下肢低强度加压半蹲起训练对核心区肌群肌肉激活程度和主观疲劳度的影响

车同同，杨铁黎*，梁永杰，李志远

（1.首都体育学院，北京 100191；2.贵州财经大学 体育工作部，贵州 贵阳 550025；3.浙江大学 公共体育与艺术部，浙江 杭州 310058）

加压训练（KAATSU Training）是在一般力量练习的基础上结合特定的加压设备进行辅助训练的方法，又叫血流限制训练（blood flow restriction training，BFRT），通过加压设备使肢体血液受到限制以此来刺激机体，使用20%～40%1 RM的低强度抗阻训练便可以达到传统65%～85%高强度力量训练的效果（吴旸 等，2019；Pope et al.，2013），而且训练后并不需要很长的恢复时间（Yasuda et al.，2009）。加压训练不仅可以发展练习部位的肌肉力量，还可以产生大量激素，如生长素、胰岛素样生长因子-1、一氧化氮酶等（魏佳等，2019b；赵之光等，2019），随血液循环扩散到全身，如果在加压训练前中后其他部位的肌肉有训练刺激，则可以使该部位肌肉得到发展，力量增加，即使未加压部位的肌肉产生训练效果。Madarame等（2008）提出，虽然加压训练中血流受限的部位仅限于四肢，但它能间接地增强近端肌肉的训练效果，如腹部和背部肌肉等非受限肌群，发生训练增益效果的转移现象。李志远等（2019）证实，下肢加压训练产生的效果能够转移到核心肌群，对部分核心肌群的最大力量影响效果明显。Yasuda等（2010）证明，低强度加压卧推训练既可以增加受限部位肱三头肌的力量和肌肉大小，又可以使非受限部位胸大肌的力量和肌肉增加。

以往的研究认为，血流限制（blood flow restriction，BFR）和神经肌肉适应之间有相互作用，表明加压训练能获得更大的肌肉激活，以保持相同的总工作输出（Takarada et al.，2002）。也有研究表明，在加压训练中，BFR可诱发高度的神经激活，增强II型运动单位（motor unit，MU）的招募（Moore et al.，2004；Takarada et al.，2000a）。这些研究表明，肌肉肥厚可能部分是由伴随BFR运动的神经肌肉反应引起的（Loenneke et al.，2011）。还有研究表明，低强度加压训练和高强度抗阻训练之间，神经肌肉的活动水平相似（Takarada et al.，2000a；2002），表明这两种训练方式对于增强II型MU的招募可能同样有效（Moore et al.，2004；Takarada et al.，2000a）。

那么加压训练除了因效果转移效应使未加压部位产生训练效果以外，在加压训练的同时能否使未加压部位的肌肉产生激活，下肢低强度加压训练的同时，核心区肌群相关肌肉是否也可以得到有效激活，以及持续和间歇哪种加压方式更有利于肌肉激活，相关研究相对较少。孙科等（2019）研究发现，低强度硬拉加压训练使血流受限的远端肌肉肱二头肌肉激活程度增大，同时可以使非受限的近端协同功能肌肉竖脊肌和臀大肌激活程度增大。基于此，本研究旨在探讨下肢低强度加压半蹲起训练对核心区肌群肌肉的激活特征和主观疲劳度的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

招募北京队10名青少年女子摔跤运动员为研究对象，运动等级均为二级运动员及以上，身体健康，无伤病史。所有受试者均被告知测试的注意事项和应急方案，并自愿参与本研究。受试者基本信息如表1所示。

表1 受试者基本情况Table 1 Basic Information of Subjects

1.2 研究方法

1.2.1 实验设计和运动方案

所有受试者进行自身对照实验，分别在加压状态（持续加压/间歇加压）和无加压状态（不加压组）进行30%1 RM低强度加压半蹲起训练，实验间隔72 h。由于力量训练后会出现肌肉酸痛，且代表肌肉损伤程度的肌酸激酶的高峰在36～48 h，因此，为了降低肌肉酸痛等反应对训练结果的影响，将实验间隔设置为72 h（孙科等，2020）。加压状态：分别在持续加压和间歇加压条件下完成半蹲起练习。其中，持续加压为在组间间歇时保持训练时的充气加压状态，间歇加压为组间间歇时把充气压除去。如图1所示，采用日本KAATSU Master加压训练设备，将加压带绑于受试者大腿中上1/3处，并与大腿纵轴垂直，加压带宽50 mm，捆绑压为40 mmHg。正式加压练习前进行加压热身。本实验中充气压为180 mmHg，符合前人研究推荐的适宜压力范围（李卓倩等，2020；魏佳等，2019a；魏文哲 等，2019；Scott et al.，2015；Yasuda et al.，2013）。半蹲起要求：受试者站立于密斯深蹲架上，双目平视，双脚自然分开，下蹲至膝关节角度90°后，以最快速度蹲起，蹲起要求髋、膝同时伸展，在运动过程中始终保持用力。加压训练方案参考Scott等（2015）的研究，即进行4组，第1组30次，其余各组15次，组间歇60 s。无加压状态：训练方案与加压组相比除无加压状态外其他完全一致。

