交叉迁移现象及其在康复中的应用研究进展

董佳兴，王连成

(1.天津中医药大学研究生院，天津 301617； 2.天津医院康复科，天津 300211)

交叉迁移现象是指单侧肢体训练后，未训练侧肢体的同源肌肉力量、适应能力可以得到很好的改善[1]。交叉迁移现象的机制一直是研究热点，但截至目前尚无统一观点，有神经机制与肌源性机制等假说。尽管早期有学者认为交叉迁移现象是由于肌源性机制产生[2]，但研究表明交叉迁移现象中并不存在对侧同源肌肉尺寸的明显变化[3-4]，所以交叉迁移现象的机制更有可能是神经性的。双边通达与交叉激活是神经性机制的两个理论模型，脑和脊髓也在神经机制中发挥重要作用[5]。交叉迁移现象的机制虽无定论，但其特点及应用范围已被深入研究，交叉迁移现象既可以发生于上肢肌肉群，如肩袖肌群、肘屈肌的部分肌群和腕屈肌群[6-8]，又可以发生于下肢肌肉群，如踝背屈的部分肌群和膝伸肌群[9-10]。研究表明，在涉及大负荷自主收缩、离心收缩、电刺激、全身振动及镜面反馈训练后均存在交叉迁移现象[11-16]。近年来，交叉迁移理念被越来越多地应用于临床，包括影响单侧机体的神经疾病(如脑卒中)的早期康复中，不仅可以预防并发症，还可以改善患侧肢体的肌力与功能；常见的急性损伤或单侧肢体制动的情况下，如前膝关节骨性关节炎等[9,17-19]。无论是神经疾病还是骨科疾病，交叉迁移在临床的应用范围逐渐变大。但目前的研究大多局限于简单的特点以及结果分析，缺少对交叉迁移现象详细的解释。现就交叉迁移现象及其在康复中的应用进展予以综述，以为临床医师和康复治疗师提供更多的科研思路和参考。

1 交叉迁移现象的作用机制

交叉迁移现象虽已广泛应用于临床，但关于其机制的探讨从未停止，也尚未统一。目前主要有两种学说学者们较为认同，一种是神经机制，即交叉迁移现象的产生与大脑皮质活动及脊髓适应性有关；另一种学说认为，交叉迁移现象改善对侧肌肉功能状况是由于肌肉肥大，或肌肉横截面积的增加所致，即交叉迁移现象产生的机制是肌源性的。

1.1神经机制

1.1.1皮质(棘上)机制 以往有研究显示，交叉迁移现象的神经适应性是双侧大脑皮质活动作用的结果[20-21]。在患者进行单侧力量训练的过程中，参与运动输出的两个大脑半球同时激活。不仅如此，训练肢体同侧的初级运动皮质(M1)也已被证明在调节交叉迁移效应中起重要作用[20,22]。可见，当单侧肌肉训练产生交叉迁移现象时，双侧大脑的运动皮质同时发生着某些自适应变化，参与其神经调节过程，使运动神经元保持兴奋性，支配肌肉收缩，从而维持肌肉功能。在Ruddy等[23]的一项随机对照试验中，他们利用多模式神经成像对交叉迁移现象的神经介导机制进行了研究，结果表明，双侧大脑半球协同活动区之间静息活动网的功能联络性得到提高，即双侧半球间的相互作用在交叉迁移中起重要作用。此外，也有学者提出镜像神经元系统可能在交叉迁移现象中发挥作用的假设[16,24]。这种假说支持一种观点，即“未经训练”的运动皮质增加的神经输出在交叉迁移现象中起关键作用。交叉迁移现象的研究中发现了皮质兴奋性的增加、抑制性的降低、半球间抑制性的降低及训练肢体同侧M1经颅磁刺激测量的主动激活的增加[16,22,25-28]。也就是说，人体左右半球初级运动皮质之间存在功能联系，即左右半球之间不仅存在干扰抑制，而且存在相互作用，使两侧半球的兴奋状态保持相对平衡。大脑皮质内回路之间的相互作用有助于改变未训练肌肉的皮质输出，进而促进交叉迁移现象的产生。

