多年來，尋找提高體育鍛煉效率的方法一直是運動員和尋求健康生活方式的人們感興趣的話題。隨著全球科技繁榮及其對健身行業的影響，這一問題在今天同樣重要。雖然觸覺反饋訓練的好處很多，特別是EMS和TENS，幾十年來一直為人所知，但隨著虛擬現實和智能服裝的發展，這種類型的訓練再次掀起了波瀾。

EMS用于體育鍛煉的好處

EMS訓練和常規鍛煉有什么區別？

人們通常對新技術持懷疑態度，但他們尤其警惕復雜的技術。在沒有設備的情況下，搞清楚EMS培訓和自愿培訓之間的區別是很容易的。只需要看看我們的神經系統。

在自愿訓練期間，神經系統將電信號從大腦傳輸到肌肉，增加肌肉產生的力量。

電刺激（ES）傳輸溫和的電流脈沖來刺激神經或神經末梢，這些神經或神經末梢又依次支配皮下肌肉。ES可以應用于皮膚表面（經皮）。這項技術被稱為TENS（經皮電神經刺激）。EMS（肌肉電刺激）是指將電脈沖直接傳遞到一塊肌肉或一組肌肉中，以增強其功能。對于最終用戶來說，TENS和EMS之間的主要區別在于，EMS能夠產生更深的影響，而TENS提供更廣泛的感知能力，但比EMS提供的感覺更柔和。

更詳細地說，當使用EMS時，外周神經被刺激，這導致刺激脈沖沿著神經傳遞到肌肉中的運動終板，產生肌肉收縮。

目前，EMS和TENS都用于康復治療。與此同時，對EMS和TENS在體育鍛煉中的有益作用的研究仍在積極進行中?？茖W家們一直在為這些技術尋找新的專門應用領域。

下文中我們將介紹一些關于電刺激如何改善體育鍛煉的案例。

增加瘦人體重，增強伸展力量，減少身體脂肪量–全身EMS

在題為“電刺激在改善肌肉張力方面的作用（臨床）”的研究中，M. F. Azman和A. W. Azman 分析了肌肉萎縮患者受益于EMS治療的方式。在研究中，他們發現EMS“可以在持續治療的同時促進和發展肌肉?！庇绊懠∪獍l育速度的因素有皮下脂肪組織的水平、電極尺寸、治療持續時間和肌肉狀況。

Kemmler等人在他們的“全身肌電刺激與高強度抗阻運動對身體和力量的影響：一項隨機對照研究”研究中將EMS培訓與高強度運動進行了對比。在為期16周的體育訓練研究開始時，研究人員將測試對象分為兩組：一組使用EMS進行訓練，另一組進行所謂的“黃金標準”高強度訓練。評估中使用的主要參數是體重的變化，腿伸肌的力量和全身脂肪量。

這個實驗的結果有點出乎意料。全身EMS幾乎等于所有比較指標中高強度抗阻運動。就結果而言，沒有顯著的組間差異。

因此，可以得出結論,“全身EMS對于旨在改善一般力量和身體成分的人來說，可以被認為是一種省時但成本較高的高強度抗阻鍛煉選擇?！?/p>

在另一篇名為，“全身肌電刺激和蛋白質補充對社區老年男性的肌肉減少性肥胖有良好影響:隨機對照研究”調查的參與者是70歲以上的肌肉減少性肥胖老年男性。這種身體狀況的特征是高脂肪量和低肌肉質量，這主要表現在肌肉力量低或體能低。肌肉減少性肥胖是不能劇烈運動的老年人的典型癥狀。

測試對象被分成3組。第一組采用全身肌電刺激并補充蛋白質；第二組僅給予蛋白質補充；第三組作為對照組。研究結果表明，WB-EMS對蛋白質有明顯的促進作用。對付肌肉減少性肥胖最有效的方法是全身EMS加蛋白質。該組在各方面都顯示出積極的結果：身體脂肪減少，骨骼肌質量指數增加，握力增強。除此之外，沒有記錄到全身EMS或蛋白質補充的副作用。

