血流限制訓練法誘導交叉遷移對神經肌肉功能及單側肢體損傷康復的研究

董振強

血流限制訓練法誘導交叉遷移對神經肌肉功能及單側肢體損傷康復的研究

董振強

（遼寧師范大學 體育學院，遼寧 大連 116029）

交叉遷移可用于不同訓練方式刺激健側提高受損肢體或患側的肌肉力量及功能，促進肢體恢復，并作為一種有效神經肌肉康復手段。血流限制法結合不同的訓練方式具有預防肌萎縮，提高肌肉質量，促進術后康復、受損肢體的恢復等作為一種神經肌肉訓練法。常見的有單側抗阻訓練增加對側肌肉力量和功能，但是往往需要較大的負荷。文章從血流限制訓練法與交叉遷移的機制方面展開論述，探究血流限制訓練法誘導交叉遷移增強神經肌肉功能的機制。血流限制誘導交叉遷移能以更小的訓練負荷激活對側訓練部位以及相鄰肌肉，促進單側損傷肢體的恢復，減少訓練負荷過高出現的損傷。為血流限制訓練法聯合交叉遷移提供理論基礎，為單側肢體損傷及術后康復人群的康復提供新的思路。

交叉遷移；血流限制；機制；單側損傷；康復

交叉遷移是在短期內，將個體的單側肢體進行一段時間訓練后，對側肢體會表現出一定比例的力量增長的現象[1]。此前的研究表明交叉遷移現象能夠通過多種訓練方式產生，如電刺激、大負荷自主收縮練習、離心收縮練習、全身振動訓練及鏡面反饋訓練均能夠使未訓練側產生交叉遷移現象[2]。血流限制訓練（blood flow restriction training，BFRT）又稱加壓訓練（KAATSU training），是指在運動期間通過特殊加壓裝置（一般為氣動袖帶或彈性繃帶）對肢體（上肢和或下肢最近端）進行外部加壓，使靜脈血流閉塞的同時，部分阻塞動脈血流，以提高訓練效果的訓練方法[3]。是由日本學者首次發現，并開發研究出最早的BFRT裝置。于1997年首次發現其可提高肌肉力量[4]。

此前的研究證明交叉遷移多用于單側肢體損傷的康復，促進術后肢體的恢復，通過多種訓練方式訓練健側肢體從而達到增強弱側或損傷側肢體肌力，促進肢體功能的恢復，通過神經肌肉適應來增強肌肉功能。血流限制訓練法近年來已經被人們證實不僅能夠增加受限肢體的肌肉激活，也能夠增加未受限部位和相鄰肌肉的激活，以及遠端或對側肢體的肌肉激活增強。因此，本文通過總結交叉遷移現象和血流限制訓練法的相關機制以及應用，探究血流限制訓練法誘導交叉遷移對神經肌肉功能影響，以便為肢體損傷患者提供更多的康復手段。

