血流限制訓練在膝關節(jié)骨性關節(jié)炎治療中的研究進展

張冉 喬鈞 余波 何方 鄭宏

膝關節(jié)骨性關節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)是一種退行性膝關節(jié)疾病,在中國老年人中患病率為8.1%[1]。KOA會使病人出現(xiàn)慢性疼痛、身體功能受損、殘疾和生活質(zhì)量下降[2-4],其發(fā)生與多種因素密切相關[5],其中下肢肌肉力量[6],尤其是股四頭肌無力與KOA的發(fā)生[7]和進展[8]密切相關,也與個體的身體功能和膝關節(jié)疼痛密切相關[9]。因此,力量訓練可能是一種治療或延緩KOA進展的方法[10]。美國運動醫(yī)學學院建議,進行阻力訓練時,達到1次最大重量(1 repetition maximum,1RM)的60%～70%的機械負荷才能提高肌肉力量和質(zhì)量[11]。然而,高負荷阻力訓練會增加關節(jié)的壓力和疼痛,使病人的依從性下降。因此,為了降低KOA疾病風險和增強身體功能,需要一種既能有效加強下肢肌肉力量又可減輕關節(jié)壓力和疼痛的方法。

血流限制訓練(blood flow restriction training,BFRT)也稱加壓訓練、KAATSU訓練,近年來,其作為一種治療肌肉骨骼疾病的方法得到了廣泛應用[12]。最近研究發(fā)現(xiàn),BFRT對于膝關節(jié)相關的肌肉骨骼疾病是一種相對安全的干預方法[13]。然而,目前尚不清楚BFRT對KOA病人的治療效果。因此,本文旨在綜述BFRT在KOA治療中的應用,以期為KOA的治療和管理提供參考。

1 BFRT的作用機制

BFRT的作用機制目前尚不明確,代謝應激和機械張力被認為是肌肉肥大的兩個主要作用機制,這些機制可以通過一系列信號誘導肌肉生長,包括增加快肌纖維的募集、機械傳導、肌肉損傷、全身和局部激素的產(chǎn)生、細胞腫脹,以及產(chǎn)生活性氧及其變體,如一氧化氮和熱休克蛋白[14]。然而,這些機制是否主要由BFRT誘導產(chǎn)生以及BFRT誘導肌肉肥大的程度還需要進一步探索。

2 BFRT對KOA的影響

2.1 BFRT對KOA病人肌肉力量的影響 下肢肌肉力量降低是KOA的獨立影響因素[6],因此,提高下肢肌肉力量對于延緩KOA進展以及治療有重要的作用[15]。Segal等[16]的研究表明,與低負荷抗阻訓練相比,低負荷BFRT能顯著增加腿彎舉和伸膝的肌肉力量。Harper等[17]比較了12周低負荷BFRT與中等強度阻力訓練對肌力的影響,結(jié)果顯示,2組病人膝關節(jié)伸肌的峰值力矩都有所增加,但是中等強度訓練組的效果優(yōu)于低負荷BFRT組。Ferraz等[18]比較了高強度訓練組、低強度訓練組和低強度BFRT組對下肢肌肉力量和質(zhì)量的影響,研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過12周的訓練后,低強度BFRT組與高強度訓練組在增加下肢最大動態(tài)力量和股四頭肌橫截面積方面同樣有效。其他研究也認為BFRT可以提高肌肉力量和質(zhì)量[19-21]。Chen等[22]檢測了運動后急性期肌肉生長相關激素,發(fā)現(xiàn)低負荷BFRT可以使KOA病人肢體的肌細胞生成相關激素增加。此外,相比高強度抗阻訓練,低負荷BFRT更有利于睪酮的分泌。然而也有研究發(fā)現(xiàn),低負荷BFRT不能增加股四頭肌的力量和圍度[23-24]。綜上所述,大多數(shù)研究表明,低負荷BFRT可以增強膝關節(jié)肌肉力量,其效果甚至等同于高強度抗阻訓練。中等強度抗阻訓練效果優(yōu)于低強度BFRT,但是在訓練過程中會出現(xiàn)更多的疼痛。Dos Santos等[25]也指出,與中等強度和高強度阻力訓練相比,低強度BFRT是一種更有益的訓練方法。而研究出現(xiàn)矛盾的結(jié)果可能與研究對象性別、病程[26-27],袖帶壓力的選擇[28]、運動負荷的設置以及持續(xù)時間等有關。因此,為了更好地研究低強度BFRT對KOA的效果,還需要進行大樣本、訓練方案和評估指標相似的研究[29]。

