血流限制運(yùn)動在老年人運(yùn)動干預(yù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張佳佳，周 倩，張偉宏

鄭州大學(xué)護(hù)理與健康學(xué)院，河南 450001

肌少癥作為衰弱的始動因素，與衰弱的發(fā)病機(jī)制和臨床表現(xiàn)密切相關(guān),被認(rèn)為是衰弱綜合征發(fā)展過程中的核心因素和早期表現(xiàn)[1]。因此，肌力訓(xùn)練是促使衰弱老年人功能恢復(fù)的重要途徑。根據(jù)美國運(yùn)動醫(yī)學(xué)會的規(guī)定，以恢復(fù)肌力為主的抗阻訓(xùn)練中阻力負(fù)荷至少達(dá)到個人一次重復(fù)最大負(fù)荷（1RM）的70%以上才能保持肌肉的質(zhì)量和力量[2]。這種高負(fù)荷訓(xùn)練對于65歲以上的衰弱老年人來說很難實(shí)現(xiàn)且具有較高的風(fēng)險性。目前，血流限制（blood flow restriction）運(yùn)動作為一種肌力康復(fù)的新方法，在其和低負(fù)荷抗阻訓(xùn)練（30%1RM）相結(jié)合時便能達(dá)到與高負(fù)荷阻力訓(xùn)練相似的效果[3]，所以對于衰弱老年人的肌力康復(fù)來說，血流限制成了一種新的可選擇途徑。

1 血流限制運(yùn)動的概念及作用機(jī)制

1.1 概念 血流限制運(yùn)動是通過應(yīng)用外收縮裝置（袖帶或止血帶）機(jī)械地壓縮皮膚下的血管系統(tǒng),增加合成代謝和減少肌肉內(nèi)的靜脈回流，造成血管閉塞以改善肌肉力量、肌肉體積和骨代謝的運(yùn)動方法，是Sato[4]為對抗肌肉萎縮于20 世紀(jì)90 年代開發(fā)，也被稱為血流限制療法，該技術(shù)主要通過四肢周圍使用可充氣的臂帶造成血管閉塞，從而改變局部間質(zhì)壓力和捕獲運(yùn)動誘導(dǎo)的代謝產(chǎn)物。有研究表明，即使是低強(qiáng)度、短時間的血流限制訓(xùn)練也能產(chǎn)生與中等或高負(fù)荷抗阻訓(xùn)練相同或相似的肌肉體積和力量的增加[5]。所以，在老年人的肌力康復(fù)運(yùn)動中，血流限制運(yùn)動不僅可以實(shí)現(xiàn)肌肉增益和提高運(yùn)動耐受性，還可以減少與高負(fù)荷抗阻運(yùn)動相關(guān)的受傷風(fēng)險[6]。因此，血流限制運(yùn)動有可能為不能或不愿進(jìn)行重負(fù)荷或高強(qiáng)度運(yùn)動的老年人群提供一種更有吸引力的運(yùn)動方法。

1.2 作用機(jī)制

1.2.1 機(jī)械應(yīng)力增加 研究表明，血流限制與額外的心血管壓力或發(fā)病率無關(guān)，相反，血流限制的急性和局部血壓升高反應(yīng)會誘導(dǎo)積極的血管適應(yīng)，促使血管生成信號通路的基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)，進(jìn)而增加血管內(nèi)皮生長因子mRNA 表達(dá)，改善血管內(nèi)皮功能、外周血循環(huán)和動靜脈的順應(yīng)性[7?8]。同時由運(yùn)動中增加的剪切應(yīng)力誘導(dǎo)一氧化氮的釋放并引起血管擴(kuò)張，進(jìn)而對內(nèi)皮功能產(chǎn)生有益的影響[9]。因此，在血流限制運(yùn)動中，誘導(dǎo)肌肉肥大和保護(hù)肌肉萎縮能力的機(jī)制可以解釋為影響肌肉加速肥大的生化反應(yīng)和依賴氧氣轉(zhuǎn)變所誘導(dǎo)的肌肉性能的增強(qiáng)反應(yīng)[10?11]。一項(xiàng)Meta 分析的結(jié)果也顯示，在考慮了潛在調(diào)節(jié)因素（如絕對的閉塞壓力、袖帶寬度等）的情況下，高強(qiáng)度抗阻運(yùn)動（HL?RE）可以顯著增加肌肉力量，但在改善肌肉質(zhì)量方面血流限制抗阻運(yùn)動（BFR?RE）與HL?RE 的效果相似[3]。因此，當(dāng)血流限制與運(yùn)動相結(jié)合時可能會導(dǎo)致運(yùn)動肌肉缺氧和代謝反應(yīng)增加，并通過外周化學(xué)受體和代謝受體激活交感神經(jīng)系統(tǒng)以施加壓力，導(dǎo)致靜脈血回流受阻，增加該區(qū)域的代謝壓力，但是流入肌肉的動脈血流卻不受影響，最終促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和增加熱休克蛋白水平，產(chǎn)生與HL?RE 相似的干預(yù)效果[12]。所以，在機(jī)械應(yīng)力增加的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的血管適應(yīng)和缺氧環(huán)境最終共同作用于蛋白質(zhì)的合成，導(dǎo)致肌肉質(zhì)量和肌力的增加。