1 交叉遷移調節神經肌肉適應

雖然交叉遷移的機制目前并沒有統一，但是交叉遷移能夠引起神經肌肉的適應改變已經在學術界得到廣泛認可，并且可以作為神經肌肉康復手段。研究表明[5]早期穴位電針治療大腦中動脈阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）永久性腦損傷動物健側肢體比患肢治療能更快地促進神經肌肉功能恢復，可能是通過交叉遷移機制促使兩側大腦感覺運動皮質功能重組的原因。對上肢和下肢進行單側訓練中，訓練組未訓練的手臂與腿部力量均有顯著增加，而且V波（脊髓運動神經元）振幅和中樞激活的顯著增加與對側力量增加高度相關[6]。研究證實激動肌均方根（Root Mean Square，RMS）振幅、V波振幅（脊髓運動神經元）和中樞激活率（central activation ratio，CAR）與交叉遷移相關的神經肌肉適應性。Hendy A M等人[7]表示力量增加伴隨著同側“未經訓練的”M1的調節，包括：皮質脊髓興奮性增加，短間隔皮質內抑制（SICI）減少，同側最大自主收縮（Maximum Voluntary Contraction，MVC）期間交叉激活增加?？梢?，交叉遷移在發生過程中不僅增加肌肉激活，還伴隨著一系列神經反應。此外，對于骨骼質量的維持，有研究表明依賴于肌肉蛋白質合成和肌肉蛋白質降解之間存在的精細平衡[8]，肌肉萎縮則是降解的蛋白質多于合成的蛋白質，而且交叉遷移降低肌肉萎縮已經被證實。基于此，有研究推測，交叉遷移對骨骼肌質量的保護作用依賴于能夠協同激活蛋白質合成途徑和/或抑制蛋白質降解途徑的機制組合[9]。還有一種假設是訓練對側肢體可以抑制蛋白質降解途徑，而不激活蛋白質合成途徑；這種效應在基礎蛋白降解的穩定條件下不會被檢測到，但在嚴重肌肉萎縮的條件下會有明顯的效果。由此可見，交叉遷移防止廢用性肌萎縮，增加未訓練側肌肉力量以及肌肉功能的提升是因為產生了神經肌肉適應，基于目前的研究，交叉遷移最起碼能夠使大腦雙側運動皮質產生適應性變化，以及對側同源肌肉的功能適應性改變。

2 血流限制訓練法調節神經肌肉適應

研究表明，機體的生長激素刺激機體內胰島素樣生長因子-1的合成和分泌，然后作用于肌肉本身以促進生長。有研究表明局部缺氧（使新陳代謝更加無氧）和運動后肌肉中乳酸清除的抑制造成的乳酸濃度的升高，這種酸性肌內環境下，通過由肌肉代謝感受器、第III組和第IV組傳入神經的化學感受性反射刺激交感神經活動[10]，從而刺激在垂體分泌生長激素（GH）[11]。Takarada等人[12]利用血流限制進行低強度抗阻訓練，運動后15分鐘，生長激素濃度比靜息的濃度高290倍。Paulo Gentil等人[13]比較了四種阻力訓練方法后血乳酸的變化，發現加壓訓練組的血乳酸濃度相對更高，而且認為這種方法能夠提供更多的代謝應激。肌肉的增長實質上是蛋白質合成增加或者抑制降低。人類進行一輪急性高強度抗阻運動后，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian Target of Rapamycin，mTOR）信號通路和肌肉蛋白合成（muscle protein synthesis，MPS）都受到刺激。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）被認為是調節骨骼肌生長的主網絡，可參與調節mRNA翻譯起始和蛋白質合成，在運動中蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）被IGF-1激活進而誘導mTOR以刺激蛋白質翻譯，并在促進肌肉生長中發揮重要作用[3]。研究表明，運動強度較低時會先募集閾值低的Ⅰ型肌纖維，當強度增加開始逐步募集閾值較高的Ⅱ型肌纖維，而血流限制下進行低強度抗阻運動可以加快Ⅱ型肌纖維的募集。研究證實加壓訓練可導致Ⅱ型纖維橫斷面積顯著增加，并顯著高于Ⅰ型增加量[14]。血流限制抗阻訓練中代謝產物大量累積所產生的壓力梯度，使血液流進肌纖維并引起細胞腫脹，這種反應不僅可以促進蛋白質合成，還有助于減少細胞中的蛋白質水解[15]。Yasuda等人[16]通過研究證實了血流限制訓練后肌肉細胞確實發生了腫脹現象。潘彥蓉等人[17]認為在細胞腫脹后，進而激活骨骼肌細胞合成代謝蛋白激酶轉導途徑，刺激更多胰島素生長因子（IGF－1）、血管內皮生長因子（VEGF）、睪酮和皮質醇濃度的良性變化，以及一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）、生長激素（HG）等激素水平的提升，進而促進骨骼肌肉細胞蛋白質合成增加和水解減少。

