孫 科，魏文哲，趙之光

在競技體育訓(xùn)練和大眾健身領(lǐng)域，通常認(rèn)為需要通過大強(qiáng)度訓(xùn)練才能達(dá)到增肌的目的（ACSM Position Stand，2009；Earle et al.，2003），低于65% 1RM強(qiáng)度的訓(xùn)練很少會增加肌肉的大小或力量（Kraemer et al.，2004）。而大強(qiáng)度訓(xùn)練則可能產(chǎn)生一些不利后果，如：易引起較大程度的疲勞，影響其他訓(xùn)練內(nèi)容和日常生活，運(yùn)動系統(tǒng)承受較大的外力，運(yùn)動損傷的風(fēng)險較大等。在近些年，加壓訓(xùn)練（KAATSU training），又稱血流限制訓(xùn)練（blood flow restricted training，BFR training）被許多學(xué)者研究。在這種訓(xùn)練中，將特制的綁帶綁在練習(xí)者的上肢或下肢近端，通過向綁帶內(nèi)置的氣囊充氣對肢體施加一定壓力，進(jìn)而使血液循環(huán)受到適度限制，并在這種狀態(tài)下進(jìn)行低強(qiáng)度訓(xùn)練。已有研究證實(shí)，加壓訓(xùn)練可以用很小的負(fù)荷（20%～30% 1RM）刺激肌肉增長、提高肌肉力量（吳旸 等，2019；Barcelos et al.，2015；Daeyeol et al.，2016；Hernandez et al.，2013；Laurentino et al.，2008）。因其訓(xùn)練強(qiáng)度很低，運(yùn)動損傷風(fēng)險也較低（Takarada et al.，2000）。加壓訓(xùn)練可能通過多種機(jī)制刺激肌肉生長。限制血液流動會引起局部肢體缺氧及乳酸的大量堆積，從而募集額外的快肌纖維參與運(yùn)動（Takarada et al.，2006）。而在運(yùn)動過程中動員額外的快肌纖維可能是加壓訓(xùn)練誘發(fā)肌肉肥大、肌力增強(qiáng)的原因之一（Takarada et al.，2000）。另外，低強(qiáng)度加壓訓(xùn)練可以顯著增加胰島素樣生長因子-1（Insulin like growth factor-1，IGF-1）濃度（Seo et al.，2016），這是促進(jìn)肌肉肥大的重要生理學(xué)機(jī)制（Abe et al.，2005）。此外，在加壓訓(xùn)練時，靜脈血流受到限制，會造成肢體遠(yuǎn)端出現(xiàn)“靜脈池效應(yīng)”，從而誘發(fā)肌細(xì)胞腫脹效應(yīng)（Yasuda et al.，2012），這也被認(rèn)為可導(dǎo)致肌肉肥大（Loenneke et al.，2012）。

上述研究表明，除了激素機(jī)制以外，其他機(jī)制的作用部位主要是被限制血流的肢體遠(yuǎn)端。與這些增肌機(jī)制相對應(yīng)，以往研究多報道加壓訓(xùn)練可引起血流限制部位肌肉的圍度和力量的增加（盛菁菁 等，2019；Barcelos et al.，2015；Daeyeol et al.，2016；Hernandez et al.，2013；Laurentino et al.，2008），對其他部位的研究相對較少。Madarame等（2008）發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行常規(guī)的中低阻力上肢力量練習(xí)后再進(jìn)行下肢加壓訓(xùn)練，會增大上肢訓(xùn)練的增肌效果。另有研究發(fā)現(xiàn)，加壓訓(xùn)練不僅使血流受限部位肌肉出現(xiàn)肥大，未受限的近端肌肉也出現(xiàn)肥大，下蹲、屈腿加壓練習(xí)可增加臀大肌的橫截面積（Abe et al.，2005），臥推加壓訓(xùn)練可增加胸大肌的橫截面積（Yasuda et al.，2011）。這種效果轉(zhuǎn)移（Cross-transfer effect）的范圍和程度似乎與訓(xùn)練的動作形式和運(yùn)動強(qiáng)度等因素有關(guān)，比如，慢速加壓步行提高了大腿、小腿肌肉橫截面積，但對臀大肌和髂腰肌無影響（Sakamaki et al.，2011）。

