血流限制训练对中老年膝骨性关节炎治疗探究

陈昆 河南理工大学体育学院

伴随着年龄的增长，中老年人最常出现的运动疾病之一就是膝关节骨性关节炎。关于中老年膝骨性关节炎的治疗方法目前有多种治疗手段，从保守治疗到手术治疗，各有侧重不尽相同。下肢肌肉萎缩和肌肉无力是患有膝关节骨关节炎和经历膝关节术后常见的问题。为使患者膝关节周围力量恢复到相对正常水平，进行一定强度的抗阻训练是必不可少的，有研究显示在运动训练中增加肌肉体积所需的最小阻力负荷为 70%-85%1RM（repetition maximum，RM），提高肌肉力量则至少需要60%-70%1RM 强度。对于中老年膝骨性关节炎患者，由于膝关节力学结构紊乱，在进行较大阻力运动时极容易出现疼痛，而不能配合完成训练。因此，探索针对膝关节功能训练更加有效的方法，显得尤为重要。当前国外流行一种新式训练方法，在阻止下肢血流的前提下，进行膝关节抗小负荷阻力进行训练，进而改善膝关节功能状态，以提升其运动表达能力，该技术在国内称为血流限制训练。

一、血流限制训练

（一）血流限制训练的概述

血流限制训练（Blood Flow Restriction Training，BFRT）是由日本教授佐藤义昭于1966 年提出，伴随着大众体育运动的兴起，近些年来备受医学界与体育界的关注。血流限制训练通过特制的设备对肢体近端进行加压，从而限制肢体内血液的流动，血流限制（Blood Flow Restriction，BFR）处理后，采用20%-30%1RM 最大重复力量（1Repetition maximum，1RM）进行抗阻训练。加压训练的新兴运动理念提出后，是对传统高强度抗阻训练模式的挑战，不仅改变了训练的控制要素，也深深地影响着未来力量训练的发展变化。采用此种方法既能很好地避免高强度抗阻训练所存在的各种风险，又能达到和高强度抗阻训练相似的效果，该方法正逐步向肌肉骨骼损伤康复中应用。

（二）血流限制训练的作用机制

传统力量训练中引起肌肉生长变强的运动强度至少应超过70%1RM，而血流限制训练结合较低强度的运动量就可以诱导肌细胞肥大，肌肉力量增强。目前有许多实验研究试图对血流限制训练可能的内在机制进行解释，但目前仍未有明确定论。虽然目前产生决定性作用的机制尚不清晰，但当下主要认为是机械应力和缺血缺氧环境中代谢应激两种生理机制，且这两种生理机制相互协同作用，影响内在多条生物信息通道，刺激机体分泌相关因子，促进肌肉细胞肥大增生。

骨骼肌因受到机械压力负荷的影响导致机械应力发生改变，诱导各种信号通路激活显著，促进肌肉细胞肥大生长。有研究显示，血流限制训练主要通过MAPK 信号传导增加蛋白质合成来促进肌肉肥大，同时通过抑制蛋白酶体和肌肉生长抑制素，防止肌肉萎缩。此外，mTOR 信号通路的激活也是一种重要的细胞生长机制，可帮助解释经血流限制训练之后肌肉蛋白合成增强的过程。在人体骨骼肌细胞中IGF-1 激活蛋白激酶（Akt）的产生，其诱导雷帕霉素靶蛋白（mTOR）刺激蛋白质进行翻译，从而制造更多的肌蛋白细胞。

代谢应激水平增加是肌肉细胞生长的另一主要机制。一项试验研究显示，持续性血流限制训练过程中肌内代谢物质、pH值以及快肌纤维募集的变化与高强度训练类似，其表现出与高强度阻力训练相同的代谢应激水平。多余的肌内代谢物，可能是引起生长激素分泌水平变化的原因。

（三）血流限制训练的应用

1.竞技体育领域

体能是竞技能力构成的核心要素之一，体能训练过程力量素质是练习环节的重中之重。在竞技体育中，某些运动项目的取胜关键就是肌肉力量，所以，采取高效率增强肌肉力量的训练方式是运动训练的核心问题。传统大强度抗阻训练是目前公认的力量训练方式，但传统力量训练也表现出明显的缺点，如训练周期长、训练强度过大、易造成肌肉关节损伤等。然而加压训练可以弥补传统力量训练的不足，它具有训练强度小、练习时间短、力量增长快的优势。有研究显示，在一些运动项目中加压训练可以替代传统阻力训练，且训练强度更小、训练时间缩短、运动损伤概率更低。所以，加压训练在竞技运动领域有较大的发展空间，且有更多的训练问题可以进行研究探讨。

