基于四肢聯(lián)動訓(xùn)練的下肢血流限制對健康青年人心肺耐力、下肢肌耐力和平衡功能的影響

徐大衛(wèi)，吳堅，桂沛君，謝瑛

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，北京市100050

肌少癥是中老年人隨著年齡增長易出現(xiàn)的綜合性退行性病變，可以導(dǎo)致肌力減弱，運動功能下降，跌倒風(fēng)險增加[1]。臨床常采用有氧運動和抗阻訓(xùn)練等手段進行干預(yù)[2]。根據(jù)美國運動醫(yī)學(xué)會(American College of Sports Medicine,ACSM)運動測試與運動處方指南[3]：初級和中級訓(xùn)練者增加肌肉力量抗阻訓(xùn)練強度應(yīng)使用60%～70% 1 RM(單次完成最大用力值，One Repetition Maximum)；增加肌肉體積(肌肥大)抗阻訓(xùn)練強度應(yīng)使用70%～100% 1 RM。中高強度抗阻訓(xùn)練對健康年輕人比較適用，但對于中老年人、臟器系統(tǒng)疾病患者和骨關(guān)節(jié)損傷患者常常難以安全有效地完成。生理性缺血訓(xùn)練可以促進冠心病患者冠狀動脈側(cè)支循環(huán)的生成，降低心臟前負荷[4]。

不同于靜脈與動脈均阻塞的生理性缺血訓(xùn)練，血流限制(blood flow restriction,BFR)訓(xùn)練由日本佐藤義昭博士發(fā)明，也被稱作Kaatsu training[5]，通過加壓帶在肢體近端加壓，限制遠端血液回流，再配合以低強度抗阻訓(xùn)練(20%～30% 1 RM)，達到與中高強度訓(xùn)練相同的訓(xùn)練效果。BFR 訓(xùn)練通過袖帶的壓強和寬度調(diào)整阻斷血流的強度，適宜的加壓可以限制靜脈血流量，且不影響動脈血流量[6]。

BFR 訓(xùn)練對肌肉力量增長，生長激素，睪酮分泌，血管順應(yīng)性，骨密度，胰島敏感性等有較好的干預(yù)效果[7-8]。但是相關(guān)研究多是BFR 聯(lián)合抗阻訓(xùn)練[9]，需要較好的依從性和動作指導(dǎo)。少數(shù)研究BFR聯(lián)合低強度有氧訓(xùn)練也被證實有潛在促進肌肉肥大的作用[10]。本研究觀察短期下肢BFR 聯(lián)合四肢聯(lián)動訓(xùn)練對健康青年人心肺耐力、下肢肌耐力和平衡的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019 年12 月至2020 年3 月選取北京友誼醫(yī)院在職員工20例，其中男性8例，女性12例。

納入標準：①年齡20～30 歲；②身體狀況良好；③1周內(nèi)無疾?。虎軣o消極情緒影響。

排除標準：①周圍血管疾??；②感覺異常；③下肢1周內(nèi)有外傷史。

脫落及剔除標準：不能按要求完成試驗。

按隨機數(shù)字表法分為對照組和試驗組，每組10例。兩組年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

所有受試者均已被告知BFR訓(xùn)練可能存在的風(fēng)險并簽署知情同意書。本研究已通過首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院倫理委員會批準(No.2020-P2-032-02)。

1.2 方法

受試者訓(xùn)練前先靜坐5 min，測量血壓和心率，然后空蹬Nust-T4r四肢聯(lián)動全身功能康復(fù)訓(xùn)練器(美國NUSTEP 公司)1 min 熱身。根據(jù)心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise test,CPET)所得無氧閾水平對應(yīng)運動強度調(diào)節(jié)四肢聯(lián)動的功率負荷。采用B-Strong 血流加壓訓(xùn)練帶(北京普康科健醫(yī)療設(shè)備有限公司)，綁在受試者雙側(cè)大腿根部，試驗組充氣至250 mmHg，對照組不加壓。訓(xùn)練過程中，每5 分鐘測量受試者血壓和心率，并詢問受試者有無異常感受。訓(xùn)練結(jié)束再次測試血壓和心率后放松拉伸5 min。試驗過程中如出現(xiàn)異常血壓、心率和感受，立即停止試驗。每次20 min，每周3次，共訓(xùn)練2周。

