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目的:蹲和跪工作姿势作为膝疾患的危险因素仍存在不同意见。本文利用表面肌电描记术(Surface electromyography,sEMG)实验研究蹲、跪这类姿势期间下肢肌肉的负荷和应激变化,探讨下肢适宜的工作姿势,也为膝关节疾患的预防提供参考依据。 方法:本研究分为两个部分的实验。首先是蹲、半蹲、坐、跪、站5种静态姿势负荷的评价。实验对象为大学生志愿者总共10名(男女各5名)。第一部分实验过程中,受试者抽签决定蹲、半蹲、坐、跪、站5种静态姿势的实验顺序,减少疲劳效应的累积,采用表面肌电仪(Biotel-44)记录下肢股直肌、股二头肌、腓肠肌和比目鱼肌的肌电信号,通过肌电信号采集软件采集相关数据。 第二部分是动态瞬时下蹲过程给下肢肌肉带来的负荷。测量下蹲过程中上述肌肉的肌电信号,同时使用角度传感器测量膝关节屈曲角度数据。在实验进行前测定下肢肌肉最大随意收缩时肌电活性。肌电分析中时域分析采用均方根值(Root mean square,RMS),频域指标选择中位频率(Median frequency,MF)。角度数据选择记录的原始数据进行处理,单位为mV。 结果:站姿时男性股直肌、股二头肌、腓肠肌和比目鱼肌MVE%(Percentage of maximum voluntary contraction electromyography,MVE%,最大随意收缩百分比)均高于女性,除了站姿以外,多数情况下,女性下肢肌肉MVE%高于男性。男、女受试者在蹲、跪、半蹲、站时,股直肌、股二头肌、腓肠肌和比目鱼肌MVE%均要高于坐姿时肌肉的MVE%(P<0.05)。5种姿势两两比较,在半蹲时,男女受试者股直肌、股二头肌、腓肠肌和比目鱼肌MVE%达到最高值(P<0.05)。5种姿势下男性受试者股直肌MF和股二头肌MF在蹲时最高(P<0.05),半蹲时最低(P<0.05),腓肠肌MF在站姿时最高(P<0.05),半蹲时最低(P<0.05),比目鱼肌 MF在站姿时最高(P<0.05),跪姿时最低(P<0.05),女性受试者股直肌MF在站姿时最高(P<0.05),跪姿时最低(P<0.05),股二头肌MF在坐姿时最高(P<0.05),半蹲时最低(P<0.05),腓肠肌MF在坐姿时最高(P<0.05),蹲时最低(P<0.05),比目鱼肌MF在站姿时最高(P<0.05),蹲时最低(P<0.05)。幅频联合分析(JASA)结果显示男性受试者在蹲的过程中出现7次疲劳,半蹲过程中6次疲劳,站的过程中1次疲劳,跪的过程中1次疲劳,坐的过程中6次疲劳,女性受试者在蹲的过程中出现6次疲劳,半蹲过程中5次疲劳,站的过程中5次疲劳,跪的过程中4次疲劳,坐的过程中6次疲劳。 研究对象对不同姿势的Borg量表评分从高到低依次是半蹲、蹲、跪、站、坐。在下蹲过程中,受试者股直肌和比目鱼肌MVE%随着膝关节屈曲角度的增加而增大,主要表现在膝关节角度mV值在0-1.5范围内,当超过这个范围时,MVE%出现下降,但是还是高于站立状态,股直肌和比目鱼肌MF也随着膝关节屈曲角度增加而增大。股二头肌和腓肠肌MVE%和MF值变化不明显。 结论:坐姿时,股直肌、股二头肌、腓肠肌、比目鱼肌肌电幅度MVE%最低,肌肉应激程度处于较低水平;半蹲时股直肌、股二头肌、腓肠肌、比目鱼肌肌电幅度远高于其他姿势下肌电幅度,肌肉应激水平最高;半蹲姿势下,股直肌和股二头肌中位频率(MF)下降,发生频谱左移,容易造成疲劳;EMG幅频联合分析(JASA)站姿和跪姿在不同时间段内出现疲劳状态的次数最少,Borg量表主观疲劳感受强弱依次是半蹲、蹲、跪、站、坐,综合 JASA分析认为站姿是一种相对较为舒适的姿势。下蹲过程中,股直肌、股二头肌、腓肠肌、比目鱼肌肌电幅度MVE%和中位频率MF随着膝关节屈曲角度的改变而改变,各肌肉变化特点不一,膝关节90°左右时,肌肉负荷程度最大。综合静态姿势负荷和动态下蹲过程分析结果,认为在职业活动中应当尽量避免半蹲、跪、蹲的姿势,如果必须采用,要使用附加工具对身体进行支撑保护。