不同程度紧身压迫对踏蹬运动中股内侧肌sEMG变化特征的影响

陈金鳌，陆阿明，王国栋，徐勤儿，戴晓群

不同程度紧身压迫对踏蹬运动中股内侧肌sEMG变化特征的影响

陈金鳌1，陆阿明2，王国栋2，徐勤儿1，戴晓群2

目的：利用表面肌电相关指标定量反映不同强度负荷的匀速踏蹬运动至疲劳过程中，不同程度紧身压迫对股内侧肌sEMG变化特征的影响，进而探讨紧身压迫度对肌肉活动的效用及其内在机制。方法：随机抽取未进行过系统踏蹬训练的青年健康男性受试者10名，分别以下肢无紧身压迫、中度紧身压迫、高度紧身压迫状态完成中强度和大强度负荷的匀速踏蹬运动至疲劳测试，对同步采集的股内侧肌iEMG和MF肌电指标数据进行分段和标准化处理，并采用三因素方差分析和事后多重比较检验考察各组实验数据间的差异。结果：1）运动后期，紧身压迫对iEMG及MF变化幅度的总效应均有影响，且在与运动强度发生交互作用时，这种影响效应更为明显。2）与无紧身压迫相比，中度紧身压迫不改变中强度负荷运动中iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度；但却使大强度负荷运动后期iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度均有所下降。3）与无紧身压迫相比，高度紧身压迫使中强度负荷运动后期iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度均有所下降；但却使大强度负荷运动后期iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度均有所上升。结论：外加中度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期与外加高度紧身压迫在中等强度踏蹬运动后期对股内侧肌的作用相似，均利于维持局部肌肉收缩的输出功率及外周运动单位动作电位的传导速率，在一定程度上有助于延缓肌疲劳和延长运动时效；相反，外加高度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期则会加速肌疲劳的发展进程。

紧身运动装；压迫度；强度负荷；踏蹬运动；股内侧肌；表面肌电图；肌肉疲劳

1 引言

紧身服是以人体为模型，通过材料自身的弹性将束缚压施加在四肢、躯干等部位皮肤表面的弹性织物［38，53］，不仅具有着装压迫的安全性和舒适性，还会对人体形态、皮肤血流、温度和内分泌等一系列生理机能产生影响［2，9-11，14，17，25］。

自20世纪90年代田径赛场出现“连体紧身衣”，到2008年北京奥运会上的高科技紧身泳装——“鲨鱼皮”，近20年来，紧身运动服以其不断发展的独到制造工艺和功能特性被认为在运动中可以帮助运动员减少运动损伤、维持肌肉功能、延缓肌疲劳和提高运动表现［29，34，41］，进而受到国内、外运动员和体育爱好者的广泛青睐［7，35，46，52］——不仅作为竞技运动训练服装服务于职业运动员，还广受大众休闲健身运动爱好者的欢迎，并成为21世纪功能性体育运动装备领域的研究热点，受到越来越多研究者的关注［2，8，42，67，69］。

20世纪80年代末，人体工效学的发展创建和高科技新型特效弹性纤维材料的诞生逐步使紧身运动服装步入体育科研领域。据相关研究报道，在肌肉疲劳期，紧身运动服除了能够通过增加肌肉氧供给和清除肌酸激酶（CK）的速度［31］、降低血乳酸堆积［58］、维持肌肉力量的输出与恢复［48，49］等途径来有效提高肌肉的抗疲劳能力［44，47，54］；还能利用其所采用的高性能透气面料帮助皮肤排汗，使处于长时间训练和比赛中的运动员体表温度下降，以缓解运动性疲劳［37，41］。此外，紧身运动服可以通过降低人体在各类形式运动中不必要的肌肉振动和相对位移［33，36，48，65］来节省能量消耗［29，50］，从而对提高运动表现和预防运动损伤［30］产生积极影响，如维持和提高运动员的短跑能力［43］；提升锻炼者在长跑等持续性有氧运动过程中的耐力和平均步速［26，27，50，63］；以及在递增强度的踏蹬运动中，使运动员无氧阈的平均输出功率显著增加［64］。另有研究表明，高度紧身压迫还有助于减缓肌电平均功率频率（MPF）的下降，维持外周运动单位动作电位的传导速率［56］。