1.1.2脊髓机制 Palmer等[29]发现患者在接受4周的踝关节跖屈肌肌肉的单侧等长收缩力量训练后，其对侧大脑的白质和灰质有结构性的变化，但在同侧大脑中并没有显著变化。故推测，脊髓在对侧肌肉力量的增长中有不可替代的作用。Bezerra等[30]也发现，与单独进行主动收缩(增加9%)相比，在进行主动收缩干预的同时添加电刺激训练，可以增强交叉迁移现象产生的力量(增加28%)，同时他们还假设电刺激的输入是中枢神经系统适应扩展到对侧肢体的来源。该研究结果提示，脊髓机制在交叉迁移中发挥重要作用，亦可理解为经皮电刺激训练代替皮质控制肌肉活动可以同时激活支配肌肉纤维的轴突和其他感觉传入，运动神经纤维的激活诱导肌肉以同步模式收缩，传入纤维的同时激活可能改变运动神经元和中间神经元的兴奋性，从而影响对侧肢体，产生交叉迁移现象。另一个支持脊髓适应性的证据是在主动训练过程中血流限制动力学导致的对侧力量增加。Colomer-Poveda等[31]进行假设，通过激活第三类和第四类传入神经有助于增强脊髓和脊椎水平上的兴奋性，他们根据此理论基础，以电刺激训练和血流量限制训练的方式来增强对侧力量，证实了交叉迁移现象中潜在的脊髓机制。以上研究表明，交叉迁移现象的产生与脊髓适应性有密切联系，即单侧肌肉训练可以激活对侧大脑半球运动皮质，皮质脊髓束会将信号转导至脊髓前角膜的运动神经，脊髓通过在这一过程中保持兴奋性，来支配相应的同源肌肉进行收缩，从而保持肌肉的功能。

1.2肌源性机制 肌源性机制认为，交叉迁移现象的产生是由于未训练侧肌肉肥大增厚导致。一项早期研究显示，在14名接受为期12周单侧举重训练的老年男性中，训练后的双侧肱二头肌中快速(Ⅱ型)肌纤维的平均横截面积均增加，但训练侧的增量显著高于未训练侧，所以研究者推测交叉迁移现象的产生可能与未训练侧肌肉肥大有关[2]。但后期Houston等[32]进行的一项类似研究发现，经过训练一侧的屈肘肌(肱二头肌)的肌径也存在增加现象，但未训练侧肌肉的肌径却没有增加。近年也有研究表明，单侧肢体阻力训练可增加训练侧肌肉的大小和力量，未训练侧虽有肌力增加的现象，但肌肉大小并未发生改变[4]。这说明，交叉迁移现象产生的机制或许与肌肉横截面积增大无关，即肌源性机制可能并不是交叉迁移现象的潜在机制。因此，关于肌源性机制是否为交叉迁移现象产生的来源，未来需要更多研究证实。

2 交叉迁移现象的特点

自交叉迁移现象被发现以来，越来越多的研究集中于发掘其特点，进而更深层次地了解和应用这一现象。目前已发现交叉迁移现象具有以下特点：交叉迁移现象的程度与训练侧的肌力增幅成正比；不同收缩方式的肌肉训练所产生的效果亦不相同；检测肌肉力量的方式也与交叉迁移现象的效果有关。

2.1训练侧肌肉力量增幅 交叉迁移现象改善对侧肢体的程度不仅与未训练侧肌肉的状态有关，还与训练侧肌力的增加有密切关系。Green[33]的研究不仅发现6周的单侧训练后存在交叉迁移现象，同时还发现这种交叉迁移现象引起的对侧力量增长是持续性的，且对侧力量增长的程度与神经肌肉的适应性有关，对侧肢体存在运动学习现象。该研究虽然发现了交叉迁移现象的大小与训练侧的肢体肌力增长有关，但是并没有详细解释非优势侧肢体锻炼对优势侧肌力增长有无影响，即缺少对交叉迁移现象方向性的精确描述与论证。Zhou[34]对近40篇文献中的训练肢体和对侧肢体的力量变化进行分析，发现对侧肢体的力量增长与训练同侧肢体的力量增长相关。交叉迁移现象的程度与训练侧肌力的增长成正比，平均幅度为同侧肢体力量增长的60%左右[34-35]。可见，在交叉迁移现象的应用中，可以通过观察同侧肢体力量的增长，大致评估对侧肌力的提高，方便快捷地评估治疗效果，也可以科学地制订优势侧肌肉训练量，以更好地服务于康复计划的整体制订，进而改善对侧肌肉的力量，达到预期的康复效果。

