阻血下肌肉力量訓(xùn)練的應(yīng)用現(xiàn)狀

胡珊 王健 徐守宇，3

1 浙江中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院康復(fù)醫(yī)學(xué)教研室（杭州310053）

2 浙江大學(xué)體育科學(xué)與技術(shù)研究所

3 日本順天堂大學(xué)醫(yī)學(xué)部運(yùn)動(dòng)器醫(yī)學(xué)科

日本的佐藤義昭博士在按摩因跪坐而發(fā)麻的小腿時(shí)，發(fā)現(xiàn)肌肉被動(dòng)收縮的感覺與力量訓(xùn)練相似，進(jìn)而設(shè)想：通過增大壓力使血流量降低，同時(shí)結(jié)合肌力訓(xùn)練，可能會(huì)促進(jìn)肌肉快速肥大。 從1973年開始，他逐步改善阻血裝置來優(yōu)化訓(xùn)練方法， 并在1983年確立此技術(shù)[1]。阻血訓(xùn)練在日本被稱為KAATSU training， 是通過使用專用設(shè)備（如止血帶或充氣加壓帶）對(duì)上臂或大腿進(jìn)行捆綁施加壓力（>50 mmHg，<150 mmHg）來限制遠(yuǎn)端肢體血流，并結(jié)合相對(duì)較小的約為20%～30% 1RM（單次完成最大用力值，One repetition maximum）的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度來進(jìn)行訓(xùn)練，以刺激肌肉生長(zhǎng)、提高肌肉適應(yīng)性的一種方法， 也被稱為 “血流限制性訓(xùn)練”（Blood flow restriction training，BFRT），簡(jiǎn)稱“阻血下訓(xùn)練”。 與傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練相比，在保證了同等治療效果的前提下，阻血下訓(xùn)練不僅能使老年患者等更輕松地完成訓(xùn)練量，還可以降低運(yùn)動(dòng)中損傷的風(fēng)險(xiǎn)。 且因其操作簡(jiǎn)便，近年來已經(jīng)應(yīng)用于日本的體育運(yùn)動(dòng)選手訓(xùn)練和部分醫(yī)院的骨科、康復(fù)科肌萎縮患者的康復(fù)。 在國(guó)內(nèi)，阻血下訓(xùn)練也被稱作“加壓訓(xùn)練”。 本文就目前阻血下訓(xùn)練（加壓訓(xùn)練）的可能作用機(jī)理及其應(yīng)用作一回顧，為進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考。

1 阻血下訓(xùn)練的作用機(jī)制

阻血下訓(xùn)練能使肌肉肥大及肌力增加， 但是其作用機(jī)制尚未十分明確。有實(shí)驗(yàn)指出血流阻斷后，遠(yuǎn)端相繼出現(xiàn)組織缺氧及代謝產(chǎn)物堆積， 可刺激交感神經(jīng)和下丘腦－垂體系統(tǒng)，導(dǎo)致去甲腎上腺素、腎上腺素及生長(zhǎng)激素、 睪酮以及胰島素樣生長(zhǎng)因子I的濃度升高，而這些化學(xué)物質(zhì)正好與肌肉的肥大成正相關(guān)[2-4，11]。Loenneke等[5-8]的研究則發(fā)現(xiàn)阻血所致的細(xì)胞含水量增加將刺激內(nèi)在容量傳感器， 激活哺乳動(dòng)物類雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK），促使合成代謝信號(hào)通路的大量開放，肌肉蛋白合成增加。

有研究發(fā)現(xiàn)阻血所致的缺氧環(huán)境不僅促使慢肌纖維向快肌纖維轉(zhuǎn)換[9]，還使阻血部位糖原含量增加和糖分解酶活性增強(qiáng)，快肌纖維糖酵解能力得到提高，從而提高肌耐力[10]。 在阻血帶松開后的再灌注過程中，缺血部位黃嘌呤氧化酶活性升高，可產(chǎn)生活性氧。 而活性氧可能通過修飾調(diào)節(jié)蛋白的氧化還原水平，促進(jìn)某些組織中與生長(zhǎng)和繁殖有關(guān)信號(hào)的轉(zhuǎn)換， 從而使肌肉肥大[11]。Nielsen等[12]的研究則表明短期局部血阻下的低強(qiáng)度抗阻運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致肌源性干細(xì)胞的明顯增殖， 引起人骨骼肌急劇肥大。

