近年来，得益于科研级设备的微型化，肌肉氧合在运动监测中的应用日益增多。过去几年，一些消费级产品已进入市场，承诺利用训练和恢复过程中的数据来提升运动表现。一些系统已被证实对运动表现有效，因此，一份关于肌肉氧合的指南对于运动科学家、教练和医疗专业人员来说至关重要。

本指南涵盖了对信息的预期、科学有效性、主要功能以及硬件和软件的细节。随着可穿戴设备市场的不断发展和技术的不断完善，我们预计更多的传感器和更先进的计算技术将使肌肉氧合技术更加普及。未来，来自传感器的信息很可能成为监测和测试运动员的标准组成部分，因此，开展最佳实践方面的教育至关重要。

什么是近红外光谱法？

近红外光谱法 (NIRS) 是一种非侵入式生物测量方法，旨在实时监测基本的生理变化。NIRS 利用光线穿透皮肤，有时甚至穿透肌腹来检测活动率，特别是血管区域的血红蛋白和肌红蛋白。典型的测试部位是手指、太阳穴和推进肌群的肌腹。一个传感器可以测量一般的生理健康状况，而局部肌肉氧合则需要多个传感器。单个传感器曾被用于评估训练中的乳酸反应，但它们并非直接测量乳酸，需要使用校正公式与常规血液读数并行计算。

NIRS 可以高精度地检测人体某些生理系统的变化，尤其是皮下氧转移。NIRS 的应用范围广泛，从低水平的医疗监测到复杂的生物能量学建模，都具有独特的有效性和能够测量人体变化的特定设备。NIRS 并非一种新的测量方法，它已有数十年历史，并且能够满足各种需求。

近红外光谱 (NIRS) 始于 20 世纪 80 年代，并在数年后成为医疗、农业和工业领域的典型应用。21 世纪初，NIRS 在运动医学领域发展势头迅猛。如今，近 20 年过去了，可穿戴和便携式设备已成为消费领域的标配，有迹象表明，NIRS 已进入精英运动和休闲运动领域。

不同波长的光在医疗行业中具有特定的价值，而就当今的运动监测应用而言，大多数波长都处于较高范围。目前可用的类似技术（不应与近红外光谱 (NIRS) 混淆）包括光电容积描记法 (PPG)、激光多普勒血流仪 (LDF) 和脉搏血氧仪 (PO)。这些测量方法确实使用了与 NIRS 类似的非侵入式技术，但它们是独立的生物学测量方法。

肌肉局部氧合更容易解释，但仍需要对核心生理学有深入的了解。体温、运动伪影以及简单的解剖学知识在解读近红外光谱 (NIRS) 设备收集的数据时都发挥着重要作用。在监测运动员时，通常会结合其他生理系统，例如心率监测器、气体交换设备，甚至心电图。

如何计算肌肉氧合和其他测量值？

肌肉氧合是通过算法计算的，因此是一种间接测量。大多数非侵入性测量都是估计值，任何 NIRS 产品都必须根据黄金标准进行验证，并与已经过验证的系统进行比较，以查看数据是否接近或可互换。有可能有一个系统不如研究级系统那么准确，但仍然非常可靠，这使得它可以用来检测变化，但绝对数字并不能表明身体内真正发生的情况。由于使用 NIRS 设备的算法计算是静态的，不考虑出汗率和其他环境因素（包括运动伪影），因此需要仔细解释才能推测被测肌肉群内部发生的情况。通常会添加更多传感器以便与其他肌肉群进行比较，以获得额外的视角，包括非工作肌肉以进行对比分析。

测量始于发光二极管 (LED) 发射并投射光波，穿过皮肤和脂肪，最终到达肌肉。这些光波无痛，并非手术激光或类似物，事实上完全安全。NIRS 系统内的传感器会拾取生物组织内反射的散射光，并根据血液中氧合和缺氧细胞的状态来估算正在发生的事情。这个过程虽然简单，但需要大量的研究和实验才能正确分析运动中非常复杂的生理反应，从而确保计算结果有效、准确且足够精确，足以用于体育运动。

NIRS 系统在体育运动中有何用处？

近红外光谱法因其连续、特异性和非侵入性而极具价值。肌肉监测是最常见的用途，但功能性部位（头部）的监测正在日益普及，医生们使用 fNIRS（功能性近红外光谱法）来识别头部部位在身体局部区域的具体位置。NIRS 可用于监测肌肉氧合的变化，因此可以作为乳酸反应的良好替代指标，甚至可以评估线粒体适应性变化的贡献。

根据研究，每次身体测量结果都是独一无二的，其准确性和可靠性也各不相同。NIRS系统对运动员的益处几乎全部体现在体能训练上，但部分力量训练也可以通过NIRS系统进行监测。市场主要面向耐力训练，但速度和力量型运动，尤其是曲棍球，也在采用该技术。

