罗曦娟 李新 张献博 高瑞芳 李博文 王娟 王艳 邱俊强 钱菁华 黄彩华 周誉 李雪梅 张禹 徐峻华 张晓丽0 王正珍
1 中山大学(广州 510275) 2 成都体育学院 3 北京医院 4 常州市体育医疗科研所 5 南京体育学院 6 北京体育大学 7 厦门理工学院 8 中国教育科学研究院 9 运动是良医(北京)健康技术研究院 10 陆军第八十二集团军医院
近几十年来,体力活动(physical activity,PA)与慢性疾病防治成为研究和应用的热点,越来越多的证据[1]支持规律的PA 或运动与早期死亡风险、心血管病(cardiovascular disease,CVD)、高血压、中风、骨质疏松、2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)、代谢综合征、肥胖、癌症、抑郁、功能受限、跌倒风险和认知功能存在负相关和量效关系(即体力活动干预的效果与活动量相关)。而且,这些证据不仅限于有氧运动,有相当数量的研究发现抗阻运动也能带来大量的健康益处,比如:改善心脏、代谢相关危险因素(体成分、血糖、胰岛素敏感性、轻中度高血压患者的血压[2-4]等),降低全因死亡率、CVD 发生率、功能受限和非致死性疾病的发生风险[2],改善外周动脉疾病患者的步行距离和速度[5,6],改善骨量和骨强度、防治骨质疏松[7,8],改善骨关节炎患者的疼痛和残疾[2,9],治疗慢性腰痛[10],预防和改善抑郁与焦虑、增加活力、减少疲劳[2,11]。甚至有证据显示,抗阻训练与有氧训练在T2DM 患者的管理和治疗[5,12],以及超重或肥胖人群的血脂改善方面效果相同[13]。因此,慢性疾病的有氧和抗阻运动处方的内容近年来也得到了不断的完善和发展。美国运动医学会( American College of Sports Medicine,ACSM)出版的运动测试与运动处方指南(以下简称“ACSM 指南”)是在全球高质量研究和广泛应用的基础上概括总结而来的有重要参考价值的运动处方指南,2021 年该指南更新到了目前最新的第11 版[14]。而最新版ACSM 指南所更新的内容中,最突出的部分是慢性疾病运动处方疾病谱的扩大和多种慢性疾病FITT(F,frequency,运动频率;I,intensity,运动强度;T,time,运动时间;T,type,运动方式)推荐的更新,本文针对此部分更新内容进行综述,以期为国内慢性疾病运动处方的理论和实践提供前沿参考。
近六七年来有关PA 与健康益处之间量效关系的高质量研究证据的不断涌现[7,8],扩大了运动处方在慢性疾病防治方面的应用范围,使得慢性疾病运动处方疾病谱也得到了更为广泛的更新,其中变化最大的莫过于癌症运动处方的适用癌种增多、在癌症不同阶段的作用增加,以及脑健康相关运动处方疾病谱的扩大。
在癌症与PA 量效关系的研究方面,六七年前虽然有中等数量的研究支持PA 与乳腺癌和结肠癌风险之间存在量效关系但研究结果不完全一致[7],而近年来[8],PA 与乳腺癌和结肠癌风险之间的量效关系得到了有力证据的支持且结果一致;PA 与膀胱癌和子宫内膜癌风险之间的量效关系虽然已有研究,但结果不完全一致,有中等数量的证据支持PA 与这两种癌症风险之间存在量效关系[14];有少量的证据支持肺癌风险与PA 之间也存在量效关系,只是研究结果不一致[14]。因此,预防这些癌种的运动处方得到了更为有力的推广和更为广泛的应用。同时也要注意,有少量不一致的研究发现卵巢癌风险与PA 之间没有量效关系,而对于前列腺癌虽有一些相关研究,但证据不足,无法说明其与PA之间的量效关系[14]。无论结果是相关还是不相关,PA与癌症的关系是近年来也是未来一段时间的研究热点。
此外,除了相关癌种的预防外,PA 还可以增强癌症的治疗效果、缓解治疗毒副作用、延缓转移并延长患者寿命。如:减少癌症患者的功能障碍,减轻癌症相关疲乏、淋巴水肿和神经病变,改善患者的免疫功能,并增进心理健康和生活质量,甚至还可能减轻癌症治疗引起的心脏毒性[15]。