而在分子水平方面， 本文作者在成功制作阻血誘導(dǎo)下骨骼肌肥大大鼠模型的基礎(chǔ)上， 發(fā)現(xiàn)肌肉肥大的程度與HSP72（heat stress protein 72）的表達(dá)量相關(guān)[13]；之后， 作者進(jìn)一步用AffymetrixGenechip Rat Genome U34基因芯片篩查阻血誘導(dǎo)下肥大的骨骼肌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組表達(dá)量變化的基因[14]。

2 阻血下訓(xùn)練的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練

阻血下訓(xùn)練應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員的目的是提高肌肉適能， 主要包括提高肌力和肌耐力兩個(gè)方面。 但是當(dāng)<70% 1RM強(qiáng)度時(shí)，并不能獲得滿意的效果。普通人需≥70% 1RM強(qiáng)度的訓(xùn)練才能使肌力和肌耐力得到較大的提高，而對(duì)于運(yùn)動(dòng)員，至少需85% 1RM強(qiáng)度的訓(xùn)練才能達(dá)到訓(xùn)練目的[15]。 但是若采用阻血下訓(xùn)練，則只需要較低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練即能增粗運(yùn)動(dòng)員的肌肉并改善其骨骼肌性能，效益等同于高強(qiáng)度的抗阻訓(xùn)練。 趙彥等[16]將24名健康男性（20.78 ± 1.63歲）隨機(jī)分為3組：1）單純阻血組（袖帶加壓阻斷肱動(dòng)脈血流，EN）；2）抗阻訓(xùn)練組（一側(cè)上肢進(jìn)行強(qiáng)度為20% 1RM的屈肘舉啞鈴訓(xùn)練，ER）；3）阻血下訓(xùn)練組（袖帶加壓阻斷肱動(dòng)脈血流，同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度為20% 1RM的上肢屈肘舉啞鈴訓(xùn)練，ET）。 各組訓(xùn)練4周后， 采用表面肌電圖 （Surface electromyography，sEMG）、 核磁共振成像 （Magnetic resonance imaging，MRI）對(duì)骨骼肌的耐力、肌力及肌肉大小進(jìn)行測(cè)定。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）與4周前相比，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間均有顯著性延長(zhǎng)（P < 0.05）；2）sEMG測(cè)定結(jié)果顯示3個(gè)實(shí)驗(yàn)組在4周后均有顯著性改變， 而ET組變化優(yōu)于EN組和ER組 （P < 0.05）；3）4周后ET組、ER組和EN組最大肌力分別增加4.68%、2.01%和0.67%；4） 使用MRI檢測(cè)肱二頭肌的橫截面積，4周后ET組增加了3.25%；5）4周后各組相對(duì)肌力均有增加，ET組改變最為明顯（P <0.05），與EN組相比具有顯著性差異（P < 0.05）。這一研究證實(shí)了無論是單純的阻血訓(xùn)練還是阻血下低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練均能提高骨骼肌的短時(shí)間耐力， 但阻血下低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練相比單純阻血訓(xùn)練和單純低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練能更好地提高骨骼肌肌力。 Yamanaka等[17]對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員作4周阻血下低強(qiáng)度耐力訓(xùn)練也得出了阻血下低強(qiáng)度訓(xùn)練能使運(yùn)動(dòng)員肌肉肥大和肌力增強(qiáng)的結(jié)論， 這與Manimmanakorn等[18]對(duì)精英橄欖球隊(duì)員進(jìn)行為期8周的阻血下低強(qiáng)度（50% 1RM）抗阻訓(xùn)練后所得出的輕度阻血下訓(xùn)練能引起肌肉肥大及肌力增強(qiáng)、 促進(jìn)肌耐力增強(qiáng)的結(jié)論一致。

