多年来，寻找提高体育锻炼效率的方法一直是运动员和寻求健康生活方式的人们感兴趣的话题。随着全球科技繁荣及其对健身行业的影响，这一问题在今天同样重要。虽然触觉反馈训练的好处很多，特别是EMS和TENS，几十年来一直为人所知，但随着虚拟现实和智能服装的发展，这种类型的训练再次掀起了波澜。

EMS用于体育锻炼的好处

EMS训练和常规锻炼有什么区别？

人们通常对新技术持怀疑态度，但他们尤其警惕复杂的技术。在没有设备的情况下，搞清楚EMS培训和自愿培训之间的区别是很容易的。只需要看看我们的神经系统。

在自愿训练期间，神经系统将电信号从大脑传输到肌肉，增加肌肉产生的力量。

电刺激（ES）传输温和的电流脉冲来刺激神经或神经末梢，这些神经或神经末梢又依次支配皮下肌肉。ES可以应用于皮肤表面（经皮）。这项技术被称为TENS（经皮电神经刺激）。EMS（肌肉电刺激）是指将电脉冲直接传递到一块肌肉或一组肌肉中，以增强其功能。对于最终用户来说，TENS和EMS之间的主要区别在于，EMS能够产生更深的影响，而TENS提供更广泛的感知能力，但比EMS提供的感觉更柔和。

更详细地说，当使用EMS时，外周神经被刺激，这导致刺激脉冲沿着神经传递到肌肉中的运动终板，产生肌肉收缩。

目前，EMS和TENS都用于康复治疗。与此同时，对EMS和TENS在体育锻炼中的有益作用的研究仍在积极进行中。科学家们一直在为这些技术寻找新的专门应用领域。

下文中我们将介绍一些关于电刺激如何改善体育锻炼的案例。

增加瘦人体重，增强伸展力量，减少身体脂肪量–全身EMS

在题为“电刺激在改善肌肉张力方面的作用（临床）”的研究中，M. F. Azman和A. W. Azman 分析了肌肉萎缩患者受益于EMS治疗的方式。在研究中，他们发现EMS“可以在持续治疗的同时促进和发展肌肉。”影响肌肉发育速度的因素有皮下脂肪组织的水平、电极尺寸、治疗持续时间和肌肉状况。

Kemmler等人在他们的“全身肌电刺激与高强度抗阻运动对身体和力量的影响：一项随机对照研究”研究中将EMS培训与高强度运动进行了对比。在为期16周的体育训练研究开始时，研究人员将测试对象分为两组：一组使用EMS进行训练，另一组进行所谓的“黄金标准”高强度训练。评估中使用的主要参数是体重的变化，腿伸肌的力量和全身脂肪量。

这个实验的结果有点出乎意料。全身EMS几乎等于所有比较指标中高强度抗阻运动。就结果而言，没有显著的组间差异。

因此，可以得出结论,“全身EMS对于旨在改善一般力量和身体成分的人来说，可以被认为是一种省时但成本较高的高强度抗阻锻炼选择。”

在另一篇名为，“全身肌电刺激和蛋白质补充对社区老年男性的肌肉减少性肥胖有良好影响:随机对照研究”调查的参与者是70岁以上的肌肉减少性肥胖老年男性。这种身体状况的特征是高脂肪量和低肌肉质量，这主要表现在肌肉力量低或体能低。肌肉减少性肥胖是不能剧烈运动的老年人的典型症状。

测试对象被分成3组。第一组采用全身肌电刺激并补充蛋白质；第二组仅给予蛋白质补充；第三组作为对照组。研究结果表明，WB-EMS对蛋白质有明显的促进作用。对付肌肉减少性肥胖最有效的方法是全身EMS加蛋白质。该组在各方面都显示出积极的结果：身体脂肪减少，骨骼肌质量指数增加，握力增强。除此之外，没有记录到全身EMS或蛋白质补充的副作用。

