运动性肌肉疲劳的表面肌电信号特征研究

肌肉疲劳通常是指肌肉运动系统最大作功能力或者最大收缩能力的暂时下降,表面肌电图信号可以在一定程度上反映肌肉收缩功能的变化,其检测具有非损伤性、实际性、多靶点测量等优点.通过文献综述法简要总结了运动导致肌肉疲劳的表面肌电图特征,介绍了表面肌电图主要测量指标及其影响因素.     

sEMG指标监测快速点击鼠标致指伸肌疲劳的适用性评价研究

目的:探索在监测由快速点击鼠标引起的指伸肌疲劳方面适用性最优的表面肌电信号分析方法和评定指标;方法:以10名青年志愿者为研究对象,记录受试者90 s快速点击鼠标过程中指伸肌表面肌电信号(sEMG)及点击鼠标频率、受试者主观疲劳感觉.按等时间间隔将sEMG分为若干段并分别计算每段sEMG的RMS、MF、MPF、MDF、MNF和C(n)等指标.从所计算的sEMG指标与点击鼠标持续时间、点击鼠标频率、主观疲劳感觉评分的相关关系及在反映肌肉疲劳的敏感性、一致性、可重复性等方面入手,对各指标在监测快速点击鼠标致指伸肌疲劳的适用性进行评价研究;结果:标准化后的MF、MPF、MDF和MNF与运动持续时间、主观疲劳感觉评分、点击鼠标频率显著相关.在反映疲劳的敏感性方面,MNF最高,MDF次之,之后是MPF、MF、C(n)和RMS.从反映疲劳的指标稳定性看,MNF最高,MPF次之,之后依次为MDF、MF、C(n)和RMS.从指标的可重复性比较结果看,C(n)的稳定性最高,其次分别为MNF、MF、MDF、MPF和RMS;结论:在快速点击鼠标过程中,指伸肌进行低负荷、高频率、小幅度的动态收缩运动,使得从指伸肌表面记录到的sEMG具有非线性和非稳态信号特征的同时,也具有别于肌肉在静态收缩或低频率动态收缩条件下获取sEMG的特征.基于小波包分析计算的MNF指标表现出良好的反映疲劳敏感性、稳定性和可重复性,提示其在评定由快速点击鼠标引起的指伸肌疲劳方面是较好的选择指标.     

运动性肌肉疲劳的表面肌电非线性信号特征

研究目的在于探讨不同强度等长运动诱发肌肉疲劳过程中s EMG非线性信号变化特征及其与肌肉运动耐力的关系。10名青年大学生志愿者参加本次实验。采用4 0 %、6 0 %和80 %MVC强度的等长运动试验诱发肱二头肌疲劳,同步采集该肌肉s EMG信号并进行非线性C(n)和% DET和线性MPF分析。研究发现1)肌肉疲劳过程中s EMG信号的MPF和C(n)呈单调递减型变化,而% DET呈单调递增型变化;2 )不同强度运动负荷诱发肌肉疲劳过程中MPF、C(n)和% DET变化率具有明显的运动强度依赖性并与肌肉耐力运动成绩高度相关;3)以% DET变化率反映运动性肌肉疲劳的敏感度明显高于MPF和C(n)。     

表面肌电图技术在运动性肌肉疲劳中的应用

表面肌电图是从肌肉表面通过电极引导,记录下来的神经肌肉系统活动的一维时间序列信号。肌肉运动时会有很小的生物电变化,表面肌电图的振幅、频谱指标均会发生相应变化。但是表面肌电图变化情况与测试方法的选择和运动方式密切相关。表面肌电图作为一种无创伤检测方法,在运动性肌肉疲劳研究中将发挥重要作用。     

递增负荷运动过程中股四头肌表面肌电图的变化

表面肌电信号的检测是一种无创电检测方法,它的检测分析对临床诊断及康复医学,运动医学等具有重要意义。肌肉疲劳产生过程中,肌电图的振幅和频谱指标均会产生相应变化,肌肉疲劳通常是指肌肉运动系统最大做功能力或最大收缩能力暂时下降。SEMG信号可以在一定程度上反映肌肉收缩功能的变化,在运动性肌肉疲劳研究中将发挥重要作用。     

递增负荷运动过程中股四头肌表面肌电图的变化

表面肌电信号的检测是一种无创电检测方法,它的检测分析对临床诊断及康复医学,运动医学等具有重要意义.肌肉疲劳产生过程中,肌电图的振幅和频谱指标均会产生相应变化,肌肉疲劳通常是指肌肉运动系统最大做功能力或最大收缩能力暂时下降.SEMG信号可以在一定程度上反映肌肉收缩功能的变化,在运动性肌肉疲劳研究中将发挥重要作用.     

