運動生理學網站　運動疲勞的判定

運動生理週訊(第102期)

運動疲勞的判定(August.17.2001)

王健

生化測量

1.血液：血尿素

　　尿素是人體內蛋白質和氨基酸代謝的終產物。檢測運動員在長時間運動時和恢復期的血尿素變化，可以瞭解蛋白質和氨基酸代謝的供能和合成情況，以此評定運動員身體機能和疲勞程度。血尿素變化與運動負荷量的關係較負荷強度更密切，當負荷量越大時，血尿素增加越明顯，恢復也較慢。

2.血液：血清肌酸激酉每

　　血清肌酸激酉每(CK)又稱磷酸肌酸激酉每(CPK)，是短時間劇烈運動時能量補充和運動後ATP恢復的反應催化素，與運動時和運動後能量平衡及轉移有密切關係。安靜時，血清CK主要是由骨骼肌和心肌中的CK透過細胞膜進入血清，男：10至100U/L、女：10至60U/L。運動時，骨骼肌局部缺氧，代謝產物堆積，自由基增多，細胞膜損傷和通透性增加，肌細胞內的CK透過細胞膜進入血液，導致運動後血清CK升高。由於CK在血清中上升和細胞損傷有關，因此是評定疲勞程度和恢復過程的重要指標。血清CK的變化受到負荷強度的影響大於負荷量。一般短時間極量強度運動後5至6小時，血清CK升高，8至24小時達高峰，48小時後逐步恢復，負荷強度越大，恢復越慢。運動員疲勞後，血清CK活性上升，在安靜時可高達300至500U/L，但目前尚無量化評價標準。使用血清CK做評價時，需做CK同工酉每的測定，同時測定血清GOT和Mb(肌紅蛋白)，並同其他臨床診斷相結合，以區別于心肌炎時血清CK的上升。

3.血液：血清睪酮/皮質醇比值

　　睪酮有助於加速體內合成代謝，皮質醇可加速分解代謝。測定恢復期血清睪酮/皮質醇比值，就可瞭解體內合成代謝和分解代謝平衡的狀態。比值高時，是合成代謝過程佔優勢；比值下降，是分解代謝大於合成代謝，機體仍處於消耗占主導地位的狀態，疲勞不能有效恢復，長期會導致過度訓練。目前認為，此比值變化大於原值30%時是過度訓練的警戒值。

4.尿液：尿蛋白

　　正常人在安靜時尿中蛋白質含量甚微(日排出量<150mg，一般為2至8mg%)，常規檢驗方法不能檢出，故通常稱為陰性。運動能使尿中蛋白質排出量增加呈陽性，稱為運動性尿蛋白。運動性尿蛋白屬於功能性尿蛋白，一般在24小時內可自行消失。運動後尿中蛋白質的排泄量因機體機能狀態、運動負荷的不同而不同，因此可根據運動後尿蛋白排泄量和組成成分來評定運動員身體機能狀態或其適應情況。一般取運動後和次日晨尿做檢驗來評定其疲勞和恢復程度。如果晨尿中蛋白質含量較高或超過正常值，可能是過度疲勞或過度訓練的表現。運動性尿蛋白存在很大的個體差異性，但個體本身具有相對穩定性，所以應用尿蛋白指標時應特別注意個體特徵，而且，評定身體恢復過程的機能水平時，需要和其他指標對照。

5.尿液：尿膽原

　　尿膽原是血紅蛋白分解的代謝產物。在一般情況下，人每天由紅細胞破壞而釋放出來的血紅蛋白約8克，經代謝約有終產物膽色素280毫克。尿膽原排泄量與運動負荷、肝功能、腎功能及其腎小管腔的酸鹼度等因素有關。運動員在大運動負荷時，體內溶血增多，尿膽原排出量增加。運動員血紅蛋白下降，尿膽原增加時是機能水平下降的表現。

