وسایل تحریک الکتریکی عضلات به عنوان ابزاری برای افزایش قدرت ماهیچه، کاهش وزن و چربی بدن و بهبود تناسب اندام و سلامتی تبلیغ می شود. این مطالعه به بررسی این ادعاها پرداخته است.27 داوطلب دبیرستانی برای مطالعه EMS و گروه کنترل در نظر گرفته شدند. تحریک الکتریکی 3 بار در هفته و طبق توصیه کارخانه انجام گرفت اما برنامه گروه کنترل بر اساس برنامه ای فراهم شده پیش رفت.عضلات تحریک شده شامل عضله دوسر، چهارسر، سه سر ، ران و ماهیچه های شکمی است. یک دستگاه نیز برای اندازه گیری وزن ، چربی، قطر ماهیچه ،قدرت ایزومتریک و ایزوکینتیک و ظاهر(از طریق عکس) وجود دارد. EMS تاثیر خاصی بر روی این پارامترهای اندازه گیری شده ندارد. بنابراین، این تحقیق ادعاهای مطرح شده درباره تحریک الکتریکی را تایید نمی کند.

معرفی

تحریک الکتریکی عضلات یک تمرین درمانی جسمانی بوده است که برای سالها به عنوان روشی برای احیای عضلات بعد از عمل جراحی یا زخم انجام می شده است. این روش در اوایل سال 1960 به عنوان موضوعی برای جلوگیری از ضعف بنیه در هنگام سستی اسکلت ماهیچه ای استفاده می شد .بعدها و با گسترش وسایل، از ان به عنوان درمانی مشهور برای بیمارانی که دچار عدم هماهنگی در سیستم عصبی مرکزی هستند استفاده شد. محققان در طول 20 سال گذشته توانسته اند این دستگاه را پیشرفته تر کنند و استفاده از ان را برای تحریک ماهیچه های درونی تر راحت تر کنند. به خاطر این پیشرفتها اکنون EMS به طور رایج برای افزایش توان بیمارانی که عمل جراحی ارتوپدیک انجام داده اند ، استفاده می شود.
توانایی بهبودیافته واحدهای EMS برای تحریک ماهیچه های سست شده باعث شده است که از ان به عنوان تکنیکی اموزشی برای سلامت فردی استفاده شود. تمرین ها در شوروی سابق نشان داد که EMS در ورزشکاران نخبه برای تقویت ماهیچه ها موثرتر از تمرین تنها بود. امتیاز استفاده از EMS در به کارگیری و نظم ارادی و دلخواه ان است. در طول فعالیت ارادی، سیستم عصبی مرکزی ابتدا کوچکترین نورونهای الفا را فعال می کند. با افزایش نیروی اعمال شونده موتونورون های بزرگتر فعال می شوند. این نظم به کار گرفته شده، بسته به اندازه موتونورون الفا، با نام “قاعده اندازه” نامیده شده است. اندازه موتونورون های الفا به نوع فیبر ماهیچه ای متصل به موتونورون بستگی دارد.انواع فیبرهای ماهیچه ای اکسیدشده معمولا در ابتدا فعال می شوند در حالیکه گلوگیز سریع، سخت ترین حالت برای فعال شدن در طول فعالسازی ارادی است. روند به کارگیری فیبر ماهیچه در زمان فعال شدن توسط تحریک الکتریکی برعکس می شود. به این صورت که قطورترین ماهیچه ها ابتدا به کار گرفته می شوند و سپس ماهیچه های با قطر کوچکتر فعال می شوند. اخیرا فواید بالقوه EMS به صورت عمومی با نامهای “تناسب اندام سریع” ،” ساختن عضلات محکم”، ” ساخت ماهیچه برای ران و باسن” در هنگام کارکردن با رایانه و یا دیدن تلویزیون، بدون نیاز به ورزش انتشار یافته است که برای مردم جذاب است. اگر چه فوایدی از تحریک الکتریکی در میان عموم شایع شده است اما این ادعاها هرگز تایید نشده است. سرمایه گذارن پیشین ازمایش تحریک را بر روی چند گروه از ماهیچه ها و نه تمام بدن ازمایش کرده اند. هدف از این تحقیق تعیین درست بودن افزایش قدرت ماهیچه ، کاهش وزن و چربی ، افزایش استحکام و تناسب در افراد سالم توسط دستگاه EMS می باشد.

