第一章
运动治疗技术
第一节 肌力训练
肌力是机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力来完成运动的能力,是肌肉发挥其生理功能的形式,肌肉主要通过肌力对外界做功。肌力下降是临床上最常见的症状之一,常导致下降者肢体运动功能障碍,从而影响人体各项日常活动。肌力训练是增强肌力的主要方法,通过肌力训练,肌力下降者肌力可恢复至正常,肌力正常者可以加强肌力并增强肌肉耐力和运动功能。肌力训练的具体技术和方法有多种,如神经传递冲动训练、助力训练及抗阻训练等。本节将重点介绍临床上常用的肌力训练技术和方法。
一、概念
肌力训练(muscle strength training)是指运用各种康复技术增强肌肉力量和肌肉耐力、改善肢体运动功能的训练方法。通过肌力训练可以达到预防肌肉萎缩、促进肌肉功能恢复的目的。
二、适应证
(1)失用性肌肉萎缩:由制动、运动减少或其他原因引起的肌肉失用性改变,导致肌肉功能障碍。
(2)肌源性肌肉萎缩:由肌肉病变引起的肌肉萎缩。
(3)关节源性肌肉萎缩:由关节疾病或损伤引起的肌肉力量减弱、肌肉功能障碍。
(4)神经源性肌肉萎缩:中枢和(或)周围神经损伤后引起所支配肌肉的瘫痪或肌力减退。
(5)关节周围主动肌与拮抗肌不平衡。
三、禁忌证
(1)全身有严重感染和高热患者。
(2)严重心脏病患者,如快速性心律失常、心力衰竭等。
(3)皮炎、肌炎发作期,严重肌病患者,不宜进行高强度或抗阻训练。
(4)局部有活动性出血,不宜进行局部肌肉训练,以免加重出血形成血肿。
(5)骨折后只行石膏外固定,骨折断端未形成牢固骨痂。
(6)意识障碍患者。
四、操作方法
肌力训练方法有徒手训练和器械训练。徒手肌力训练时一般不需要仪器设备,器械训练有哑铃、沙袋、实心球、弹性阻力装置、滑轮系统、等张力矩臂组件、可变阻力装置、等长肌力训练装置、等速肌力训练装置等。通常可根据患者不同肌肉功能障碍情况选用不同的训练方法和训练仪器。
1. 肌力训练方式
(1)肌力为0级时,宜进行电刺激疗法、被动运动及传递冲动训练(即患者主观用力试图做肌肉收缩活动),传递冲动训练与被动运动结合进行,效果较好。
(2)肌力为1级或2级时,宜进行电刺激疗法或肌电生物反馈电刺激疗法,此时肌肉已有一定的肌电活动,肌电生物反馈电刺激疗法效果较佳,同时配合助力运动训练和其他免荷运动训练。
(3)肌力为3级或4级时宜进行徒手抗阻训练和各种器械的抗阻训练。
(4)耐力较差的肌群,宜进行肌肉耐力训练。
2. 助力训练
(1)徒手辅助主动训练:利用治疗师的手法,不需要任何器械的帮助。当肌力为1级或2级时,治疗师帮助患者进行主动运动。
(2)滑面上辅助主动训练:在光滑的板面上利用滑石粉或小滑车等方法,减少肢体与滑板之间的摩擦力,进行滑面上的辅助训练。
(3)滑轮重锤减重主动训练:在垂直面上利用滑轮、重锤来减轻肢体的自身重量,此方法主要适用于髋、膝、肩等大关节的肌力训练。
3. 徒手抗阻训练(图1-1-1、图1-1-2)
图1-1-1 肩前屈抗阻训练
图1-1-2 髋屈曲抗阻训练
(1)训练前首先评定患者的肌力和关节活动度情况,明确功能受限程度,以确定适宜的抗阻运动形式和运动强度。
(2)使患者处于适合训练的舒适体位,以被动运动形式向患者演示所需的运动,告诉患者尽最大努力且在无痛范围内完成训练,训练过程不要憋气,治疗师只起指导、监督作用。
