按摩椅不同按摩模式对肩部斜方肌的疲劳恢复效应研究

随着现代人生活节奏的加快和工作压力的增加，肌肉疲劳是一种常见现象，按摩椅作为缓解肌肉疲劳和紧张的器械备受关注。近年来，国内外学者主要针对按摩椅的按摩舒适度展开研究[1]，刘玮[2]总结了对机械按摩效应的评价方法：肌肉血流、血液成分、表面肌电、皮肤表面温度、心电等。Ayan P[3]等人利用心理测量学和神经生理学评估了自动按摩对肌肉特性、外周循环和心理生理变量的影响。金海明[4]等人对按摩头参数展开研究，得出按摩头形状是影响按摩效应最主要的因素。宋杰[5]对按摩椅按摩头包覆层展开研究，提出包覆层分区设计建议。邵婷婷[6]等人通过测量皮肤表面温度变化研究了按摩头转速和穴位对按摩舒适度的影响，得出舒适性感受较好的转速以及穴位。同时，也有学者通过脑电和主观评价等方法研究按摩椅的按摩舒适性[7]。

在肌肉疲劳研究领域，表面肌电技术运用广泛[8]，主要包括直接测量法、收缩检测、参照比较法以及幅频联合分析技术（JASA）等[9]，也有学者将表面肌电技术运用于按摩椅的按摩效果评价研究中。例如，DANIELE F[10]等人采用表面肌电研究了滚动拉伸按摩、指压按摩和拍打按摩等三种按摩模式对远端肌肉的放松效果；龙大凡[11]等人将机器学习与肌电相结合，探索按摩椅的疲劳缓解机制。但并没有对按摩椅按摩后的肌肉疲劳恢复效应进行深入探讨。因此，本研究利用表面肌电的方法，分析按摩椅不同按摩模式下肩部斜方肌的疲劳恢复效应，得出肌肉疲劳恢复效应最佳的按摩模式，为按摩椅的设计和优化提供数据参考。

1.1 被试者

小样本实验常用于表面肌电研究中，其优点在于节省实验成本与时间，验证实验的可行性，提高解决问题的效率[12]。本研究选择6名身体健康且没有肩部疾病史的中青年办公人员作为试验对象。其中，男性和女性各3名，其身体指数BMI均在正常体型的范围内（18.5-23.9）。在正式实验前，向被试者详细介绍了试验的步骤和目的，并要求他们签署试验同意书，确保他们充分理解试验内容并自愿参与。其6名被试者的基本信息如表1所示。

1.2 实验用椅

本研究采用的实验用椅（图1）具有揉捏、叩击、敲击、指压和揉敲五种按摩模式和六档按摩速度。为确保研究结果的可靠性，统一采用第4档的中等速度进行肩部斜方肌进行定点按摩，并将按摩时间定为5分钟[13-14] ，以确保所有被试者接受到的按摩刺激强度和时间相同。

1.3 测试设备

本研究采用津发科技有限公司生产的ErgoLAB可穿戴生理监测系统。该系统是一组能佩戴在人体各处的穿戴式多参数生命体征综合检测仪，可实时监测人体的EMG肌电生理指标，肌电采集频域范围为±5000μv，搭配津发科技ErgoLAB 3.0软件，可对原始数据进行处理分析。

1.4 实验步骤

1.4.1 实验前准备

在实验开始前，让受试者穿着宽松且轻薄的衣服，并在实验开始前向受试者介绍实验过程，确保受试者对实验的内容和要求有充分的了解，提高实验的可靠性和准确性。

1.4.2 最大自主收缩力（MVC）测定

根据Konrod[15]的最大自主收缩力动作标准，肩部斜方肌最大收缩力的测试只能单侧进行，通过借助弹力带产生足够大的阻力来对抗肩部发力，以此激发出肩部斜方肌最大发力状态。动作规范如下：要求被试者站立，单侧手握紧弹力带，并自行进行松紧调试。测试开始时，被试者在尽量避免躯干侧弯的情况下，左右手依次耸肩拉弹力带，手臂不能弯曲，并要求在最大发力状态下保持5秒，记录此过程中斜方肌的表面肌电。左右依次重复测试三次[16]，每次试验间隔一分钟，取三次MVC的最大值的均值，见图2(a)。

1.4.3 肌肉疲劳造模后的肌电指标测量

表面肌电技术多用于肌肉静态等长收缩的肌肉疲劳评价中[17]。在静态施力状态（肌肉等长收缩）下，肌肉在进入疲劳（或力竭）的过程中，时域指标会随疲劳程度的加剧而增加，频域指标会向低频的方向转移。张立[18]通过比较赛艇运动员与田径运动员在动力性与静力性肌肉收缩下诱发肌肉疲劳的肌电指标差异，发现快速、爆发式的运动能使肌肉更快进入疲劳。 

