4. Обсуждение

В учебниках по анатомии говорится, что трехглавая мышца получает иннервацию от лучевого нерва, но некоторые исследования показали, что существует различие в нервном снабжении длинной головы, в котором иннервация осуществляется за счет иннервации. ответвление от подмышечного нерва [2]. В нашем исследовании все ветви произошли от лучевого нерва. Нет доступных анатомических исследований, описывающих схему иннервации головок трицепса и количество ветвей для каждой головки, пригодных для переноса нерва. Использование нерва к длинной головке обычно рекомендуется при передаче нерва к дельтовидному нерву [1, 3–7].

Наше исследование показало, что длинная головка снабжается одной ветвью лучевого нерва в 92% случаев, что делает ее менее предпочтительной для использования, поскольку в большинстве случаев длинная головка будет полностью денервирована. Кроме того, нерв к этой головке редко исходит из поврежденного подмышечного нерва [2], и, следовательно, это может быть неподходящим выбором.

Наше исследование показало, что использование наиболее проксимальной ветви к боковой головке будет наиболее предпочтительным по следующим причинам.Во-первых, в боковую головку всегда поступает несколько нервных ветвей от лучевого нерва, и, следовательно, голова не будет денервирована после пересечения самой проксимальной ветви. Во-вторых, самая проксимальная ветвь отходит от лучевого нерва на расстоянии около 4 см от головки плечевой кости и, следовательно, может легко достигать дельтовидного нерва. В-третьих, все ветви к боковой головке возникают от лучевого нерва без каких-либо анатомических изменений, так как они возникают от поврежденного подмышечного нерва.

5. Заключение

Перенос самой проксимальной ветви на боковую головку трицепса кажется наиболее предпочтительным выбором для иннервации дельтовидной мышцы.

Конфликт интересов

Конфликт интересов отсутствует.

Вклад авторов

Первый автор выполнил анатомическое вскрытие. Оба автора участвовали в сборе данных и подготовке статьи.

Благодарность

Авторы благодарят анатомическую лабораторию: Biomedicale des Saints Pères, Париж.

Авторское право

Авторское право © 2013 Обайд Аль-Мешаль и Ален Гилберт. Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Границы | Мышечная усталость в трех головках трицепса плеча при вариациях интенсивности и скорости упражнения отжимания на трицепс

Введение

Triceps brachii (TB) — самая большая мышца руки, отвечающая за разгибание локтя и горизонтальное отведение руки, а также участвует в качестве мышцы-антагониста во время сгибания локтя (Hussain et al., 2018). Эта мышца состоит из трех головок: длинной, латеральной и медиальной. Длинная головка, двухсуставная мышца, происходит от инфрагленоидного бугорка лопатки и участвует во время разгибания плеча (Le Hanneur et al., 2018). Латеральная и медиальная головки берут начало от задней поверхности верхней и нижней части плечевой кости соответственно от лучевой борозды (O’Donnell et al., 2018). Латеральная и длинная головки сходятся в одно сухожилие, которое вставляется в локтевой сустав, тогда как медиальная головка прикрепляется к локтевому суставу через более глубокое и изначально разделенное сухожилие (Madsen et al., 2006).

Landin et al. (2018) проанализировали функциональность ТБ у людей и отметили, что медиальная головка участвует во всех типах разгибаний локтей, тогда как боковые и длинные головки участвуют в разгибании локтей, преодолевая некоторое сопротивление.Медиальная головка полностью участвует в разгибании локтя, когда локоть согнут более чем на 90 ° (Madsen et al., 2006). Как отмечалось в предыдущем исследовании (Murray et al., 2000), длинная голова сохраняет относительно постоянную способность генерировать силу во время изометрических сокращений под разными углами локтя. Кроме того, двухсуставная природа длинной головы (Davidson and Rice, 2010) вызывает разные уровни активации при разных углах разгибания плеча. Структура каждой головы предполагает, что они обладают различными функциями, которые можно наблюдать с помощью поверхностной электромиографии (пЭМГ).

Применение sEMG для оценки туберкулеза во время различных мероприятий было ранее рассмотрено Ali et al. (2014) и Hussain et al. (2018), и эти обзоры показали, что большинство результатов было сосредоточено вокруг одной головы. Некоторые недавние исследования исследовали три головы по отдельности и одновременно (Davidson and Rice, 2010; Landin and Thompson, 2011; Ali et al., 2013; Kholinne et al., 2018; Hussain et al., 2019) во время изометрических сокращений и пришли к выводу, что три головы не работают в унисон.Madsen et al. (2006) провели анатомическое исследование туберкулеза во время маневра разгибания локтя и пришли к аналогичному выводу в отношении трех голов. В двух предыдущих исследованиях (Ali et al., 2016; Hussain et al., 2020) изучались три головы во время крикетного боулинга и упражнения отжимания на трицепс, и это, по-видимому, единственные случаи, когда три головы TB наблюдались отдельно во время динамического схватки. Насколько нам известно, три головы ТБ ранее не наблюдались ни по отдельности, ни одновременно во время как изометрических, так и изотонических (динамических) маневров разгибания локтя против сопротивления.