表面肌电评价不同运动强度和收缩方式的股直肌疲劳的研究

利用表面肌电对股直肌运动进行全程监测,通过相关指标判断在三种不同收缩方式、不同时间段股直肌疲劳的程度并探讨产生疲劳的机理.方法:(1)运动方式:以25%、40%、55%、70%、85%MVC负荷强度坐在肌力凳上采取向心、等长和离心收缩进行下肢负重蹬伸运动.(2)肌电测试:采用表面肌电测量得出表面肌电图各指标参数.结论:iMEG值和P-P峰值能较好地反映人体肌肉运动疲劳的状态;不同时间段肌肉一次收缩的时间是一个能反映肌肉疲劳的良好机能指标.     

腰部竖脊肌疲劳运动过程中表面肌电信号线性和非线性指标的变化

通过等长背伸运动负荷诱发腰部竖脊肌疲劳并记录全程表面肌电（sEMG）信号,分别以快速傅立叶变换（FFT）计算平均功率频率MPF和非线性RQA方法计算确定性线段百分数（?T）。结果显示,MPF随着肌肉疲劳的发展而逐渐下降,而?T呈现反向变化趋势,提示肌肉疲劳时的sEMG信号规律性在增强。?T的变异系数CV比MPF的小,说明?T作为腰部肌肉功能状态的评价指标具有独特的优势。     

表面肌电图在体育领域中的应用

表面肌电图也称动态肌电图和运动肌电图,是用表面电极采集肌肉活动产生的电活动的图形。目前,表面肌电图应用已经深入临床康复、运动医学、生物工程和体育等诸多领域。在运动生物力学研究中,表面肌电图主要用于肌肉力量评定、肌肉疲劳的诊断和神经肌肉功能的评价上,用于运动技术服务,指导运动训练,防止运动损伤。本文对表面肌电图在运动生物力学研究中的应用做一综述。     

等长工作时肌纤维动作电位传导速度的变化及其与平均功率频率的关系

据报道疲劳时肌纤维动作电位传导速度(MCV)和肌电图平均功率频率(MPF)均有下降。本文观察了30名受试者在70％等长收缩时MCV和MPF的变化及其相互关系,发现工作开始时股外肌MCV数值为5.11±0.59米/秒,MCV数值的差异可能在于不同受试者肌纤维类型的不同比例;MCV在等长收缩过程中逐渐下降,在疲劳时下降有非常显著性,可认为MCV下降是肌肉疲劳的反映;疲劳时MCV下降与MPF下降有较密切的关系,提示MCV下降对MPF下降有较大的影响。     

优秀武术运动员无氧强度运动时肌电图指标变化特征及其与血乳酸的相关性

研究优秀武术运动员无氧运动强度时肌电信号特征及其与血乳酸指标之间的相关性。研究对象为12名一级武术运动员和12名二级武术运动员。研究方法:肌电指标测试:两组受试对象负重体重的7.5%,在功率自行车上持续运动60s后记录运动中和运动后30s内肌电指标MPF、MF和IEMG;血乳酸测试:采集运动中(20s一次)和运动后3min内的血乳酸浓度。结论:两组受试对象的MPF和MF均呈线性下降,但是对照组下降的斜率始终大于试验组,表明对照组比试验组更容易疲劳;IEMG呈线性上升,随着时间的延长,斜率加大,并且试验组斜率始终大于对照组,表明实验组肌纤维的募集能力要强于对照组;各肌电图指标与血乳酸之间存在着高度的负相关,但是血乳酸的积累并不是引起肌电图指标变化的直接原因。     

赛艇运动员2000m测功仪测试中主要用力肌群的表面肌电特征研究

目的:通过对湖北省男子赛艇运动员进行测功仪2 000m全力划测试,了解赛艇运动员在测功仪2 000m全力划中肌肉的发力顺序、各主要肌群力量分布比例情况、疲劳以及用力特点。研究方法:12名男子赛艇运动员测功仪2 000m全力划,测主要用力肌群的表面肌电图。结果:在测功仪2 000m全力划测试中,赛艇运动员一个完整的动作中肌肉的发力顺序为胫骨前肌>股四头肌内侧头>竖脊肌>背阔肌>三角肌后束>肱二头肌;i EMG值在比赛一开始就瞬时升高,随着比赛的进行i EMG值开始下降,到1500m处下降到最低值,而在最后冲刺阶段i EMG值达到最大值,左侧i EMG值大于右侧;从比赛开始到比赛结束,MF和MPF整体表现为随着运动负荷的增加和运动疲劳的出现呈下降的趋势,在最后冲刺阶段MF和MPF都有所增加,总的来说其下降幅度较大,增加幅度较小。     

等速运动负荷诱发肱二头肌疲劳过程中sEMG信号变化

本研究的目的在于观察动态等速运动诱发肱二头肌疲劳过程中 s EMG信号时频分析指标的动态变化规律 ,确定能够较好地运用于动态肌肉功能评价的 s EMG指标。研究结果表明 ,动态运动过程中时域分析指标 i EMG和 RMS的变化较小且与负荷持续时间无明显线性相关 ;频域分析指标 MPF和 MF变化较大 ,但是只有 MPF的变化与负荷持续时间呈明显线性相关 ;MPF时间序列曲线下降斜率与肌肉的总作功量之间明显相关 ,可作为评价肌肉动态负荷水平的生理学指标     

