构建恒定负荷（等张）与恒定速度（等速）的力矩-速度-功率曲线 在体 用于大鼠跖屈肌

我们的目标是建立一种简单、无创的大鼠体内系统，用于测试肌肉的机械功能，特别是力量（即力与速度的乘积），从而深入了解疾病对肌肉系统的影响。本实验室在肌节发生和衰老机制的研究方面发挥了重要作用。

具体而言，最大离心收缩会如何损害肌节发生，但某些在健康啮齿类动物中的最大收缩却能增加串联肌节数量。目前，我正在使用该系统对去卵巢（OVX）及卵巢完整的雌性大鼠进行离心超负荷训练，以研究雌激素对肌肉收缩功能以及训练反应的影响。在将大鼠麻醉后，将其放置于加热平台上，并确保其鼻部和口部稳固地置于鼻罩内。

持续监测大鼠的呼吸和脉搏频率，以维持安全且稳定的麻醉深度。使用无菌棉签，将眼用软膏涂抹于大鼠双眼，防止手术过程中角膜干燥。使用电动剃刀，剃除大鼠左后肢全部毛发。

接下来，使用棉签将市售脱毛膏均匀涂抹于整个腿部。等待三分钟后，根据需要使用多个棉签将脱毛膏刮除，确保腿部尽可能无毛。然后用蒸馏水浸湿棉球，擦拭腿部整个表面，以清除残留的脱毛膏或碎屑。

用纸巾将腿部擦干，以准备放置电极。现在用手术胶带将大鼠的足部和脚踏板紧密缠绕，以固定足部位置。确保足跟牢固地嵌入脚踏板底部的凹槽中。

根据需要使用调节旋钮三调整脚踏板位置，使其靠近或远离，以尽可能伸展膝关节。然后通过将胫骨夹牢固地推入胫骨近端中部区域来固定小腿。使用调节旋钮一和二，将脚踏板与夹具对齐，以确保正确的位置。

使用镊子将导电凝胶涂抹在两个电极的表面以及大鼠腿部的后侧。为确定电极放置位置，触诊小腿后侧的肌肉隆起处。将远端电极置于腓肠肌下方稍低位置，近端电极置于腓肠肌上端与膝关节相接处。

然后转动齿轮，轻柔地将电极升至与腿部接触，确保刺激接触的一致性。不要施加过大的向上力，并确认固定电极的轴有轻微弯曲，以在刺激过程中保持电极稳定。加载刺激器上的100赫兹、90度刺激程序后，将电流设置为20毫安，以提供低水平刺激，并验证电极或凝胶的位置是否正确。

单击“开始测试”以启动实验方案，并观察可见的肌肉收缩。刺激完成后，单击“分析”，并确保选中基线校正框，以评估产生的扭矩。经过两分钟休息期后，将刺激电流增加至 30 毫安。

重新运行该方案，并在分析部分评估扭矩输出，确认基线校正仍处于选中状态。将刺激电流增加至 40 毫安，再次运行该方案。在休息两分钟后，若 30 毫安时扭矩增加，则将其提高至 40 毫安并重复操作。

如果在40毫安时扭矩下降，则将30毫安设为最佳刺激强度。创建一个刺激方案，在踝关节呈70度角的情况下，诱导产生持续500毫秒、频率为100赫兹的等长收缩。运行该方案并记录收缩期间产生的最大主动扭矩。

在方案界面中，创建一个新方案，将踝关节移至屈曲位置，施加500毫秒的刺激，然后将踝关节恢复至中立位置。计算与先前记录的最大主动扭矩相对应的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%和80%的等张负荷钳制值。对于每个负荷钳制值，加入基线被动扭矩以确定总钳制力。

以随机顺序运行这些负载夹具的刺激方案。在 DMC 版本 5.5 软件中，进入偏移力输入框，输入此前生成列表中第一个负载夹具对应的计算扭矩值。

加载先前创建的等张模式，运行过程中将自动应用新的偏移力。单击“开始测试”以运行等张协议，从而实现等张收缩。这三种方法均表现出典型的双曲线型力矩-速度关系，即随着力矩增加，角速度下降，且峰值功率出现在中等力矩和中等速度值时。

等张力曲线预测的最大速度显著高于两种等速动力学曲线。与使用平均力矩的等速动力学曲线相比，等张力曲线的峰值功率更高；但在使用峰值力矩时，两者之间无显著差异。使用峰值力矩的等速动力学曲线高估了峰值功率时的力矩，而使用平均力矩的等速动力学曲线则与等张力曲线结果高度一致。

使用平均扭矩时，等速曲线低估了峰值功率对应的速度，即使使用峰值扭矩，该速度仍略有低估。与使用平均扭矩相比，当等速曲线中采用峰值扭矩时，力矩-速度曲线的曲率显著减小。所有模型均与希尔方程具有良好的拟合度，但等张曲线的R平方值略低于两条等速曲线。