在上述学者研究成果的基础上，利用肌肉等长收缩对斜方肌进行疲劳造模[19]，诱导肌肉进入疲劳状态：要求受试者站立，双脚与肩同宽，膝盖微弯。手握弹力带，保持腰背挺直，屈腰向前使上半身倾斜45°，收缩肩胛骨并用力向上拉弹力带至腹部，手臂弯曲，肘部靠近身体，保持该姿势120 s，见图2(b)。休息30 秒后进行60 秒的等长收缩，动作与疲劳造模动作相同，并记录期间的肌电信号，标记为造模后的肌肉状态。

1.4.4 按摩椅按摩后的肌电指标测量

在完成疲劳造模后即刻利用按摩椅进行按摩恢复实验：受试者坐于按摩椅上，自行调整至舒适状态后启动按摩椅，当受试者感受到按摩机构移动至肩部位置时进行5分钟的定点按摩。在按摩后进行60 秒的等长收缩，动作与疲劳造模动作相同，并记录期间的肌电信号，标记为按摩后的肌肉状态。

按以上步骤，依次测试6名受试者在5种模式按摩前后的肌电信号，共30组。组间休息30分钟以上，避免疲劳累积。

1.5 数据统计

1.5.1 肌电数值与指标

肌电指标包括时域指标与频域指标。当肌肉进入疲劳状态时，时域指标会增大，频域指标会减小[20]。本研究采用时域指标RMS和频域指标MF相结合的方式研究肩部斜方肌的疲劳恢复效应[21]。

由于每个人的肌肉状态、发达程度以及肌力大小不一样，会造成RMS指标产生极大的个体差异。因此，在对RMS指标进行分析之前，要对其进行标准化处理[22]：

其中，RMSACT为当前时刻实际测得的RMS数值，RMSMVC为肌肉进行最大等长收缩时的RMS数值。

1.5.2 主观舒适度评价

为快速评价受试者对5种按摩模式的主观感受，本研究采用VAS视觉模拟量表，旨在了解按摩椅按摩前后进行等长收缩后的即时主观感受。受试者需要在每组实验结束后根据肌肉疲劳造模后进行等长收缩与按摩椅按摩恢复后进行等长收缩的主观感受变化差异，在0-10的刻度上选择一个位置，作为该按摩模式对肩部斜方肌疲劳恢复效应的主观评分。

1.5.3 数据处理

幅频联合分析方法是由Luttmann等[23]最先提出，结合时域和频域指标对肌肉状态进行综合评价。该方法由疲劳缓解、肌力增加、肌力减小、疲劳加剧四个象限组成（图3），以疲劳加剧为例，按摩后的时域指标MVE增加的同时，频域指标MF减小，为疲劳加剧状态，其他象限同理[24]。

本研究分别将造模后的60 s肌电信号和按摩后的60 s肌电信号截取6段，每10 s取一段，在进行标准化后计算其对应的时频域指标的差值，标记为恢复量，并通过恢复量（下文以MVE、MF表示）来判断肌肉状态。

1.5.4 统计分析

采用SPSSAU在线数据分析平台对实验数据进行差异对比分析，当P<0.05时表示有显著性差异。

2.1 主观舒适度对斜方肌恢复效应的影响

被试者主观舒适度评分结果（图4）表明，揉敲模式的主观感受最佳，其次是敲击模式，指压模式的主观感受较差。通过观察按摩机芯的运行过程发现，揉敲模式与敲击模式都带有敲击功能，左右两端按摩头通过交替敲击肌肉表面产生振动效果，以达到放松肌肉的效果。而指压模式是通过按摩头向前突出，在肌肉表面进行一定范围的移动，相对于其他按摩模式而言，按摩体验感受较差。

2.2 按摩模式与性别对斜方肌恢复效应的影响

为探究性别与模式是否会对肩部斜方肌恢复产生交互效应，对其进行双因素方差分析，结果如表2所示。从表2可以看出：不同模式对左肩MVE、右肩MVE、右肩MF的恢复量均呈现出显著性差异（p＜0.01）。性别仅在左肩MVE的恢复量上呈现出显著性差异（p＜0.01），说明男女之间的左肩部肌肉的恢复差异显著，这可能是因为男性的肌肉力量比女性大，导致男女左肩部肌肉恢复差异明显，由于惯用手均为右手，右肩部肌肉普遍比左肩部发达，肌肉疲劳的恢复也相对较快，因而右肩部肌肉的恢复在性别上没有呈现出显著性差异。模式和性别的交互项在左右肩的时域指标恢复量（MVE）呈现出显著性（p＜0.05），说明二者存在交互作用。

图5直观地表明了各按摩模式下男女性之间的恢复量差异。从图5可以看出，右肩的恢复量高于左肩，这可能是由于所有被试的惯用手均为右手的缘故，导致右肩肌肉较左肩肌肉发达，恢复更快，因而恢复效应较左肩更佳[25]。此外，女性的左肩部斜方肌的疲劳恢复效应均优于男性，对于右肩部斜方肌而言，各按摩模式在男女性之间的肌肉疲劳恢复效应不尽相同。因此，女性对于刺激的感受波动较男性大，且个体差异更加明显，男性对于刺激的感受性则更加稳定[26]。