روش ها
شرکت کنندگان

29 داوطلب دبیرستانی سالم به عنوان ازمایش شوندگان این ازمایش در نظر گرفته شدند. این افراد برای مدت 6 ماه مشغول یک برنامه ورزشی رسمی بودند. افراد سپس به صورت شانسی به یکی از دو گروه EMS یا کنترل تقسیم شدند. در ابتدا 17 نفر در بخش EMS و 12 نفر در بخش کنترل بودند. بعدتر افراد بیشتری از EMS به بخش کنترل امدند. در طول انجام دوره ازمایشی یکی از افراد به دلیل جراحت(جراحت به تحقیق مرتبط نبود) از گروه کنترل حذف شد و یکی از افراد گروه EMS نیز به دلیل محدودیت زمانی کنار رفت. به همه افراد ازمایش شونده نفری 100 دلار پول پرداخت شد.

ازمایش

هر دو گروه شرکت کنندگان پیش از شروع تحقیقات و بعد از دوره تمرینی 8 هفته ای تحت ازمایشات گوناگون و مشخصی قرار گرفتند. این ازمایشات شامل اندازه گیری وزن، ضخامت پوست، قطر شکم، قدرت عضلات دوسر، سه سر، چهار سر و عضلات عقب ران (در حالت های بیشترین انقباض ایزومتریک و بیشترین انقباض سینتیک) بود. عکس هایی از بغل و پشت به شکلی که شرکت کنندگان در حالتی استاندارد قرار دارند نیز از انان گرفته شد.

وزن بدن: وزن بدن توسط یک ترازوی استاندارد ازمایشگاهی اندازه گیری شد.

ضخامت پوست و قطر ماهیچه: همه اندازه گیری های این دو مورد توسط ازمایشی مشابه صورت گرفت. ضخامت پوست 3 بار و هر بار از 10 ناحیه بدن توسط کولیس اندازه گیری شد. درصد چربی بدن از جمع 7 ناحیه پوستی تخمین زده می شود.

اندازه گیری های قطر ماهیچه از طریق نوارمتری و بر روی 10 قسمت بدن صورت گرفت. محاسبه های قطر مطلق شامل محاسبه قطر و چربی زیر پوست می شد. قطرهای تصحیح شده که قطر ماهیچه و استخوان را توسط روش 0-Scale محاسبه می شوند.

قدرت ایزومتریک و ایزوسینتیک: قدرت ایزومترک عضلات دوسر، سه سر و چهار سر بر روی یک دینامومتر اندازه گیری شد. هر تمرین 5 بار تکرار شد. دیتای پیک گشتاور برای حالت های ایزوسینتیک به علت گشتاور جاذبه تصحیح شد. روند ازمایش قدرت ، پیک گشتاور را برای گروههای عضلانی درهنگام انقباض متمرکز اندازه گرفت. اطلاعات بدست امده از این 5 ازمایش برای انالیزهای اماری استفاده شد.

برای ازمایش عضلات دوسر و سه سر بازو شرکت کنندگان به پشت خوابیدند و ارنج انها زاویه 90 درجه داشت. برای اندازه گیری قدرت ایزومتریک ، دینامومتر در حالتی قفل شد که هیچ گونه حرکت مفصلی صورت نپذیرد. برای اندازه گیری ماکزیمم قدرت ایزوسینتیک ، شرکت کنندگان در حالتی مشابه قرار گرفتند . برای اندازه گیری های ماهچه های دو سر و چهارسر ران ، شرکت کنندگان به صورت نشسته ودر حالیکه باسن زاویه 90 درجه داشت، قرار گرفتند. برای همه ازمایش ها بهترین نتایج به عنوان قدرت ماکزیمم شرکت کنندگان ثبت گردید.
عکس: از جلو، پشت و بغل از شرکت کنندگان بوسیله یک دوربین دیجیتال عکس برداری شد. مردان یک لباس شنای یک تکه و زنان یک لباس شنای دوتکه به تن داشتند. همه عکس ها بازبینی شدند و از لحاط تناسب اندام و ظاهر و بوسیله معیار Leikert( از 1 تا 10) درجه بندی شدند.

