振动训练对废用肌性萎缩的影响
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作者: 郭倩
摘 要 近年来，作为一项新型的力量训练方法，振动训练的应用日益广泛。研究发现，适宜的振动训练可显著提高肌肉爆发力和绝对力量。尽管有关振动训练对四肢局部力量训练研究较多，但缺乏其机制的进一步探讨；而且，通过振动训练方法提高的力量素质是否符合运动专项技术特点，也存在疑问。
关键词 振动训练 肌肉萎缩
中图分类号：G804.2 文献标识码：A
1废用性肌萎缩研究进展
骨骼肌具有快速适应外界环境变化的特点，在较强机械力的作用下表现为相应的肥大，而在制动、固定及失重状态下则表现为相应的肌肉萎缩。肌肉萎缩对于肌力、运动、耐力以及日常活动能力等均有较大的影响。如何迅速缓解肌肉萎缩，恢复运动能力是许多研究者一直探讨的问题。许多学者对废用性肌萎缩的发生以及继发于肌萎缩的肌肉的生理、生化、形态学及功能的变化进行了一系列研究：
1.1 废用性肌萎缩模型及评价方法
Bloomfield首先提出了废用性肌肉萎缩的发展图谱，认为正常运动量的下降、卧床休息及失重、制动、脊髓损伤可以依次引起不同程度的肌肉萎缩，同时伴有肌肉结构及功能的各种变化。应用最为广泛的动物模型是大鼠后肢悬吊及模拟失重模型，有人设计了人类肢体失重模型，将一侧下肢悬吊，对侧鞋底加高，此时悬吊侧可进行自主关节运动而不承重，这种模型可以深入研究肌肉骨骼废用状态下的改变；也有研究者应用类似方法，将人上肢石膏固定后悬吊以研究上肢肌肉萎缩的各种改变。
1.2 萎缩肌肉的形态学改变
判定废用状态下的肌肉萎缩程度常用的指标为肌肉湿重、肌肉容积、CSA、胶原蛋白含量及肌肉总蛋白含量等，其中肌肉湿量及容积的改变最为显著，其下降幅度与制动时间、动物种类及肌肉类别等密切相关。倪国新等将家兔一侧后肢制动4周后分别测量制动侧比目鱼肌及腓肠肌肌肉湿重及肌肉CSA发现比目鱼肌湿重下降31%，一型纤维截面积下降 27%；腓肠肌湿重下降 29%，一型和 二型纤维截面积分别下降 35%和 40% ，认为在制动的不同时间段内一 型和二型纤维的萎缩程度不一致。大多数动物实验研究表明慢速型较快速型肌纤维在制动状态的萎缩程度大，而在人类最先受累的是快速型肌纤维，人与动物之间的差别可以解释为制动情况下占较大比例的肌纤维最先受累，这一发现对肌萎缩的康复训练及治疗计划具有重要的意义。
1.3 废用性肌萎缩时肌纤维类型的转变
肌纤维不仅可以根据需要改变尺寸大小，而且可以从一种类型转变为另一种类型。对人和大鼠进行观察发现肌萎缩伴有肌纤维由慢速型 （一型）向快速型（二型）的转变，在机体训练强度降低时亦有肌纤维由慢速向快速型的转变。正常状态下慢肌的肌球蛋白重链主要为一 型，快肌的MHC主要为二型，同时可伴随氧化代谢酶活性的降低。研究发现失重后大鼠的抗重力肌如比目鱼肌和股中间肌的一型MHC明显降低，同时二型MHC表达增加。电泳和组织化学方法测定表明失重条件下肌球蛋白轻链含量在快肌中增加，而在慢肌中的含量减少，因此认为收缩蛋白轻链和重链表达的改变引起了肌肉收缩蛋白质和量的变化，导致肌纤维类型的转变。
1.4 废用状态下肌肉超威结构的改变
对卧床休息30天的健康男性比目鱼肌行肌肉活检发现肌肉内出现波动样Z线，肌原纤维蛋白排列顺序紊乱，细胞水肿，细胞间隙偶可见线粒体，表明肌纤维细胞膜破裂；家兔后肢制动10-36h，电镜下可见明显的线粒体肿胀，并有结晶体形成，透明基质和异常脊出现，后可逐渐减轻，48小时可见肌原纤维排列紊乱。有资料报导，失重状态下动物的某些肌肉，肌膜下线粒体含量和肌原纤维总线粒体含量均下降，并且A 带区线粒体增加，一带区线粒体减少，提示线粒体发生了分布上的改变，并认为这种改变可能与肌小节离心收缩样损害有关。有研究者观察了家兔强迫体位所致骨骼肌损伤过程中线粒体形态的改变，发现固定一周后相应肌肉线粒体体积增大、变圆；基质均匀变浅，有的出现空泡；基质颗粒消失，脊变短变少，方向不规则，有的脊很少见到；线粒体比表面与比膜面均明显减少，4周后逐渐恢复正常。
1.5 废用状态下肌肉电生理活动的改变
Hoyer等对21例行一侧下肢制动致股四头肌萎缩的患者进行研究发现萎缩肌肉与对照组相比，其肌电图有显著性改变，其中萎缩侧运动单位电位波幅升高14.1%，时限延长 6.5% ，电位时相及波峰也明显增加。对33 例废用性肌萎缩患者行股四头肌电生理测定 （包括自发电位、运动单位电位分析及股神经传导速度）发现3例肌萎缩侧出现明显的纤颤电位及正锐波，患侧多相电位占23.7%，健侧占16.9%，二者有显著性差异；运动单位电位平均时限明显增宽 ，波幅明显增高；股神经传导速度无明显改变。
