測量某些肌肉或肌肉群的能量代謝活動(dòng)提出了重大的技術(shù)問題。當(dāng)前判斷人體運(yùn)動(dòng)過程中肌肉代謝速率的方法是基于分析呼出的空氣并計(jì)算氧氣的攝入量。但是，這種間接量熱法僅提供有關(guān)全身能量需求的信息。測量個(gè)體肌肉活動(dòng)的一種非常好的方法是肌電圖檢查。該方法提供了在代謝活動(dòng)本身之前的有關(guān)電肌肉活動(dòng)的信息。但是無法全面快捷的了解肌肉活動(dòng)信息。

人類肌肉工作的機(jī)械效率約為50％，肌肉收縮過程中，肌肉中大量的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱量。較高的工作代謝活性和肌肉組織的灌注會(huì)導(dǎo)致肌肉溫度顯著升高。熱能通過在血管中流動(dòng)的流體傳遞到包括皮膚在內(nèi)的鄰近組織。

圖為游泳前前后紅外熱像圖

紅外熱成像顯示來自人體的熱能輻射。隨后，計(jì)算皮膚表面所選點(diǎn)或區(qū)域的溫度。通過熱成像顯示代謝性肌肉活動(dòng)增加可用于運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)，同時(shí)可診斷由超負(fù)荷引起的肌炎。許多研究者描述了人類在水以外的身體活動(dòng)中身體表面的熱變化。

圖為游泳后1分鐘前后紅外熱像圖

這項(xiàng)工作的目的是通過紅外熱像儀描述和評(píng)估蛙泳游泳過程中上肢和身體所選肌肉的能量代謝活動(dòng)。對(duì)25名受試者進(jìn)行了紅外熱像圖拍攝，并在游泳1000 米后15分鐘聚焦了20個(gè)感興趣的區(qū)域。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肱三頭肌游泳15分鐘后溫度明顯增加。相反，胸大肌，菱形和下斜方肌，腰直肌脊柱和背闊肌的體溫明顯降低?？梢缘贸鼋Y(jié)論，1,000 m蛙泳會(huì)顯著影響目標(biāo)區(qū)域的溫度升高，即對(duì)應(yīng)于游泳者向前運(yùn)動(dòng)的上肢，而溫度的相對(duì)下降發(fā)生在身體肌肉中。通過使用僅在出水后第15分鐘進(jìn)行的紅外熱成像分析圖并用歸一化單位計(jì)算相對(duì)溫度，解決了因水冷而導(dǎo)致的結(jié)果偏差問題。

圖為游泳后15分鐘前后紅外熱像圖

我們的結(jié)果有助于了解大學(xué)生蛙泳游泳過程中由于肌肉的工作活動(dòng)而引起的皮膚溫度變化：在接受檢查的人群中，上肢和身體50％的肌肉區(qū)域的溫度正態(tài)分布下降。在幾乎所有地區(qū)，溫度的左右差異都不明顯。蛙泳游泳的結(jié)果是，手臂三頭肌區(qū)域的溫度上升幅度最大。

參考資料：

Jan Novotny, Silvie Rybarova, Dan Zacha, et al. The influence of breaststroke swimming on the muscle activity of young men in thermographic imaging. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 17(2):121-129, 2015.