肌肉電刺激完善運動學習過程

關于EMS運動學習的科學研究之一是德國人工智能研究中心進行的“使用EMS在體育運動中強化運動學習”研究。這項研究比較了兩種訓練跑步的方法。

訓練跑者的目的是幫助他們進行有效和安全的跑步練習，以提高他們的成績。當跑者使用錯誤的跑步技術時，例如先用腳后跟著地，他們可能會受傷。因此中、前掌跑法對于減少沖擊負荷是很重要的。大多數人，無論是業余愛好者還是專業人士，都習慣了以自己的方式跑步，重新訓練總是比學習新東西更難。

在他們的研究中使用的其中一種訓練方法是給跑步者播放慢動作視頻，并伴隨著口頭指令。另一個包括穿戴肌肉電刺激設備和帶有力感電阻的鞋墊。該設備分析了用戶的跑步步幅模式，并在腳落地前出現錯誤角度時，通過EMS提供實時反饋。

經過分析對比使用肌肉電刺激的輔導方式比傳統方法更有效。EMS直觀地幫助了跑步者。這些結果具有更長的影響，因為即使在停用EMS后，跑步者的腳跟撞擊率也較低。

因此，這項研究表明，對于復雜的，重復性運動的運動學習EMS是一種有效的工具。此外，研究人員提到，類似的訓練可以應用于其他運動，如自行車，劃船和爬山等。

用于恢復的EMS

作為恢復工具，EMS擁有四項關鍵功能：

增強血液循環，將氧氣和營養輸送到肌肉和其他軟組織；

肌肉激活有助于訓練和比賽的準備；

改善肌肉彈性；

控制訓練后的肌肉酸痛和疼痛緩解。

Derek M. Hansen的“肌肉電刺激作為一種有效的恢復方式”是證實上述所有情況的研究之一，在由國際田徑聯合會主辦的“田徑運動的新研究”中該研究也包含在報告中。EMS被認為是一種有效的恢復方法，是訓練后綜合恢復和再生療法的一部分。特別是，當與按摩、對比浴、拉伸和其他恢復活動相結合時，肌肉電刺激可以加速恢復，并為運動員的下一次鍛煉做好準備。此外，當運動員沒有足夠的時間恢復時，EMS可以作為傳統恢復過程的替代方案。

TENS：康復和止痛訓練

美國心臟協會在他們的研究中表明，經皮神經電刺激（TENS）與面向任務的訓練一起使用可以增強中風患者的運動功能。

此外，本研究還探討了TENS的修復特性。“任務相關訓練結合TENS對慢性中風患者偏癱上肢肌肉活動的影響”研究表明，在經皮神經電刺激的任務相關訓練后，肌肉活動有更大的改善。

另一項科學研究“經皮神經電刺激對伴有神經病理性疼痛的膝骨關節炎的療效：一項隨機對照研究”揭示了TENS療法可以顯著緩解疼痛，減少藥物劑量，并改善患者身體功能。

讓我們總結一下ES在體育訓練中應用的可能結果：

優化復雜動作的運動學習；

作為聯合療法的一部分，加速康復；

肌肉激活；

疼痛緩解；

幫助瘦弱體型的人增加體重；

身體脂肪量減少；

在康復過程中減少藥物用量。

體育訓練中的動作捕捉

動作捕捉是數字化記錄人類動作的必要過程。大量研究表明，運動捕捉不僅有助于傳統的教學和訓練方法，而且有助于提高受訓者的認知能力和評估自身表現的能力，以及實施有效教學管理和組織技能。所以在訓練中加入動作捕捉技術，可以為訓練提供更好的環境。

特別是在科學工作中在山東師范大學的研究“一種基于動作捕捉技術的籃球教學訓練系統設計優化方法”中，三維仿真技術可以幫助籃球運動員更快地學習動作的技術基礎，減少重復盲目性，顯著提高訓練效率。此外，科學家聲稱，動作捕捉可以幫助減少運動員受傷的可能性。

