成琳 汪皓男 王麗娜 陳妍 張晚霞 倪國新

北京體育大學(xué)運動醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院（北京100084）

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）損傷是最常見的需要手術(shù)治療的膝關(guān)節(jié)韌帶損傷，美國每年實施超過17.5 萬例前交叉韌帶重建（anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR）手術(shù)[1]。隨著我國競技體育事業(yè)的發(fā)展以及全民健身的推進(jìn)，膝關(guān)節(jié)運動性損傷，特別是ACL 損傷的患者日益增多[2]。臨床上，由于ACL 損傷后會出現(xiàn)組織缺氧和微循環(huán)障礙、支配關(guān)節(jié)周圍肌肉的神經(jīng)發(fā)放的神經(jīng)沖動減少和肌肉應(yīng)激刺激等[3]，導(dǎo)致ACLR 術(shù)后早期出現(xiàn)關(guān)節(jié)周圍肌肉萎縮、力量下降，進(jìn)而影響膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的動態(tài)穩(wěn)定。而早期膝關(guān)節(jié)的疼痛腫脹，又會延遲患者開始負(fù)重的時機，加重了肌肉萎縮的程度。兩者同時存在，形成惡性循環(huán)，甚至在ACLR 術(shù)后很長一段時間，肌肉力量不足和功能障礙等情況仍持續(xù)存在[4]。

血流限制（blood flow restriction，BFR）訓(xùn)練是通過充氣袖帶或彈性繃帶等特殊裝置對肢體施加外部壓力，實現(xiàn)被施壓肢體動脈血流的部分阻塞和靜脈血流的閉塞[5]，以達(dá)到增加肌肉力量與體積，提升身體機能的目的。近些年來，該技術(shù)在ACL 損傷康復(fù)中的研究逐漸增多，在促進(jìn)肌肉增長，提高肌肉力量，降低膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹和改善功能狀態(tài)等方面表現(xiàn)出有益的訓(xùn)練效果，或可成為ACL 損傷后高強度訓(xùn)練的一種替代方法。本文從臨床作用、作用機制、技術(shù)考量和安全性四個方面對BFR 在ACLR 術(shù)后康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為ACLR患者安全、有效地進(jìn)行BFR訓(xùn)練提供理論依據(jù)與科學(xué)指導(dǎo)。

1 文獻(xiàn)檢索策略

本文文獻(xiàn)來源為2000年1月～2020年9月收錄在PubMed 和中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫中關(guān)于血流限制訓(xùn)練在前交叉韌帶損傷術(shù)后康復(fù)中應(yīng)用的相關(guān)研究。英文檢索詞為“blood flow restriction training；Kaatsu training；occlusion training；vascular occlusion ；anterior cruciate ligament reconstruction；ACL reconstruction；musculoskeletal rehabilitation”；中文檢索詞為“血流限制性運動；加壓訓(xùn)練；Kaatsu 訓(xùn)練；前交叉韌帶重建術(shù)；肌肉骨骼康復(fù)”。通過閱讀標(biāo)題和摘要，篩選出BFR 在相關(guān)領(lǐng)域中的研究文獻(xiàn)38 篇，其中前交叉韌帶損傷康復(fù)中應(yīng)用BFR 的隨機對照試驗9 篇，均為英文文獻(xiàn)。

2 BFR訓(xùn)練的臨床作用

肌力減退、關(guān)節(jié)積液、運動受限、功能障礙等幾乎普遍存在于ACLR 術(shù)后數(shù)天、數(shù)周、甚至數(shù)月，并顯著影響術(shù)后膝關(guān)節(jié)的神經(jīng)肌肉控制能力[6]。ACLR術(shù)后康復(fù)計劃的重點是早期負(fù)重、疼痛控制、達(dá)到正常的運動范圍、減少關(guān)節(jié)積液和激活股四頭肌，并逐漸過渡到神經(jīng)肌肉控制、平衡和本體感覺訓(xùn)練[7]。有證據(jù)表明，BFR訓(xùn)練可以在較小的負(fù)荷條件下增加股四頭肌的力量和肥大程度[8-10]，在減輕膝關(guān)節(jié)疼痛腫脹、改善關(guān)節(jié)活動度、提高膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和下肢平衡功能上也有一定效果。