6.唾液pH值

　　由於長時間激烈運動後，乳酸生成增多，血液pH值也下降，因此，測定唾液pH值可用於判斷運動性疲勞。

生理測量

1.肌力

　　疲勞時，參與工作的肌肉(或肌群)的力量會下降。因此，測定工作前後的肌肉力量，可判斷參加工作的肌肉是否出現疲勞及其疲勞的深度。

2.肌肉硬度

　　骨骼肌疲勞時，不僅收縮機能下降，而且肌肉的放鬆能力也下降，表現為肌肉疲勞時，肌肉不能充分放鬆，肌肉硬度增加。用肌肉硬度計可以測定肌肉收縮及放鬆狀態的硬度、或肌肉附近的組織的硬度。

3.肌圍

　　長距離行走、馬拉松跑或長時間站立性工作，可引起下肢圍度增加，這主要是由於重力作用，使下肢血液回流受阻、下肢血液滯留及組織液增多所致。在一次長時間工作後，下肢圍度的增加與疲勞程度成正比。

4.心跳率：基礎心跳率

　　心跳率是評定運動性疲勞最簡易的指標。基礎心跳率是基礎狀態下的心跳率，即清晨、清醒、起床前、靜臥時的心跳率，一般用脈搏表示，機體機能正常時基礎心跳率相對穩定。如果大運動負荷訓練後，經過一夜的休息，基礎心跳率叫平時增加5至10次(每分鐘)以上，則認為有疲勞累積現象；如果連續幾天持續增加，則應調整運動負荷。在選用基礎心跳率作為評定疲勞指標時，應排除驚嚇、惡夢、睡眠等其他因素的影響。

5.心跳率：運動中心跳率

　　可採用遙測心跳率方法測定運動中的心跳率變化，或用運動後即刻心跳率代替運動中的心跳率。按照訓練-適應理論，隨著訓練水平的提高，完成同樣運動負荷時，心跳率有逐漸減少的趨勢。一般情況下，如果從事同樣強度的定量負荷，運動中心跳率增加，則表示身體機能狀態不佳。

6.心率：運動後心率恢復

　　人體進行一定強度運動後，經過一段時間休息，心跳率可恢復到運動前狀態，身體疲勞時，心血管系統機能下降，可使運動後心跳率恢復時間延長，因此，可將定量負荷後的心跳率恢復時間作為疲勞診斷指標，如進行30秒20次深蹲的定量負荷運動，一般心跳率可在運動後3分鐘內恢復到運動前水平，而身體疲勞時，這種恢復時間可明顯延長。

7.血壓體位反射

　　大運動負荷後，植物性神經系統調節機能因疲勞而下降，使血管運動的調節發生障礙。血壓體位元反射主要是測定心血管系統調節機能。

8.反應時間

　　反應時間是指刺激信號(光、聲音等)出現後，機體迅速做出反應的最短時間，分為簡單反應時間和選擇反應時間。疲勞時，反應時間明顯延長，特別是選擇反應時間延長更明顯，表明大腦皮層分析機能下降。

9.皮膚空間閾

　　皮膚空間閾，也稱兩點閾，使指能引起皮膚產生兩點感覺的兩刺激間的最小距離。疲勞時，辨別皮膚兩點最小距離的能力下降。

10.閃光融合頻率

　　閃爍光源融合成一個連續光源感覺的最低頻率稱為閃光融合頻率。疲勞時，視覺機能下降，可根據閃光頻率融合的閾值評價疲勞。

11.膝跳反射閾

　　隨著疲勞的增加，膝跳反射的敏感性發生變化，引起膝跳反射所需的扣擊力量增加。因此，可根據運動前後膝跳反射的敏感性評價疲勞。

12.免疫功能

　　人體內有一套完善的免疫系統，對「非己」抗原產生排異效應，抵抗疾病、保護機體。研究表明，長期適量的運動訓練會增強機體免疫功能，而不能及時恢復的大強度或長時間耐力訓練則會導致免疫抑制，產生慢性疲勞(過度訓練綜合症)。運動疲勞時免疫系統表現危機能下降和混亂，過度訓練導致慢性疲勞時的免疫功能變化。利用免疫指標(如CD4/CD8比值)可對運動引起的慢性疲勞進行早期診斷，對指導訓練、保護運動員健康意義重大。

