2000米赛艇计时赛期间全身神经肌肉模式的性别差异

《Journal of Biomechanics》：Sex differences in whole-body neuromuscular patterns during a 2000?m rowing time trial

　　

先前研究表明，竞技女性赛艇运动员比男性更容易受伤。然而，尚无研究探讨赛艇运动表现结果及相关神经肌肉表现在多个身体节段中的性别差异。研究人员招募了16名大学赛艇运动员（9名女性/7名男性），在Concept 2测功仪上完成一次2000米计时赛。在股外侧肌（vastus lateralis, VL）上放置近红外光谱（near-infrared spectroscopy, NIRS）探头测量肌肉氧合。在手臂、躯干和腿部的10块优势侧肌肉上放置表面肌电图（electromyography, EMG）电极。在7个距离间隔分析EMG和NIRS数据。结果显示，女性完成计时赛的时间显著长于男性。心率存在性别×距离交互作用，女性心率波动更早且更频繁。女性在热身及直至1350米时保持更高的组织氧合指数（tissue oxygenation index, TOI%）（p < 0.001）。在股直肌（rectus femoris, RF）、胸椎竖脊肌（thoracic erector spinae, TES）、中斜方肌（middle trapezius, MT）和三角肌前束（anterior deltoid, AD）中观察到激活振幅的性别×距离交互作用。女性上肢多块肌肉的激活振幅普遍下降，而男性则普遍维持或增加。该研究首次展示了2000米计时赛期间的性别特异性神经肌肉适应。理解男性和女性如何利用其系统和全身肌肉进行赛艇运动，有助于更好地理解在赛艇及其他全身协调任务中的疲劳缓解策略。研究结果有助于更好地理解两性在全身最大努力任务中如何分配肌肉负荷，并最终帮助预防两性的损伤机制。

**论文解读：2000米赛艇计时赛期间全身神经肌肉模式的性别差异**

**研究背景与问题**
赛艇运动是一项全身性耐力运动，要求运动员具备高水平的心血管和神经肌肉能力。在2000米标准赛程中，运动员需动用约70%的身体肌肉质量。高训练量结合重复性划桨动作导致赛艇运动员过度使用性损伤高发，且女性赛艇运动员的损伤率显著高于男性。然而，既往研究多聚焦于男性，或仅分析单一肢体（如腿部）的神经肌肉特征，未系统比较两性在全身多节段中的神经肌肉表现差异。这一研究空白限制了对性别特异性损伤机制的理解，尤其在疲劳管理策略的制定方面。因此，研究人员开展此项研究，旨在通过同步采集肌电图（EMG）和近红外光谱（NIRS）数据，系统比较男性与女性赛艇运动员在2000米计时赛中的全身神经肌肉适应模式，并假设女性股四头肌氧合水平更高，同时伴随全身性运动表现限制性神经肌肉适应。

**研究概述与结论**
研究人员招募16名大学赛艇运动员（7名男性，9名女性，均来自大学赛艇队及本地俱乐部，符合Tier 2-3水平），在Concept 2测功仪上完成2000米计时赛。通过表面EMG监测10块优势侧肌肉（包括上肢、躯干和下肢）的激活振幅和频率，以及NIRS监测股外侧肌的氧合指标。广义估计方程（GEE）分析显示，女性完成时间显著更长（p<0.001），心率波动更早；女性在热身至1350米期间保持更高的组织氧合指数（TOI%），而男性在热身和早期阶段脱氧血红蛋白（HHb）更高。在股直肌（RF）、胸椎竖脊肌（TES）、中斜方肌（MT）和三角肌前束（AD）中观察到激活振幅的性别×距离交互作用：女性上肢及躯干肌群激活振幅随距离下降，而男性维持或增加。男性股直肌激活振幅从中后期递增，女性则下降。该论文发表在《Journal of Biomechanics》，首次揭示了2000米计时赛中性别特异性神经肌肉适应策略，表明女性更依赖氧化代谢途径，而男性维持更大的力量输出能力。这些发现有助于理解赛艇损伤的性别差异，并为数据驱动的训练和损伤预防提供依据。

