碎片化运动方案对电脑办公人群颈背部肌肉疲劳的促进研究（报告）
裘琴儿1，李中正2，刘海洋3，刘玉洲1，吕晓彤1，许悄超1，王超1，毛功龙1
（1.宁波大学体育学院，浙江 宁波 315211；
2.宁波第九医院，浙江 宁波 315020；
3.宁波工程学院，浙江 宁波 315211）
摘要：目的：了解碎片化运动方案对长时间伏案人群的劲背部肌肉功效。方法：用ME6000肌电信号仪对电脑办公人群劲背部肌肉进行静态测试，用平均肌电值（AEMG）、中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）和疲劳系数反映电脑办公人群劲背部肌肉特征。结果表明：碎片化运动方案实验前后电脑办公人群劲背部肌肉头夹肌与斜方肌在平均肌电值（AEMG）、中位频率（MF）和平均功率频率（MPF）有明显增加，疲劳系数明显下降，二者之间存在统计学上的差异性。结论：碎片化运动在一定程度上促进了肌肉的激活，减少肌肉损伤。
关键词：碎片化运动、电脑办公人群、肌肉疲劳
1 前言
近年来，宁波积极响应“健康中国”号召，开展“健康宁波”建设工程，倡导一种“防患于未然”的健康人生思想，但是现代的生活方式与工作环境，特别是电脑手机的普及使用已经造成了大量的颈部背部患者，影响了一代人的健康，如何保持人生的健康已成为大众关注的焦点。我国碎片化运动发起人、中国医师协会疾病与健康管理专业委员会健康运动学组组长牛国卫教授，通过纠正坐姿、快速搓手等微运动，利用“碎片式”时间，轻轻松松锻炼身体[1]。特别对于“办公一族”，由于长时间面对电脑，伏案工作，颈肩疼痛目前已成为一个电脑办公人群的健康问题[2]。
头颈部是全身关节活动最为灵活同时也是最不稳定的部位之一[3]，颈部肌肉是一个复杂、多层次的结构体系，它可以使头部进行屈、伸、侧屈、旋转、绕环等多种运动[4]。Buckle等人[9]通过流行病学调查证明，从事与颈部和上肢骨骼肌相关的职业与其颈部功能紊乱存在着显著的相关性。因此通过研究长时间使用电脑的办公人群颈背部肌肉的疲劳特点，分析电脑办公人群久坐不动对人体的危害，同时通过推广可操作的碎片化运动，缓解电脑办公人群颈背部的疲劳，以减少电脑办公人群颈背部的病痛。
2研究对象与方法
2.1 研究对象
以宁波市电脑办公人群为主要研究对象，样本对象必须是每天使用电脑8小时及以上，工作范围相对缺少运动的中青年，实验对象男性50名，了解本实验的内容与要求，愿意为本实验提供实验条件，并进行相应的碎片化运动方案培训。对象年龄30.6+4.8岁，经过预实验规范技术动作，稳定性良好，测量实验数据，可信度较高。
2.2实验安排
第一阶段，从人体久坐情况下颈背部肌肉疲劳出发，测试受试者静态电脑使用情况下的颈背部肌肉肌电变化曲线。
第二阶段，在碎片化运动方案的刺激下，受试者使用电脑1小时前后进行相应的后颈背部肌肉肌电测试。并进行两种实验的肌电信号对比，比较碎片化运动方案的效果。
2.3实验仪器
ME6000肌电信号仪是目前使用广泛、实时地、无损伤地反映肌肉活动状态的测试仪器。本实验对肌电信号中反映肌肉激活水平的平均肌电值AEMG、平均功率频率MPF、中位频率（MF）以及疲劳指数的变化进行记录和统计分析。
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图1 ME6000肌电信号收集和分析系统
2.4实验流程
实验前与受试者约定时间与测试内容，在一个相对安静的环境下测试，由实验的操作人员按照表面肌电仪器的相关要求对头夹肌(SP)和斜方肌(TR)进行相应处理并佩戴电极，并讲解说明本实验要求的动作练习。在整个实验过程中，经常给予被试者以动作的提醒和鼓励，力争使得实验数据更加准确和科学。每两次实验间隔10分钟使被试足以充分休息调整。
图2肌肉解剖位置与肌电电极在受试者颈背部的分布图
2.5数据处理和分析
肌电原始AEMG、MF、MPF和疲劳系数数据通过系统自带的软件进行初步统计，运用SPSS17.0进行独立样本t检验。
3 实验结果
