第十五章 运动性肌肉疲劳

关。
多数研究认为，造成MPF单调递减的原因是运动负荷引起的肌肉代谢性酸中毒， 后者通过对兴奋传导速度和动作电位波形的影响而造成MPF下降。为此，人们常将 MF和MPF的下降斜率作为肌肉疲劳的指数（Muscle fatigue index）来评价局部肌 肉的疲劳程度。 优点：与MVC 和最大电刺激肌力检测相比具有操作简便和局部性良好的优点。
一、运动性肌肉疲劳及其检测
（一）运动性肌肉疲劳概述 1、运动性肌肉疲劳的定义 运动性肌肉疲劳（Exercise-induced muscle fatigue）：运动引起的肌肉收缩 产生最大主动收缩力量（Maximal voluntary contraction,MVC）或者最大输出 功率(Maximal power output)暂时性下降的生理现象。 研究发现：无论在持续性还是间断性的最大、亚最大以及中小强度运动中，
sEMG 应用于局部肌肉疲劳研究的理论基础：信号特征与被检肌肉疲劳程度的外 在数值关联以及内在生理学的因果关联。 运动生理学研究发现，动态和静态运动负荷诱发肌肉疲劳过程中主要运动肌的 平均功率（Mean power frequency, MPF）和中位频率（Median frequency, MF） 均呈单调递减变化，变化率大小取决于运动强度并与肌肉疲劳度或肌肉耐力明显相
两指标分别代表静态和动态肌肉活动条件下的肌肉最大抗阻能力，是检测和评
价运动性肌肉疲劳的基本生理学指标。 检测方法：①MVC常用的测量工具包括握力计、背力计和各种类型的拉力和压
力传感器等，分别用于握力、背伸肌力以及其他等长肌力的检测。
②最大做功功率通常采用等速肌力测试系统（Isokinetic system）和各种类型的测 功仪（Ergometer）进行。 适用范围：主要适用于四肢肌肉，而对于其他一些力学关系比较复杂部位（如 肩部、腰部）的肌肉疲劳的评价则效度较低。此检测容易受主观努力程度的影响。
发生的主要部位：大脑；外周反馈信息作用；脊髓运动神经元兴奋性；外周分支
的兴奋损失；突触前衰减。
（2）外周性疲劳
侧重研究发生在运动肌本身的神经肌肉信 息传递、兴奋——收缩偶联和能量代谢等生 理生化过程及其诱发运动性疲劳的途径和方 式（外周机制）。 主要部位：突触前衰减；动作电位接头传 递障碍；动作电位传导障碍；兴奋——收缩 耦联；肌质网钙离子释放；钙离子与肌钙蛋
使CNS对外周肌肉收缩力的控制达到最佳化，同时避免过强的肌肉收缩造成自
身损伤。
运动负荷诱发包括肌肉在内的器官、系统和整体生理功能和运动能力的下降。 其中由于肌肉是实现人体运动的动力性器官并对运动成绩发挥首要作用，故研 究和探讨运动性肌肉疲劳的基本规律、产生原因和机制成为运动性疲劳研究的 核心内容。
4、中枢激活检测
中枢激活（Central activation, AV）：中枢神经系统是发动和控制人体肌肉随意运 动的核心机构，它通过对脊髓运动神经元放电频率以及运动单位募集（Motor unit
白结合；横桥形成；横桥循环；肌质网钙离
子摄取。 人体从事不同运动强度的各种形式运
动所引发的肌肉疲劳的中枢机制和外周机制
既难以区分，也不尽相同。它们是共同构成 运动性肌肉疲劳的两个重要因素。
（二）ห้องสมุดไป่ตู้动性肌肉疲劳检测方法
运动性肌肉疲劳的检测通常分为直接检测法和间接检测法，前者直接检测运 动肌最大运动抗阻能力，后者则主要依据肌肉疲劳过程中其他相关的生理生化指 标变化来评价疲劳的程度，此外，人体主观疲劳感也是常用的评价指标。 1、MVC和最大做功功率检测
2、最大电刺激肌力检测 检测方法：采用电刺激直接作用于支配被检肌肉的传出神经或者肌肉本身，诱 发肌肉收缩所产生的最大抗阻能力。 适用范围：主要用于手部肌肉和部分上下肢肌肉力量的评价。 优点：最大电刺激肌力能够在一定的程度上减小MVC测试过程中的主观努力程 度效应，但是由于个人最大电刺激主观耐受性的差异，仍然无法消除该因素对疲 劳检测结果的影响。 3、表面肌电检测 表面肌电（Surface electromyograph,sEMG）信号：是神经肌肉系统活动时的 生物电变化经表面电极引导、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号， 其振幅为0-5000μV，频率30-350Hz。 研究表明：sEMG信号源于大脑运动皮层控制之下的脊髓α运动神经元的生物电 活动，形成于众多外周运动单位在时间和空间上的总和。信号的振幅和频率特征 变化取决于不同肌肉活动水平功能状态下的运动单位活动同步化、肌纤维募集以 及和肌纤维兴奋传导速度下降等相关的生理性因素。 测定意义：在控制良好的条件下，sEMG 信号活动的变化在很大程度上能够定 量反映人体运动的局部肌肉疲劳、肌肉活动水平和肌肉激活模式等肌肉活动特征 的变化规律，能够揭示运动性肌肉疲劳的机理和对肌肉活动进行系统分析。
功能力的变化不是由肌肉自身代谢因素决定的，而是中枢神经系统（CNS）不 断根据对来自心脏、肌肉、呼吸和代谢等各种外周以及脑自身感觉传入信息的中
枢整合作用，主动调整其肌肉运动单位活动控制指令的结果。
肌肉智慧假说（Muscle wisdom hypothesis）：该学说认为肌肉疲劳过程中运 动单位放电频率下降是CNS适应外周肌细胞收缩行为变化的结果。其目的在于
突变模型（Catastrophe model）：该模型认为运动性肌肉疲劳是肌肉能源物
质耗竭、代谢产物积累以及肌肉兴奋性降低等多种外周性因素变化引起的一种肌 肉收缩功能改变，是肌肉活动引起的一个被动的和不可避免的生理学现象。
中枢控制器模型（Central governor model）：该模型认为运动过程中肌肉做
运动性肌肉疲劳的发生和发展均伴随全部运动过程，但疲劳发展的速度和程度
与运动负荷强度、运动持续时间和运动训练水平等影响因素有关。
2、运动性肌肉疲劳的分类
（1）中枢性疲劳
主要强调发生在中枢神经系统（Central nervous system,CNS）中的神经生理、 生化过程及其在运动性肌肉疲劳发生发展过程中的作用（中枢机制）。