王艷春 周思紅

(紹興文理學(xué)院 體育學(xué)院, 浙江 紹興312000)

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肌力流失對(duì)老年人肌力、肌電、肌動(dòng)圖及肌疲勞影響研究

王艷春 周思紅

(紹興文理學(xué)院 體育學(xué)院, 浙江 紹興312000)

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于老年人的肌力流失、肌肉機(jī)能變化方面的研究引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注。老年人肌力流失后的肌肉力量、肌電圖、肌動(dòng)圖、肌疲勞等方面的變化均有研究進(jìn)展，但多數(shù)限于單一領(lǐng)域，綜合考察可以發(fā)現(xiàn)：老年人因?yàn)槟挲g的原因會(huì)導(dǎo)致不同程度的肌力流失，肌力流失會(huì)造成肌肉力量、肌電與肌動(dòng)圖均發(fā)生改變，若不經(jīng)常運(yùn)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致肌力流失更加嚴(yán)重，若在運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的選擇等方面進(jìn)行科學(xué)干預(yù)，將會(huì)使這種肌力流失減輕，也會(huì)改善老年人的健康狀況。

老年人；肌肉力量；肌電圖；肌動(dòng)圖

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2014年中國(guó)13.67億人口中，60歲及以上的老年人占總?cè)丝诒壤秊?5.5%；65歲及以上人口占比10.1%。據(jù)WHO預(yù)測(cè)，到2050年，世界許多國(guó)家將進(jìn)入老齡化社會(huì)，特別在中國(guó)，超過(guò)60歲的老年人將達(dá)到35%的比例，成為世界上老齡化最嚴(yán)重的國(guó)家[1]。而因?yàn)槿丝诶淆g化將給社會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，特別是老年人的公共健康醫(yī)療問(wèn)題、老年人的生活質(zhì)量問(wèn)題等都成為相關(guān)研究人員及各國(guó)政府部門(mén)所關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。老年人因身體機(jī)能退化會(huì)導(dǎo)致生活質(zhì)量受到影響，如老年人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的退化，主要是肌肉、骨骼、關(guān)節(jié)的僵硬、虛弱造成失能的現(xiàn)象，從而使老年人行動(dòng)不便，運(yùn)動(dòng)功能受限，生活質(zhì)量受到影響[2]，此外，由于老年人除了身體老化帶來(lái)的健康問(wèn)題外，還會(huì)造成子女對(duì)老年人居家照顧的社會(huì)問(wèn)題，會(huì)對(duì)老年人的子女造成精神、經(jīng)濟(jì)等方面的壓力增大，因此導(dǎo)致醫(yī)療成本增加[3]。老年人身體衰退、行動(dòng)不便、跌倒現(xiàn)象增多等最主要的原因是肌肉功能下降、肌肉力量降低[4]，隨著人體的正常老化，肌肉力量與肌肉功能會(huì)出現(xiàn)顯著降低的現(xiàn)象，而這種肌肉功能的改變?cè)趪?guó)外普遍被稱為“肌力流失(sarcopenia)”，這是近年來(lái)才出現(xiàn)的新名詞[5,6]。

一、肌力流失是人體老化過(guò)程的肌肉功能變化

肌力流失是指肌肉質(zhì)量、力量與品質(zhì)流失的一個(gè)通稱[7]。有研究顯示，隨著年齡的增長(zhǎng)肌力流失會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，從40歲開(kāi)始，每10年肌肉質(zhì)量平均會(huì)流失5%[8]，特別是年齡到了65歲這種流失會(huì)更加迅速[9]。老年人因肌力流失很容易產(chǎn)生下肢虛弱無(wú)力而可能造成從床上或從椅子起身困難、步態(tài)緩慢、不平衡與跌倒的問(wèn)題[10]。因此，有研究者提出下肢肌力大小可預(yù)測(cè)老年人發(fā)生意外的幾率，可作為發(fā)生跌倒或住院醫(yī)療的指征之一[11]。其中股四頭肌的肌力對(duì)人體非常重要，膝關(guān)節(jié)伸時(shí)是股四頭肌起主要作用，人體在完成站立、行走、上下樓梯等動(dòng)作時(shí)就是股四頭肌發(fā)揮主要作用，如果股四頭肌肌力較弱就可能造成完成這些動(dòng)作出現(xiàn)不便與困難[12]，如果活動(dòng)過(guò)多，可能是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)受傷的主要危險(xiǎn)因素[13]。