然而，也有相当一部分研究并不支持上述紧身服装对运动表现所产生的积极作用［34，55，62］，因此，不排除以上这些研究是由于在不同强度负荷的运动中采用了不同压迫程度的紧身服而导致出现不同的结果。鉴于股内侧肌在踏蹬运动中起主导发力作用［39，40，45，60］，本研究旨在通过对采用表面肌电图技术所获得的相关肌电指标数据进行分析和研究，定量反映不同强度负荷的匀速踏蹬运动至疲劳过程中，不同程度紧身压迫对股内侧肌sEMG变化特征的影响，进而探讨紧身压迫度对肌肉活动的效用及其内在机制。

2 实验对象与方法

2.1 实验对象

从高校学生志愿者中随机抽取年龄在20～25岁之间的普通男性青年受试者10名（表1）。经常规健康体检后确认所有受试者均身体健康，未见任何呼吸、循环、代谢系统及肌肉骨骼疾患，无髋、膝、踝关节等下肢损伤史及腰背病史，无服药记录；且在实验前6个月未进行过系统的踏蹬训练。

要求每位受试者熟悉本实验的研究目的、方法、动作规范和测试流程，在实验期间保持常规饮食及作息，并确保每次实验前24h内不进行任何形式的剧烈运动，拥有良好的精神状态。对所有受试者在本实验开始前和结束后分别进行一次形态和机能测试（表2），其间未见有显著性差异（P＞0.05）。

表1 本研究受试者基本情况一览表Table 1 General Information of Subjects±S）

表1 本研究受试者基本情况一览表Table 1 General Information of Subjects±S）

表2 本研究受试者实验前、后身体形态与机能测试数据一览表Table 2 Test Data of Body Shape and Function before and after Experiment （±S）

表2 本研究受试者实验前、后身体形态与机能测试数据一览表Table 2 Test Data of Body Shape and Function before and after Experiment （±S）

实验开始前Before experiment（n＝10）实验结束后After experiment（n＝10）大腿围度Thigh girth（cm）52.3±3.2 52.7±3.0小腿围度Calf girth（cm）34.2±1.8 34.3±1.6静态心率RHR（beats／min）70.2±5.6 69.9±5.1最大心率MHR（beats／min）192.7±6.4 192.9±6.0最大耗氧量O2max（ml／kg·min）45.4±4.2 45.6±4.6

2.2 主要实验器材

2.2.1 瑞典MONARK 839E电脑测功率自行车

瑞典MONARK 839E功率车作为国际公认的权威车式测功计，可做恒功率实验和恒力矩方式的测试和训练，内置适用不同人群测试的O2max程序（Astrand，Bruce，YMCA，Naughton，WHO等），能在测试过程中以数字形式实时监测和显示转速、阻力、功率及受试者身体的各项生理指标（长：1 150mm；宽：530mm；高：890～1 130mm；重：56kg）。

2.2.2 SkinsTM梯度压缩式紧身运动长裤

选择SkinsTM品牌中男性自行车运动员专用的梯度压缩式紧身运动长裤（Cycle Pro Men＇s Compression Long Tights）。SkinsTM压缩式功能服装属于智能织品（smart fabric），由毛细吸取纤维制成，并采用了内置式生物加速技术（Bio Acceleration TechnologyTM），可均匀、准确地向身体特定部位施加表面压力，已获澳大利亚理疗协会（APA）的认可、推荐和支持［66］。

2.2.3 NexcareTM自粘性运动防护弹性绷带

选择3M公司的耐适康（NexcareTM）自粘性运动防护弹性绷带作为辅助外加紧身压迫装置（规格：7.50cm× 4.5m），其由透气的无纺布人造纤维制成，不仅粘贴自如，而且支撑力强，不会滑落。

2.2.4 AMI气囊式着装生理舒适性压力测试系统

主要包括AMI Techno Co.LTD研发的压力转换器和气囊型压力传感器，可测试0～34kPa范围内的压力，测量精度达到±0.2～0.45kPa，DC电压输出功率0～3.4 V，能够测量柔软面较小的接触压力。

2.2.5 表面肌电图信号分析系统

1）德国Biovision公司出品的16通道多导运动生物电纪录分析系统，包括电极导联线和放大器（放大倍率可调1 000、2 500和5 000）；输入阻抗为10E＋12Ohm；共模抑制比为120dB；信噪比为1μV；采样频率设定为1 000 Hz；2）12bit模数转换器（A／D）；3）上海励图医疗器材有限公司生产的LT-301型一次性氯化银AgCl皮肤表面电极（直径为5mm，交流阻抗≤3kΩ）；4）DASYLab 9.0采集与分析软件；5）MATLab 7.0数学软件。