从具体时频域指标恢复量可知（表3），除叩击模式外，男女性在各按摩模式下的肩部斜方肌均呈现出积极的疲劳恢复效应（肌力增大或疲劳恢复）。这表明经过按摩后，肩部斜方肌均得到了不同程度的缓解。

对于男性而言，除揉捏模式和叩击模式外，其余模式的左右肩时频域指标的恢复量均呈现出一致性。结合时频域指标进行分析得出，在揉捏模式下右肩呈现出肌力增大的效应（MVE右肩＜0，MF右肩＜0），左肩呈现出疲劳缓解的效应（MVE左肩＞0，MF左肩＜0）；在叩击模式下左肩呈现出疲劳缓解的效应（MVE左肩＞0，MF左肩＜0），右肩呈现出肌力减小的效应（MVE右肩＞0，MF右肩＞0）。在揉敲模式下呈现出肌力增大的恢复效应（MVE＜0，MF＜0），在敲击模式和指压模式下呈现出疲劳缓解的恢复效应（MVE＞0，MF＜0）。综合主观评价，男性在敲击模式下的肌肉疲劳恢复效应最佳（MVE左肩=2.1%，MVE右肩=6.54%，MF左肩=-0.3，MF右肩=-1.23）。

对于女性而言，除叩击模式和指压模式外，其余模式的左右肩时频域指标的恢复量均呈现出一致性。结合时频域指标进行分析得出，在叩击模式下左肩呈现出疲劳缓解的效应（MVE左肩＞0，MF左肩＜0），右肩呈现出肌力减小的效应（MVE右肩＞0，MF右肩＞0）；在指压模式下左肩呈现出疲劳缓解的恢复效应（MVE左肩＞0，MF左肩＜0），右肩呈现出肌力增大的恢复效应（MVE右肩＜0，MF右肩＜0）。在揉捏、敲击、揉敲模式下，左右肩均呈现出疲劳缓解的恢复效应（MVE＞0，MF＜0）。综合主观评价，女性在揉敲模式下的肌肉疲劳恢复效应最佳（MVE左肩=5.14%，MVE右肩=27.73%，MF左肩=-1.72，MF右肩=-0.6），其次是敲击模式（MVE左肩=3.37%，MVE右肩=15.88%，MF左肩=-1.84，MF右肩=-1.7）。

2.3 肌肉疲劳与恢复效应分析

本实验通过等长收缩诱导肌肉进入疲劳状态。根据肌纤维募集理论[27]，在疲劳的逐渐累积过程中，神经系统会释放神经递质来激活快速收缩性肌纤维。这些肌纤维能够快速产生力量，适应高强度的运动和快速的动作。随着运动的持续和疲劳的积累，快速收缩型肌纤维的效能会逐渐下降[28]。此时，慢速收缩型肌纤维便逐渐参与到运动中来。这些肌纤维虽然收缩速度较慢，但它们能够持续产生力量，为肌肉提供持久的运动能力。通过快慢肌纤维的交替使用和协同工作，肌肉能够在疲劳过程中保持相对稳定的运动表现。

从本实验的结果来看，在肌肉疲劳后进行不同模式的按摩对肌肉恢复的影响有显著差异。其中，敲击模式对男性肩部斜方肌的疲劳恢复效应最佳，揉敲模式对女性的肩部斜方肌的疲劳恢复效应最佳，这说明带有敲击功能的按摩模式在缓解肩部斜方肌疲劳方面具有较为出色的效果。这种按摩模式与筋膜枪原理相似，通过电机驱动按摩头对肌肉表面进行高频振动，对目标区域的肌肉软组织进行刺激，促进血液循环，加速代谢废物的排出，减少乳酸等疲劳物质的积累[29]。同时，这种敲击能够深入肌肉组织，对局部组织进行放松，缓解肌肉的僵硬和紧张，有效缓解肌肉的紧张和粘连，实现肌肉的深度放松[30-31]。

在这项研究中，我们使用了表面肌电方法来研究按摩椅的按摩模式对肩部斜方肌的疲劳恢复效应。主要结果如下：

（1）在中速按摩下带有敲击功能的按摩模式会产生较优的主观感受，其疲劳恢复效应也会优于其他模式。其中，揉敲模式的主观感受最佳，其次是敲击模式，指压模式的主观感受较差。

（2）性别与模式之间存在交互效应（p＜0.05），且性别对左肩的时域指标恢复量产生显著性差异（p＜0.05）。针对不同性别而言，男性在敲击模式下的疲劳恢复效应最佳（MVE左肩=2.1%，MVE右肩=6.54%，MF左肩=-0.3，MF右肩=-1.23），女性在疲劳揉敲模式下的恢复效应最佳（MVE左肩=5.14%，MVE右肩=27.73%，MF左肩=-1.72，MF右肩=-0.6）。综上，带有敲击功能的按摩模式在缓解肌肉疲劳、促进肌肉恢复方面具有较高的应用价值。

本研究可以为按摩机芯的研发以及按摩程序的设计提供数据参考，在后续研究中可以对其他按摩速度下的按摩模式恢复效应展开研究，进一步完善恢复效应最佳的按摩参数组合。