在干預(yù)開始前及訓(xùn)練結(jié)束后2 d 內(nèi)評估受試者的心肺耐力、下肢肌耐力、平衡功能等指標，計算復(fù)測與初測成績差值。

1.2.1 心肺耐力

1.2.1.1 CPET

采用Pivot CPX 運動心肺氣體代謝分析系統(tǒng)(蝶和科技)，用四肢聯(lián)動訓(xùn)練器連續(xù)遞增功率方案完成癥狀限制性運動試驗。受試者先靜坐5 min，然后空踏熱身1 min，根據(jù)受試者估計功能狀態(tài)設(shè)置遞增功率為10 W/min 或20 W/min，盡量使受試者在10 min 內(nèi)達到最大運動功率，恢復(fù)期為6 min。

終止試驗指征：目標心率達到最大心率的85%。

提前終止運動試驗的指征：①受試者出現(xiàn)進行性加重的心絞痛、氣促、喘鳴、眩暈、暈厥、下肢疼痛、發(fā)紺、蒼白或感到疲勞要求終止；②隨著試驗功率的增加，收縮壓不上升或出現(xiàn)下降＞10 mmHg，運動過程中血壓過度升高，收縮壓＞250 mmHg 和/或舒張壓＞115 mmHg；③出現(xiàn)室性心動過速、多源性室性期前收縮、Ⅱ度及Ⅱ度以上房室傳導(dǎo)阻滯或竇性停搏等嚴重心律失常；④心電圖出現(xiàn)ST 段壓低＞0.2 mV或抬高≥0.1 mV[11]。

記錄無氧閾水平運動強度、耗氧量、代謝當量及峰值耗氧量。

1.2.1.2 6分鐘步行測試

6 分鐘步行測試作為CPET 補充評估，更具功能性，更接近日常生活活動水平[12]。跑道長30 m，受試者在6 min 內(nèi)以最快速度往返步行，記錄行走距離。具體方法參照美國胸科學(xué)會《6 分鐘步行試驗指南》[13]執(zhí)行。

1.2.2 大腿圍

受試者兩腿分開，與肩同寬，兩腿平均負擔體重。分別記錄兩腿髕骨上方15 cm水平大腿周徑。

1.2.3 下肢肌耐力

1.2.3.1 靠墻靜蹲

受試者靠墻站立，雙手自然放在體側(cè)，雙腳與肩同寬，腳尖向前，軀干緊貼墻壁下蹲，骨盆中立位，小腿與地面垂直，屈髖屈膝90°。記錄受試者維持姿勢的最長時間。

1.2.3.2 座椅試驗

受試者背對椅子站立，雙手交叉放在胸前，測量小腿長度，將座椅調(diào)至略低于腘窩高度，雙腳與肩同寬，腳尖向前。受試者盡量保持軀干穩(wěn)定，向下坐實椅子，但不靠住椅背，1 min 內(nèi)盡可能多次完成起坐[14]。記錄1 min內(nèi)坐站次數(shù)。

1.2.4 平衡功能

采用功能性前伸試驗進行平衡功能測試。受試者站立，前屈肩關(guān)節(jié)90°，肘關(guān)節(jié)伸展，腕關(guān)節(jié)中立位，握拳，保持平衡，上肢盡可能向遠處伸展，足跟不能離開地面，記錄最大前伸距離[15]。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0 進行統(tǒng)計學(xué)分析。數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，以()表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