13.肌電圖

　　肌電圖(electromyography，EMG)是將單個或多個骨骼肌細胞活動時的生物電變化加以引導、放大、顯示和記錄所獲得的一維時間序列圖形。根據生物電活動引導方法的不同分為表面肌電圖(sEMG)和針電極肌電圖。由於其可反應肌肉的興奮程度，因此經常被用來評定神經-肌肉系統的功能狀態。目前用於評價疲勞的肌電圖指標主要包括sEMG信號線性分析中時域分析的振幅、積分肌電值(iEMG)、均方根值(RMS)和頻域分析的肌電功率譜、平均功率頻率(MPF)和中位元頻率(MF)等，非線性動力學分析中的肌電複雜度、資訊熵和Lyapunov指數等。疲勞時肌電圖的一般特徵為：sEMG積分肌電圖下降(腰背肌)或上升(四肢肌)；sEMG傅立葉頻譜曲線左移，MPF和MF線性下降；sEMG信號的複雜性下降，熵值減小；功能性電刺激誘發的EMG峰峰值(peak to peak，PTP)下降。

14.心電圖

　　心電圖(electrocardiography，ECG)是利用心電圖機記錄出來的心臟電變化曲線，反應心臟興奮的產生、傳導和恢復情況，因此備用魚心臟的機能評定。運動後心肌疲勞可使心電圖出現異常變化：T波下降或倒置，S-T段下降，並出現肌電干擾，另肌肉放鬆也不能消失。但一般情況下，運動員心電圖的改變多屬心臟對運動訓練產生適應性反應的表現，不易與病理性改變區別開。因此在判斷運動員心電圖意義時，必須結合其綜合檢查結果加以考慮。

15.腦電圖

　　腦電圖(electroencephalogram，EEG)是通過電極對大腦皮層神經細胞集團自發性電活動的頭皮體表記錄，是記錄頭皮兩點間的電位差，或者是頭皮與無關電極或特殊電極之間的電位差；其將腦細胞電活動的電位作為縱軸，時間作為橫軸，描述電位與時間的相互關係，包括週期、振幅、位元相三個基本特徵。國際上常用的Walter分類法依據頻率將其分為δ波(0.5至3.5Hz)、θ波(4至7Hz)、α波(8至13Hz)、β波(14至26Hz)、γ波(26Hz以上)。

　　腦電圖可反應中樞神經系統機能狀態。大腦的疲勞狀態與α、θ波密切相關，隨著工作時間增加、疲勞程度加深，腦電相關能量參數((θ+α)/β)呈上升趨勢，α和θ波段的相對能量增加，β波段的相對能量減少。在劇烈運動後的疲勞狀態時，慢波明顯增多，α波節律變為不均衡，時慢、時快、波幅降低，可出現1.5至6Hz的慢波且其週期和波幅極易變化，表明大腦皮質抑制過程佔優勢。患過度訓練症的運動員的腦電圖對光刺激無節律同步化反應，在定量運動負荷試驗後波幅降低，且絕大多數運動員的腦電功率頻譜呈現異常，安靜時中央區θ波段相對能量增加，α波段相對能量減少；過度換氣後，中央區和枕區δ和θ頻段相對能量增多，α波段相對能量減少；過度換氣前後，中央區與枕區α峰頻率差值增大等。另外發現，運動員在過度訓練狀態呈現的腦電活動的變化是一個暫時的和可逆的過程。一般腦電圖作為綜合機能檢查中的一個指標，結合其他檢查結果綜合評定。

心理測量

主觀感覺

　　人體運動時的主觀體力感覺與工作負荷、心功能、耗氧量、代謝產物堆積等多種因素密切相關，因此，運動時的自我體力感覺是判斷運動性疲勞的重要標誌。1962年瑞典生理學家Guenzel. Borg制訂了判斷疲勞的主觀用力感覺等級表(RPE)，使原來粗略的疲勞定性分析變為較精確的半定量分析。1982年，他又提出一新量表，更適合於無養運動或缺氧時自覺反應的需要。