基于四肢联动训练的下肢血流限制对健康青年人心肺耐力、下肢肌耐力和平衡功能的影响

徐大卫，吴坚，桂沛君，谢瑛

首都医科大学附属北京友谊医院康复医学科，北京市100050

肌少症是中老年人随着年龄增长易出现的综合性退行性病变，可以导致肌力减弱，运动功能下降，跌倒风险增加[1]。临床常采用有氧运动和抗阻训练等手段进行干预[2]。根据美国运动医学会(American College of Sports Medicine,ACSM)运动测试与运动处方指南[3]：初级和中级训练者增加肌肉力量抗阻训练强度应使用60%～70% 1 RM(单次完成最大用力值，One Repetition Maximum)；增加肌肉体积(肌肥大)抗阻训练强度应使用70%～100% 1 RM。中高强度抗阻训练对健康年轻人比较适用，但对于中老年人、脏器系统疾病患者和骨关节损伤患者常常难以安全有效地完成。生理性缺血训练可以促进冠心病患者冠状动脉侧支循环的生成，降低心脏前负荷[4]。

不同于静脉与动脉均阻塞的生理性缺血训练，血流限制(blood flow restriction,BFR)训练由日本佐藤义昭博士发明，也被称作Kaatsu training[5]，通过加压带在肢体近端加压，限制远端血液回流，再配合以低强度抗阻训练(20%～30% 1 RM)，达到与中高强度训练相同的训练效果。BFR 训练通过袖带的压强和宽度调整阻断血流的强度，适宜的加压可以限制静脉血流量，且不影响动脉血流量[6]。

BFR 训练对肌肉力量增长，生长激素，睾酮分泌，血管顺应性，骨密度，胰岛敏感性等有较好的干预效果[7-8]。但是相关研究多是BFR 联合抗阻训练[9]，需要较好的依从性和动作指导。少数研究BFR联合低强度有氧训练也被证实有潜在促进肌肉肥大的作用[10]。本研究观察短期下肢BFR 联合四肢联动训练对健康青年人心肺耐力、下肢肌耐力和平衡的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2019 年12 月至2020 年3 月选取北京友谊医院在职员工20例，其中男性8例，女性12例。

纳入标准：①年龄20～30 岁；②身体状况良好；③1周内无疾病；④无消极情绪影响。

排除标准：①周围血管疾病；②感觉异常；③下肢1周内有外伤史。

脱落及剔除标准：不能按要求完成试验。

按随机数字表法分为对照组和试验组，每组10例。两组年龄、性别、体质量指数均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

所有受试者均已被告知BFR训练可能存在的风险并签署知情同意书。本研究已通过首都医科大学附属北京友谊医院伦理委员会批准(No.2020-P2-032-02)。

1.2 方法

受试者训练前先静坐5 min，测量血压和心率，然后空蹬Nust-T4r四肢联动全身功能康复训练器(美国NUSTEP 公司)1 min 热身。根据心肺运动试验(cardiopulmonary exercise test,CPET)所得无氧阈水平对应运动强度调节四肢联动的功率负荷。采用B-Strong 血流加压训练带(北京普康科健医疗设备有限公司)，绑在受试者双侧大腿根部，试验组充气至250 mmHg，对照组不加压。训练过程中，每5 分钟测量受试者血压和心率，并询问受试者有无异常感受。训练结束再次测试血压和心率后放松拉伸5 min。试验过程中如出现异常血压、心率和感受，立即停止试验。每次20 min，每周3次，共训练2周。

在干预开始前及训练结束后2 d 内评估受试者的心肺耐力、下肢肌耐力、平衡功能等指标，计算复测与初测成绩差值。

1.2.1 心肺耐力

1.2.1.1 CPET

采用Pivot CPX 运动心肺气体代谢分析系统(蝶和科技)，用四肢联动训练器连续递增功率方案完成症状限制性运动试验。受试者先静坐5 min，然后空踏热身1 min，根据受试者估计功能状态设置递增功率为10 W/min 或20 W/min，尽量使受试者在10 min 内达到最大运动功率，恢复期为6 min。