全身乳酸读数通常与近红外光谱 (NIRS) 测量值不可互换，主要是因为传感器测量的是特定肌肉，而特定肌肉群可能无法代表全身。当教练希望看到更高的训练效率时，训练与局部肌肉氧合的一般关系确实有其优势，因为一些计算确实能够充分反映乳酸反应，但这些数值并非绝对值，而是更适合内部追踪的实用标准。需要多个传感器和校正公式来帮助模拟乳酸反应。如果需要绝对测量值，则应考虑常规乳酸测试。

评估酶促变化和线粒体适应性的尝试仍处于起步阶段，但随着科学技术的不断发展，这些测量方法的有效性和准确性也在不断提高。目前，线粒体的变化尚无法具体说明，但可以推断，肌肉群（尤其是大型表层肌肉群）的局部适应性也可以推断。通常，近红外光谱 (NIRS) 在运动中的主要应用是监测被监测组织局部肌肉氧合 (SmO2) 的升降。结合训练背景观察这些数值，可以帮助从业者准确了解身体对训练和康复的反应。

大脑功能是高度进化的器官与协同神经系统之间极其复杂的相互作用。一些关于 fNIRS 的研究证明了其足够的价值，因此有必要使用传感器监测额叶活动。运动表现科学和支持性营养领域都使用非侵入性实时监测来探索营养方案与运动表现之间的关系，而无需进行常规测试。随着该领域的发展，决策与其他认知能力以及更简单的运动表现指标之间的联系预计将会日益加深，而 fNIRS 正是能够改善研究人员和实践者研究成果的技术之一。

谁应该使用 NIRS 监测器？

从事运动表现、运动医学甚至运动营养研究的人员在实践和研究中都使用近红外光谱 (NIRS)。通过正确的解读，NIRS 可以反映身体内部的重要变化。NIRS 技术收集的数据非常实用，因为测试或监测能够有效提高训练的精准度，甚至达到细胞水平。鉴于 NIRS 监测的强大功能，那些希望获得更佳训练效果的人应该使用该技术来评估所使用的治疗和训练方法。

运动医学专业人员使用一系列技术和临床方法监测受伤部位的局部变化。虽然肌电图很常见，但肌肉活动读数通常不足以做出决策和调整。肌肉损伤通常通过感知疼痛和酸痛反馈来监测，而症状追踪可能会引发客观功能测量无法发现的生理问题。用新颖的伤病追踪方法为运动员提供支持非常实用。

如果不进行侵入性检测，很难监测肌肉的长期适应性变化和体能减退的急性改善。除了需要意识到近红外光谱 (NIRS) 测试的益处之外，了解速率限制因素的变化趋势也至关重要，因为许多心肺功能测试可能无法解释运动员的适应性反应。当运动员的体能得到改善时，许多适应性变化无法用心脏和肺部的组织学和形态学变化来解释。

营养科学运用近红外光谱（NIRS）的功能性和局部性来评估运动研究调查和应用方法。随着咨询模式向更具应用性的指导方法转变，运动营养学正在快速发展。对饮食和补充剂与训练相互作用的评估日益增多，预计NIRS将成为运动营养学家的重要工具之一。

力量教练或许希望将 NIRS 技术用于速度和力量训练，因为休息间隔通常基于预估的时间段，而非真实的生理变化。速度和力量训练需要了解输出变化以及这些变化背后的原因。将 NIRS 与传统监测系统结合使用，可以帮助教练更好地理解为什么有些运动员可能对训练计划没有反应，而有些运动员在类似的训练方案下却取得了进步。

肌肉氧合硬件和软件

大多数运动传感器都需要非常小巧，以便可穿戴 或符合生态学原理。外壳笨重或过大的传感器会影响读数的有效性，因为运动员会根据系统调整动作。袖子、袜子、紧身衣和其他服装必须遮挡传感器区域的光线，否则数据会被破坏。除了光传感器外，产品通常还包含蓝牙、ANT+ 或本地 Wi-Fi 等遥测选项。电池和有线供电选项现在很常见，大多数研究级产品往往采用实验室设计，不便携带或不适合现场测试。

将数据导出为逗号分隔值 (.csv) 格式几乎是大多数系统的标准配置，但由于应用软件面向直接面向运动员的服务，新一波消费产品的导出选项可能会减少。第三方软件和集成非常常见，无论是增值系统还是功能强大到足以显示测试和/或训练数据的运动员管理系统。研究级产品主要导出为 .csv 格式，或提供自己的文件格式以允许备份原生数据。

TrainingPeaks、Stages、Today's Plan 和 SportTracks 均可与 Moxy Monitor 配合使用，实现数据集成。GoldenCheetah、PerfPRO、PeriPedal 和 SelfLoops 等增值软件程序深受骑行者和铁人三项运动员的喜爱。大多数第三方增值系统都设计为与 Moxy 兼容，但随着市场的发展，一些系统正在开发中，以实现通用化。

当前近红外光谱产品在体育运动中的应用

肌肉氧合测量是近红外光谱仪 (NIRS) 的主要作用，但也存在其他使用近红外光谱仪来计算运动员生理变化的系统。一些传感器可以复制乳酸曲线，而另一些则用于观察大脑功能。这使得市场广阔且富有创新性，企业可以针对日益增多的体能训练和生理挑战提供解决方案。以下是目前上市的八款产品，它们要么专为运动设计，要么可供运动人士使用。

