等长收缩与等张收缩对骨骼肌中水及血红蛋白氧合相关MRI响应的差异性影响

《European Journal of Applied Physiology》：Differential effects of isometric and isotonic contraction on water- and hemoglobin oxygenation-related mri responses in skeletal muscle

　　

摘要——目的

骨骼肌对运动的反应取决于收缩方式，而收缩方式会改变血流灌注、氧合与代谢需求之间的平衡。然而，这些生理反应在不同肌肉之间的差异尚不清楚。本研究采用定量T2*、T2和T2′测量值，探讨了小腿肌肉收缩方式依赖性MRI反应。

方法

19名健康女性受试者在随机交叉设计中进行了等长和等张跖屈运动。在组间休息期和运动后恢复期，对内侧腓肠肌（MG）、外侧腓肠肌、比目鱼肌和胫前肌进行MRI测量。采用线性混合效应模型分析时间过程变化，并使用峰值和曲线下面积（AUC）量化反应幅度。

结果

与等长收缩相比，等张收缩在运动和早期恢复期间产生了显著更大的T2*反应，尤其在内侧腓肠肌（MG）中（所有假发现率校正后p ≤ 0.027）。T2在内侧腓肠肌的选定恢复时间点也显示出较小的差异，而其他肌肉未观察到显著差异。线性混合效应模型显示收缩方式的主效应，峰值和AUC分析表明反应的幅度和持续时间在内侧腓肠肌中最大。相比之下，T2′未显示收缩方式差异。

结论

收缩方式以肌肉特异性的方式影响肌肉反应，其中内侧腓肠肌表现出最大的敏感性。T2*更高的敏感性可能反映了其对血红蛋白氧合相关磁敏感性、微血管血容量和水分相关组织变化的综合效应的响应。这些发现为肌肉特异性MRI反应提供了见解，并可能为优化康复策略提供信息。

摘要——目的

骨骼肌对运动的反应取决于收缩方式，而收缩方式会改变血流灌注、氧合与代谢需求之间的平衡。然而，这些生理反应在不同肌肉之间的差异尚不清楚。本研究采用定量T2*、T2和T2′测量值，探讨了小腿肌肉收缩方式依赖性MRI反应。

方法

19名健康女性受试者在随机交叉设计中进行了等长和等张跖屈运动。在组间休息期和运动后恢复期，对内侧腓肠肌（MG）、外侧腓肠肌、比目鱼肌和胫前肌进行MRI测量。采用线性混合效应模型分析时间过程变化，并使用峰值和曲线下面积（AUC）量化反应幅度。

结果

与等长收缩相比，等张收缩在运动和早期恢复期间产生了显著更大的T2*反应，尤其在内侧腓肠肌（MG）中（所有假发现率校正后p ≤ 0.027）。T2在内侧腓肠肌的选定恢复时间点也显示出较小的差异，而其他肌肉未观察到显著差异。线性混合效应模型显示收缩方式的主效应，峰值和AUC分析表明反应的幅度和持续时间在内侧腓肠肌中最大。相比之下，T2′未显示收缩方式差异。

结论

收缩方式以肌肉特异性的方式影响肌肉反应，其中内侧腓肠肌表现出最大的敏感性。T2*更高的敏感性可能反映了其对血红蛋白氧合相关磁敏感性、微血管血容量和水分相关组织变化的综合效应的响应。这些发现为肌肉特异性MRI反应提供了见解，并可能为优化康复策略提供信息。

引言

骨骼肌在运动过程中表现出复杂的生理反应，包括血流、氧合、代谢活动以及细胞内和细胞外水分分布的变化。这些反应受肌肉收缩方式的影响，而收缩方式决定了运动肌肉内的机械和血管条件。持续的等长收缩会增加肌内压力，并可能压迫肌内血管，从而限制收缩期间的血流（Barcroft和Millen 1939；Sj?gaard等1988；McNeil等2015）。相比之下，等张收缩涉及肌肉的反复缩短和拉长，允许间歇性动脉流入和静脉流出，同时要求将外部负荷通过活动范围移动（Laughlin 1987；Laughlin和Schrage 1999；Tschakovsky和Sheriff 2004）。除了血管条件差异外，这些收缩方式在机械功和可能的能量消耗方面也可能存在差异。这些基本差异表明，收缩方式可能会差异化地决定骨骼肌内氧气供给与代谢需求之间的平衡。在康复实践中，等长收缩和等张收缩通常根据其不同的生理特征分阶段应用。例如，在跟腱损伤后的跖屈肌康复中，随着耐受性的改善，负荷通常从等长运动逐渐过渡到等张运动（Marrone等2024；Chimenti等2024）。然而，这种渐进过程主要以临床症状和功能能力为指引，而非直接评估潜在的肌肉生理学。由于等长收缩和等张收缩在肌肉长度变化、外部机械功和血管条件方面存在差异，即使施加相似的外部负荷，它们也可能产生不同的组织水平反应。因此，对收缩方式依赖性肌肉反应的认识对于提供基于证据的康复策略至关重要。