當用戶沒有正確地進行鍛煉時，在屏幕的角落會播放視頻演示。

這個訓練過程是基于游戲化概念設計的，以幫助用戶保持動力，這在家里訓練時是非常重要的。當然，該平臺會記錄訓練過程，并允許用戶比較成績數據，如時間、點數、長度等。

同樣，動作捕捉也是體育訓練中風險管理的一種有效方法，美國全國體育教練協會發現的證據表明，自動無標記運動捕捉系統在評估下肢運動方面是很可靠的，并有助于識別非接觸式下肢損傷的風險。通過使用動作捕捉系統提供的數據，可以以最小化受傷風險的方式制定個人康復計劃。因此，從長遠來看，這種訓練和康復方法可以改善使用者的整體身體健康。

讓我們總結一下運動捕捉系統在體能訓練中能帶來哪些好處：

教授各種練習的基本技巧；

利用視覺反饋和與標準進行比較來提高培訓效率；

體育訓練中的風險管理（減少受傷的可能性）；

通過游戲化和反饋提供動力。

體育鍛煉期間小氣候對人體健康的影響

小氣候會對人體產生重大影響。體內所有的生命過程都為運動活動提供能量。一小部分能量用于做有用功，但大部分都轉化為熱能。這種持續釋放到環境中的熱量保證了生理過程的正常進行。

為了使生命過程在體內發生，必須將身體散發的熱量分配到環境中，或者保護身體避免過多的熱量釋放到外部環境中。偏離小氣候參數會導致熱量不平衡。

低溫對身體的影響

快速降溫會導致寒冷過度。當身體過度冷卻時，人體器官的功能和生物化學過程的速率會降低。即使寒冷對身體有短期影響，調節和體內平衡系統也會被重組，身體的免疫狀態也會改變。

全身和局部（尤其是手部）的冷卻會導致這種運動反應的改變，破壞協調性，阻礙個人進行精確操作的能力，并導致大腦皮層的抑制過程。后者可能是受傷的原因。

當身體處于這種壓力下時，個體的注意力減弱，精神活動受到抑制，活動和效率下降。

高溫對身體的影響

高溫對人類健康也有負面影響。高溫條件下的訓練伴隨著劇烈的出汗，導致身體脫水，礦物鹽和水溶性維生素流失，引起心血管系統活動的嚴重和持續變化，呼吸頻率增加，還會影響其他器官和系統的功能——注意力減弱，協調性惡化，反應變得更慢等。

當然，在溫暖或炎熱的條件下強迫訓練可能會特別不愉快。這一點尤其正確，因為它涉及到戶外訓練，在炎熱的夏季或在炎熱氣候地區的訓練。

高溫下的干燥會導致身體過早衰竭，甚至引發與高溫相關的疾病。而體溫調節功能取決于個體的體型、健康水平和生理狀態。

因此，不舒服的培訓環境會降低受訓者的效率和動力。也就是說，熱舒適度越低，參與者感覺越疲憊。研究還發現，參與者的身體狀況越好，受溫度的影響就越小。

在“關于高溫下訓練和比賽的一致建議”這項研究中結果顯示，降溫可能有助于從熱應力下的劇烈運動中恢復。此外，在某些情況下，降溫可能會提高后續高強度訓練的成績。此外，該研究稱，在職業體育運動中，運動員理想情況下需要14天來適應當地溫度。

帶溫度控制的智能服裝

具有溫度控制能力的智能服裝允許用戶根據訓練的情況和需要，從低溫到高溫控制和監測服裝的內部溫度。為用戶的智能服裝提供最舒適的條件也能帶來增加機動性等好處。

市場上有既能降溫又能取暖的智能服裝。它們基于熱電效應嵌入式珀耳帖元件。這是一種智能熱交換技術，可以在需要時創造即時的涼爽或溫暖，同時保證持久的舒適。智能技術功能改善并加速身體和紡織品之間的熱能交換，允許多余的熱量根據穿著者的溫度立即消散或儲存。

在體育訓練中，這些智能服可以用來監測訓練期間運動員穿著服裝的內部溫度、濕度。套裝也可用于易受氣溫變化影響的老年人。同樣，面臨極端溫度條件的士兵（無論冷熱）都可以從這些多功能服裝中受益。

運動前和運動中冷卻的優點

與冷水浸泡等其他冷卻方法相比，冰冷夾克等冷卻服裝具有優勢。 降溫服裝在不降低肌肉溫度的情況下降低皮膚溫度，因此運動員可以在熱身或恢復休息時穿著。這可以幫助他們在訓練期間降低體溫和心血管壓力。