TrainRed

Train.Red无线近红外肌氧测试系统是荷兰 Artinis Medical Systems B.V. 子公司生产的可穿戴肌肉氧传感器，是一款操作简单、长续航、易理解并能以智能的方式提高运动表现的系统。20年实务经验以及超过1500 篇公开刊物。TRAIN RED FYER 是世界上最小、最具创新性的可穿戴肌肉氧传感器。它能实时追踪肌⾁氧⽓。配置的人工智能会将收集的数据转化为简单易懂的用户体验，帮助用户更好地提升运动表现。目前TrainRed有两个型号：FYER 和 PLUS，每个APP最多支持四个传感器。是肌氧行业黄金标准制定者。行业标杆产品。

Humon

Humon 是一家总部位于波士顿的公司，其商业系统与 BSX 类似，专注于人体乳酸建模，旨在满足普通业余运动员的需求。Humon Hex 是新上市产品，面向主流消费者。除了单一位置传感器外，该产品还提供 iOS 和 Android 平台上的应用程序，可通过蓝牙连接传感器，并配备网页应用程序，用于更高级的使用后分析。Humon 在其平台上推广了一位虚拟教练，声称其人工智能提供了足够的洞察力，可以通过分析结果调整训练建议。该系统防水，配备无线充电器，可在线购买。但最近好像是缺货还是停产，APP目前无法使用。

Moxy Monitor

Moxy Monitor 是国内耐力和团队运动领域最畅销的解决方案之一，其国际影响力也在不断扩大。2018 年夏季，Moxy 改进了硬件和固件，使其测量更加便捷，并通过另一场用户大会扩展了其教育服务。Moxy Monitor 的主要市场集中在耐力运动市场，但由于其硬件的改进，预计速度和力量型运动领域也将日益受到关注。Moxy Monitor 可直接在线购买，也可在当地经销商和电商平台购买。

PortaMon

PortaMon 是市场上领先的系统，并已多次被评为可靠且实用，适合那些注重运动表现的教练。顾名思义，该系统便携且功能多样，教练可以将其用于多种评估。PortaMon 产品由荷兰公司Artinis销售，该公司也提供 fNIRS 系统。事实上，Artinis 拥有多种 NIRS 系统，可满足各种科学需求，包括运动表现和研究。该公司通过分销商销售其产品，并专注于 NIRS 市场以外的其他医疗设备。

NIRSport Mobile

NIRx 为需要移动追踪（而非仅限于大脑）的研究人员提供 NIRSport 解决方案。这家德国公司还提供眼部功能监测解决方案。NIRx 系统系列不仅限于运动，该公司还致力于支持神经反馈以及儿童和婴儿监测和研究等一系列其他领域。NIRx 在柏林以外设有分销商和办事处，根据其网站信息，他们的软件解决方案正在不断完善和更新。

MetaOX

这项研究产品被提及作为脑氧监测解决方案的一个例子，该解决方案通常用于运动以外的研究。该系统并非医疗设备，不适用于教练或应用环境中的运动科学家。MetaOX 由ISS销售，该公司提供 NIRS 以外的主要研究级产品系列。除了脑氧产品外，还提供支持婴儿护理和医疗级监测的医疗产品系列。该公司尚未凭借可穿戴设备进入运动监测领域，并且除了在高原和高压环境下为运动机能学和运动医学应用提供的产品外，近期不太可能推出任何其他产品。

NIRSOptix

该公司是另一家位于马萨诸塞州的NIRS供应商，专注于脑图谱绘制，而非运动状态监测。他们的系统仅用于临床和研究，其他产品则用于乳腺成像、认知发展和其他研究。他们的创新优势或许在于脑图谱绘制软件，因为他们确实提供了实时专注力解决方案。制造和开发NIRSOptix的母公司TechEn与哈佛医学院和麻省总医院建立了重要的合作伙伴关系。

NIMO

Nirox 是一家规模虽小但知名度颇高的公司，提供一款可用于运动的微型 NIRS 设备。这家意大利公司除了提供研究和健康产品系列外，还提供咨询服务。根据硬件规格，NIMO 健康产品采用无线连接，而桌面版则因便携性较差而更适合研究。该公司的大部分产品都是非体育领域的工业和医疗传感器，与团队和机构的合作几乎为零。

其他系统可能会效仿这些领先者，提供类似的功能、定价、教育资源以及与该领域专家的联系。在购买之前，最好先了解一下公司的历史和目标，因为就像所有体育科技一样，新的初创公司和品牌来来去去。BSX Insight 最近关门了，而那些严重依赖健身爱好者的公司，其销售额和收入可能会更加不稳定。

关于身体氧合系统的额外建议

目前，运动表现和运动医学领域的方案已经存在。在实施肌肉氧合或任何变量的监测之前，您需要接受相关方面的教育，并学习如何使用所选系统。除了教育之外，了解所用技术的局限性以及何时适合其他监测方法也至关重要。未来，随着我们预期更多商业机会涌入市场，肌肉氧合和类似生理监测的科学将更容易被教练应用。

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