(3)将阻力置于肢体的远端,确定阻力的方向,一般为所需运动的相反方向,避免代偿动作。
(4)提供的阻力应适合患者现有的肌力水平,初始为次最大阻力,以后逐渐增大阻力。训练中动作应平稳,患者的最佳反应为无痛范围的最大用力。
(5)患者如不能进行全关节活动范围运动或训练中有明显疼痛、收缩的肌肉发生震颤、发生代偿动作时,应改变阻力施加的方向或降低阻力。
(6)训练中应适当提供语言指令,以增加训练效果。
(7)每一次训练可重复8~10次,并有一定的休息,逐渐增加训练次数。
4. 器械抗阻训练
主要由训练器械施加阻力,以增加患者的肌力和肌肉耐力、恢复肢体运动功能的训练方法,适用于肌力在3级以上者。根据肌肉收缩不同方式,器械抗阻训练分为等长抗阻训练、等张抗阻训练和等速抗阻训练。
1)等长抗阻训练
利用肌肉等长收缩进行的抗阻训练。肌肉等长抗阻收缩时,肌张力明显升高,肌力显著提高,但不产生明显的关节运动。等长抗阻训练主要适用于关节不能或不宜运动时(如关节石膏或夹板固定、关节创伤、炎症或关节肿胀等情况)的肌力训练,以延缓和减轻肌肉失用性萎缩。
(1)运动强度:根据肌力水平和训练目标设定阻力大小,确定运动强度。
(2)阻力负荷:哑铃、沙袋、墙壁或力量训练器等。
(3)运动持续时间:训练时肌肉等长收缩时间10 s,休息10 s。
(4)重复次数:重复10次为1组训练,每日可做几组训练,根据患者承受能力选择。
(5)训练频率:每日1次,每周训练3~4次,持续数周。
2)等张抗阻训练
利用肌肉等张收缩进行的抗阻训练,训练时作用于肌肉上的阻力负荷恒定,有明显关节运动,适用于动态肌力和肌肉耐力训练。等张抗阻训练包括向心性训练和离心性训练,肌肉主动缩短,使肌肉的两端相互靠近者为向心肌力训练;相反,由于阻力大于肌力,肌肉在收缩中被被动拉长,致使其两端相互分离者为离心肌力训练(图1-1-3)。
图1-1-3 向心、离心、等长收缩
(1)运动强度选定:根据肌力水平和训练目标设定阻力大小,确定运动强度。
(2)阻力负荷:沙袋、哑铃、墙壁拉力器、滑轮系统、等张力矩臂组件、可变阻力装置或专用的肌力训练器等,也可利用自身体重。
(3)运动强度:以渐进抗阻训练法为例,先测定重复10次运动的最大负荷,称为10次最大重复(RM)值。用10 RM的运动强度运动,重复10次,间歇30 s;再以10 RM的运动强度重复训练10次,间歇30 s,再以10 RM的运动强度重复尽可能多次,2~3周后根据患者情况适当调整10 RM的量。
(4)训练频率:每日1次,每周训练3~4次,持续数周。
3)等速抗阻训练
在专门的等速训练器上进行训练。训练前设定运动速度、间歇时间、训练组数和关节活动范围等。训练中运动速度不变,但遇到的阻力则随用力的程度而变化,以使运动肢体肌肉的肌张力保持最佳状态,从而达到最好的训练效果。
(1)训练仪器:等速训练器。
(2)训练前准备:开机,根据训练要求,安装相应的附件。
(3)体位:摆放患者体位,对患者进行良好固定。
(4)关节活动角度设定:肌肉、肌腱、韧带愈合早期通常可设定全关节活动角度;关节术后或关节病变时则宜选择限定关节活动范围。
(5)训练方式:分为等速向心和等速离心训练,临床常用等速向心收缩方式进行训练。
