太極拳運(yùn)動(dòng)中的肌肉運(yùn)動(dòng)肌電值研究

1關(guān)于人體生理生化指標(biāo)變化的研究太極拳是一項(xiàng)具有悠久歷史的中華民族傳統(tǒng)武術(shù)項(xiàng)目。它是中華民族辯證理論思維與武術(shù)、藝術(shù)、領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)的完美結(jié)合。這是一種高質(zhì)量的人文精神。但是由于太極拳運(yùn)動(dòng)對人體實(shí)驗(yàn)研究的局限性,大量研究局限于太極拳運(yùn)動(dòng)前后進(jìn)行人體生理生化指標(biāo)或數(shù)據(jù)的對比研究。大多數(shù)成果是對太極拳運(yùn)動(dòng)所引起的生理生化指標(biāo)變化結(jié)果的描述性研究,無法深入探討太極拳運(yùn)動(dòng)的特殊生理機(jī)能和作用機(jī)制。因此,如何尋求更科學(xué)的研究方法,深入探討太極拳運(yùn)動(dòng)對人體的生理機(jī)制和作用已成為亟待解決的問題。只有通過對太極拳運(yùn)動(dòng)時(shí)上肢運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行分析研究和比較,對局部進(jìn)行定量的分析,才有可能對局部的研究轉(zhuǎn)換成動(dòng)物實(shí)驗(yàn),作進(jìn)一步的細(xì)胞分子學(xué)或生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,這對于全面了解和深入研究太極拳運(yùn)動(dòng)的生物學(xué)機(jī)制是非常重要的。2研究對象和方法2.1身體特征要求所有受害者選取武術(shù)專業(yè)學(xué)生15名為實(shí)驗(yàn)受試者,女生5名,男生10名[平均年齡(23.2±1.8)歲,平均身高(166.3±2.7)cm,平均體重(68.25±3.1)kg]。要求所有受試者身體健康,上下肢無受傷史、急慢性疼痛及活動(dòng)受限。所有受試者都了解本實(shí)驗(yàn)的目的、方法及風(fēng)險(xiǎn),并自愿參與本研究。2.2實(shí)驗(yàn)方法2.2.1等速電測試系統(tǒng)芬蘭產(chǎn)MEGA6000T16表面肌電測試系統(tǒng),美國產(chǎn)BIODEXSYSTEM-4等速測試系統(tǒng),上海均康儀器公司生產(chǎn)的心電圖表面電極片。2.2.2極拳動(dòng)作的選取受試者分批次到達(dá)實(shí)驗(yàn)場地-武漢體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)生理實(shí)驗(yàn)室,讓其了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求,熟悉實(shí)驗(yàn)場地和儀器的使用。受試者進(jìn)行10~15min的熱身運(yùn)動(dòng),充分活動(dòng)關(guān)節(jié)和肌肉。(1)太極拳動(dòng)作的選取:在前期文獻(xiàn)資料和專家建議的基礎(chǔ)上,選取四十二式太極拳中云手、摟膝拗步、野馬分鬃、白鶴亮翅、如封似閉、單邊六個(gè)最典型的上肢動(dòng)作,讓受試者演練進(jìn)行測試,為保持被測試動(dòng)作的連貫性,受試者還需完成該測試動(dòng)作前一動(dòng)作和該測試動(dòng)作后一動(dòng)作3個(gè)連貫動(dòng)作,在該動(dòng)作出現(xiàn)和結(jié)束時(shí)分別在肌電信號上做好標(biāo)記,兩個(gè)標(biāo)記之間的動(dòng)作即為需要研究和測試的動(dòng)作。(2)BIODEX等速訓(xùn)練測試時(shí),動(dòng)作的選取:根據(jù)選取的太極拳動(dòng)作和等速訓(xùn)練儀器的現(xiàn)有條件,測試受試者左右肩關(guān)節(jié)180度范圍內(nèi)屈伸、外展內(nèi)收和90度范圍內(nèi)水平屈伸三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)。2.2.3時(shí)間功能指標(biāo)(1)積分肌電值(IEMG):是指在一定時(shí)間內(nèi)肌肉中參與收縮活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位放電總量,其值的大小可在一定程度上反映參加收縮活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量(2)平均功率頻率(MPF):即平均頻率被有關(guān)頻率資料除權(quán)的指標(biāo),是用以表示時(shí)間功能的指標(biāo)2.3統(tǒng)計(jì)結(jié)果的描述將所得數(shù)據(jù)輸入SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”(ue0af±s)表示。