肌肉电刺激完善运动学习过程

关于EMS运动学习的科学研究之一是德国人工智能研究中心进行的“使用EMS在体育运动中强化运动学习”研究。这项研究比较了两种训练跑步的方法。

训练跑者的目的是帮助他们进行有效和安全的跑步练习，以提高他们的成绩。当跑者使用错误的跑步技术时，例如先用脚后跟着地，他们可能会受伤。因此中、前掌跑法对于减少冲击负荷是很重要的。大多数人，无论是业余爱好者还是专业人士，都习惯了以自己的方式跑步，重新训练总是比学习新东西更难。

在他们的研究中使用的其中一种训练方法是给跑步者播放慢动作视频，并伴随着口头指令。另一个包括穿戴肌肉电刺激设备和带有力感电阻的鞋垫。该设备分析了用户的跑步步幅模式，并在脚落地前出现错误角度时，通过EMS提供实时反馈。

经过分析对比使用肌肉电刺激的辅导方式比传统方法更有效。EMS直观地帮助了跑步者。这些结果具有更长的影响，因为即使在停用EMS后，跑步者的脚跟撞击率也较低。

因此，这项研究表明，对于复杂的，重复性运动的运动学习EMS是一种有效的工具。此外，研究人员提到，类似的训练可以应用于其他运动，如自行车，划船和爬山等。

用于恢复的EMS

作为恢复工具，EMS拥有四项关键功能：

增强血液循环，将氧气和营养输送到肌肉和其他软组织；

肌肉激活有助于训练和比赛的准备；

改善肌肉弹性；

控制训练后的肌肉酸痛和疼痛缓解。

Derek M. Hansen的“肌肉电刺激作为一种有效的恢复方式”是证实上述所有情况的研究之一，在由国际田径联合会主办的“田径运动的新研究”中该研究也包含在报告中。EMS被认为是一种有效的恢复方法，是训练后综合恢复和再生疗法的一部分。特别是，当与按摩、对比浴、拉伸和其他恢复活动相结合时，肌肉电刺激可以加速恢复，并为运动员的下一次锻炼做好准备。此外，当运动员没有足够的时间恢复时，EMS可以作为传统恢复过程的替代方案。

TENS：康复和止痛训练

美国心脏协会在他们的研究中表明，经皮神经电刺激（TENS）与面向任务的训练一起使用可以增强中风患者的运动功能。

此外，本研究还探讨了TENS的修复特性。“任务相关训练结合TENS对慢性中风患者偏瘫上肢肌肉活动的影响”研究表明，在经皮神经电刺激的任务相关训练后，肌肉活动有更大的改善。

另一项科学研究“经皮神经电刺激对伴有神经病理性疼痛的膝骨关节炎的疗效：一项随机对照研究”揭示了TENS疗法可以显著缓解疼痛，减少药物剂量，并改善患者身体功能。

让我们总结一下ES在体育训练中应用的可能结果：

优化复杂动作的运动学习；

作为联合疗法的一部分，加速康复；

肌肉激活；

疼痛缓解；

帮助瘦弱体型的人增加体重；

身体脂肪量减少；

在康复过程中减少药物用量。

体育训练中的动作捕捉

动作捕捉是数字化记录人类动作的必要过程。大量研究表明，运动捕捉不仅有助于传统的教学和训练方法，而且有助于提高受训者的认知能力和评估自身表现的能力，以及实施有效教学管理和组织技能。所以在训练中加入动作捕捉技术，可以为训练提供更好的环境。

特别是在科学工作中在山东师范大学的研究“一种基于动作捕捉技术的篮球教学训练系统设计优化方法”中，三维仿真技术可以帮助篮球运动员更快地学习动作的技术基础，减少重复盲目性，显著提高训练效率。此外，科学家声称，动作捕捉可以帮助减少运动员受伤的可能性。