پرسشنامه خودسنجی: همه شرکت کنندگان یک پرسشنامه 9 ایتمی را پر کردند که میزان درک انها از قدرت، میزان ماهیچه و تناسب انها را در پایان هفته های دوم، چهارم، ششم و هشتم نشان می دهد. انها میزان موافقت خود با هر ایتم را علامت گذاری یک خط 10 سانتی متری نشان می دهند. فاصله سانتی متری انها از چپ به راست به عنوان امتیاز انها ثبت شد. 3 گزینه مربوط به قدرت بازوها، پاها و شکم می باشد. 3 گزینه مربوط به میزان و شکل ماهیچه و 3 گزینه مربوط به ظاهر می شود.
تمرین و ازمایش

شرکت کنندگان هر دو گروه کنترل و EMS هفته ای 3 بار و به مدت 8 هفته تحت تحریکات الکتریکی قرار گرفتند. هر دو گروه تمرین کننده از تحریک کننده ها، الکترود ها و پارامترهای تحریک استفاده می کرددند. تنها تفاوت میان دو گروه در نوع سیم ها بود. در گروه EMS از روند و جریان استاندارد استفاده شد در حالیکه به افراد گروه کنترل گفته شد که ما از جریان الکتریکی با شدت کمتر استفاده می کنیم.

واحد استفاده شده تحریک از نوع مدل BM1012BI بود. این مدل به علت داشتن کیفیت و قیمت مناسب انتخاب شد. این مدل برای خرید در اینترنت نیز وجود داشت.
واحد تحریک الکتریکی شامل تجهیزات الکترودهای کربنی قابل استفاده دوباره و یک تکه اسفنج برای مرطوب کردن الکترودها پیش از ازمایش بود. ازمایش کنندگان فرض را براین گذاشته اند که الکترودها را به وسیله اسفنج مرطوب تمیز کنند و برای جلوگیری از سوختگی ناشی از جریان الکتریکی ،اسفنج را بین الکترود و پوست قرار می دهند. اسفناج ها پس از هر بار استفاده ضدعفونی می شوند. هیچ گونه جراحت پوستی در طولی این تحقیق دیده نشد.
همه شرکت کنندگان پیش از انجام ازمایشات جلسات توجیهی و ازمایشی داشتند. موقعیت و عملکرد مناسب الکترودها نشان داده شد و مجریان ازمایش نوشته هایی درباره چگونگی کار با دستگاه تحریک الکتریکی دریافت کردند. تمام جلسات تحریک الکتریکی برای هر دوگروه در دپارتمان درمان جسمانی در مرکز درمانی دانش اموزی Crosse تشکیل شد. سرمایه گذاران برای ارائه توضیحات درباره عملکرد مناسب جلسات حضور داشتند. جلسات تحریک الکتریکی بر اساس راحتی افراد و به مدت 3 بار در هفته و طول 8 هفته انجام گرفت و همه شرکت کنندگان 24 جلسه تحریک الکتریکی را انجام دادند.
در طول هر جلسه عضلات دوسر، سه سر، چهارسر،عضلات عقب ران و ماهیچه های شکمی تحریک شدند. افراد در طول جلسات پیراهن وتاپ ضخیم می پوشیدند. انها استین های Lycra را بر روی بازو یا ران می پوشیدند و سپس اسفنج مرطوب و الکترود را زیر استین Lycraو در موقعیت مناسبی روی ماهیچه قرار می دادند.
از انجایی که دستگاه دارای 6 کانال می باشد یک جلسه تمرین نیاز به دو چرخه تحریک دارد. در طول چرخه اول با استفاده از سه کانال، ماهیچه های شکمی تحریک می شوند و سه کانال دیگر در چرخه بعدی برای عضلات دوسر و سه سر مورد استفاده قرار گرفتند. نحوه قرار گرفتن الکترودها در هر قسمت در اشکال شماره 1 و 2 نشان داده شده است. افراد سپس 10 انقباض عضلانی ماکزیمم را با استفاده از 5 کانال به صورت همزمان و با استفاده از پارامترهای زیر انجام دادند:

فرکانس 45 پالس بر ثانیه،10 ثانیه روشن و 35 ثانیه خاموش، حالت تحریک (و ضربه پذیریی) ، حالت طبیعی( و متناوب).