图1 加压带和表面电极的肌肉位置示意图（徐飞等，2013）Figure 1.Muscle Position Diagram of KAATSU Belt and Surface Electromyography（徐飞 等，2013）

在正式测试48 h前，所有受试者进行1 RM测试。正式测试测试前，进行5 min热身，3 min牵拉，之后进行正式测试。其中持续加压测试步骤依次为：1）肌肉最大自主收缩（maximal voluntary contraction，MVC）时的RMS测试；2）3次连续半蹲起（30%1 RM）；3）捆绑加压带加压后进行3次连续半蹲起（30%1 RM）；4）4组加压条件下的30%1 RM的半蹲起（30+15+15+15次，组间间歇60 s）训练，间歇期间持续加压；5）加压条件下3次连续半蹲起（30%1 RM）；6）除去加压带后进行3次连续半蹲起（30%1 RM）；7）肌肉MVC时的RMS测试。加压前3次半蹲起前后各休息3 min，其他各条件测试项目间休息1 min，整个过程中记录肌电。间歇加压：实验流程与持续加压相同，只是在组间间歇期间除压。不加压：实验流程同加压组，只是整个过程在无压的状态下进行（图2）。

图2 实验流程图Figure 2.Flow Diagram of Experiment

1.2.2 实验测试指标

1.2.2.1 半蹲起最大力量测试

利用线性传感设备Gymaware（澳大利亚，Kinetic Performance Technology Pty Ltd，标准型），通过负荷递增测试法测量半蹲起时的最大静力力量（闫琪等，2018）。利用线性回归统计方法（Load=m＋b±Z，Load为最大力量，m为速度，b为截距，Z为误差值）预测运动员的最大肌力（Jovanović et al.，2014）。测试过程中，监控运动员蹲起的负荷与传感器显示的速度，利用负荷与速度的关系确定运动员的最大力量。第1组蹲起的速度需＞1 m/s，最后1组蹲起的速度需＜0.5 m/s。每次测试组数为3～5组，每组递增负荷为20～30 kg。

1.2.2.2 表面肌电测试

1）在运动过程中，利用表面肌电测试仪（Wave Plus肌电仪，意大利）和3M银-氯化银电极片采集受试者腹直肌（rectus abdominis，RA）、腹外斜肌（obliqus externus abdominis，OE）、竖脊肌（erector spinae，ES）和臀大肌（gluteus maximus，GM）肌电信号，使用双电极片，二者连线与肌纤维走向一致（图1）。每次测试动作开始前，调试肌电采集系统，使其处于准备状态，受试者开始动作后开启采集系统进行肌电信号采集。根据实验同步录像，选取第1组到第4组练习的所有肌电图。采用Emgserver仪器配套分析软件对原始肌电数据进行整流、滤波、平滑和标准化处理，在原始肌电图上选取肌肉用力的范围，取RMS平均值。所测的每块肌肉MVC的肌电RMS值定义为该名受试者的最大RMS值，即RMSMVC。在整个实验过程中获得的肌电RMS值除以RMSMVC，称为RMS标准值，以实现在不同受试者间的标准化。

2）RMSMVC测试。腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌和臀大肌RMSMVC测试方法参考Konrad（2005）的研究进行，具体方法如下。1）腹直肌：受试者仰卧于软垫上，双手自然放于身体两侧，屈膝20～30°，脚平放在软垫上，并以最大力量使上体前屈，测试人员固定住其脚踝，在胸口向下施加阻力抑制试图坐起的受试者，记录腹直肌肌电。2）腹外斜肌：侧曲起，测试人员固定住其脚踝，在肩部和胯部向下施加阻力抑制试图侧曲起来的受试者，记录腹外斜肌的肌电。3）竖脊肌：受试者俯卧于软垫上，双手自然放于身体两侧，以最大力量做两头起动作，测试人员固定住其脚踝，在肩胛骨和臀部向下施加阻力抑制受试者，记录竖脊肌的肌电。4）臀大肌：受试者俯卧于软垫上，双手自然放于身体两侧，右腿伸直，右髋向上抬起，测试人员按住其踝关节跟腱部位，向下施加阻力对抗右髋关节向后伸展的力量，记录臀大肌的肌电。

