振动波在振动训练中对肌肉作用效果的生物力学机理研究

This programme mainly studies vibration training from biomechanics view. According to the mechanics mode of muscle fabre structure, energetic characteristics(The energy flows density and features of wave velocity) and function characteristics of vibration transmision in organism medium, as well as the interaction of vabration rate in forced vibration and vibration range, combinde with earlier stage achievement,three problems needed to prove are put forward. 1 the effect target that vibration wave is in vibration training can whether influnces the elasticity element in muscle .2 the effect that vibration training have on muscle can whether influences the vibration direction.3 in vibration training, nearly to muscle inherent vibration wave adapted can whether produces the best effect,and this kind of wave can whether harm to human body.Three groups of human body experiments and one group of animal experiment are designed. these targets are trained respectively in different form of mucle shrink and different vibration conditon(vibration direction .vibration rate and so on). Relative biomechanics indexes are collected with the use of The 3D strength measures a set muscle of constant speed ,multifuntional bios rheology test-bed. These problems could be verified through scientific analysis of experiment date. Expected achevements could help to understand mechanism of vibration training, improve and perfect the theory of vibration training, rational use of vibration training.

该项目主要从生物力学角度研究肌肉振动训练。项目根据肌纤维结构力学模型、振动波在生物介质中传播的能量特征(能流密度及波速特征)和作用特征、以及在受迫振动中振动频率与振动幅度间的相互关系，并结合前期研究所积累的成果，提出了三个有待验证的问题：其一，振动波在振动训练中的作用目标是否主要影响肌肉中的弹性成分；其二，振动训练对肌力的训练效果是否受振动方向的影响；其三，振动训练采用接近肌肉固有振动频率时能否产生最好的训练效果，以及这种振动频率是否会对人体产生损害。项目设计了三组人体实验和一组动物实验，分别在不同的肌肉收缩形式、不同的振动条件(振动方向、振动频率等)下训练实验对象。再利用测力台、三维影像、等速肌力、多功能生物流变试验台等测量设备采集相关生物力学指标，通过科学分析实验数据验证上述问题。预期成果有助于了解振动训练的力学机理，完善振动训练理论，合理利用振动训练。

项目的背景：“振动波在振动训练中对肌肉作用效果的生物力学机理研究”于2012年底获得立项(编号：11272068)。项目起讫时间2013年1月至2016年12月。已完成研究任务，取得了预期的研究成果。.主要研究内容：通过人体及动物实验。验证振动波的作用目标，振动波的方向、频率对肌力训练效果的影响。.人体实验结果：有附加振动刺激的下肢肌肉力量训练主要是通过促进下肢肌肉中弹性成分的增强而获得肌肉力量的提高。有附加振动刺激的实验组其下肢肌肉储能能力比无附加振动刺激的实验组要强。而肌肉储能能力的提高与肌肉中的弹性成分的增强有关。振动波方向影响肌肉振动训练的效果。振动波方向与肌纤维纵轴之间趋向于垂直状态或形成较大角度时，振动波能够对肌肉产生较大的刺激；角度过小或成平行状态时刺激作用便相对较小。肌纤维受到与其呈大角度的振动波的作用时间越长，越能对肌肉能力的增强产生较大影响。采用接近下肢肌肉固有的振动频率进行肌肉振动训练，更有利于促进下肢肌群超等长运动能力的提高，改善下肢伸肌群向心工作能力及能力储备，提高膝关节在离心和向心两种工作状态下的力矩峰值及最大工作效率。振动训练过程中受试者适时生理监测指标未发现生理异常。.动物实验结果：在振动训练中机械波对大鼠后肢腓肠肌的主要作用是影响肌肉中的弹性成分。25Hz的振动训练能显著地提高大鼠跟腱的生物力学性能。振动训练还使大鼠跟腱的粘弹特性发生改变，即振动训练减小滞后、加快应力松弛、增加蠕变，这些改变为跟腱自我保护及运动精细化奠定了力学基础，是大鼠跟腱功能适应性反应。.科学意义：研究成果能够丰富肌肉力量训练理论，为肌肉力量训练方法的深入研究提供了理论支撑。能够加深对振动波类型与肌肉力量训练效果关系的认识，拓展了振动训练方法的运用空间。有助于深入认识振动频率是影响振动刺激强度主要因素。对于科学运用振动训练方法具有指导作用。