靜態(tài)姿勢(shì)和跳臺(tái)訓(xùn)練負(fù)荷的肌電研究.pdf

1、肌肉骨骼疾患是一種與工作有關(guān)的一類疾病，包括肌肉骨骼系統(tǒng)的各個(gè)部位的損傷，常見(jiàn)的有腰背痛和頸肩疾患。隨著工業(yè)發(fā)展，生活節(jié)奏變快，它越來(lái)越引起人們的關(guān)注。據(jù)估計(jì)，在歐盟成員國(guó)中，每年肌肉骨骼疾患造成的損失占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的0.5-2％[1]。肌肉骨骼疾患一方面導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的損失；另一方面，由于職業(yè)因素引起的骨骼肌肉疾患治療效果不顯著[2]。所以對(duì)它的識(shí)別、檢測(cè)、評(píng)價(jià)和控制及發(fā)病機(jī)制都是值得研究的問(wèn)題。Phillip S等的流行病調(diào)查結(jié)果顯示肌肉

2、骨骼疾患的癥狀是力、維持姿勢(shì)、重復(fù)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)導(dǎo)致的病理生理結(jié)果[3]。表面肌電圖是一種實(shí)時(shí)有效無(wú)創(chuàng)的評(píng)價(jià)肌肉活動(dòng)的方法。所以我們希望能通過(guò)肌電圖來(lái)檢測(cè)肌肉的負(fù)荷，研究探討合適的勞動(dòng)姿勢(shì),從而減少肌肉骨骼疾患的發(fā)生。根據(jù)職業(yè)活動(dòng)中常見(jiàn)的工作姿勢(shì)，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)，一是對(duì)靜態(tài)姿勢(shì)負(fù)荷的研究，另一是跳臺(tái)落地負(fù)荷的研究。 第一部分 靜態(tài)姿勢(shì)負(fù)荷的肌電研究 目的： 以表面肌電圖分析技術(shù)測(cè)定評(píng)價(jià)靜態(tài)勞動(dòng)姿勢(shì)的負(fù)荷，對(duì)靜態(tài)姿

3、勢(shì)勞動(dòng)進(jìn)行分類或分級(jí)，并尋找上肢靜態(tài)作業(yè)的適宜姿勢(shì)，為工效學(xué)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。 方法： 以14名男性大學(xué)生志愿者為對(duì)象，他們無(wú)肌肉骨骼疾患，且實(shí)驗(yàn)前24h無(wú)劇烈活動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)室模擬勞動(dòng)中常見(jiàn)的工作姿勢(shì)，分別從事手臂上抬（elevating）45o、90 o、135 o、180 o，外展（abducting）45o、90 o、135 o，前伸（extending）20、40、60 cm。每種姿勢(shì)負(fù)荷持續(xù)90s，之間有約210

4、s的休息間隔（安靜坐位）。以表面肌電圖（Electromyography，EMG）在靜態(tài)姿勢(shì)維持期間測(cè)定肱橈肌、肱二頭肌、三角肌和斜方肌的肌電信號(hào)。在靜態(tài)姿勢(shì)之前，測(cè)定上述肌肉的最大隨意收縮肌力，同時(shí)測(cè)定此間的肌電，以便求得最大隨意收縮肌電百分比（percentage of maximal voluntary electrical activation，MVE％）。靜態(tài)姿勢(shì)結(jié)束后，即Borg量表詢問(wèn)每個(gè)對(duì)象勞累感覺(jué)的評(píng)分（rating

5、of perceived exertion，RPE）。受試者采取中位姿勢(shì)（neutral posture），測(cè)定此間的EMG和PRE，作為對(duì)照。測(cè)量了受試者的身高、體重等人體測(cè)量指標(biāo)。 肌電信號(hào)采樣頻率為1024 Hz，濾波頻率20-500Hz，F(xiàn)FT轉(zhuǎn)換頻率1Hz。分析求得EMG時(shí)域指標(biāo)MVE％以及頻域指標(biāo)中位頻率（median frequency，MF）和平均功率頻率（mean power frequency，MPF）。

6、 結(jié)果： 時(shí)域分析顯示，各肌肉MVE％隨著手臂上抬角度、外展角度、前伸距離增加而升高，呈劑量-反應(yīng)的關(guān)系。上抬姿勢(shì)45 o時(shí)，各肌肉MVE％與其中位姿勢(shì)的差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05），而上抬90 o、135 o、180 oMVE％與中位姿勢(shì)比較，差異則有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05）。外展姿勢(shì)45 o時(shí)，肱二頭肌、斜方肌MVE％與中位姿勢(shì)比較差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05），三角肌各角度間的MVE％差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0

