血流限制训练对老年人下肢力量和行为能力影响的Meta 分析

吴嘉欣，郁天成，王国祥

（苏州大学 体育学院，江苏 苏州 215000）

随着年龄的增长，部分老年人的肌肉质量减少，肌肉力量降低［1］，致使其日常坐、站、步行等日常生活行为能力受限，严重影响其生活质量，甚至增加摔倒与死亡的风险。 然而，较强的肌肉力量在老年人完成坐起、蹲起、站立、步行等功能性动作中有着举足轻重的作用。 老年人进行身体训练，尤其是肌肉力量训练的目的最终回归于坐、站、行等身体行为能力。 有研究表明，较强的肌肉力量可以预防老年人跌倒［2］。大负荷、规律性抗阻运动可以增加老年人肌肉质量及肌肉力量， 改善其行为能力［3-4］。 美国运动医学院推出的《老年人运动测试和处方指南》中指出，为维持肌肉质量与力量，老年人应当进行中等强度到大强度之间的抗阻训练。 但是，在老年人骨质和肌肉质量减少的现实情况下， 尽管高负荷抗阻训练可以对肌肉质量和肌肉力量产生较好的改善效果， 但其产生的运动负荷可能会超过老年人可以承受的范围，有较高的安全风险。 低负荷抗阻训练产生的应力较小，但与高负荷抗阻训练相比，不能对肌肉质量和力量产生相似的改善效果［5］。

血流限制训练通过在肢体上绑缚压力带等形式， 减少动脉血输入，限制静脉血流出，在此期间进行中低负荷训练，可以促进肌肉生长，增强肌肉力量［6］。 目前，有证据表明：血流限制训练在增加肌肉质量、力量，减轻疼痛等方面具有良好的应用效果［7-8］。 在进行合理的风险评估之后，使用适合的压力，可以成为老年人群缓解肌肉骨骼成分减少的方式［9］。相比较于高负荷抗阻训练，在设定的动脉闭塞压下，血流限制训练具有低强度、高效益、安全性高的特点，比较适合应用于老年人群进行肌肉力量干预。 但就目前而言，血流限制训练广泛开展于青壮年人群，在老年人群中开展的研究较少。 且相关研究表明，抗阻训练对老年人身体行为能力不能产生显著的正向效益［10］。因此， 血流限制训练能否改善老年人肌肉力量和身体行为能力需要进一步研究。

本文旨在通过肌肉力量、Timed Up and Go Test（TUGT）和30s 座椅起立测试 （Time Chair Rise） 这 3 项结局指标， 使用meta 分析明确血流限制训练对老年人肌肉力量和有关坐、站、步行的身体行为能力的影响。

1 资料与方法

1.1 文献检索策略

使用计算机对特定数据库 （中国知网、 万方、 维普、PubMed、Science Direct、Google Scholar、Cochrane Library、EBSCO）进行文献检索。 检索与老年人血流限制训练相关的肌肉力量、身体功能、行为能力等方面的文献。 检索时限为数据库建库至2021 年9 月14 日。 中文数据库以“血流限制训练、加压训练、老年人”为主题词进行检索；英文数据库以“主题词+自由词”的方式进行检索，具体检索式如下:（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 纳入和排除标准

1.2.1 研究设计

纳入文献的研究设计均为随机对照试验（RCT）。

1.2.2 研究对象

纳入文献的研究对象为年龄在60 岁以上的人群， 无性别、国籍限制，自愿参与实验全过程。

1.2.3 干预措施

对实验组实验对象进行血流限制训练， 体育锻炼的形式与血流限制的部位及压力不限；对照组去除血流限制，其他条件不限。

1.2.4 结局指标

用于描述肌肉力量的指标：等速肌力、等长肌力；

用于描述身体行为能力的指标：TUGT， 30s 座椅起立测试。

1.2.5 排除标准

①综述、病例、评论等非随机对照试验；

②重复发表的文献；

③通过各种方法最终无法取得全文或有关结局指标数据的文献；

④文献质量较低的文献（PEDro≤5）。

1.3 文献筛选和资料提取

在数据库根据检索式进行检索之后， 将结果导入Zotero软件进行文献管理与排重。 根据文献的纳入和排除标准对文献进行筛选。 筛选流程如下：①在Zotero 软件中根据文献的题目与摘要的内容判断是否符合纳入标准，进行初步筛选。②下载初步筛选出的文献并通读全文，再次筛选。 每个步骤由两名研究员独立进行，完成后比对纳入结果，筛选出两位研究员判断结果不一的文献，由第三名研究员参与讨论是否纳入，最终确定纳入的文献。