(6)运动速度:等速向心肌力训练时,一般选用逐渐递增后再逐渐递减的运动速度谱形式,例如,逐渐递增:60°/s、90°/s、120°/s、150°/s、180°/s;逐渐递减:180°/s、150°/s、120°/s、90°/s、60°/s。
(7)训练次数:每种运动速度收缩10次,每一运动速度谱共收缩100次(为一个训练单位)。根据肌肉功能适应情况,逐渐增加收缩次数2~3个训练单位。
(8)间歇时间:可在训练前预先设置每种运动速度之间和每个训练单位之间的休息时间。每种运动速度之间通常间歇15 s,以使肌肉有短暂休息,每个训练单位之间的休息时间需要间歇3~5 min。
(9)训练频率:每日1次,每周训练3~4次,根据患者情况,持续数周(图1-1-4、图1-1-5)。
图1-1-4 下肢等速肌力训练
图1-1-5 上肢等速肌力训练
5. 肌肉耐力训练
肌力训练要求在较短时间内对抗较重负荷,重复次数较少,而肌肉耐力训练则需在较轻负荷下,增加重复收缩次数。临床上常将肌力训练与肌耐力训练结合起来进行训练,从而优化肌肉训练疗效。常用的增加肌肉耐力的方法有:
(1)等张训练法:先测定重复10次运动的最大负荷,即为10 RM值。用80%10 RM的量作为训练强度,每组训练10~20次,重复3组,每组间隔1 min;亦可采用5 cm宽、1 m长的弹力带进行重复牵拉训练,弹力带的一头固定于床架或其他固定物上,根据需要进行某一肌群的耐力训练,尽量反复牵拉弹力带直至肌肉疲劳,每日1次,每周训练3~5次。
(2)等长训练法:取20%~30%的最大等长收缩阻力,做逐渐延长时间的等长收缩训练,直至出现肌肉疲劳为止,每日1次,每周训练3~5次。
(3)等速训练法:在等速训练仪上选择快速运动速度,然后做快速重复运动对增强肌肉耐力效果较明显。重复运动100次为一个训练单位,根据肌肉功能适应情况,逐渐增加收缩次数到2~3个训练单位,每组间休息3~5 min,直至出现肌肉疲劳为止,每日1次,每周训练3~5次。
五、注意事项
(1)正确掌握运动量与训练节奏,每次肌肉训练应引起一定的肌肉疲劳,同时应有一定休息,根据患者训练情况及时调整运动量。
(2)由于神经系统疾病的早期,肌痉挛同时伴有肌力下降,此时主要解决的是肌痉挛问题,不应强调单个肌肉的肌力训练,以免加重肌痉挛;在疾病的恢复期或后遗症期,则需同时重视肌力的训练,以多肌肉运动或闭链运动方式为主。
(3)应在无痛和轻度疼痛范围内进行训练,如果最初训练引起肌肉的轻微酸痛,则属正常反应,一般次日即可自行恢复。如肌力训练引起患者训练肌肉的明显疼痛,则应减少运动量或暂停。待查明原因进行临床治疗后再进行训练;疼痛不仅增加患者不适,而且也难达到预期训练效果。
(4)各种训练方法相结合,灵活运用各种不同训练方法进行训练,以提高训练效果。
(5)抗阻训练时,阻力应从小到大,在活动范围的起始和终末施加最小的阻力,中间最大,要有足够的阻力,但不要导致患者无法完成活动。
(6)充分调动患者的积极性,因为肌力训练的效果与患者的主观努力程度关系密切。训练前应使患者了解训练的作用和意义,训练中经常给予语言鼓励并显示训练的效果,以提高患者的信心和积极性。
(7)掌握肌力训练的适应证和禁忌证,尤其是心血管疾病患者、老年人、体弱者等高危人群,应在治疗师指导下训练,密切观察患者的情况,严防意外发生。
六、常见问题解析
1. 骨骼肌是如何收缩的?