2.1 BFR訓(xùn)練對肌肉的影響

BFR 訓(xùn)練可減緩ACLR 術(shù)后早期膝關(guān)節(jié)伸肌的廢用性萎縮，增加術(shù)后伸肌力量與體積。在一項研究中，8名ACLR患者僅進(jìn)行BFR加壓，結(jié)果顯示經(jīng)過兩周的壓力限制，BFR組膝伸肌廢用性萎縮明顯減緩[11]。除了單純進(jìn)行BFR 外，BFR 結(jié)合運動訓(xùn)練同樣可以改善肌肉狀態(tài)。有研究表明，有或無BFR 的兩組ACLR 患者進(jìn)行相同的康復(fù)訓(xùn)練，14 周后BFR 訓(xùn)練組股四頭肌肌肉厚度和伸肌力量均顯著恢復(fù)[12]；同時，一項納入28名ACLR患者的隨機對照試驗表明，低強度BFR訓(xùn)練得到與傳統(tǒng)高強度訓(xùn)練相似的肌肉肥大和力量增加[13]。BFR在ACLR術(shù)后的居家訓(xùn)練中也表現(xiàn)出有益效果，一項評估BFR 居家訓(xùn)練有效性的研究顯示，在ACLR 術(shù)后多年進(jìn)行BFR 居家訓(xùn)練，仍可增加肌肉力量和體積[14]。

BFR對肌肉的作用效果受訓(xùn)練負(fù)荷和作用時間的影響。一項ACLR 術(shù)后早期應(yīng)用間歇性BFR訓(xùn)練的研究表明，在訓(xùn)練兩周后BFR 組肌肉萎縮程度并未減緩[15]，這可能是由于研究中的訓(xùn)練負(fù)荷小于能夠引起肌肉增長的最小負(fù)荷，且BFR作用時間較短。同樣，另一項ACLR 術(shù)前短期進(jìn)行低強度BFR 訓(xùn)練的研究中，研究者在手術(shù)前8天內(nèi)對患者進(jìn)行5次低強度BFR訓(xùn)練，但訓(xùn)練后股四頭肌耐力增長和肌肉激活等作用效果在術(shù)后并沒有持續(xù)，最終未能改變股四頭肌萎縮程度[16]。BFR 對肌肉的作用效果并不隨訓(xùn)練負(fù)荷增加而持續(xù)增加，有研究顯示ACLR術(shù)后進(jìn)行8周高強度BFR抗阻訓(xùn)練，對股四頭肌肌力恢復(fù)、肌肉激活或萎縮程度較單純的高強度抗阻訓(xùn)練相比沒有明顯改善作用，研究者認(rèn)為高強度訓(xùn)練已經(jīng)明顯促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，而這與BFR訓(xùn)練改善肌肉功能的機制似乎并不能疊加[17]。

2.2 BFR訓(xùn)練對其他方面的影響

BFR訓(xùn)練除了改善肌肉形態(tài)、增加肌肉力量外，還可以減輕ACLR 患者膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹，提升下肢穩(wěn)定性和平衡功能。

有研究表明，BFR 低強度抗阻訓(xùn)練與傳統(tǒng)高強度抗阻訓(xùn)練相比，更有利于減輕膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹[13，18，19]。血流限制訓(xùn)練中，由于袖帶壓力和較高水平的缺血引起肌肉疼痛，誘發(fā)條件性疼痛調(diào)節(jié)，并可能促進(jìn)運動期間內(nèi)源性阿片肽和內(nèi)源性大麻素的釋放，誘導(dǎo)抗傷害感受性反應(yīng)，從而減輕疼痛[20]。相關(guān)研究中雖未提及腫脹減輕的原因，但伴隨訓(xùn)練中和訓(xùn)練后疼痛的緩解，主動活動增加，可能對關(guān)節(jié)積液減少，腫脹減輕有益。

