生物反饋技術(shù)在運(yùn)動(dòng)性疲勞監(jiān)控中的應(yīng)用研究.pdf

1、研究目的：機(jī)體不能保持特定的機(jī)能水平，或不能維持一定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度稱為運(yùn)動(dòng)性疲勞。運(yùn)動(dòng)性疲勞診斷手段的豐富與完善，一直是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的研究熱點(diǎn)。然而隨著現(xiàn)代競(jìng)技運(yùn)動(dòng)水平的快速提升，當(dāng)前疲勞監(jiān)控手段的片面性和局限性日益凸顯，甚至嚴(yán)重桎梏運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練科學(xué)化進(jìn)程。而融合了心率變異性（heart rate variability，HRV）、表面肌電圖（surface electromyography，sEMG）、皮膚電（skin conductance，

2、SC）和腦電圖（electroencephalogram，EEG）等的生物反饋技術(shù)(Biofeedback Technology，BT)，能否應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)性疲勞的診斷，能否有效緩解當(dāng)前疲勞監(jiān)控手段存在的突出痼疾，能否真正實(shí)現(xiàn)中樞疲勞、外周疲勞包括心肌疲勞的實(shí)時(shí)評(píng)鑒，能否有效建立運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)序圖用于判斷各型疲勞出現(xiàn)的先后順序？目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)論證仍較為匱乏。因此，本研究將BT引入運(yùn)動(dòng)性疲勞監(jiān)控領(lǐng)域，探討該技術(shù)復(fù)合指標(biāo)（HRV、sEMG、SC

3、、EEG）在運(yùn)動(dòng)員發(fā)生運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)的數(shù)值、曲線變化規(guī)律，闡明中樞疲勞、外周疲勞包括心肌疲勞之間的關(guān)系及可能存在的時(shí)序特點(diǎn)，同時(shí)論證該技術(shù)應(yīng)用可能帶來的價(jià)值作用，為運(yùn)動(dòng)性疲勞的監(jiān)控提供新的理論方法和實(shí)踐支持。
　　研究方法：本研究隨機(jī)遴選體育學(xué)院大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員16名，分為男子組（M組）和女子組（F組）。采用經(jīng)典的7級(jí)遞增負(fù)荷Bruce方案，以跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方式，使運(yùn)動(dòng)員逐步達(dá)到深度疲勞甚至力竭。同時(shí)驗(yàn)證反應(yīng)時(shí)、即刻最大心率、主觀感覺判斷（

4、rating of perceived exertion，RPE），以確定運(yùn)動(dòng)性疲勞的產(chǎn)生。通過自身前后對(duì)照與男女比較，分別測(cè)定BT復(fù)合指標(biāo)在安靜、疲勞、恢復(fù)時(shí)數(shù)值、曲線的不同變化特點(diǎn)，并建立運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)序特征圖。
　　研究結(jié)果：（1）疲勞時(shí)F、M組均顯示HRV指數(shù)顯著下降，但兩組HRV時(shí)域指標(biāo)（R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差，standard deviation，SDNN；全部相鄰R-R間期之差的標(biāo)準(zhǔn)差，standard deviation

5、of the differences，SDSD；相鄰R-R間期之差的均方根值，root mean square of successive differences，RMSSD；相鄰心搏R-R間期之差值大于50ms的心搏數(shù)占心搏總數(shù)的百分比，the percentage of all adjacent NN distances that differ＞50ms from each other，PNN50）、頻域指標(biāo)（LF功率值，power

6、 low frequency；HF功率值，power high frequency；低頻、高頻比，LF\HF）及竇性心律不齊（absolute sinus arrhythmia，SAa）上升，同時(shí)兩組sEMG振幅指標(biāo)（積分肌電，integrated electromyography，IEMG；均方根振幅，root mean square amplitude，RMS）上升，頻率指標(biāo)（平均功率頻率，mean power frequency，

7、MPF；中位頻率，median frequency，MF）下降，然而皮膚導(dǎo)電水平（skin conductance level，SCL）值則是M組下降，F(xiàn)組上升，可是兩組EEG各腦波（α波、β波、SMR波、θ波）功率譜值則又顯示顯著上升。（2）BT復(fù)合指標(biāo)曲線主要呈現(xiàn)兩種變化趨勢(shì)，可將其定為Ⅰ型、Ⅱ型趨勢(shì)圖。其中疲勞時(shí) HRVⅠ型曲線雖表現(xiàn)為呈周期性變化，但Ⅱ型則是數(shù)值區(qū)間、變化幅度驟升。而sEMGⅠ型曲線卻出現(xiàn)“震蕩穩(wěn)定期”

8、→“快速上升期”→“震蕩穩(wěn)定期”的變化，Ⅱ型則僅為變化幅度顯著上升。由于SC生物反饋技術(shù)指標(biāo)SCL存在基線分布差異，故需將安靜SCL均值高于8μs，列為高基線水平類（H類）；低于8μs列為低基線水平類（L類）。L類女子SCL疲勞曲線出現(xiàn)雙波峰，L類男子則是變化幅度劇增，H類女子出現(xiàn)“震蕩上升期”→“急速上升期”→“急速下降期”→“不應(yīng)期”的變化，H類男子卻出現(xiàn)“不應(yīng)期”→“急速上升期”→“急速下降期”→“震蕩上升期”的變化。雖然SCL變

9、化多樣，EEG曲線卻仍表現(xiàn)為兩型變化。其兩組疲勞曲線主要呈現(xiàn)三波峰現(xiàn)象以及波動(dòng)幅度的顯著增加。（3）依托BT建立的運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)序特征圖，顯示疲勞的時(shí)序?yàn)椤靶募。℉RV）→骨骼肌(sEMG)→腦（EEG）”。
　　研究結(jié)論：（1）運(yùn)動(dòng)性疲勞發(fā)生時(shí)，BT復(fù)合指標(biāo)表現(xiàn)出 HRV指數(shù)下降，HRV時(shí)域指標(biāo)（SDNN，SDSD，RMSSD，PNN50）、頻域指標(biāo)（LF功率值，HF功率值，LF\HF）、SAa上升，SCL值M組下降，F(xiàn)組上升，E

10、EG腦波（α波、β波、SMR波、θ波）功率譜值均上升等顯著的規(guī)律性變化。（2）BT復(fù)合指標(biāo)疲勞曲線主要呈現(xiàn)兩型變化趨勢(shì)圖，且多變現(xiàn)為變化幅度或數(shù)值波動(dòng)區(qū)間增加，曲線急劇上升、下降或四期變化以及周期改變、呈現(xiàn)三波峰等突出的特征性改變。（3）監(jiān)控運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)BT復(fù)合指標(biāo)呈現(xiàn)的特征性、規(guī)律性變化，可用于中樞疲勞、外周疲勞包括心肌疲勞的聯(lián)合監(jiān)控，并可為運(yùn)動(dòng)性中樞疲勞與外周疲勞描繪出程序圖。該程序圖顯示 BT監(jiān)控下的疲勞發(fā)生順序或?yàn)椤靶募。℉RV