برای تحمل میزان ماکزیمم افراد بر طبق روشی مناسب برای هر کانال قرار داده شدند.
افراد سپس با استفاده از 4 کانال 10 انقباض ماکزیمم را انجام دادند.
افراد 4 هفته ابتدایی را از پازامترهای از پیش تعیین شده استفاده کردند. هفته های پنجم و ششم بر اساس فرمول زیر انجام پذیرفت: فرکانس از 45 به110 پالس بر ثانیه افزایش یافت.زمان روشن بودن از 10 ثانیه به 30 ثانیه و زمان خاموشی از از 45 به 30 افزایش یافت.

در طول هفته های پایانی (هفته ها 7 و 8) پارامترها دوباره تغییر کرد:

فرکانس از 110 به 150 افزایش یافت، زمان روشن بودن از 30 ثانیه به 45 ثانیه اقزایش یافت و زمان خاموشی از 30 به 15 کاهش پبدا کرد. به علاوه انقباض ماکزیمم ایزومتریک در هفته ها اول و اخر نیز با هم مقایسه شد. در تمام موقعیت ها افراد الکترود ها واسفنج ها را در موقعیت مناسب خود قرار دادند و سیم را به الکترود متصل کردند. سپس محور دینامومتر با زانوی راست افراد هم تراز می شد و توسط تسمه های سینه، ران و قوزک پا در حالتی محکم و نشسته ثابت می ماندند.
زانو در حالت 90 درجه قرار دارد و سرعت نیز صفر بود. از افراد خواسته می شد تا پای خود را صاف کنند.

افراد از طریق زبانی تشویق می شدند. بهترین حالات این 3 ازمایش ثبت گردید. سپس از افراد خواسته شد تا در حالت ارام قرار بگیرند و بیشترین سطح جریان تحریکی را که می توانند، تحمل کنند. بیشترین میزان گشتاور تولید شده در طول 3 انقباض ثبت شد. روند ازمایش(ارادی یا الکتریکی) به صورت شانسی بود. کمترین میزان داده ثبت شده به عنوان صفر در نظر گرفته شد و بقیه بر طبق ان محاسبه می شدند.

تجزیه اماری
مقایسه بین گروه ها قبل و بعد از دو طریق تجزیه واریانس مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج
خصوصیات جسمانی 11 فرد موجود در گروه کنترل (6 زن و 5 مرد) و 16 فرد گروه ای ام اس (9 زن و 7 مرد) که تمرین ها را به طور کامل انجام دادند. دو گروه در اغاز ازمایش در سن، قد، وزن و درصد چربی تفاوت چندانی با هم نداشتند.
تفاوت قابل توجهی در مجموع ضخامت پوست، وزن بدن، درصد چربی و میزان ماهیچه قبل و بعد از ازمایشات در هر دو گروه مشاهده نشده است.
تنها قطر ماهیچه های تحریک شده در این جدول وجود دارد چون تغییری در دیگر ماهیچه ها انتظار نمی رود. اینجا نیز تغییر خاصی اتفاق نیفتاده است و تفاوت چندانی در قطر ماهیچه بازو، کمر و ران اتفاق نیفتاده است. قطرهای تصحیح شده بازو و ران به شرایط ماهیچه و استخوان در ان نواحی برمی گردد. در قطرهای تصحیح شده نیز تغییر قابل توجهی در دو گروه اتفاق نیفتاده بود.
تغییرات ضخامت پوست:دوباره گوشزد می شود که تنها ضخامت پوست مربوط به نواحی تحریک شده در این جدول امده است. در دو گروه تغییر خاصی در ضخامت پوست عضلات دوسر، سه سر، شکمی و ران مشاهده نشده است.
تغییرات قدرت ایزومتریک و ایزوسینتیک: در بعضی اندازه گیری های انجام شده در هر دو گروه، قبل و بعد از ازمایشات تفاوت های خاصی وجود داشت هر چند تفاوت خاصی بین دو گروه وجود نداشت. برای مثال در هر دو گروه قدرت ایزومتریک ماهیچه های دوسر کم شده بود در حالیکه قدرت ایزوسینتیک ماهیچه های دوسر و سه سر بازو به مقدار اندکی افزایش یافته بود(در فرکانس 60).