在脑健康相关的运动处方方面,新增了注意力缺陷和多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)、阿尔茨海默病、焦虑、抑郁和自闭症几个疾病和脑健康障碍的运动处方指南,使得运动在脑健康领域得到了更广泛的应用。
对于ADHD,规律的PA 可通过改善此类患者最重要的两个方面的认知障碍(注意力不集中和认知抑制)而使其获益[16]。在一般人群中,运动除了能改善认知抑制外[17],还与其他认知功能也有相关性(如更好地计划和管理日常生活活动的能力),这种作用能使ADHD患者获益[8,18]。此外,ADHD 患者的睡眠时长和睡眠质量也常常受损[8,19],从卧床到入睡的时间、入睡后夜间醒来的次数和持续时间,以及睡眠效率等方面来看,体力活动活跃人群的睡眠质量更好[8],这可能是运动改善ADHD 症状的一个机制。除了改善ADHD 的症状外,规律PA 还能改善其并发症,包括肥胖、高血压和抑郁或焦虑[8]。
在阿尔茨海默病方面,大量研究表明,增加体力活动量可降低老年人认知能力下降[20]和阿尔茨海默病的患病风险[21]。也有一些证据表明,运动可以改善阿尔茨海默病患者的身体功能和认知功能[22],但尚不能下结论[23,24],还需要更多的研究来确定这种效果的程度和一致性。也有数据表明,在阿尔茨海默病早期,较高的心肺耐力(cardiopulmonary fitness,CRF)与较轻的脑萎缩有关[25],通过运动干预增加体适能水平可能会减缓记忆丧失和脑萎缩[26]。在认知功能正常的成年人中也有一些证据显示,运动可能改善受疾病影响的大脑区域的大小和功能[25],运动或可诱导细胞和分子通路改变,缓解神经病理学上的影响或减少β淀粉样斑块的沉积。此外,运动还可以增强阿尔茨海默病早期患者的功能能力[26]、降低跌倒和损伤风险,并改善阿尔茨海默病常见的共存疾病(如2型糖尿病)。
焦虑和抑郁是常见的影响日常功能中社会、职业或其他重要方面的疾病,两者常常共存。运动可有效缓解焦虑[27,28]和抑郁症状[29],并有效降低抑郁症临床诊断的概率;运动缓解抑郁症状的效果与药物治疗或心理治疗相当[29],而且好于亮光治疗或其他疗法[29],但其量效关系还需进一步研究。
自闭症谱系障碍(autism disease,ASD)也是儿童中发病率比较高的一种复杂的神经和发育障碍疾病。运动作为27 种针对ASD 患者的干预措施之一,能提高身体素质、增加期望行为(完成任务时间、反应正确)并减少不当行为(自我攻击、自我伤害)[30],改善ASD 症状及其并发症,并促进健康。而且,已有荟萃分析报告发展ASD 儿童的动作技能、技能相关体适能、社会功能以及肌肉力量和耐力的运动干预具有中等至较高的效应量[31]。
最新的ACSM 指南进一步明确了可在肺部康复或运动中获益的肺部疾病,在已知的慢性阻塞性肺部疾病(包括慢性支气管炎、肺气肿、哮喘、囊性纤维化和支气管扩张)、间质性肺部疾病、肺癌、肺动脉高压、肺移植和肺减容,以及肥胖相关呼吸系统疾病的基础上,新增了结节病、尘肺、限制性胸壁疾病和强直性脊柱炎这几个限制性肺部疾病,使得运动干预在限制性肺部疾病患者中得到更广泛的应用。
健康人群的运动处方是为所有慢性疾病患者和有健康问题的人群制定运动处方的基础,因此,在介绍常见慢性疾病运动处方FITT 的最新推荐之前,先介绍一下健康人群运动处方FITT 的一些更新,在为慢性疾病患者制定运动处方时,也要在这些更新的基础上进行。
在最新的ACSM 指南中,对运动处方的要素重新强调了FITT 的重要性,对于总量(volume,V)、进阶(progress,P)两个要素不再进行格式化的描述,更方便在实践中灵活应用。其中,抗阻训练FITT 的推荐有了比较大的变化:(1)抗阻训练的频率,对初学者继续推荐2~3天/周,但不再推荐同肌群两次训练之间要隔天进行,而且强调1 天/周(每肌群1 组/次,4 组/周)也可以显著提高肌肉适能[32];对于有经验的训练者,则不再固定推荐频率,而是强调每周训练总量的重要性[32,33],频率可根据个人喜好定。抗阻训练的总量是指每肌群每周总的训练组数,分为低训练量(每个肌群<5 组/周)、中等训练量(每个肌群5~9组/周)和高训练量(每个肌群>10组/周),与训练效果存在量效反应关系[32]。