1.2.2.3 主观疲劳度（rating of perceived exertion，RPE）测试

在加压前和除压后每组练习后，对受试者进行主观疲劳度测试（CR-10量表），分值设置为0～10分，其中0为非常轻松，2为轻松，4为较为轻松，6为较为吃力，8为很吃力，10为相当吃力且几乎不能举起该重量。

1.2.3 数据统计

采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析，数据均采用平均值±标准差（M±SD）表示，采用重复测量双因素方差（ANOVA）分析（加压×时段）对3次实验MVC条件下RMS值和4组练习进行统计学分析，交互作用显著时，各组内进行配对样本t检验，组间进行单因素方差分析。采用配对样本t检验对肌电RMS标准值和主观疲劳度进行统计学分析。差异性检验显著性水平取P＜0.05。

2 研究结果

2.1 训练前后各肌肉RMSMVC值变化

双因素方差分析结果显示，时间对腹外斜肌、竖脊肌和臀大肌的RMSMVC值主效应具有显著性影响（P＜0.05），时间和组别交互作用对臀大肌RMSMVC值具有显著性影响（F=2.70，P＜0.05）。由表2可得，腹外斜肌在持续和间歇加压训练后RMSMVC值显著提高（P＜0.05），且间歇加压训练后显著高于不加压时（P＜0.05）。竖脊肌和臀大肌在持续加压训练后RMSMVC值均非常显著降低（P＜0.01），且均显著低于不加压时（P＜0.05）。竖脊肌和臀大肌在间歇加压训练后RMSMVC值均显著降低（P＜0.05），且臀大肌间歇加压时明显低于不加压时。

表2 训练后各肌肉RMSMVC值的变化Table 2 Changes of the RMSMVCValue in Each Muscle after Training

2.2 训练前后各肌肉RMS标准值的变化

结果显示，不加压状态下，最后3次半蹲起中腹直肌RMS标准值显著增大（P＜0.05，图3）。持续加压状态下，除压前后腹直肌RMS标准值均显著性增大（P＜0.05）。间歇加压训练状态下，除压后腹直肌RMS标准值显著性增大（P＜0.05）。

图3 训练前后半蹲起中腹直肌RMS标准值的变化Figure 3.Changes of RMS Standard Value of Rectus Abdominis Muscle before and after Half Squat Measurement

不加压状态下，训练前后半蹲起中腹外斜肌RMS标准值无显著变化（P＞0.05，图4）。持续加压状态下，腹外斜肌除压后RMS标准值显著增大（P＜0.05）。间歇加压状态下，训练前后腹外斜肌RMS标准值无显著变化（P＞0.05）。

图4 训练前后半蹲起中腹外斜肌RMS标准值的变化Figure 4.Changes of RMS Standard Value of Obliqus Externus Abdominis Muscle before and after Half Squat Measurement

不加压状态下，训练前后半蹲起中竖脊肌RMS标准值均无明显变化（P＞0.05，图5）。持续加压状态下，竖脊肌在除压后RMS标准值显著性增大（P＜0.05）。间歇加压状态下，竖脊肌在除压前后RMS标准值均显著性增大（P＜0.05）。

图5 训练前后半蹲起中竖脊肌RMS标准值的变化Figure 5.Changes of RMS Standard Value of Erector Spine Muscle before and after Half Squat Measurement

不加压状态下，臀大肌训练前后RMS标准值均无明显变化（P＞0.05，图6）。持续加压状态下，臀大肌在除压前后RMS标准值均显著性增大（P＜0.05）。间歇加压状态下，臀大肌RMS标准值训练前后均无明显变化（P＞0.05）。

图6 训练前后半蹲起中臀大肌RMS标准值的变化Figure 6.Changes of RMS Standard Value of Gluteus Maximus Muscle before and after Half Squat Measurement

2.3 4组半蹲起运动中各肌肉的RMS标准值的变化

2.3.1 4组半蹲起运动中各肌肉总的RMS标准值的变化

由图7可得，在4组半蹲起运动中，持续加压时腹直肌RMS标准值显著大于不加压时（P＜0.05）。持续和间歇加压时，腹外斜肌、竖脊肌和臀大肌的RMS标准值均显著大于不加压时（P＜0.05）。

图7 4组半蹲起运动中各肌肉RMS标准值的变化Figure 7.The RMS Standard Value during all Semi-squatting Training