Изотонические движения, которые представляют собой движения, при которых мышца сокращается и расслабляется при постоянной нагрузке, как полагают, наращивают мышечную массу, выносливость и мышечную силу быстрее, чем изометрические и изокинетические упражнения (McArdle et al., 2015; Steele et al., 2017 ). Наблюдение за мышечной активностью во всем диапазоне движений (ROM) изотонических сокращений интересно, потому что эти движения производятся против постоянной инерционной нагрузки. Упражнение на трицепс — это изотоническое упражнение, в котором задействованы все мышцы-разгибатели локтя против нагрузки.Физиологические характеристики мышц могут изменяться, изменяя переменные упражнения, такие как интенсивность и скорость упражнения. Прирост силы и проявление усталости в мышцах зависит от интенсивности упражнений (de Salles et al., 2009). Кроме того, вариации в интенсивности вызывают изменения в нейронных адаптациях и, следовательно, в характеристиках мышц (Sale et al., 1983). Изменение скорости упражнений изменяет некоторые важные факторы, такие как время под напряжением, объем тренировки, развитие силы и метаболический ответ мышцы (Pereira et al. , 2016; Wilk et al., 2018). Во время упражнений на медленных скоростях мышцы остаются под напряжением в течение более длительного времени, что способствует увеличению силы (Burd et al., 2012), тогда как быстрые скорости вызывают импульсивные изменения, которые не сохраняются надолго (de Salles et al., 2009). .

Усталость периферических мышц (далее усталость) может быть определена как снижение способности мышцы или группы мышц создавать силу во время или после выполнения задачи (Bigland-Ritchie and Woods, 1984). Предыдущее исследование (Selen et al., 2007) обнаружили, что потеря способности отдельных двигательных единиц (МЕ) генерировать силу вызывает утомление, и чтобы преодолеть утомление, центральная нервная система пытается усилить инстинкт, который заставляет уже задействованные ДЕ активнее стрелять и / или задействовать новые MU. По мере прогрессирования утомления количество активных МЕ уменьшается, CV мышечных волокон уменьшается (Buchthal et al., 1955; Stalberg, 1966), а скорость стрельбы МЕ замедляется. Эти эффекты приводят к синхронизации МЕ (Arihara and Sakamoto, 1999), что вызывает уменьшение средней (или средней) частоты сигналов пЭМГ и увеличение среднеквадратичной амплитуды (RMS), а постоянство этих эффектов приводит к до возможного отказа (Merletti et al., 1990).

Поверхностная электромиография широко используется для оценки активации мышц во время изотонических упражнений (Земкова и Хамар, 2018; Лателла и др., 2019). Как подробно описано в литературе, для оценки мышечной активности использовались различные параметры. Время на выносливость (ET) и количество повторений (NR) в упражнении играют ключевую роль в силовой тренировке (Ammar et al., 2018; Malmir et al., 2019). RMS сигналов пЭМГ считается важным показателем мышечной активации и используется многими исследователями (Christie et al., 2009; Сакамото и Синклер, 2012 г.). В дополнение к вышеупомянутым временным параметрам многие исследователи (Combes et al., 2018; Whittaker et al., 2019) использовали среднюю частоту мощности (MPF) и медианную частоту (MDF) сигналов sEMG для анализа мышечной усталости. Спектральные параметры, такие как MPF и MDF, имеют тенденцию уменьшаться с появлением мышечной усталости, и скорость их уменьшения называется скоростью утомления (ROF) (Gerdle and Fugl-Meyer, 1992; Cifrek et al., 2009; Yung et al. , 2012; Cruz-Montecinos et al., 2018), который часто используется для анализа утомляющего воздействия упражнений на мышцы. На временные параметры больше влияют внешние факторы, такие как ROM (Sella, 2000), тип и интенсивность упражнений (Yung et al., 2012), задействованные мышцы и используемое оборудование, тогда как спектральные параметры, по-видимому, не зависят от интенсивности упражнений и скорость (Сакамото и Синклер, 2012).

Целью данной работы было изучить влияние изменений интенсивности и скорости упражнений на каждую головку TB во время изотонических сокращений как в условиях отсутствия утомления (NF), так и в условиях усталости (Fa).Усталость — это важное явление, ограничивающее эффективность мышц при выполнении конкретной задачи, поэтому анализ трех головок туберкулеза в условиях утомления важен. Была высказана гипотеза, что утомляемость влияет на каждую из трех туберкулезных головок по-разному, и эта гипотеза была проверена с использованием разной интенсивности и скорости упражнений. ET и NR использовались для сравнения влияния изменений интенсивности и скорости упражнений на ТБ в целом и на ROF каждой головы в частности.Кроме того, RMS, MPF и MDF сигналов sEMG от трех голов TB были использованы для изучения вариаций атрибутов трех голов в условиях NF и Fa.