所有受試者均完成訓(xùn)練，無脫落。訓(xùn)練前，除無氧閾代謝當量外，兩組心肺耐力、下肢肌耐力、大腿圍和平衡功能比較均無顯著性差異(P＞0.05)。訓(xùn)練后，兩組心肺耐力和下肢肌耐力均改善(P＜0.05)，大腿圍和平衡功能均無變化(P＞0.05)；試驗組下肢肌耐力改善程度優(yōu)于對照組(P＜0.05)。見表2～表4。

表2 兩組訓(xùn)練前后心肺耐力比較

表3 兩組訓(xùn)練前后下肢肌耐力比較

表4 兩組前后大腿圍和平衡功能比較

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，下肢短期BFR聯(lián)合四肢聯(lián)動訓(xùn)練干預(yù)后，受試者心肺耐力和下肢肌耐力顯著提高，試驗組下肢肌耐力的改善效果優(yōu)于對照組，但是兩組間心肺耐力、大腿圍和平衡功能的改善程度組間比較均無差異。

BFR 訓(xùn)練中，通過對肢體近端適當加壓，配合低強度的肢體訓(xùn)練，造成肢體局部血液回流受阻，形成局部靜脈池效應(yīng)，增加局部代謝壓力，從而改變血流動力學(xué)。加壓過程中，乳酸等代謝物堆積，導(dǎo)致肌肉相關(guān)感受器刺激大腦分泌生長激素等，促進肌肉合成，從而達到使肌肉體積肥大、肌力和肌耐力增長的目的[16]。已有相關(guān)研究指出BFR 訓(xùn)練可能的風(fēng)險：由于長時間壓力過大，可能導(dǎo)致淤血出現(xiàn)，嚴重可能會造成靜脈血栓；不適當?shù)募訅河?xùn)練計劃還可能表現(xiàn)出呼吸加快、面色蒼白、出冷汗等全身癥狀，甚至出現(xiàn)短暫肢體麻木、暈厥現(xiàn)象[17]。也有研究證明[18-19]，BFR 訓(xùn)練安全性較高，在各種慢性疾病或系統(tǒng)疾病受試者中應(yīng)用，出現(xiàn)靜脈血栓、肺栓塞、橫紋肌溶解的風(fēng)險很低。

本試驗觀察BFR聯(lián)合四肢聯(lián)動訓(xùn)練的方法和操作流程的安全性，為后續(xù)試驗提供參考。試驗結(jié)束后，受試者未出現(xiàn)不良反應(yīng)。但中老年患者和健康青年人身體條件不同，還不能完全明確BFR訓(xùn)練在中老年患者中使用的安全性，需要在后續(xù)研究中保證操作規(guī)范，密切關(guān)注受試者的身體狀態(tài)，避免不良反應(yīng)的發(fā)生，確保試驗安全有效。

BFR訓(xùn)練的前期研究以BFR聯(lián)合低強度抗阻訓(xùn)練為主，在競技體育、運動健身領(lǐng)域中被廣泛使用，近年來應(yīng)用在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[20]。劉莉等[21]將77 例關(guān)節(jié)鏡術(shù)后患者分為加壓訓(xùn)練組和對照組，在術(shù)后15 d 進行為期2 周的低強度(30%1 RM)抗阻訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加壓組下肢肌力、膝關(guān)節(jié)功能評分和大腿周徑顯著優(yōu)于對照組。Cook 等[22]將36 例平均75.6 歲受試者隨機分為低負荷加壓組(30% 1 RM)、高負荷加壓組(70% 1RM)和對照組(柔韌性訓(xùn)練)，進行每周2 次、共12 周力量訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低負荷加壓組和高負荷組均顯著改善股四頭肌橫截面積和最大自主收縮力量，且兩組間無顯著性差異。BFR 聯(lián)合低強度抗阻訓(xùn)練雖然可以有效增加肌肉力量和肌耐力，但是需要較好的依從性和動作指導(dǎo)，不易長期堅持，尤其對于中老年人、肌少癥患者、臟器系統(tǒng)疾病患者等，很難保證安全有效地完成訓(xùn)練。