此外， 阻血下抗阻訓(xùn)練能更快地使訓(xùn)練者肌肉增大和肌力提高。 Takada等[19]通過研究14名健康男性（約22歲）接受阻血下4周單側(cè)下肢訓(xùn)練（含2項(xiàng)20% 1RM的跖屈訓(xùn)練，中間休息30 s，2次/天，3天/周），分別在訓(xùn)練2周和4周后測(cè)量跖屈肌橫截面積和其1RM值的大小，結(jié)果顯示：訓(xùn)練2周后，跖屈肌橫截面積和1RM值即已有顯著的增加（P < 0.05）。說明即使是短時(shí)間的阻血下低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練，也能收到較好的效果。 Park[20]還發(fā)現(xiàn)阻血結(jié)合2周的步行訓(xùn)練能提高VO2max和VEmax，使肌耐力得到改善。

而對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來說，提高其肌肉功能適應(yīng)性（即肌肉為適應(yīng)所在環(huán)境或運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等而發(fā)生的功能性變化）也尤為重要。Yasuda等[21]通過將40名年輕男性（年齡為22～32歲）隨機(jī)分成4組，每組10人，分為高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練組 （75% 1RM，High-intensity resistance training，HI-RT）、 阻血下低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練組 （30% 1RM，Lowintensity resistance training with BFR，LI-BFR）、HI-RT和LI-BFR聯(lián)合訓(xùn)練組（每周2次的LI-BFR訓(xùn)練和每周1次的HI-RT訓(xùn)練，CB-RT）和無訓(xùn)練對(duì)照組（CON）。 3個(gè)訓(xùn)練組均接受為期6周的臥推訓(xùn)練，每周3天。LI-BFR組在訓(xùn)練過程中受試者雙上肢使用氣壓為100 ～160 mmHg的袖帶阻血。 訓(xùn)練前后檢測(cè)結(jié)果比較：HI-RT組和CB-RT組在1RM的增加上具相似性，分別為19.9%和15.3%，而LI-BFR組（8.7%，P < 0.05）則較低，CON組無明顯變化； 最大等長(zhǎng)肘伸肌力量的增加分別HI-RT組11.3%、CB-RT組6.6%，而LI-BFR組和CON組則無明顯改變； 肱三頭肌橫截面積 （Triceps brachii-cross sectional area，TB-CSA） 的增粗分別為HI-RT組8.6%、CB-RT組7.2%、LI-BFR組4.4%、CON組－1.1%。 各組相對(duì)最大用力強(qiáng)度（1-RM/TB-CSA）增加情況為HI-RT組10.5%、CB-RT組6.7%、LI-BFR組4.0%，CON組則無明顯變化。 本研究表明：在改善肌力和提高1-RM這兩個(gè)方面，CB-RT較LI-BFR更具優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到類似HI-RT的訓(xùn)練效果。且若只接受阻血下低強(qiáng)度訓(xùn)練，并不能改變相對(duì)最大用力強(qiáng)度， 而CB-RT在相對(duì)最大用力強(qiáng)度的增加上雖然沒有HI-RT變化明顯，但比LI-BFR有效。

另有實(shí)驗(yàn)顯示阻血療法并不能提高肌腱剛度[22]，而高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練可以提高肌腱剛度， 如果將LI-BFR和HI-RT結(jié)合起來訓(xùn)練（CB-RT），也許更為有效。 這與Yamanaka等[17]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。 但是結(jié)合起來訓(xùn)練量偏大，可能訓(xùn)練者難以完成。 而Yasuda等[21]的研究則顯示只需每周一次的高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練結(jié)合每周2次的阻血下低強(qiáng)度訓(xùn)練，就能明顯改善身體機(jī)能，該實(shí)驗(yàn)為未來最佳訓(xùn)練計(jì)劃提供了參考。

2.2 應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)損傷或手術(shù)后的康復(fù)

