血流限制訓練對老年人下肢力量和行為能力影響的Meta 分析

吳嘉欣，郁天成，王國祥

（蘇州大學 體育學院，江蘇 蘇州 215000）

隨著年齡的增長，部分老年人的肌肉質量減少，肌肉力量降低［1］，致使其日常坐、站、步行等日常生活行為能力受限，嚴重影響其生活質量，甚至增加摔倒與死亡的風險。 然而，較強的肌肉力量在老年人完成坐起、蹲起、站立、步行等功能性動作中有著舉足輕重的作用。 老年人進行身體訓練，尤其是肌肉力量訓練的目的最終回歸于坐、站、行等身體行為能力。 有研究表明，較強的肌肉力量可以預防老年人跌倒［2］。大負荷、規律性抗阻運動可以增加老年人肌肉質量及肌肉力量， 改善其行為能力［3-4］。 美國運動醫學院推出的《老年人運動測試和處方指南》中指出，為維持肌肉質量與力量，老年人應當進行中等強度到大強度之間的抗阻訓練。 但是，在老年人骨質和肌肉質量減少的現實情況下， 盡管高負荷抗阻訓練可以對肌肉質量和肌肉力量產生較好的改善效果， 但其產生的運動負荷可能會超過老年人可以承受的范圍，有較高的安全風險。 低負荷抗阻訓練產生的應力較小，但與高負荷抗阻訓練相比，不能對肌肉質量和力量產生相似的改善效果［5］。

血流限制訓練通過在肢體上綁縛壓力帶等形式， 減少動脈血輸入，限制靜脈血流出，在此期間進行中低負荷訓練，可以促進肌肉生長，增強肌肉力量［6］。 目前，有證據表明：血流限制訓練在增加肌肉質量、力量，減輕疼痛等方面具有良好的應用效果［7-8］。 在進行合理的風險評估之后，使用適合的壓力，可以成為老年人群緩解肌肉骨骼成分減少的方式［9］。相比較于高負荷抗阻訓練，在設定的動脈閉塞壓下，血流限制訓練具有低強度、高效益、安全性高的特點，比較適合應用于老年人群進行肌肉力量干預。 但就目前而言，血流限制訓練廣泛開展于青壯年人群，在老年人群中開展的研究較少。 且相關研究表明，抗阻訓練對老年人身體行為能力不能產生顯著的正向效益［10］。因此， 血流限制訓練能否改善老年人肌肉力量和身體行為能力需要進一步研究。

本文旨在通過肌肉力量、Timed Up and Go Test（TUGT）和30s 座椅起立測試 （Time Chair Rise） 這 3 項結局指標， 使用meta 分析明確血流限制訓練對老年人肌肉力量和有關坐、站、步行的身體行為能力的影響。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索策略

使用計算機對特定數據庫 （中國知網、 萬方、 維普、PubMed、Science Direct、Google Scholar、Cochrane Library、EBSCO）進行文獻檢索。 檢索與老年人血流限制訓練相關的肌肉力量、身體功能、行為能力等方面的文獻。 檢索時限為數據庫建庫至2021 年9 月14 日。 中文數據庫以“血流限制訓練、加壓訓練、老年人”為主題詞進行檢索；英文數據庫以“主題詞+自由詞”的方式進行檢索，具體檢索式如下:（KAATSU training OR blood flow restriction training OR blood flow restriction exercise OR training with blood flow occlusion OR blood flow restricted band training OR ischemic training）AND（elderly OR old OR older adults OR elder）AND （randomized controlled trail OR random）。