当用户没有正确地进行锻炼时，在屏幕的角落会播放视频演示。

这个训练过程是基于游戏化概念设计的，以帮助用户保持动力，这在家里训练时是非常重要的。当然，该平台会记录训练过程，并允许用户比较成绩数据，如时间、点数、长度等。

同样，动作捕捉也是体育训练中风险管理的一种有效方法，美国全国体育教练协会发现的证据表明，自动无标记运动捕捉系统在评估下肢运动方面是很可靠的，并有助于识别非接触式下肢损伤的风险。通过使用动作捕捉系统提供的数据，可以以最小化受伤风险的方式制定个人康复计划。因此，从长远来看，这种训练和康复方法可以改善使用者的整体身体健康。

让我们总结一下运动捕捉系统在体能训练中能带来哪些好处：

教授各种练习的基本技巧；

利用视觉反馈和与标准进行比较来提高培训效率；

体育训练中的风险管理（减少受伤的可能性）；

通过游戏化和反馈提供动力。

体育锻炼期间小气候对人体健康的影响

小气候会对人体产生重大影响。体内所有的生命过程都为运动活动提供能量。一小部分能量用于做有用功，但大部分都转化为热能。这种持续释放到环境中的热量保证了生理过程的正常进行。

为了使生命过程在体内发生，必须将身体散发的热量分配到环境中，或者保护身体避免过多的热量释放到外部环境中。偏离小气候参数会导致热量不平衡。

低温对身体的影响

快速降温会导致寒冷过度。当身体过度冷却时，人体器官的功能和生物化学过程的速率会降低。即使寒冷对身体有短期影响，调节和体内平衡系统也会被重组，身体的免疫状态也会改变。

全身和局部（尤其是手部）的冷却会导致这种运动反应的改变，破坏协调性，阻碍个人进行精确操作的能力，并导致大脑皮层的抑制过程。后者可能是受伤的原因。

当身体处于这种压力下时，个体的注意力减弱，精神活动受到抑制，活动和效率下降。

高温对身体的影响

高温对人类健康也有负面影响。高温条件下的训练伴随着剧烈的出汗，导致身体脱水，矿物盐和水溶性维生素流失，引起心血管系统活动的严重和持续变化，呼吸频率增加，还会影响其他器官和系统的功能——注意力减弱，协调性恶化，反应变得更慢等。

当然，在温暖或炎热的条件下强迫训练可能会特别不愉快。这一点尤其正确，因为它涉及到户外训练，在炎热的夏季或在炎热气候地区的训练。

高温下的干燥会导致身体过早衰竭，甚至引发与高温相关的疾病。而体温调节功能取决于个体的体型、健康水平和生理状态。

因此，不舒服的培训环境会降低受训者的效率和动力。也就是说，热舒适度越低，参与者感觉越疲惫。研究还发现，参与者的身体状况越好，受温度的影响就越小。

在“关于高温下训练和比赛的一致建议”这项研究中结果显示，降温可能有助于从热应力下的剧烈运动中恢复。此外，在某些情况下，降温可能会提高后续高强度训练的成绩。此外，该研究称，在职业体育运动中，运动员理想情况下需要14天来适应当地温度。

带温度控制的智能服装

具有温度控制能力的智能服装允许用户根据训练的情况和需要，从低温到高温控制和监测服装的内部温度。为用户的智能服装提供最舒适的条件也能带来增加机动性等好处。

市场上有既能降温又能取暖的智能服装。它们基于热电效应嵌入式珀耳帖元件。这是一种智能热交换技术，可以在需要时创造即时的凉爽或温暖，同时保证持久的舒适。智能技术功能改善并加速身体和纺织品之间的热能交换，允许多余的热量根据穿着者的温度立即消散或储存。

在体育训练中，这些智能服可以用来监测训练期间运动员穿着服装的内部温度、湿度。套装也可用于易受气温变化影响的老年人。同样，面临极端温度条件的士兵（无论冷热）都可以从这些多功能服装中受益。

运动前和运动中冷却的优点

与冷水浸泡等其他冷却方法相比，冰冷夹克等冷却服装具有优势。 降温服装在不降低肌肉温度的情况下降低皮肤温度，因此运动员可以在热身或恢复休息时穿着。这可以帮助他们在训练期间降低体温和心血管压力。

