基于四肢聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練的下肢血流限制對(duì)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(jiān)，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(zhǎng)易出現(xiàn)的綜合性退行性病變，可以導(dǎo)致肌力減弱，運(yùn)動(dòng)功能下降，跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加[1]。臨床常采用有氧運(yùn)動(dòng)和抗阻訓(xùn)練等手段進(jìn)行干預(yù)[2]。根據(jù)美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)(American College of Sports Medicine,ACSM)運(yùn)動(dòng)測(cè)試與運(yùn)動(dòng)處方指南[3]：初級(jí)和中級(jí)訓(xùn)練者增加肌肉力量抗阻訓(xùn)練強(qiáng)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(qiáng)度應(yīng)使用70%～100% 1 RM。中高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練對(duì)健康年輕人比較適用，但對(duì)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(jìn)冠心病患者冠狀動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)的生成，降低心臟前負(fù)荷[4]。

不同于靜脈與動(dòng)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(yuǎn)端血液回流，再配合以低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練(20%～30% 1 RM)，達(dá)到與中高強(qiáng)度訓(xùn)練相同的訓(xùn)練效果。BFR 訓(xùn)練通過袖帶的壓強(qiáng)和寬度調(diào)整阻斷血流的強(qiáng)度，適宜的加壓可以限制靜脈血流量，且不影響動(dòng)脈血流量[6]。

BFR 訓(xùn)練對(duì)肌肉力量增長(zhǎng)，生長(zhǎng)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(dòng)作指導(dǎo)。少數(shù)研究BFR聯(lián)合低強(qiáng)度有氧訓(xùn)練也被證實(shí)有潛在促進(jìn)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(dòng)訓(xùn)練對(duì)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(biāo)準(zhǔn)：①年齡20～30 歲；②身體狀況良好；③1周內(nèi)無疾病；④無消極情緒影響。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①周圍血管疾病；②感覺異常；③下肢1周內(nèi)有外傷史。

脫落及剔除標(biāo)準(zhǔn)：不能按要求完成試驗(yàn)。

按隨機(jī)數(shù)字表法分為對(duì)照組和試驗(yàn)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(xiǎn)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(huì)批準(zhǔn)(No.2020-P2-032-02)。

1.2 方法

受試者訓(xùn)練前先靜坐5 min，測(cè)量血壓和心率，然后空蹬Nust-T4r四肢聯(lián)動(dòng)全身功能康復(fù)訓(xùn)練器(美國(guó)NUSTEP 公司)1 min 熱身。根據(jù)心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(cardiopulmonary exercise test,CPET)所得無氧閾水平對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)四肢聯(lián)動(dòng)的功率負(fù)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(yàn)組充氣至250 mmHg，對(duì)照組不加壓。訓(xùn)練過程中，每5 分鐘測(cè)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(cè)試血壓和心率后放松拉伸5 min。試驗(yàn)過程中如出現(xiàn)異常血壓、心率和感受，立即停止試驗(yàn)。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(píng)估受試者的心肺耐力、下肢肌耐力、平衡功能等指標(biāo)，計(jì)算復(fù)測(cè)與初測(cè)成績(jī)差值。

1.2.1 心肺耐力

1.2.1.1 CPET

采用Pivot CPX 運(yùn)動(dòng)心肺氣體代謝分析系統(tǒng)(蝶和科技)，用四肢聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練器連續(xù)遞增功率方案完成癥狀限制性運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。受試者先靜坐5 min，然后空踏熱身1 min，根據(jù)受試者估計(jì)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(dá)到最大運(yùn)動(dòng)功率，恢復(fù)期為6 min。

終止試驗(yàn)指征：目標(biāo)心率達(dá)到最大心率的85%。

提前終止運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的指征：①受試者出現(xiàn)進(jìn)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(yàn)功率的增加，收縮壓不上升或出現(xiàn)下降＞10 mmHg，運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yán)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(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、耗氧量、代謝當(dāng)量及峰值耗氧量。

1.2.1.2 6分鐘步行測(cè)試

6 分鐘步行測(cè)試作為CPET 補(bǔ)充評(píng)估，更具功能性，更接近日常生活活動(dòng)水平[12]。跑道長(zhǎng)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(guó)胸科學(xué)會(huì)《6 分鐘步行試驗(yàn)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(fù)擔(dān)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(shì)的最長(zhǎng)時(shí)間。