這些訓(xùn)練效果的轉(zhuǎn)移機(jī)制尚不十分明確，轉(zhuǎn)移的部位似乎只包括與四肢骨相連的肌肉，對距加壓部位更遠(yuǎn)，但對于也參與運(yùn)動的軀干肌肉有的影響卻鮮見報道。有證據(jù)表明，加壓訓(xùn)練可導(dǎo)致參與運(yùn)動肌肉的肌電振幅值增加（Takarada et al.，2000；Tomohiro et al.，2009），而這一反應(yīng)是加壓訓(xùn)練誘發(fā)肌肉肥大的重要因素（Takarada et al.，2000）。鑒于腰部肌肉在維持人體姿勢、預(yù)防下腰疼痛中的重要作用，以往少有針對加壓訓(xùn)練對下肢后群肌肉、腰部肌肉活動影響的研究。因此，本研究采用硬拉練習(xí)，研究血流限制對硬拉動作中下肢、臀部和腰部肌肉活動的影響，探討下肢肌肉和軀干肌肉之間可能發(fā)生的協(xié)同作用，以及血流限制對肌肉活動影響的程度和范圍。

1 研究對象與方法

1.1 受試者

受試者為10名健康男性，均被告知測試程序以及其中的風(fēng)險和益處，并自愿參與本研究。所有受試者在研究前沒有參加過系統(tǒng)的專項(xiàng)力量訓(xùn)練。

表1 實(shí)驗(yàn)對象基本情況Table 1 Basic Information of Subjects n=10

1.2 運(yùn)動方案

所有受試者進(jìn)行自身對照實(shí)驗(yàn)，分別在血流限制狀態(tài)（加壓組）和無血流限制狀態(tài)（對照組）進(jìn)行低強(qiáng)度硬拉練習(xí)。隨機(jī)選取半數(shù)受試者首先在限制血流狀態(tài)下練習(xí)，間隔72 h后再進(jìn)行常規(guī)練習(xí)，另外半數(shù)受試者則相反。使用相當(dāng)于20%最大靜力力量的杠鈴進(jìn)行4組硬拉練習(xí)，練習(xí)方案：第1組 30次×4 s/次，間歇30 s，第2組 15次×4 s/次，間歇30 s，第3組 15次×4 s/次，間歇30 s，第4組 15次×4 s/次。

1.3 硬拉最大靜力測試和動作要求

鑒于大重量硬拉動作有一定風(fēng)險性，受試者缺乏專業(yè)的力量訓(xùn)練經(jīng)歷，因此采用測力臺和杠鈴架進(jìn)行硬拉最大靜力測試。測試方法如圖1所示，將杠鈴桿固定在平齊受試者小腿中點(diǎn)的高度，受試者站到測力臺上，稱量體重，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后測力臺示數(shù)清零；受試者俯身雙手握住杠鈴桿，保持膝關(guān)節(jié)微屈和軀干平直姿勢，通過髖關(guān)節(jié)后伸動作，以標(biāo)準(zhǔn)硬拉姿勢向上持續(xù)最大用力3～5 s，測力設(shè)備記錄測得的最大壓力，作為該名受試者的最大硬拉力量。休息3 min后，重復(fù)測試1次，取2次測試的最大值，將此數(shù)值乘以20%，即為練習(xí)使用的重量。練習(xí)過程中始終保持膝關(guān)節(jié)微屈和軀干平直姿勢，僅通過髖關(guān)節(jié)后伸完成動作。動作最低點(diǎn)為杠鈴到達(dá)小腿中點(diǎn)，最高點(diǎn)為髖關(guān)節(jié)不完全伸直，杠鈴即將觸碰身體時。每個動作的拉起和放下階段各2 s。