2.康复医学领域

伴随着加压训练的研究不断深入，有学者意识到加压训练的生理机制对运动疾病的后期恢复有重要的积极意义。有学者尝试将加压训练应用在运动损伤后的骨关节康复与脑损伤后的功能康复以及高血压等慢性疾病的临床恢复，其取得良好临床疗效，引发医学界广泛关注。临床医学研究显示，将膝关节术后恢复患者的康复训练中增加两周的加压训练，其结果评定发现加压训练组优于传统康复训练组。另外一项关于膝关节临床研究中发现，在进行加压训练后膝关节原有的疼痛和积液得到缓解，膝关节运动功能明显改善。

3.航空航天医学领域

综上所述，运动训练是限制血流训练目前应用最广泛的领域，其训练目的主要是增加肌力、促进肌肉肥大、防止肌肉萎缩、改善有氧运动能力等，多项实验证明限制血流训练与高负荷运动训练结果相似。通常认为使用40%-80%的肢体闭塞压进行血流限制训练安全且有效。在血流限制与抗阻训练联合使用时，一般认为20%-30%1RM 的低强度抗阻训练可以明显增加肌肉的体积和强度，达到高强度抗阻训练相似的效果。限制血流训练可应用在急性损伤、慢性损伤、日常训练以及术后康复当中。有实验显示血流限制训练还可以减轻病损部位疼痛，增强肢体本体感觉，这一技术优势，非常适合中老年膝关节骨性关节炎的治疗。

二、膝关节骨性关节炎

（一）膝关节骨性关节炎的概述

膝关节骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是全球共同面临的公共卫生问题。流行病学显示，我国KOA 的患病率在5.4%-30.5%，多发于中老年患者，女性发病率高于男性。该病容易导致慢性残疾，极大地影响患者的身心健康。随着我国社会老龄化不断加剧，该病在我国的发病率呈逐年增长趋势。膝关节骨性关节炎是严重影响中老年患者生活质量的一种骨关节疾病。其病理学特点为关节软骨的变性、皴裂、软骨下骨硬化和囊性变，以及关节边缘性的骨质增生、骨赘形成。其表现特征主要以屈膝负重活动时疼痛加重为特征，具体表现为步行或上下楼梯时疼痛加重，膝关节水肿明显，活动时有摩擦音，可出现关节畸形、关节活动度下降甚至关节完全不能活动，丧失关节活动功能。当前诊断主要依靠临床表现和影像学检查，磁共振成像对该疾病的诊断有很好效果。

（二）中老年膝关节骨性关节炎的形成因素

膝关节骨性关节炎是一种以退行性病理改变为基础的慢性进行性关节疾病，骨性关节炎与年龄、肥胖、炎症、创伤及遗传因素有密切关系。

1.年龄

膝关节骨性关节炎发病率伴随年龄增长而升高，以膝关节软骨退行性变较为常见，其关节长期积累性劳损是主要致病因素。

2.体形肥胖人群

流行病学研究数据显示，膝关节骨性关节炎的发病率与体重肥胖值成正相关。肥胖人群体质量增加直接导致膝关节机械性磨损加重，此外，下肢肌肉力量、身体力线、步态模式等相互之间的关系，均可以对膝关节周围的力学分布造成影响。

3.从事特殊行业人员

某些特殊的职业在工作中会长时间对关节软骨施加高强度应力，从而导致关节软骨磨损，进而导致骨性关节炎的形成。诸如，职业舞蹈运动员、职业体育运动员以及从事高强度体力运动的工作人员。

4.膝关节外伤史

膝关节遭受意外损伤后，可能会对关节周围韧带以及半月板造成损害，甚至可能出现骨折。膝关节损伤导致关节的结构功能紊乱，膝关节内部压力失衡，增加关节软骨负荷，进而导致膝关节骨性关节炎。

（三）中老年膝关节骨性关节炎的常用治疗手段

针对中老年膝关节骨性关节炎的治疗种类比较多，治疗方式可以分为保守治疗与手术治疗；治疗理论模型分可分为中医治疗模型与西医治疗模型。

1.保守治疗方法

保守治疗的方法有很多，常用的治疗方法如下：

（1）药物治疗：药物治疗是临床中最常用的方法，主要临床目的是改善症状与改变病情发展。一般会使用：镇痛药、非类固醇类抗炎药（NSAIDs）、糖皮质激素关节内注射、维生素C、硫酸氨基葡萄糖、双瑞醋因、透明质酸钠、骨重吸收药等。此外，中医药在治疗膝关节骨性关节炎方面也有非常成熟的治疗方法。