1.2 納入和排除標準

1.2.1 研究設計

納入文獻的研究設計均為隨機對照試驗（RCT）。

1.2.2 研究對象

納入文獻的研究對象為年齡在60 歲以上的人群， 無性別、國籍限制，自愿參與實驗全過程。

1.2.3 干預措施

對實驗組實驗對象進行血流限制訓練， 體育鍛煉的形式與血流限制的部位及壓力不限；對照組去除血流限制，其他條件不限。

1.2.4 結局指標

用于描述肌肉力量的指標：等速肌力、等長肌力；

用于描述身體行為能力的指標：TUGT， 30s 座椅起立測試。

1.2.5 排除標準

①綜述、病例、評論等非隨機對照試驗；

②重復發表的文獻；

③通過各種方法最終無法取得全文或有關結局指標數據的文獻；

④文獻質量較低的文獻（PEDro≤5）。

1.3 文獻篩選和資料提取

在數據庫根據檢索式進行檢索之后， 將結果導入Zotero軟件進行文獻管理與排重。 根據文獻的納入和排除標準對文獻進行篩選。 篩選流程如下：①在Zotero 軟件中根據文獻的題目與摘要的內容判斷是否符合納入標準，進行初步篩選。②下載初步篩選出的文獻并通讀全文，再次篩選。 每個步驟由兩名研究員獨立進行，完成后比對納入結果，篩選出兩位研究員判斷結果不一的文獻，由第三名研究員參與討論是否納入，最終確定納入的文獻。

1.4 質量評價

使用物理治療證據數據庫 （Physiotherapy Evidence Database，PEDro）量表進行文獻質量評價。量表共納入11 項評價標準，包括文獻內部真實性、外部真實性及統計信息［11］。 量表以分值作為評價標準，滿分為10 分。 若評分≤5 分，則文獻質量低；若評分＞5 分，則文獻質量高。 由兩名研究員單獨進行文獻質量評定，獨立完成后進行雙人復核，若有分歧由第三位研究員參與討論決定。

1.5 統計學分析

使用Review Manager 5.4 進行meta 分析， 以標準化均數差SMD（standardized mean difference） 和 95%置信區間（95%CI）作為效應指標。每項數據分析前以I2檢驗研究結果之間異質性程度，作為合并效應量的效應模型的選擇指標：以I2=50%為界限，小于50%表示異質性低，大于50%表示異質性高。 異質性較低，采用固定效應模型合并效應量。 反之，則采用隨機效應模型合并效應量［12］。 若文獻結果之間異質性程度較高，則采用亞組分析或進行敏感性分析，確定異質性來源。 最終異質性來源無法確定的，進行描述性分析。 合并效應量顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 文獻的檢索與篩選

在所有列出的數據庫中，共檢索文獻836 篇，其中中國知網 24 篇， 維普數據庫 6 篇， 萬方 32 篇，PubMed 100 篇，Science Direct 27 篇 ，EBSCO 46 篇 ，Cochrane Library 135 篇 ，Google Scholar 463 篇， 另在閱讀參考文獻過程中檢索獲得3篇符合納入標準的文獻。 在Zotero 軟件中刪除重復文獻74 篇后，通過閱讀題目與摘要，篩選出53 篇可能符合納入標準的文獻。 將篩選出的文獻下載并通讀全文，根據是否討論結局指標與使用PEDro 量表評價的文獻質量結果綜合篩選， 最終納入符合要求的文獻12 篇。 文獻篩選流程圖見圖1。

圖1 研究的文獻檢索流程圖

2.2 納入研究的基本特征

納入文獻包含中文文獻1 篇，英文文獻11 篇，總計受試者350 名。 由表1 可知， 納入的研究中實驗組干預措施包括“血流限制訓練+步行訓練”“血流限制訓練+抗阻訓練”“血流限制訓練+功能訓練”“血流限制訓練+力量訓練”“血流限制訓練+低負荷動作訓練”。 干預周期為 2～5 次/周，6～16 周。