全身所有肌肉都由许多肌纤维个体组成,每条肌纤维的基础单位被称为肌小节,肌小节一个紧靠另一个并且沿着肌原纤维纵向排列,由交替的粗、细肌丝组成,粗肌丝含有肌球蛋白,细肌丝含有肌动蛋白。粗、细肌丝相对滑动重叠时产生肌纤维的缩短导致肌肉收缩。
肌肉收缩与钙离子相关,细肌丝上有两种调节蛋白——原肌球蛋白和肌钙蛋白。肌肉舒张时,原肌球蛋白挡住了细肌丝上的横桥结合位点,粗肌丝无法与细肌丝结合形成横桥,因此粗肌丝无法“拉动”细肌丝,不能引起肌肉收缩;当钙离子浓度足够高时,ATP和横桥相结合后,钙离子与肌钙蛋白结合,引起原肌球蛋白发生变构,从而暴露横桥结合位点,使粗肌丝能够与细肌丝结合,引起肌肉收缩[1](图1-1-6)。
图1-1-6 骨骼肌基本结构
2. 进行肌力训练时,如何选择等长收缩和等张收缩?
等长运动指肌肉收缩时肌纤维的长度不变、张力增加、关节角度不变的肢体活动,又称为静力性运动,用于肌力训练,特别是可以在关节固定时进行肌肉收缩训练,也可以用于避免关节疼痛弧内(例如髌骨软骨病)的肌力训练。中等强度的等长运动时肌肉压力增加,静脉血管往往先被压迫,影响静脉回流,导致远端组织充血。而高强度运动时肌肉张力高于动脉血压,肢体血流暂时阻断,形成缺血。无论是中等强度还是高强度运动,由于肌肉血流量相对减少,所以肌肉无氧代谢比重较大,运动持续时间较短,运动强度主要以肌力为指标。
等张运动指肌肉收缩时肌纤维长度缩短或延长、张力基本保持不变、关节角度变化的活动,又称为动力性运动。上述助力运动、主动运动和抗阻运动的主要方式都是等张运动。根据肌肉收缩时肌纤维长度变化的方向。等张运动又分为以下两种。
(1)向心性收缩:肌肉收缩时肌纤维长度缩短,又称为向心性缩短,如屈肘的肱二头肌收缩。向心性收缩的基本目的是产生肢体运动,收缩速度相对较快,神经控制环路比较简单。
(2)离心性收缩:肌肉收缩时肌纤维的长度延长,又称为离心性延伸,如下楼时的股四头肌收缩等。离心性收缩的基本目的是控制肢体运动,收缩速度相对较慢,神经控制比较复杂,涉及各种反馈抑制,在精细运动时涉及较多。
3. 什么是超量恢复?
超量恢复是指在运动或训练后,能量恢复的一个阶段,在此恢复过程中,体内被消耗的能量物质(ATP、蛋白质、糖和无机盐等)不仅能恢复到运动前的原有水平,而且在一段时间内可超过原有水平,待保持一段时间后,又恢复到原有水平(图1-1-7)。
图1-1-7 超量恢复
肌肉或者肌群在适当运动练习之后,会使肌肉产生适度的疲劳和形态功能等方面一定程度的下降。通过适当时间的休息,可以使肌肉的力量和形态功能等方面恢复到运动前的水平,并且在一定时间之内,还可以继续上升并且超过原有水平。随休息的时间延长,又逐渐下降到原有的功能水平。如果下一次练习是在超量恢复(肌肉功能上升并超过原有水平的一段时间内)的阶段进行的,就可以保持超量恢复不会消退,并且能逐步积累练习效果。遵循这样的原理进行持续肌力练习就可以使肌肉体积增大,肌肉力量增强。
如果训练是在恰当的超量恢复阶段B点开始,就会出现如下图所示(图1-1-8)的情况,经过多次的训练后肌肉功能形态等都会不断超越原有水平。
图1-1-8 运动后超量恢复
4. 如何确定抗阻训练强度?肌力训练时如何选择合适的强度和频率?