（2）物理治疗：一般选用超短波、中频电、磁疗、冲击波、偏振光等物理元素进行治疗。

（3）运动干预：通过运动的方式，改善膝关节周围的组织张力，调节膝关节在运动中的力学分布。通常会强化股四头肌、臀肌、增强核心稳定等。

2.手术治疗方法

必要的时候选择手术治疗，一般选择关节镜手术、截骨矫形术、单髁置换术、全膝关节置换术。

三、血流限制训练在中老年膝关节骨性关节炎的应用方案

多项研究报告显示，血流限制训练具有和高强度抗阻训练较为相似的效果，肌肉的维度和肌肉的力量都有明显的提高，且避免了训练过程中的膝关节疼痛出现；其效果远比单纯低强度抗阻训练要好的多。在实践应用中，血流限制训练的收益效果受到血流限制程度和训练变量以及个体特征差异的影响，主要包括训练负荷、训练强度、训练时间、训练频率、限制压力、袖带宽度和肢体围度。

（一）训练负荷

在血流限制训练的过程中，一般选取的负荷量偏小，目前常采用的运动负荷量为20%-30%1RM，实验数据显示，血流限制训练联合低负荷抗阻训练可以有效增强肌肉力量，减轻关节疼痛。Ferraz 等在一项对比试验中，把48 例膝关节骨关节炎患者随机分为30%1RM 的低强度训练组和80%1RM 高强度阻力训练组。两组患者均进行12 周运动训练后，实验数据显示，血流限制训练组和高强度阻力训练组股四头肌肌肉力量和膝关节运动功能均得到提高，且血流限制训练组患者疼痛改善效果显著。这样的结局可能与血流限制训练选择的小负荷量有关，避免了膝关节在运动中承受较大的压力冲击。

（二）训练强度

目前关于血流限制训练的试验研究中，常用到的运动强度方案为：一个训练过程分4 组完成，共重复练习75 次，第1 组重复30 次，后3 组分别重复15 次；还有一些试验会选择3-5 组训练方案，每组10-30 次不等；在查阅文献资料中还发现有些试验方案选择运动至力竭的运动强度。

（三）训练频率

目前大多试验训练选择每周3-4 次，持续训练时间2-15周不等。试验研究显示，每周练习3 次，持续训练2-4 周，患者伸膝和屈膝峰力矩显著增加，功能得到改善。

（四）间歇时间

在血流限制结合低负荷抗阻训练过程中，普遍采用30-60s，有部分研究实验组选择间歇3min。在实验训练过程中，为保证充分的血管阻塞，一般建议组间休息时保持持续加压。

四、血流限制训练的安全性

从目前的文献报道看，血流限制训练的不良事件发生率较低，但也有一些学者指出在训练后，可能会导致延迟性肌肉酸痛、肢体麻木、甚至横纹肌溶解等不良反应，存在一定风险。日本学者对一项超过12000 名的受试对象进行加压训练研究调查，该调查数据显示，加压训练后副作用出现较少（症状包括：头晕、麻木、瘙痒），且在本次大规模实验中未出现严重不良事件（诸如血栓或脑梗死等）。同时，有学者提出延迟性肌肉酸痛、横纹肌溶解很有可能是因为个体不经常运动的常有反应，与该训练方法无关。训练过程中出现的肢体麻木现象，通常是短暂的一过性反应，主要原因是血流限制导致周围神经缺血缺氧造成肢体麻木现象，一般在解除压力之后症状很快得到改善或者症状消失。

总而言之，在训练之前进行必要的禁忌症筛查和个性的运动处方，再配合适当的医务监督是保证血流限制训练安全操作的前提。

五、总结

血流限制训练已被证实可以增强肌肉围度与肌肉力量，对改善膝关节功能减轻膝关节病痛有明显的效果。采用小的运动负荷训练以取得运动能力的改善，该方法是运动训练方法的一大突破，改变了以往必须采用大负荷量的训练理念，开辟了运动训练学的新理论模型。血流限制训练在中老年膝关节骨性关节炎的治疗中，未来的研究应多关注个性化的运动处方设定，特别是关于限制压力的设定，以及及时记录不良事件，以便更好地了解该方法的相关风险。