Материалы и методы

Участников

В исследовании приняли участие 25 здоровых, неподготовленных, активных студентов мужского пола. Набранные субъекты не имели в анамнезе или постоянного диагноза нервно-мышечное расстройство верхней части тела. Возраст, рост и вес испытуемых — 23 года.8 (3,6) лет, 169,1 (5,5) см и 71,2 (11,2) кг соответственно. Протокол эксперимента был одобрен Комитетом по медицинским исследованиям и этике Малайзии и соответствует рекомендациям, установленным Хельсинкской декларацией. Перед экспериментом испытуемым были даны инструкции, и было получено письменное информированное согласие. Эксперимент проводился в университетском спортзале, и врач был доступен, чтобы помочь исследователям и справиться с любой чрезвычайной ситуацией.

Экспериментальная установка

Три головки ТБ наблюдались с использованием одноразовых предварительно гелеобразных биполярных электродов sEMG (Kendall ^TM 100 MediTrace ^® , Tyco Healthcare Group, США).Головы были идентифицированы с помощью врача, как описано Perotto (2011), и на основе рекомендаций SENIAM электроды были размещены на животе каждой головы на уровне мышечных волокон. При установке электродов считалась прямая линия между задней кристой акромиона и локтевым отростком. Электроды для боковой и длинной головок помещали на ширину двух пальцев латеральнее и медиальнее середины линии соответственно. Электроды для медиальной головки располагали на расстоянии 4 см проксимальнее медиального надмыщелка плечевой кости.Эталонные электроды размещали над латеральным надмыщелком и локтевым отростком плеча и локтя соответственно. Размещение электродов показано на рисунке 1. Расстояние между электродами составляло 20 мм, и кожа была выбрита, отшлифована и очищена перед установкой электродов.

Рисунок 1. Размещение электрода над боковой, длинной и медиальной головками ТБ.

Сигналы пЭМГ регистрировали с использованием Shimmer 2.0r Model SH-SHIM-KIT-004 (Realtime Technologies Ltd., Ирландия) с частотным диапазоном 5–322 Гц, коэффициентом усиления 640, коэффициентом подавления синфазного сигнала 80 дБ и 12-разрядным выходом АЦП. Эта беспроводная система состояла из трех накладных трехканальных мерцающих панелей, каждая размером 53 мм × 32 мм × 15 мм и весом примерно 25 г. Каждая плата Shimmer была подключена к одной из головок TB. Система была подключена к компьютеру через Bluetooth ^® класса 2. Необработанные сигналы пЭМГ были записаны с частотой дискретизации 1 кГц, как рекомендовано производителем.Компьютер располагался на расстоянии от 2 до 3 м от объекта, и между компьютером и объектом поддерживалась прямая видимость. Прилагаемая к устройству программа Shimmer Sensing LabVIEW использовалась для хранения полученных данных на компьютере.

Методика эксперимента

Электроды были помещены на доминирующую руку испытуемого перед сеансом ознакомления. Затем испытуемых попросили разогреться, и сессия разминки состояла из растяжки верхней части тела и упражнения на отжимание на трицепс с 8–10 повторениями с использованием наименьшего веса, обеспечиваемого тренажером для отжимания трицепса.Затем испытуемым был предоставлен период отдыха около 2 минут.

Затем испытуемый встал перед тренажером для отжимания трицепса и держал прямую штангу обеими руками в пронаированной позиции на ширине плеч. Испытуемый держал руки близко к телу, но не касался его и перпендикулярно земле, при этом его туловище было слегка наклонено вперед, чтобы гриф не касался тела во время полного разгибания. Испытуемый переместил предплечье к земле, сохраняя описанную выше позу, до полного разгибания локтя, а затем вернул его в исходное положение; это движение считалось одним повторением полного ПЗУ.Правильная осанка поддерживалась на протяжении всего ROM, что контролировалось присутствующим на месте ассистентом, и ассистент также следил за тем, чтобы испытуемый не использовал вес своего тела для перемещения штанги. Максимальная нагрузка, которую выдерживал каждый испытуемый при успешном выполнении одного повторения, была обозначена как «максимум 1 повторения» (1ПМ). Субъекту был предоставлен период отдыха между упражнениями продолжительностью не менее 15 минут после определения 1ПМ. На рисунке 2 показано упражнение на трицепс отжимания.

