(北京)信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。
自2013年起便開始與荷蘭TMSi公司攜手合作，為中國用戶提供了高效、精準(zhǔn)的EEG和EMG解決方案，贏得了眾多用戶的信賴和好評(píng)。未來，我們將不斷提升自身的服務(wù)能力和專業(yè)水平，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
相關(guān)設(shè)備
SAGA高密度肌電測量系統(tǒng)
▲單模塊重量僅700g,便攜可穿戴
▲可定制多通道，兩臺(tái)設(shè)備可并聯(lián)使用
▲集成肌電、腦電等多種生理信號(hào)
▲主動(dòng)屏蔽抗干擾，可移動(dòng)實(shí)時(shí)測量
▲硬件不做濾波，數(shù)據(jù)質(zhì)量高
▲電池供電，24小時(shí)不間斷測試
新款HD-EMG柔性織物電極
▲織物電極可重復(fù)使用
▲高精度矩陣式排布
▲易于使用的預(yù)涂膠層
▲Ag/AgCl電極信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定
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