2.2训练侧肌肉收缩方式 目标肌肉的特性、训练方法和参与者的训练状态也可能影响肌力增加的程度。有研究发现，离心收缩锻炼模式在更大程度上调节了皮质脊髓兴奋性，在交叉迁移现象中提供了更大刺激，即离心收缩锻炼模式在交叉迁移现象中的作用强于向心收缩锻炼模式，且进行性的离心收缩锻炼模式对健侧肌肉损伤的保护作用强于进行性的向心收缩锻炼模式和单次离心运动[12,25,36]。从这些研究可以看出，肌肉收缩方式与交叉迁移现象的程度有密切关系，但这些研究均未详细描述肌肉在何种频率、训练多久产生的交叉迁移现象效果最佳，这对将交叉迁移现象的效果发挥至最大以及制订治疗和康复计划至关重要。Manca等[35]发现，与等长收缩训练方案相比，离心收缩和动态收缩的训练方案(即向心收缩和离心收缩)诱导对侧肌力的增加明显更大。近年有研究报道，具有更优效果的训练参数是健侧执行3～5组、8～15次的离心收缩，各组之间的休息时间为1～2 min[37]。但目前关于离心和动态训练方案的研究较少。因此，今后的临床研究应着重于离心和动态训练，医师与治疗师在临床中可以通过选择合适的训练方式及参数，以达到大幅度增加交叉迁移现象在力量训练中的效果。

2.3检测与训练方式的一致性 交叉迁移现象的效果不仅与训练有关，还与训练和检测方式的一致性有关。Zult等[38]的研究发现，一种肌肉收缩所产生交叉迁移的效果是特定的，因为当检测时采取另一种肌肉收缩方式，就会发现交叉迁移现象产生的效果要小得多。由此可见，若要将交叉迁移现象的效果发挥至最大，制订康复治疗方案时须考虑训练方式与检测方式的一致性。在临床应用交叉迁移理念效果不理想时，可先考虑训练与检测方式是否一致，进而避免错过最佳治疗方案，影响整体治疗效果。另有大量研究表明，在力量测试中使用的肌肉动作(离心、向心或等长收缩)和训练中执行的肌肉动作对应时，肌力增加更明显[25,37,39]。即检测肌肉训练结果时，若检测与训练使用相同的收缩方法，则交叉迁移现象最为明显，换言之，如果肌肉力量的检测方式与肌肉接受训练的方式相一致，那么未锻炼侧的肌肉功能可得到最大限度的提升，如离心收缩训练后以离心力量测试效果最好。因此，在测试训练结果时，可根据不同训练方法选择对应的检测方式，以将交叉迁移现象的效果在临床评估及治疗中得到更好的应用。

3 交叉迁移现象在康复中的临床应用

随着我国全民健身的推行以及人口老龄化问题的日益加重，单侧肢体损伤和活动障碍的患者也越来越多，不仅神经系统疾病存在单侧肢体活动障碍，如脑卒中后遗症偏瘫患者；骨科系统疾病也存在单侧肢体功能障碍，如单侧膝关节骨性疾病、韧带损伤等。单侧肢体活动障碍即使进行手术，术后早期也存在损伤侧肢体制动、活动受限等问题。而早期康复对患者功能恢复和生活质量的提高至关重要，所以如何在既不违背制动原则的前提下，又能保证患侧肢体肌肉与活动功能成为关键。交叉迁移现象可在只对优势侧肢体进行训练的情况下，改善非优势侧肢体的肌肉力量和功能。大量研究表明，在脑卒中偏瘫患者中应用交叉迁移理念进行抗阻训练，不仅可以促进上肢肌肉力量与功能，而且可改善下肢的功能状况，提高患者的康复效率与生活质量[9,40-41]。同时，交叉迁移现象也被应用于单侧肢体损伤的骨科疾病康复中，如单侧骨关节炎、单侧膝关节韧带损伤等[10,18]，结果均显示通过交叉迁移现象可促进患者的早期康复，更大程度地改善患者的功能障碍。

3.1神经系统疾病 神经系统疾病中不乏存在单侧肢体活动不利，或双侧肌肉功能不对称的情况，如偏瘫、多发性硬化等，这些情况在很大程度上影响了患者的生活质量，若能利用好现存或优势侧的功能来促进非优势侧肢体力量与功能的恢复，患者的康复效果将大大提升。交叉迁移理念为这些问题的解决提供了新思路。所以临床越来越重视交叉迁移现象在神经系统疾病康复中的作用。