研究表明，BFR 訓(xùn)練前后膝關(guān)節(jié)松弛度并沒有發(fā)生改變，支持了BFR 抗阻訓(xùn)練的使用并不影響移植物穩(wěn)定性及組織愈合的觀點。并且，研究者采用Y-balance和星形偏移平衡試驗（star excursion balance test，SEBT）檢測平衡性能，結(jié)果顯示低強度BFR 抗阻訓(xùn)練使平衡性能得到更大改善[13]。

3 BFR訓(xùn)練的作用機制

BFR 訓(xùn)練可以減少快肌纖維的萎縮，增加肌肉質(zhì)量和力量[21]。雖然產(chǎn)生這種作用的決定性機制尚未完全闡明，但目前主要認(rèn)為是代謝應(yīng)激和機械應(yīng)力的影響，在分子水平上，兩者均最終影響了骨骼肌細(xì)胞中蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)狀態(tài)[22]，從而引起肌肉肥大。在結(jié)合BFR 訓(xùn)練的相關(guān)機制研究中，不同學(xué)者從不同角度對BFR 訓(xùn)練的作用機制進(jìn)行了解釋。

3.1 代謝應(yīng)激

研究表明，BFR 訓(xùn)練產(chǎn)生肌肉肥大和力量增長主要歸因于代謝應(yīng)激水平的增加。BFR訓(xùn)練使動脈血液流入減少，靜脈血液聚集，形成缺血缺氧狀態(tài)，造成乳酸等代謝產(chǎn)物堆積，最終引起代謝壓力水平增加。主要涉及生長激素（growth hormone，GH）和類胰島素生長因子1（insulin-like growth factors -1，IGF-1）等激素分泌增加，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）、熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）等合成增加，肌肉生長抑制素降低，肌纖維募集增多，以及細(xì)胞腫脹等過程[23]，從而引起肌肉生長。

3.2 機械應(yīng)力

機械應(yīng)力是刺激肌肉生長的另一主要機制[24]。在低強度BFR 抗阻運動中，盡管低水平機械應(yīng)力不會在很大程度上誘發(fā)促進(jìn)肌肉肥大和力量增長的機制，但是代謝應(yīng)激可能起到介導(dǎo)作用，產(chǎn)生累加效應(yīng)，最終促進(jìn)肌肉肥大和力量增長[25]。有學(xué)者推測，機械應(yīng)力與代謝應(yīng)激相互作用，協(xié)同促進(jìn)肌肉生長。考慮到訓(xùn)練強度或訓(xùn)練方式對肌肉肥大的影響，BFR 結(jié)合中等強度抗阻運動導(dǎo)致的機械應(yīng)力和代謝應(yīng)激可能是促進(jìn)肌肉增長的最佳組合方式，使其具有最大的刺激肌肉增長的潛力[26]，但相關(guān)研究較少，仍需更多的實驗證實機械應(yīng)力在BFR訓(xùn)練中的作用。

4 BFR訓(xùn)練的技術(shù)考量

BFR 訓(xùn)練的重點是確定加壓方案和訓(xùn)練方案，根據(jù)已有研究，我們可以看到不同方案的有效性，但是目前圍繞ACLR 患者進(jìn)行BFR 訓(xùn)練的研究還較少，且存在異質(zhì)性，在臨床實踐和科學(xué)研究中還需要進(jìn)行深入探索[27]。

4.1 BFR加壓方案的選擇

限制壓力是影響訓(xùn)練效果的一個重要因素。ACLR術(shù)后康復(fù)中BFR加壓方案主要包括加壓依據(jù)、壓力大小、加壓位置和袖帶參數(shù)（表1）。

