太极拳运动中的肌肉运动肌电值研究

太极拳运动中的肌肉运动肌电值研究

1关于人体生理生化指标变化的研究太极拳是一项具有悠久历史的中华民族传统武术项目。它是中华民族辩证理论思维与武术、艺术、领导艺术的完美结合。这是一种高质量的人文精神。但是由于太极拳运动对人体实验研究的局限性,大量研究局限于太极拳运动前后进行人体生理生化指标或数据的对比研究。大多数成果是对太极拳运动所引起的生理生化指标变化结果的描述性研究,无法深入探讨太极拳运动的特殊生理机能和作用机制。因此,如何寻求更科学的研究方法,深入探讨太极拳运动对人体的生理机制和作用已成为亟待解决的问题。只有通过对太极拳运动时上肢运动特点进行分析研究和比较,对局部进行定量的分析,才有可能对局部的研究转换成动物实验,作进一步的细胞分子学或生物化学实验研究,这对于全面了解和深入研究太极拳运动的生物学机制是非常重要的。2研究对象和方法2.1身体特征要求所有受害者选取武术专业学生15名为实验受试者,女生5名,男生10名[平均年龄(23.2±1.8)岁,平均身高(166.3±2.7)cm,平均体重(68.25±3.1)kg]。要求所有受试者身体健康,上下肢无受伤史、急慢性疼痛及活动受限。所有受试者都了解本实验的目的、方法及风险,并自愿参与本研究。2.2实验方法2.2.1等速电测试系统芬兰产MEGA6000T16表面肌电测试系统,美国产BIODEXSYSTEM-4等速测试系统,上海均康仪器公司生产的心电图表面电极片。2.2.2极拳动作的选取受试者分批次到达实验场地-武汉体育学院运动生理实验室,让其了解实验内容和要求,熟悉实验场地和仪器的使用。受试者进行10~15min的热身运动,充分活动关节和肌肉。(1)太极拳动作的选取:在前期文献资料和专家建议的基础上,选取四十二式太极拳中云手、搂膝拗步、野马分鬃、白鹤亮翅、如封似闭、单边六个最典型的上肢动作,让受试者演练进行测试,为保持被测试动作的连贯性,受试者还需完成该测试动作前一动作和该测试动作后一动作3个连贯动作,在该动作出现和结束时分别在肌电信号上做好标记,两个标记之间的动作即为需要研究和测试的动作。(2)BIODEX等速训练测试时,动作的选取:根据选取的太极拳动作和等速训练仪器的现有条件,测试受试者左右肩关节180度范围内屈伸、外展内收和90度范围内水平屈伸三个运动轴上的运动。2.2.3时间功能指标(1)积分肌电值(IEMG):是指在一定时间内肌肉中参与收缩活动的运动单位放电总量,其值的大小可在一定程度上反映参加收缩活动的运动单位的数量(2)平均功率频率(MPF):即平均频率被有关频率资料除权的指标,是用以表示时间功能的指标2.3统计结果的描述将所得数据输入SPSS17.0统计软件进行统计分析,统计结果采用“平均数±标准差”(ue0af±s)表示。置信区间95%,P<0.05表示差异有显著性意义,P<0.01表示差异有非常显著性意义。3结果3.1太极拳上肢测试的结果受试者按要求完成所有测试后,对记录的肩关节表面肌电信使用MegaWin2.4软件实时记录,后期通过上述软件对信号进行分析处理。3.1.1人体电值的积分iemg表1和表2分别为演练六个太极拳动作和在BIODEX等速训练仪上进行运动时,左、右侧三角肌积分肌电值。3.1.2平均功率频率pmf表3和表4分别为演练六个太极拳动作和在BIODEX等速训练仪上进行运动时,左、右侧三角肌平均功率频率。4分析与讨论4.1按功能分级的特点分析IEMG是所得肌电信号经整流滤波求单位时间内曲线下面积的总和,它可反映肌电信号随时间进行的强弱变化,还能反映兴奋性不同的肌纤维同步化兴奋的程度,在一定程度上反映参加工作的运动单位数量和每个运动单位放电大小。Komi通过让受试者以4.5cm/s的速度做匀速的屈肘运动(肌肉的收缩形式分别为向心收缩和离心收缩),研究发现不论是在疲劳前还是疲劳后,肱桡肌在工作的IEMG都随着张力的加大而增加,并存在线性关系。北京周莉等人通过心率和个人感觉评价指标的测试,统计得出受试者在进行24式太极拳运动时的平均心率为103,3次/min,个人感觉微累但愉快,且测试过程中心率波动不大从而说明太极拳运动达到健身要求的中小负荷有氧运动。