研究表明血流限制訓練通過阻斷靜脈血部分回流與機械應力的結合，造成組織缺血缺氧，內環境發生適應性變化，代謝產物的積累使得細胞發生腫脹，導致合成類激素分泌增加，促進肌肉蛋白質的合成，或通過肌調節因子使蛋白質的降解減少，以及增加高閾值快肌纖維的募集，從而肌肉蛋白質合成增加，肌纖維增粗，肌肉肥大，肌肉力量以及功能提高。血流限制訓練的機制研究證實，肌肉形態和神經肌肉適應均發生了相應的適應性變化。而且，近些年來，血流限制結合低強度抗阻運動已成為一種新型的神經肌肉訓練法[18]。

3 血流限制訓練法誘導交叉遷移的可能作用機制

研究表明血流限制下抗阻訓練能夠誘導力量的遠程轉移，下肢加壓訓練所產生的增益效果可以轉移到上肢和核心肌群，受限部位和未受限部位肌肉激活均得到不同程度的增強[19,20]。而且在上肢單側血流限制下進行抗阻訓練，壓力值越大的血流限制對非訓練側即刻力量和表面肌電影響越[21]。Bowman等人[22]對26名受試者，隨機分為實驗組和對照組，分別進行單側下肢血流限制訓練和四肢鍛煉。與對照組比，BFR組受限肢體的大腿和小腿圍、所有等速膝關節伸展指標、膝關節屈曲總功、髖關節外展和伸展、跖屈和單腿抬高均有顯著增加。而且BFR組非受限肢體與對照組相比時，大腿周長和股四頭肌峰力矩明顯更大，單腿腳跟抬高的次數也明顯更大。這項研究支持了低負荷 BFR訓練在袖帶近端和遠端產生更大力量增長的證據，對側肢體也可能受益于全身或交叉遷移效應。交叉遷移的內在研究表明，由神經機制介導產生的神經肌肉適應，增加對側肌力或者保持對側肌肉力量，減少肌肉蛋白質的分解。交叉遷移引起的力量增加，雖然肌肉體積沒有增加，但是相關研究表示交叉遷移預防了肌肉萎縮，從某個角度可以認為交叉遷移現象通過神經機制影響肌肉蛋白質的合成或者降低蛋白質的降解[9]，這一點雖然并未得到證實，但是與血流限制訓練法增加肌肉質量的機制，調控蛋白質合成與降解這方面極其相似，關于這方面的研究仍有待深入。另外，交叉遷移增加了肌纖維的募集，這一點也與血流限制法的肌纖維機制相似，雖然交叉遷移更可能是通過神經機制作用至肌纖維，提高肌纖維的募集速度，血流限制法是造成細胞內缺血缺氧，通過一系列反應更快地引起疲勞，進而募集更多的快肌纖維。但是兩者最終均作用于運動單位募集速度的變化。王永超等[1]人也認為交叉遷移效應最重要的傳導通路由神經系統所承載，由于血流限制法訓練對運動單位的招募速度提升，以及在局部較高代謝壓力下所激發的更高神經－肌肉適應性，如此使得血流限制法訓練對誘發交叉遷移效應具有更高效的先決條件。交叉遷移能夠使對側肢體產生神經肌肉適應，血流限制訓練同樣具有提高神經肌肉適應產生良好的影響，那么在能夠增加肌肉激活的血流限制法的誘導下，推測交叉遷移能夠引起更高的神經肌肉適應，對側肌纖維募集速率的加快，肌肉蛋白質合成以及降解的調控。綜上，那么交叉遷移現象可能在血流限制下達到更優的遷移效果。