對(duì)于運(yùn)動(dòng)損傷后的康復(fù)， 阻血下訓(xùn)練目前研究對(duì)象多為前交叉韌帶 （anterior cruciate ligament，ACL）修復(fù)術(shù)后患者。 Takarada等[11]對(duì)行ACL修復(fù)術(shù)的患者，在術(shù)后3～14天內(nèi)，每天進(jìn)行大腿近端阻血訓(xùn)練2次（重復(fù)5下/次，5 min血管阻血，3 min血管放松，阻血帶寬9 cm，氣壓為238 mmHg）。通過MRI分析大腿伸膝肌群與屈膝肌群的橫截面積發(fā)現(xiàn)， 對(duì)照組伸膝肌群和屈膝肌群橫截面積分別減少20.7%和11.3%， 而阻血組的伸膝肌群與屈膝肌群橫截面積僅分別減少9.4%和9.2%。 結(jié)果表明了阻血刺激能夠有效地緩解術(shù)后骨骼肌廢用性肌萎縮，且對(duì)伸肌群作用尤為顯著。

Ohta等[23]在ACL重建術(shù)后的16周內(nèi)，阻血R組采取阻血下低強(qiáng)度（以閉鏈運(yùn)動(dòng)為主）的抗阻訓(xùn)練，對(duì)照N組僅采取同等強(qiáng)度的抗阻訓(xùn)練。 結(jié)果手術(shù)16周前、后兩側(cè)膝關(guān)節(jié)伸肌和屈肌的肌力增加程度R組明顯高于N組（P < 0.05）， 且術(shù)后16周后R組股外側(cè)肌的1型和2型纖維直徑相對(duì)于N組也有所增加，但差異不顯著。 這些發(fā)現(xiàn)可以進(jìn)一步說明， 阻血下低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練對(duì)ACL重建術(shù)后的早期肌肉訓(xùn)練是有效的。

Kubota等[24]在對(duì)健康人石膏制動(dòng)后，進(jìn)行為期14天的阻血訓(xùn)練，每天2次，每次含5次重復(fù)的阻血（5分鐘）和休息（3分鐘），與對(duì)照組（進(jìn)行等長(zhǎng)收縮）比較后發(fā)現(xiàn)：即使使用單純的阻血療法，不結(jié)合任何訓(xùn)練，也能減緩石膏制動(dòng)后膝關(guān)節(jié)伸肌和屈肌的肌力減退和肌肉萎縮。 其后期的實(shí)驗(yàn)還認(rèn)為，即使是低至50 mmHg的壓力也能緩解石膏固定后肌力的減退[25]。

Nakajima等[26]發(fā)現(xiàn)在對(duì)24小時(shí)臥床的患者進(jìn)行阻血訓(xùn)練時(shí)，其心率、每搏輸出量、去甲腎上腺素、抗利尿激素、腎素達(dá)到了站立時(shí)的相應(yīng)水平。也就是說阻血訓(xùn)練在臥床時(shí)提供了類似于重力的作用， 說明阻血療法對(duì)臥床病人的心血管系統(tǒng)也是有益的。

還有一些個(gè)案也能說明阻血下訓(xùn)練對(duì)某些運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)有效。 如一名高水平的少年男籃運(yùn)動(dòng)員右膝關(guān)節(jié)劇烈疼痛，經(jīng)MRI確診為髕骨肌腱炎，保守治療（持續(xù)1個(gè)月注射內(nèi)固醇藥物）效果不佳，嘗試性進(jìn)行阻血下抗阻（30% 1RM）訓(xùn)練，3周后疼痛緩解，MRI信號(hào)減弱，且大腿圍增加9 mm[27]。 Loenneke等[28]為一名因深蹲致膝關(guān)節(jié)半月板撕裂和軟骨骨折的健美運(yùn)動(dòng)員使用阻血下小強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練后，發(fā)現(xiàn)其肌力的保持、骨軟骨的增生和愈合情況均良好。 提示阻血下訓(xùn)練有利于運(yùn)動(dòng)損傷的康復(fù)。

2.3 應(yīng)用于老年人廢用性肌萎縮康復(fù)

