文献分享：躯干伸肌长度的间歇性变化能否延缓肌肉疲劳的发展
2024-07-29 来源:本站 点击次数:823
在追求高效与专注的现代生活中，长时间保持弯腰姿势已成为许多职场人士和学生群体的常态。然而，这种习惯性姿势往往伴随着下背痛。为了深入探究缓解下背痛的有效方法，荷兰阿姆斯特丹自由大学的研究团队开展了一项实验研究，其结果揭示了间歇性姿势变化在预防肌肉疲劳中的重要作用。
研究背景与目的
本研究旨在通过对比不同弯腰姿势下，躯干伸肌（如竖脊肌、多裂肌等）的疲劳发展情况，探索一种能够延缓肌肉疲劳、降低下背痛风险的策略。
研究团队假设，在长时间静态弯腰过程中，通过施加躯干伸肌长度的间歇性变化，可以引发肌肉之间或之内的交替活动，从而减轻局部肌肉的疲劳感。
实验设计
受试者招募：共招募了11名健康、体适能良好的男性参与者，要求在无肌肉疼痛或损伤。
实验条件设置：参与者被要求站立并保持约30度（±3度）的躯干前倾姿势，直到无法维持该姿势为止。实验共设置了三个条件，分别为
（1）等长条件（ISOMETRIC）：受试者需保持固定的弯腰角度；
（2）自愿条件（VOLUNTARY）：受试者可根据自身感觉调整弯腰角度；
（3）间歇条件（INTERMITTENT）：受试者的弯腰角度则在固定值附近进行小幅度的间歇性变化。
数据采集：实验过程中，研究团队使用常规肌电图（convEMG）和高密度肌电图（HDsEMG）技术，对受试者的躯干伸肌肌肉活动进行实时监测。
常规肌电图（convEMG）：在脊柱的左右两侧分别放置电极，以记录双侧竖脊肌等躯干伸肌的肌电活动。常规肌电图提供了肌肉活动的总体水平。
高密度肌电图（HDsEMG）：相比常规肌电图，高密度肌电图提供了更高空间分辨率的肌肉活动信息。通过在肌肉表面放置密集排列的电极阵列，可以捕捉到肌肉内部不同区域的细微活动变化。
通过计算EMG振幅的变异系数和频谱内容的线性变化率，评估肌肉活动的交替情况和疲劳的发展。
实验过程
预热与熟悉：在实验正式开始前，受试者需进行热身活动并熟悉实验任务，包括使用平板电脑进行精确任务操作，以确保在正式实验中能够准确执行指令。
正式实验：受试者按照预定的实验条件进行耐力试验，直至报告无法继续维持所需姿势为止。实验过程中，受试者需交替进行一分钟的精确任务和一分钟的放松时段，以减少非目标肌肉对EMG信号的干扰。
数据记录与分析：实验过程中收集到的EMG信号经过预处理后，进行统计分析。研究团队采用配对样本t检验、方差分析（ANOVA）等统计方法，比较不同条件下受试者耐力时间、EMG振幅变异系数和频谱内容变化率的差异。
耐力时间分析：在间歇性躯干伸肌长度变化条件下，参与者的耐力时间显著长于近似等长肌肉收缩条件（增加了33.6%）和自愿变化肌肉长度条件（增加了29.4%）。这表明，与其他两种条件相比，间歇性长度变化能有效延缓肌肉疲劳的发展。
肌电信号变异性分析：convEMG和HDsEMG的振幅变异系数在间歇性条件下显著高于近似等长条件。这表明在间歇性条件下，肌肉活动的变异性更大，可能反映了肌肉活动的交替模式，这有助于减少局部疲劳。
肌电频谱内容变化率分析：尽管三种条件下convEMG和HDsEMG的频谱内容变化率没有显著差异，但进一步的回归分析显示，HDsEMG在反映低水平收缩时的疲劳发展方面更为敏感。这表明高密度肌电图在评估细微的肌肉疲劳变化方面具有更高的准确性。
实验结果
本研究发现，通过间歇性改变躯干伸肌的长度，可以显著延迟在长时间静态弯腰过程中肌肉疲劳的发展。这一效果可能归因于肌肉间的交替活动和肌肉长度的动态变化，这些变化有助于分散疲劳负荷，减少单一肌肉或肌肉群的过度使用。此外，高密度肌电图作为一种更先进的肌肉活动监测手段，在评估低强度收缩下的疲劳发展中表现出了更高的准确性和敏感性。
结论与展望
本研究通过科学的实验设计和严谨的数据分析，揭示了间歇性姿势变化在预防下背痛中的重要作用。未来研究可进一步探讨不同幅度和频率的间歇性姿势变化对肌肉疲劳的影响机制，以及其在不同人群中的应用效果。
同时，也期待这一研究成果能够转化为实际应用的干预措施，为广大需要长时间弯腰工作的人群带来福音。
引用文献：
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.