2.3 实验方法

2.3.1 实验设计

2.3.1.1 实验环境

在恒温、恒湿的运动生物力学屏蔽实验室内进行测试，室温为20℃±2℃，相对湿度为65%±5%，风速≤1 m／s。由于肌电信号本身幅度较小，信噪比不高，为避免噪声、电磁场辐射等对其产生干扰，要求所有实验相关人员关闭手机等通讯设施。

2.3.1.2 运动方式

要求受试者在下肢无紧身压迫、中度紧身压迫、高度紧身压迫状态下，分别以中等强度和大强度负荷在瑞典MONARK 839E电脑测功率自行车上以固定坐姿进行转速为60rpm的恒速踏蹬运动至疲劳，座位高度及与车把之间的距离均按照受试者自身舒适程度来调节，脚面与踏板之间用安全脚套固定，并且在运动结束前双手不得离开车把。

每次测试均使用预热加载负荷模式，即受试者在功率自行车上以60rpm的速度骑行，在5min内负荷由最初的30W逐渐上升至预定负荷强度。实验结束后立即降低负荷至50W，做5min的恢复性整理运动。

此外，为避免机体在运动测试后产生的超量恢复效应对下一次测试造成影响，要求同一受试者在每次运动测试结束后必须间隔72h以上才能进行下一次测试。

2.3.1.3 运动强度的负荷设定

首先，在预实验中通过功率自行车专用McArdle递增负荷法［15］测出每位受试者的最大耗氧量（O2max）：速度恒定在60rpm，以30W为初始负荷，逐级递增30W，共7个等级，每级负荷阶段的运动时间为2min，直至力竭为止。然后在正式实验中以55%O2max的负荷进行中等强度运动，以85%O2max的负荷进行大强度运动［1，16，68］。

2.3.1.4 紧身压迫负荷的定量

要求受试者坐姿并屈膝90°，在AMI气囊式着装生理舒适性压力测试系统的控制下，通过SkinsTM梯度压缩式紧身运动长裤和NexcareTM自粘性运动防护弹性绷带，对股内侧肌施加3种不同程度的紧身压迫负荷：1）无紧身压迫，即不穿紧身运动装，压力值为0kPa；2）中度紧身压迫，压力值为2.12±0.05kPa；3）高度紧身压迫，压力值为3.32±0.09kPa。

2.3.1.5 运动性疲劳的初步判定

根据受试者自我感觉疲乏、呼吸困难，主观体力感觉等级（RPE）达19～20，且在一再鼓励下仍不能维持预定的转速，并结合运动时实测到的心率（超过190beats／min）等多方面指标来综合判定是否达到运动性疲劳［20，24］。

2.3.2 股内侧肌原始sEMG信号的采集与测试指标

2.3.2.1 表面电极的安放

所有粘贴表面电极片的体表部位经定位、剃刮、打磨和酒精四道工序处理。测试前，先用剃须刀将电极安放处周围的皮肤体毛刮干净，再用细砂纸和75%的酒精棉球对电极安放位置进行去脂处理，以减少皮肤电阻对肌电信号的影响。然后根据股内侧肌的解剖学结构确定电极在体表粘贴的参考位点（髌骨内上角向上3cm，向内2cm，内斜50°～60°），将2个一次性表面电极片分别贴在被测肌肉肌腹隆起最高点处，并使两电极中心连线方向与采样肌纤维的长轴方向平行，电极片中心间距相隔2cm；参考电极片则置于腓骨小头上方骨隆起处；最后再用医用胶带固定放大器两侧的导联线，避免腿部运动对电信号产生的干扰。电极粘贴完毕后测试电极间电阻，如异常（＞100 kΩ）则重新处理相应部位的皮肤表面。

2.3.2.2 表面肌电信号（sEMG）测试指标

参考黄勇等人［6］对自行车运动员踏蹬运动过程中下肢肌肉sEMG特征的研究，本实验选取积分肌电iEMG、中位频率MF作为评价股内侧肌表面肌电信号变化特征的测试指标。