老年慢性疾病、 運(yùn)動(dòng)器官的外傷或老齡化均可導(dǎo)致肌肉的弱化，從而引起廢用性肌萎縮。目前用于防治老年人廢用性肌萎縮的主要方法是康復(fù)運(yùn)動(dòng)及功能鍛煉。但是康復(fù)訓(xùn)練一般要求高強(qiáng)度（>65% 1RM）抗阻訓(xùn)練，而老年人大多存在原發(fā)疾病，使得高強(qiáng)度的訓(xùn)練往往難以實(shí)現(xiàn)。且由于其肌肉骨骼系統(tǒng)弱化，過強(qiáng)的機(jī)械力也會(huì)帶來損傷風(fēng)險(xiǎn)[29]。 而阻血下訓(xùn)練的出現(xiàn)則彌補(bǔ)了這些不足， 低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)便的操作使老年人易于完成計(jì)劃任務(wù)，也相對(duì)安全。更重要的是有實(shí)驗(yàn)指出其既能改善骨質(zhì)疏松[30]，還可以提高靜脈順應(yīng)性[32]，從而使腿部靜脈血栓的形成幾率降低。

Patterson等[31]對(duì)10名老年人進(jìn)行為期4周的低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練（25% 1RM單側(cè)跖屈訓(xùn)練，一側(cè)大腿阻血、一側(cè)不作處理），左右對(duì)比發(fā)現(xiàn)：阻血下訓(xùn)練側(cè)腿較單純抗阻訓(xùn)練側(cè)腿最大等長(zhǎng)收縮肌力及最大等速（0.52 rad/s）收縮肌力均有明顯增加，表明阻血下訓(xùn)練對(duì)于老年人肌力的提高是有效的。 Ozaki等[32]和Abe等[22]研究老年人在雙下肢阻血下進(jìn)行步行訓(xùn)練， 發(fā)現(xiàn)即使只訓(xùn)練3周，也可以檢測(cè)到肌肉的肥大和肌力的增強(qiáng)，這說明阻血下極低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練也可以達(dá)到防治老年人廢用性肌萎縮的康復(fù)目的。

有研究已經(jīng)顯示，在提高老年人肌力方面，阻血下低強(qiáng)度訓(xùn)練效果類似于高強(qiáng)度訓(xùn)練。Karabulut等[30]將37名健康中老年男性 （年齡50～64歲） 隨機(jī)分成高強(qiáng)度（80% 1RM）抗阻訓(xùn)練組（RT80）、阻血下低強(qiáng)度（20%1RM）抗阻訓(xùn)練組（VR-RT20）和無任何訓(xùn)練的對(duì)照組（CON）。 訓(xùn)練6周后與預(yù)期結(jié)果相似， 相比于對(duì)照組，RT80組和VR-RT20組下肢蹬伸力量較對(duì)照組均明顯增加（P < 0.01），且RT80組和VR-RT20組絕對(duì)力量的增加非常相似（P > 0.05）。 而Takarada等[29]和Thiebaud等[33]分別研究阻血下訓(xùn)練對(duì)絕經(jīng)期婦女的肌肉訓(xùn)練效果，得出了類似的結(jié)論。

盡管較多的研究已表明阻血訓(xùn)練對(duì)肌肉功能改善頗具優(yōu)勢(shì)， 但是阻血下抗阻訓(xùn)練也有其尚待完善的方面：1）當(dāng)阻血帶充氣加壓的時(shí)候，會(huì)引起訓(xùn)練者不安，且即使是阻血下低強(qiáng)度訓(xùn)練， 所造成的疲勞也類似于或高于高強(qiáng)度訓(xùn)練[34]；2）在初始訓(xùn)練后會(huì)出現(xiàn)明顯的肌肉酸痛[35，36]，故阻血訓(xùn)練的完成也需要訓(xùn)練者有較高的依從性和忍受力。而阻血訓(xùn)練的臨床推廣，仍需要大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來規(guī)范適應(yīng)癥和制定具體處方[37]。 阻血下訓(xùn)練改善肌肉功能的具體作用機(jī)理尚待闡明。

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