磁共振成像（MRI）提供了一种独特的机会，以高空间分辨率无创地表征骨骼肌生理学的多个方面。T2*值对与脱氧血红蛋白相关的磁敏感性效应敏感，已被广泛用于评估血氧水平依赖（BOLD）反应（Hooijmans等2024；Sinha和Sinha 2024；Jacobi等2012；Towse等2011）。然而，骨骼肌BOLD信号反映了氧合、血容量和血管充盈之间复杂的相互作用，使得生理学解释具有挑战性。先前的多模态研究将BOLD MRI与超声和近红外光谱结合，证明尽管动脉流入增加，T2*值仍可能下降，表明氧提取可能主导信号（Muller等2016）。这些发现凸显了T2*值在分离血流动力学和代谢贡献方面的局限性。

互补的MRI参数为肌肉生理学提供了额外的见解。T2值主要受水分流动性、分子相互作用以及血管内、细胞外和细胞内区室之间的水分分布的影响。运动引起的T2值增加与毛细血管血容量增加、过滤以及代谢物积累和离子变化相关的渗透性水分转移所致的组织水分分布变化有关（Meyer和Prior 2000；Patten等2003；Damon和Gore 2005；Cagnie等2011；Ward等1996；Allen等2008）。相比之下，T2′值由T2值和T2*值推导得出，代表与局部磁场不均匀性相关的横向弛豫可逆成分，被认为更能具体地反映与脱氧血红蛋白相关的磁敏感性效应（Yablonskiy和Haacke 1994；Haddock等2021）。因此，T2值对水分相关组织变化相对更敏感，而T2*值反映了固有T2弛豫和与血红蛋白氧合相关的磁敏感性变化的综合效应。T2′值通过将T2相关成分从T2*值中分离出来，更有选择性地代表与血红蛋白氧合相关的磁敏感性变化。因此，T2值、T2*值和T2′值的联合评估可能提供关于水分相关和氧合相关肌肉反应的互补信息，尽管单个生理过程的贡献不能完全分离。

尽管有了这些进展，收缩方式如何影响不同肌肉之间灌注、氧合和代谢反应之间的耦合仍然不清楚。这一问题在三头肌群（腓肠肌-比目鱼肌复合体）中尤为相关，其中由于纤维类型组成和功能角色的差异，肌肉激活模式不同。例如，比目鱼肌主要由慢缩纤维组成，而内侧腓肠肌（MG）表现出混合纤维组成（Johnson等1973；Enoka和Fuglevand 2001）。先前的研究使用近红外光谱和多普勒超声表明，动态跖屈期间的氧合反应在内侧腓肠肌中比其他肌肉更为明显（Quaresima等2001）。然而，这些技术仅限于局部测量，无法同时捕获多个肌肉的空间异质性。MRI通过实现对收缩方式依赖性生理反应的同时多肌肉评估，提供了独特的优势。

我们假设收缩方式会差异化地影响骨骼肌中与氧气供给和代谢需求平衡相关的MRI衍生反应。T2*值、T2值和T2′值受与水分流动性、血红蛋白氧合和代谢活动相关的生理过程的影响。具体来说，预期等张收缩会产生更大的灌注和氧合相关反应，主要反映在T2*值和T2′值的变化中；而等长收缩预期会产生更大的代谢压力和相关细胞内、细胞外水分再分布，主要反映在T2值的变化中。我们进一步假设这些反应将是肌肉特异性的，内侧腓肠肌对收缩方式的敏感性将大于其他小腿肌肉。因此，本研究旨在探讨运动期间和恢复期小腿骨骼肌T2*值、T2值和T2′值反应的收缩方式依赖性差异。