2.3.3 原始表面肌电信号（sEMG）的处理与分析

2.3.3.1 sEMG信号的采集与处理步骤

首先采用表面电极双极导联法，将导出的原始sEMG信号经生物电放大器增幅1 000倍后，用配套的DASYLab 9.0专业肌电采集与分析软件将通过12bit模数转换器（A／D）转换得到的sEMG信号另存为ASCII文件储存在电脑中作为后期分析的数据源；然后使用MATLab 7.0数学软件对所记录的sEMG信号数据进行整流滤波分析处理，并建立相关模块，求出对应的指标值。其中，sEMG信号的采样频率为1 000Hz，肌电导出的时间常数为0.001 s，滤波带宽10～500Hz，高频阻断2 000Hz。

2.3.3.2 sEMG信号的分析方法

首先对原始肌电图进行全波整流和平滑，将原始肌电图中的负电位振幅全部转变为正电位振幅，以便于直观评价肌肉的肌电活动强度和波形变化情况［12］（图1）；然后对iEMG这一时域指标进行时域分析，对MF这一频域指标进行基于快速傅里叶变换（FFT）的频域分析。

图1 本研究原始sEMG信号全波整流及平滑处理参考示意图Figure 1. Reference Pattern of Full-wave Rectification and Smooth Processing for sEMG Signal

2.3.3.3 sEMG信号的取段和数据标准化处理

首先，以踏蹬运动开始后第1min采集到的股内侧肌sEMG信号为起始参照段，再将随后踏蹬运动至疲劳过程中所记录的股内侧肌sEMG信号平均分成10段，并截取每段末20s的sEMG信号进行分析，得出各段的iEMG和MF原始值。

其次，为排除受试者之间存在的踏蹬频率及运动机能等个体差异，尽量减小其对统计结果的影响，本研究参考王乐军等人［13，21，22］对下肢肌在踏蹬运动中sEMG活动特征的研究方案，对分析得到的股内侧肌iEMG和MF数据进行了标准化处理。具体步骤：1）将踏蹬运动开始后sEMG信号在第1min末20s的iEMG和MF原始值分别作为iEMG和MF指标的参照值，记为：X1；2）再用随后截取的10段sEMG信号中每一段iEMG和MF指标的原始值（记为：Xi，其中i＝1，2，3，…10）分别除以各自的参照值X1，从而得到iEMG和MF指标的标准化值，记为：X＇i（i＝1，2，3，…10）；3）最后再将X＇i的值乘以100%，即以百分比形式表示。iEMG和MF指标数据的标准化处理计算公式如下：

其中，X＇i为第i段iEMG和MF指标的标准化值，Xi为第i段iEMG和MF指标的原始值，X1为第1 min末20 s iEMG和MF指标的原始值。

2.4 数据的统计分析

应用Microsoft Excel 2003及SPSS 13.0软件对所有实验数据进行统计分析，将无紧身压迫作为参照组，重点比较中度、高度紧身压迫与其之间的差异。首先，采用KS检验对各组数据进行正态性检验，以各组数据服从正态分布且方差齐同为前提，采用三因素［紧身压迫度（3）×运动强度（2）×信号采样时段（3）］方差分析考察紧身压迫度、运动强度以及运动时间对股内肌sEMG变化特征的综合效应；而后，分别以中强度和高强度运动负荷下无紧身压迫时股内侧肌各相邻信号采样时段之间iEMG（%）和MF（%）值的变化幅度为基准，使用LSD（最小显著差异法）进行不同紧身压迫度均值的Post Hoc（事后多重比较）检验，统计检验水准α＝0.05。所有统计数据以平均值±标准差±S）表示，显著性水平为P＜0.05，极显著性水平为P＜0.01。

3 研究结果

将受试者在中强度和大强度负荷下分别以下肢无紧身压迫（No compression）、中度紧身压迫（Medium compression）和高度紧身压迫（High compression）进行匀速踏蹬运动的状态用英文字母进行标示，其含义如下：M-N＝中强度－无紧身压迫；M-M＝中强度－中度紧身压迫；M-H＝中强度－高度紧身压迫；H-N＝大强度－无紧身压迫；HM＝大强度－中度紧身压迫；H-H＝大强度－高度紧身压迫。

3.1 不同紧身压迫度下股内侧肌iEMG（%）值的变化

图2 本研究不同紧身压迫度下iEMG（%）值随运动时间的变化曲线图Figure 2. Variation Curve of iEMG（%）under Different Compression Degrees by the Time