2.3.2 每组半蹲起运动中各肌肉的RMS标准值的变化

双因素方差分析结果显示，时间对腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌和臀大肌的RMS标准值主效应均具有显著性影响（P＜0.05，表3）。时间和每组练习交互作用对臀大肌的RMS标准值具有显著性影响（F=3.81，P＜0.05）。3种训练方式在第4组练习时，腹直肌、腹外斜肌和竖脊肌的RMS标准值均显著增大（P＜0.05），且加压训练时3块肌肉的RMS标准值均显著大于不加压时（P＜0.05）。而臀大肌不加压时显著增大（P＜0.05），加压训练时均显著降低（P＜0.05），且显著小于不加压时（P＜0.05）。加压训练中，在第3组练习时腹直肌和腹外斜肌的RMS标准值均显著增大（P＜0.05）。仅竖脊肌RMS标准值在每组加压练习时均显著大于不加压时（P＜0.05）。腹直肌RMS标准值在第3组持续加压时显著大于不加压时（P＜0.05）。

表3 每组半蹲起运动中各肌肉的RMS标准值的变化Table 3 Changes of RMS Standard Values of Each Muscle in Half Squat Training

2.4 主观疲劳度测试结果

加压状态下，4组练习结束后主观疲劳度均显著大于非加压状态（P＜0.01，表4）。除压后主观疲劳度较非加压状态显著增加（P＜0.05）。持续加压训练方式的主观疲劳度略高于间歇加压方式。

表4 受试者主观疲劳度评分Table 4 Subjective Fatigue Score during the Experiment n=10

3 分析与讨论

3.1 训练前后各肌肉RMSMVC值的变化分析

研究表明，力竭性加压训练后短时间内肌肉MVC呈下降趋势。Thiebaud等（2013）发现，屈肘离心、向心加压训练时，向心收缩MVC值即刻下降36%，离心收缩MVC值下降12%。本研究结果表明，实验训练结束后，持续加压时竖脊肌和臀大肌的RMSMVC值均显著降低，间歇加压时仅竖脊肌的RMSMVC值显著降低，与前人研究相似。

研究表明，低强度加压训练可以增加活动肌肉的EMG振幅值（Cook et al.，2013）。导致肌电活动增加的主要原因是由于肌肉内代谢产物的“超负荷”，如肌肉在血流限制条件下进行收缩所造成肌内缺氧和代谢产物的堆积，可以通过刺激Ⅲ和Ⅳ传入中枢促进肌纤维的募集，这可能导致α运动神经元的抑制，募集更多的肌纤维以维持力量。值得关注的是，本研究实验训练后，腹直肌的RMSMVC值均有所增长。持续和间歇加压训练后腹外斜肌的RMSMVC值均显著增大。与前人研究结果相似，Yasuda等（2006）观察30%1 RM强度加压卧推练习中肱三头肌和胸大肌肌电活动的变化发现，低强度加压卧推练习即可以增加被限制肢体中肱三头肌的iEMG值，也可以使未被限制的胸大肌iEMG值增加。以上研究也证实，低强度加压训练所引起的躯干部位肌肉活动的增加是诱导躯干肌肥大的重要原因。孙科等（2019）采用20%1 RM强度进行4组硬拉加压训练表明，硬拉加压训练可使血流受限和未受限的原动肌激活程度增大，但未能增大血流受限的躯干协同肌的激活程度。本研究探讨了下肢低强度加压训练在下肢多关节练习中对核心区肌群肌肉激活程度的影响，证明持续加压半蹲起练习对臀大肌和竖脊肌的训练效果和对腹直肌和腹外斜肌的激活效果优于间歇加压和不加压训练。

3.2 训练前后各肌肉RMS标准值的变化分析

RMS值表示肌肉激活程度，急性加压抗阻训练能够增加肌电图RMS值。研究表明，低强度加压练习时，RMS值逐渐增大（Wernbom et al，2009）。在分析动作各环节肌肉激活程度时，可通过该动作中肌电振幅值占其MVC中肌电振幅值的百分比（RMS标准值）来评价。本研究发现，加上加压带时，肌肉的RMS标准值有所增加，且加压状态下，在除压前3次半蹲起练习时，竖脊肌和臀大肌的RMS标准值显著增大。因为在捆绑加压带后，动静脉血流受到限制，绑带远端肢体肌肉内乳酸浓度增加，氧供应相对不足（Takarada et al.，2000b），为了弥补能量供应变化导致的发力不足，更多快肌纤维参与运动（Moritani et al.，1986）。在低强度抗阻运动中，慢肌纤维首先动员募集，随着训练强度的增大，快肌纤维逐渐被募集，肌电振幅值逐渐升高。持续加压训练对臀大肌和竖脊肌激活程度大于间歇加压训练，因为持续加压过程中，受限部位和绑带远端肢体肌肉受到更高的压力刺激，使肌肉内代谢产物堆积所创造的酸性环境可以募集更多的Ⅱ型运动单位，进而使其表面肌电信号的平均振幅增大。3种训练除压后3次半蹲起练习时腹直肌RMS标准值均显著增大，及持续加压状态下，除压后3次半蹲起练习时腹外斜肌RMS标准值显著增大，说明在加压训练的刺激下，可以使非受限的近端核心区肌肉腹直肌和腹外斜肌激活程度增大。