材料与方法

受试者

本研究纳入了19名健康女性志愿者（平均年龄：20.89 ± 0.30岁，身高：158.3 ± 4.8 cm，体重：49.6 ± 3.9 kg）。受试者需无规律运动习惯，定义为每周参与有组织的体育活动少于三次。排除标准包括影响下肢的任何骨骼肌肉疾病、MRI禁忌症，或任何可能影响肌肉或血管反应的神经或心血管疾病。为减少代谢和血流动力学反应的变异性，受试者被要求在测试前一天避免运动，并在实验前至少两小时禁食食物和含热量的饮料。本研究采用随机交叉设计，每位受试者在同一天进行两种收缩方式。条件之间提供至少1小时的休息时间。使用区组随机化对两种条件的顺序进行随机化，以确保优势腿不偏向特定收缩方式。使用G*Power（版本3.1.9.7）对配对设计进行了先验样本量估算。基于先前的骨骼肌MRI研究显示放松相关参数存在相对较大的方案依赖性变化，假设中等至大效应量（dz = 0.7）。特别是，Haddock等人报告8名受试者足以检测R2百分比变化中的方案依赖性差异，其交叉MRI研究在10名受试者中进行（Haddock等2021）。使用双尾alpha水平0.05和统计效能0.80，估计所需样本量为19名受试者。所有受试者在参与前均提供了书面知情同意。本研究方案经机构伦理委员会批准（批准号：00237），并按照《赫尔辛基宣言》进行。

实验方案

整体实验方案，包括运动时间和MRI采集时间，如图1所示。使用修订版滑铁卢足优势问卷（WFQ-R）确定每位受试者的优势腿（Elias和Bryden 1998）。然而，本研究采用区组随机化的交叉设计分配测试肢体；因此，无论足优势如何，均选择左下肢或右下肢进行运动任务和MRI测量。在足部附加4公斤重量，以在两种收缩方式中提供恒定的外部负荷。每次运动以休息基线扫描开始，随后进行五组连续运动。每组由50秒收缩和25秒休息期组成。MRI采集与这些25秒的组间休息间隔和随后的运动后恢复期同步。运动方案基于先前的MRI研究设计，用于研究运动负荷下肌肉反应（Shibukawa等2024、2025、2026）。

图1 实验方案示意图（全尺寸图像）。19名健康女性志愿者参与了一项区组随机化交叉研究。在基线（运动前）MRI扫描后，对抗恒定4公斤负荷进行五组50秒跖屈，组间穿插25秒休息期进行组间T2*采集。等长条件要求保持持续抬起位置，而等张条件涉及以0.5 Hz频率进行的动态重复。在运动后恢复阶段，每隔约2分钟交替采集T2和T2*图（0、2、4、6和8分钟）。

收缩方式

在MRI实验之前，受试者简要练习了跖屈，并确认了其个体最大跖屈角度。仅在确认最大跖屈至少达到45°后才进行运动方案。所有运动均在膝关节完全伸展位进行。在等张条件下，受试者进行反复跖屈以抬起4公斤负荷。每次重复由1秒从中立踝关节位置（0°）跖屈至受试者个体最大跖屈位置，然后1秒将踝关节返回中立位置（0°）组成。受试者被要求将抬起和返回阶段与节拍器节奏同步。受试者在50秒内完成25次重复（0.5 Hz）。

返回阶段呈节律性标准化，但并未作为离心收缩进行专项控制。在等长收缩条件下，参与者执行跖屈至各自的最大跖屈位置，并在保持4 kg负荷的情况下连续维持该姿势50秒。

**MRI采集**

所有MRI检查均使用1.5 T临床MRI系统（Gracian；日本佳能医疗系统公司）配备肢体线圈完成。成像时参与者取仰卧位，小腿固定牢固，以最大限度减少运动和恢复阶段中的运动伪影。

T2*图采用二维多回波梯度回波序列（GRE2D）采集。成像参数如下：重复时间（TR）/回波时间（TE）= 260/4.6 ms，回波间隔 = 4.6 ms，回波次数 = 6，翻转角 = 15°，矩阵大小 = 144 × 144，视野（FOV）= 200 mm，层厚 = 7 mm，平均次数 = 1，像素带宽 = 488 Hz/像素。面内空间分辨率为1.39 × 1.39 mm2。每次扫描采集时间为19秒，使得能够在25秒的组间恢复期以及运动后恢复阶段进行重复测量。