2.2 BFRT對KOA病人疼痛的影響 疼痛是KOA的主要癥狀,其出現(xiàn)時間早、持續(xù)時間長、影響范圍廣。據(jù)統(tǒng)計,超過75%的KOA病人每天都會受到疼痛的困擾,因此,KOA管理的主要目標是緩解和控制疼痛[30]。Shakeel等[24]使用VAS對KOA病人的疼痛進行評估,結(jié)果顯示,與低強度抗阻訓練組相比,低負荷BFRT能顯著降低病人的疼痛。Harper等[17]采用西安大略大學和麥克馬斯特大學骨關節(jié)炎指數(shù)(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index,WOMAC)比較了低強度BFRT與中等強度抗阻訓練對疼痛的效果,結(jié)果顯示2種訓練方式都可以改善疼痛,但是中等強度抗阻訓練的療效優(yōu)于低強度BFRT,同時,中等強度抗阻訓練在訓練過程中也會產(chǎn)生較多的疼痛。Bryk等[21]使用數(shù)字疼痛評分法(Numerical Pain Rating Scale,NPRS)比較了高強度抗阻訓練與低強度BFRT對疼痛的效果,結(jié)果顯示2種訓練方式都可以顯著減輕疼痛,但是在治療過程中,高強度抗阻訓練組的病人膝關節(jié)前側(cè)不適較多。Ferraz等[18]采用WOMAC疼痛評分比較了BFRT、低強度抗阻訓練和高強度抗阻訓練對疼痛的效果,結(jié)果顯示BFRT和低強度抗阻訓練都可以有效緩解KOA病人疼痛。但是也有研究[16, 23]使用膝關節(jié)損傷和骨性關節(jié)炎結(jié)果評分(Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score,KOOS)評估KOA疼痛,發(fā)現(xiàn)低負荷BFRT對疼痛沒有顯著的改善,這可能與評估指標的選擇、KOA的嚴重程度等有關[31]。經(jīng)過分析,綜合大多數(shù)研究結(jié)果表明,低負荷BFRT和中高強度抗阻訓練在緩解膝關節(jié)疼痛方面效果相當。但是與中高強度抗阻訓練相比,低負荷BFRT可減少訓練過程中的疼痛,使病人更容易接受。對于一些無法完成適當鍛煉計劃的KOA病人來說,BFRT可能是一種減輕疼痛的鍛煉方案。

2.3 BFRT對KOA病人身體功能的影響 KOA引起的功能障礙嚴重影響著病人的健康與生活質(zhì)量,因此,康復治療對于改善病人的功能和提高生活質(zhì)量非常重要。Harper等[17]使用簡易機體功能評估(short physical performance battery,SPPB)和晚年功能和失能工具(self-assessed physical function,LLFDI)評估了KOA病人的整體身體功能,結(jié)果顯示中等強度抗阻訓練效果優(yōu)于低負荷BFRT。Bryk等[21]使用“起立-行走”計時測試(timed-up and go test,TUG)和Lequesne問卷評估了KOA病人的身體功能,結(jié)果顯示高強度負荷抗阻訓練和低強度BFRT都可以顯著提高身體功能,兩者之間沒有顯著差別。Ferraz等[18]使用站立計時測驗(timed-stands test,TST)、TUG以及WOMAC對KOA病人的身體功能進行評估,結(jié)果顯示低負荷BFRT組與高強度抗阻運動組的TST、WOMAC身體功能都得到顯著改善,且高強度抗阻運動組TST結(jié)果優(yōu)于低負荷BFRT組。Petersson等[32]研究了血流限制的步行訓練對KOA功能的影響,結(jié)果顯示病人30 s座椅站立測試(30-second chair sit-to-stand test,30STS)、TUG、40 m快速步行測試(40-m fast-paced walking,40MWT)和11級爬樓梯測試(11-step stair-climbing test,11-step SCT)的結(jié)果都有顯著提高。綜上,低負荷BFRT可以改善身體功能,但是沒有證據(jù)表明BFRT在改善身體功能方面優(yōu)于其他抗阻運動。此外,身體功能受肌肉力量、有氧能力和本體感覺等的影響,因此,干預方案改善這些指標的程度還有待于進一步研究。