1.2.2 代謝水平增加 血流限制訓(xùn)練適應(yīng)機(jī)制是繼發(fā)于靜脈活動減少的代謝物積累以及局部的低氧血癥導(dǎo)致了對2 型肌纖維更大的依賴，更重要的是，代謝產(chǎn)物的積累會增加肌肉細(xì)胞腫脹和肌內(nèi)合成及抗分解代謝信號，這對于肌肉適應(yīng)有益，也是構(gòu)成肌肉體積增大理論機(jī)制的一個組成部分[13]。其次，乳酸鹽和氫離子等代謝物的積累促進(jìn)生長激素的產(chǎn)生和快速收縮纖維的補(bǔ)充，加速肌肉疲勞和肌纖維的激活，允許在低至20%1RM 的運(yùn)動強(qiáng)度下產(chǎn)生肌肉體積和力量的增加[14]。有學(xué)者提出，與非血流限制運(yùn)動相比，當(dāng)血流限制與運(yùn)動結(jié)合后，可導(dǎo)致運(yùn)動肌肉缺氧和代謝反應(yīng)增加，通過外周化學(xué)受體或代謝受體導(dǎo)致副交感神經(jīng)活動減少，交感神經(jīng)活動、心率、收縮壓、舒張壓、外周血管阻力、兒茶酚胺、加壓素和腎素顯著增加[15]。在此基礎(chǔ)上，與機(jī)械應(yīng)力增加所引起的血管內(nèi)皮生長因子mRNA 表達(dá)及血管擴(kuò)張共同作用于對蛋白質(zhì)抑制和合成的調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響肌肉的力量和體積[16]。而其他潛在的機(jī)制還包括局部生長因子、衛(wèi)星細(xì)胞和轉(zhuǎn)錄因子的更高聚集等[17]。雖然確切的機(jī)制尚不明確，但血流限制運(yùn)動已被廣泛應(yīng)用于各個健康領(lǐng)域和人群。

2 血流限制運(yùn)動的應(yīng)用參數(shù)

由于血流限制的低負(fù)荷特性，不同的運(yùn)動模式在不同人群中凸顯出了潛在的應(yīng)用價值。有研究表明，目前血流限制訓(xùn)練已經(jīng)應(yīng)用于無法進(jìn)行高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練的老年人群或因長時間固定而有肌肉萎縮風(fēng)險的病人，如長期臥床、單側(cè)肢體癱瘓或石膏固定的病人以及健康的或伴有肌肉萎縮的老年人群[18?19]。雖然研究結(jié)果存在不一致性，但是當(dāng)與多種訓(xùn)練模式結(jié)合使用時，如步行、騎行、低負(fù)荷阻力訓(xùn)練、神經(jīng)肌肉訓(xùn)練和體重訓(xùn)練時，它的優(yōu)勢及益處日益明顯。進(jìn)行血流限制訓(xùn)練時需要考慮的可調(diào)節(jié)因素，主要包括袖帶寬度、袖帶壓力、運(yùn)動類型、負(fù)荷、組間休息時間和訓(xùn)練頻率等。Mouser 等[20]比較了血流限制運(yùn)動中使用不同寬度袖帶的可行性和有效性，結(jié)果表明，在分別使用寬度為5 cm、10 cm 和12 cm 的袖帶進(jìn)行運(yùn)動時，血流減少方式相似，將限制壓力設(shè)定為每個受試者動脈閉塞壓力的中等百分比（即40%～60%LOP），在限制壓力范圍內(nèi)的血流減少量也相似。說明血流量的減少與動脈閉塞壓力有關(guān)，受袖帶寬度的影響不大。但是，與窄袖帶（5.0 cm）相比，寬袖帶（13.5 cm）卻與更高的心率、肱動脈壓和中心動脈壓、感知努力程度和疼痛有關(guān)，表明寬袖帶比窄袖帶對血管的限制更大，加重不適感的同時過度激活了自主神經(jīng)系統(tǒng)，增加了心血管事件發(fā)生的風(fēng)險[21?22]。所以，在設(shè)置干預(yù)措施時應(yīng)考慮受試者的舒適性和安全性，在保證類似的血流限制刺激的同時，選擇寬度較窄的袖帶，以確保運(yùn)動過程中不會由于壓力過高而導(dǎo)致完全動脈閉塞。