تفاوت بالینی این تغییرات ناچیز و قابل اغماض است و احتمالا به موضوع تحریک الکتریکی ارتباطی ندارد چونکه هر دو گروه به یک شکل تغییر یافته اند.
اطلاعات ارزیابی: در یک معیار 10 درجه ای اکثر افراد در درجه 6 قرار داشتند. انها دارای تناسب اندام زیادی نبودند و امکان بهتر شدن را داشتند. به هر حال نتایج، تغییر خاصی را در شکل، تناسب و استحکام بدنی انها در دو گروه چه قبل و چه بعد از ازمایش نشان نمی دهد.
نتایج پرسشنامه هایی که توسط افراد در پایان هفته های دوم، چهارم، ششم و هشتم پر شده بود. تمام امتیازات گروه ای ام اس از گروه کنترل بالاتر بود هر چند تغییر خاصی در طول تحقیقات صورت نپذیرفته بود.

ارزیابی و مباحثه
همانگونه که مشخص است هیچگونه تغییر قابل توجهی در اندازه گیری ها در طول 8 هفته از EMS مشاهده نمی شود. احتمالا دلایلی برای این یافته ها وجود دارد.یک ماهیچه برای افزایش قدرت انقباض باید بالاتر از استانه بحرانی تحریک شود. این استانه می تواند به میزان پایین 30 درصد ماکزیمم انقباض ارادی باشد اما برای افراد ورزشکار حرفه ای باید 60 تا 80 درصد ماکزیمم انقباض(MVC) باشد. بعد از یک سری تحقیقات برای معلوم کردن کمترین میزان استانه برای بهبود در قدرت مشخص شد که انقباض ناشی از تحریک باید حداقل 60 درصد MVC باشد. نیروی اعمال شده در این مطالعه کمتر از 20 درصد ماکزیمم انقباض ارادی بود. این سطح بسیار پایین تر از استانه بحرانی لازم برای افزایش قدرت ماهیچه ها در افراد سالم بود.
عامل دوم کیفیت پایین دستگاه تحریک کننده بود. دستگاه تحریک قادر به تغییر حالت در هنگام پالس موجی نبود. انها یک محرک با زمان نسبتا طولانی را تحویل می دادند که کار تحریک را سخت می کرد. به علاوه بیشتر تحریک کننده های تجاری و پزشکی یک عملکرد صعودی دارند که به شدت جریان اجازه می دهد تا به ارامی در زمان فعال بودن چرخه افزایش یابد و بدین صورت کار تحریک الکتریکی را اسان تر کند. شاید حالت طولانی تحریک همراه با عدم عملکرد صعودی به افراد این اجازه را نداده است تا شدت جریان را به استانه بحرانی برسانند.
روند به کارگیری فیبر ماهیچه ها در EMS به نسبت انقباض ارادی برعکس است بنابراین بسیاری از فیبرهای ضعیف ماهیچه ها ترجیحا به کار گرفته شده اند. به علاوه ،فعالسازی همزمان تمام اکسون ها و نسبتا دور از الکترود نیز وجود دارد. به نسبت انقباض های ارادی ، انقباض های ناشی از تحریک الکتریکی منجر به بکارگیری ماهیچه های فرسوده بیشتری می شود. بنابراین مقدمات قوی سازی ماهیچه بوسیله ای ام اس معمولا با به حداقل رساندن خستگی مرتبط است. اولین راه برای کم کردن خستگی اختصاص دادن مدت زمان لازم به ماهیچه ها برای احیا پس از هر انقباض است. نسبت روشن و خاموشی معمولا در حدود 1 به 5 است. هرچند تحریک کننده های استفاده شده در این ازمایش دارای دوره های زمانی نسبتا کوتاه برای خاموشی بودند. نسبت روشن به خاموش در این مطالعه 1 به 3.5 بود. دوره کوتاه استراحت یا خاموشی زمان موثر را برای احیاء دوباره به ماهیچه نمی دهد بنابراین منجر به خستگی ماهیچه می شود.
