基于TMG技术评定肌肉状态与血液指标的比较研究

韩 哲

（湖北省体育科学研究所，湖北 武汉 430205）

目前传统血液指标生化监控方式一直是运动队长期使用的训练监控方法，教练员和科研人员在日常训练与指标反馈情况中，及时对运动员身体应激情况和运动机能恢复情况做一定的评估，及时科学地运用相关生理生化指标的测试与结论分析，以避免运动员出现过度训练导致肌肉伤病情况的出现[1]。但血液测试主要反映的是身体整体的情况，无法准确定位疲劳肌肉。同时反复的抽血有创测试，往往给运动员带来一定的心理压力和抵制情绪，而且血液测试往往需要精密的实验室检测和严格的实验室环境要求。因此如何通过简便无创技术来准确测量肌肉疲劳状态一直备受科研人员关注。

TMG（Tensio-myography）是在20世纪80年代后期由欧洲电气工程领域的专家同众多科研机构的专家共同合作发明的，是用一种非侵入式的测试方法去研究肌肉收缩性质的设备[2-3]。具体用于分析某一表层肌肉的肌纤维类型以及所测试肌肉的疲劳或紧张状态，可以评测肌肉功能、时间及形态上的对称性，而且临床上亦用于在肌肉损伤发生的一段时间内进行快速诊断，并对后续康复进行持续监测[4-6]。国外已经将其应用于运动比赛后力量训练的肌肉疲劳反应特征研究和肌肉损伤的康复训练监控等研究领域，并具有较好的灵敏度和重复性[7-9]。跟队监控中可以通过TMG对肌肉状态进行连续跟踪检测，再依据分析结果评估运动负荷的大小是否得当，对监控训练计划的调整与实施提供了科学化的参考依据。同时TMG也能够快速、准确、灵敏地检测到人体表层肌肉训练后的疲劳程度[10]。

本研究将应用此项TMG无创肌肉状态评估系统，检测目标测试肌肉经过冬训一周大强度训练后所产生的相关变化来分析其疲劳状态，并与传统血液指标评价方法进行比较，以判断基于TMG技术评定肌肉状态与血液指标是否具有内在一致性。旨在把此项无创性的评价技术应用于竞技体育科研训练监控中，防止过度训练，预防疲劳损伤，为优化训练效果提供理论支持与现实参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 基于TMG技术对评定肌肉状态与血液指标进行比较研究。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 以“TMG肌肉状态测试”或“血液生化指标”为关键词或主题，查阅了武汉体育学院图书馆、中国知网和万方数据库等，搜索到相关文献139篇，主要参考文献27篇，作为本次研究测试和数据分析的理论依据。

1.2.2 实验法 依据教练员训练计划安排，选取冬训过程中的大强度训练周，进行为期1周的血液生化指标监控和基于TMG技术的肌肉状态评估测试。

训练计划：训练周共安排13堂课，周一、三、五为上下午训练，周二、四在原有上下午基础上，晚上增加1堂技术训练课，周六仅安排上午训练。每堂训练课为3h。训练内容包括技术训练、多球训练、体能训练等。

1.2.3 测试法

1.2.3.1 测试方案 测试对象为湖北省体育局乒乓球羽毛球运动管理中心羽毛球队16名运动员，其中男运动员10名，女运动员6名，均为国家一级运动员。在大强度训练周，周一早晨7：30、周六上午训练课结束以后、周日早晨7：30、次周周一早晨7：30的4个时间段，分别对每名运动员进行指尖血液的采集，并同时利用肌肉状态测试仪TMG1000，对目标肌肉进行测试。根据羽毛球运动特点，本研究测试的目标肌肉为胸大肌（PM）和股直肌（RF）。再进行TMG测试时，运动员处于平躺体位，通过让运动员进行目标肌肉的主动收缩，寻找肌肉肌腹隆起的最高点位置，将传感器探头放置于此位置进行测试。为确保每次测试的位置相同，使用记号笔标记该点位置，并且叮嘱运动员在本周测试过程中注意标记点，随时进行重复标记。

1.2.3.2 测试指标 血液指标包括：血红蛋白（Hb）（利用的测试器材为血红蛋白仪，型号为优利特URIT-12（中国））、尿素氮（BUN）、肌酸激酶（CK）（利用的测试器材为全自动生化仪，型号为优利特URIT-810（中国））。

肌肉状态测试指标包括：最大径向位移（Dm）、收缩时间（Tc）；测试的目标肌肉有：胸大肌（PM）、股直肌（RF）；利用的测试器材为无创肌肉状态测试仪，型号为TMG1000（斯洛文尼亚）。

1.2.4 数理统计法 全部数据用Excel软件进行数据录入，通过SPSS 19.0软件进行统计，指标数值均以“平均数±标准差”表示。对同一指标不同时间点的数据采用单因素方差分析，利用相关系分析分别对同一时间段血液指标数据与TMG测试数据进行统计处理。