除此之外，不同運(yùn)動類型的血流限制調(diào)節(jié)參數(shù)也不盡相同。對于BFR?RE，運(yùn)動強(qiáng)度為20%～40%1RM，血流限制袖帶壓力在LOP 的40%～80%，每周2 次或3 次，每次重復(fù)4 組，閉塞總時間大于10 min 的參數(shù)設(shè)置在實(shí)踐中最常用，并能產(chǎn)生血流限制中提到的有益適應(yīng)；此外，考慮到更長的休息時間和間歇（緩解每組之間的袖帶壓力）可能會限制對壓力的適應(yīng)，因此，每組之間休息時間設(shè)置為30～60 s[5,23]。然而，也有研究提出更高的閉塞壓（70%～100%LOP）可能會提供更強(qiáng)的刺激防止萎縮，而在這些情況下最常見的方案是5 min 血流限制、3 min 再灌注，持續(xù)3 個或4 個循環(huán)，每天1 次或2 次，持續(xù)1～8 周[5]。所以，在選擇低強(qiáng)度的訓(xùn)練時，可能需要更高的壓力（60%～80%LOP）提供足夠的急性生理刺激，才能在訓(xùn)練中轉(zhuǎn)化為慢性適應(yīng)。此外，與BFR?RE 相比，有氧運(yùn)動的血流限制（BFR?AE）研究更為有限，在有氧運(yùn)動的指標(biāo)中，干預(yù)組的絕對和相對耗氧量（VO2）以及運(yùn)動至精疲力竭的時間都顯示出顯著優(yōu)勢[24]。

綜上所述，大多數(shù)血流限制研究的結(jié)局指標(biāo)主要集中在對肌肉的影響上，血流受限結(jié)合20%～50%1RM的低負(fù)荷運(yùn)動在不同人群中可以有效促進(jìn)肌肉力量和質(zhì)量的增加；但值得注意的是，相同的強(qiáng)度下，抗阻和有氧血流限制運(yùn)動可能會導(dǎo)致更高的心率和血壓的增加[25?26]。同時，更高的阻力負(fù)荷在增加肢體動脈受阻的風(fēng)險基礎(chǔ)上并未產(chǎn)生更加顯著的增益效果。由此可知，在老年人和慢性疾病病人的心血管和肌肉骨骼系統(tǒng)健康狀況下降的情況下，運(yùn)動強(qiáng)度和時間的增加是參與運(yùn)動的阻礙因素，低負(fù)荷有可能成為血流限制運(yùn)動的獨(dú)特優(yōu)勢。因此，通過低強(qiáng)度、短時間的運(yùn)動提高執(zhí)行功能對于提高運(yùn)動的適用性和耐受性是有益的，與此同時，血流限制運(yùn)動對于提高老年人運(yùn)動依從性也提供了新的參考。

3 血流限制運(yùn)動在老年人運(yùn)動干預(yù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 改善肌肉功能 目前，血流限制訓(xùn)練已經(jīng)在健康老年人、膝關(guān)節(jié)炎病人和冠心病病人[19,25,27]中得到了應(yīng)用。尤其對由于肌肉骨骼疾病或損傷而禁忌進(jìn)行高強(qiáng)度阻力運(yùn)動的老年病人，血流限制可能是一種有效的干預(yù)措施[28]。Yokokawa 等[29]發(fā)現(xiàn)，健康老年人進(jìn)行低負(fù)荷的BFR?RE 后肌肉力量、步態(tài)、反應(yīng)時間和平衡能力均得到了顯著改善。同時，一項(xiàng)研究中，干預(yù)組給予低強(qiáng)度（20%1RM）的血流限制雙側(cè)腿伸展運(yùn)動，將壓力袖帶置于大腿近端，充氣至200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），對照組進(jìn)行非血流限制的伸展運(yùn)動，結(jié)果表明，干預(yù)組在進(jìn)行低強(qiáng)度抗阻力運(yùn)動后3 h，核糖體S6 激酶1 和核糖體蛋白S6 的磷酸化水平顯著升高，mTORC1 信號通路增強(qiáng)，肌肉蛋白質(zhì)合成顯著提高了56%，對照組肌肉蛋白質(zhì)合成沒有改善[10]。可見，不同的血流限制運(yùn)動模式已經(jīng)在改善肌肉功能、身體表現(xiàn)及蛋白合成方面顯現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢。雖然對于不同運(yùn)動強(qiáng)度的比較中，一些研究表明低強(qiáng)度血流限制訓(xùn)練可以提高腿部肌肉力量，且與高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練的效果相似，在肌肉質(zhì)量和肌肉力量上的改善沒有差別[30?31]，但是也有學(xué)者提出，對于老年人而言，與HL?RE相比，BFR?RE 對肌肉力量的增加效果有限，力量的提高仍然依賴于運(yùn)動負(fù)荷的增加，與之前的研究結(jié)果一致[3,19]。所以，雖然目前研究支持BFR?BE 對于不能承受高強(qiáng)度運(yùn)動人群的臨床價值，但是，對于老年人在使用BFR?RE 訓(xùn)練期間，要盡可能以回歸到HL?RE 作為最終目標(biāo)，在改善肌肉質(zhì)量的同時改善肌肉力量，最終實(shí)現(xiàn)肌肉功能的恢復(fù)。