1.4 质量评价

使用物理治疗证据数据库 （Physiotherapy Evidence Database，PEDro）量表进行文献质量评价。量表共纳入11 项评价标准，包括文献内部真实性、外部真实性及统计信息［11］。 量表以分值作为评价标准，满分为10 分。 若评分≤5 分，则文献质量低；若评分＞5 分，则文献质量高。 由两名研究员单独进行文献质量评定，独立完成后进行双人复核，若有分歧由第三位研究员参与讨论决定。

1.5 统计学分析

使用Review Manager 5.4 进行meta 分析， 以标准化均数差SMD（standardized mean difference） 和 95%置信区间（95%CI）作为效应指标。每项数据分析前以I2检验研究结果之间异质性程度，作为合并效应量的效应模型的选择指标：以I2=50%为界限，小于50%表示异质性低，大于50%表示异质性高。 异质性较低，采用固定效应模型合并效应量。 反之，则采用随机效应模型合并效应量［12］。 若文献结果之间异质性程度较高，则采用亚组分析或进行敏感性分析，确定异质性来源。 最终异质性来源无法确定的，进行描述性分析。 合并效应量显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 文献的检索与筛选

在所有列出的数据库中，共检索文献836 篇，其中中国知网 24 篇， 维普数据库 6 篇， 万方 32 篇，PubMed 100 篇，Science Direct 27 篇 ，EBSCO 46 篇 ，Cochrane Library 135 篇 ，Google Scholar 463 篇， 另在阅读参考文献过程中检索获得3篇符合纳入标准的文献。 在Zotero 软件中删除重复文献74 篇后，通过阅读题目与摘要，筛选出53 篇可能符合纳入标准的文献。 将筛选出的文献下载并通读全文，根据是否讨论结局指标与使用PEDro 量表评价的文献质量结果综合筛选， 最终纳入符合要求的文献12 篇。 文献筛选流程图见图1。

图1 研究的文献检索流程图

2.2 纳入研究的基本特征

纳入文献包含中文文献1 篇，英文文献11 篇，总计受试者350 名。 由表1 可知， 纳入的研究中实验组干预措施包括“血流限制训练+步行训练”“血流限制训练+抗阻训练”“血流限制训练+功能训练”“血流限制训练+力量训练”“血流限制训练+低负荷动作训练”。 干预周期为 2～5 次/周，6～16 周。

表1 纳入文献的基本特征

2.3 纳入文献的方法学质量评价结果

由表2 可知，纳入文献的质量较高，PEDro 评分分布于6～10 分。

表2 基于PEDro 量表的方法学质量评价结果

2.4 Meta 分析结果

血流限制训练可以显著提高老年人股四头肌等速肌力及等长肌力，同时可以显著改善TUGT 测试的结果，但对30s 座椅起立测试的测试结果无法产生显著影响。

2.4.1 血流限制训练对老年人肌肉力量的影响

1）基于下肢等速肌力测试的meta 分析

4 项基于下肢等速肌力测试的研究报告了血流限制训练对老年人肌肉力量的影响，包含7 项测试，共纳入164 名受试者，其中血流限制组85 人，对照组79 人。 经随机效应模型检验：df=6，p=0.26，I2=22%，表明研究结果之间异质性较低。因此选取固定效应模型合并效应量， 研究结果总体显著性水平SMD=0.34，95%CI：0.02～0.65，p=0.04，p＜α。 说明血流限制训练可以显著提高老年人的下肢等速肌力。 检验结果见图 2。

图2 血流限制训练对老年人下肢等速肌力影响的森林图

2）基于下肢等长肌力测试的meta 分析

3 项基于下肢等长肌力测试的研究报告了血流限制训练对老年人肌肉力量的影响，包含5 项测试，共纳入168 名受试者，其中血流限制组82 人，对照组86 人。 经随机效应模型检验：df=4，p=0.77，I2=0%， 表明各研究结果间的异质性较小，因此选取固定效应模型合并效应量。 研究结果显示：SMD=0.61，95%CI：0.30～0.93，p＝0.000 1，p＜α，说明血流限制训练可以显著改善老年人下肢等长肌力。 检验结果见图 3。

图3 血流限制训练对老年人下肢等长肌力影响的森林图

2.4.2 血流限制训练对老年人身体行为能力的影响

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

6 项基于TUGT 测试的研究报告了血流限制训练对老年人身体行为能力的影响。 6 项测试共纳入164 名受试者，其中实验组 79 名， 对照组 85 名。 经随机效应模型检验：df=5，p=0.06，I2=37%，表明各研究结果之间的异质性较小，因此选取固定效应模型合并效应量。 结果显示：SMD=-1.10，95%CI：-1.44～-0.76，p＜0.000 01，p＜α， 说明血流限制训练可以显著提高老年人TUGT 测试的结果，改善身体活动能力。 检验结果见图4。