После теста 1ПМ во время ознакомительной сессии испытуемого попросили выполнить субмаксимальное упражнение с отжиманием от туберкулеза.Субмаксимальные упражнения были разделены на три сеанса, разделенных межсессионным отдыхом продолжительностью не менее 24 часов, и каждое занятие включало период отдыха между упражнениями продолжительностью не менее 15 минут. Упражнения были случайным образом назначены каждому испытуемому по прибытии на место проведения эксперимента. Испытуемый выполнял субмаксимальные отжимания на трицепс с тремя разными интенсивностями (30, 45 и 60% от 1ПМ) и поддерживал темп, выбранный испытуемым. Испытуемый также выполнял упражнение с нагрузкой 45% от 1ПМ на трех разных скоростях, а именно медленной, средней и быстрой, и эти скорости контролировались метрономом.После некоторого пилотного тестирования темп метронома был установлен на 80 и 120 ударов в минуту для медленной и средней скорости соответственно. Каждое повторение состояло из пяти ударов, а темп был установлен на 3 удара вниз (концентрический) и 2 удара вверх (эксцентрический). Эти темпы для низкой и средней скорости были приблизительно эквивалентны 3,75 с и 2,5 с на повторение соответственно. В быстром режиме испытуемых просили выполнять упражнение с максимально возможной скоростью, сохраняя правильную осанку.

Специальная программа в LabVIEW измеряла продолжительность полного повторения на основе данных sEMG в реальном времени, и было гарантировано, что все повторения находятся в пределах ± 15% от этой продолжительности. Во время перехода сокращения (от эксцентрического к концентрическому или наоборот) не допускалось никаких пауз. Каждый участник выполнял упражнение до изнеможения, и упражнение прекращалось, если испытуемый не мог контролировать скорость штанги во время эксцентрической фазы или поддерживать баланс между своими доминирующими и недоминантными руками в течение двух последовательных повторений.Во время эксперимента испытуемым постоянно давали словесную поддержку, чтобы они приложили максимальное усилие и сохранили темп. Если испытуемый часто не мог сохранять правильную позу (то есть его туловище слишком сильно наклонялось или выпрямлялось, или его отведение руки изменялось), на замену набирался новый испытуемый.

Анализ данных

Данные пЭМГ записывались во время выполнения задания в 1ПМ и на протяжении шести упражнений. Собранные данные (семь сигналов пЭМГ на каждого испытуемого — один для 1ПМ и шесть для различных упражнений) были сохранены в компьютере для дальнейшего анализа.Написанные на заказ программы в MATLAB 17 (MathWorks Inc., США) использовались для фильтрации, нормализации и оценки RMS, MPF и MDF. Для фильтрации данных использовался полосовой фильтр Баттерворта четвертого порядка (частоты среза 5–450 Гц). Кратковременное преобразование Фурье (STFT) с 512 точками, вычисленное с 50% перекрытием окон, использовалось для оценки MPF и MDF, поскольку сигналы sEMG, полученные во время динамических сокращений, не являются стационарными (Karlsson et al., 2008). Отфильтрованные и выпрямленные сигналы пЭМГ, полученные для каждого испытуемого во время каждого упражнения, использовались для выделения сегментов, соответствующих активной фазе (концентрической и эксцентрической).Предыдущее исследование (Rainoldi et al., 2000) показало, что относительное положение мышечных волокон и геометрическое положение электродов пЭМГ над мышцами может изменяться во время динамических сокращений. Поскольку размещение электродов может изменить выводы или интерпретацию наблюдаемых сигналов пЭМГ (Ahamed et al., 2012), параметры пЭМГ, связанные с динамическими сокращениями, могут быть рассчитаны для всей активной фазы, и одно значение может представлять все повторение. .Несмотря на то, что этот метод может не предоставить достаточной информации о рекрутинге и скорости стрельбы MU, его все же можно использовать для вывода информации о развитии утомляемости в мышцах. Активные фазы были идентифицированы с использованием движущегося окна длиной 256 мс для получения среднего значения для сигнала с порогом, установленным на 15% от максимального значения для всей записи, как показано на рисунке 3. RMS, MPF и MDF были рассчитывается для каждой активной фазы. Впоследствии RMS нормализовали по отношению к динамическому сокращению, а не к максимальному произвольному сокращению, с учетом средней амплитуды RMS от упражнения 1ПМ.Такой подход был использован из-за сложности определения оптимального угла сустава, обеспечивающего максимальное выходное усилие всеми тремя головками. Аналогичный подход также использовался в предыдущем исследовании (Sakamoto and Sinclair, 2012). Сравнивались ET, который был определен как время от начала упражнения до отказа задачи, и NR, который был определен как количество активных сегментов. Для всех трех голов были идентифицированы первые и последние шесть сегментов (NF и Fa, соответственно) (Рисунок 3), и для всех идентифицированных сегментов были рассчитаны MPF, MDF и нормализованное RMS.ROF был рассчитан на основе наклона MPF с помощью регрессионного анализа, как это было предложено в предыдущих исследованиях (Gerdle and Fugl-Meyer, 1992; Cifrek et al., 2009; Yung et al., 2012; Cruz-Montecinos et al., 2018). ).

Рисунок 3. (вверху) . Отфильтрованный и выпрямленный сигнал sEMG от боковой головки TB субъекта от начала упражнения до невыполнения задания. Показаны активная фаза и области NF и Fa; (снизу) . Линия наилучшего соответствия (наклон = ROF) для MPF каждого активного сегмента, полученная с помощью линейной регрессии.