抗阻训练强度通常用一次最大重复(1 RM)的百分比或RM来表示。用RM来确定适宜的训练负荷是最简单的方法。通常将1~6 RM负荷的训练称为高强度抗阻训练,8~12 RM为中等强度,10~15 RM为低强度,负荷增加后,RM自然减少。当训练者力量增加后,负荷不变,RM会增加。通常说来,使用大负荷比小负荷总体效果会更明显。从某种程度上说,两种不同的运动方案对增长肌肉力量和耐力均有效,但主要的训练效果有所不同。用大负荷、小RM的运动对提高肌肉绝对力量效果最好,用小负荷、大RM则对增长肌肉耐力有好处[2]。
对于训练强度,3~5 RM的运动增长肌肉力量的效果显著大于9~11 RM和20~28 RM的运动,而20~28 RM的运动者在肌肉耐力和运动至力竭的时间方面显著高于前者。对于普通人群,推荐8~12 RM作为同时发展肌肉力量、耐力和肌肉体积的负荷。对老年人(65岁以上)或体弱者(50~60岁或更大年龄)来说,负荷大、RM小的运动容易引起关节损伤及运动坚持性差等结果。因此,一般推荐使用10~15 RM的标准。大强度抗阻训练可能会引起血压升高,尤其是出现闭气(Valsalva)现象时血压升高更明显,因此,对于患有慢性疾病、身体虚弱或老年人群,不主张使用大强度。如果以1 RM百分比作为强度标准,中老年人训练初期宜采用30%~40%1 RM和50%~60%1 RM分别作为上肢和下肢训练的强度负荷。在中、低强度下,避免疼痛和减少运动损伤。初学者为了更好地学习动作,避免运动损伤,建议在参加锻炼的初期采用较低的运动强度。对无训练者一般推荐训练初期使用60%1 RM的中等运动强度。但对于有了一定训练基础的人来说,至少需要80%1 RM的强度才能产生更进一步的神经生理适应和更大的力量增长。
最佳抗阻训练的频率(即每周运动的次数)也是抗阻运动处方中较重要的要素之一,它受许多因素的影响,如运动量、强度、运动形式、身体状况、恢复情况及每次运动参与训练的肌肉群数量。每次训练间隔时间必须充足(24~48 h),以保证机体的恢复和力量增长,同时尽量减少过度训练的可能性。然而过度延长运动间隔时间(72 h以上),运动效果会降低,目前多数推荐抗阻训练的频率是每周2~3次[2]。
5. 长期制动或卧床为何会导致肌力下降?
因疾病或创伤导致制动或卧床时,由于肌肉主动收缩的强度和频次大幅减少,会在几周内出现肌肉萎缩以及肌力明显减退。在制动或卧床的前一周,肌力每天下降3%~6%;制动10天过后,健康人可降低40%的1 RM肌力。制动所引起的肌力减退通常是肌肉萎缩的2倍;即肌纤维横截面积每减少20%,肌力减少40%。这些早期的相对改变量表示肌力的下降除了来自肌肉收缩性蛋白质的减少之外,也有神经性的改变。若一个肢体长期处于制动的状态,所有形态的肌纤维内的蛋白质合成都会降低,以慢肌纤维最为明显,因为慢肌纤维在一般的日常生活中最常被使用,所以当肢体被动固定不动时,它们的失用程度也就相对比快肌纤维高。当肌肉被固定在较短位置时,肌力的丧失最大,因为肌纤维被固定在较短的位置时较松散,促进收缩性蛋白的分解,此外抗地心引力和单关节的肌肉群萎缩的速度也比其他肌肉来得快,例如膝关节伸膝肌群的萎缩和肌力下降比屈曲肌群多[1]。
6. 脑卒中后,肌力训练是否会影响肌张力?
虽然传统观念认为,脑卒中后肌力下降是由拮抗肌痉挛引起,肌力训练被认为会加重痉挛或者异常模式,但目前文献中普通的抗阻训练、渐进性抗阻训练,均未增加痉挛及异常模式,早期进行肌力训练也不影响肌张力[3]。主动肌力训练通过一些缓慢且有控制的运动来激活较弱的拮抗肌群,拮抗肌的主动收缩可以通过交互抑制的作用帮助减少主动肌的张力。因此在上肢方面,对于存在屈肘肌痉挛的患者应该直接去强化伸肘肌群的主动收缩,而对于下肢而言,应该直接强化屈膝肌群的主动收缩来改善伸膝肌群的痉挛。
7. 脑卒中早期患者和后遗症期患者肌力下降的机制有什么区别?