由于老化而導(dǎo)致肌肉力量減弱已經(jīng)在等長(zhǎng)收縮與等張動(dòng)態(tài)收縮的研究中得到證實(shí)[14]。另外日?；顒?dòng)中，肌肉的爆發(fā)力在肌肉發(fā)揮收縮功能中作用非常大，有研究結(jié)果表明，隨著年齡的增長(zhǎng)，人體肌肉爆發(fā)力下降比肌肉力量下降更為明顯，分析認(rèn)為肌肉爆發(fā)力與肌肉的收縮速度關(guān)聯(lián)性非常大，肌肉收縮的速度主要受肌肉快肌纖維的影響，而隨著年齡增長(zhǎng)快肌纖維的老化非?？焓侵饕?，另外有研究顯示老年人肌力流失在爆發(fā)力與瞬發(fā)肌力下降的程度比最大肌力下降更為明顯[15]。瞬發(fā)肌力(explosive strength)指的是肌肉在短時(shí)間發(fā)揮出較大力量的能力，常用發(fā)力率(Rate of Force Development,RFD)表示。

二、肌力流失是造成老年人肌肉疲勞的主要原因

(一)老年人肌肉疲勞后的肌電圖特征

肌肉疲勞(muscle fatigue)是指人體的整個(gè)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)產(chǎn)生力量的能力降低， 但與任何情況所需的力量表現(xiàn)無(wú)關(guān)[16]。肌肉疲勞會(huì)影響主動(dòng)運(yùn)動(dòng)單位的肌纖維在電性上與力學(xué)上的特性改變，肌肉疲勞在電活動(dòng)上的改變，目前較多的研究報(bào)道主要是通過(guò)表面肌電圖(surface Electromyography, sEMG)采集到的信號(hào)來(lái)表現(xiàn)，特別是對(duì)肌肉在疲勞狀態(tài)時(shí)的電信號(hào)隨著時(shí)間的改變[17]。目前，通過(guò)肌電圖記錄、研究肌肉疲勞是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)常用的方法，肌電圖信號(hào)分析主要從時(shí)域和頻域兩方面進(jìn)行，時(shí)域分析常用積分肌電、平均振幅、均方根振幅等，反映出神經(jīng)、肌肉的機(jī)能狀態(tài)。而頻域分析常用中心頻率、平均功率頻譜等，反映出肌電信號(hào)能量按頻率分布的情況。Orizio等研究報(bào)道，在通過(guò)等長(zhǎng)負(fù)荷誘發(fā)產(chǎn)生的肌肉疲勞過(guò)程中，sEMG積分值呈現(xiàn)出單調(diào)遞增、頻譜分析的平均功率和中位頻率呈單調(diào)下降的趨勢(shì)，這種變化與肌肉的功能水平有關(guān)[18]。Vass?o研究認(rèn)為，衰老是人體一系列細(xì)胞形態(tài)和功能變化而導(dǎo)致肌肉功能的下降，特別是女性老年人肌肉組織更容易疲勞，這種疲勞會(huì)降低肌肉支配和運(yùn)動(dòng)控制。他通過(guò)對(duì)老年人進(jìn)行股直肌表面肌電圖和等速肌力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)光調(diào)節(jié)作用可以有效降低肌肉疲勞，但對(duì)肌肉等速肌力測(cè)試卻影響不大[19]。

許多研究探討老化與疲勞的關(guān)系，有研究利用電刺激方式或用針極肌電圖(侵體式)以及表面肌電圖(sEMG)偵測(cè)老化與肌肉疲勞的關(guān)系，提出老年人的肌肉疲勞程度比年輕人明顯，因老年人的肌肉力量比年輕人的明顯減弱，肌肉收縮較慢且也比年輕人較疲勞；研究在老年女性中認(rèn)知疲勞對(duì)神經(jīng)肌肉疲勞和前額葉皮層(PFC)的疲勞影響，通過(guò)對(duì)11名女性老年人以30%最大隨意收縮(100%MVC)進(jìn)行60分鐘間歇性的握力訓(xùn)練和60分鐘認(rèn)知疲勞(斯特魯普效應(yīng)試驗(yàn))，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知疲勞與握力訓(xùn)練后出現(xiàn)類(lèi)似的神經(jīng)肌肉疲勞的影響，要深入研究還需考慮到年齡、任務(wù)、認(rèn)知、鍛煉以及老年人的經(jīng)驗(yàn)等[20]。

