太极桩相比于深蹲的抗疲劳效应研究

摘 要 表面肌电信号（sEMG信号）可以在一定程度上反映肌肉疲劳， 利用 EMG 记录、研究肌肉疲劳是运动生理学中常用的方法，作为一种简单、无创、可定量的研究方法，在运动实践中判断疲劳、指导训练有一定的意义。本研究通过10名站桩练功者与10名深蹲运动者的训练结果比较，探究了太极站桩的抗疲劳效应。实验结果显示：站桩比作为一般健身运动的深蹲有较好的抗疲劳效应。

关键词 站桩 肌电信号 肌肉疲劳

中图分类号：G806 文献标识码：A

表面肌电信号是从皮肤表面通过电极引导记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号，与肌肉的活动状态、功能状态之间存在着关联，能在一定的程度上反映神经肌肉的活动。利用 sEMG 记录、研究肌肉疲劳是运动生理学中常用的方法，在运动康复的基础研究和应用研究中也常有应用。

1 问题提出

1.1 疲劳问题的研究意义和现状

疲劳又称疲乏，是一种主观不适感，客观上则会在同等条件下失去其完成原来所从事的正常活动或工作能力。疲劳会降低或影响工作效率，还对心理健康造成影响。疲劳状态时坚持工作，不仅效率低，还容易出错。因此，肌肉疲劳研究不仅是体育科研工作者研究的焦点，同时也备受工效学领域学者关注。

1.2 太极站桩的抗疲劳效应研究现状

站桩不仅是武术基本功，也是一种有效的健身手段。有学者运用脑电频谱分析的方法，对练功者练功入静时脑电指标进行了一些研究，从不同角度阐述了练功入静前、后脑电变化的特征。结果发现练站桩功1年后，脑电的活力更趋于不同于睡眠的一种安静与休息状态。说明练功后入静时大脑处于一种既有别于未经过气功训练的常人一般安静状态，又不同于睡眠或倦睡状态的一种特殊功能状态。这种状态对人体健康十分有利。

1.3 表面肌电用于疲劳研究的现状

大量sEMG信号分析领域的工作已经发现了反映局部肌肉疲劳的一些有效的线性指标，如MPF、MF等。大量研究发现，肌肉疲劳会造成sEMG的振幅增加，频率下降，主要表现在 iEMG和 RMS 增大，功率谱左移、MPF和MF下降，并将这些指标的特征性变化作为肌肉疲劳的标志。

1.4 本研究的目的和意义

站桩是中国武术普遍采用的筑基手段，对于武功的进展很有助益，也是一种有效缓解疲劳的健身手段。据此，本研究拟对站桩前后的表面肌电指标进行考察，以期为太极桩的抗疲劳效应提供客观依据，为太极桩的抗疲劳效应提供科学的评估，为站桩运动与普通健身运动的效果比较提供参考。

2 方法

2.1 实验被试

20名青年大学生志愿者，男性10名，年龄（23.2€？.63），身高（171.8€？.74cm），体重（61€？.3kg）；女性10名，年龄（20.4€？.17），身高（158.4€？.75cm），体重（50.7€？.46kg）。测试前一天不作任何体力负荷。

2.2 训练方案

训练者分成2组，每组男女各5人，1组深蹲训练，2组太极站桩训练，训练时间为3周。深蹲组：男生选择60%体重的重量，女生选择30%体重的重量，进行深蹲12次共2组的深蹲训练，组间休息3分钟。站桩组每天进行15～30min站桩训练。取太极站柱姿势，要求两脚开立，与肩同宽，脚尖内扣，敛臀收肛，膝关节届曲120€埃ジ怯胱慵馍舷麓怪保ジ墙粽牛匀荒诳邸A绞肿匀磺в谛厍埃氛碇保科绞樱バ兀矸潘桑粑匀唬懦幽睢C看握咀奔洳坏陀？5分钟。

2.3 仪器和材料

MegawinME6000肌电信号测试系统，一次性电极，95%医用酒精，医用脱脂棉，腿屈伸组合器。

2.4 实验程序

前测：受测者在未经训练前进行静态坐姿腿屈伸练习，同时采用肌电信号仪记录全过程的sEMG信号，所测肌肉为股内侧肌、股直肌。后测：3周训练结束后，以相同方法重复测量。

2.5 SEMG信号采集

2.5.1 电极放置

采用双电极法记录。在股内侧肌ch1和股直肌ch2处放置电极，引导电极与肌纤维呈平行放置。贴电极前用酒精棉清除油脂。电极用橡皮膏固定。

2.5.2 SEMG信号分析

采用megawin 3.0自带软件进行分析

2.6 数据处理与统计分析

2.6.1 时间标准化

以两次疲劳负荷过程中持续时间短者为基准，取该持续时间内的sEMG信号（除去两端，取稳定后信号）均分为9段，取每一段的开始1s作为分析信号，由此每次实验获得疲劳负荷过程的10个采样点的MF、MPF和AEMG。

2.6.2 指标标准化

标准化处理方法：实测值/初值，初值为第1秒的值。

3 结果

3.1 站桩练习对sEMG信号变化的影响

3.1.1 训练前后标准值的比较

深蹲前后，各指标比值差异不显著。由此可得，一定时间内，站桩组的频域指标下降明显减少；站桩组的频域指标没有明显变化。

3.1.2 静态腿部屈伸过程sEMG中各指标的变化

以站桩前腿屈伸维持时间为参考时间段，得股内肌、股直肌前后两次的MPF信号动态变化趋势。站桩前后MPF线性拟合的斜率的比较显示：股内肌的斜率由站桩前的-2.21 0.67变为站桩后的-1.44 €？0.55，两者有明显差异（p = 0.05）；股直肌的的斜率由站桩前的-3.13 1.57变为站桩后的-1.53 0.42，有明显差异（p = 0.03）。由此可得站桩组疲劳过程汇总的MPF下降变得缓慢。

以与上面相同的时间段、肌肉为参考，可得深蹲组疲劳过程汇总的MPF下降速度无明显变化。

4 结论

4.1 实验结论

从sEMG信号来看，站桩训练后MPF的下降比率减少，下降速度也变得更为缓慢；深蹲训练后MPF下降比率、下降速度没有明显的变化。

这两个维度初步证明了站桩的抗疲劳效应。

4.2 同已有研究结论对比

一般情况下，伴随运动肌疲劳，表面肌电信号的傅立叶频谱（FFT频谱）曲线可以发生左移，并导致MPF和MF 产生相应的下降。大多数研究也表明疲劳过程中sEMG的功率谱向低频转移，低频比重增加，高频比重减少，特征量MPF、MF减少。

本实验肌肉疲劳过程中运动肌肉表面肌电图（sEMG）信号的频率下降，同时也反映了局部肌肉疲劳的一些线性指标变化规律，MPF在腿部静态运动中都随着时间的延续而表现出线性下降趋势，此结果与以往众多研究相一致。

参考文献

[1] 陈景农，王健，朱祖祥.表面肌电信号分析在低背部肌肉功能评价中的应用[J].人类工效学，2000.6（2）：61-63.

[2] 王健，金小刚.表面肌电信号分析及其应用研究[J].中国体育科技，2000.3（8）：26-28.

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