姿势不稳定性对健康成人负荷吸气任务中膈肌与胸锁乳突肌募集的影响研究

《Respiratory Physiology & Neurobiology》:Effects of postural instability on diaphragm and sternocleidomastoid recruitment during a loaded-inspiratory task in healthy adults

【字体: 时间:2026年01月02日 来源:Respiratory Physiology & Neurobiology 1.6

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  本研究针对传统吸气肌训练(IMT)在稳定坐姿下进行、对膈肌姿势控制功能刺激不足的问题,开展了不同姿势不稳定性对50%最大吸气压(MIP)负荷吸气任务中膈肌增厚分数(DTf)和胸锁乳突肌(SCM)肌电活动影响的主题研究。结果显示随着坐姿不稳定性增加(A→D条件),膈肌收缩增强40%(P<0.001),SCM活动增加17%,而自觉劳累程度无显著变化。这表明将姿势挑战融入IMT方案可进一步强化膈肌训练效果,为呼吸康复提供新思路。

  
当我们谈论呼吸训练时,大多数人会联想到运动员戴着面罩进行高强度呼吸练习的场景。然而,鲜为人知的是,人体最主要的呼吸肌——膈肌,不仅承担着75%的通气功能,还通过调节腹内压力在姿势控制中扮演关键角色。这种"呼吸-姿势"的双重功能在慢性阻塞性肺病、脑卒中和腰痛患者中常常出现障碍,导致不仅呼吸功能受损,平衡能力也大打折扣。
传统的吸气肌训练(IMT)通常让受试者舒适地坐在稳固的椅子上进行,这种训练方式主要刺激膈肌的呼吸功能,却忽视了其对姿势控制的重要作用。这就引出一个有趣的问题:如果我们在不稳定的表面上进行IMT,是否能够同时激活膈肌的双重功能?香港都会大学的研究团队在《Respiratory Physiology》发表的最新研究,为这个谜题提供了令人振奋的答案。
研究团队招募了48名健康年轻成人,让他们在四种不同稳定性的坐姿条件下进行负荷吸气任务。通过超声检查测量膈肌增厚分数(DTf)和表面肌电图(sEMG)记录胸锁乳突肌(SCM)活动,研究人员发现了一个明显的梯度效应:随着坐姿不稳定性增加,从稳定的椅子(A)到最具挑战性的双脚共垫条件(D),膈肌收缩逐渐增强,SCM活动也适度增加。
关键技术方法包括:使用超声检查测量右半膈肌厚度并计算DTf,表面肌电图记录右侧SCM肌肉活动,功率呼吸器设置50%MIP负荷,以及四种渐进式不稳定性坐姿条件(稳定坐椅、臀垫、双足分垫、双足共垫)。所有测量均遵循标准化方案。

3.1. 参与者特征

48名健康年轻人(男女各半)完成了研究。基线数据显示男性在体重、身高、BMI、运动习惯和肺功能参数上普遍高于女性,这为后续的性别差异分析提供了基础。

3.2. 不同坐姿条件下DTf的变化

最引人注目的发现是,从条件A到条件D,DTf增加了40%(P<0.001),这意味着在最不稳定的坐姿下进行相同的吸气任务,膈肌收缩效率显著提高。性别分析显示,男性的增加幅度(47%)大于女性(33%),反映了性别在膈肌招募模式上的差异。

3.3. 不同坐姿需求下SCM肌肉活动的变化

SCM活动呈现出与DTf相似的增长趋势,从条件A到D增加了17%。有趣的是,这种增长在男女之间没有显著差异,表明在不同姿势需求下,辅助呼吸肌的招募模式相对一致。

3.4. 自觉劳累评估

尽管肌肉活动明显增加,但受试者的自觉劳累程度(Borg评分)在不同条件间保持稳定。这一发现具有重要临床意义,说明通过增加姿势不稳定性来增强训练效果,并不会给受试者带来额外的主观负担。
研究结果证实了初始假设:姿势不稳定性确实能够增强膈肌收缩。这种现象可能源于维持躯干稳定所需腹内压力的增加。更值得关注的是,在50%MIP这一已知能产生最大膈肌收缩的负荷下,通过姿势挑战还能进一步将DTf从稳定坐姿的72%提升至112%,增幅达40%。这种"双重任务"范式为IMT提供了新的优化方向。
SCM活动的适度增加可能有两种解释:一是作为姿势肌需要参与躯干稳定,二是膈肌更多参与姿势控制后,需要辅助肌群补偿呼吸功能。无论哪种机制,17%的增长幅度表明这种训练模式不会导致辅助呼吸肌的过度使用,保持了训练的特异性。
从临床应用角度,这项研究的发现尤为宝贵。稳定的自觉劳累程度意味着患者可以在不增加主观不适的情况下获得更好的训练效果,这对于平衡功能受损的临床人群(如脑卒中患者)尤为重要。研究人员已经基于这些发现启动了在脑卒中人群中的长期研究,期待为呼吸康复提供更有效的干预方案。
该研究也存在一些局限,如仅针对健康年轻人、使用相对温和的不稳定表面等。然而,这些谨慎的设计恰恰体现了研究团队的临床转化思路——为在平衡功能受损患者中的应用奠定安全基础。
这项开创性工作揭示了将姿势挑战纳入呼吸训练的巨大潜力,为优化IMT方案提供了新视角。随着后续在临床人群中的验证,这种"呼吸-姿势"双重训练模式有望成为呼吸康复领域的重要突破,为众多存在膈肌功能障碍的患者带来新的希望。
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