:抗阻训练中关键训练参数对肌肉兴奋性影响的范畴综述

《Journal of Sports Sciences》：A scoping review of muscle excitation in resistance training across key training parameters

　　

摘要

抗阻训练因其对健康和运动表现的益处而被广泛认可。由于肌肉激活与肌肉力量和运动表现相关，优化训练变量以最大化抗阻训练动作中的肌肉激活备受关注。然而，最有效的方法仍存在争议。本篇范畴综述旨在考察训练强度、关节活动度（ROM）和重复持续时间等训练变量对肌肉兴奋性的影响，该影响通过表面肌电图（sEMG）在健康、无疼痛成人（≥18岁）中测量。仅纳入以英文发表的原创研究，重点关注急性双极sEMG评估。通过对PubMed、Scopus和Web of Science的系统检索，共纳入63项研究（35项关于强度，13项关于ROM，15项关于重复持续时间），涉及966名参与者。研究结果表明，较高的训练强度通常产生更大的sEMG信号。此外，较快的重复持续时间与肌肉兴奋性增加相关，且在重复速度得到控制的情况下，较大的ROM增强肌肉兴奋性。然而，当速度未被标准化时，ROM的研究结果仍不一致。现有证据表明，较高的训练强度和较快的重复速度可增加肌肉激活，而ROM的影响尚不明确。未来研究应着力解决这些空白，并改进实验设计，以更好地理解这些训练变量对肌肉兴奋性的交互作用。

关键词：关节活动度；肌肉激活；速度；肌电图；力量训练

**抗阻训练关键训练参数对肌肉兴奋性影响的范畴综述：基于表面肌电图的系统整合**

**1. 研究背景**

抗阻训练在促进健康和提升运动表现方面具有不可替代的重要作用。大量流行病学证据表明，规律的抗阻训练可显著降低全因心血管疾病和癌症特异性死亡率的风险，同时在儿童群体中能够改善认知功能和学习成绩，在成人和老年人群中则有助于缓解肌肉力量下降、预防跌倒、降低特定疾病风险并改善心理健康。鉴于这些广泛的健康益处，如何最优化地设计抗阻训练方案以最大化其效益，成为运动科学领域关注的核心问题，尤其对于追求运动表现的运动员和需要对抗年龄相关肌肉流失的老年人而言更为关键。

在诸多可调控的训练变量中，训练强度、关节活动度（range of motion, ROM）和重复持续时间是最基础且最常被讨论的三个参数。尽管已知对这些参数的合理调控能够诱导特定的生理适应，但各变量效应的精确程度高度依赖于训练特异性原则，其最佳操纵策略仍存在争议。长期训练试验虽被视为评估训练适应的金标准，但此类研究资源密集且耗时较长，尤其是在受过训练的个体中，可测量的差异需要更长时间才能显现。因此，亟需一种更为高效的评估手段来探索训练变量对神经肌肉功能的影响。表面肌电图（surface electromyography, sEMG）作为一种非侵入性工具，能够在抗阻运动过程中提供肌肉兴奋性的实时信息，已逐渐成为运动训练和物理治疗领域中评估急性神经肌肉兴奋性的重要手段。虽然sEMG作为长期训练结果（如力量增长或肌肉肥大）预测指标的有效性曾受到质疑，但其在估计运动过程中急性神经肌肉兴奋性方面仍具有高度应用价值。

**2. 研究目的与方法概述**

本范畴综述旨在综合考察训练强度、ROM和重复持续时间这三个关键训练变量与sEMG测量的肌肉兴奋性之间的关系，具体目标包括：识别当前研究空白，揭示代表性不足的动作和肌群，判断各研究之间关于这些变量对肌肉兴奋性影响的结论是否一致。

研究人员遵循PRISMA-ScR指南，于2024年10月21日对PubMed、Scopus和Web of Science三个电子数据库进行了系统检索。纳入标准为：涉及健康无疼痛成人（≥18岁）的原创研究，考察抗阻训练动作中强度、ROM或重复持续时间的变异，并使用双极sEMG进行急性肌肉兴奋性评估，仅纳入sEMG信号时域分析。排除标准包括体重训练、不同动作之间的比较（而非同一动作的变体）以及使用外加弹力带、血流限制、振动训练等外加器械的研究。经过标题、摘要和全文的两阶段筛选，最终纳入63项急性sEMG研究，共涉及966名参与者（其中女性246名，男性690名，30名未明确性别，平均年龄26.0±3.6岁）。其中35项研究考察强度变异的影响，13项研究考察ROM变异的影响，15项研究考察重复持续时间变异的影响。纳入研究涵盖了多个训练动作：上肢动作以卧推最为常见（20项研究），其次是弯举（4项）、肩推（2项）和哑铃侧平举（1项）；下肢动作以深蹲最常见（20项），其次是膝伸（10项）、腿举（6项）和硬拉（1项）。在sEMG信号处理方面，52项研究实施了信号标准化，其中33项采用最大自主等长收缩（maximum voluntary isometric contraction, MVIC）方法；40项研究采用SENIAM指南进行电极定位；电极间距离（inter-electrode distance, IED）的范围为10-50 mm（15项研究未报告）；最常用的sEMG参数为平均均方根（root-mean-square, RMS）值（48项研究），其次为峰值RMS值（22项研究）和积分肌电（integrated EMG, iEMG）值（12项研究）。

