节奏变化对离心骑行过程中心肺功能和肌肉反应的影响

《European Journal of Applied Physiology》：Cadence effects on cardiorespiratory and muscular responses during eccentric cycling

　　

摘要

目的

离心骑行（ECC）能够在较低的代谢成本下产生较高的机械功率输出，然而节奏对离心骑行期间的心肺和神经肌肉反应的影响仍不明确。本研究探讨了节奏和功率输出对代谢、心血管及肌肉激活反应的交互作用。

方法

15名健康男性在50转/分钟和80转/分钟的速度下进行了随机递增的离心骑行试验，每个阶段持续4分钟，功率分别为80瓦、200瓦和320瓦。测量了氧气摄取量（$\left( {{{\dot{\text{V}}\text{O}}}_{{\text{2}}} \right)\)$）、总机械效率（GME）、心输出量（$\left( {{{\dot{\text{Q}}}_{{\text{c}}} \right)\}$）、心率（HR）、每搏输出量（Qs）、动静脉氧差（a-v?O₂）以及股四头肌的肌电图活动。数据采用线性混合效应模型进行分析，其中节奏、功率输出及其交互作用作为固定效应。

结果

观察到氧气摄取量（$\left( {{{\dot{\text{V}}\text{O}}}_{{\text{2}}} \right)\)$与节奏和功率之间存在显著的交互作用（p = 0.006）。在200瓦和320瓦的功率下，80转/分钟时的氧气摄取量低于50转/分钟（分别为-0.116 L·min^-1，p = 0.007和-0.187 L·min^-1，p < 0.001），而在80瓦的功率下则没有节奏效应（p = 0.89）。总机械效率（GME）也表现出节奏和功率的交互作用（p = 0.035），在200瓦和320瓦的功率下，80转/分钟时的GME较低（分别为-7.3%，p = 0.020和-11.6%，p < 0.001）。心输出量随功率输出增加而增加（p < 0.001），但未观察到节奏和功率的交互作用（p = 0.13）。仅在320瓦的功率下，80转/分钟时的心率略有升高（+9.1次/分钟，p = 0.016）。在所有工作负荷下，50转/分钟时的动静脉氧差始终较高（p < 0.001）。股外侧肌的肌电图活动（vastus lateralis EMG）也显示出节奏和功率的交互作用（p = 0.039），在320瓦的功率下，50转/分钟时的激活程度更高（+20.8 mV，p < 0.001），而股内侧肌或股直肌的活动则没有受到节奏的影响。

结论

在离心骑行过程中，较高的节奏在中等到高功率输出时可以降低氧气摄取量和股外侧肌的激活程度，同时不会改变基本的心血管-代谢耦合关系。这些发现表明，节奏的选择主要通过收缩机制调节离心运动的代谢和神经肌肉成本，支持在康复和运动训练中采用较高节奏来优化离心骑行效果。