T2图采用二维多回波自旋回波序列（SE2D）采集。成像参数如下：TR/TE = 1500/15 ms，回波间隔 = 15 ms，回波次数 = 6，翻转角 = 90°，矩阵大小 = 96 × 96，视野（FOV）= 200 mm，层厚 = 7 mm，平均次数 = 1，像素带宽 = 326 Hz/像素。面内空间分辨率为2.08 × 2.08 mm2。每次扫描采集时间为96秒。

**采集方案**

由于T2图采集所需时间较长，仅在运动协议期间进行T2*成像。T2*图在静息状态（Pre）及每次运动组之间的25秒组间恢复期（Inter-set 1–5）采集。完成第五组后，恢复期间的成像以交替方式连续获取T2*图和T2图。运动后首次T2*扫描在最后一次收缩后约10秒时获得，该时刻在时间序列分析中被定义为0分钟。随后，T2和T2*扫描以约2分钟间隔交替采集，使得在恢复期间约0、2、4、6和8分钟时获得测量数据。

**图像处理与分析**

采用梯度回波序列采集的多回波T2*加权图像用于生成T2*图。使用单指数衰减模型拟合六个回波图像的信号强度，以估计每个体素的T2*弛豫时间。非线性最小二乘拟合使用MATLAB（R2024b，MathWorks，美国）完成。类似地，T2图由六张多回波自旋回波图像通过相同的单指数拟合方法计算得到。对六个回波时间上的信号衰减进行建模，以估计T2弛豫时间。T2′值作为由T2和T2*值测量推导出的辅助参数进行计算（Yablonskiy和Haacke 1994）。由于T2WI和T2*WI采集的面内空间分辨率不同，未生成逐体素T2′图。相反，T2′值从同一感兴趣区域（ROI）内获得的均值中计算得出。T2′值基于以下关系推导：

$$R_{2}' = R_{2}^{*} - R_{2}$$

其中

$$R_{2} = \frac{1}{T_{2}}, \quad R_{2}^{*} = \frac{1}{T_{2}^{*}}$$

T2*测量的成像层面位置设定在距胫骨结节40%胫骨长度处，如先前研究所述（Veeger等人 2022）。ROI放置使用ITK-SNAP（版本3.8.0）手动完成。圆形ROI（面积范围75–95 mm2，中位数84 mm2）放置在每块目标肌肉内，同时仔细避开可见血管、脂肪信号和筋膜边界。ROI放置参照原始自旋回波和梯度回波源图像进行，在这些图像中血管和脂肪信号的识别比在定量图上更容易。对于每位参与者，ROI位置在各成像方式内所有时间点保持一致。以下四块肌肉被纳入分析：比目鱼肌内侧头（MG）、腓肠肌外侧头（LG）、比目鱼肌（SOL）和胫骨前肌（TA）。为减少个体间差异，每个时间点的MRI值均以运动前基线值（Pre）进行归一化。对每位参与者的每块肌肉、每种收缩方式和每个时间点计算归一化值（比率）：

$$ratio = \frac{value\_timepoint}{value\_Pre}$$

**统计分析**

统计分析使用R（版本4.2.2）完成。定量MRI参数（T2*值、T2值和T2′值）以运动前基线（Pre）进行归一化，并以比率（value/Pre）表示。对于每个时间点的模态间比较，对每块肌肉的归一化MRI参数在收缩方式（等长 vs. 等张）之间进行比较。由于每位参与者以交叉方式完成两种收缩方式，测量值在参与者内部配对。由于数据不假定正态分布，采用配对非参数检验。具体而言，使用Wilcoxon符号秩检验评估收缩方式之间的差异。跨时间点的多重比较使用错误发现率（FDR）程序进行控制。所有统计检验均为双侧检验，统计显著性定义为FDR校正后p < 0.05。为可视化时间序列数据，使用非参数bootstrap重抽样估计平均比率的95%置信区间。