3.2 提高認(rèn)知功能 有研究討論了BFR?RE 通過增加激素反應(yīng)、乳酸代謝和皮質(zhì)興奮性改善認(rèn)知的作用路徑，提出了血流限制對認(rèn)知功能的潛在益處[32]。Sardeli 等[33]采用了一種內(nèi)部主題設(shè)計，比較了Stroop測試改變前后的變化，評估了21 名未接受訓(xùn)練的健康老年人在3 種獨(dú)立運(yùn)動及無運(yùn)動對照條件下的認(rèn)知功能變化，與對照組和高負(fù)荷運(yùn)動條件相比，低負(fù)荷運(yùn)動條件下中性刺激反應(yīng)時間的減少幅度更大，認(rèn)知功能改善更顯著，低負(fù)荷血流限制運(yùn)動條件下反應(yīng)時間沒有差異，但認(rèn)知功能有潛在的有益作用。與此同時，持續(xù)15 min 的血流限制步行方案改善了運(yùn)動后的執(zhí)行功能（EF）和抑制控制（IC），血流限制步行前后IC 的改善率（即反向Stroop 干擾評分下降）為59%，這與持續(xù)33 min 的高強(qiáng)度間歇運(yùn)動和持續(xù)40 min 的中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動相似[26]。此外，與沒有血流限制運(yùn)動相比，有血流限制的運(yùn)動還可以改善認(rèn)知功能的其他維度，如注意力、執(zhí)行功能和記憶等[34]。因此，對于不愿或不能進(jìn)行中高強(qiáng)度運(yùn)動的老年個體，低強(qiáng)度有氧或抗阻運(yùn)動結(jié)合血流限制可作為認(rèn)知能力提升的替代策略。

3.3 影響血流動力學(xué) 血流限制運(yùn)動對于血流動力學(xué)的影響機(jī)制尚處于初步研究階段，主要體現(xiàn)在血流動力學(xué)及血管閉塞對血管壓力的改變兩個方面。有學(xué)者通過對冠心病病人進(jìn)行每周2 次、共8 周的低負(fù)荷血流限制單側(cè)腿伸展運(yùn)動干預(yù)，結(jié)果表明，血流限制運(yùn)動可以增加肌肉力量和肌肉厚度，而且對血流動力學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了有益影響，產(chǎn)生了較好的運(yùn)動適宜性[27]。另外，一項(xiàng)研究對10 名老年人進(jìn)行為期4 周的25%1RM的足跖屈抗阻訓(xùn)練，每周3 次，每次3 組，組間休息1 min，血管閉塞壓力保持在110 mmHg，受限時間為5～8 min，與對照組相比，血流限制組在腿部最大力量和最大循環(huán)閉塞血流量方面改善更明顯[35]。雖然以上研究證實(shí)了血流限制對血流動力學(xué)產(chǎn)生了積極的作用，但研究的樣本量較小并且均未闡釋血流動力學(xué)改變的內(nèi)在機(jī)制，所以，血流限制對血流動力學(xué)的影響有待深入探索。此外，有學(xué)者提出對伴心血管疾病等高危風(fēng)險的老年人群，應(yīng)謹(jǐn)慎給予血流限制處方。因?yàn)榕c非血流限制運(yùn)動相比，BFR?RE 引起的局部缺氧不利于運(yùn)動后恢復(fù)期循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞的預(yù)期增加，且損害了細(xì)胞的完整性[36]。而且，在比較老年女性低負(fù)荷抗阻運(yùn)動（LL?RE）、低負(fù)荷BFR?RE 和HL?RE 時的血流動力學(xué)反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，HL?RE 和BFR?RE 的心臟指標(biāo)測量結(jié)果相似（包括心排血量、每搏輸出量），但與HL?RE和LL?RE 相比時，BFR?RE 的血壓（收縮壓、舒張壓和平均動脈壓）明顯更高，而且在運(yùn)動中動員的肌肉越多，這種血管壓力越大，進(jìn)而表明了這種訓(xùn)練方式有潛在升高血壓的作用[37]。所以，在血流限制運(yùn)動的實(shí)施過程中仍需要更多的研究探索BFR?RE 對血流動力學(xué)和血管的影響機(jī)制，以證實(shí)該運(yùn)動對血流動力學(xué)及心血管系統(tǒng)的安全性和有效性。