表1 ACLR康復(fù)中應(yīng)用BFR訓(xùn)練的加壓方案

ACLR 術(shù)后壓力限制主要依據(jù)以下兩類。一類是基于給定的絕對壓力值范圍，起始壓力為130～180 mmHg，在訓(xùn)練過程中逐漸遞增袖帶壓力至180～260 mmHg[11，12，15]。然而，這種加壓方式不一定將每個人的血流量限制在同一水平，血流限制程度會因袖帶寬度和肢體圍度差異而改變，使用絕對壓力進(jìn)行血流限制訓(xùn)練可能并不適宜[28]。另一類基于受試者靜息狀態(tài)下肢體閉塞壓（limb occlusion pressure，LOP）或動脈閉塞壓（arterial occlusion pressure，AOP）的百分比[13，14，17-19]。使用手持式多普勒測量LOP，并在50%～80%LOP下訓(xùn)練。采用這種壓力限制的方法能夠根據(jù)患者自身情況，個性化限制壓力大小，可以在設(shè)備監(jiān)督下避免引起動脈阻斷，保證實驗或訓(xùn)練安全進(jìn)行。

其他肌肉骨骼損傷研究中，低強度BFR 抗阻訓(xùn)練的限制壓力多選在40%～80%LOP之間[28，29]，有研究顯示，在這一范圍內(nèi)隨血流限制程度的增加，肌肉厚度和等長力矩增大[30]。但限制壓力繼續(xù)增加到一定程度，訓(xùn)練效果似乎不再變化。經(jīng)過8周的訓(xùn)練，40%LOP的血流限制在肌肉肥大、力量和耐力方面產(chǎn)生了與90%LOP 相似的增長，但較高的限制壓力卻更容易引起參與者的不適感，不建議使用[31]。不同的是，在肌肉骨骼損傷康復(fù)早期BFR 與被動訓(xùn)練相結(jié)合時，有研究者建議使用70%～100%AOP 的限制壓力，以改善肌肉萎縮程度[29]。

訓(xùn)練中研究者均選擇在大腿近端施加壓力，這有助于患者進(jìn)行下肢抗阻運動，并且由于近端肢體圍度較大，可以防止運動過程中由于神經(jīng)卡壓而引起并發(fā)癥[10]。研究中記錄的袖帶寬度從9～18 cm不等，這與研究選擇的BFR 裝置有關(guān)。然而有研究證明，不同寬度的袖帶對應(yīng)的血流限制程度不同，相同壓力下寬袖帶對應(yīng)的血流限制程度、加壓反應(yīng)、主觀疲勞度和疼痛感覺更大，故而針對不同人群時，袖帶寬度的選擇更應(yīng)慎重，保證安全性[32]。另外，科學(xué)研究中多采用可充氣袖帶，以便量化壓力限制程度。

（續(xù)表1）

4.2 BFR訓(xùn)練方案的選擇

ACLR 術(shù)后康復(fù)中BFR 訓(xùn)練方案主要包括BFR 介入時期、負(fù)荷重量、訓(xùn)練模式、間歇時間、訓(xùn)練時間、頻率和周期（表2）。

表2 ACLR康復(fù)中應(yīng)用BFR的訓(xùn)練方案

BFR 訓(xùn)練可以在ACLR 術(shù)前或術(shù)后的不同時期介入。研究表明，ACLR 術(shù)前短期介入低強度BFR 訓(xùn)練，對術(shù)后早期股四頭肌力量增長和激活程度均有益[16]。術(shù)后早期也可采用BFR與被動運動相結(jié)合[29]或無運動下單純施加BFR 的形式[11]，以達(dá)到預(yù)防肌肉萎縮的效果[11，12，15]。ACLR 術(shù)后BFR 結(jié)合低強度抗阻訓(xùn)練一般在術(shù)后2～4周開始介入，可用于促進(jìn)肌肉肥大，增加肌肉力量。另外，ACLR術(shù)后多年進(jìn)行BFR訓(xùn)練仍能收獲有益效果[14]，同樣，一篇關(guān)于跟腱斷裂手術(shù)較長時間后應(yīng)用BFR 訓(xùn)練的病例報告中，也得到了患者功能障礙程度減輕的結(jié)果[33]。