表1 納入文獻的基本特征

2.3 納入文獻的方法學質量評價結果

由表2 可知，納入文獻的質量較高，PEDro 評分分布于6～10 分。

表2 基于PEDro 量表的方法學質量評價結果

2.4 Meta 分析結果

血流限制訓練可以顯著提高老年人股四頭肌等速肌力及等長肌力，同時可以顯著改善TUGT 測試的結果，但對30s 座椅起立測試的測試結果無法產生顯著影響。

2.4.1 血流限制訓練對老年人肌肉力量的影響

1）基于下肢等速肌力測試的meta 分析

4 項基于下肢等速肌力測試的研究報告了血流限制訓練對老年人肌肉力量的影響，包含7 項測試，共納入164 名受試者，其中血流限制組85 人，對照組79 人。 經隨機效應模型檢驗：df=6，p=0.26，I2=22%，表明研究結果之間異質性較低。因此選取固定效應模型合并效應量， 研究結果總體顯著性水平SMD=0.34，95%CI：0.02～0.65，p=0.04，p＜α。 說明血流限制訓練可以顯著提高老年人的下肢等速肌力。 檢驗結果見圖 2。

圖2 血流限制訓練對老年人下肢等速肌力影響的森林圖

2）基于下肢等長肌力測試的meta 分析

3 項基于下肢等長肌力測試的研究報告了血流限制訓練對老年人肌肉力量的影響，包含5 項測試，共納入168 名受試者，其中血流限制組82 人，對照組86 人。 經隨機效應模型檢驗：df=4，p=0.77，I2=0%， 表明各研究結果間的異質性較小，因此選取固定效應模型合并效應量。 研究結果顯示：SMD=0.61，95%CI：0.30～0.93，p＝0.000 1，p＜α，說明血流限制訓練可以顯著改善老年人下肢等長肌力。 檢驗結果見圖 3。

圖3 血流限制訓練對老年人下肢等長肌力影響的森林圖

2.4.2 血流限制訓練對老年人身體行為能力的影響

1）基于 Timed Up and Go Test（TUGT）的 meta 分析

6 項基于TUGT 測試的研究報告了血流限制訓練對老年人身體行為能力的影響。 6 項測試共納入164 名受試者，其中實驗組 79 名， 對照組 85 名。 經隨機效應模型檢驗：df=5，p=0.06，I2=37%，表明各研究結果之間的異質性較小，因此選取固定效應模型合并效應量。 結果顯示：SMD=-1.10，95%CI：-1.44～-0.76，p＜0.000 01，p＜α， 說明血流限制訓練可以顯著提高老年人TUGT 測試的結果，改善身體活動能力。 檢驗結果見圖4。

圖4 血流限制訓練對老年人TUGT 影響的森林圖

2）基于30s 座椅起立測試的meta 分析

4 項基于30s 座椅起立測試的研究報告了血流限制訓練對老年人身體行為能力的影響。4 項測試共納入受試者56 名，其中實驗組29 名，對照組27 名。 經隨機效應模型檢驗：df=2，p=0.79，I2=0%，表明各研究結果之間異質性較小，因此選取固定效應模型合并效應量。 研究結果顯示：SMD=0.43，95%CI=-0.11～0.96，p=0.12，p＞α，說明血流限制訓練對老年人 30s 座椅起立測試的結果在統計學上不產生顯著差異。 檢驗結果見圖5。

圖5 血流限制訓練對老年人30s 座椅起立測試測試影響的森林圖

2.5 發表偏倚檢驗

根據結局指標分類對納入的文獻使用漏斗圖進行發表偏倚檢驗。 等速肌力組和TUGT 組分別發現一篇文獻存在發表偏倚風險。 分別對其進行敏感性分析之后，發現其對納入文獻異質性及總效應量的影響較小，故仍然將其納入分析文獻中。等長肌力組的漏斗圖對稱分布， 表明納入的文獻不存在發表偏倚。 30s 座椅起立測試組的漏斗圖對稱分布，表明納入的文獻不存在發表偏倚。 檢驗結果見圖 6。