关于我们
维拓启创(北京)信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。
自2013年起便开始与荷兰TMSi公司携手合作，为中国用户提供了高效、精准的EEG和EMG解决方案，赢得了众多用户的信赖和好评。未来，我们将不断提升自身的服务能力和专业水平，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，持续提升使用体验。
相关设备
SAGA高密度肌电测量系统
▲单模块重量仅700g,便携可穿戴
▲可定制多通道，两台设备可并联使用
▲集成肌电、脑电等多种生理信号
▲主动屏蔽抗干扰，可移动实时测量
▲硬件不做滤波，数据质量高
▲电池供电，24小时不间断测试
新款HD-EMG柔性织物电极
▲标配32、64通道，可增益为128及更高通道排布
▲织物电极可重复使用
▲高精度矩阵式排布
▲易于使用的预涂胶层
▲Ag/AgCl电极信号质量稳定
▲能完美贴合皮肤的柔性织物材料
HD-EMG柔性织物电极可用于人体各部位
研究背景与目的
本研究旨在通过对比不同弯腰姿势下，躯干伸肌（如竖脊肌、多裂肌等）的疲劳发展情况，探索一种能够延缓肌肉疲劳、降低下背痛风险的策略。
研究团队假设，在长时间静态弯腰过程中，通过施加躯干伸肌长度的间歇性变化，可以引发肌肉之间或之内的交替活动，从而减轻局部肌肉的疲劳感。
实验设计
受试者招募：共招募了11名健康、体适能良好的男性参与者，要求在无肌肉疼痛或损伤。
实验条件设置：参与者被要求站立并保持约30度（±3度）的躯干前倾姿势，直到无法维持该姿势为止。实验共设置了三个条件，分别为
（1）等长条件（ISOMETRIC）：受试者需保持固定的弯腰角度；
（2）自愿条件（VOLUNTARY）：受试者可根据自身感觉调整弯腰角度；
（3）间歇条件（INTERMITTENT）：受试者的弯腰角度则在固定值附近进行小幅度的间歇性变化。
数据采集：实验过程中，研究团队使用常规肌电图（convEMG）和高密度肌电图（HDsEMG）技术，对受试者的躯干伸肌肌肉活动进行实时监测。
常规肌电图（convEMG）：在脊柱的左右两侧分别放置电极，以记录双侧竖脊肌等躯干伸肌的肌电活动。常规肌电图提供了肌肉活动的总体水平。
高密度肌电图（HDsEMG）：相比常规肌电图，高密度肌电图提供了更高空间分辨率的肌肉活动信息。通过在肌肉表面放置密集排列的电极阵列，可以捕捉到肌肉内部不同区域的细微活动变化。
通过计算EMG振幅的变异系数和频谱内容的线性变化率，评估肌肉活动的交替情况和疲劳的发展。
实验过程
预热与熟悉：在实验正式开始前，受试者需进行热身活动并熟悉实验任务，包括使用平板电脑进行精确任务操作，以确保在正式实验中能够准确执行指令。
正式实验：受试者按照预定的实验条件进行耐力试验，直至报告无法继续维持所需姿势为止。实验过程中，受试者需交替进行一分钟的精确任务和一分钟的放松时段，以减少非目标肌肉对EMG信号的干扰。
数据记录与分析：实验过程中收集到的EMG信号经过预处理后，进行统计分析。研究团队采用配对样本t检验、方差分析（ANOVA）等统计方法，比较不同条件下受试者耐力时间、EMG振幅变异系数和频谱内容变化率的差异。
耐力时间分析：在间歇性躯干伸肌长度变化条件下，参与者的耐力时间显著长于近似等长肌肉收缩条件（增加了33.6%）和自愿变化肌肉长度条件（增加了29.4%）。这表明，与其他两种条件相比，间歇性长度变化能有效延缓肌肉疲劳的发展。
肌电信号变异性分析：convEMG和HDsEMG的振幅变异系数在间歇性条件下显著高于近似等长条件。这表明在间歇性条件下，肌肉活动的变异性更大，可能反映了肌肉活动的交替模式，这有助于减少局部疲劳。
肌电频谱内容变化率分析：尽管三种条件下convEMG和HDsEMG的频谱内容变化率没有显著差异，但进一步的回归分析显示，HDsEMG在反映低水平收缩时的疲劳发展方面更为敏感。这表明高密度肌电图在评估细微的肌肉疲劳变化方面具有更高的准确性。
实验结果
本研究发现，通过间歇性改变躯干伸肌的长度，可以显著延迟在长时间静态弯腰过程中肌肉疲劳的发展。这一效果可能归因于肌肉间的交替活动和肌肉长度的动态变化，这些变化有助于分散疲劳负荷，减少单一肌肉或肌肉群的过度使用。此外，高密度肌电图作为一种更先进的肌肉活动监测手段，在评估低强度收缩下的疲劳发展中表现出了更高的准确性和敏感性。
结论与展望
本研究通过科学的实验设计和严谨的数据分析，揭示了间歇性姿势变化在预防下背痛中的重要作用。未来研究可进一步探讨不同幅度和频率的间歇性姿势变化对肌肉疲劳的影响机制，以及其在不同人群中的应用效果。
同时，也期待这一研究成果能够转化为实际应用的干预措施，为广大需要长时间弯腰工作的人群带来福音。
引用文献：
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.
关于我们
维拓启创(北京)信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。
自2013年起便开始与荷兰TMSi公司携手合作，为中国用户提供了高效、精准的EEG和EMG解决方案，赢得了众多用户的信赖和好评。未来，我们将不断提升自身的服务能力和专业水平，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，持续提升使用体验。
相关设备
SAGA高密度肌电测量系统
▲单模块重量仅700g,便携可穿戴
▲可定制多通道，两台设备可并联使用
▲集成肌电、脑电等多种生理信号
▲主动屏蔽抗干扰，可移动实时测量
▲硬件不做滤波，数据质量高
▲电池供电，24小时不间断测试
新款HD-EMG柔性织物电极
▲织物电极可重复使用
▲高精度矩阵式排布
▲易于使用的预涂胶层
▲Ag/AgCl电极信号质量稳定
▲能完美贴合皮肤的柔性织物材料
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