Статистический анализ

Для каждого испытуемого были получены значения ROF, ET и NR трех голов при разной интенсивности и скорости, а затем значения RMS, MPF и MDF были получены для активной фазы в условиях отсутствия утомления (NF) и усталости ( Fa) условия. Все данные были проверены на нормальность с помощью теста Шапиро-Уилкса, и было обнаружено, что они имеют нормальное распределение. Однофакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями использовался для выполнения следующих сравнений: (1) ET и NR между тремя интенсивностями (30, 45 и 60% от 1RM) и между тремя скоростями (медленной, средней и быстрой), (2) ROF между тремя головами в упражнениях, выполняемых с разной интенсивностью и разной скоростью, и (3) RMS, MPF и MDF трех голов во время упражнения с разной интенсивностью и скоростью в обоих условиях.Трехфакторный дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями использовался для изучения основных эффектов (1) условий упражнений (NF и Fa), голов (боковых, длинных и средних) и интенсивности (30, 45 и 60% от 1ПМ) и ( 2) состояние упражнения, напор и скорость (медленная, средняя и быстрая). Наконец, двухфакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями использовался для наблюдения основных эффектов (1) интенсивности условий и (2) взаимодействий между условиями и скоростью на каждой главе ТБ. Поправки Гринхаус-Гейссера использовались для случаев, когда нарушалось предположение о сферичности, а поправки Бонферрони применялись для апостериорного анализа .Выбранный набор данных считался значимым, если P <0,05. Для статистического анализа использовали IBM SPSS 20.0 (SPSS Inc., США).

Результаты

На рис. 4 и в таблице 1 показаны и суммированы значения μ (SD) ET и NR для наблюдаемой интенсивности и скорости упражнений. ЕТ уменьшалась с увеличением интенсивности и скорости упражнений, а NR также уменьшалась с увеличением интенсивности, но не зависела от скорости упражнений. На рисунке 5 показаны значения μ (SD) ROF в трех головах во время различных упражнений, и, как показано, ROF демонстрирует тенденцию к увеличению с увеличением как интенсивности, так и скорости упражнений.

Рис. 4. мкм (стандартное отклонение) ET и NR при 30, 45 и 60% от 1RM, а также на медленной, средней и высокой скорости.

Таблица 1. мкм (стандартное отклонение) ET, NR и ROF при разной интенсивности и скорости.

Рис. 5. мкм (SD) ROF в трех головках TB (A), при 30, 45 и 60% 1RM и (B) на медленной, средней и высокой скоростях.

В таблице 2 приведены статистические сравнения ROF при различных комбинациях.Три головы показали значительную разницу во время упражнения на трицепс отжимания на высокой скорости. Все головки TB показали значительно разную интенсивность ( P <0,05) для ROF, а апостериорный анализ выявил значительные различия во всех головах среди всех пар интенсивности, за исключением длинной головы между 45 и 60% от 1ПМ. . Среди скоростей только длинная и медиальная головки показали достоверные различия ( P <0,05).

Таблица 2. Результаты односторонних повторных измерений дисперсионного анализа ROF (значение P ) и апостериорных тестов .

На рис. 6 представлены нормализованная среднеквадратичная амплитуда, MPF и MDF трех головок TB в течение всей активной фазы при различной интенсивности в условиях NF и Fa. Три головки показали значительные различия ( P <0,05) в RMS, MPF и MDF среди всех интенсивностей как в условиях NF, так и Fa, за исключением RMS в условиях NF.Результаты трехфакторного дисперсионного анализа показали, что все основные эффекты и взаимодействия были статистически значимыми ( P <0,05) для всех наблюдаемых параметров (таблица 3). Результаты двухфакторного дисперсионного анализа показали, что взаимодействие условие × интенсивность было значимым только для RMS, MPF и MDF длинной и средней головок ( P <0,05). Для всех наблюдаемых параметров основной эффект интенсивности упражнений был значимым только в длинной голове ( P <0,001), тогда как основной эффект условий упражнений был статистически значимым во всех трех головах ( P <0.001). Все три головы демонстрировали уменьшение амплитуды от условий NF к Fa при более высоких интенсивностях (45 и 60%), а длинная голова демонстрировала наибольшее снижение. Боковая головка показала самые высокие MPF и MDF как в условиях NF, так и Fa ( P <0,05) и показала наибольшее снижение MPF и MDF при переходе от NF к условиям Fa.

Рис. 6. мкм (SD) нормализованных RMS, MPF и MDF трех головок TB при 30, 45 и 60% 1RM в условиях NF и Fa.Жирным шрифтом обозначена статистическая значимость (а — латеральная и длинная, б — длинная и медиальная, в — латеральная и медиальная).