体育训练中的生物识别技术

生物特征数据可以分为两种主要类型：生理数据和行为数据。前者与身体有关，后者与行为模式有关。

在目前的技术发展阶段，体育训练与生理特征的联系更加紧密。智能服装特别适合追踪个人的身体状态。带有隐形传感器的贴身智能服装可以舒适地提升运动员的表现和健康水平。此外，来自数据分析的反馈为用户提供了健康预测，并帮助他们避免受伤。

以下是智能服装可以为穿着者带来的优势：

灵活性；

无线连接；

用于读出数据的主体;

行动自由；

隐形传感器（可能甚至没有人会意识到你穿的是智能套装）；

一体化解决方案（有机会为不同类型的数据实施多种传感器）；

分析各种运动和练习的表现；

提供最佳的身体活动；

预测可能的过载或伤害；

相对/潜在的低成本制造。

心电图

心电图是通过放置在皮肤上的电极记录心脏在一定时间内的电活动的过程。

带电极的TESLASUIT可跟踪用户的心率，并以极高的精度查看实时心电图。这样，可以过滤掉大多数正常的心电图，并且可以在云端分析心电图异常。

这套服装的特点有几个实际应用。首先，这项功能与心脏病患者和老年人相关。其次，该功能适合专业运动员进行负荷控制。最后，此功能对于希望拥有健康生活方式并监控心脏健康的人非常适用。

皮肤电反应

皮肤电反应是情绪唤起最具代表性的特征之一。它与皮肤电活动（EDA）或皮肤电导（SC）有关。但是GSR实际上是皮肤电特性的潜在原因。

EDA控制汗腺分泌的汗液量。皮肤电导也与情绪唤起有关。唤醒程度越高，皮肤电导就越高。

皮肤电活动和皮肤电导都不受我们的控制。因此，GSR提供了一种情绪状态的指示，这种指示具有视觉表达，并且可以量化。因此，GSR是一个指数，它不仅给出了人的生理过程的强烈信号，也给出了人的心理过程的强烈信号。

在这里，GSR结合其他类型的生物特征数据（心电图、脑电图、肌电图、脑电图、眼球追踪、面部表情分析等）给出了令人印象深刻的结果。通过采用综合方法，可以跟踪由情绪驱动的行为。

因此，跟踪GSR允许用户选择适当的负荷，有助于他们在体育锻炼期间的心理舒适。

肌电图学

肌电图是一种评估和记录骨骼肌电活动的方法。所测量的EMG信号覆盖了关于神经系统的各种类型的数据，例如肌肉运动和肌肉疲劳。这就是为什么它需要根据目的进行预处理。

举个例子，“基于肌电的生物识别研究”表明，EMG数据显示了95%的运动识别表现。

此外，在运动中应用EMG可以改善训练，尤其是帮助用户检测由于潜在肌肉紧张而导致的错误。在IFAC（国际自动控制联合会）进行的实验中，EMG被成功地用于提高用户的射击技能。

此外，肌电训练是中风患者康复的有效方法。肌电生物反馈训练对中风患者的上肢功能有有益的影响。

SpO2

SpO2，外周氧饱和度是氧饱和度水平的关键指标。

由于肺向全身输送氧气的能力增强，影响肌肉功能、血压和新陈代谢，因此将SpO2的水平保持在正常范围内有助于更有效的训练。

皮肤温度

皮肤温度的升高和肌肉活动之间存在相关性。参与运动活动的肌肉附近区域的温度升高。这是锻炼肌肉后新陈代谢加快的结果。

通过生物识别数据，我们可以更全面地了解您的整体健康状况，优化负荷，让您在运动表现和健康之间保持平衡。

总之，智能服装技术为不同级别的体育训练提供了一个重要的机会，无论是专业运动还是康复训练。动作捕捉可以对表演技巧进行更深入的分析。电刺激支持增加负荷。最后，气候控制和生物特征跟踪允许用户控制训练过程，使其训练即舒适又有效。