从表3和图2可以看出，中强度和大强度负荷的踏蹬运动至疲劳过程，股内侧肌在不同紧身压迫度下的iEMG（%）值增长均普遍在S5～S10时段呈现出显著性差异（P＜0.05），且各自随时间而增长的幅度也并不相同。故对这一期间各iEMG（%）值随时间增长幅度间的差异进行三因素方差分析，考察各因素对实验变量的主效应以及相互间的交互效应。

表4的方差分析结果显示，紧身压迫、运动强度、采样时段的主效应以及压迫＊强度、强度＊时段、压迫＊强度＊时段的交互效应均对iEMG（%）值的增长幅度有显著影响（P＜0.05），且各自对实验变量总效应的贡献大小依次为：E2ta（运动强度）＞E2ta（压迫＊强度）＞E2ta（压迫＊强度＊时段）＞E2ta（紧身压迫）＞E2ta（强度＊时段）＞E2ta（采样时段）。

而表5的方差分析结果则进一步表明，仅在S7～S10各相邻时段之间，紧身压迫和运动强度对iEMG（%）值的增长幅度都有显著影响，也存在明显的交互作用（P＜0.05），且各自对实验变量总效应的贡献大小均依次为：E2ta（运动强度）＞E2ta（交互作用）＞E2ta（紧身压迫）。

通过表6的多重比较检验，可以看出S7～S10各相邻时段之间，3种紧身压迫度在不同强度负荷下对iEMG（%）值增长幅度影响效应的差异：M-M与M-N无差别（P＞0.05），而M-H则低于M-N（P＜0.05）；H-M低于H-N（P＜0.01），而H-H则高于H-N（P＜0.05）。

表3 本研究不同紧身压迫度下iEMG（%）值随运动时间的变化特征一览表Table 3 Variation Characteristics of iEMG（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

表3 本研究不同紧身压迫度下iEMG（%）值随运动时间的变化特征一览表Table 3 Variation Characteristics of iEMG（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

注：＊、＊＊分别表示与第1段时间iEMG（%）值比较具有显著性差异（P＜0.05）和极显著性差异（P＜0.01）。

表4 本研究紧身压迫、运动强度和采样时段对iEMG（%）值增长幅度的影响情况一览表Table 4 Effect of Tight Compression，Cycling Intensity and Sampling Period on Growth Range of iEMG （%）

表5 本研究紧身压迫和运动强度在不同时段对iEMG（%）值增长幅度的影响情况一览表Table 5Effect of Tight Compression and Cycling Intensity on Growth Range of iEMG（%）at Different Times

表6 本研究不同紧身压迫度下iEMG（%）值在不同时段的增长幅度差异一览表Table 6 Differences of Growth Range of iEMG（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

表6 本研究不同紧身压迫度下iEMG（%）值在不同时段的增长幅度差异一览表Table 6 Differences of Growth Range of iEMG（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

注：▲、▲▲分别表示与M-N相邻时段之间iEMG（%）值增长幅度相比具有显著性差异（P＜0.05）和极显著性差异（P＜0.01）；◆、◆◆分别表示与H-N相邻时段之间iEMG（%）值增长幅度相比具有显著性差异（P＜0.05）和极显著性差异（P＜0.01）。

3.2 不同紧身压迫度下股内侧肌MF（%）值的变化

从表7和图3可知，中强度和大强度负荷的踏蹬运动至疲劳过程，股内侧肌在不同紧身压迫度下的MF（%）值降低均普遍在S6～S10时段呈现出显著性差异（P＜0.05），且各自随时间而降低的幅度也并不相同。故对这一期间各MF（%）值随时间降低幅度间的差异进行三因素方差分析，考察各因素对实验变量的主效应以及相互间的交互效应。

表7 本研究不同紧身压迫度下MF（%）值随运动时间的变化特征一览表Table 7 Variation Characteristics of MF（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

表7 本研究不同紧身压迫度下MF（%）值随运动时间的变化特征一览表Table 7 Variation Characteristics of MF（%）under Different Compression Degrees by the Time±S，%）

注：＊、＊＊分别表示与第1段时间MF（%）值比较具有显著性差异（P＜0.05）和极显著性差异（P＜0.01）。

图3 本研究不同紧身压迫度下MF（%）值随运动时间的变化曲线图Figure 3. Variation Curve of MF（%）under Different Compression Degrees by the Time

表8的方差分析结果显示，紧身压迫、运动强度、采样时段的主效应以及压迫＊强度、强度＊时段、压迫＊强度＊时段的交互效应均对MF（%）值的降低幅度有显著影响（P＜0.05），且各自对实验变量总效应的贡献大小依次为：E2ta（运动强度）＞E2ta（压迫＊强度）＞E（压迫＊强度＊时段）＞E2ta（紧身压迫）＞E2ta（强度＊时段）＞E2ta（采样时段）。