Таблица 3. Значение P для основных эффектов утомляющих условий, головокружения, уровней интенсивности и их взаимодействия на различные параметры ( n = 25).

На рис. 7 представлены нормализованная среднеквадратичная амплитуда, MPF и MDF трех головок TB в течение всей активной фазы на разных скоростях в условиях NF и Fa.Три головки показали значительные различия ( P <0,05) в RMS, MPF и MDF на всех скоростях как в условиях NF, так и Fa, за исключением RMS в условиях NF. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа показали, что все основные эффекты и взаимодействия, за исключением взаимодействия «условие × скорость», были статистически значимыми ( P <0,05) для всех наблюдаемых параметров (таблица 4). Результаты двустороннего дисперсионного анализа показали, что взаимодействие условие × скорость было значимым только для RMS, MPF и MDF длинной головки ( P <0.001). Основное влияние скорости было значительным для всех параметров боковой головки ( P <0,001), но только для спектральных параметров (MPF и MDF) длинной головы. Основное влияние условий физической нагрузки было значимым только для спектральных параметров всех голов ( P <0,001). Наибольшее изменение амплитуды от условий NF к Fa наблюдалось в боковой головке, тогда как длинная головка показала самое высокое снижение MPF и MDF на всех наблюдаемых скоростях.

Рис. 7. мкм (SD) нормализованных RMS, MPF и MDF трех головок TB при медленной, средней и высокой скорости в условиях NF и Fa. Жирным шрифтом обозначена статистическая значимость (а — латеральная и длинная, б — длинная и медиальная, в — латеральная и медиальная).

Таблица 4. Значение P для основных эффектов утомляющих условий, головок TB, различных скоростей и их взаимодействия на различные параметры ( n = 25).

Обсуждение

Это исследование было предпринято с целью изучить влияние изменений интенсивности и скорости выполнения упражнений «отжимание» на трицепс на три головы туберкулеза. В частности, в исследовании изучались гипотезы о том, что изменения интенсивности и скорости упражнений влияют на утомляемость и что их влияние на три головы различно. Для этого наблюдались ЭТ и ПД для упражнений с разной интенсивностью и скоростью. ROF сравнивали по трем головам. Впоследствии RMS, MPF и MDF сравнивались между тремя головками в условиях NF и Fa.

Мы обнаружили, что ROF увеличивается с увеличением интенсивности упражнений (Таблица 1 и Рисунок 5A). Поскольку интенсивность упражнений значительно влияет на физиологические характеристики мышцы, увеличение интенсивности упражнений заставляет мышцу (-ы) задействовать больше МЕ и / или активировать их чаще (Xu et al., 2018), и эти эффекты могут вызывать большее уменьшение спектральных параметров со временем. Текущее исследование также показало, что три интенсивности привели к значительно разным значениям ROF для всех трех глав ТБ.Длинная и медиальная головки показали наивысшие и самые низкие средние значения ROF соответственно.

Мы наблюдали, что ET и NR были выше при более низких интенсивностях (рис. 4) и согласны с результатами предыдущего исследования (Hsu et al., 2011). Более высокая ROF может быть одной из важных причин, объясняющих более низкие значения ET и NR, полученные при более высоких интенсивностях. Более того, поскольку туберкулез в основном состоит из мышечных волокон типа II, которые больше используются во время импульсивной активности высокой мощности (Johnson et al., 1973), ожидается, что эти типы скелетных мышц будут быстро утомляться (Merletti et al., 2016), что объясняет наблюдаемые более низкие значения ET и NR при более высокой интенсивности.

Более высокие интенсивности требуют большего набора МЕ, более активного использования быстро сокращающихся волокон и более высокого производства силы (Hammond et al., 2019), что объясняет увеличение среднеквадратичной амплитуды, полученной при более высоких интенсивностях (Рисунок 6).

Наши результаты показывают, что MPF и MDF всех голов имеют тенденцию к уменьшению с увеличением интенсивности упражнений в условиях NF, тогда как эти параметры не показали значительных различий между различной интенсивностью упражнений в условиях Fa (Рисунок 6).Причину такого поведения можно объяснить следующим образом. Помимо других параметров, таких как размер и тип мышечных волокон и тип упражнений, чистая концентрация лактата в мышцах зависит от уровня силы (сокращения). Более высокие уровни сокращения влияют на кровоток в мышцах, тем самым влияя на удаление метаболических отходов. Поскольку эти отходы со временем накапливаются в мышцах, они вызывают изменение внутриклеточного pH, тем самым уменьшая CV мышечного волокна и заставляя спектр мощности смещаться в сторону более низких частот.Сохранение этого явления вызывает периферическое утомление мышц. MPF и MDF, которые связаны с CV, могут различаться на разных уровнях усилия во время состояния NF из-за разницы в использовании мышечных волокон и химического состояния мышц. Во время состояния Fa быстро сокращающиеся мышечные волокна отключаются, и активность MU синхронизируется по времени, что может вызывать аналогичный спектральный выход. Кроме того, каждая мышца пытается оптимизировать потребление энергии (Hales and Johnson, 2019) и набор MU в условиях NF, в то время как основное внимание во время Fa уделяется выполнению задачи, а не оптимизации энергии.Таким образом, тенденция спектральных параметров, как ожидается, будет различаться при различной интенсивности упражнений для двух условий. Еще одна возможная причина такой разницы в поведении этих параметров в обоих условиях может заключаться в разных уровнях участия сгибателей локтя во время совместных сокращений, что предполагает возможность распределения нагрузки между тремя головами во время маневров разгибания локтя в условиях Fa.