终止试验指征：目标心率达到最大心率的85%。

提前终止运动试验的指征：①受试者出现进行性加重的心绞痛、气促、喘鸣、眩晕、晕厥、下肢疼痛、发绀、苍白或感到疲劳要求终止；②随着试验功率的增加，收缩压不上升或出现下降＞10 mmHg，运动过程中血压过度升高，收缩压＞250 mmHg 和/或舒张压＞115 mmHg；③出现室性心动过速、多源性室性期前收缩、Ⅱ度及Ⅱ度以上房室传导阻滞或窦性停搏等严重心律失常；④心电图出现ST 段压低＞0.2 mV或抬高≥0.1 mV[11]。

记录无氧阈水平运动强度、耗氧量、代谢当量及峰值耗氧量。

1.2.1.2 6分钟步行测试

6 分钟步行测试作为CPET 补充评估，更具功能性，更接近日常生活活动水平[12]。跑道长30 m，受试者在6 min 内以最快速度往返步行，记录行走距离。具体方法参照美国胸科学会《6 分钟步行试验指南》[13]执行。

1.2.2 大腿围

受试者两腿分开，与肩同宽，两腿平均负担体重。分别记录两腿髌骨上方15 cm水平大腿周径。

1.2.3 下肢肌耐力

1.2.3.1 靠墙静蹲

受试者靠墙站立，双手自然放在体侧，双脚与肩同宽，脚尖向前，躯干紧贴墙壁下蹲，骨盆中立位，小腿与地面垂直，屈髋屈膝90°。记录受试者维持姿势的最长时间。

1.2.3.2 座椅试验

受试者背对椅子站立，双手交叉放在胸前，测量小腿长度，将座椅调至略低于腘窝高度，双脚与肩同宽，脚尖向前。受试者尽量保持躯干稳定，向下坐实椅子，但不靠住椅背，1 min 内尽可能多次完成起坐[14]。记录1 min内坐站次数。

1.2.4 平衡功能

采用功能性前伸试验进行平衡功能测试。受试者站立，前屈肩关节90°，肘关节伸展，腕关节中立位，握拳，保持平衡，上肢尽可能向远处伸展，足跟不能离开地面，记录最大前伸距离[15]。

1.3 统计学分析

采用SPSS 22.0 进行统计学分析。数据符合正态分布，以()表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

所有受试者均完成训练，无脱落。训练前，除无氧阈代谢当量外，两组心肺耐力、下肢肌耐力、大腿围和平衡功能比较均无显著性差异(P＞0.05)。训练后，两组心肺耐力和下肢肌耐力均改善(P＜0.05)，大腿围和平衡功能均无变化(P＞0.05)；试验组下肢肌耐力改善程度优于对照组(P＜0.05)。见表2～表4。

表2 两组训练前后心肺耐力比较

表3 两组训练前后下肢肌耐力比较

表4 两组前后大腿围和平衡功能比较

3 讨论

本研究发现，下肢短期BFR联合四肢联动训练干预后，受试者心肺耐力和下肢肌耐力显著提高，试验组下肢肌耐力的改善效果优于对照组，但是两组间心肺耐力、大腿围和平衡功能的改善程度组间比较均无差异。

BFR 训练中，通过对肢体近端适当加压，配合低强度的肢体训练，造成肢体局部血液回流受阻，形成局部静脉池效应，增加局部代谢压力，从而改变血流动力学。加压过程中，乳酸等代谢物堆积，导致肌肉相关感受器刺激大脑分泌生长激素等，促进肌肉合成，从而达到使肌肉体积肥大、肌力和肌耐力增长的目的[16]。已有相关研究指出BFR 训练可能的风险：由于长时间压力过大，可能导致淤血出现，严重可能会造成静脉血栓；不适当的加压训练计划还可能表现出呼吸加快、面色苍白、出冷汗等全身症状，甚至出现短暂肢体麻木、晕厥现象[17]。也有研究证明[18-19]，BFR 训练安全性较高，在各种慢性疾病或系统疾病受试者中应用，出现静脉血栓、肺栓塞、横纹肌溶解的风险很低。

本试验观察BFR联合四肢联动训练的方法和操作流程的安全性，为后续试验提供参考。试验结束后，受试者未出现不良反应。但中老年患者和健康青年人身体条件不同，还不能完全明确BFR训练在中老年患者中使用的安全性，需要在后续研究中保证操作规范，密切关注受试者的身体状态，避免不良反应的发生，确保试验安全有效。