圖1 硬拉最大力量測試動作Figure 1. Deadlift Maximum Force Measurement

1.4 血流限制方案

在加壓訓(xùn)練開始前，受試者站立，在其每側(cè)大腿臀橫紋位置，垂直大腿縱軸方向纏繞一條專用的彈性綁帶（KAATSUMASTER，日本）。綁帶內(nèi)裝有氣囊，與氣壓控制系統(tǒng)相連，該系統(tǒng)可以監(jiān)測和控制壓力。為使受試者下肢的血管逐漸適應(yīng)血流限制帶來的血壓變化，需逐漸提高充氣壓力：綁好后，向綁帶內(nèi)充氣，直至氣壓達(dá)到100 mm Hg，持續(xù)20 s，釋放氣壓5 s；然后充氣至120 mmHg，保持20 s，再釋放5 s。重復(fù)這一過程，直到最終氣壓達(dá)到200 mmHg（圖2）。

圖2 血流限制綁帶位置Figure 2. The Location of BFR Band

1.5 肌電測試方案

在運(yùn)動過程中，利用表面肌電測試儀（Wave Plus肌電儀，意大利）和3M銀-氯化銀電極片采集受試者右側(cè)豎脊肌、臀大肌、股二頭肌的肌電信號，具體位置分別為平齊髂嵴高度的豎脊肌隆起處、臀大肌中部隆起處、大腿后面中位高度豎直中線外側(cè)。使用雙電極片測試，二者連線與肌纖維走向一致。電極粘貼前，用酒精棉擦拭皮膚，以降低皮膚阻抗，保證電極良好附著。選取指標(biāo)為反映肌肉激活程度的振幅均方根（RMS），在原始肌電圖上選取肌肉用力的范圍，取RMS平均值。將最大力量測試時獲得的每塊肌肉的肌電RMS定義為該名受試者的最大值，在各組運(yùn)動中獲得的肌電RMS值除以最大值，稱為RMS標(biāo)準(zhǔn)值，以實(shí)現(xiàn)在不同受試者間的標(biāo)準(zhǔn)化。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

所有數(shù)據(jù)都表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）。運(yùn)用SPSS 20.0軟件采用重復(fù)測量方差分析（repeat measure ANOVA）對加壓組和對照組每組運(yùn)動過程中的肌電RMS標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，對加壓組和對照組之間的對比采用配對t檢驗(yàn)，統(tǒng)計學(xué)意義為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 全部硬拉運(yùn)動中各肌肉激活程度

對全部4組硬拉運(yùn)動的肌電數(shù)據(jù)進(jìn)行整體統(tǒng)計，結(jié)果顯示，從整體運(yùn)動中肌肉激活程度來看，加壓組的臀大肌、股二頭肌RMS標(biāo)準(zhǔn)值顯著大于對照組（P＜0.05），豎脊肌則無顯著性差異（圖3）。

圖3 全部硬拉運(yùn)動中各肌肉RMS標(biāo)準(zhǔn)值Figure 3. The Normalized RMS during All Deadlift Exercise

2.2 各組硬拉運(yùn)動中肌肉激活程度

分別統(tǒng)計受試者每組訓(xùn)練的RMS標(biāo)準(zhǔn)值，可以觀察在4組練習(xí)過程中的肌肉活動變化情況。通過ANOVA分析，加壓組臀大肌和股二頭肌RMS標(biāo)準(zhǔn)值與運(yùn)動組數(shù)的交互作用呈現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05，圖4），對照組各肌肉則均無顯著性差異（P＞0.05）。加壓組第4組與第1組相比，各肌肉RMS標(biāo)準(zhǔn)值增加幅度分別為15.0%，24.5%和31.5%，臀大肌在第3、4組訓(xùn)練，股二頭肌在第2、3、4組訓(xùn)練的RMS標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05，圖4），與圖3的結(jié)果一致。

圖4 每組硬拉運(yùn)動中3塊肌肉RMS標(biāo)準(zhǔn)值Figure 4. The Normalized RMS of Three Muscles during Every Sets of Deadlift Exercise