2 结 果

2.1 大强度训练周前后目标肌肉状态的变化 从表1可以发现，经过1周的大强度训练后，运动员胸大肌和股直肌最大径向位置（Dm）呈下降趋势。周六上午训练课结束后为最低值，与周一早晨测试值存在显著性差异（P＜0.05）；周日早晨略微回升，胸大肌仍存在显著性差异（P＜0.05），但股直肌无显著性差异（P＞0.05）；次周周一早晨基本恢复到原来水平。然而运动员目标肌肉收缩时间（Tc）则呈上升趋势，周六上午训练课结束后为最高值，其中胸大肌与周一早晨测试值有明显差异（P＜0.05），股直肌存在非常明显差异（P＜0.01）。周日早晨测试值逐渐降低，到次周周一早晨下降，基本恢复到原有水平，胸大肌无显著性差异（P＞0.05），但股直肌仍存在显著性差异（P＜0.05）。

2.2 大强度训练周前后血液生化指标的变化 由表2可知，一周大强度训练后血红蛋白略微下降，且不存在明显差异。尿素氮训练后出现上升，周六上午训练结束后达到最高值，且与训练前周一有明显差异（P＜0.05）；周日和次周周一逐渐下降恢复到原来水平，无显著性差异（P＞0.05）。肌酸激酶训练后呈现明显上升，周六训练结束后达到峰值；周日仅略微下降，且均与训练前周一存在非常显著性差异（P＜0.01）；次周周一下降明显，与训练前无明显差异（P＞0.05）。

2.3 TMG技术测试指标与血液生化指标的相关性 从表3可以看出，血红蛋白与肌肉状态测试指标Dm和Tc均无明显相关。尿素氮与目标测试肌肉的最大径向位移（Dm）呈现低相关性（r=-0.508；r=-0.578），但无显著性差异（P＞0.05）；与目标肌肉的收缩时间（Tc）也呈现低相关性（r=0.556；r=0.618），且有显著性差异（P＜0.05）。肌酸激酶与胸大肌和股直肌的Dm值有明显负相关性，相关系数分别为r=-0.836和r=-0.889，且呈显著性差异（P＜0.05）；同时与Tc值也存在明显相关，相关系数分别为r=0.821和r=0.873，且呈显著性差异（P＜0.05）。

3 分析与讨论

3.1 大强度训练周对肌肉状态的影响分析 TMG测试提供了肌肉的力学特性和收缩能力的数字信息，其中包括肌肉的最大径向位移(Dm：Displacement)、收缩时间(Tc：Contraction Time)、延迟时间(Td：Delay Time)、持续时间(Ts：Sustain Time)和放松时间(Tr：Relaxation Time) 。

本研究中应用肌肉的最大径向位移（Dm）和收缩时间（Tc）作为评价肌肉状态的指标。肌肉的最大径向位移(Dm)表示肌肉接受刺激过程中横向移动的最大数值，它由肌腹的径向位移决定，表示了肌肉的僵硬度或是肌张力的大小[4]。收缩时间(Tc)即骨骼肌在作等长单收缩过程中从刺激开始到张力达到最大值时的时间[11]。这体现了骨骼肌的收缩速度和收缩能力。所选取的目标测试肌肉为胸大肌和股直肌，在羽毛球技术训练过程中，胸大肌主要为挥拍动作的主要发力肌肉，而股直肌则为下肢移动的主要发力肌肉。同时在力量体能训练过程中，胸大肌和股直肌也是主要的目标训练肌肉。通过1周的大强度训练后，胸大肌和股直肌的最大径向位移（Dm）在训练后出现明显下降，说明其肌肉的僵硬度提高（肌张力降低），而收缩时间（Tc）在训练后出现明显上升，说明肌肉反应时间出现延长。总体而言，2项指标的结果综合反映出胸大肌和股直肌在一周大强度训练后肌肉出现明显疲劳，而导致肌肉僵硬反应下降。经过2天时间的休息，运动员的Dm值和Tc值逐渐恢复正常水平，表明肌肉疲劳得到了一定程度的缓解。这一点也充分证明了Tc值代表肌肉的收缩时间，值越小代表肌肉的收缩速度越快，而Dm值代表肌肉的径向位移，值越大表示肌肉越放松。

表1 大强度训练周运动员不同时点胸大肌和股直肌Dm（mm）和Tc（ms）测试值

表2 大强度训练周运动员不同时点血液生化指标测试值

表3 胸大肌和股直肌肌肉状态指标与血液生化指标的相关性

3.2 大强度训练周对血液生化指标的影响分析 血红蛋白（Hb）俗称血色素，是红细胞中一种含铁的蛋白质。血红蛋白的主要生理功能是运输氧和二氧化碳，并对酸性物质起缓冲作用，参与体内的酸碱平衡调节。血红蛋白的含量对运动员的运动能力影响很大，对耐力运动员的专项素质尤为重要[12-14]。一般来说，血红蛋白主要用于评价存在激烈身体对抗的项目（如摔跤、柔道、拳击、橄榄球等）的运动强度，在这类项目中可以用血红蛋白来评价一堂课或一个训练日的训练强度。本研究通过冬训一周的大强度训练后，可以发现血红蛋白变化并不明显，其原因主要是与羽毛球项目自身运动特征有关。羽毛球属于一种隔网对抗类项目，而非纯粹的体能类项目，在强调以技术为主的训练基础上，逐渐增加对体能的需求。在安排整个大强度训练周时，并未安排长时间有氧训练课。因此对血红蛋白的影响并不显著。