負(fù)荷重量是影響B(tài)FR 訓(xùn)練效果的另一重要指標(biāo)。Takarada 等[11]的研究采用術(shù)后早期無負(fù)荷下單純使用BFR，而較多研究選擇1 次重復(fù)最大力量（1 repetition maximum，1RM）的百分比來確定下肢抗阻訓(xùn)練強度[13，17-19]，負(fù)荷重量一般為20%～30%1RM，僅有一項研究采用了70%1RM的高強度BFR訓(xùn)練[17]。另外還有一些研究未量化負(fù)荷重量，但均在較低強度下進(jìn)行抗阻訓(xùn)練[12，14-16]。

ACLR 術(shù)后應(yīng)用BFR 可以結(jié)合不同運動模式進(jìn)行干預(yù)。一是BFR 相關(guān)文獻(xiàn)中常見的抗阻運動模型，即采用1RM 的百分比計算負(fù)荷重量大小，強度一般為20%～30%1RM，訓(xùn)練量為4 組，共重復(fù)75 次（即30-15-15-15 次）[29]，依目前的研究來看，這一模式可以產(chǎn)生足夠的適應(yīng)性。另一種是在常規(guī)運動康復(fù)項目的基礎(chǔ)上施加BFR，這種運動模式更加貼近臨床術(shù)后康復(fù)，但是較難計算運動量，用于科學(xué)研究時難以量化評估。在這兩種方式的BFR 訓(xùn)練中，既包括開鏈運動也包括閉鏈運動，但有報道顯示，在ACL重建術(shù)后早期進(jìn)行開鏈運動，存在前交叉韌帶松弛度增加的風(fēng)險[34]，因此在進(jìn)行BFR 訓(xùn)練時，我們也要繼續(xù)探究運動形式對術(shù)后安全性的影響，在臨床實施康復(fù)治療時，具體的訓(xùn)練方案也要根據(jù)患者耐受，進(jìn)行個體化的選擇。

BFR抗阻訓(xùn)練的間歇時間一般為30秒到2分鐘不等，而在無運動參與或間歇性的BFR訓(xùn)練中，間歇時間較長，為3分鐘。整個BFR訓(xùn)練周期從8天到16周不等。

（續(xù)表2）

5 BFR訓(xùn)練的安全性

在ACLR術(shù)后BFR訓(xùn)練的臨床研究中，Ohta等[12]報道了前交叉韌帶重建術(shù)后患者使用止血帶在180 mmHg 的壓力下進(jìn)行肌肉訓(xùn)練，有2 名患者在訓(xùn)練12分鐘后出現(xiàn)下肢輕微不適和鈍痛，這種不適和鈍痛可能是由高壓引起的神經(jīng)壓迫以及肢體過度缺血造成的，在停止訓(xùn)練或解除壓力后癥狀會消失[22]。除此之外，相關(guān)研究并沒有發(fā)現(xiàn)在BFR 訓(xùn)練期間引起其他并發(fā)癥。在ACLR 患者臨床研究中應(yīng)用BFR 時，常采用BFR 與低強度抗阻訓(xùn)練相結(jié)合，多數(shù)研究表明其能夠增加肌肉力量，促進(jìn)股四頭肌肥大，安全性也達(dá)到了可接受的水平。但這并不意味著安全性問題得到了解決，BFR訓(xùn)練方法不當(dāng)仍然可能造成肢體麻木、延遲性肌肉酸痛、橫紋肌溶解、深靜脈血栓甚至肺栓塞等危險事故發(fā)生[35-37]。