4 血流限制訓練法與交叉遷移在單側損傷康復中的應用

隨著人口老齡化問題日益加劇，單側損傷或障礙（包括急性損傷或單側肢體制動，以及影響單側機體的神經疾?。┗颊邤盗棵黠@增多，這些患者存在單側制動、疼痛、腫脹及活動受限等問題，影響患側的早期康復[2]。目前的研究表示，交叉遷移能夠防止廢用性肌萎縮，減少因制動或患病而造成的肢體的肌肉減少以及力量損失。交叉遷移現象在臨床上多用于神經系統疾?。ㄈ缒X卒中后偏癱、多發性硬化）和骨科疾?。ㄈ绻顷P節炎，前交叉韌帶損傷）等[2]，以往研究表明，通過單側力量訓練或者電刺激產生交叉遷移現象，從而改善患側肢體的肌肉力量以及肢體活動能力，促進患者的受損肢體的康復。研究表示肢體間產生的的交叉遷移現象，不僅能應用于運動訓練，而且可作為一種神經肌肉康復手段，應用于康復醫學、運動醫學等領域中[23,24]。

以往研究說明血流限制訓練的可以通過肌肉形態適應和神經肌肉適應達到增加肌肉質量，提高力量，促進肢體活動能力，促進術后肢體恢復等。而且現有研究已經證明BFRT可有效增加肌肉質量和力量、提高有氧能力、防止廢用性肌萎縮、加速損傷和手術后的康復進程，并可能對治療骨骼肌肉相關疾病具有積極作用[3]。近些年來，血流限制結合低強度抗阻運動已成為一種新型的神經肌肉訓練法[18]。研究表明血流限制訓練可應用于前交叉韌帶損傷和重建[25]、膝骨性關節炎[26]、髕股關節痛[27]、膝關節鏡術后功能康復[28]、促進肌肉骨骼康復[29]、降低肌骨疼痛[30]等。不僅如此，優勢在于血流限制能以更小的訓練負荷達到訓練或者康復效果，對損傷人群具有極大的優勢。在單側損傷肢體的恢復中，借助健側肢體進行抗阻或功能訓練往往需要較大的訓練負荷，患者可能難以堅持，甚至會給患者帶來損傷?；诮徊孢w移對單側損傷肢體的康復效果和血流限制訓練促進肌肉骨骼康復，表明兩者在各自的應用領域有著獨特的訓練和康復優勢。交叉遷移能夠促進受損肢體的恢復，血流限制能夠以更小的訓練負荷達到訓練或康復效果。因此，在基于交叉遷移的單側訓練中加入血流限制，可能通過更小的訓練負荷激活神經和以及肌肉，達到相同或者更優的康復效果，加快受損肢體的神經肌肉功能的恢復，對肢體受損以及康復人群有著獨特的意義。目前血流限制法和交叉遷移現象在訓練及康復領域得到了廣泛的應用，都能作為神經肌肉康復手段、預防廢用性肌萎縮，增強肌力、加快術后恢復，增加肢體活動能力等。一系列研究表明血流限制訓練和交叉遷移能夠引起相似的神經肌肉適應，增強神經肌肉功能，對單側損傷患者康復具有正向效益。

5 小結

綜上所述，血流限制法誘導交叉遷移現象可能會產生更高的神經肌肉適應，運動單位的募集加快，進一步預防肌肉萎縮，調節肌肉蛋白質的合成或降解，增加肌肉功能；促進肢體損傷及術后康復人群的恢復，對不能進行大強度活動或單側損傷與術后康復人群的訓練方法和康復手段提供借鑒意義。而且血流限制下更小的運動強度可以引起更高的神經動員和足夠的肌肉激活，與基于神經機制的交叉遷結合，對神經性疾病人群的損傷肢體的恢復訓練更具有獨特的探究意義。不足之處，目前國內外關于兩者結合的研究處于起步階段，真正探究性的實驗較少，未來可以深入研究；另外，血流限制的壓力并未得到統一，需要對壓力范圍作進一步的實驗探究。未來可以對交叉遷移與血流限制法機制進行聯合探究，一方面可以對兩者機制層面的理論進行補充，另一方面加強探究血流限制誘導交叉遷移對康復人群的臨床療效。

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A Study on the Induction of Cross Migration by Blood Flow Restriction Training for Neuromuscular Function and Rehabilitation of Unilateral Limb Injury

DONG Zhen Qiang

(Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China)

董振強（1999—），碩士生，研究方向：運動健康促進理論與實踐。