張君梅探討了低強(qiáng)度身體訓(xùn)練結(jié)合運(yùn)動(dòng)表象訓(xùn)練(MIT)對(duì)于老年人肌肉力量的作用及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的適應(yīng)性改變。實(shí)驗(yàn)對(duì)所有研究參與者的右肘屈曲肌肉力量、表面肌電圖(EMG)、運(yùn)動(dòng)相關(guān)的皮質(zhì)電位(MRCP)、腦電頻率譜都進(jìn)行了測(cè)量[21]。

也有人提出肌肉疲勞與年齡或性別無(wú)關(guān)，甚至有的提出老年人比年輕人更不易疲勞，可能是因?yàn)槔匣沟寐±w維(type I)增加，而快肌纖維(type II)減少，使得老年人更能抵抗疲勞度所致[22]。

(二)老年人肌肉疲勞后的肌動(dòng)圖特征

隨著高科技產(chǎn)品的出現(xiàn)，近年來(lái)肌動(dòng)圖(Mechanomyography, MMG)作為一種新的生物信號(hào)被用來(lái)研究肌肉的功能，MMG是一種相當(dāng)簡(jiǎn)單非侵體式測(cè)量肌肉功能的方式，用以記錄肌肉收縮時(shí)側(cè)向振動(dòng)的力學(xué)顯像。相對(duì)應(yīng)肌肉收縮的神經(jīng)支配的電活動(dòng)可由肌電圖信號(hào)來(lái)反映，肌動(dòng)圖則可以反映運(yùn)動(dòng)單位在力學(xué)上的特性[23]，主要是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元透過(guò)運(yùn)動(dòng)單位活性誘發(fā)個(gè)別肌纖維收縮在空間-時(shí)間總和(spatio-temporal summation)所產(chǎn)生的力學(xué)振動(dòng)[24]，特別是在隨意肌收縮時(shí)，許多研究以最大隨意肌收縮(Maximal Voluntary Contraction, MVC)或次大隨意肌收縮(submaximal voluntary contraction)(通常以MVC的百分比表示，即%MVC) 來(lái)決定肌動(dòng)圖振幅與力量的關(guān)系。有研究發(fā)現(xiàn)力量結(jié)合有氧訓(xùn)練可以增強(qiáng)老年人的有氧能力，研究將老年男性和女性隨機(jī)分成有氧小組與綜合干預(yù)組兩組，綜合干預(yù)組的力量訓(xùn)練采用膝關(guān)節(jié)外展力量訓(xùn)練，大肌群進(jìn)行最大隨意收縮(100%MVC)訓(xùn)練后再進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)綜合干預(yù)對(duì)最大攝氧量的改善效果更好[25]。

肌動(dòng)圖的平均功率頻率(mean power frequency, MPF)振幅分別反映運(yùn)動(dòng)單位募集與放電的特性[26]，當(dāng)達(dá)到 100%MVC 時(shí)，肌動(dòng)圖振幅與力量表現(xiàn)呈線性指數(shù)關(guān)系，可能是由于慢肌纖維的募集移向快肌纖維收縮[27]；當(dāng)收縮水平大約在 80%MVC 時(shí)，肌動(dòng)圖振幅會(huì)降低可能是運(yùn)動(dòng)單位以高放電頻率的收縮融合或者因肌肉的硬度關(guān)系。肌動(dòng)圖振幅信號(hào)與力量的關(guān)系，被認(rèn)為主要受到肌肉硬度、質(zhì)量、長(zhǎng)度、肌肉與周?chē)橘|(zhì)的徐黏稠度，以及組織在肌肉與表面之間的收縮特性等因素影響[28]。因此，同時(shí)利用EMG和MMG對(duì)肌肉功能進(jìn)行測(cè)試，就能綜合研究肌肉內(nèi)部興奮-收縮耦合(excitation-contraction coupling)的電活動(dòng)特性與機(jī)械活動(dòng)特性，了解人體的神經(jīng)-肌肉運(yùn)動(dòng)控制策略(motor control strategies)[29]。