عامل دیگر برای کم کردن خستگی که می توان در نظر گرفت، فرکانس تحریک است. خستگی ماهیچه با افزایش فرکانس افزایش می یابد. بیشتر پروتکل ها برای قدرتمندسازی از بالاترین میزان فرکانس برای انقباض مداوم اما به اندازه کافی پایین، جهت به حداقل رساندن خستگی استفاده می کنند. معمولا این حالت بین فرکانس های 50 تا 75 بدست می اید. اگر چه گفته شده بود که تحریک کننده ها قادر به تامین فرکانس از 40 تا 150 هستند اما در زمان حالت دوفازه موجی تنها از محدوده 90 تا 151 را شامل می شد. بنابراین در اغاز تحقیق افراد فرکانس در حدود 90 را دریافت می کردند در حالیکه اندازه گیرها نشان می دادند که انها تنها فرکانس 45 را دریافت می کنند. این میزان فرکانس بالا در ترکیب با دوره کوتاه استراحت موجب خستگی بسیار زیاد فیبرهای ماهیچه ای شده است و حتی ممکن است دلیل شکست افزایش قدرت پس از EMS شده است. به علاوه افزایش فرکانس در طول تحقیق برای افزایش مدت تحریک تاثیر کمی داشته است.
دیگر عوامل برای درنظر گرفتن درزمان کاربرد EMS بر روی تفراد ظاهرا سالم مربوط به تحریک گروه های ماهیچه ای متفاوت و زیاد است. جلسات تمرینی در این تحقیق به طور میانگین 45 دقیقه می باشد. بیشتر افراد در ابتدا می گفتند که ترجیح می دهند به جای جلسات EMS به باشگاه ورزشی بروند. به علاوه وصل کردن الکترودها به قسمت های مختلف بدن به اندازه کافی دردسرساز بود. برای راحت تر کردن استفاده از الکترود ما از استین Lycra استفاده کردیم. افراد استین ها را استفاده می کردند و سپس الکترود و اسفنج را زیر ان قرار می دادند.
بیشتر بازار دستگاههای تحریک کننده بر روی خواسته افراد برای بهبود ظاهر جسمانی تمرکز یافته است. ایده بدست اوردن عضلات حجیم و متناسب در حال کار با رایانه یا رانندگی ماشین بسیار جذاب است. امتیازات گروه EMS در بخش های تناسب اندام و ظاهر اندکی بیشتر بود. این موضوع به علت احساس انقباض عضلانی می باشد. باید ذکر شود که واکنش افراد در گروه EMS در طول این تحقیق تغییری نکرده است. این نتایج نشان می دهد که استفاده از EMS جهت بهبود تناسب و حجم ماهیچه ها با شکست مواجه شده است.
اخرین فکری که می توان در نظر گرفت اشتباه در تهیه دستگاه تحریک کننده مناسب است. همانطور که مشاهده می شود این دستگاه به عنوان تحریک کننده برای موارد پزشکی با شکست مواجه شده است. افرادی که متوجه سلامتی خود هستند معمولا دستگاه های تایید شده توسط ازمایشگاه های ملی را خریداری می کنند. تایید شدن توسط این سازمانها افراد استفاده کننده را مطمئن می سازد که دستگاه تحریک کننده الکتریکی، ازمایش های استانداردی را گذرانده است. دیگر تحریک کننده ها این استانداردها را سپری نکرده اند و قابل اطمینان نیستند هر چند دستگاه استاندارد استفاده شده در این تحقیق نیز چندان عملکرد مناسبی نداشت.
استفاده عملی
شرکت ها می گویند که ای ام اس روشی اسان و بدون درد برای افزایش قدرت عضله، بهبود ترکیب و ظاهر بدن است. این ادعاها در این ازمایش ثابت نشد. عوامل مختلف مانند عملکرد ضعیف دستگاه می تواند موجب چنین نتایجی شده باشد. علاوه براین بر خلاف ادعاهای کارخانه ها مبنی بر سریع بودن تمرین های EMS هر جلسه در این تحقیق 45 دقیقه طول کشید. دیگر دستگاه ها با تعداد کانال کمتر حتی زمان برتر هستند.
بنابراین EMS استفاده شده در این تحقیق، روشی بدون درد و سریع برای افزایش قدرت عضلانی به نظر نمی رسد و این روش به افراد سالم توصیه نمی شود.