圖5 是一名受試者在各組硬拉運(yùn)動中各肌肉原始肌電圖?？梢钥闯?，這名受試者在進(jìn)行加壓訓(xùn)練時肌電振幅值較大，各組內(nèi)也呈現(xiàn)出了振幅的遞增趨勢。

圖5 一名受試者全部4組硬拉運(yùn)動中各肌肉原始肌電圖Figure 5. The Original EMG Electromyogram of One Subject During All the 4 sets of Deadlift Exercise

3 討論

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

加壓訓(xùn)練的增肌效應(yīng)已被文獻(xiàn)證實(shí)。根據(jù)其增肌機(jī)制和練習(xí)時的感受，以往多研究加壓訓(xùn)練對四肢遠(yuǎn)端，如大腿、上臂等部位的訓(xùn)練效果（魏佳 等，2019；Barcelos et al.，2015；Daeyeol et al.，2016；Hernandez et al.，2013；Laurentino et al.，2008）。也有少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，加壓訓(xùn)練對非血流限制部位的肌肉也有訓(xùn)練效應(yīng)。Madarame等（2008）發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行常規(guī)的中低阻力上肢力量練習(xí)后再進(jìn)行下肢低阻力加壓訓(xùn)練，會使上肢的訓(xùn)練效果更為明顯。對此，該作者認(rèn)為可能是下肢加壓訓(xùn)練引起的激素變化促進(jìn)了上肢訓(xùn)練效果的提高。有研究發(fā)現(xiàn)，不僅限制部位遠(yuǎn)端肢體肌肉出現(xiàn)肥大，近端肌肉也出現(xiàn)肥大。Abe等（2005）發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行加壓下蹲、屈腿練習(xí)后，股四頭肌、股二頭肌和臀大肌橫截面積均顯著增加，幅度分別為7.7%、10.1%和9.1%。在上肢方面，低強(qiáng)度加壓訓(xùn)練使肱三頭肌、胸大肌橫截面積也分別增加了4.9%、8.3%，與高強(qiáng)度常規(guī)訓(xùn)練效果接近（Yasuda et al.，2011）。也有研究顯示出不同的結(jié)果，Sakamaki等（2011）發(fā)現(xiàn)，慢速加壓步行練習(xí)會顯著提高大腿、小腿肌肉橫截面積，而臀大肌和髂腰肌則無變化。

以往下肢加壓訓(xùn)練中，所使用的充氣綁帶的氣壓一般在160～250 mmHg之間，訓(xùn)練強(qiáng)度在15%～40% 1RM之間（Barcelos et al.，2015；Daeyeol et al.，2016；Hernandez et al.，2013；Laurentino et al.，2008），所以，本研究把充氣綁帶氣壓定為200 mmHg，負(fù)重定為20%硬拉靜力力量。因最大靜力力量可能比1RM大10%左右（魏文哲 等，2014），但因?yàn)楸狙芯坎捎玫氖?0%的低強(qiáng)度，理論上與20% 1RM的差異僅在2%左右。本研究采用了4組練習(xí)方式，也是參考了針對血流限制狀態(tài)對肌肉肌電活動相關(guān)研究中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案（Yasuda et al.，2011，2014），固定重復(fù)次數(shù)的運(yùn)動可以保證受試者之間的可對比性及自身前后一致性。

3.2 血流限制對肌電活動的影響

在強(qiáng)度較低且穩(wěn)定的運(yùn)動負(fù)荷中，運(yùn)動單位的激活順序已被認(rèn)為是由size原則所決定。在該原則中，慢肌纖維（較小的運(yùn)動單元）首先募集，當(dāng)其功能下降時，快肌纖維（較大的運(yùn)動單元）隨之補(bǔ)充，并逐漸增加（Henneman et al.，1965）。隨著肌肉疲勞的發(fā)生和發(fā)展，肌電振幅值逐漸升高（王健 等，2003）。

