神经肌肉电刺激下小腿肌肉的电学特性研究

目的 采用电阻抗成像（electrical impedance tomography，EIT）方法研究神经肌肉电刺激（neuromuscular electrical stimulation，NMES）下小腿肌肉的电学特性，旨在将EIT作为一种长期监测方法，从而可视化NMES训练对人类小腿肌肉的训练效果。方法 16名实验对象被随机分配到对照组（control group，CG，n=8）和最佳电压强度的NMES训练组（optimal voltage intensity training group，OG，n=8）。对照组保持正常生活方式并不进行NMES和其他的肌肉训练；NMES训练组中使用商业NMES设备对实验对象右小腿进行23 min的NMES训练，每周3次，为期5周。应用EIT测量在每周一训练开始前的电导率分布。并且采用生物电阻抗分析（bioelectrical impedance analysis，BIA）方法测量右腿细胞外含水量与身体总含水量的比率（ECW/TBW）β_rl，及身体总含水量（TBW）τ。为了量化NMES在肌肉训练过程中的作用，使用配对样本t检验分析EIT重建图像的空间平均电导率σ>和BIA测量的β_rl、τ。结果 对照组实验对象，右小腿肌肉电学特性及右腿细胞外液体积及身体总含水量与第1周无明显变化。然而，NMES训练组实验对象，右小腿肌肉M₁肌肉隔室空间平均电导率σ>_M1及右腿细胞外液体积β_rl与第1周相比有相同的增长趋势。结论 连续5周的EIT测量结果显示，NMES训练引起被刺激肌肉隔室空间平均电导率σ>_M1的增加，且第2周σ^w2>_M1增加最为明显，之后第3、4、5周相较于上一周均有增加但幅度明显小于第2周，这意味着肌肉纤维体积在第2周已发生明显增加，发生肌浆肥大现象，之后受试者逐渐适应NMES训练，肌肉生理响应变慢但仍在持续增长。因此，EIT能够作为一种长期监测方法有效评估NMES训练增加人类小腿肌肉纤维体积的效果。