脑卒中患者肌力下降除包括肌力的降低外,还应包括肌力产生速度的下降、肌肉易疲劳、过度用力等。脑卒中后肌力下降的原因可从肌力产生的结构性因素(肌肉大小或横截面积)、力学因素(肌肉的长度和张力关系、力量和速度关系)及神经因素三个方面来考虑。任何影响这三个方面的因素,均可导致肌力受损。目前认为脑卒中后早期肌力下降与结构性因素及力学因素无明显关系,可能主要由神经因素引起。中枢受损后脊髓运动神经元下传冲动及一次收缩所募集的运动单位数目减少,使原动肌的活化明显受损,从而肌力大小及产生速度均明显下降;协同肌之间的失同步化导致原动肌收缩时过度用力;原动肌活化受损加上失同步化导致肌肉收缩很快出现疲劳。但脑卒中后时间过长(>6个月)可由于活动能力下降、制动及退行性变化引起肌肉横截面积减少导致肌力下降。此外,脑卒中患者以老年人居多,脑卒中前已存在的不同程度的肌力下降和脑卒中后失用性萎缩等导致的一些适应性改变,亦可能对肌力下降产生一定的影响[3]。
8. 对于脑卒中患者该如何进行肌力训练?
脑卒中后2~4周内应对患者进行早期干预,超早期干预应在脑卒中发生后24 h内开展,可缩短脑卒中患者的住院时间。目前,国内外学者对脑卒中患者早期肌力训练干预时机尚存争议,也有指南指出,大剂量、超早期的运动不宜在脑卒中发病后24 h内进行。因此,基于循证证据汇总和证据强度,建议轻中度脑卒中患者在发病24 h后进行床边康复、早期离床的康复训练,训练应循序渐进,必要时进行运动监护[4]。
脑卒中后功能的缺失主要是由中枢神经因素引起,包括原动肌活化受损、肌群间的协调受损、运动的控制受损等,且功能任务的完成还与具体任务的难易程度、环境等相关,故对于肌力增加到一定程度的患者,要改善其功能除了增加肌力外,还要结合其他形式的训练,如功能导向性训练。脑卒中后肌力训练不仅是单纯训练肌肉的力量,还需要将功能融入肌力训练中,提高肌肉收缩的质量及肌群间的协调,促进中枢神经系统对肌肉自主控制能力的恢复,从而改善患者的功能[3]。
Brunnstrom理论认为脑卒中后偏瘫恢复主要分为六个阶段,即弛缓、联合反应、痉挛、部分分离运动、分离运动、基本正常,恢复过程存在个体差异,据统计60%以上的患者会停留在痉挛期,以肘关节屈曲、膝关节伸展为主的优势肌群肌张力增高的异常运动模式是此类患者的主要临床表现。患者拮抗肌机械性能异常改变,主动肌肌力缺乏,协同运动难以分离,致使肌肉不能协调性收缩,对患者肢体功能的恢复造成严重的影响。中枢神经系统的可塑性极强,常规的康复训练可对中枢神经不断给予运动和感觉输入刺激,尽快、最大限度地建立新的突触连接,开启新的运动通路,重组大脑结构,突破痉挛模式,促进正确运动控制的恢复,但仅采用常规康复训练对于脑卒中后痉挛期的患者肢体功能恢复不显著[5]。
针对脑卒中后肌力减弱的机制及正常人肌力增加的原理,可从以下几个方面着手进行肌力训练:
(1)促进中枢神经系统对肌肉自主控制能力的恢复。
(2)按照肌力增加的超量恢复机制设计肌力训练方案中的强度、频率、持续时间等。
(3)肌力训练的最终目标是改善功能,当肌力增加到一定程度后应结合功能性训练。
(4)综合考虑患者基本情况(年龄、心肺情况等)、脑卒中严重程度、脑卒中后时间的长短、有无相关的继发或适应性因素(失用性肌萎缩、挛缩等),设计个体化的训练方案。