而表9的方差分析结果则进一步表明，仅在S7～S10各相邻时段之间，紧身压迫和运动强度对MF（%）值的降低幅度都有显著影响，也存在明显的交互作用（P＜0.05），且各自对实验变量总效应的贡献大小均依次为：（运动强度）＞（交互作用）＞（紧身压迫）。

通过表10的多重比较检验，可以看出S7～S10各相邻时段之间，3种紧身压迫度在不同强度负荷下对MF（%）值降低幅度影响效应的差异：M-M与M-N无差别（P＞0.05），而M-H则低于M-N（P＜0.05）；H-M低于H-N（P＜0.01），而H-H则高于H-N（P＜0.05）。

4 分析与讨论

本研究目的在于利用表面肌电信号时域指标iEMG和频域指标MF探索不同强度负荷的匀速踏蹬运动至疲劳过程中，不同程度紧身压迫对股内侧肌sEMG变化特征的影响，进而探讨紧身压迫度对肌肉活动的效用及其内在机制。为此，实验选取在无压迫、中度压迫、高度压迫3种紧身度下，让受试者分别完成中强度和大强度负荷的踏蹬运动至疲劳测试。结果发现，与无紧身压迫相比，中度紧身压迫不改变中强度负荷运动中iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度，但却使大强度负荷运动后期iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度均有所下降；而高度紧身压迫则使中强度负荷运动后期iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度均有所下降，但却使大强度负荷运动后期iEMG（%）值的增长和MF（%）值的降低幅度均有所上升。

表8 本研究紧身压迫、运动强度和采样时段对MF（%）值降低幅度的影响情况一览表Table 8 Effect of Tight Compression，Cycling Intensity and Sampling Period on Lowered Range of MF （%）

表9 本研究紧身压迫和运动强度在不同时段对MF（%）值降低幅度的影响情况一览表Table 9 Effect of Tight Compression and Cycling Intensity on Lowered Range of MF（%）at Different Times

表10 本研究不同紧身压迫度下MF（%）值在不同时段的降低幅度差异一览表Table 10 Differences of Lowered Range of MF（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

表10 本研究不同紧身压迫度下MF（%）值在不同时段的降低幅度差异一览表Table 10 Differences of Lowered Range of MF（%）under Different Compression Degrees at Different Times±S，%）

注：▲▲表示与M-N相邻时段之间MF（%）值变化幅度相比具有极显著性差异（P＜0.01）；◆、◆◆分别表示与H-N相邻时段之间MF（%）值变化幅度相比具有显著性差异（P＜0.05）和极显著性差异（P＜0.01）。

在不同强度及类型的运动中，无外加弹性紧身压迫时，肌肉的iEMG值和MF值总体上分别随运动时间的延长和运动性肌疲劳的发生呈上升和下降趋势［4，5，18，19，23］。因此，本研究结果表明，在中强度负荷踏蹬至疲劳运动中，外加中度紧身压迫难以有效缓解肌肉疲劳和促进运动表现，这与Sperlich等人［62］“不同类型紧身装置较普通无压迫服装并不能提升运动员耐力表现”的研究结论相符；而外加高度紧身压迫则有助于运动后期缓解肌疲劳及保持运动能力，也与Kemmler［50］、Ali［26，27］和Sear［63］等人的研究结论相仿，并将其有氧运动形式从长跑扩展到了自行车运动；在大强度负荷踏蹬至疲劳运动后期，外加中度紧身压迫在一定程度上有利于对局部肌肉收缩及外周运动单位动作电位传导速率的维持，起到缓解肌疲劳及延长运动时效的作用，这与Miyamoto、Kraemer等人［48，49，56］在外加弹性紧身压迫实验中所观察到的sEMG变化特征相一致；而外加高度紧身压迫则不仅不能有效削弱和延缓肌肉疲劳，反而还会在一定程度上降低运动单位的动作电位传导速率，加快肌疲劳的发生。

综合紧身运动装促进运动表现的研究报道，初步考虑紧身束缚压力值偏小是外加中度紧身压迫难以有效缓解目标肌肉疲劳和提高运动成绩的主要因素：1）较低的紧身压迫度或许并不足以促使压迫部位的血液循环加快和乳酸堆积减少；2）紧身压迫程度偏低可能将难以达到刺激并增强肌肉本体感觉的阈值；3）较低的束缚压不足以有效减少肌肉软组织的振动。