图4 血流限制训练对老年人TUGT 影响的森林图

2）基于30s 座椅起立测试的meta 分析

4 项基于30s 座椅起立测试的研究报告了血流限制训练对老年人身体行为能力的影响。4 项测试共纳入受试者56 名，其中实验组29 名，对照组27 名。 经随机效应模型检验：df=2，p=0.79，I2=0%，表明各研究结果之间异质性较小，因此选取固定效应模型合并效应量。 研究结果显示：SMD=0.43，95%CI=-0.11～0.96，p=0.12，p＞α，说明血流限制训练对老年人 30s 座椅起立测试的结果在统计学上不产生显著差异。 检验结果见图5。

图5 血流限制训练对老年人30s 座椅起立测试测试影响的森林图

2.5 发表偏倚检验

根据结局指标分类对纳入的文献使用漏斗图进行发表偏倚检验。 等速肌力组和TUGT 组分别发现一篇文献存在发表偏倚风险。 分别对其进行敏感性分析之后，发现其对纳入文献异质性及总效应量的影响较小，故仍然将其纳入分析文献中。等长肌力组的漏斗图对称分布， 表明纳入的文献不存在发表偏倚。 30s 座椅起立测试组的漏斗图对称分布，表明纳入的文献不存在发表偏倚。 检验结果见图 6。

图6 基于结局指标分类的文献发表偏倚检验

3 讨论

3.1 肌肉力量

血流限制训练对肌肉力量的影响基于机械转导［25］、肌肉损伤［26］、激素水平［27］、细胞肿胀［28-29］、活性氧［30］、Ⅱ型肌纤维重组［31］等因素，这是诱发肌肉力量增长的直接因素。 这些因素的产生可以根据其发生机制分为代谢应激和机械张力两大类。代谢应激和机械张力可以看作是这些因素的启动信号， 对肌肉力量增长起介导作用。

3.1.1 代谢应激的介导作用

代谢应激是指经肌肉训练后肌细胞内代谢产物迅速累积，最终诱发肌肉质量以及肌肉力量增长［32-35］。 代谢应激与抗阻训练有直接联系［36］，且在血流限制的条件下，这种联系更加紧密：代谢应激的指标血乳酸浓度［33，37］，无机磷酸盐和肌肉内PH［38］显著高于其他组。 代谢应激通过影响全身激素水平、细胞肿胀、活性氧以及快肌纤维补充等因素，介导肌肉力量发生增长。

代谢应激程度增加会引起全身激素水平的剧烈反应：经血流限制训练，全身生长激素（GH）［33-34，39］和胰岛素样生长因子（IGF-1）［40］显著增加。但是，肌肉蛋白合成增长与生长激素、胰岛素样生长因子的增长无关［41-42］。 因此，代谢应激导致的全身激素水平的增加可能不是造成肌肉力量增长的原因。 相反，机械张力诱导的局部激素的增长发挥了显著作用。

代谢应激状态下，肌细胞周围代谢产物增加，造成细胞肿胀，使细胞膜内外压力梯度产生变化，有利于血液再次流向肌细胞（血液再灌注），使细胞膜上相应的渗透压传感器启动信号应答，激活蛋白质合成途径，最终促成肌肉力量增长［28-29］。也有研究认为，细胞发生肿胀，卫星细胞增殖分化，促成肌肉力量增长［43］。 因此，虽然目前学界认可细胞肿胀可以促进肌肉力量增长，但其作用机制仍未达成一致。

代谢应激状态使得细胞内活性氧含量增加。 活性氧在肌肉力量增长中发挥重要作用，是促进肌肉增长的重要因素［44］。缺氧环境以及细胞肿胀导致的血流再灌注可以显著增加活性氧含量［45-46］。 尽管在高机械张力的作用下也可以导致活性氧的增加，但血流限制训练引发的机械张力仍然较小，不足以引起活性氧含量变化［33，47］。因此活性氧诱发肌肉增长仍然归于代谢应激的机制。

代谢应激诱发的快肌纤维的补充是血流限制训练增长肌肉力量的重要因素。 较慢肌纤维而言，快肌纤维耗氧量小，产生的肌肉力量大，一般只在大强度运动中重点募集［48］。 然而，尽管血流限制训练只是中小强度， 但其产生的代谢产物和低氧环境使得快肌纤维得到了募集和补充［31，49］。

