红外热成像技术检测延迟发作的肌肉酸痛

延迟发作的肌肉酸痛（DOMS），也称为运动诱发的肌肉损伤（EIMD），通常发生在长时间不运动的人中，并开始意外的运动，但也可能发生超出正常训练范围的运动员。与这种疼痛现象相关的症状可能从轻微的肌肉压痛到严重的使人衰弱的疼痛。这些症状的强度和相关的不适感在运动终止后的最初24小时内增加，并且在运动后24至72小时之间达到最高峰。因此，DOMS是最常见的运动损伤复发形式之一，它会影响个人的表现并令许多人感到恐慌。在过去的30年中，DOMS现象在运动生理学，运动和康复领域的研究人员和专家中引起了相当大的兴趣。关于它的潜在机制，治疗干预和预防策略，已有许多公开的研究调查了这种痛苦的发生。但是，从文献中可以明显看出，DOMS并不是一种易于量化的病理学，因为在用于量化这种状况的测量工具和方法之间存在很大的差异。显然，关于DOMS的最佳评估方法尚未达成共识，这使得很难验证特定的干预措施是否真的有助于减轻与这种酸痛有关的症状。因此，DOMS可能看起来有些模棱两可，因为许多研究都依赖于使用视觉模拟量表（VAS）来测量酸痛程度，VAS是一种主观而非客观的量度。即使肌肉的针头活检和肌纤维蛋白的血液水平可能被认为是某些人的黄金标准，这些血液蛋白中的某些蛋白的巨大变化也已被记录，此外有时还涉及侵入性技术带来的高风险。

因此，在当前的研究中，测试了运动肌肉上方皮肤的红外热成像技术，以检测相关的肌肉酸痛。自1950年代以来，红外热成像技术已被使用，并已成功地检测出各种类型的疾病和感染。但是令人惊讶的是，DOMS和皮肤温度的变化几乎没有发生。

图为红外热成像

红外热像仪参数设置

1.将进行红外成像的房间设置为恒定温度，以最大程度地减少由于室温差异而引起的任何外部偏差，这可能会导致错误的热读数。为了该实验的目的，有一个温度控制室，该室保持在大约23°C（+/- 0.5°C）。2.将相机设置在相距1米的位置，并且与要测量的皮肤成垂直角度。3.设置所需的距离后，建议受试者静止不动，直到拍摄完图像。这应该不超过几秒钟，但是将移动最小化以确保所拍摄图像的准确性至关重要。4.为使红外干扰最小，最好房间使用深色涂料，而不是浅色涂料。5.在处理红外图像时，照明也很关键，因为发出红外波的光源（例如荧光灯或钨丝照明）可能会给出错误的高读数。最好的照明选择是配备统一LED灯的房间，因为LED灯几乎不会产生任何红外干扰。

在完成热像仪参数设置之后，进行图像获取

为了完成热像仪参数设置，在运动前以及运动后24和48小时拍摄了运动肌肉的图像。来自目标以外来源的体热可能会破坏热像并产生错误的读数。因此，任何人都不应站在目标旁边或后面。在本次调查中，已拍摄了运动手臂和未运动手臂的照片以作比较。红外摄像机的图像编号立即记录在单独的电子表格中，因为可能很难识别出哪个图像属于谁。

本实验中感兴趣的肌肉是肘屈肌。测量每个参与者的肌肉力量，以使每个人都具有适当的抵抗力。通过测试每个参与者的抵抗力最大值来确定。为了测试RM，我们使用了应变仪设备，该设备通过BioPac（DA-100C）生物电放大器模块与计算机连接，以测量肌肉强度。该模块以每秒1000赫兹的频率和24位分辨率连接到MP-100模数转换器。应变仪装置以45°角固定在工作台上。指示受试者坐在器械后面，并将肘部放在有衬垫的区域上，以便通过手腕施加作用力。这是确保受试者不会吸收二头肌以外的任何肌肉的最佳方法。在3次情况下确定强度，每次收缩持续3秒，分开收缩约45秒。3次测量的平均值为RM。在确定了每个参与者的二头肌肌肉的RM后，进行了计划的运动，运动时使用了35％的RM。所有受试者均接受适当的加权哑铃进行相同的锻炼，以引起肌肉酸痛（DOMS）。这是通过坐在椅子上，将肘部支撑在大腿上的过程中，进行四组25次重复的二头肌浓密卷发来进行的。每组之间给每个受试者90秒的休息时间。 受试者要么进行完整的25次重复训练，要么被告知如果他们在锻炼过程中未能稳定地控制体重，则应停止运动。

这项研究的主要目的是评估热红外成像在剧烈运动后检测和测量肌肉酸痛中的有用性，结果表明，红外成像可能是一种有效的技术来检测DOMS，尤其是在运动的前24小时内。

红外成像已被用于检测和诊断许多疾病。人体温度的变化一直是功能障碍的指标，热量增加主要与某种炎症或感染相关。因此，所有受试者运动后24小时发现的皮肤温度升高可能是由于炎症和组织损伤修复导致肌肉中血流量增加的结果。此外，未运动手臂的皮肤温度未出现明显升高。在研究的3天中，如果运动后手臂的肌肉血流保持升高，那么较热的血液将使肌肉保持温暖，因此上方的皮肤将保持温暖。结果，由于流向患病部位的血流量增加，因此可通过红外热成像轻松检测出妇女的乳腺肿瘤和皮肤癌。

因此，红外热成像在早期检测DOMS中将具有重要价值。在运动结束数小时后，这也是一种有趣且无痛苦的观察肌肉疼痛的方法。在运动环境中，这种早期发现的DOMS可以帮助降低初次运动后几天过度锻炼酸痛所致的受伤率。

参考资料：

Hani H. Al-Nakhli, Jerrold S. Petrofsky, Michael S. Laymon, et al. The Use of Thermal Infra-Red Imaging to Detect Delayed Onset Muscle Soreness. Journal of Visualized Experiments. 59: e3551, 2012.