影響ACLR 術(shù)后BFR 訓(xùn)練安全性的方法學(xué)因素主要包括：限制壓力、袖帶寬度和材料、負(fù)荷強度以及受試者身體素質(zhì)。有研究顯示較高壓力的BFR訓(xùn)練可能會引起交感神經(jīng)興奮性增加，血壓升高，導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)生風(fēng)險增加[38]；過度閉塞還可能導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)速度變慢，在長時間訓(xùn)練中尤其不利[39]。袖帶寬度也會影響訓(xùn)練的安全性，研究表明，經(jīng)過一段時間的BFR訓(xùn)練后，較寬的袖帶下肌肉生長受到抑制，這不僅影響運動表現(xiàn)，而且對參與者的身體健康構(gòu)成巨大風(fēng)險[40，41]。另外，肢體閉塞程度還會受袖帶寬度和材料的影響。相同加壓下，不同寬度和材料的袖帶造成的肢體閉塞程度不同，也是需要考慮的安全性問題[42-44]。負(fù)荷重量是影響安全性的一個重要因素，有研究顯示，BFR結(jié)合高強度抗阻訓(xùn)練更容易導(dǎo)致運動過程中發(fā)生勞累性橫紋肌溶解，引發(fā)生命危險[45]。除此之外，BFR訓(xùn)練的安全性在老年或患有心血管疾病的患者中值得引起注意，應(yīng)排除患有高血壓、外周血管疾病、心力衰竭等心血管疾病的受試者，并在開始BFR訓(xùn)練前，對受試者進(jìn)行相關(guān)篩查和體檢以保證實驗安全進(jìn)行[46]。

ACLR 術(shù)后，BFR 訓(xùn)練是否增加靜脈血栓（venous thromboembolism，VET）發(fā)生風(fēng)險，是BFR 訓(xùn)練亟需考慮的安全性問題。威爾紹三要素是被大家普遍接受的血栓發(fā)生機制模型，即血流停滯、血管壁損傷和血液高凝狀態(tài)[47]。毫無疑問，BFR 暫時造成了局部血流限制，但其限制時間較短，與手術(shù)中使用2小時止血帶相比，影響要小得多。BFR訓(xùn)練的限制壓力一般選擇40%～80%AOP，也與手術(shù)中完全閉塞動靜脈不同[48]，因此，BFR訓(xùn)練造成的短暫且較低程度的血流受限可能不會增加血栓發(fā)生風(fēng)險。另外，所有骨科手術(shù)都會造成一定程度的血管損傷，但是相比全膝關(guān)節(jié)和全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者，在關(guān)節(jié)鏡下實施ACLR 手術(shù)的侵入性小，血管損傷程度低，從這方面考慮也不會引起VET 高發(fā)風(fēng)險[49]。最后，雖然我們不知道ACL 損傷后多久血液高凝狀態(tài)會恢復(fù)到基線水平，但有研究表明BFR 刺激組織中纖溶酶原激活劑的分泌和表達(dá)增加，這是纖維蛋白溶解的標(biāo)志，表明BFR 訓(xùn)練在一定程度上可以降低血液高凝狀態(tài)[48]。盡管大多數(shù)患者發(fā)生VTE的風(fēng)險可能很小，但發(fā)生VTE后果嚴(yán)重，應(yīng)在威爾紹三要素原則下正確使用BFR，從而降低患VTE的發(fā)生風(fēng)險。

6 小結(jié)

ACL 損傷康復(fù)中應(yīng)用BFR 可減少肌肉萎縮程度，有效促進(jìn)肌肉質(zhì)量和力量的增加，并且在減少運動中和運動后膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹和提高術(shù)后膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性方面展現(xiàn)出有益效果。但是相關(guān)研究較少報道BFR訓(xùn)練對肌腱剛度、韌帶和軟骨狀況的影響，可以作為日后的研究方向，為ACLR患者進(jìn)行BFR訓(xùn)練，提供更加全面的證據(jù)支持。在神經(jīng)肌肉功能恢復(fù)方面，有證據(jù)表明，與沒有BFR的高強度運動相比，低強度BFR抗阻運動導(dǎo)致運動單位募集減少，對肌肉的神經(jīng)刺激較少[50]，而神經(jīng)肌肉功能的恢復(fù)對ACL 術(shù)后康復(fù)起著至關(guān)重要的作用，因此還需要進(jìn)一步研究BFR 對神經(jīng)肌肉功能的影響和作用機制。此外，日后的研究還應(yīng)在完善袖帶壓力、運動強度和持續(xù)時間的交互作用上多加探索，以期為ACLR 術(shù)后提供最佳的康復(fù)方案。