目前關(guān)于使用肌電圖對(duì)老年人進(jìn)行測(cè)試還存在一定分歧，部分研究人員認(rèn)為因?yàn)槔匣鶐?lái)的肌力流失，由于快肌纖維增加而慢肌纖維減少，可能使得老年人的爆發(fā)力下降比肌力下降還要明顯，因此很少有人使用肌動(dòng)圖作為研究工具，此外，老化的肌力流失與肌肉疲勞是否有關(guān)也是大家感興趣的問(wèn)題，但很少有人以肌動(dòng)圖作為研究老年人肌肉疲勞的工具。相反，另有一部分研究人員認(rèn)為肌動(dòng)圖已被使用在偵測(cè)正常人肌肉疲勞與力量相關(guān)研究中，他們認(rèn)為肌動(dòng)圖與肌電圖具有相同的研究?jī)r(jià)值，它可以偵測(cè)肌肉的中樞與外圍疲勞，尤其當(dāng)表面肌電圖不適用時(shí)，例如身體有長(zhǎng)期植入物或工作環(huán)境受到電器噪音干擾時(shí)，這對(duì)測(cè)試?yán)夏耆送瑯舆m合?？傊?，以肌動(dòng)圖作為工具研究老年人的肌肉疲勞現(xiàn)象，在國(guó)內(nèi)外對(duì)老年人的研究中還比較缺乏，值得進(jìn)一步關(guān)注。

三、衰老對(duì)老年人疲勞后肌肉力量影響的研究

國(guó)內(nèi)已有不少研究者對(duì)老化、肌力和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)研究。劉宇等探討肌力流失對(duì)肌肉質(zhì)量、最大肌力與爆發(fā)力的影響，并以肌動(dòng)圖觀察老年人股外肌在不同強(qiáng)度表現(xiàn)時(shí)運(yùn)動(dòng)單位的激活與老化對(duì)肌肉疲勞的影響。發(fā)現(xiàn)老年人在靜、動(dòng)態(tài)力量表現(xiàn)有肌力流失的現(xiàn)象，老化對(duì)爆發(fā)力影響遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)肌力影響[30]。甕長(zhǎng)水研究報(bào)道了老年人完成坐到站的動(dòng)作時(shí)，下肢完成這種與神經(jīng)肌肉功能相關(guān)的多關(guān)節(jié)閉鏈動(dòng)作時(shí)的下肢肌肉力量、協(xié)調(diào)性、反應(yīng)時(shí)等的表現(xiàn)[31]。

通過(guò)等速設(shè)備研究老年人肌肉機(jī)能變化的相對(duì)較多。姚遠(yuǎn)為了研究太極拳鍛煉對(duì)老年人下肢肌肉力量的影響，采用Cybex II+等速肌力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)老年人進(jìn)行肌力測(cè)試,采用太極拳運(yùn)動(dòng)作為干預(yù)因子,對(duì)經(jīng)過(guò)16周太極拳練習(xí)的老年人的膝關(guān)節(jié)肌肉力量進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比運(yùn)動(dòng)前后的肌力變化，選取屈、伸肌群的肌力指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)和對(duì)照組相比較，男、女運(yùn)動(dòng)組的屈、伸膝肌群的耐力指標(biāo)均顯著性提高,通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)組運(yùn)動(dòng)前后的指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn),肌力測(cè)試指標(biāo)除屈、伸肌的爆發(fā)力指標(biāo)外，其他測(cè)試指標(biāo)均出現(xiàn)顯著性差異。本項(xiàng)研究結(jié)果為老年人正確鍛煉下肢肌肉力量，以及如何通過(guò)太極拳運(yùn)動(dòng)來(lái)提高老年人的抗衰老機(jī)理提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)[32]。丁華麗通過(guò)采用Cybex II+等速肌力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)持續(xù)踢毽鍛煉的老年人肌肉力量進(jìn)行了研究，研究對(duì)象為廣州市128名中老年人，并且有兩年持續(xù)踢毽的運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷，主要測(cè)試受試者膝關(guān)節(jié)的屈、伸肌群力量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)持續(xù)踢毽對(duì)男、女膝關(guān)節(jié)屈、伸肌群的耐力、爆發(fā)力等指標(biāo)均有顯著性改善[33]。俞捷研究報(bào)道老年人長(zhǎng)期健身走對(duì)下肢肌力的影響。選擇的研究對(duì)象為健身走隊(duì)老年人29人和無(wú)經(jīng)常性鍛煉老年人28人。采用Keylink等速側(cè)力系統(tǒng)對(duì)兩組老年人膝關(guān)節(jié)伸屈肌群進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試。發(fā)現(xiàn)健身走鍛煉對(duì)老年人下肢肌力有促進(jìn)作用，男性老年人下肢肌力顯著大于女性[34]。胡偉民為了研究采用不同方式鍛煉對(duì)老年人膝關(guān)節(jié)屈伸肌力的影響情況，主要選擇以推拿、功法、易筋經(jīng)操練為鍛煉方式的老年人進(jìn)行研究，通過(guò)比較推拿、功法、易筋經(jīng)三種鍛煉方式對(duì)老年人右膝關(guān)節(jié)肌肉力量的影響，發(fā)現(xiàn)定勢(shì)站樁30秒易筋經(jīng)鍛煉對(duì)改善老年人的膝關(guān)節(jié)效果最佳，推薦為改善老年人膝關(guān)節(jié)肌肉力量的有效鍛煉方式[35]。