(2)在运动强度方面,改善一般肌肉适能时仍然推荐8~12 RM(repetitionmax)的强度,但进一步根据最新的研究结果细化了不同目标和不同人群的运动强度推荐。在以提高肌肉力量为目的时,初学者用40%~85% 1 RM(平均8~12 RM)的强度均可[34],有经验者要提高最大力量时则需要在80%~100% 1 RM(1~12 RM)的强度范围内递增负荷[34,35]。如果训练的目的是增加肌肉体积,最新的研究发现,负荷大小并不是导致肌肉肥大的唯一因素[35,36],在力竭时进行阻力训练会导致肌肉肥大,即使强度低至30% 1 RM[35,36],因此,推荐的最实用的强度范围是6~20 RM[35],但是要强调每组训练都要尽量达到力竭。爆发力训练则推荐每次运动时进行1~3 组,采用低到中等强度,重复3~6 次(上半身强度30%~60% 1 RM,下半身强度0~60% 1 RM),所有动作需以最大速度对抗阻力[33]。(3)运动方式的推荐没有太大变化,继续强调了力量的平衡发展和多种训练方法相结合。(4)在运动时间方面,强调组间休息时间可根据总的锻炼时间进行调整,较长的休息间隔(2 min)可以让肌肉进行更多的工作,这可能会使肌肉适能得到更大的改善[37]。所有这些更新都能在应用时使抗阻训练处方的制定更加简洁明了,执行起来也更加灵活多变、易于操作。
最新的ACSM 指南根据近年来有关间歇训练的大量研究成果,详细地介绍了间歇训练。研究发现,即使间歇训练总运动量较低,仍可以产生与持续训练相似的生理适应性;而当两者总运动量相同时,间歇训练产生的生理适应性会更好[38],如提高心肺耐力的效果较持续性训练的作用好[39]。间歇训练通常是较大到次最大强度运动(20~240 s)与等量或更长时间的低到中等强度运动(60~360 s)交替进行,但对于无训练经验者而言,也可以采用诸如快走和慢走交替的中低强度间歇训练[40],而且,间歇训练不局限于有氧运动,基于抗阻组合的间歇训练既可以提高肌肉适能也可以有效改善CRF。间歇训练包括高强度间歇训练(high intensity interval training,HIIT)、短期冲刺间歇训练(sprint interval training,SIT)、抗阻间歇训练和高强度功能训练(high intensity functional training,HIFT)。其中,HIIT 是近年来非常流行的训练方法,其特点是高强度运动期间接近全力运动,通常在≥80%~100%峰值心率的强度下进行。间歇训练的运动处方可参考有氧、抗阻或两种相结合的运动处方推荐,设计合理的运动和恢复期的强度和时间,以及间歇的总数[41,42]。
此外,老年人和妊娠期人群运动处方的FITT 也有少量更新,比如:老年人的爆发力训练推荐快速重复6~10次的低到中等负荷(30%~60% 1 RM)的单关节和多关节运动(1~3 组)[43];对于妊娠期人群则给出了加拿大2019 体力活动指南、美国2018 体力活动指南和美国妇产科学会(ACOG)的推荐做参考,在运动频率、时间、强度和注意事项上都进行了部分更新。
最新的ACSM 指南不再单独描述外周血管疾病和脑血管疾病的运动处方,而是统一在心血管疾病运动处方中描述。其中,对于住院和门诊心脏康复的FITT推荐没有太大变化,仅在门诊心脏康复(cardiac rehabilitation,CR)的柔韧性练习中,将静态拉伸时间由10~30 s 改为15 s;相应的运动训练注意事项也进行了精简和更新,特别是对HIIT 有了比较谨慎的推荐。虽然研究发现HIIT 对心脏病患者可能有益,但目前尚没有公认的指南[8],由于HIIT可能会增加运动中的心血管意外的风险[39],推荐最好在成功地完成12~18 次有监督的早期CR 训练之后再转换为“保持阶段”或在社区干预中进行[44]。