为评估时间响应模式在收缩方式之间是否不同，对T2*值比率和T2值比率分别针对每块肌肉（比目鱼肌内侧头、腓肠肌外侧头、比目鱼肌和胫骨前肌）拟合线性混合效应模型（LMM）。在LMM中，归一化MRI值（相对于运动前基线的比率）被作为因变量。固定效应包括收缩方式（等长 vs. 等张）、时间点（成像阶段）及其交互作用（方式 × 时间点）。参与者ID作为随机截距纳入模型，以考虑个体内重复测量，因为每位参与者完成了两种收缩方式。统计推断使用Type III检验配合Satterthwaite自由度近似法。模型设定为：

$$ratio \sim modality \times time\ point + order + (1 | ID)$$

主要关注效应为方式 × 时间点交互作用，用于评估时间响应模式在收缩方式之间是否不同。

为进一步总结响应幅度，对T2*值比率和T2值比率分别针对每位参与者的每块肌肉和每种收缩方式计算两个衍生指标。峰值定义为运动后所有时间点中观察到的最大归一化MRI值（排除运动前基线）。曲线下面积（AUC）从比率-时间曲线中使用梯形法则计算（Pruessner等人 2003）：

$$AUC = \sum_{i=1}^{n-1} \frac{(R_i + R_{i+1})}{2} \times (t_{i+1} - t_i)$$

其中$R_i$表示时间点$t_i$的归一化MRI值，n为总时间点数。AUC计算使用精确的采集时间，以考虑扫描间不等间隔。

由于测量值在参与者内部配对，使用配对Wilcoxon符号秩检验比较收缩方式之间的峰值和AUC值。为量化差异幅度，计算秩双列相关作为每次比较的效应量。跨肌肉和指标的多重比较使用FDR方法进行控制。

T2′值作为辅助参数处理，因此仅使用配对Wilcoxon框架配合FDR校正对可用时间点进行方式间比较。T2′值未纳入LMM、峰值或AUC分析。

**结果**

**收缩方式对定量MRI参数的影响差异**

图2展示了各肌肉在等长和等张收缩方式下T2*值比率的时间变化。显著的依赖性差异主要观察在比目鱼肌内侧头（MG）的运动和早期恢复阶段。对于T2*值比率，在组间期间（Inter-set 1–5）和运动后立即（运动后0分钟），等张收缩在MG中的值显著高于等长收缩（所有FDR校正后p ≤ 0.027）。然而，在后期恢复阶段（2–10分钟）这些差异不显著（所有FDR校正后p > 0.05）。图3展示了恢复期间T2和T2′值比率的时相变化。对于T2值比率，在MG中运动后2分钟和6分钟时也观察到收缩方式间的显著差异（两者FDR校正后p = 0.046）。在0–4分钟时未检测到显著差异。相反，在任何时间点，LG、SOL或TA均未观察到与方式相关的T2*值比率或T2值比率的显著差异。对于T2′值比率，FDR校正后在任何肌肉的任何恢复时间点均未检测到收缩方式间的显著差异。图4展示了等长和等张收缩方式下的代表性定量T2*和T2图。视觉上，等张运动在MG中运动和运动后立即引起T2*值的显著升高，而等长收缩期间变化相对有限。这种模式在LG、SOL和TA中不太明显，仅在TA的等张收缩条件下观察到轻微变化。

**图2**

T2*值比率在各肌肉中的时间变化。比目鱼肌内侧头（MG）、腓肠肌外侧头（LG）、比目鱼肌（SOL）和胫骨前肌（TA）在等长和等张收缩条件下运动期间及运动后的T2*值比率（相对于Pre）时间变化。数据以均值 ± 95%置信区间呈现。虚线水平线表示基线值（ratio = 1）。T2*图在静息状态（Pre）、组间恢复期（Inter-set 1–5）以及运动后恢复阶段运动立即后（0分钟）和约2、4、6、8分钟时采集。星号表示使用Wilcoxon符号秩检验配合错误发现率（FDR）校正确定的收缩方式间显著差异（p < 0.05）。

**图3**

运动后T2和T2′值比率的时间变化。比目鱼肌内侧头（MG）、腓肠肌外侧头（LG）、比目鱼肌（SOL）和胫骨前肌（TA）在等长和等张收缩条件下T2值比率（A）和T2′值比率（B）相对于Pre的时间变化。数据以均值和95%置信区间呈现。虚线水平线表示基线值（ratio = 1）。T2和T2′图在静息状态（Pre）以及运动后恢复阶段运动后约2、4、6、8分钟时采集。星号表示使用Wilcoxon符号秩检验配合错误发现率（FDR）校正确定的收缩方式间显著差异（p < 0.05）。

**图4**

运动和恢复期间的代表性定量T2*和T2图。上方面板展示了在等长和等张条件下基线（Pre）、组间休息间隔（Inter-set 1–5）以及运动后恢复阶段（0、2、4、6、8分钟）的T2*图时间序列。下面板展示了在恢复阶段（2、4、6、8、10分钟）采集的T2图。在等张条件下，比目鱼肌内侧头中观察到信号强度的显著升高（红色箭头），而等长条件下产生的变化相对较小。