尿素（BUN）是体内蛋白质和氨基酸分解代谢的最终产物[15]。正常生理活动是，尿素的生成和排泄处于平衡状态，使血尿素浓度保持相对稳定[16]。身体对运动负荷的适应性越差，则尿素生成越多。血尿素的高低反映着机体蛋白质氨基酸分解代谢的状况[17]。长时间运动中，氨基酸分解代谢增强，氨的生成增加，生成的氨大部分被肝细胞转化为尿素，这些尿素会在血液中逐渐积累，运动时间越长则积累越多，因此可以作为评价运动量的主要指标[18]。本周的大强度训练后，尿素氮在训练课结束后呈明显上升，且呈现显著性差异，表明本周训练的强度达到之前研究所需求的大强度的目的。而周日和次周周一测试值的逐渐恢复，说明本周大强度训练并未产生疲劳的积累和运动员的不适应，对下周的训练也未造成不利影响，完全达到教练员的训练需求。

肌酸激酶是主要存在于骨骼肌肌细胞中的肌酸激酶，属于骨骼肌内参与能量代谢所必须的一种酶[19]。正常情况下，肌细胞膜结构完整、功能正常，使CK极少透出细胞膜[20]。短时间的运动对血清肌酸激酶活性没有影响，只有长时间的运动才能引起肌酸激酶活性增加，并随运动时间的延长，血清肌酸激酶活性出现显著增加[21]。一般而言，运动后CK活性立即升高，8～16h出现高峰，48或72h后恢复到正常水平[22]。因此，血清CK活性的变化可作为评定肌肉承受刺激和骨骼肌微细损伤及其适应与恢复的敏感的生化指标[23]。剧烈运动后CK会显著升高，CK的影响因素有运动强度、运动时间长短、训练水平、运动方式和性别[24]。本研究经过大强度训练周后，肌酸激酶呈显著性升高，表明本周的训练强度较大，这与尿素氮指标测试结果一致。同时也说明本周训练对运动员局部肌肉存在一定程度的肌纤维损伤，导致肌细胞的通透性增加，造成血液中的肌酸激酶增加。次周周一的肌酸激酶的测试值，也表明这种肌纤维的损伤能够通过正常休息得到恢复。

3.3 肌肉状态与血液生化指标相关性分析 通过表3的相关性分析可以发现，血红蛋白指标由于其主要是评估肌肉的携氧能力，因此与评估肌肉状态的最大径向位移（Dm）和收缩时间（Tc）之间无相关性，尿素氮指标与肌肉状态测试指标Tc值之间存在低相关性，其主要原因可能是尿素氮作为蛋白质和氨基酸的代谢产物。当机体处于长时间运动时，必然会导致体内大量蛋白质和氨基酸分解，而此时肌肉也一定处于一定程度的疲劳状态。因此才会产生尿素氮与肌肉状态指标之间存在一定的关联性。肌酸激酶与最大径向位移和收缩时间呈现显著相关性，其中CK值与Dm呈负相关，即当CK值升高时，Dm值呈现下降。而Tc值与CK值呈正相关，即当CK值升高时，Tc值也同步上升。其原因主要是因为CK值是骨骼肌肌细胞内一种反应能量代谢非常主要的酶物质。只有当运动强度提升时，肌纤维产生微细损伤才会从肌细胞渗出到血液中，而此时通过肌肉状态测试仪也可以通过Dm值和Tc值准确判断肌肉的状态和损伤情况。二者之间的高度相关性也表明，肌肉状态测试仪的灵敏度与传统血液生化指标肌酸激酶灵敏度相同，都可以准确及时地发生肌肉的微细损伤以及疲劳。传统血液生化测试肌酸激酶值需要进行有创测试，且需要进行实验室分析。同时肌肉状态测试仪便于携带且测试无创伤，在训练场就可以开展测试。最重要的是，相比传统方式，肌肉状态测试仪可以准确定位于某块肌肉的损伤及疲劳情况，相对于肌酸激酶更能说明运动训练情况及肌肉微细损伤情况。

4 结 论

1）血红蛋白（Hb）指标与肌肉状态2项指标之间无明显相关性；肌肉状态Tc值与尿素氮（BUN）指标之间仅仅只存在着较低相关性，因此基于TMG技术评定肌肉状态无法评价全身的疲劳状态。

2）肌肉状态Dm值与肌酸激酶（CK）指标呈明显负相关，即当CK值升高时，Dm值呈现下降。而肌肉状态Tc值与肌酸激酶（CK）呈明显正相关，即当CK值升高时，Tc值也同步上升。因此基于TMG技术评定肌肉状态主要评价局部肌肉的疲劳，并能准确反馈肌肉的疲劳程度。

3）基于TMG技术评定肌肉状态测试方法简便易操作且方便携带、不受环境限制、随时可在训练场地开展测试，可以作为新的无创训练监控技术广泛运用于竞技体育中。