**3. 研究结果**

**3.1 肌肉兴奋性与训练强度**

35项研究考察了强度对肌肉兴奋性的影响，共评估546名参与者。其中31项研究报告，在所测试的部分或全部肌肉中，随着训练强度增加，肌肉兴奋性相应增高。具体而言，13项研究报告所有分析肌肉均呈现强度依赖性兴奋性增高，18项研究报告部分测试肌肉呈现这一效应。另有3项研究在比较多个sEMG参数时发现，平均和/或峰值RMS EMG随强度增加而增高，但对于依赖时间因素的iEMG，低强度组的肌肉激活反而更高，这归因于低强度条件下运动持续时间延长所产生的累积效应。仅1项研究未发现高低强度条件之间的差异。

**3.2 肌肉兴奋性与关节活动度**

13项研究考察了ROM对肌肉兴奋性的影响，共评估173名参与者，其中4项聚焦上肢动作，9项聚焦下肢动作。两项卧推动作研究比较了全ROM与部分ROM变体，均未发现ROM对胸大肌激活的显著影响，但其中一项研究发现全ROM条件下肱三头肌外侧头激活显著高于上半程和下半程ROM。一项军事推举研究发现所有测试肌肉在全ROM条件下呈现最高EMG激活。一项哑铃侧平举研究在控制重复持续时间后发现，限制性ROM仅使三角肌前束激活增高。在深蹲研究中，控制了运动速度或重复持续时间的研究显示较大ROM通常导致部分肌肉EMG兴奋性增加；而未控制速度的研究结果则相互矛盾：一项研究未发现全蹲与平行蹲之间的激活差异，一项研究发现90°部分深蹲时臀大肌、比目鱼肌和股二头肌激活更高，另有三项研究则显示平行蹲和全蹲均比部分深蹲诱导更高激活。

**3.3 肌肉兴奋性与重复持续时间**

15项研究考察了重复持续时间对肌肉兴奋性的影响，共评估227名参与者。多数卧推研究发现较快的重复持续时间通常产生更高的肌肉激活。一项膝伸研究发现较长的离心收缩持续时间会增加随后向心阶段的iEMG活动。在膝伸动作研究中结果不一致：一项研究未发现不同重复持续时间条件间的EMG差异，另一项研究则观察到EMG活动随重复持续时间延长（2至5秒）逐渐增加，还有一项研究发现在较快向心速度条件下股外侧肌和股直肌激活更高。腿举研究一致发现较快速度导致所测肌肉的EMG活动更高。

**4. 讨论与结论**

关于训练强度，大多数研究呈现明确趋势，即较高强度通常产生更高的肌肉兴奋性。这一现象可通过Henneman尺寸原理解释，即运动单位按照由小到大的顺序依力量需求募集。但该效应的程度高度依赖于sEMG的具体测量参数和分析方法。iEMG结果受时间因素干扰，可导致低强度长持续时间条件下累积值偏高。关于ROM，未标准化速度的研究结果高度不一致，而控制速度的研究普遍支持较大ROM增强肌肉兴奋性。这些矛盾结果可能源于负荷差异、举升意图未报告、标准化方法差异以及关节角度特异性激活等因素的混杂。值得注意的是，肌肉长度-张力关系为解释ROM效应提供了机制基础——全ROM迫使肌肉在力学有利和不利的位置间转换，可能需要波动的神经驱动来维持力量输出。关于重复持续时间，较短或较快的重复持续时间通常产生更高的EMG反应，这一观察与骨骼肌的力-速度关系一致：高向心速度要求快速力量发展率，中枢神经系统需通过增加高阈值运动单位的募集和放电频率进行代偿，从而推高sEMG振幅。

在方法学层面，纳入研究间的电极放置位置、IED报告、标准化技术、所评估的sEMG参数及分析阶段均存在显著差异，严重制约了研究间的直接可比性。研究人群训练经验的异质性也增加了结果解读的复杂性。此外，动态收缩条件下EMG评估固有的技术挑战，包括皮肤相对于肌肉神经支配区的移动、离心动作中的被动弹性特性及肌肉形态变化等，进一步影响了数据的可靠性。品质较高的研究——如严格控制重复持续时间和举升意图的研究——往往产生更为一致和可靠的生理反应，这提示目前文献中许多"混合结果"可能是不良方法学控制的产物，而非真正的生理学变异。

**研究结论**：本范畴综述综合了抗阻训练中三个基础且广泛应用的训练变量——强度、ROM和重复持续时间——对sEMG测量的肌肉兴奋性影响。较高强度通常引发更大的sEMG信号，但结果因所评估的sEMG参数和采用的方法而异。重复持续时间方面呈现类似趋势，较短或较快的持续时间通常导致较高的EMG反应，但这些效应受动作类型、目标肌群和方法学差异等因素的影响。对于ROM，研究结果与其他两个训练变量相比一致性较低：未标准化重复速度的研究常常报告冲突结果，而少数控制速度的研究观察到较大ROM增强肌肉兴奋性，但总体证据仍有限，不足以得出确切结论。尽管急性肌肉兴奋性不能直接预测长期神经适应或力量发展，但它提供了特定任务中人体的神经肌肉需求的实时度量。当前文献的主要特征之一是显著的方法学变异性，尤其是在未控制变量方面；数据的高度不一致意味着目前尚无法就所有参数提供确定性的、普适的训练处方指南。因此，在建立精确的最优训练方案之前，未来研究亟需严格的方法学标准化。

论文发表于《Journal of Sports Sciences》。