3.1.2 机械张力的介导作用

研究发现高强度抗阻训练中存在较大的机械张力， 这是高强度抗阻训练可以诱发肌肉力量增长的主要原因。 血流限制训练诱发机械张力的增长，最终促进肌肉力量增长［50-51］。 机械张力可以最大程度激活肌纤维上机械转导通路， 提高局部激素水平，促进肌肉损伤恢复与增长。

机械张力通过机械转导通路将机械信号转换成化学信号。 机械转导过程中，细胞膜上的机械感受器将机械信号转变成化学信号，调整细胞内肌肉蛋白的合成与分解代谢平衡，使之向合成方向偏移［25］。

机械张力可以提高局部激素机械生长因子（MGF）的分泌。MGF 是IGF-1 的亚型，只有MGF 可以在机械刺激或细胞损伤后激活［52-53］。 MGF 开放蛋白合成通路促进肌肉蛋白合成［54］，通过卫星细胞增殖分化介导肌细胞生长和肌肉力量增加［55］。 这也是机械张力促进肌肉损伤恢复和增长的机制。

3.1.3 代谢应激和机械张力介导作用的发挥方式

代谢应激和机械张力在诱发肌肉力量增长方面产生的效益是叠加、协同的关系，只是受训练强度的影响，在对肌肉力量增长的直接因素的影响上存在程度上的差异。 有研究认为：低强度训练中，代谢应激占主要作用；中高强度训练中，机械张力占主要作用［56］。 更明确的代谢应激与机械张力的合作关系仍待进一步研究。

3.1.4 训练强度差异与肌肉增长变化

在纳入的研究中， 我们观察到即使在更少的训练频次与时间下，中等运动强度研究［13］中仍然观察到了长时间低强度研究［19］中相似的肌肉力量增长变化率。 中等强度的血流限制训练可以更有效地结合代谢应激和机械张力两大机制， 产生最大幅度的肌肉力量增长［56］。 神经肌肉募集程度可能是大、小强度训练造成力量增长差异的原因： 高强度抗阻运动过程中检测到的表面肌电振幅远大于血流限制训练组［51］。

3.2 身体行为能力

基于TUGT 和30s 座椅起立两项行为能力测试， 本项meta 分析对血流限制训练对老年人坐站转移和步行相关身体行为能力的影响进行了综合分析。TUGT 测试要求受试者从椅子（椅高约45cm，扶手高约20cm）上起立向前行走3m，并原路返回回到原位坐下， 以完成整个实验的时间为测试结果；30s 座椅起立测试要求受试者从坐姿（椅高约40cm）开始，双手交叉于胸前尽可能快速地完成“站立—坐下”的动作，以30s内完成整个过程的次数作为测试结果。TUGT 和30s 座椅起立测试可以用来综合反馈下肢平衡能力、协调能力、步行功能、肌肉力量、肌肉耐力等，可以用于有关老年人坐、站、步行的身体行为能力的评价［57-58］。

已有的研究表明， 血流限制训练可以显著提高TUGT 和30s 座椅起立测试的测试结果［13，16，21，23］。 但是，针对身体行为能力进行的meta 分析较少。 本项meta 分析显示血流限制训练可以显著改善TUGT 功能测试的结果， 但对30s 座椅起立的测试结果无法产生显著效益。 这与Batista 等人的研究结果有所出入： 血流限制训练并不能显著改善老年人的身体行为能力， 老年人身体行为能力的改善是与力量的改善没有直接联系［59］。 因为在没有进行血流限制的抗阻训练实验中，发现力量增长的同时， 并没有观察到受试者行为能力的改善或仅观察到中度改善［10，60］。 而本研究观察到了 TUGT 测试结果的显著改善，且在本研究30s 座椅起立测试组别的研究中，纳入文献的干预措施均不为力量训练。 30s 座椅起立测试要求受试者在30s 内尽可能多地重复“站立—坐下”的过程，需要有较强的下肢肌肉力量、肌肉耐力和身体平衡能力，需要股四头肌进行力量支持。 这可能是本研究中30s 座椅起立测试组改善效益不显著的原因。 鉴于此，血流限制训练是否可以改善老年人身体行为能力仍需研究者进一步探讨。

4 结论

血流限制训练可以改善老年人下肢肌力， 可以作为老年人增加肌肉质量和力量的措施。 但是最适合老年人的血流限制训练的强度及其他影响因素仍需进一步确定。 研究者们需要建立科学、统一、全面的老年人身体行为能力评价体系，用于明确老年人身体行为能力的定义与评价。