对于心力衰竭患者,有氧运动的强度推荐更加谨慎,在开始阶段仅推荐40%~50%储备心率(heart rate reserve,HRR),而且在没有或无法测试峰值心率时,应将目标心率设定为安静心率+20~30次且主观用力感觉(rating of perceived exertion,RPE)为11~14(6~20 量表);运动时间的推荐更加明确和灵活:有氧运动推荐为20~60 min/天,抗阻运动的时间也由2 组变为1~2 组;运动量目标也从之前的3~7 MET-h/wk左右改为3~7 MET-h/wk以上。对心力衰竭患者的间歇训练有了更明确的推荐:在达到85%~90% HRR 的强度下进行30 s~4 min 的训练,并在50%~70% HRR下进行1~3分钟的间歇休息[44]。
对于胸骨切开术后患者,不再限制抗阻的阻力大小,绝大多数患者在术后立即可以主动活动手臂,并对手臂活动的注意事项和限制给予了建议。此外,还推荐心脏移植患者延长热身和整理活动时间。
对于高血压患者,新的研究表明,动力性抗阻运动的降压效果相当于或大于有氧运动的降压效果。因此,高血压患者的运动处方不再只强调有氧运动,而是鼓励根据个人喜好选择多种运动模式,可以在一周的大部分时间(最好是每天)单独进行有氧或抗阻运动,也可以将有氧和抗阻运动组合起来完成,每周90 min至150 min;抗阻训练的强度推荐也发生了变化,强调老年人和无训练基础的人可以从40%~50% 1RM 开始,但仍然要逐渐递增到中等到较大强度;柔韧性练习的推荐除了2~4 次、10~30 s/次的静态拉伸外,还强调要针对主要肌肉肌腱单位,每次拉伸总时间达到60 s(≤10 min)。此外,还推荐进行每周2~3 天以上的低到中等强度的神经动作练习,每次≥20~30 min,包括运动技能、功能性和灵活性锻炼,如瑜伽、普拉提和太极。
对于哮喘和慢性阻塞性肺部疾病患者,最新ACSM指南的FITT 推荐中,增加了抗阻运动的频率推荐范围,由原先的2~3 天/周改为至少2 天/周;对于慢性阻塞性肺部疾病以外的肺疾病(肺动脉高压、间质性肺疾病、囊性纤维化、肺移植等),指南虽然没有给出格式化的FITT 推荐,但对其运动训练的一些具体建议也进行了更新,其中新增加的结节病、尘肺、限制性胸壁疾病和强直性脊柱炎均归为限制性肺部疾病予以统一的运动训练建议。
近年来,运动处方在糖尿病患者中的应用越来越广泛,运动处方的FITT 推荐和注意事项也随之更加细致和明确,新的指南中糖尿病患者FITT 的推荐中强调了有氧运动的间歇时间不超过2 天,否则运动改善胰岛素敏感性的作用会降低;而且有氧运动的强度也推荐根据主观感觉来确定;运动方式除持续训练外,也加入了HIIT 的推荐。由于T2DM 患者的肌腱损伤风险会增加[45],因此,抗阻训练的科学进阶对于预防损伤非常重要,在强调循序渐进地增加抗阻运动强度的同时,新的指南在抗阻训练的时间上也给出了更明确的进阶推荐。此外,FITT推荐中还增加了平衡训练的推荐,推荐随时进行低到中等强度的平衡训练。
对糖尿病患者的运动处方注意事项也更加细致和完善,特别是对于有糖尿病并发症的患者给出了具体的注意事项,包括有糖尿病视网膜病变、自主神经和周围神经病变以及糖尿病肾病时训练的注意事项[48,49]。例如,糖尿病视网膜病变的患者为了降低发生玻璃体出血的风险,应避免显著升高血压的活动。而且还指出在联合训练时,除了在有氧运动前先完成抗阻运动可能会降低运动后低血糖的风险[48,49]外,HIIT训练结合无氧或有氧运动也可以获得类似的效果[48,49]。虽然中等强度运动后低血糖的风险较高,但较大强度有氧运动可以降低或减缓运动后血糖下降的速度[50]。此外,新的指南还在附件中给出了运动干预时药物的减量建议,并建议糖尿病患者运动前的血糖水平保持在90~250 mg/dL(5.0~13.9 mmol/L)之间,在运动前可参考美国糖尿病学会提供的针对不同运动前血糖的碳水化合物摄入建议[46]补充碳水化合物,同时删除了运动前血糖≤100 mg/dL 且使用胰岛素的患者运动前补充<15 g 碳水化合物的建议。当运动前血糖≥350 mg/dL(≥19.4 mmol/L)时,即使尿酮阴性,也建议给予适量胰岛素纠正血糖[46]。
此外,也有少量新证据支持PA 可以预防体重增长[8],这对于慢性疾病的防治也有着重要意义。