置信區(qū)間95%,P<0.05表示差異有顯著性意義,P<0.01表示差異有非常顯著性意義。3結(jié)果3.1太極拳上肢測試的結(jié)果受試者按要求完成所有測試后,對記錄的肩關(guān)節(jié)表面肌電信使用MegaWin2.4軟件實(shí)時(shí)記錄,后期通過上述軟件對信號進(jìn)行分析處理。3.1.1人體電值的積分iemg表1和表2分別為演練六個(gè)太極拳動(dòng)作和在BIODEX等速訓(xùn)練儀上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí),左、右側(cè)三角肌積分肌電值。3.1.2平均功率頻率pmf表3和表4分別為演練六個(gè)太極拳動(dòng)作和在BIODEX等速訓(xùn)練儀上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí),左、右側(cè)三角肌平均功率頻率。4分析與討論4.1按功能分級的特點(diǎn)分析IEMG是所得肌電信號經(jīng)整流濾波求單位時(shí)間內(nèi)曲線下面積的總和,它可反映肌電信號隨時(shí)間進(jìn)行的強(qiáng)弱變化,還能反映興奮性不同的肌纖維同步化興奮的程度,在一定程度上反映參加工作的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量和每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位放電大小。Komi通過讓受試者以4.5cm/s的速度做勻速的屈肘運(yùn)動(dòng)(肌肉的收縮形式分別為向心收縮和離心收縮),研究發(fā)現(xiàn)不論是在疲勞前還是疲勞后,肱橈肌在工作的IEMG都隨著張力的加大而增加,并存在線性關(guān)系。北京周莉等人通過心率和個(gè)人感覺評價(jià)指標(biāo)的測試,統(tǒng)計(jì)得出受試者在進(jìn)行24式太極拳運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均心率為103,3次/min,個(gè)人感覺微累但愉快,且測試過程中心率波動(dòng)不大從而說明太極拳運(yùn)動(dòng)達(dá)到健身要求的中小負(fù)荷有氧運(yùn)動(dòng)。陳文鶴等利用ComsedK4b系統(tǒng)研究了30名50~65歲的太極拳練習(xí)者,練習(xí)年限從半年到20年,根據(jù)太極拳的拳式不同分為3組:陳式、楊式和簡化24式。運(yùn)動(dòng)中通過收集呼出氣和分析氣樣,對每人測量了能量消耗,并且每人分別進(jìn)行高位、低位兩種練習(xí)。結(jié)果顯示,楊式、陳式、簡化24式太極拳平均耗時(shí)分別為17min、6min、5min,陳氏太極拳的能量消耗比楊式及簡化24式明顯增加,而且低位太極拳比高位太極拳需消耗更多能量。高勢陳式太極拳練習(xí)時(shí)的能耗為4.2METS,低架勢能耗為5.7METS;而高勢簡化太極拳能耗為2.5METS,低架勢能耗為3.35METS。根據(jù)Pate等提出的按MET強(qiáng)度對體力活動(dòng)進(jìn)行劃分的模式--輕,<3METs;中,3~6METs;重,>6METs,可知太極拳屬于中低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)中,受試者在演練太極拳動(dòng)作時(shí),上肢部分主要為自身發(fā)力,只需要克服自身的體重,負(fù)荷量較小,所需調(diào)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量也必然較少,放電也較少。從表1、2中看出受試者的三角肌進(jìn)行最大力收縮時(shí)的IEMG值遠(yuǎn)大于練習(xí)太極拳拳時(shí)的IEMG值,只相當(dāng)于最大力的14%~28%,這進(jìn)一步說明太極拳上肢運(yùn)動(dòng)為14%~28%最大負(fù)荷強(qiáng)度的中低負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。MPF反映參加工作的運(yùn)動(dòng)單位的放電的頻率特性。根據(jù)收縮速度可以把肌纖維劃分為快肌纖維和慢肌纖維,快肌運(yùn)動(dòng)單位由一個(gè)α-運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與其支配的快肌纖維組成,快肌運(yùn)動(dòng)單位的肌纖維興奮時(shí)發(fā)放的沖動(dòng)頻率較高。