太極拳運動中的肌肉運動肌電值研究

太極拳運動中的肌肉運動肌電值研究

1關(guān)于人體生理生化指標(biāo)變化的研究太極拳是一項具有悠久歷史的中華民族傳統(tǒng)武術(shù)項目。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。但是由于太極拳運動對人體實驗研究的局限性,大量研究局限于太極拳運動前后進行人體生理生化指標(biāo)或數(shù)據(jù)的對比研究。大多數(shù)成果是對太極拳運動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動的特殊生理機能和作用機制。因此,如何尋求更科學(xué)的研究方法,深入探討太極拳運動對人體的生理機制和作用已成為亟待解決的問題。只有通過對太極拳運動時上肢運動特點進行分析研究和比較,對局部進行定量的分析,才有可能對局部的研究轉(zhuǎn)換成動物實驗,作進一步的細胞分子學(xué)或生物化學(xué)實驗研究,這對于全面了解和深入研究太極拳運動的生物學(xué)機制是非常重要的。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名為實驗受試者,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、急慢性疼痛及活動受限。所有受試者都了解本實驗的目的、方法及風(fēng)險,并自愿參與本研究。2.2實驗方法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極拳動作的選取受試者分批次到達實驗場地-武漢體育學(xué)院運動生理實驗室,讓其了解實驗內(nèi)容和要求,熟悉實驗場地和儀器的使用。受試者進行10~15min的熱身運動,充分活動關(guān)節(jié)和肌肉。(1)太極拳動作的選取:在前期文獻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、單邊六個最典型的上肢動作,讓受試者演練進行測試,為保持被測試動作的連貫性,受試者還需完成該測試動作前一動作和該測試動作后一動作3個連貫動作,在該動作出現(xiàn)和結(jié)束時分別在肌電信號上做好標(biāo)記,兩個標(biāo)記之間的動作即為需要研究和測試的動作。(2)BIODEX等速訓(xùn)練測試時,動作的選取:根據(jù)選取的太極拳動作和等速訓(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)水平屈伸三個運動軸上的運動。2.2.3時間功能指標(biāo)(1)積分肌電值(IEMG):是指在一定時間內(nèi)肌肉中參與收縮活動的運動單位放電總量,其值的大小可在一定程度上反映參加收縮活動的運動單位的數(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),是用以表示時間功能的指標(biāo)2.3統(tǒng)計結(jié)果的描述將所得數(shù)據(jù)輸入SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,統(tǒng)計結(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軟件實時記錄,后期通過上述軟件對信號進行分析處理。3.1.1人體電值的積分iemg表1和表2分別為演練六個太極拳動作和在BIODEX等速訓(xùn)練儀上進行運動時,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分別為演練六個太極拳動作和在BIODEX等速訓(xùn)練儀上進行運動時,左、右側(cè)三角肌平均功率頻率。4分析與討論4.1按功能分級的特點分析IEMG是所得肌電信號經(jīng)整流濾波求單位時間內(nèi)曲線下面積的總和,它可反映肌電信號隨時間進行的強弱變化,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動單位數(shù)量和每個運動單位放電大小。Komi通過讓受試者以4.5cm/s的速度做勻速的屈肘運動(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人感覺評價指標(biāo)的測試,統(tǒng)計得出受試者在進行24式太極拳運動時的平均心率為103,3次/min,個人感覺微累但愉快,且測試過程中心率波動不大從而說明太極拳運動達到健身要求的中小負荷有氧運動。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。運動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強度對體力活動進行劃分的模式--輕,<3METs;中,3~6METs;重,>6METs,可知太極拳屬于中低強度的運動。本實驗中,受試者在演練太極拳動作時,上肢部分主要為自身發(fā)力,只需要克服自身的體重,負荷量較小,所需調(diào)動的運動單位的數(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行最大力收縮時的IEMG值遠大于練習(xí)太極拳拳時的IEMG值,只相當(dāng)于最大力的14%~28%,這進一步說明太極拳上肢運動為14%~28%最大負荷強度的中低負荷運動。MPF反映參加工作的運動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,快肌運動單位由一個α-運動神經(jīng)元與其支配的快肌纖維組成,快肌運動單位的肌纖維興奮時發(fā)放的沖動頻率較高。一般認為快肌運動單位放電的頻率比慢肌運動單位的高,且可能在造成收縮時MPF值高。本實驗中受試者最大收縮時的MPF值明顯大于練習(xí)太極拳動作時的MPF值,這提示我們進行最大力收縮時主要是快肌運動單位參與工作,而練習(xí)太極拳時主要參加工作的是慢肌運動單位。另外在練習(xí)太極拳時由于負荷較小,而且動作的速度較慢,因此有可能所動員的運動單位主要是慢肌運動單位。而進行最大用力收縮時,由于幾乎所有的運動單位都參與了工作,所以表現(xiàn)為肌電信號的頻率特性較高。4.2情感運動是仿真的基礎(chǔ)許多研究中表明,中低強度的運動能有效改善心血管系統(tǒng)的機能。Jennings等研究發(fā)現(xiàn)強度為60%~70%的V仍max的運動,每次40min,連續(xù)四周就出現(xiàn)了血壓明顯降低,并且兩個運動組,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,這似乎表明中低強度的運動比高強度的運動降壓效果更佳。而據(jù)張建華研究顯示,太極拳降壓效果是非常顯著的。太極拳運動要求心靜意斂、呼吸深、長、勻、漫,動作連綿不斷,松而不懈、重心平穩(wěn)、氣沉月一田。這種輕、緩、動作連綿不斷且?guī)в幸饽罨顒拥奶珮O拳運動,使練習(xí)者的呼吸得以調(diào)節(jié),平緩了血液的流動。受試者在太極拳運動后即刻收縮壓為:男生1.00±5.00(mmHg),女生116.00±7.00(mmHg);運動后,即刻舒張壓為:男生65.00±9.00(mmHg),女生67.00±4.00(mmHg)。這與安靜時血壓相比,運動后即刻男生和女生的收縮壓和舒張壓都稍低于安靜時。這也說明,太極拳運動后即刻,血壓有一定的下降表現(xiàn)。對于進行輪椅太極拳練習(xí)的殘疾人人群來說,上肢運動是他們進行太極拳練習(xí)的主要運動方式,中低強度的運動負荷可以使他們達到有氧健身的目的,能夠讓他們的循環(huán),呼吸,神經(jīng)系統(tǒng)機能得到有益的改善,同時還能緩解他們緊張焦慮的情緒,甚至減輕抑郁癥的癥狀,促進心理健康。1996年國際醫(yī)學(xué)會報道(SurgeonGeneral′sReport),認為身體運動有助于緩解抑郁癥癥狀和焦慮,提高情緒。同時指出,規(guī)律性運動可能可以預(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年時進行了一項研究,他們把老年臨床重性抑郁癥患者(156名)分成運動組、藥物組和運動藥物組三組進行為期四個月的治療研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)持續(xù)規(guī)律的中等強度的運動能有效治療中性抑郁癥,并且在治療結(jié)束后的六個月內(nèi),復(fù)發(fā)率更低。太極拳運動講求“體松心靜”、“動靜結(jié)合”、“氣隨意動”、“內(nèi)外合一”、“連綿不絕”,這就使習(xí)練者獲