Измерение мышечной архитектуры

Для измерения in vivo угла прикрепления мышечных волокон к сухожилию в перистой мышце vastus lateralis использовался ультразвуковой аппарат В-режима (Esaote Biomedica, AU5, Флоренция, Италия) с 50-мм линейным датчиком 7,5 мГц, тот же, что описан в предыдущем разделе. Ширина vastus lateralis была замерена на 50% длины бедренной кости, и середина ширины была отмечена на коже несмываемыми чернилами. В этом положении датчик УЗИ был расположен перпендикулярно к поверхности кожи над мышцей vastus lateralis и сориентирован вдоль медианной плоскости мышцы. Датчик был покрыт водорастворимым гелем, передающим сигналы, для обеспечения акустического контакта без сжатия находящихся под датчиком тканей. Угол прикрепления мышечных волокон к сухожилию определяется как угол между пучком мышечных и нервных волокон и глубоким апоневрозом мышцы vastus lateralis. Для каждого испытуемого было получено четыре изображения в состоянии покоя в один день. Анализ данных проводился на том же программном обеспечении, что и анализ результатов измерений поперечного сечения мышц. Было вычислено среднее из трех значений угла прикрепления мышечных волокон на каждом ультразвуковом снимке, и таким образом вычислено среднее из 12 углов прикрепления мышечных волокон к сухожилию.

Статистический анализ

Чтобы оценить изменчивость полученных данных как в один день (например, поперечное сечение мышцы и угол крепления мышечных волокон к сухожилию), так и в разные дни (например, замеры перед началом программы и замеры, сделанные в ходе второй недели), для каждого испытуемого были вычислены коэффициенты вариативности. Воспроизводимость переменных параметров, полученных как в один день, так и в разные дни, выражалась количественно при помощи коэффициентов взаимной корреляции, основанных на дисперсионном анализе с сеансом замеров в качестве независимой переменной и альфы Кронбаха.

Нормальность данных была проверена и подтверждена тестом Холмогорова-Смирнова, тестом Тукей, дисперсионным анализом и анализом линейной регрессии.

Уровень значимости был задан как р ≤ 0,05 для всех процедур. Статистический анализ выполнялся на программном обеспечении Statistica от Microsoft Windows.

Результаты

Надежность методов измерения

В таблице 2 показана однодневная воспроизводимость и вариабельность всех зависимых переменных. Однодневная воспроизводимость и вариабельность колебалась от 0,799 до 0,964 и от 0,9% до 14,83%, соответственно, за исключением уровня перекрестной активации (там однодневная воспроизводимость составила 0,680 и вариабельность – 19,7%). Однодневная воспроизводимость для поперечного сечения мышцы составила от 0,995 до 0,999 и от 0,900 до 0,911 для угла прикрепления мышечных волокон к сухожилию. Вариабельность составила 0,53-0,95% для поперечного сечения и 3,32-3,88 для угла прикрепления мышечных волокон. Существенных базовых расхождений по измеряемым переменным между двумя группами зафиксировано не было.

Произвольное сокращение максимальной силы, электромиография и уровень активации

В основной группе сила произвольных сокращений разгибателей колена в начале программы и после недели 4 значительно выросла (+15% ± 11%, Р<0,001), также она выросла на неделе 8 по сравнению с неделей 4 (+11% ± 11%, Р<0,001), и суммарно с начала программы до недели 8 (+27% ± 15%, Р<0,001). В контрольной группе особых изменений не произошло 238 ± 49, 233 ± 44, 244 ± 46 – в начале, после недели 4 и недели 8).

В основной группе мышечная активация в начале программы и после недели 4 значительно выросла (+5 ± 6%, Р<0,05), также она выросла с начала программы до недели 8 (+6% ± 6%, Р<0,001). В контрольной группе особых изменений не произошло 88 ± 8%, 87 ± 7%, 89 ± 6%– в начале, после недели 4 и недели 8).

Свойства сокращений и М-волны

В ходе данного исследования не получено данных, подтверждающих зависимость свойств мышечных сокращений и М-волны от прохождения сеансов ЭМС.

Размер мышц

В основной группе поперечное сечение мышц после недели 4 и после недели 8 значительно увеличилось (+4 ± 2%, Р<0,001), также она выросла на неделе 8 по сравнению с состоянием до начала сеансов (+6% ± 11%, Р<0,001), в то время как тенденция к существенному увеличению отмечалась в течение первых четырех недель (+2 ± 2%, Р<0,06). Что касается отдельных мышц, из которых состоит четырехглавая мышца, изменения были отмечены в VL, VM, VI, но не в rectus femoris. В контрольной группе особых изменений не произошло.

Архитектура мышц

В основной группе заметно возрос угол прикрепления мышечных волокон к сухожилию. В контрольной группе существенных изменений этого параметра не было зафиксировано.

Следует отметить, что все 12 испытуемых показали улучшение основных параметров в конце недели 8 по сравнению с состоянием до начала программы. В основные параметры входят максимальная сила произвольного сокращения (от 9% до 57%), мышечная активация (от 1% до 18%) и поперечное сечение четырехглавой мышцы (от 3% до 10%).

Обсуждение

Хотя ЭМС часто применяется для силовых тренировок, до сих пор механизмы, позволяющие увеличить силу мышц при помощи ЭМС не были полностью исследованы. Данная работа показывает, что при использовании ЭМС в течение 8 недель было достигнуто существенное увеличение силы четырехглавой мышцы бедра, сопровождавшееся 1) мышечной активацией, 2) нормализованная электромиографическая активность мышц vastus lateralis и vastus medialis, но не rectus femoris, 3) увеличением поперечного сечения четырехглавой мышцы, 4) рост угла прикрепления мышечных волокон vastus lateralis. Данные исследования также указывают на то, что 1) адаптация нервной регуляции происходит главным образом в первые четыре недели ЭМС, а изменения мышечной массы и архитектуры происходят, в основном, во время последних четырех недель, и 2) и нервная, и мышечная адаптация охватывает только суставные мышцы бедра, но не двусуставную мышцу rectus femoris.