3.4 減少疼痛 運(yùn)動被認(rèn)為是一種疼痛管理方法，它可以影響疼痛感知，引起慢性疼痛人群的痛覺減退效應(yīng)[38]。研究還發(fā)現(xiàn)，除了急性運(yùn)動引起的痛覺減退，在長期的血流限制低負(fù)荷耐力訓(xùn)練后，疼痛顯著減輕，特別是在慢性疼痛和康復(fù)人群中[39]。一項(xiàng)交叉設(shè)計研究中，所有運(yùn)動方案后均觀察到運(yùn)動誘導(dǎo)的痛覺減退效應(yīng)，然而，在高負(fù)荷和低負(fù)荷血流受限的情況下，痛覺減退反應(yīng)更明顯，而且在運(yùn)動誘導(dǎo)的痛覺減退反應(yīng)后24 h 仍然高于基線水平，在沒有血流受限情況下的運(yùn)動中并不顯著[40]。同時，一項(xiàng)隨機(jī)對照研究也表明，干預(yù)組和對照組分別進(jìn)行了8 周的低負(fù)荷（30%1RM）血流限制運(yùn)動和傳統(tǒng)的高負(fù)荷（60%1RM）抗阻運(yùn)動，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血流限制運(yùn)動也能夠?qū)崿F(xiàn)在1RM 和耐力方面的增加，發(fā)生的肌肉疼痛程度更低、頻率更少[41]。而且，在進(jìn)行康復(fù)的人群中，血流限制運(yùn)動后產(chǎn)生的劇烈肌肉疼痛比單純抗阻運(yùn)動要低，尤其是下肢血流限制訓(xùn)練對髕骨疼痛和膝骨關(guān)節(jié)炎病人的疼痛反應(yīng)較少或相似[42?44]?？傊缘拓?fù)荷運(yùn)動誘導(dǎo)疼痛減退效應(yīng)可能是提高康復(fù)人群運(yùn)動耐受性及持續(xù)性的理想策略。但是，目前并沒有研究表明高負(fù)荷運(yùn)動后的疼痛減輕程度比低負(fù)荷結(jié)合血流限制運(yùn)動后的疼痛減輕程度更高。所以，對于那些不能或不愿意進(jìn)行高強(qiáng)度或長時間運(yùn)動的老年人來說，低負(fù)荷血流限制運(yùn)動可能將成為一種安全、有效的疼痛管理方法。

4 小結(jié)

目前，關(guān)于低負(fù)荷運(yùn)動與血流限制相結(jié)合的實(shí)證研究及機(jī)制研究比較有限，一些研究中使用了以病人為中心的階段性壓力方案，而另一些研究在整個干預(yù)過程中選擇固定壓力，不同壓力的選擇使研究結(jié)果的有效性很難比較。雖然與無限制的低負(fù)荷運(yùn)動相比，血流限制體現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢，不僅可以增加蛋白質(zhì)合成，誘導(dǎo)肌肉肥厚，還可以弱化對復(fù)雜運(yùn)動設(shè)備的需要，且不需要長時間運(yùn)動保持最佳的肌肉力量，使用的運(yùn)動負(fù)荷也比大多數(shù)傳統(tǒng)的阻力訓(xùn)練更小，這種“放大效應(yīng)”[45]針對老年人增強(qiáng)肌肉力量以對抗肌肉減少癥非常有利。但是，這些變化的精確機(jī)制仍然需要證實(shí)，未來的研究應(yīng)考慮不同的血流限制應(yīng)用方法，如袖帶壓力、袖帶寬度和袖帶類型等，通過延長隨訪期、納入更大更多樣化的樣本量以及使用隨機(jī)方法確定老年人運(yùn)動處方的最佳適應(yīng)證，以實(shí)現(xiàn)研究結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化。