**LMM分析**

对于T2*值比率，线性混合效应模型显示在所有肌肉中方式存在显著主效应（MG: F(1,378) = 92.43, p < 0.001；LG: F(1,378) = 16.59, p < 0.001；SOL: F(1,378) = 17.21, p < 0.001；TA: F(1,378) = 16.29, p < 0.001）。在MG（F(10,378) = 4.49, p < 0.001）和SOL（F(10,378) = 4.46, p < 0.001）中观察到时间点显著主效应，而在LG（p = 0.056）和TA（p = 0.812）中时间不显著。在任何肌肉中方式 × 时间点交互作用均不显著（所有p > 0.05），尽管MG显示出边缘趋势（F(10,378) = 1.81, p = 0.057）。对于T2值比率，在MG中观察到方式的显著主效应（F(1,162) = 24.28, p < 0.001），而在LG、SOL或TA中方式不显著。在LG（F(4,162) = 3.15, p = 0.016）和SOL（F(4,162) = 2.68, p = 0.034）中观察到时间点的显著主效应。在任何肌肉中方式 × 时间点交互作用均不显著（所有p > 0.15）。

**峰值和AUC分析**

为总结响应幅度，计算了峰值和曲线下面积（AUC）指标。图5展示了MG的结果。对于T2*值比率，等张条件下MG的峰值显著高于等长条件（配对Wilcoxon符号秩检验，FDR校正后p = 0.006）。类似地，T2*比率的ΔAUC在等张条件下显著更大（FDR校正后p = 0.007）。在LG、SOL或TA中未观察到峰值或AUC在收缩方式之间的显著差异（所有FDR校正后p > 0.05）。对于T2值比率，等张条件下MG的峰值显著高于等长条件（FDR校正后p = 0.013）。T2值比率的ΔAUC在MG中也显示出收缩方式之间的显著差异（FDR校正后p = 0.019）。在LG、SOL或TA中未观察到峰值或AUC的显著差异（所有FDR校正后p > 0.05）。

**图5**

比目鱼肌内侧头中等长与等张收缩的配对比较，分别为A T2*比率峰值、B T2*比率ΔAUC、C T2比率峰值和D T2比率ΔAUC。每个点代表一位参与者个体，灰色线表示配对测量值。黑色菱形代表中位数。

等张收缩产生的数值显著高于等长收缩（配对Wilcoxon符号秩检验，经FDR校正）

**讨论**

本研究的主要发现是，收缩模式依赖性主要体现在比目鱼肌（MG）中。等张跖屈产生的MRI反应大于等长收缩，且这一差异通过T2*值最为明显地检测到。这一解释得到了时间分辨分析和基于幅度的指标的双重支持：线性混合模型表明收缩模式存在总体效应，而峰值（Peak）和曲线下面积（AUC）分析则显示，这种差异的幅度和持续性在MG中最为明显。这些发现表明，收缩模式对小腿肌肉的影响是不均匀的，且MG是最敏感的肌肉。

这种肌肉特异性模式在生理学上是合理的。既往研究表明，在动态跖屈期间，MG的氧合变化最为显著（Quaresima等人，2001年），表明该肌肉承受着相对较大的生理需求。肌纤维组成和募集的差异可能也有贡献，因为比目鱼肌含有较高比例的慢缩纤维，而腓肠肌则呈现更混合的特征（Johnson等人，1973年；Enoka和Fuglevand，2001年）。此外，MG和LG在机械行为和神经激活模式上也存在差异（Kelp等人，2023年；Fiebert等人，1996年；Hamard等人，2023年），这可能解释了MG的更大敏感性。关节位置也可能对MG中显著的反应有所贡献。在膝关节完全伸展时，腓肠肌对跖屈力矩有实质性的贡献；Cresswell等人报告在直腿位时其贡献至少为40%（Cresswell等人，1995年）。这可能部分解释了MG中观察到的较强反应。