Помимо интенсивности упражнения, скорость упражнения также влияет на свойства мышцы.Предыдущие исследователи продемонстрировали, что выполнение упражнений с более высокой частотой приводит к увеличению ROF (Hsu et al., 2011), и наши результаты согласуются с этим выводом (Таблица 1 и Рисунок 5B). Одной из возможных причин такой более высокой ROF может быть ограничение подачи кровотока на более высоких скоростях (Griffin et al., 2001), что может привести к недостаточной доставке кислорода и неадекватному удалению метаболических отходов из мышц (Oyewole, 2014). Скорость выполнения упражнений влияет на объем упражнений (Wilk et al., 2018) с более низкими скоростями, что позволяет продлить время тренировки и тем самым снизить ROF. Кроме того, низкая скорость позволяет увеличить кровоток из-за накачивающего эффекта сокращающихся мышц, тем самым более эффективно обрабатывая метаболические отходы. Кроме того, более высокие скорости требуют более высокого набора боевых единиц и скорострельности, что приводит к более высокой скорострельности. Интересно отметить, что нормализованное RMS показало тенденцию к увеличению с увеличением скорости упражнений только для латеральной и медиальной головы. Длинная голова, будучи двусуставной, демонстрировала разные паттерны активации по сравнению с двумя другими головками при разных углах суставов (Kholinne et al., 2018). Это могло быть потенциальной причиной того, что длинная голова демонстрирует поведение, отличное от поведения двух других голов. Для трех скоростей MPF и MDF не наблюдались особые закономерности (рис. 7).

В то время как ET был высоким при упражнениях на малой скорости, NR на разных скоростях был сопоставим. Это открытие означает, что, хотя мышцы утомляются медленнее во время медленных упражнений, работа, выполняемая мышцами, остается неизменной (Hellebrandt and Houtz, 1958; Moffroid and Whipple, 1970).

В текущем исследовании три головы продемонстрировали значительно различающиеся спектральные характеристики во время упражнения на трицепс отжимания вниз с разной интенсивностью и скоростью как в условиях NF, так и Fa (Рисунки 6, 7). Насколько нам известно, только два предыдущих исследования (Hussain et al., 2019, 2020) прокомментировали MPF и MDF трех глав ТБ, и наши результаты согласуются с выводами. Однако апостериорный анализ выявил интересное наблюдение. Пара длинных медиальных головок не показала значительных различий между интенсивностями в обоих условиях.Поведение этой пары кажется противоположным поведению двух других пар синергистов (латерально-медиальная и латерально-длинная пары головы), что может быть связано с ее разной биомеханической структурой. Длинная головка двухсуставная, боковая головка моноартикулярная, и обе головки сопоставимого размера (Elder et al., 1982). Напротив, медиальная головка моно-суставная и меньше по размеру. Латерально-медиальная пара работает в унисон из-за моносуставной природы этих двух головок, тогда как латерально-длинная пара работает в унисон из-за большего размера обеих этих головок.Пара длинных медиальных головок, хотя и является синергистом, является исключением, вероятно, потому, что она не подходит ни к одной из этих двух категорий. Кроме того, хотя основная функция медиальной головки — разгибание локтя, она полностью участвует в этой функции только тогда, когда локоть разгибается от 0 ° до 90 ° (где 0 ° означает полное разгибание локтя) (Madsen et al., 2006) . Однако длинная голова обеспечивает относительно постоянную способность генерировать силу в более широком диапазоне углов локтя (Murray et al., 2000) со сравнительно более высокими уровнями активации при подъеме плеча 0 ° (Kholinne et al., 2018). Исходя из этого, мы могли ожидать, что две головы будут иметь одинаковые модели активации в зависимости от уровня интенсивности во время упражнения TB с отжиманием.

Интересно, что хотя три головы демонстрировали разное спектральное поведение, их ROF была сопоставима для трех голов (рисунки 5A, B), и этот результат противоречит нашим предыдущим результатам (Hussain et al., 2019), которые показали, что ROF был статистически значимым при более низкой интенсивности (30 и 45% MVC) во время изометрических разгибаний локтей.Причина таких противоречивых результатов может быть связана с разными типами упражнений. Хотя фазовые переходы (от эксцентрического к концентрическому и т. Д.) Не предполагают никакого фактического отдыха, они, по сути, позволяют мышцам расслабиться (Hietanen, 1984), и этот эффект задерживает наступление утомления и увеличивает ЕТ, тем самым влияя на ROF. Кроме того, как упоминалось Хамфрисом и Линдом (1963), кровоток, который определяет скорость метаболического удаления, обычно ограничивается во время изометрических сокращений, в то время как кровоток увеличивается во время динамических сокращений из-за накачивающего эффекта мышц, поэтому могут быть разные результаты. ожидается для двух упражнений.