四、小結(jié)

綜上所述，正常老化在神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的變化，會(huì)產(chǎn)生肌力流失，這是人體在復(fù)雜的層級(jí)系統(tǒng)(hierarchical system)中基礎(chǔ)細(xì)胞的老化過(guò)程與細(xì)胞適應(yīng)的結(jié)果，這結(jié)果成為老年人脆弱與行動(dòng)不便甚至失能的頭號(hào)敵人，肌力流失會(huì)對(duì)老年人的日常生活造成影響，目前因?yàn)榧×α魇?duì)老年人的肌肉力量、肌電與肌動(dòng)圖等方面的影響均有研究報(bào)道，特別是通過(guò)等速設(shè)備對(duì)老年人肌肉力量的影響報(bào)道較多，綜合研究報(bào)道相對(duì)較少。此外，如何了解老年人肌力流失時(shí)的身體特征，如何避免肌力流失過(guò)快是目前體育運(yùn)動(dòng)工作者關(guān)注的研究?jī)?nèi)容，如老年人在力量表現(xiàn)上的改變-最大肌力與爆發(fā)力-是否可以反映在肌電圖與肌動(dòng)圖信號(hào)上？肌力流失與肌肉疲勞是否有關(guān)聯(lián)？常運(yùn)動(dòng)老年人與不常運(yùn)動(dòng)老年人身體變化的特征表現(xiàn)在哪些方面？等等。都是今后需要深入研究的內(nèi)容。

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(責(zé)任編輯 魯越青)

Review of Muscle Strength, Electromyography, Mechanomyography and Muscle Fatigue After Sarcopenia Among the Aged

Wang Yanchun Zhou Sihong

(School of Physical Education, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000)

recent years, domestic and foreign research on the loss of muscle strength and muscle function has aroused wide interest in the academic field. Though there is great progress in the researches concerning the change in muscle strength, muscle electromyography, muscle action figure and muscle fatigue, etc. after the loss of muscle strength, most of them are confined to a single field. A comprehensive survey can demonstrate the fact that elderly people will suffer a loss of muscle strength of different degrees because of their age, which will, in turn, lead to the change in muscle strength, EMG and mechanogram, and that irregular exercise will lead to more serious loss of muscle strength and that the health status of the elderly will be improved if the movement mode and the choice of sports are scientifically intervened to prevent the muscle from getting lost.

elderly people; muscle strength; electromyography; mechanomyography

2016-06-27

浙江自然科學(xué)基金一般項(xiàng)目“老年人肌力流失對(duì)肌肉活動(dòng)的特性與力學(xué)振動(dòng)特性的影響”(編號(hào)：LY14C110001)。

王艷春(1969-)，女，山西曲沃人，實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：運(yùn)動(dòng)人體機(jī)能、運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)。

10.16169/j.issn.1008-293x.j.2016.12.023

G804.6

A

1008-293X(2016)12-0105-05