本实验将受试者头夹肌、斜方肌在一个测试周期中肌电信号中的平均肌电值、中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）和疲劳系数经过后期的数据处理，分析长时间伏案工作的头夹肌、斜方肌肌肉特征与碎片化运动方案实施前后之间的差异性，图4呈现了头夹肌、斜方肌在一个周期中平均肌电值、中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）和疲劳系数的变化，头夹肌与斜方肌随着肌肉工作时间的延续，都出现肌肉功能下降的趋势，同时在实验中发现碎片化运动后肌肉的功能比没有使用碎片化运动方案的肌肉有所增加。
图3 头夹肌、斜方肌在一个周期中平均肌电值、中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）和疲劳系数的变化曲线图
表1－5分别表示头夹肌、斜方肌平均肌电值、中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）和疲劳系数的平均值与二者之间的差异性统计结果，经过统计学分析头夹肌(SP)和斜方肌(TR)的平均肌电值、中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）和疲劳系数在实验前后出现了显著性差异（P＜0.05），说明利用碎片化运动方案对头夹肌(SP)和斜方肌(TR)的肌肉起到促进作用，提高头夹肌(SP)和斜方肌(TR)的肌肉工作效率。
表1 二种状态下头夹肌(SP)和斜方肌(TR)AEMG、MF、MPF及疲劳系数值
头夹肌(1) 36.38±7.56 31.22±8.81 56.33±7.58 1.23±0.58 头夹肌(2) 39.75±7.56 41.56±8.56 67.34±7.09 1.06±0.64 斜方肌(1) 42.38±10.83 38.33±6.52 60.67±12.03 1.91±0.75 斜方肌(2) 45.00±11.46 50.11±5.82 73.33±11.40 1.55±0.61
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注：1是静态工作状态，2是碎片化运动后状态
表2 头夹肌(SP)和斜方肌(TR)实验前后平均肌电值AEMG显著性比较
肌肉 实验前 实验后 t P |
头夹肌 36.38±7.56 39.75±7.56 5.27 〈0.05 斜方肌 42.38±10.83 45.00±11.46 7.04 〈0.05
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表3 头夹肌(SP)和斜方肌(TR)实验前后中位频率（MF）显著性比较
肌肉 实验前 实验后 t P |
头夹肌 31.22±8.81 41.56±8.56 11.23 〈0.05 斜方肌 38.33±6.52 50.11±5.82 10.65 〈0.05 |
表4 头夹肌(SP)和斜方肌(TR)实验前后平均功率频率（MPF）显著性比较
肌肉 实验前 实验后 t P |
头夹肌 56.33±7.58 67.34±7.09 7.29 〈0.05 斜方肌 60.67±12.03 73.33±11.40 13.05 〈0.05
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表5 头夹肌(SP)和斜方肌(TR)实验前后疲劳系数显著性比较
肌肉 实验前 实验后 t P |
头夹肌 1.23±0.58 1.06±0.64 2.16 〈0.05 斜方肌 1.91±0.75 1.55±0.61 2.85 〈0.05 |
4、讨论与分析
头夹肌Splenius capitis muscle(SP)，是劲部的浅层肌，位于斜方肌与菱形肌之下，骶棘肌之上，是劲项部主要的伸肌。头夹肌和颈夹肌是转头和伸展颈部的肌肉，与多种头痛有关。斜方肌trapezius(TR)是位于颈前的第一类肌肉，起于颈椎横突，止于肋骨，两侧收缩时使颈前倾，单侧收缩使颈向侧前方倾[4]。头劲部的活动范围大，频率高，两侧的头夹肌随头部运动不断摩擦，现代生活中长时间的伏案工作打电脑劲部肌肉一直处于紧张状态，容易使劲部肌肉损伤，临床中对头夹肌与斜方肌的治疗一直是一个难题。