“作用于体表的紧身压迫促进运动员下肢静脉血液回流”可能是外加中度紧身压迫在大强度负荷踏蹬至疲劳运动后期维持目标肌群收缩及外周运动单位动作电位传导速率的主要内在机制。由于静脉血液回流的改善，可以增加心输出量，提高运动员的有氧运动能力［52，61］，而皮肤和肌肉内所富含毛细血管中的血流量会随外加压力的增大而增加［10，25］。因此，适度紧身压迫可以有效促进微循环，改善和增强肌肉组织内的氧化作用水平；并且在一定压力范围内，这种改善作用还会随压力等级的升高而提高［28］。Sear等人［63］研究发现，在跑步运动中，与穿着普通运动装相比，运动员穿着连体紧身装时的肌肉内平均氧化指数明显较高；Scanlan等人［64］研究发现，在1h的踏蹬运动过程中，穿着压力长裤可以有效提高运动员肌肉内氧气的利用率。另外，微循环的改善也有助于乳酸等代谢废物的清除。Nootheti等人［58］研究发现，受试者在大强度运动后的恢复期内穿着压力长袜，可以使血液内的乳酸浓度较不穿压力长袜时明显降低。

对于外加高度紧身压迫在中强度负荷踏蹬至疲劳运动后期缓解目标肌疲劳和延长运动时效的内在机制，可从5方面加以考虑：1）为机体在运动中提供机械支持，增强膝关节在运动中的稳定性，并限制其在高速运转过程中的活动范围，从而有利于防止相应部位的运动损伤［30］。Kuster等人［51］的研究表明，将受试者的膝关节用压力套束紧后进行跳深练习，可以提高单腿落地时的稳定性。2）减少人体脂肪、肌肉等软组织在不同类型运动中所发生的振动。Doan［36］和Kraemer［48］等人的研究相继表明，通过外加紧身压迫进行干预，能够通过产生肌肉调谐（Muscle Tuning）作用来帮助人体降低软组织在运动中的共振效应［32］，减少由肌肉振动产生的能量消耗，提高运动中能量利用的有效性［29，50］。3）能够改变运动中运动单位的激活模式（MU Activation Pattern），在减少不必要的肌肉活动同时，达到募集更少运动单位、维持同等输出功率的目的，进而对延缓长时间有氧运动所诱发的肌肉疲劳产生积极有利的影响［3］。4）适当的紧身压迫可以增强局部肌肉疲劳后人体的本体感觉。Perlau等人［59］于1995年发现，将弹性绷带绑在受试者的膝关节，可以增强其对膝关节伸展角度判断的准确性，即增强了受试者的关节位置觉；Kraemer等人［48］在研究中也发现，穿着压力短裤可以增强受试者臀部弯曲45°和60°时的关节位置觉。其可能的机制是通过影响运动神经的外周性神经活动，调节α-运动神经元对中枢起源的下行性神经冲动发放的兴奋性，即外加紧身压迫刺激经肌肉和肌腱感受器的传入神经纤维发放冲动，所形成的外周信号（刺激）提高了支配这些肌肉的脊髓α-运动神经元的兴奋性水平。5）一定程度的紧身压迫还可以有效增强人体的交感神经活动。Mori等人［57］研究发现，与宽松上衣相比，穿着紧身衣工作能够使受试者静态心率增加，肾上腺素和去甲肾上腺素的分泌量增多，反映出适当的紧身压迫对人体交感神经活动的促进作用。Shim等人［65］在研究中还观察到，运动员在功率自行车上完成5 min的热身运动过程中，与穿着普通宽松运动短裤相比，穿着压力短裤时的皮肤温度升高程度有显著提高。以上结果均表明，在运动中借助适当的紧身压迫，可以通过增强交感神经活动，充分调动人体内脏器官对运动的快速适应能力，并帮助运动员集中注意力，使其更快地进入运动状态。