一般認(rèn)為快肌運(yùn)動(dòng)單位放電的頻率比慢肌運(yùn)動(dòng)單位的高,且可能在造成收縮時(shí)MPF值高。本實(shí)驗(yàn)中受試者最大收縮時(shí)的MPF值明顯大于練習(xí)太極拳動(dòng)作時(shí)的MPF值,這提示我們進(jìn)行最大力收縮時(shí)主要是快肌運(yùn)動(dòng)單位參與工作,而練習(xí)太極拳時(shí)主要參加工作的是慢肌運(yùn)動(dòng)單位。另外在練習(xí)太極拳時(shí)由于負(fù)荷較小,而且動(dòng)作的速度較慢,因此有可能所動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)單位主要是慢肌運(yùn)動(dòng)單位。而進(jìn)行最大用力收縮時(shí),由于幾乎所有的運(yùn)動(dòng)單位都參與了工作,所以表現(xiàn)為肌電信號的頻率特性較高。4.2情感運(yùn)動(dòng)是仿真的基礎(chǔ)許多研究中表明,中低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)能有效改善心血管系統(tǒng)的機(jī)能。Jennings等研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度為60%~70%的V仍max的運(yùn)動(dòng),每次40min,連續(xù)四周就出現(xiàn)了血壓明顯降低,并且兩個(gè)運(yùn)動(dòng)組,即低頻組(30%V仍max)和高頻組(70%V仍max)之間的降壓效果無明顯差異,而且胰島素敏感性只在低頻組得到明顯的改善,這似乎表明中低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)比高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)降壓效果更佳。而據(jù)張建華研究顯示,太極拳降壓效果是非常顯著的。太極拳運(yùn)動(dòng)要求心靜意斂、呼吸深、長、勻、漫,動(dòng)作連綿不斷,松而不懈、重心平穩(wěn)、氣沉月一田。這種輕、緩、動(dòng)作連綿不斷且?guī)в幸饽罨顒?dòng)的太極拳運(yùn)動(dòng),使練習(xí)者的呼吸得以調(diào)節(jié),平緩了血液的流動(dòng)。受試者在太極拳運(yùn)動(dòng)后即刻收縮壓為:男生1.00±5.00(mmHg),女生116.00±7.00(mmHg);運(yùn)動(dòng)后,即刻舒張壓為:男生65.00±9.00(mmHg),女生67.00±4.00(mmHg)。這與安靜時(shí)血壓相比,運(yùn)動(dòng)后即刻男生和女生的收縮壓和舒張壓都稍低于安靜時(shí)。這也說明,太極拳運(yùn)動(dòng)后即刻,血壓有一定的下降表現(xiàn)。對于進(jìn)行輪椅太極拳練習(xí)的殘疾人人群來說,上肢運(yùn)動(dòng)是他們進(jìn)行太極拳練習(xí)的主要運(yùn)動(dòng)方式,中低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可以使他們達(dá)到有氧健身的目的,能夠讓他們的循環(huán),呼吸,神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能得到有益的改善,同時(shí)還能緩解他們緊張焦慮的情緒,甚至減輕抑郁癥的癥狀,促進(jìn)心理健康。1996年國際醫(yī)學(xué)會報(bào)道(SurgeonGeneral′sReport),認(rèn)為身體運(yùn)動(dòng)有助于緩解抑郁癥癥狀和焦慮,提高情緒。同時(shí)指出,規(guī)律性運(yùn)動(dòng)可能可以預(yù)防抑郁癥的發(fā)生。Blumenthal教授(美國杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心)和他的同事在2000年時(shí)進(jìn)行了一項(xiàng)研究,他們把老年臨床重性抑郁癥患者(156名)分成運(yùn)動(dòng)組、藥物組和運(yùn)動(dòng)藥物組三組進(jìn)行為期四個(gè)月的治療研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)持續(xù)規(guī)律的中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)能有效治療中性抑郁癥,并且在治療結(jié)束后的六個(gè)月內(nèi),復(fù)發(fā)率更低。太極拳運(yùn)動(dòng)講求“體松心靜”、“動(dòng)靜結(jié)合”、“氣隨意動(dòng)”、“內(nèi)外合一”、“連綿不絕”,這就使習(xí)練者獲