在低強(qiáng)度加壓訓(xùn)練中，動脈、靜脈血流受到限制，綁帶遠(yuǎn)端肢體肌肉內(nèi)乳酸濃度增加，氧供應(yīng)相對不足（Takarada et al.，2000），為了彌補(bǔ)能量供應(yīng)變化導(dǎo)致的發(fā)力不足，更多快肌纖維參與運(yùn)動（Bigland et al.，1986；Leonard et al.，1994；Moritani et al.，1986）。在常規(guī)訓(xùn)練中也會發(fā)生以上現(xiàn)象，加壓訓(xùn)練則加劇了以上各種變化的程度，所以導(dǎo)致募集了更多的肌纖維參與運(yùn)動。加壓訓(xùn)練誘導(dǎo)的肌肉激活程度增加可能是既往研究中加壓訓(xùn)練引起肌肉肥大的一個重要因素（Takarada et al.，2000；Yasuda et al.，2012）。

本研究結(jié)果顯示，加壓狀態(tài)下進(jìn)行硬拉練習(xí)，顯著增大了臀大肌、股二頭肌的RMS標(biāo)準(zhǔn)值（P＜0.05），與對照組相比提高幅度分別為13.5%和26.0%；這3塊肌肉的第4組與第1組相比，提高幅度分別為15.0%，24.5%和31.5%，基本符合理論分析和前人的研究，但增加幅度略小于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。在Takarada等（2000）的研究中，100 mmHg 壓力限制血流使40% 1RM負(fù)重屈肘的積分肌電值提高了約40%，接近無血流限制時80% 1RM負(fù)重的積分肌電。在Yasuda等（2009）的研究中，以動脈壓的壓力限制血流使30% 1RM臥推后肱三頭肌的積分肌電值由占MVC肌電振幅的40%提高到了60%。在相同的用力時間內(nèi)，RMS和積分肌電值在一定程度上均能反映肌肉放電大小，它們占最大力量的百分比可以互相對比（王瑞元 等，2012）。

這種結(jié)果可能與硬拉動作模式有關(guān)。在本研究的硬拉動作中，髖關(guān)節(jié)做伸的運(yùn)動，股二頭肌、臀大肌是原動?。卉|干做靜力性伸的運(yùn)動，豎脊肌是其原動肌。在分析某動作各環(huán)節(jié)肌肉激活程度時，可通過該動作中肌電振幅值占其在最大自主收縮（MVC）中肌電振幅值的百分百評價。雖未查閱到有關(guān)硬拉動作豎脊肌激活程度的相關(guān)資料，但有間接文獻(xiàn)可供參考：在McCurdy等（2018）的研究中，在使用8RM重量硬拉時，臀大肌和腘繩肌的肌電振幅值分別占各自MVC肌電振幅值的40.5%和29.9%。8RM的重量可占1RM的75%左右，但這兩塊原動肌的激活程度卻僅在40%左右，說明在硬拉動作中，它們可能不是限制最大力量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在硬拉最大靜力測試時，可能是豎脊肌的力量限制了最大力量的表現(xiàn)，豎脊肌最接近其MVC。而在20%最大靜力的負(fù)重時，股二頭肌、臀大肌的激活程度可能達(dá)不到各自MVC的20%，進(jìn)而受血流限制的影響較其他研究小。另據(jù)前文所述，局部肌肉乳酸濃度過高，氧供不足是刺激肌肉活動增大的原因。在硬拉動作中，下肢最大的肌肉——股四頭肌參與程度較低，致使大腿局部乳酸堆積濃度不高，降低了使加壓訓(xùn)練效應(yīng)擴(kuò)大的助力因素。