2.4 BFRT對KOA病人生活質(zhì)量的影響 KOA是一種慢性疾病,會導致膝關節(jié)軟骨和骨頭受損,從而引起疼痛、僵硬和功能受限,對病人的生活質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。然而,目前關于BFRT對KOA病人生活質(zhì)量影響的研究有限。Ferraz等[18]使用SF-36評估KOA病人的生活質(zhì)量,結(jié)果顯示BFRT訓練后病人的生活質(zhì)量沒有顯著性變化。由于研究數(shù)量有限,BFRT對于生活質(zhì)量的改善有效性尚需進一步研究。因此,在未來研究BFRT對KOA的療效時,可以增加KOA治療前、治療后以及隨訪時間點的生活質(zhì)量評估,以進一步評價BFRT在改善KOA病人生活質(zhì)量方面的有效性。

3 BFRT治療KOA的訓練方案選擇

BFRT的關鍵在于確定訓練方案,對于KOA病人,BFRT訓練方案的主要內(nèi)容包括運動強度、運動形式、持續(xù)時間、運動頻率及袖帶壓力。

運動強度:運動強度是BFRT訓練方案中的關鍵要素,它主要包括負荷重量、訓練重復次數(shù)、練習組數(shù)以及間歇時間。在一些研究中,確定下肢抗阻訓練的強度通常以1RM的百分比來衡量。通常,KOA病人的訓練負荷重量為20%～30% 1RM,每組練習10～30次不等,通常進行3～5組,間歇時間一般為5 s至2 min不等,而BFRT指南[33]建議休息時間在30～60 s之間。在訓練休息期間,可以采用袖帶持續(xù)加壓或間歇施壓,但是對于哪種方式更適合KOA病人還需進一步研究。因此,在確定適合KOA病人的BFRT訓練方案時,理想的訓練強度還需要更進一步的探索。

運動形式:KOA病人應用血流限制可以結(jié)合不同運動形式。目前,大多數(shù)文獻采用常見的抗阻運動與血流限制相結(jié)合,即采用1RM的百分比計算負荷量,強度一般為1RM的20%～30%。此外,血流限制也可以與功率自行車、等速訓練儀、步行等其他運動形式相結(jié)合。不同的運動形式對肌肉的刺激方式和作用機制有所不同,因此,選擇合適的運動形式對于KOA病人的康復效果具有重要意義。此外,應注意選擇合適的運動形式來避免關節(jié)的過度負荷,防止關節(jié)炎的加重。

持續(xù)時間和運動頻率:KOA病人的BFRT訓練周期為4～12周,運動頻率為2～3次/周。這與BFRT的運動指南[33]中的建議相一致。盡管在短期內(nèi)可以觀察到肌肉對運動的適應,但一項綜述[34]指出,更長時間的運動干預可能更有效。

袖帶壓力:BFRT中,閉塞壓力的確定尤其重要,壓力值可以決定肢體中被限制的血液回流量。袖帶充氣壓力受肢體的圍度、長度和袖帶寬度[28, 35]等因素的影響,因此與絕對氣壓相比,應用肢體動脈閉塞壓力(arterial occlusion pressure,AOP)可以對不同個體產(chǎn)生更為精確的動脈閉塞程度。Patterson等[33]建議袖帶壓力為AOP的40%～80%。研究表明,采用40%AOP的BFRT足以引起有效的肌肉急性反應[36]。但在BFRT期間,較高的AOP增加了更多的疼痛感[20, 37],這可能會降低病人的依從性。因此,對于每個KOA病人,袖帶壓力應該進行個性化的調(diào)整和監(jiān)控,以確保訓練的安全性和有效性。

雖然有一些研究表明BFRT對KOA病人有益,但是目前的研究還很有限,且存在一定的異質(zhì)性。因此,需要進行更多的臨床實踐和科學研究,以進一步了解BFRT在KOA病人中的應用效果、最佳方案以及安全性等問題。此外,還需要更好地理解BFRT的機制,以便更好地指導臨床實踐和優(yōu)化治療方案。

4 小結(jié)

雖然對KOA病人進行BFRT的相關研究較少,但現(xiàn)有的研究結(jié)果表明,BFRT對于KOA可能是一種有效的替代療法,可改善KOA保守治療病人的肌肉力量,減輕疼痛,改善病人身體功能,但是仍然需要更多的研究來確定最佳的BFRT訓練方案,包括訓練量和程度,以及與其他運動形式的結(jié)合效果。此外,需要注意的是,BFRT并不適用于所有的KOA病人,特別是對于存在嚴重循環(huán)系統(tǒng)或神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病人。因此,在實踐中需要根據(jù)病人的具體情況進行個性化的治療方案設計。