體育訓練中的生物識別技術

生物特征數據可以分為兩種主要類型：生理數據和行為數據。前者與身體有關，后者與行為模式有關。

在目前的技術發展階段，體育訓練與生理特征的聯系更加緊密。智能服裝特別適合追蹤個人的身體狀態。帶有隱形傳感器的貼身智能服裝可以舒適地提升運動員的表現和健康水平。此外，來自數據分析的反饋為用戶提供了健康預測，并幫助他們避免受傷。

以下是智能服裝可以為穿著者帶來的優勢：

靈活性；

無線連接；

用于讀出數據的主體;

行動自由；

隱形傳感器（可能甚至沒有人會意識到你穿的是智能套裝）；

一體化解決方案（有機會為不同類型的數據實施多種傳感器）；

分析各種運動和練習的表現；

提供最佳的身體活動；

預測可能的過載或傷害；

相對/潛在的低成本制造。

心電圖

心電圖是通過放置在皮膚上的電極記錄心臟在一定時間內的電活動的過程。

帶電極的TESLASUIT可跟蹤用戶的心率，并以極高的精度查看實時心電圖。這樣，可以過濾掉大多數正常的心電圖，并且可以在云端分析心電圖異常。

這套服裝的特點有幾個實際應用。首先，這項功能與心臟病患者和老年人相關。其次，該功能適合專業運動員進行負荷控制。最后，此功能對于希望擁有健康生活方式并監控心臟健康的人非常適用。

皮膚電反應

皮膚電反應是情緒喚起最具代表性的特征之一。它與皮膚電活動（EDA）或皮膚電導（SC）有關。但是GSR實際上是皮膚電特性的潛在原因。

EDA控制汗腺分泌的汗液量。皮膚電導也與情緒喚起有關。喚醒程度越高，皮膚電導就越高。

皮膚電活動和皮膚電導都不受我們的控制。因此，GSR提供了一種情緒狀態的指示，這種指示具有視覺表達，并且可以量化。因此，GSR是一個指數，它不僅給出了人的生理過程的強烈信號，也給出了人的心理過程的強烈信號。

在這里，GSR結合其他類型的生物特征數據（心電圖、腦電圖、肌電圖、腦電圖、眼球追蹤、面部表情分析等）給出了令人印象深刻的結果。通過采用綜合方法，可以跟蹤由情緒驅動的行為。

因此，跟蹤GSR允許用戶選擇適當的負荷，有助于他們在體育鍛煉期間的心理舒適。

肌電圖學

肌電圖是一種評估和記錄骨骼肌電活動的方法。所測量的EMG信號覆蓋了關于神經系統的各種類型的數據，例如肌肉運動和肌肉疲勞。這就是為什么它需要根據目的進行預處理。

舉個例子，“基于肌電的生物識別研究”表明，EMG數據顯示了95%的運動識別表現。

此外，在運動中應用EMG可以改善訓練，尤其是幫助用戶檢測由于潛在肌肉緊張而導致的錯誤。在IFAC（國際自動控制聯合會）進行的實驗中，EMG被成功地用于提高用戶的射擊技能。

此外，肌電訓練是中風患者康復的有效方法。肌電生物反饋訓練對中風患者的上肢功能有有益的影響。

SpO2

SpO2，外周氧飽和度是氧飽和度水平的關鍵指標。

由于肺向全身輸送氧氣的能力增強，影響肌肉功能、血壓和新陳代謝，因此將SpO2的水平保持在正常范圍內有助于更有效的訓練。

皮膚溫度

皮膚溫度的升高和肌肉活動之間存在相關性。參與運動活動的肌肉附近區域的溫度升高。這是鍛煉肌肉后新陳代謝加快的結果。

通過生物識別數據，我們可以更全面地了解您的整體健康狀況，優化負荷，讓您在運動表現和健康之間保持平衡。

總之，智能服裝技術為不同級別的體育訓練提供了一個重要的機會，無論是專業運動還是康復訓練。動作捕捉可以對表演技巧進行更深入的分析。電刺激支持增加負荷。最后，氣候控制和生物特征跟蹤允許用戶控制訓練過程，使其訓練即舒適又有效。