在本研究中，雖然豎脊肌的相對激活程度比臀大肌和股二頭肌大，但其激活程度未受血流限制影響。一方面，本實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動強(qiáng)度對血流限制的目標(biāo)部位——下肢肌肉來說較低，可能產(chǎn)生的訓(xùn)練效應(yīng)本身較少，潛在的轉(zhuǎn)移效應(yīng)就更少。另一方面，豎脊肌與臀大肌不同，雖然臀大肌也在血流限制范圍之外，但它與股二頭肌同為髖關(guān)節(jié)伸肌，存在功能協(xié)調(diào)代償?shù)目赡?。而豎脊肌是保持軀干后伸姿勢的肌肉，在硬拉動作中，無論髖關(guān)節(jié)肌肉功能如何，軀干的負(fù)荷不會改變。上述兩種因素相結(jié)合，可能造成了豎脊肌的激活程度未受下肢血流限制的影響。從加壓組與對照組組間對比來看，本研究的組間RMS差異幅度也小于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，可能也與運(yùn)動強(qiáng)度較低有關(guān)。另外，個體差異也可能是導(dǎo)致組間RMS的增加未與運(yùn)動組次發(fā)生顯著性交互作用的原因。

盡管在本研究中下肢肌肉受血流限制因素增加的肌電振幅相對較小，但仍有意義。在Abe等（2005）的研究中，使用20% 1RM進(jìn)行加壓深蹲訓(xùn)練。由于訓(xùn)練強(qiáng)度較低，且臀大肌在血流限制范圍之外，因此通常會認(rèn)為這種負(fù)荷不足以使臀大肌肥大。然而訓(xùn)練引起的肌肉肥大不僅發(fā)生在大腿，也發(fā)生在臀大肌。本研究的發(fā)現(xiàn)正好解釋了該現(xiàn)象，在下肢多關(guān)節(jié)參與的動作中，可能發(fā)生了大腿和臀部肌肉的協(xié)同作用。臀大肌有伸髖功能，股四頭肌有伸膝功能，二者是下肢運(yùn)動鏈上下相鄰的重要原動肌，可能存在功能上的互補(bǔ)機(jī)制，在加壓因素限制了股四頭肌發(fā)力時，臀大肌則可能代償性的募集額外的運(yùn)動單位參與運(yùn)動，這可能是臀大肌肥大的原因。

3.3 血流限制對不同部位肌肉影響的機(jī)制

血流限制除了對遠(yuǎn)端肌肉以外，對其他部位肌肉產(chǎn)生的影響主要有如下情況：

1）在上肢低強(qiáng)度力量練習(xí)后，進(jìn)行加壓下蹲練習(xí)，可使低強(qiáng)度的上肢練習(xí)產(chǎn)生增肌效果，其機(jī)制可能是激素因素（Madarame et al.，2008）。

2）加壓低阻力下蹲、臥推訓(xùn)練會增大臀大肌、胸大肌的體積，其機(jī)制可能是合成代謝激素因素和肌肉之間的協(xié)調(diào)代償因素共同作用（Abe et al.，2005；Yasuda et al.，2011）。

3）加壓運(yùn)動低強(qiáng)度較低時（步行），練習(xí)效果較難發(fā)生在未受血流限制的部位（Sakamaki et al.，2011）。

4）有大肌群參與的加壓訓(xùn)練，可能更容易產(chǎn)生訓(xùn)練效果的轉(zhuǎn)移（Madarame et al.，2008）。

把本研究結(jié)果結(jié)合文獻(xiàn)，可以總結(jié)加壓訓(xùn)練效果的轉(zhuǎn)移或需滿足以下條件：1）受血流限制的肢體要達(dá)到加壓訓(xùn)練本身所要求的壓力、訓(xùn)練強(qiáng)度，且有大肌群參與才能產(chǎn)生足夠的訓(xùn)練刺激，進(jìn)而引起足夠的合成代謝效應(yīng)；2）效果轉(zhuǎn)移的目標(biāo)部位也需進(jìn)行不低于加壓訓(xùn)練要求的訓(xùn)練強(qiáng)度（20% 1RM以上）；3）轉(zhuǎn)移的效果可通過同一練習(xí)實(shí)現(xiàn)，也可通過連續(xù)的不同練習(xí)實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

低強(qiáng)度硬拉加壓訓(xùn)練使血流受限的遠(yuǎn)端肌肉和非受限的近端協(xié)同功能肌肉激活程度增大，但未能增大軀干肌肉的激活程度。