圖6 基于結局指標分類的文獻發表偏倚檢驗

3 討論

3.1 肌肉力量

血流限制訓練對肌肉力量的影響基于機械轉導［25］、肌肉損傷［26］、激素水平［27］、細胞腫脹［28-29］、活性氧［30］、Ⅱ型肌纖維重組［31］等因素，這是誘發肌肉力量增長的直接因素。 這些因素的產生可以根據其發生機制分為代謝應激和機械張力兩大類。代謝應激和機械張力可以看作是這些因素的啟動信號， 對肌肉力量增長起介導作用。

3.1.1 代謝應激的介導作用

代謝應激是指經肌肉訓練后肌細胞內代謝產物迅速累積，最終誘發肌肉質量以及肌肉力量增長［32-35］。 代謝應激與抗阻訓練有直接聯系［36］，且在血流限制的條件下，這種聯系更加緊密：代謝應激的指標血乳酸濃度［33，37］，無機磷酸鹽和肌肉內PH［38］顯著高于其他組。 代謝應激通過影響全身激素水平、細胞腫脹、活性氧以及快肌纖維補充等因素，介導肌肉力量發生增長。

代謝應激程度增加會引起全身激素水平的劇烈反應：經血流限制訓練，全身生長激素（GH）［33-34，39］和胰島素樣生長因子（IGF-1）［40］顯著增加。但是，肌肉蛋白合成增長與生長激素、胰島素樣生長因子的增長無關［41-42］。 因此，代謝應激導致的全身激素水平的增加可能不是造成肌肉力量增長的原因。 相反，機械張力誘導的局部激素的增長發揮了顯著作用。

代謝應激狀態下，肌細胞周圍代謝產物增加，造成細胞腫脹，使細胞膜內外壓力梯度產生變化，有利于血液再次流向肌細胞（血液再灌注），使細胞膜上相應的滲透壓傳感器啟動信號應答，激活蛋白質合成途徑，最終促成肌肉力量增長［28-29］。也有研究認為，細胞發生腫脹，衛星細胞增殖分化，促成肌肉力量增長［43］。 因此，雖然目前學界認可細胞腫脹可以促進肌肉力量增長，但其作用機制仍未達成一致。

代謝應激狀態使得細胞內活性氧含量增加。 活性氧在肌肉力量增長中發揮重要作用，是促進肌肉增長的重要因素［44］。缺氧環境以及細胞腫脹導致的血流再灌注可以顯著增加活性氧含量［45-46］。 盡管在高機械張力的作用下也可以導致活性氧的增加，但血流限制訓練引發的機械張力仍然較小，不足以引起活性氧含量變化［33，47］。因此活性氧誘發肌肉增長仍然歸于代謝應激的機制。

代謝應激誘發的快肌纖維的補充是血流限制訓練增長肌肉力量的重要因素。 較慢肌纖維而言，快肌纖維耗氧量小，產生的肌肉力量大，一般只在大強度運動中重點募集［48］。 然而，盡管血流限制訓練只是中小強度， 但其產生的代謝產物和低氧環境使得快肌纖維得到了募集和補充［31，49］。

3.1.2 機械張力的介導作用

研究發現高強度抗阻訓練中存在較大的機械張力， 這是高強度抗阻訓練可以誘發肌肉力量增長的主要原因。 血流限制訓練誘發機械張力的增長，最終促進肌肉力量增長［50-51］。 機械張力可以最大程度激活肌纖維上機械轉導通路， 提高局部激素水平，促進肌肉損傷恢復與增長。

機械張力通過機械轉導通路將機械信號轉換成化學信號。 機械轉導過程中，細胞膜上的機械感受器將機械信號轉變成化學信號，調整細胞內肌肉蛋白的合成與分解代謝平衡，使之向合成方向偏移［25］。