7、.05）。在前伸姿勢(shì)20cm，肱橈肌MVE％與中性姿勢(shì)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05），其余肌肉MVE％差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p>0.05）。Borg量表RPE評(píng)分也隨著上抬角度、外展角度、前伸距離增加而升高，且呈劑量-反應(yīng)關(guān)系。不同姿勢(shì)下，RPE評(píng)分與MVE％變化一致。 頻域分析顯示，隨著手臂上抬角度、外展角度、前伸距離增加，肌電MPF多明顯降低（p<0.05），且呈下降趨勢(shì)，提示肌肉疲勞。然而，隨上抬和外展到極值（分別為1

8、80 o，135 o）MPF又逐漸有所升高。在前伸姿勢(shì)，隨距離增加（20、40、60cm），各肌肉MPF逐一降低。MF呈現(xiàn)與MPF相似的變化，只是在不同姿勢(shì)的變動(dòng)沒(méi)有MPF那樣明顯。 結(jié)論： 肌電研究表明，隨著手臂偏離中性位置上抬、外展和前伸至更大角度或距離，其姿勢(shì)負(fù)荷逐漸升高。在偏離中性姿勢(shì)較少的位置，如上抬、外展45 o和前伸20cm時(shí)，肌肉應(yīng)激較低（有些肌肉MVE％與中性姿勢(shì)的差別尚無(wú)顯著性）。這說(shuō)明，手臂在勞動(dòng)中

9、應(yīng)該在靠近身體的位置操作。在實(shí)際工作中，無(wú)法保證中性姿勢(shì)情況下，上抬、外展<45 o和前伸<20cm也是比較符合生理要求的一個(gè)選擇。如肌電頻域結(jié)果MPF和MF所示，手臂徒手上抬、外展和前伸90s，各肌肉已經(jīng)出現(xiàn)疲勞，需要工間休息。這些研究結(jié)果為勞動(dòng)姿勢(shì)的工效學(xué)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。 肌電的時(shí)域指標(biāo)MVE％能作為反映無(wú)外負(fù)荷時(shí)的靜態(tài)姿勢(shì)負(fù)荷的適宜指標(biāo)，頻率指標(biāo)MPF,MF也能反應(yīng)應(yīng)激疲勞，但在無(wú)外負(fù)荷時(shí)變化趨勢(shì)不明顯。 Bo

10、rg量表RPE分值與MVE％變化一致，從心理和生理學(xué)兩個(gè)方面一致反映了手臂靜態(tài)姿勢(shì)負(fù)荷。 手臂靜態(tài)姿勢(shì)負(fù)荷在生理和生物力學(xué)評(píng)價(jià)有一定差別。 第二部分：跳臺(tái)訓(xùn)練負(fù)荷的肌電研究 目的：利用表面肌電信號(hào)監(jiān)測(cè)方法評(píng)價(jià)某空降兵跳臺(tái)訓(xùn)練中主要受累肌肉負(fù)荷，探討肌肉骨骼損傷的危險(xiǎn)因素，并給出訓(xùn)練改進(jìn)意見(jiàn)。 方法：空降兵某部38名男性志愿者，依次由1.0m、1.5m、2.0m高的平臺(tái)模擬跳傘姿勢(shì)跳落，落地時(shí)姿勢(shì)不變。實(shí)時(shí)

11、記錄脛骨前肌、腓腸肌、半腱肌、股二頭肌、股直肌、腹直肌、第三腰椎上豎脊肌和斜方肌肌電信號(hào)。中位姿勢(shì)時(shí)的肌電信號(hào)作為對(duì)照，每次跳臺(tái)訓(xùn)練之前測(cè)量各肌肉的最大負(fù)荷肌電信號(hào)，并依此標(biāo)化實(shí)驗(yàn)動(dòng)作各肌肉肌電RMS值（MVE％）。采用時(shí)域RMS與頻域MF、MPF指標(biāo)比較分析各肌肉肌電信號(hào)在不同訓(xùn)練負(fù)荷之間的差異，并探討體重因素的影響。 結(jié)果：時(shí)域分析顯示，8塊肌肉的MVE％值均隨平臺(tái)高度的增加而呈上升趨勢(shì)，以半腱肌最為明顯，與中位姿勢(shì)比較增高

12、有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05）。平臺(tái)各個(gè)高度各肌肉MVE％值都很大，有的甚至超過(guò)了100％。體重對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響（p>0.05）。頻域分析表明，脛骨前肌、腓腸肌、腹直肌MF及MPF值均隨平臺(tái)高度增加而增加，與中位姿勢(shì)比較頻譜右移（p<0.05）；豎脊肌MF、MPF值，都隨平臺(tái)高度增加而增加，與中位姿勢(shì)相比頻譜左移（p<0.05）；半腱肌、股二頭肌和股直肌MF、MPF值在各平臺(tái)水平與中性姿勢(shì)比沒(méi)有明顯變化（p>0.05）；斜方肌MF、MPF值