**主要关键技术方法**
- 参与者：16名大学赛艇运动员（9女/7男），来自大学赛艇队及本地俱乐部。
- 肌电图（EMG）测量：10块优势侧肌肉（包括三角肌前束/后束、肱二头肌、中斜方肌、背阔肌、胸椎/腰椎竖脊肌、股直肌、股外侧肌、腓肠肌），使用无线双极表面电极，按SENIAM指南放置，信号归一化至最大自主等长收缩（MVIC）。
- 近红外光谱（NIRS）测量：股外侧肌（VL）非优势侧，使用频率域多距离NIRS系统（OxiplexTS），测量氧合血红蛋白-肌红蛋白（O₂Hb）、脱氧血红蛋白-肌红蛋白（HHb）、总血红蛋白-肌红蛋白（THb）和组织氧合指数（TOI%）。数据经皮下脂肪组织厚度（ATT）校正（基于超声测量）。
- 数据分析：EMG和NIRS数据在7个距离间隔（250米间隔）分析，采用广义估计方程（GEE）建模，AR-1相关结构，以性别为组间因素，距离和肌肉为组内因素，并进行序贯Bonferroni校正。

**研究结果**
**3.1 表现与参与者特征**
男性身高显著更高（p=0.02），完成时间更短（p<0.001），平均功率和单位体重功率更高（p<0.001）。两组年龄、体重、划桨频率和赛艇经验无显著差异。

**3.2 心率**
心率存在显著的性别×距离交互作用（Wald χ²=52.94, p<0.001）。两性心率从基线至各距离均增加；女性心率从热身至赛程各阶段均显著高于男性（除1600-1850米外）。

**3.3 肌肉氧合**
所有NIRS指标（TOI%、THb、O₂Hb、HHb）均存在性别×距离交互作用（p<0.01）。女性TOI%在热身至1100-1350米阶段显著高于男性，此后差异消失。女性THb从100-350米至1600-1850米显著增加，男性无变化。男性HHb在热身和350米处更高。O₂Hb在男性中，热身值高于除1350-1600米外的所有距离。

**3.4 肌肉激活频率**
中位功率频率（MdPF）在10块肌肉中有7块（腰椎竖脊肌、后三角肌、肱二头肌、胸椎竖脊肌、腓肠肌、三角肌前束、股外侧肌）存在性别×距离交互作用（p<0.01）。男性MdPF普遍高于女性，且差异随时间变化。股直肌中男性MdPF在1350-1600米至1600-1850米显著下降（p<0.001）。

**3.5 肌肉激活振幅**
均方根振幅（RMS）在10块肌肉中有6块（股直肌、腓肠肌、胸椎竖脊肌、中斜方肌、三角肌前束、腰椎竖脊肌）存在性别×距离交互作用（p<0.01）。股直肌中男性RMS从100-350米至350-600米、600-850米、1100-1350米显著增加，女性则从100-350米和850-1100米至后期距离显著下降。腓肠肌中女性RMS普遍更高。胸椎竖脊肌中女性RMS在多个距离对间显著下降。中斜方肌中女性RMS从100-350米至1100-1350米、1350-1600米、1600-1850米显著下降；男性RMS从100-350米至1600-1850米及1350-1600米至1600-1850米增加。腰椎竖脊肌中女性RMS仅从100-350米至1350-1600米显著下降，男性则先降后升。此外，股外侧肌（VL）和肱二头肌（BIC）存在显著的性别主效应：女性VL（g=1.17）和BIC（g=0.529）的RMS更高。背阔肌（LAT）存在距离主效应，RMS从1350-1600米至1600-1850米显著增加（p<0.001）。

**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究首次系统比较了男女赛艇运动员在2000米计时赛中的全身EMG和NIRS模式。结果支持假设：女性更依赖心血管系统（心率升高更快，股四头肌氧合更高），男性则维持更大的肌肉力量输出。女性股直肌激活振幅下降而男性上升，提示女性可能缺乏力量储备，需通过上肢和躯干肌肉的补偿维持表现。女性上肢和躯干肌肉激活振幅的下降可能与神经驱动和运动单位募集变化有关，而男性维持激活振幅反映了不同的神经肌肉策略。这些差异可能与女性上体力量较低有关，导致相对生理需求更大，从而提前出现肌肉激活下降。研究局限性包括：样本量小（16人），NIRS和EMG信号受皮下脂肪厚度影响，且仅采集单侧数据；男性表现显著优于女性，可能反映相对强度差异而非纯性别机制。结论部分翻译如下：

**结论**
本研究展示了全身对2000米赛艇计时赛的神经肌肉反应存在性别差异，强调了性别特异性的生理和神经肌肉适应策略以满足表现需求。因此，力量训练可能是提高肌肉最大能力、延迟神经肌肉适应需求的合理策略，尤其对女性赛艇运动员而言。未来研究应确定性别特异性力量训练计划在延迟或消除比赛中不良表现模式的有效性。此外，应进一步在真实水域环境中验证本研究的发现。