靜態(tài)姿勢和跳臺訓練負荷的肌電研究.pdf

1、肌肉骨骼疾患是一種與工作有關的一類疾病，包括肌肉骨骼系統(tǒng)的各個部位的損傷，常見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，它越來越引起人們的關注。據(jù)估計，在歐盟成員國中，每年肌肉骨骼疾患造成的損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.5-2％[1]。肌肉骨骼疾患一方面導致經(jīng)濟的損失；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]。所以對它的識別、檢測、評價和控制及發(fā)病機制都是值得研究的問題。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、重復運動和振動導致的病理生理結(jié)果[3]。表面肌電圖是一種實時有效無創(chuàng)的評價肌肉活動的方法。所以我們希望能通過肌電圖來檢測肌肉的負荷，研究探討合適的勞動姿勢,從而減少肌肉骨骼疾患的發(fā)生。根據(jù)職業(yè)活動中常見的工作姿勢，我們設計了兩種實驗，一是對靜態(tài)姿勢負荷的研究，另一是跳臺落地負荷的研究。 第一部分 靜態(tài)姿勢負荷的肌電研究 目的： 以表面肌電圖分析技術(shù)測定評價靜態(tài)勞動姿勢的負荷，對靜態(tài)姿

3、勢勞動進行分類或分級，并尋找上肢靜態(tài)作業(yè)的適宜姿勢，為工效學設計提供科學依據(jù)。 方法： 以14名男性大學生志愿者為對象，他們無肌肉骨骼疾患，且實驗前24h無劇烈活動。在實驗室模擬勞動中常見的工作姿勢，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。每種姿勢負荷持續(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)姿勢維持期間測定肱橈肌、肱二頭肌、三角肌和斜方肌的肌電信號。在靜態(tài)姿勢之前，測定上述肌肉的最大隨意收縮肌力，同時測定此間的肌電，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)姿勢結(jié)束后，即Borg量表詢問每個對象勞累感覺的評分（rating

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

6、 結(jié)果： 時域分析顯示，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-反應的關系。上抬姿勢45 o時，各肌肉MVE％與其中位姿勢的差異沒有統(tǒng)計學意義（p>0.05），而上抬90 o、135 o、180 oMVE％與中位姿勢比較，差異則有統(tǒng)計學意義（p<0.05）。外展姿勢45 o時，肱二頭肌、斜方肌MVE％與中位姿勢比較差異沒有統(tǒng)計學意義（p>0.05），三角肌各角度間的MVE％差異有統(tǒng)計學意義（p<0

7、.05）。在前伸姿勢20cm，肱橈肌MVE％與中性姿勢比較差異有統(tǒng)計學意義（p<0.05），其余肌肉MVE％差異沒有統(tǒng)計學意義（p>0.05）。Borg量表RPE評分也隨著上抬角度、外展角度、前伸距離增加而升高，且呈劑量-反應關系。不同姿勢下，RPE評分與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，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，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，只是在不同姿勢的變動沒有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，其姿勢負荷逐漸升高。在偏離中性姿勢較少的位置，如上抬、外展45 o和前伸20cm時，肌肉應激較低（有些肌肉MVE％與中性姿勢的差別尚無顯著性）。這說明，手臂在勞動中

9、應該在靠近身體的位置操作。在實際工作中，無法保證中性姿勢情況下，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)果為勞動姿勢的工效學設計提供了科學依據(jù)。 肌電的時域指標MVE％能作為反映無外負荷時的靜態(tài)姿勢負荷的適宜指標，頻率指標MPF,MF也能反應應激疲勞，但在無外負荷時變化趨勢不明顯。 Bo

10、rg量表RPE分值與MVE％變化一致，從心理和生理學兩個方面一致反映了手臂靜態(tài)姿勢負荷。 手臂靜態(tài)姿勢負荷在生理和生物力學評價有一定差別。 第二部分：跳臺訓練負荷的肌電研究 目的：利用表面肌電信號監(jiān)測方法評價某空降兵跳臺訓練中主要受累肌肉負荷，探討肌肉骨骼損傷的危險因素，并給出訓練改進意見。 方法：空降兵某部38名男性志愿者，依次由1.0m、1.5m、2.0m高的平臺模擬跳傘姿勢跳落，落地時姿勢不變。實時

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。中位姿勢時的肌電信號作為對照，每次跳臺訓練之前測量各肌肉的最大負荷肌電信號，并依此標化實驗動作各肌肉肌電RMS值（MVE％）。采用時域RMS與頻域MF、MPF指標比較分析各肌肉肌電信號在不同訓練負荷之間的差異，并探討體重因素的影響。 結(jié)果：時域分析顯示，8塊肌肉的MVE％值均隨平臺高度的增加而呈上升趨勢，以半腱肌最為明顯，與中位姿勢比較增高

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