当头颈部长时间处于屈曲位时，颈椎间盘内的压力增高，颈部肌肉处于非协调受力不均衡状态，头颈部部分肌肉和软组织则处于持续的高张力状态，肌肉和韧带会因为牵拉处于被动拉长而损伤，椎体会因为相互摩擦而增生，进而刺激脊神经，出现一系列症状[5-6]。这一理论验证了长时间伏案工作会影响头夹肌与斜方肌的肌肉工作效率，肌肉的肌电信号呈现被动紧张，趋于下降状态。
表面肌电（sEMG）信号特指神经肌肉系统在完成各种随意性和非随意性活动时的生物电变化经表面电极引导、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号[7]。其结果取决于肌肉负荷性因素和肌肉本身的生理、生化过程之间的内在联系。Carolyn等人对劲部肌保持等长收缩至疲劳状态过程中的SEMG信号进行时频特征的分析,随着负荷持续时间的延长,劲部肌肉肌电信号变化特征是下降，反映劲部肌肉功能弱化状态[8]。本实验中头夹肌与斜方肌在碎片化运动方案中表面肌电值随着时间的延续也是呈现下降趋势，但通过碎片化运动后头夹肌与斜方肌的肌电值有增大趋势，说明在一定的条件控制下，肌肉的激活与运动能提高头夹肌与斜方肌肌肉的工作能效，使肌肉力量得到加强，增强肌肉的功能状态。
基于动态肌电信号的非平稳特性,采用时频分析方法。表面肌电信号的FFT曲线可以发生不同程度的左移现象，并且导致反映频谱曲线特征的MPF和MF数值产生相应的下降。平均功率频率(MPF)和中位频率(MF)能较好地在频率维度上反映SEMG的变化，应用MPF与MF反映肌肉活动状态和功能状态的敏感性[9-10]。本实验在碎片化运动前后测试所得头夹肌(SP)、斜方肌(TR)的MPF和MF数值随时间的延续都有下降的趋势，但通过碎片化运动方案后，MPF和MF都有增大的趋势，呈现统计学上的差异性，说明人体的肌肉合适的调整能松解组织，改变肌肉的活动状态。
长时间伏案工作，对于电脑办公人群的劲部常会产生头劲僵硬、疼痛、沉重感，不能长时间保持某一种固定姿势。一般情况下，随着肌肉参与工作时间的增加，肌肉会发生一定程度的疲劳，本实验在静态运动中诱发肌肉疲劳发现SEMG频谱左移现象，可以明显发现头夹肌与斜方肌肌肉的疲劳系数下降，一定程度上可以缓解长时间伏案工作对肌肉的疲劳损伤。在伏案的静态工作中，肌肉疲劳的发生和发展，可能与快运动单位很快疲劳而无法募集更多未疲劳的慢运动单位参加工作，疲劳时无法维持肌肉应达到的张力，从而使运动单位兴奋的同步化减小，肌肉内乳酸堆积，运动单位传导速度降低，产生头夹肌与斜方肌肌肉疲劳[11]。碎片化运动方案通过前屈、后伸、旋转等姿势达到拉伸头劲背韧带、激活活动关节的作用，增加劲椎活动度。因此本实验在一定程度上可以反映出利用碎片化运动可以提高头夹肌与斜方肌的肌肉功能，揭示长时间伏案工作对头夹肌与斜方肌的损伤。
颈背部肌肉酸痛和活动受限，在临床医学上称为颈背部肌肉和软组织的无菌性炎症，其主要诱因是不良姿势、过度僵直、寒冷、潮湿带来的肌肉细微斯裂与软组织慢性劳损，导致肌肉功能性减退[12]。本实验的平均肌电值与疲劳系数与这一临床现象比较吻合。因此医学上这种损伤的康复治疗手段主要是改良生活习惯，调节桌椅、显示器、枕头的高度达到最合适的姿势，避免劳累和长时间不活动，增加强度适中的运动，增强颈背部肌肉的力量来提高颈椎的稳定性，同时通过功能性练习来恢复和改进颈椎的活动范围。
5、结论与建议
结论
1、随着时间的延续，头夹肌与斜方肌的肌电信号逐渐减弱，说明长时间使用电脑办公人群的劲背部肌肉有劳损的趋势。
2、通过碎片化运动方案，可以发现头夹肌与斜方肌在平均肌电值（AEMG）、中位频率（MF）和平均功率频率（MPF）呈现增大的趋势，疲劳系数呈现减弱趋势，在统计学上都有差异性，碎片化运动在一定程度上促进了肌肉的激活，减少肌肉损伤。
3、由于头夹肌与斜方肌肌肉功能的评价与肌肉的负荷、生理性疲劳和工作状态、环境和心理等因素有关，因此研究的结果有一定局限性。
建议
1、对于长时间伏案工作的电脑使用者，手机用户必须在一段时间后进行劲背部运动，激发劲背部肌肉的活动能力，减少劲背部肌肉的损伤。
2、由于劲背部经常处于裸露状态，可以适当增加劲背部肌肉的保护物，增加劲背部肌肉的温度，提高劲背部肌肉的血液循环。
3、操作电脑时调整好显示器高度，要正面注视，让颈椎处于最自然的姿势。
参考文献
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