機械張力可以提高局部激素機械生長因子（MGF）的分泌。MGF 是IGF-1 的亞型，只有MGF 可以在機械刺激或細胞損傷后激活［52-53］。 MGF 開放蛋白合成通路促進肌肉蛋白合成［54］，通過衛星細胞增殖分化介導肌細胞生長和肌肉力量增加［55］。 這也是機械張力促進肌肉損傷恢復和增長的機制。

3.1.3 代謝應激和機械張力介導作用的發揮方式

代謝應激和機械張力在誘發肌肉力量增長方面產生的效益是疊加、協同的關系，只是受訓練強度的影響，在對肌肉力量增長的直接因素的影響上存在程度上的差異。 有研究認為：低強度訓練中，代謝應激占主要作用；中高強度訓練中，機械張力占主要作用［56］。 更明確的代謝應激與機械張力的合作關系仍待進一步研究。

3.1.4 訓練強度差異與肌肉增長變化

在納入的研究中， 我們觀察到即使在更少的訓練頻次與時間下，中等運動強度研究［13］中仍然觀察到了長時間低強度研究［19］中相似的肌肉力量增長變化率。 中等強度的血流限制訓練可以更有效地結合代謝應激和機械張力兩大機制， 產生最大幅度的肌肉力量增長［56］。 神經肌肉募集程度可能是大、小強度訓練造成力量增長差異的原因： 高強度抗阻運動過程中檢測到的表面肌電振幅遠大于血流限制訓練組［51］。

3.2 身體行為能力

基于TUGT 和30s 座椅起立兩項行為能力測試， 本項meta 分析對血流限制訓練對老年人坐站轉移和步行相關身體行為能力的影響進行了綜合分析。TUGT 測試要求受試者從椅子（椅高約45cm，扶手高約20cm）上起立向前行走3m，并原路返回回到原位坐下， 以完成整個實驗的時間為測試結果；30s 座椅起立測試要求受試者從坐姿（椅高約40cm）開始，雙手交叉于胸前盡可能快速地完成“站立—坐下”的動作，以30s內完成整個過程的次數作為測試結果。TUGT 和30s 座椅起立測試可以用來綜合反饋下肢平衡能力、協調能力、步行功能、肌肉力量、肌肉耐力等，可以用于有關老年人坐、站、步行的身體行為能力的評價［57-58］。

已有的研究表明， 血流限制訓練可以顯著提高TUGT 和30s 座椅起立測試的測試結果［13，16，21，23］。 但是，針對身體行為能力進行的meta 分析較少。 本項meta 分析顯示血流限制訓練可以顯著改善TUGT 功能測試的結果， 但對30s 座椅起立的測試結果無法產生顯著效益。 這與Batista 等人的研究結果有所出入： 血流限制訓練并不能顯著改善老年人的身體行為能力， 老年人身體行為能力的改善是與力量的改善沒有直接聯系［59］。 因為在沒有進行血流限制的抗阻訓練實驗中，發現力量增長的同時， 并沒有觀察到受試者行為能力的改善或僅觀察到中度改善［10，60］。 而本研究觀察到了 TUGT 測試結果的顯著改善，且在本研究30s 座椅起立測試組別的研究中，納入文獻的干預措施均不為力量訓練。 30s 座椅起立測試要求受試者在30s 內盡可能多地重復“站立—坐下”的過程，需要有較強的下肢肌肉力量、肌肉耐力和身體平衡能力，需要股四頭肌進行力量支持。 這可能是本研究中30s 座椅起立測試組改善效益不顯著的原因。 鑒于此，血流限制訓練是否可以改善老年人身體行為能力仍需研究者進一步探討。

4 結論

血流限制訓練可以改善老年人下肢肌力， 可以作為老年人增加肌肉質量和力量的措施。 但是最適合老年人的血流限制訓練的強度及其他影響因素仍需進一步確定。 研究者們需要建立科學、統一、全面的老年人身體行為能力評價體系，用于明確老年人身體行為能力的定義與評價。