1.2.3.2 座椅試驗(yàn)

受試者背對(duì)椅子站立，雙手交叉放在胸前，測(cè)量小腿長(zhǎng)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(shí)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(yàn)進(jìn)行平衡功能測(cè)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(yuǎn)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(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。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(dāng)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(yàn)組下肢肌耐力改善程度優(yōu)于對(duì)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(dòng)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(yàn)組下肢肌耐力的改善效果優(yōu)于對(duì)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(duì)肢體近端適當(dāng)加壓，配合低強(qiáng)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(dòng)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(zhǎng)激素等，促進(jìn)肌肉合成，從而達(dá)到使肌肉體積肥大、肌力和肌耐力增長(zhǎng)的目的[16]。已有相關(guān)研究指出BFR 訓(xùn)練可能的風(fēng)險(xiǎn)：由于長(zhǎng)時(shí)間壓力過大，可能導(dǎo)致淤血出現(xiàn)，嚴(yán)重可能會(huì)造成靜脈血栓；不適當(dāng)?shù)募訅河?xùn)練計(jì)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(xiǎn)很低。

本試驗(yàn)觀察BFR聯(lián)合四肢聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練的方法和操作流程的安全性，為后續(xù)試驗(yàn)提供參考。試驗(yàn)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(yàn)安全有效。

BFR訓(xùn)練的前期研究以BFR聯(lián)合低強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練為主，在競(jìng)技體育、運(yùn)動(dòng)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(duì)照組，在術(shù)后15 d 進(jìn)行為期2 周的低強(qiáng)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(píng)分和大腿周徑顯著優(yōu)于對(duì)照組。Cook 等[22]將36 例平均75.6 歲受試者隨機(jī)分為低負(fù)荷加壓組(30% 1 RM)、高負(fù)荷加壓組(70% 1RM)和對(duì)照組(柔韌性訓(xùn)練)，進(jìn)行每周2 次、共12 周力量訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低負(fù)荷加壓組和高負(fù)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(qiáng)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(dòng)作指導(dǎo)，不易長(zhǎng)期堅(jiān)持，尤其對(duì)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(yùn)動(dòng)是提升心肺耐力的主要運(yùn)動(dòng)方式[23]，包括平地步行、功率自行車、跑臺(tái)、四肢聯(lián)動(dòng)等。有研究報(bào)道，BFR 聯(lián)合有氧運(yùn)動(dòng)不會(huì)對(duì)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(zhǎng)[24-25]。Abe等[24]將18 例男性分為加壓組和對(duì)照組，進(jìn)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(zhǎng)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(duì)照組，加壓組進(jìn)行每周5 d共6周的跑步機(jī)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(qiáng)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(yùn)動(dòng)功能(30 s 座椅試驗(yàn)、臺(tái)階測(cè)試等)。這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

多項(xiàng)研究結(jié)果表明[26-28]，BFR 聯(lián)合有氧訓(xùn)練對(duì)體弱者和老年人提升心肺耐力和肌肉力量可能是一個(gè)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(qiáng)度對(duì)受試者進(jìn)行干預(yù)，由于每個(gè)人的心肺耐力存在個(gè)體差異，這樣不能保證每例受試者都是在相同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本試驗(yàn)通過CPET 準(zhǔn)確評(píng)估每例受試者無氧閾水平對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，保證訓(xùn)練過程中每例受試者相對(duì)自身都有相同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，減少了不同受試者身體素質(zhì)差異帶來的影響。運(yùn)動(dòng)類型選擇四肢聯(lián)動(dòng)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(jìn)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(yùn)動(dòng)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(yàn)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(shí)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(yàn)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(duì)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(dòng)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(huì)讓患者在低負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)際效果，下一步應(yīng)繼續(xù)擴(kuò)大樣本量，增長(zhǎng)干預(yù)時(shí)間，進(jìn)一步驗(yàn)證下肢BFR聯(lián)合四肢聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)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(yùn)動(dòng)功能長(zhǎng)期干預(yù)的效果，為老年康復(fù)、臟器康復(fù)提供切實(shí)有效的康復(fù)指導(dǎo)。

綜上所述，BFR 聯(lián)合四肢聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練可進(jìn)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。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。