3.1.1脑卒中后偏瘫 脑卒中后遗症的患者常伴有单侧行走、沟通和运动功能障碍，这些最终均会影响其日常生活活动能力，降低生活质量。所以脑卒中的早期康复尤为重要，现代研究结果显示，脑卒中偏瘫后的早期康复可促进整体的康复进程，防止并发症，改善患者功能障碍，极大程度地降低致残率，使患者尽早回归社会与家庭，提高患者的生活质量[42]。然而早期患侧的主动康复较难实现，交叉迁移理念适用于单侧损伤或障碍，可在不干预患侧的情况下改善其功能状况。李霞等[9]将34例脑卒中偏瘫患者随机分为试验组和对照组，两组患者均接受常规康复治疗，其中试验组给予为期6周的健侧肢体踝背屈等长抗阻训练，结果显示训练后双侧胫骨前肌和腓肠肌最大随意等长收缩较试验前及对照组均明显改善。在另一项包括24例慢性脑卒中患者的研究中，受试者用非偏瘫侧手臂完成了5周的最大主动伸腕训练[17]。结果发现，用神经学上受影响较小的“非偏瘫”手臂进行高强度训练可以提高双侧的力量，并能改变脊髓和皮质的可塑性。可见，交叉迁移理念为脑卒中偏瘫后的康复提供了一种新思路，可在仅训练优势侧的情况下恢复患者的力量及功能，使偏瘫后的患者及时进行早期康复，提高康复效率。目前，临床基于交叉迁理念对脑卒中后偏瘫患者进行单侧训练帮助促进偏瘫侧肢体力量及功能的康复已被越来越多的人接受。尽管目前已有研究发现脑卒中患者通过单侧肢体训练可改变脊髓和皮质的可塑性[17]，但对这种可塑性的改善程度及功能开发的研究却很少，因此如何将这种可塑性与功能开发最优化成为未来的研究方向。

3.1.2多发性硬化(multiple sclerosis，MS) MS是一种中枢神经系统退行性疾病，它会破坏神经信号的传导，甚至可能完全阻断动作电位的产生。所以MS患者会伴有多种损伤和功能障碍，如步态异常、身体失衡、肌肉无力、肢体痉挛和易疲劳，这种不对称模式也会表现出双侧肌肉力量与功能的差异[43-45]。已有大量研究表明力量训练对MS患者的康复有明显效果，不仅可以改善步态异常、提高平衡能力、减缓疲劳，还可以增加肌肉力量和肢体功能[46-48]。要想全面提升康复效果，肢体两侧的功能恢复均至关重要，然而对于严重程度较大侧肢体的训练并不容易实现，且很难保证训练效果，所以临床开始在MS患者康复进程中介入交叉迁移理念。Manca等[49]将30例MS患者随机分为两组，一组直接对较严重侧进行踝背屈肌的力量训练，另一组则进行对侧踝关节背屈肌力量训练，结果显示对侧训练组MS患者的踝关节肌肉力量与功能均有明显改善，同时他们还发现交叉迁移现象所产生的效果与直接训练组差异无统计学意义。但这项研究只包含复发-缓解型MS患者，且不同功能障碍的MS患者对训练方案可能表现出不同反应，这对试验结果会产生一定影响。另有研究发现，经过6周的力量训练，直接训练与对侧训练均可产生肌肉力量的增加，但在步行速度等步态表现中，只有直接训练组有明显改善[50]。也就是说，虽然对侧力量训练并未加重肢体的不对称，但如果训练目标是改善力量以外的方面，如步态、步速等，那么在制订训练方案时则不建议直接进行对侧训练。可见，MS的力量训练的确存在交叉迁移现象，对于较严重侧无法直接训练的患者，交叉迁移技术不失为一种行之有效的康复策略，但还需进一步研究证实交叉迁移现象在MS患者不同肌群中的效果，以为交叉迁移理念在MS中的应用提供更有力的支持。

3.2骨科疾病 大多数骨科疾病存在单侧肢体受损或制动，然而长时间的缺乏活动会导致肌肉量的丢失，进而使肌肉发生萎缩，甚至会影响整个肢体的功能，所以尽早介入康复治疗尤为重要，而在康复早期面临着一个主要问题，即如何把握好“早期制动”和“尽可能地维持肌肉力量与关节功能”之间的关系。交叉迁移理念为解决这一问题开辟了新思路，使制动早期康复成为可能。目前，交叉迁移现象已广泛应用于单侧肢体损伤、骨关节炎、韧带损伤等骨科疾病的康复中，均产生了明显的效果。