3.3 每组半蹲起运动中各肌肉的RMS标准值的变化分析

对4组半蹲起运动的肌电数据进行统计分析，从整体运动中肌肉激活程度来看，加压训练对腹直肌和腹外斜肌的激活程度，以及对臀大肌和竖脊肌的训练效果明显优于不加压时，且持续加压训练方式优于间歇加压。人体在完成蹲起动作时，需要同时协调髋关节、膝关节和踝关节的肌肉，以及这些肌肉进行离心收缩和向心收缩的转换（Trujillo et al.，2011）。在半蹲起动作中，主要的力量来源为髋关节力矩，髋关节周围的臀大肌、股直肌、股二头肌、半腱肌和竖脊肌等一系列强有力的肌肉均为蹲起动作的完成提供了有效支持（屈莎等，2015）。研究发现，加压训练时，竖脊肌在每组练习时RMS标准值均显著大于不加压时，臀大肌在第2组练习时激活程度开始逐组降低，明显低于不加压时，且持续加压效果明显优于间歇加压。加压练习所创造的酸性环境，可以使臀大肌募集更多的快肌纤维参与活动，从而致使快肌运动单位的放电频率逐步增大，在下肢多关节参与的动作中，髋关节周围肌肉可能发生协同作用。动作开始时，腿部肌肉激活程度相对较低，臀大肌与其进行互补，激活程度升高幅度增大，之后激活程度逐组降低是由于臀大肌是半蹲起的主动发力肌，在练习过程中逐渐疲劳所致。竖脊肌在整个训练中起着保持身体姿势的作用，始终保持较强的激活程度。在持续和间歇加压下，第3组和第4组半蹲起时腹外斜肌和腹直肌的RMS标准值均明显大于不加压时。且呈逐组增加趋势，在训练组数和次数累计增加的情况下，非受限部位远端核心区肌群肌肉腹直肌和腹外斜肌激活程度逐渐增大。

3.4 主观疲劳度测试结果分析

研究表明，在加压训练中，RPE是一种有效的监测和调节运动强度的有效方法（Aniceto et al.，2021）。本研究发现，受试者在无加压状态下疲劳程度较低，阻力对大腿的刺激较小。而在随后的4组练习中，RPE值逐渐增加，且加压状态下每组练习时均显著大于无加压状态。以上结果表明，在加压训练状态下主观疲劳度更加强烈，支持了Vieira等（2014）提出的假设，尽管在高强度阻力练习中完成了更高的总工作量，但低强度加压训练显示出更强的主观疲劳度。其中，持续加压训练时每组的疲劳程度均略大于间歇加压方式。在持续加压训练的作用下，由于间歇时间持续有充气压会导致肌肉神经错乱和能量供应不足，造成更多的乳酸堆积，此时肌电信号反应强烈，与前人的研究结果相似，Park等（2020）得出，加压训练后不适的感觉明显强于不加压训练。除去加压带后，受试者疲劳相对减轻，但仍保留着肌肉的激活程度。但也有研究表明，没做到力竭的加压抗阻训练主观疲劳度要低于高强度抗阻训练（Lixandrão et al.，2018）。加压训练方法具有负荷强度小、安全性高、肌肉延迟性酸痛少等特点，而且还能达到与高强度抗阻训练相似的训练效果，在有效保持或提高肌肉围度和力量水平的同时，降低训练过程中主观疲劳度和肌肉延迟性酸痛反应，此方法对于青少年运动员来说更为有利。

4 结论

下肢加压半蹲起训练可以提高腹直肌和腹外斜肌的激活程度，同时达到对臀大肌和竖脊肌的训练效果，且持续加压方式优于间歇加压方式。加压训练较非加压状态时主观疲劳更为强烈，且持续加压训练时疲劳程度均略大于间歇加压训练。