不同肌力训练时攀岩运动员腕伸屈肌的表面肌电频谱特征研究

本实验对8名参加第3届全国体育大会攀岩比赛的攀岩运动员进行不同负荷试验。记录腕伸屈肌的肌电变化和负荷持续时间。实验结果表明:平均功率频率(MPF)和中位频率(MF)的值均随持续时间的改变而呈先上升后下降的变化规律;MPF、MF的值变化与腕伸屈肌的负荷持续时间与多种因素有关。本研究认为,MF和MPF是可以反映腕伸屈肌的功能水平,可作为评价腕伸屈肌负荷水平的良好指标。     

Upper limb muscle fatigue during prolonged Boccia games with underarm throwing technique

This study investigated the acute fatigue pattern in neuromuscular activity after a simulated Boccia game and the effect of fatigue pattern on sport performance. Nine elite Boccia athletes were tested before, during, and after a simulated game. Maximum ball speed was captured with video, and the target hitting rate and rating of perceived exertion (RPE) score were collected and analyzed. Electromyography signals from the upper trapezius, anterior deltoid, posterior deltoid, biceps brachii, triceps brachii, and wrist extensor muscles were collected by surface electrode and were evaluated with mean power frequency (MPF). Only the upper trapezius muscle showed fatigue as demonstrated by a reduction of MPF of 8% (p = 0.027) when comparing the first and last throws in a simulated game. Subjective RPE score increased during the game (118%, p = 0.004), and sports performance in terms of maximum ball speed (-12%, p = 0.004) and target hitting rate (-25%, p = 0.004) also deteriorated. In conclusion, fatigue on the upper trapezius muscle was demonstrated in elite Boccia athletes following a prolonged Boccia game and may have affected Boccia performance. Preventative measures against upper trapezius muscle fatigue and endurance training for synergists of the upper trapezius muscle may be considered in future studies.     

紧身压迫对踏蹬至疲劳过程中股直肌表面肌电特征的影响

目的:利用表面肌电指标定量反映中度和高度紧身压迫在恒定负荷踏蹬至疲劳过程中对股直肌sEMG特征的影响,并探讨其内在机制,以期为紧身运动服装在运动实践中的应用提供科学理论依据.方法:以12名年龄在20～25岁之间的健康男性大学生为试验对象,在3种不同程度紧身压迫状态下,分别以中强度和大强度负荷在功率自行车上进行恒速踏蹬运动至疲劳,共计6次测试;在对受试者一侧下肢股直肌的iEMG和MPF肌电指标进行监测记录和信号处理后,采用双因素方差分析进行试验数据间差异的统计和比较.结果:(1)与无紧身压迫相比,外加中度紧身压迫在中等强度踏蹬运动中,对股直肌iEMG及MPF的整体变化特征无明显影响;(2)外加中度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期,以及外加高度紧身压迫在中强度踏蹬运动后期,均使股直肌iEMG(％)值的总体增长幅度较无紧身压迫时有所减少,MPF(％)值的总体降低趋势较无紧身压迫时有所下降;(3)外加高度紧身压迫在大强度踏蹬运动后期,使股直肌iEMG(％)值的总体增长幅度较无紧身压迫时有所增加,MPF(％)值的总体降低趋势较无紧身压迫时有所上升.     

Muscle oxygenation and EMG activity during isometric exercise in children

The aim of this study was to examine the time-course of and the relationships between muscle oxygenation, blood volume and myoelectrical manifestations during isometric exercise in children. Twelve healthy children aged 12.5 +/- 1.2 years (mean +/- s) performed an isometric knee extension at 50% of their maximal voluntary contraction (MVC) until exhaustion to assess endurance time (limit time, T(lim)). Changes in muscle oxygenation and blood volume were assessed by near infrared spectroscopy (NIRS). The root mean square (RMS) amplitude and the mean power frequency (MPF) from electromyogram (EMG) signals were obtained, as NIRS parameters, from the vastus lateralis. Mean T(lim) was 117 +/- 34 s. The muscle oxygenation and blood volume curves decreased immediately at the beginning of exercise. Maximal deoxygenation occurred at 50% T(lim), and fell by 76.9% from the resting value. Similarly, minimal blood volume was observed at 50% T(lim); it reached a plateau that lasted until the end of exercise. The kinetics of the MPF and RMS curves were inversely related to time. At the last set of exercises (after 75% T(lim)), a steeper RMS curve and an abrupt decrease in the MPF curve were observed. Significant correlations (r) between muscle oxygenation, blood volume, root mean square amplitude and mean power frequency were observed, which ranged from 0.72 to 0.99. These findings suggest that the fatigue resulting from sustained isometric exercise is related to a decrease in oxygenation and blood volume.