陈文鹤等利用ComsedK4b系统研究了30名50~65岁的太极拳练习者,练习年限从半年到20年,根据太极拳的拳式不同分为3组:陈式、杨式和简化24式。运动中通过收集呼出气和分析气样,对每人测量了能量消耗,并且每人分别进行高位、低位两种练习。结果显示,杨式、陈式、简化24式太极拳平均耗时分别为17min、6min、5min,陈氏太极拳的能量消耗比杨式及简化24式明显增加,而且低位太极拳比高位太极拳需消耗更多能量。高势陈式太极拳练习时的能耗为4.2METS,低架势能耗为5.7METS;而高势简化太极拳能耗为2.5METS,低架势能耗为3.35METS。根据Pate等提出的按MET强度对体力活动进行划分的模式--轻,<3METs;中,3~6METs;重,>6METs,可知太极拳属于中低强度的运动。本实验中,受试者在演练太极拳动作时,上肢部分主要为自身发力,只需要克服自身的体重,负荷量较小,所需调动的运动单位的数量也必然较少,放电也较少。从表1、2中看出受试者的三角肌进行最大力收缩时的IEMG值远大于练习太极拳拳时的IEMG值,只相当于最大力的14%~28%,这进一步说明太极拳上肢运动为14%~28%最大负荷强度的中低负荷运动。MPF反映参加工作的运动单位的放电的频率特性。根据收缩速度可以把肌纤维划分为快肌纤维和慢肌纤维,快肌运动单位由一个α-运动神经元与其支配的快肌纤维组成,快肌运动单位的肌纤维兴奋时发放的冲动频率较高。一般认为快肌运动单位放电的频率比慢肌运动单位的高,且可能在造成收缩时MPF值高。本实验中受试者最大收缩时的MPF值明显大于练习太极拳动作时的MPF值,这提示我们进行最大力收缩时主要是快肌运动单位参与工作,而练习太极拳时主要参加工作的是慢肌运动单位。另外在练习太极拳时由于负荷较小,而且动作的速度较慢,因此有可能所动员的运动单位主要是慢肌运动单位。而进行最大用力收缩时,由于几乎所有的运动单位都参与了工作,所以表现为肌电信号的频率特性较高。4.2情感运动是仿真的基础许多研究中表明,中低强度的运动能有效改善心血管系统的机能。Jennings等研究发现强度为60%~70%的V仍max的运动,每次40min,连续四周就出现了血压明显降低,并且两个运动组,即低频组(30%V仍max)和高频组(70%V仍max)之间的降压效果无明显差异,而且胰岛素敏感性只在低频组得到明显的改善,这似乎表明中低强度的运动比高强度的运动降压效果更佳。而据张建华研究显示,太极拳降压效果是非常显著的。太极拳运动要求心静意敛、呼吸深、长、匀、漫,动作连绵不断,松而不懈、重心平稳、气沉月一田。这种轻、缓、动作连绵不断且带有意念活动的太极拳运动,使练习者的呼吸得以调节,平缓了血液的流动。受试者在太极拳运动后即刻收缩压为:男生1.00±5.00(mmHg),女生116.00±7.00(mmHg);运动后,即刻舒张压为:男生65.00±9.00(mmHg),女生67.00±4.00(mmHg)。这与安静时血压相比,运动后即刻男生和女生的收缩压和舒张压都稍低于安静时。这也说明,太极拳运动后即刻,血压有一定的下降表现。对于进行轮椅太极拳练习的残疾人人群来说,上肢运动是他们进行太极拳练习的主要运动方式,中低强度的运动负荷可以使他们达到有氧健身的目的,能够让他们的循环,呼吸,神经系统机能得到有益的改善,同时还能缓解他们紧张焦虑的情绪,甚至减轻抑郁症的症状,促进心理健康。1996年国际医学会报道(SurgeonGeneral′sReport),认为身体运动有助于缓解抑郁症症状和焦虑,提高情绪。同时指出,规律性运动可能可以预防抑郁症的发生。Blumenthal教授(美国杜克大学医学中心)和他的同事在2000年时进行了一项研究,他们把老年临床重性抑郁症患者(156名)分成运动组、药物组和运动药物组三组进行为期四个月的治疗研究,结果发现持续规律的中等强度的运动能有效治疗中性抑郁症,并且在治疗结束后的六个月内,复发率更低。太极拳运动讲求“体松心静”、“动静结合”、“气随意动”、“内外合一”、“连绵不绝”,这就使习练者获