3.2.1骨关节炎 交叉迁移训练为传统力量训练方案中以疼痛或关节僵硬为限制性因素的患者(如骨关节炎)提供了一种可行的选择。Onigbinde等[19]选取了21例膝关节骨性关节炎患者作为研究对象，其中受累膝关节不接受训练，而未受影响的股四头肌接受为期6周的等长收缩训练。结果显示，膝关节骨性关节炎患者患肢股四头肌等长肌力峰值较试验前明显提高。所以他们得出结论：只加强同侧同种肌肉时，对侧股四头肌存在交叉迁移现象。也就是说，交叉迁移现象在膝关节骨性关节炎的训练中是存在的，可以利用该现象改善患者症状，防止病情恶化。但该研究仅描述了肌力的变化，并未深入研究交叉迁移现象对膝关节骨性关节炎患者的症状以及生活质量的影响。一项研究对单侧膝关节骨性关节炎患者进行了为期4周的健侧膝关节伸肌力量训练干预，并与同龄健康人群进行比较，结果也显示，训练后双侧膝关节伸肌力量均有明显增加，而且双侧膝关节在疼痛、症状和生活质量方面也均有显著和持续的改善[18]。但这两项研究的样本量均较小，训练方法较为简单，今后应采取大样本、科学严谨的研究方案，更佳丰富的训练模式，以为交叉迁移理念在膝关节骨性关节炎患者早期康复中发挥重要作用提供直接有力的证据。膝关节骨性关节炎在老年人中发病率较高，为了减少全膝关节置换术带来的风险及后遗症，其保守治疗显得尤为重要。而交叉迁移理念为膝关节骨性关节炎的保守治疗提供了更好的选择，具有低风险、无疼痛的优点，未来可基于交叉迁移理念对大样本量的膝关节骨性关节炎患者进行不同方式的训练，遴选出最优的治疗方案来解决膝关节骨性关节炎患者存在的问题。

3.2.2前交叉韧带损伤 前交叉韧带损伤后，患者会出现剧烈的疼痛、关节肿胀、关节腔积液及关节活动受限等症状[51]，而前交叉韧带重建术(anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR)成为改善前交叉韧带损伤患者症状的一种有效选择。膝关节周围大多数是单关节的肌肉，主要起着稳定和活动膝关节的作用。股四头肌在伸膝环节中发挥关键作用，ACLR前患者损伤侧肢体股四头肌力量存在下降的现象，同时在ACLR后下肢异常表现中仍存在肌力下降[52]。ACLR后股四头肌无力的原因与肌肉萎缩有关，已有研究证明股四头肌横截面积与肌肉力量有密切关系[53]。

肌腱在移植后需要经历缺血坏死、血管再生和愈合的阶段，其强度在重建和移植时显著降低，如果经受的应力高出它承受的极限时，极有可能发生断裂[54-55]。而患者在ACLR后为避免韧带愈合不良需进行关节制动，因此如何找到“移植韧带良好愈合”和“尽早恢复关节功能”的最佳平衡点显得尤为重要。交叉迁移技术既可以保证一侧膝关节制动，又能通过锻炼另一侧肢体来达到增强患侧膝关节肌力以及恢复关节功能的效果。

Zult等[56]将43例ACLR后患者随机分为试验组和对照组，两组患者均进行常规术后护理，其中试验组在术后1～12周对未手术侧股四头肌进行力量训练，结果发现与常规术后护理相比，交叉迁移现象并没有显著促进ACLR后的恢复。其原因可能为交叉迁移训练(向心收缩)使用了与力量测试(等长收缩)不同的收缩模式。随后Harput等[10]就向心收缩交叉迁移现象和离心收缩交叉迁移现象对ACLR后股四头肌力量和膝关节功能恢复的影响进行了研究，结果表明，在ACLR后康复早期进行健侧向训练，可促进术后股四头肌力量恢复。在临床研究中，为了更有效地验证交叉迁移现象在ACLR后发挥的作用，应将此理念纳入ACLR后患者的康复治疗中，特别是早期康复阶段。

4 小 结

目前，对于交叉迁移现象的机制结论尚未统一，但多数研究者认为不存在肌肉肥大的现象[29-32]，该现象的产生主要为神经机制的调节，其中大脑皮质和脊髓发挥重要作用。交叉迁移现象的程度与训练方式、训练侧的增幅和检测方式有关。目前交叉迁移现象在临床和康复治疗中已得到广泛应用，且效果显著。近年来对于交叉迁移现象机制的研究大多为神经性，虽然肌源性机制已被证实，但缺少更深入的研究。且祖国医学与交叉迁移理念相结合，能否让交叉迁移现象发挥更大的作用也需要进一步探究。此外，单侧关节置换术后早期也存在单侧肢体制动的状况，交叉迁移现象能否改善患者功能状况也需要更多的研究验证。未来应更多地关注交叉迁移现象机制的深入研究、特点的进一步挖掘及应用范围的探究，以最大程度发挥交叉迁移现象的作用，让交叉迁移理念更好地应用于康复及临床中。