有氧運動是提升心肺耐力的主要運動方式[23]，包括平地步行、功率自行車、跑臺、四肢聯(lián)動等。有研究報道，BFR 聯(lián)合有氧運動不會對心肺耐力有特殊改善，但可以獲得顯著的肌力和肌耐力增長[24-25]。Abe等[24]將18 例男性分為加壓組和對照組，進行每周2 次共3 周的間歇步行訓(xùn)練，結(jié)果顯示加壓組血清生長激素和大腿肌肉橫截面積顯著增加；將19例中老年人分為加壓步行組和對照組，加壓組進行每周5 d共6周的跑步機步行訓(xùn)練，結(jié)果顯示兩組峰值耗氧量沒有變化[24]。另外，Clarkson 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，老年人加壓低強度步行訓(xùn)練與常規(guī)步行訓(xùn)練相比更能提升肌耐力及運動功能(30 s 座椅試驗、臺階測試等)。這與本試驗結(jié)果一致。

多項研究結(jié)果表明[26-28]，BFR 聯(lián)合有氧訓(xùn)練對體弱者和老年人提升心肺耐力和肌肉力量可能是一個潛在有用的方法。但是既往研究大多采用統(tǒng)一的有氧訓(xùn)練強度對受試者進行干預(yù)，由于每個人的心肺耐力存在個體差異，這樣不能保證每例受試者都是在相同的運動強度下進行實驗。本試驗通過CPET 準確評估每例受試者無氧閾水平對應(yīng)的運動強度，保證訓(xùn)練過程中每例受試者相對自身都有相同的運動強度，減少了不同受試者身體素質(zhì)差異帶來的影響。運動類型選擇四肢聯(lián)動訓(xùn)練較常規(guī)步行、功率車訓(xùn)練更安全，適合在中老年人、臟器系統(tǒng)疾病患者、步行和平衡功能障礙患者等群體中進一步推廣。

已有研究證明[29]，下肢肌力訓(xùn)練可以改善老年人平衡能力；但是，平衡功能需要感覺系統(tǒng)(前庭覺、本體感覺、視覺)和運動系統(tǒng)(肌力、肌耐力等)共同作用[30]，下肢肌力、肌耐力只是影響因素之一。由于本試驗受試者為健康年輕人，下肢肌力、肌耐力和平衡功能在正常水平，且訓(xùn)練干預(yù)時間僅2 周，這可能導(dǎo)致平衡功能和大腿圍沒有明顯改善。

本試驗為BFR訓(xùn)練應(yīng)用于老年肌少癥康復(fù)、臟器康復(fù)等臨床康復(fù)領(lǐng)域的前期研究，提示在臨床康復(fù)中，針對中老年人、臟器系統(tǒng)疾病等并發(fā)肌少癥的患者可以將BFR聯(lián)合四肢聯(lián)動作為提高心肺耐力和下肢肌耐力的康復(fù)方法。在BFR訓(xùn)練過程中，保證操作規(guī)范、關(guān)注患者身體狀態(tài)、避免不良反應(yīng)，可能會讓患者在低負荷的運動強度下安全有效提升心肺耐力和下肢肌耐力。由于樣本量較小，且實驗對象為年輕人，還不能明確BFR訓(xùn)練在老年康復(fù)、臟器康復(fù)等領(lǐng)域中的實際效果，下一步應(yīng)繼續(xù)擴大樣本量，增長干預(yù)時間，進一步驗證下肢BFR聯(lián)合四肢聯(lián)動訓(xùn)練對中老年人、臟器系統(tǒng)疾病患者、步行及平衡功能障礙患者等群體運動功能長期干預(yù)的效果，為老年康復(fù)、臟器康復(fù)提供切實有效的康復(fù)指導(dǎo)。

綜上所述，BFR 聯(lián)合四肢聯(lián)動訓(xùn)練可進一步提高年輕人下肢肌耐力，可以為中老年人、臟器系統(tǒng)疾病等并發(fā)肌少癥的患者臨床干預(yù)提供一定參考。

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