Однако поведение нормализованного RMS трех головок отличалось от поведения MPF и MDF (Рисунки 6, 7). В условиях NF нормализованное RMS трех голов не проявляло статистической значимости, но статистическая значимость наблюдалась в условиях Fa. Разница в нормированном среднеквадратичном значении в обоих условиях указывает на то, что три головки функционируют по-разному в условиях NF и Fa. Как упоминалось выше, в условиях НФ мышцы стремятся оптимизировать потребление энергии (Hales and Johnson, 2019) и, таким образом, работают независимо, и эти эффекты примерно приводят к активации мышцы до уровня интенсивности упражнений и, следовательно, приводят к тому же нормализованному RMS. значения для всех участвующих мышц.Однако во время утомления наблюдается другое явление, поскольку в этих условиях основное внимание уделяется выполнению маневра, а не оптимизации энергии, и, таким образом, хотя рабочая нагрузка может неравномерно распределяться между мышцами (Zhang et al., 1995), есть признаки что рабочая нагрузка распределяется между тремя руководителями во время утомления (Rojas-Martínez et al., 2019). В то время как наши результаты показывают, что это верно для пар синергистов, снова пара с длинной медиальной головкой демонстрирует сопоставимые нормализованные значения RMS, что может быть связано с ее специфической биомеханической структурой, как упоминалось выше.

Сравнение условий NF и Fa показало, что спектральные параметры всех наблюдаемых мышц показали достоверные различия для всех выполняемых упражнений. Однако RMS показала существенные различия только в поперечном напоре для трех скоростей. Эти наблюдения согласуются с общими выводами, подробно изложенными в литературе, в которой сообщается, что спектральные параметры пЭМГ лучше аппроксимируют мышечную усталость, чем временные параметры (Cifrek et al., 2009; González-Izal et al., 2012).

Подход, использованный в этой работе, может дать дополнительную информацию, если исследовать три головы во время эксцентрической и концентрической фаз по отдельности. Такой подход потребует постоянного мониторинга и синхронизации углов сочленения с данными пЭМГ в реальном времени с использованием дополнительных датчиков или системы захвата движения. Анализ сигналов пЭМГ от трех голов под разными углами суставов во время упражнения отжимания на трицепс может еще больше улучшить наше понимание индивидуальных паттернов биомеханической активации и их комбинированных стратегий компенсации, чтобы лучше понять роль туберкулеза во время разгибания локтя.Кроме того, включение нетренированных субъектов только одного пола и тот факт, что упражнения выполнялись ни с низкой интенсивностью (менее 25% от 1ПМ), ни с высокой интенсивностью (более 70% от 1ПМ), вероятно, может ограничить интерпретацию и обобщение результаты, наблюдаемые в текущем исследовании. Мы также отмечаем, что, поскольку наблюдались только мышцы-агонисты, поддерживающая роль и вклад двуглавой мышцы плеча как мышцы-антагониста во время разгибания локтя не могут быть полностью исключены.

Заключение

Результаты и наблюдения, полученные в этом исследовании, показывают, что три головы туберкулеза работают независимо во время упражнения на трицепс отжимания, выполняемого с разной интенсивностью и скоростью. ROF увеличивался с увеличением как интенсивности упражнений, так и скорости, что приводило к более низким значениям ET и NR при более высоких интенсивностях. Для протестированных интенсивностей упражнений MPF и MDF всех трех голов имеют тенденцию к уменьшению с увеличением интенсивности упражнений в условиях NF, но оставались такими же в условиях Fa.Наши результаты также указывают на то, что разделение рабочей нагрузки между тремя руководителями туберкулеза может происходить во время утомления. Дальнейший анализ необходим для количественной оценки этого распределения рабочей нагрузки, а также роли каждого руководителя в конкретной деятельности. Изменение интенсивности упражнений влияет на все три головы ТБ, но скорость влияет только на боковые и длинные головы. Изменения скорости упражнений не влияют на активацию мышцы, но могут повлиять на время под напряжением, и, следовательно, тренеры могут вместо этого сосредоточиться на интенсивности упражнений.Результаты текущего исследования могут помочь в разработке программ реабилитации или целевых тренировок для отдельных руководителей больных туберкулезом, как для пациентов, так и для спортсменов. Кроме того, наши результаты могут помочь робототехникам и энтузиастам автоматизации в разработке и управлении протезами, связанными с туберкулезом, для инвалидов.