等张运动期间较大的T2*值反应可能主要反映了与脱氧血红蛋白相关的磁敏感性效应、微血管血容量以及水相关信号贡献的差异。节律性等张收缩促进了血液的周期性流入和流出，而持续等长收缩则升高了肌内压并可能限制灌注（Sj?gaard等人，1988年；McNeil等人，2015年；Tschakovsky和Sheriff，2004年）。然而，两种收缩模式在肌肉长度变化、外部机械功以及潜在的能量消耗方面也存在差异。这些生理差异可能影响血红蛋白氧合、微血管血容量和组织水分，但其各自的贡献无法从本研究的MRI测量中确定。因此，等张运动期间较大的T2*值反应应被解释为反映了磁敏感性和水相关组织变化的综合影响，而非特定血流动力学或代谢机制的直接证据。由于T2*值对与脱氧血红蛋白相关的磁敏感性效应以及微血管血容量和细胞内水的变化均敏感（Sanchez等人，2010年；Mahmud等人，2020年），这种整合敏感性可能解释了为何T2*值比T2值或T2'值更清晰地检测到收缩模式差异。

T2值提供了互补信息。运动引起的T2值升高与水分流动性增加以及血管内、细胞外和细胞内区室之间水分分布的变化有关。这些变化可能源于毛细血管血容量增加、滤过以及由代谢物积聚和离子变化驱动的渗透性水分转移（Reid等人，2001年；Ploutz-Snyder等人，1997年）。在本研究中，较小且时间上不同的T2值反应可能反映了组织水分流动性和分布相对缓慢的变化，尽管来自微血管血容量和血红蛋白氧合变化的贡献不能排除。尽管如此，MG中一致的峰值和AUC差异表明，这些水相关过程可能对持续性的肌肉特异性反应有所贡献。

T2'值未显示出具有统计学意义的收缩模式差异。由于T2'值是从T2*值和T2值推导得出的，其敏感性可能因传递的变异性而降低。这一局限性可能因T2和T2*值的异步采集而加剧，从而降低生理学特异性（Wang等人，2017年）。因此，T2值和T2'值可能提供关于水相关和磁敏感性相关贡献对T2*值变化影响的互补信息，而T2*值仍然是检测收缩模式差异最敏感的参数。本研究的T2'值发现与既往基于近红外光谱（NIRS）的观察之间的差异应谨慎解释。Quaresima等人报告了在动态跖屈期间MG的氧饱和度降低，这与运动期间脱氧血红蛋白增加相一致（Quaresima等人，2001年）。相比之下，本研究的MRI测量是在恢复期获得的，此时血红蛋白氧合和微血管血容量可能与主动收缩期间不同。此外，NIRS主要反映浅表微血管氧合，而MRI反映整个体素，包括深层组织。因此，这种差异可能部分反映了测量时间和空间敏感性的不同。

从临床角度来看，这些发现可能为康复策略提供参考。等长和等张运动通常以分阶段方式应用（Marrone等人，2024年；Chimenti等人，2024年），但本研究表明，它们的生理影响在肌肉特异性方面存在差异，特别是在MG中。这表明收缩模式可能改变腓肠三头肌内的应力分布，而这可能无法被常规临床指标完全捕捉。因此，肌肉特异性评估可能有助于优化康复负荷策略。

应当承认若干局限性。首先，未采用近红外光谱、呼吸气体分析、血液乳酸测量或磷磁共振波谱等技术获得不依赖MRI的肌肉灌注、氧合、能量消耗或代谢活动测量值。由于T2*值、T2值和T2'值受多种且部分重叠的生理过程影响，这些因素对观察到的MRI反应的相对贡献无法直接分离。其次，仅研究了年轻健康女性受试者。第三，仅检验了一种运动条件。第四，MRI测量是在恢复期而非持续收缩期间获得的。第五，T2*图和T2图均未进行脂肪抑制；因此，不能排除脂质质子对测量的弛豫值有少量贡献，尽管在本年轻健康队列中这种影响可能有限。

**结论**

收缩模式以肌肉特异性方式差异性影响了水相关和血红蛋白氧合相关的MRI反应，其中在比目鱼肌中观察到的效应最为明显。等张跖屈产生的T2*值反应大于等长收缩，T2值显示出较小但支持性的差异，而T2'值则表现出有限的敏感性。这些发现表明T2*值是检测收缩模式依赖性最敏感的参数，因为它反映了氧合相关和水相关信号变化，而T2和T2'值则有助于解释该反应的生理基础。这一效应主要在MG中表现突出，进一步表明收缩模式差异在腓肠三头肌中并非均匀分布，这对于理解和优化康复负荷策略可能具有重要意义。