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sEMG技术下压缩裤对跑步中下肢肌肉疲劳的影响及阈值研究

张春霞  
【摘要】:本论文将对受试者在不同的运动负荷下,下肢穿着不同紧身压迫的运动压缩裤,匀速跑步至运动性疲劳的过程中选定的肌肉的表面肌电信号进行测量记录,同时对受试者的心率和主观疲劳度进行实时记录。将通过测试到的表面肌电信号数据,结合主观疲劳度和心率,使用Matlab R2016b等软件,对原始数据进行处理,利用显著性差异检验、双因子方差分析、LSD多重比较等方法,来研究紧身压迫和运动强度对各测试肌肉疲劳度的影响,分析得到实验条件下,各肌肉最适的紧身压迫,为运动压缩裤的设计开发提供理论指导,并寻找到最能表征着受试者运动疲劳度的表面肌电信号指标。最后利用BP神经网络,对运动过程中,相关肌肉的运动疲劳度进行建模预测,并通过实验数据对构建的BP神经网络模型进行验证,以论证模型的有效性。实际研究中,首先通过实验,测得各受试者的最大心率,选取受试者在最大心率的65%和85%时所对应的运动速度作为受试者进行正式实验时的中强度和大强度梯度的运动负荷速度。本次参与实验的25名受试者将分别在下肢无紧身压迫、中度紧身压迫及高度紧身压迫的情况下,在跑步机上,分别完成中强度运动负荷和大强度运动负荷两组实验,即每个被试将完成6组匀速跑步运动至运动性疲劳的测试。本研究的实验模式为预热加载负荷模式:受试者在跑步机上先进行5min加速慢跑运动,受试者的运动负荷在此阶段逐渐加速到预定的跑步速度。在跑步的过程中,对受试者的心率进行记录,并结合主观体力感觉量表(RPE)对受试者运动疲劳程度进行判定。待受试者以预定负荷跑步至运动性疲劳后,实验结束,停止记录数据。为了防止超量恢复对本次研究的结果产生影响,要有所有受试者在实验展开前一个礼拜不得进行剧烈活动,实验过程中,同一个受试者在进行两次不同的实验测试时,其时间间隔为一周。要求受试者在整个实验进行的期间保持正常的饮食和规律的作息。本次研究得出如下结论:1)股外侧肌和股直肌的iEMG和MF值可作为匀速跑步至疲劳的过程中受试者运动性疲劳的表面肌电参考指标;2)受试者的运动疲劳度与运动强度和紧身压迫均具有显著相关性(P0.01),即运动强度和紧身压迫均会对受试者的运动疲劳度产生显著性影响。3)对股外侧肌、股内侧肌和股二头肌而言,中度紧身压迫相对于无紧身压迫,均能够较好地缓解对肌肉的疲劳度,但随着紧身压迫变大,其缓解作用会被削弱;4)对股直肌而言,高度紧身压迫相对于中度紧身压迫和无紧身压迫,能够较好地缓解股直肌的疲劳度,且中度紧身压迫相对于无紧身压迫,也具有一定的缓解作用,但是不如高度紧身压迫效果明显;5)对运动压缩装备生产企业而言,在设计运动压缩裤时,建议对股直肌施加合适的高度紧身压迫;股外侧肌、股内侧肌、股二头肌则需要施加适当的中度紧身压迫,从而缓解穿戴者运动时的下肢肌肉群的疲劳度。


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