脑健康是近年来比较热门的研究方向,随着大量证据的涌现,运动与脑健康的量效关系也越来越明确,因此,新的ACSM 指南增加了注意缺陷或多动障碍、阿尔茨海默病、焦虑和抑郁以及自闭症谱系障碍的FITT推荐。对于脑瘫、帕金森病、智力残疾和唐氏综合征的FITT推荐也做了如下更新:
对于脑瘫患者,使用标准公式预测最大心率可能不准确,建议使用大于180次/min的心率作为折返测试期间达到最大用力的标准[51]。
对于伴有唐氏综合征的智力残疾患者,其有氧运动的强度应为40%~80% VO2max而不是VO2R,抗阻运动的起始重复次数从12 次改为10~12 次,柔韧性练习的频率推荐最好每天进行,同时增加了该人群的HIIT和间歇训练的相关信息。
对于帕金森病患者,FITT推荐的变化较大,有氧运动频率由3天/周改变为3~4天/周,强度也根据疾病的严重程度推荐了更高强度的运动,轻中度患者推荐80%~85% HRmax的较大强度运动,而更严重的患者推荐从中等强度开始逐渐进阶到80%~85% HRmax的较大强度运动;抗阻训练的强度推荐范围变大,起始强度推荐从40%~50% 1 RM 改为30%~60% 1 RM,进阶强度推荐从60%~70% 1 RM 改为60%~80% 1 RM;相应的运动时间推荐也进行了调整,同时还增加了神经动作练习的FITT推荐。
对于其他常见慢性疾病的运动处方,新的指南都根据近年来的研究成果进行了一定程度的更新。
对于腰痛患者,新的ACSM 指南增加临床实践指南,强调减轻患者对运动的恐惧。同时,有新的研究证明瑜伽和普拉提等运动是治疗腰痛的有效干预措施[52,53]。
对关节炎患者运动训练时的注意事项进行了更新,强调刚开始时注重打断静坐少动、动起来,哪怕是少于5 min 的有氧活动都能带来益处;抗阻运动更是可以通过局部(增强动态稳定性、降低关节肌张力)和全身变化(即减少炎症、增加内源性阿片类物质)来减轻慢性疼痛[54],但应更加缓慢和小幅度地进阶以减少局部关节反应和不适;提出柔韧性练习可以缩短类风湿性关节炎患者的“晨僵”发作时间;同时强调了下肢受累患者平衡训练的重要性。
对于癌症患者,除了给出新的运动前评估推荐外,其FITT 推荐也做了一定的更新,有氧运动的强度不再推荐较大强度,强调在放疗或化疗期间,运动时间也可以根据治疗情况进行灵活调整;抗阻训练的FITT 给出了更细致的推荐,推荐的抗阻运动强度提高到60%~80% 1 RM 或6~15 RM 的强度,在耐受的情况下增加重量,然后增加重复次数至>15 次,并且强调恶性肿瘤患者的RPE 与%1 RM 相关,时间推荐也更加灵活并给出了组间间歇推荐。此外,癌症患者的注意事项也根据不同的并发症进行了更新。
纤维肌痛患者的运动处方更强调个体差异,应根据个体基线水平及后续的身体功能、疼痛和疲劳以及其他症状的严重程度和波动性、对运动及其引起的疼痛的耐受性,与患者共同商讨制定,以不加重症状为原则教会患者灵活调整。其有氧运动的起始强度推荐从<30%HRR 改为30%~39%HRR,但对于特殊个体也可以从<30%HRR 开始,但要逐渐进阶到中等强度,甚至一部分患者可以耐受较大强度运动[55-57],同时强调用RPE 监控运动强度在疼痛或疲劳发作期间可能特别有用;柔韧性练习的频率推荐改为2~3 天/周,时间推荐延长到60 s。此外,对于运动训练和特殊注意事项都进行了大量的补充。
对于脊柱损伤患者,有氧运动的进阶时间推荐更加明确,抗阻运动强度更新为50%~80% 1RM,每组重复次数也进行了对应的调整;同时,注意事项也根据身体不同部位出现的症状进行了大量的更新和补充。
在近年来涌现的大量研究证据的基础上,慢性疾病运动处方疾病谱得到了扩充,其中变化最大的是癌症运动处方的适用癌种增多,在癌症不同阶段的作用增加,以及脑健康相关运动处方疾病谱的扩大。同时,健康人群以及有多种慢性疾病和健康问题人群的FITT推荐也得到大量更新。我们可以参考最新版(第11版)ACSM 的运动测试与运动处方指南的更新内容,结合国内研究成果和实践,在各疾病人群临床实践指南中加入运动处方的内容,以便在临床实践中更好地应用运动处方预防、治疗和改善疾病状况和相关问题。