BFR训练的前期研究以BFR联合低强度抗阻训练为主，在竞技体育、运动健身领域中被广泛使用，近年来应用在康复医学领域[20]。刘莉等[21]将77 例关节镜术后患者分为加压训练组和对照组，在术后15 d 进行为期2 周的低强度(30%1 RM)抗阻训练，结果发现加压组下肢肌力、膝关节功能评分和大腿周径显著优于对照组。Cook 等[22]将36 例平均75.6 岁受试者随机分为低负荷加压组(30% 1 RM)、高负荷加压组(70% 1RM)和对照组(柔韧性训练)，进行每周2 次、共12 周力量训练，结果发现低负荷加压组和高负荷组均显著改善股四头肌横截面积和最大自主收缩力量，且两组间无显著性差异。BFR 联合低强度抗阻训练虽然可以有效增加肌肉力量和肌耐力，但是需要较好的依从性和动作指导，不易长期坚持，尤其对于中老年人、肌少症患者、脏器系统疾病患者等，很难保证安全有效地完成训练。

有氧运动是提升心肺耐力的主要运动方式[23]，包括平地步行、功率自行车、跑台、四肢联动等。有研究报道，BFR 联合有氧运动不会对心肺耐力有特殊改善，但可以获得显著的肌力和肌耐力增长[24-25]。Abe等[24]将18 例男性分为加压组和对照组，进行每周2 次共3 周的间歇步行训练，结果显示加压组血清生长激素和大腿肌肉横截面积显著增加；将19例中老年人分为加压步行组和对照组，加压组进行每周5 d共6周的跑步机步行训练，结果显示两组峰值耗氧量没有变化[24]。另外，Clarkson 等[25]研究发现，老年人加压低强度步行训练与常规步行训练相比更能提升肌耐力及运动功能(30 s 座椅试验、台阶测试等)。这与本试验结果一致。

多项研究结果表明[26-28]，BFR 联合有氧训练对体弱者和老年人提升心肺耐力和肌肉力量可能是一个潜在有用的方法。但是既往研究大多采用统一的有氧训练强度对受试者进行干预，由于每个人的心肺耐力存在个体差异，这样不能保证每例受试者都是在相同的运动强度下进行实验。本试验通过CPET 准确评估每例受试者无氧阈水平对应的运动强度，保证训练过程中每例受试者相对自身都有相同的运动强度，减少了不同受试者身体素质差异带来的影响。运动类型选择四肢联动训练较常规步行、功率车训练更安全，适合在中老年人、脏器系统疾病患者、步行和平衡功能障碍患者等群体中进一步推广。

已有研究证明[29]，下肢肌力训练可以改善老年人平衡能力；但是，平衡功能需要感觉系统(前庭觉、本体感觉、视觉)和运动系统(肌力、肌耐力等)共同作用[30]，下肢肌力、肌耐力只是影响因素之一。由于本试验受试者为健康年轻人，下肢肌力、肌耐力和平衡功能在正常水平，且训练干预时间仅2 周，这可能导致平衡功能和大腿围没有明显改善。

本试验为BFR训练应用于老年肌少症康复、脏器康复等临床康复领域的前期研究，提示在临床康复中，针对中老年人、脏器系统疾病等并发肌少症的患者可以将BFR联合四肢联动作为提高心肺耐力和下肢肌耐力的康复方法。在BFR训练过程中，保证操作规范、关注患者身体状态、避免不良反应，可能会让患者在低负荷的运动强度下安全有效提升心肺耐力和下肢肌耐力。由于样本量较小，且实验对象为年轻人，还不能明确BFR训练在老年康复、脏器康复等领域中的实际效果，下一步应继续扩大样本量，增长干预时间，进一步验证下肢BFR联合四肢联动训练对中老年人、脏器系统疾病患者、步行及平衡功能障碍患者等群体运动功能长期干预的效果，为老年康复、脏器康复提供切实有效的康复指导。

综上所述，BFR 联合四肢联动训练可进一步提高年轻人下肢肌耐力，可以为中老年人、脏器系统疾病等并发肌少症的患者临床干预提供一定参考。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。