而对于外加高度紧身压迫在大强度负荷踏蹬至疲劳运动后期产生加速肌疲劳发生的现象，初步判断其主要原因可能是：1）高强度负荷运动中，机体为维持预定速度，耗氧量及下肢供血量均明显超过中等强度运动；而外部施加的过高机械压迫则迫使局部肌肉中微血管形变加剧，致使毛细血管内血流的减少量大于由毛细血管开放数目增多所引起的血流增加量，从而导致目标肌肉的供氧量总体下降，乳酸等代谢废物的清除速率减慢，加速了疲劳的发展进程。2）高度紧身压迫在高强度负荷运动中可能会引起肌肉的超负荷牵拉，腱器官的传入信息则会使Ib中间神经元兴奋，引起支配目标肌的运动神经元发生双突触抑制；此外，代谢产物的堆积还会逐渐使Ⅲ、Ⅳ类躯体感觉传入神经纤维传导的冲动增加，从而通过脊髓或其上位中枢内的Ia抑制性中间神经元对脊髓α-运动神经元产生抑制作用。

5 结论

外加中度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期与外加高度紧身压迫在中等强度踏蹬运动后期对股内侧肌的作用相似，均利于维持局部肌肉收缩的输出功率及外周运动单位的动作电位传导速率，在一定程度上有助于延缓肌疲劳和延长运动时效；相反，外加高度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期则可能会加速肌疲劳的发展进程。

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Effect of Tight-fitting Sportswear of Different
Compression Degrees on Variation Characteristics of sEMG on Vastus Medialis during Cycling Motion

CHEN Jin-ao1，LU A-ming2，WANG Guo-dong2，XU Qin-er1，DAI Xiao-qun2

Objective：Index data from sEMG were used to reflect the influence of different tight compression degrees on variation characteristics of sEMG on Vastus Medialis in different intensity load during cycling motion to fatigue，and then further explored its utilities and internal mechanism on muscle activity.Methods：Selected 10young healthy male volunteers without cycling training experience randomly as subjects to complete uniform cycling motion to fatigue in moderate and high intensity load on bicycle ergometer with no compression，medium compression and high compression at lower limb respectively.Recorded The original signals of sEMG on Vastus Medialis through the motion process which was divided into 10segments.After standardized processing of the data from iEMG and MF，compared and analyzed the differences between each set of data by three-factor variance analysis and Post Hoc Multiple Comparisons Test.Results：1）During the later stage of cycling motion，tight compression had influence on the change range of iEMG and MF，which was more obvious when it interacted with exercise intensity.2）Compared with no tight compression，medium tight compression could not change general increasing range of iEMG（%）and reducing range of MF（%）during this cycling movement in moderate-intensity load，which made both of them，however，declined during the later stage of cycling motion in high-intensity load.3）Compared with no tight compression，high tight compression made general increasing range of iEMG（%）and reducing range of MF（%）declined during the later stage of cycling motion in moderate-intensity load，which made both of them，however，increased during the later stage of cycling motion in high-intensity load.Conclusions：During the later stage of cycling motion，plus medium tight compression in high-intensity load and plus high tight compression in moderate intensity load showed similareffects on Vastus Medialis to maintain output power of muscle contraction and transmission rate of action potential，which may be helpful to delay the muscle fatigue and improve the sport performance to some extent.On the contrary，plus high tight compression accelerated muscle fatigue during the later stage of cycling motion in high-intensity load.

tight-fitting sportswear；compression degree；intensity load；cycling motion；Vastus Medialis；sEMG；muscle fatigue

G804.6

A

1000-677X（2012）07-0022-10

2012-02-23；

2012-06-10

现代丝绸国家工程实验室开放课题及技术创新基金项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目。

陈金鳌（1981-），男，江苏淮安人，助教，硕士，主要研究方向为运动装备的性能测试与评定、休闲体育理论与实践，E-mail：cja68209933＠sina.com；陆阿明（1965-），男，江苏苏州人，教授，博士，硕士研究生导师，主要研究方向为运动生物力学，Tel：（0512）67160591，E-mail：luaming＠suda.edu.cn；王国栋（1986-），男，助理实验师，硕士，主要研究方向为运动生物力学，E-mail：gdw2008＠gmail.com；徐勤儿（1962-），男，教授，硕士研究生导师，主要研究方向为体育教学与管理，E-mail：xqe＠cczu.edu.cn；戴晓群（1968-），女，教授，博士，硕士研究生导师，主要研究方向为服装三维模拟、着装压力分布，E-mail：daixqsz＠gmail.com。

1.常州大学体育学院，江苏常州213164；2.苏州大学，江苏苏州215021

1.School of Physical Education，Changzhou University，Changzhou 213164，China；2.Soochow University，Suzhou 215021，China.