2振动训练的研究进展
2.1振动力量训练实时效应的研究现状
振动力量训练实时效应的研究目的是探究振动刺激对肌肉爆发力的暂时性促进的规律。意大利生物力学专家Bosco对实时效应研究较多，例如，1999年他做了两个关于振动训练的实时效应的研究，第一个研究是关于振动刺激对人体臂屈肌机械功率与肌电反应的研究。研究的实验对象是12个拳击手，共进行5组振动刺激，每次持续1分，振动频率为30赫兹，振幅为6毫米，加速度为34m/s2，受试一臂接受振动刺激，另一臂不接受振动刺激。结果发现接受振动刺激手臂屈肌的机械功率提高了约12%，而未经过振动刺激的功率未出现增长。结论是由于振动刺激使神经的兴奋阈值降低导致肌肉随意收缩增强。同年，他做了关于骨骼肌对振动刺激的适应性反映的研究。实验对象是14个女子排球运动员，采用的振动频率是26赫兹，振幅为10毫米，实验时受试者脚趾着台半蹲于振动台上，膝角为100度， 共振动10组，每组持续1分钟。测试发现腿的最大蹬伸功率提高了5.8-7.6%。他认为振动训练所产生的影响与爆发力训练（如连续纵跳训练或跳深练习）所产生的影响性质是相同的，只是振动训练神经对肌肉的刺激强度要强得多，因此产生的训练效果要比普通爆发力训练出现的早得多。 Issurin等人于1994年在运动员传统力量训练过程中附加振动刺激，将28名运动员随机分成三组，第一组进行传统的手臂屈伸肌力训练及振动刺激下肢柔韧性训练，第二组进行传统下肢柔韧性训练及振动刺激手臂屈伸训练，第三组则进行相同运动时间的随意身体活动，他所采用的振动刺激频率为44赫兹，振幅为3毫米，经过25分钟的力量训练与柔韧性练习后，进行三项比较：等张坐姿胸部推举（isotonic sitting bench-pull）、分腿柔韧度（leg splits）、体前屈柔韧度（flex-and-reach test），其结果显示：附加振动刺激在上肢肌力表现平均提高48.9%，接受传统是训练的只提高16%；柔韧度附加振动刺激组也显著高于传统训练组。
2.2振动力量训练结构性效应的研究现状
振动训练的结构性效应研究，不再是关注对肌肉力量和爆发力的暂时性促进，而是研究在何种振频和振幅下，能提高肌肉的力量与爆发力的新型的和更有效的训练模式。
Spitzenpfeil、Mester等人采用交变训练法进行振动训练，即振动训练与非振动训练交替进行，每3天交替一次，共进行了16天。振动过程中采取不同的运动形式：负重练习、跳深练习、单腿半蹲练习和半蹲跳。结果发现，腿部最大等张收缩力量提高了43%，半蹲跳的高度提高了23%，肌酸激酶的浓度在第一天出现提高，但随后逐渐恢复正常。作者认为振动训练对神经肌肉系统的要求非常高，神经肌肉系统在振动过程中主要是削弱振动和维持身体平衡，逐渐适应导致功能的提高。
此外，国内的大部分关于振动训练的文献都属于结构性效应的研究。例如上海体育学院的彭春政、危小焰等人做的《全身振动刺激对肌肉力量和柔韧性的影响》《抗负荷力量训练中附加全身振动刺激对肌力训练效果的影响》《振动刺激力量训练对踝关节肌群肌力影响的实验研究》以及上海体科所许以诚所做的《振动与非振动练习时肌电图变化的比较研究》等。他们从不同的角度对振动训练结构性效应进行研究论证，其中许以诚的研究试图从生理的角度来探究振动训练的潜在机制，他发现，振动力量训练时，小负荷刺激就能募集更多的运动单位参加工作，且兴奋性较高，而且振动训练在增加主动肌力量的同时，对抗肌的力量也得到一定的发展。并且增强中枢神经系统的协调，提高了肌肉的反应能力和协调能力。
除上述原因外，还有两个因素对振动训练结构性效应有影响：（1）振动训练过程中负重练习的重复次数；（2）Ⅱ型肌纤维的比例。根据Bongiovanni的研究表明，重复次数多的振动训练会产生抑制性影响，重复次数少高负荷的训练效果会更好一些。而Ⅱ型肌纤维兴奋阈值高，对神经冲动增加的敏感性更强，而神经冲动的增强影响的主要是快肌纤维。
综上，废用状态下骨骼肌结构形态最直接的变化是肌肉萎缩，表现为肌肉重量和体积减少，还包括肌纤维直径（以平均横截面积计算）的缩小；且抗重力肌比非抗重力肌萎缩程度大，慢缩肌比快缩肌萎缩严重。振动训练可以改善骨骼肌横截面积的前后变化、肌纤维类型等废用性肌肉萎缩的情况。
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