等速肌肉测试和训练技术的临床应用

作者单位:200040 上海医科大学附属华山医院康复医学科 讲座等速肌肉测试和训练技术的临床应用占飞 吴毅等速运动的概念由Hislop和P er rine 于60年代末首先提出[1]。

近30年内,等速肌肉测试和训练技术在运动医学、矫形外科、康复医学的临床和科研中得到广泛的应用和不断的发展。

国内于80年代初开始引进等速仪器,并逐渐应用于科研和临床中。

1 等速运动的定义及特点等速运动是指在关节运动过程中,运动速度一旦预先设定,无论受试者肌肉收缩产生多大的张力,肢体的运动始终在某一预定的速度(等速)下进行,肌肉张力大小的变化并不能使肢体产生加速或减速(运动开始和末了的瞬时加速度和减速度除外)的一种运动。

在等速运动过程中,等速仪器提供一种与肌肉实际收缩力相匹配的顺应性阻力。

这种顺应性阻力使肢体在整个关节活动范围内的每一瞬间或不同角度下均承受相应的最大阻力,使肌肉产生最大的张力和力矩输出。

由于等速运动时,肌纤维伸长或缩短,引起明显的关节活动,是一种动力性收缩,类似等张收缩。

而肌肉收缩时因阻力可变,在每个角度都能承受最大阻力,产生最大肌张力,又类似等长收缩。

因此,等速肌肉收缩兼有等张和等长收缩的某些特点优点。

但也有人认为,等速运动提供的动作较简单局限,与肢体运动时的自然动作有一定差距,在肌肉测试和训练中存在一定的局限[2,3]。

2 等速肌肉测试的临床应用传统的等长肌肉测试仅反映关节运动中某一角度肌力的大小;等张肌肉测试只能反映关节运动过程中最弱的肌力。

而等速肌肉测试可同时测试关节运动中主动肌和拮抗肌的任何一点肌肉输出的力矩值,得到力矩曲线,并可同时进行肌肉作功能力、爆发力及耐力等功能的测试,上述各项参数经等速仪器的计算机处理后,可作为评价肌肉功能的指标。

弥补了前两种肌肉测试方法的缺陷。

等速肌肉测试作为一种新的肌肉功能测试和评定方法,在临床应用中,不少学者运用测试数据的组内相关系数(ICCs)进行等速测试的可靠性研究,结果表明,等速肌肉测试的可信度较高,具有较好的可重复性。

各项测试数据中,峰力矩(PT)值的可信度最好,总功(T W)和平均功率(AP)中等,而肌肉耐力略低。

肌肉向心收缩测试的ICCs值高于肌肉离心收缩[4 7]。

等速肌肉测试临床应用较多的是四肢大关节及腰背部的肌肉测试、功能和疗效评价等方面:2.1 对运动系统肌肉功能进行评价用等速测试仪器对运动系统进行肌肉功能评价,可提供较为准确的多种反映肌肉功能的定量指标,不仅可建立肌肉功能的正常基础值数据库,而且通过对患有神经、肌肉或骨骼系统运动功能障碍者进行测试参数的分析,有助于了解肌肉和神经的病损程度,对设计合理的、有针对性的康复训练方案起指导作用。

目前临床上研究最多的是膝关节的肌肉功能测试,这可能与膝关节作为负重关节,容易造成损伤,以及膝关节测试时固定较为完全,测试结果可信度较高,力矩曲线较为清晰,容易判断有关。

另外,除手部小关节外,四肢其他关节及腰屈伸肌的肌肉功能测试也有一定的报道[8,9]。

2.2 对运动系统伤病进行辅助诊断肌肉关节的病变情况在等速肌肉测试的力矩曲线上可得到反映,通过分析力矩曲线的变化可获得一定的客观信息,作为临床的一种辅助诊断。

但这种变化不很敏感,对各种病理变化也无明显的特异性。

因此,不能完全作为诊断依据。

在力矩曲线分析方面研究最多的是膝关节的各种病理情况,据报道膝关节骨性关节炎(OA)患者力矩曲线常表现中段伸肌力矩曲线下降,出现切迹、不光滑或呈双峰样改变,而屈肌力矩曲线则可能表现正常[10]。

其他如A CL损伤、半月板损伤、髌骨半脱位、肩关节撞击综合征、肩周炎等在运动中出现疼痛或关节不稳时,在力矩曲线的一定部位都可出现不同大小或形态的切迹。

2.3 在运动系统伤病预防中的应用等速肌肉测试可提供一系列的肌肉功能指标,以及拮抗肌群对比的定量资料,这对判断肌肉关节功能,预防运动系统伤病的发生有重要意义。

研究表明,两侧肢体的肌力存在一定的生理差别。

尤其是上肢差别较为明显,可能和优势手有一定关系。

但两侧下肢肌力的差值较为稳定,一般认为应在10%~15%以内,并且在不同测试速度下变化不大。

如果两侧肌力的差值超过20%,表明两侧的肌力不平衡,弱侧的肌肉和关节容易受伤,应加强弱侧肌肉的训练。

运动员伤后重返赛场时,患侧肌肉的力矩值如达到健侧的85%~90%以上,发生再损伤的机会将相应减少[2]。

主动肌与拮抗肌力矩比值可作为预测运动系统损伤的指标之一。

目前研究最多的是膝关节屈/伸肌力比值(H/Q),对正常膝关节进行慢速测试(60/s)表明,膝关节H/Q值为60%~80%。

该值偏高或偏低使弱肌易受损伤[11]。

一般康复训练常偏重膝伸肌的练习,而忽视屈肌的训练,致使H/Q偏低,应予纠正。

2.4 评价康复治疗的疗效通过对康复治疗前后的肌肉功能进行等速测试,可了解康复治疗的效果,评价不同康复治疗方案的有效性。

对膝前十字韧带损伤(ACL I)后膝关节肌肉功能测试表明,患者须强调绳肌的训练,同时对股四头肌进行特殊训练,适度增加H/Q值,这样可增强绳肌对ACL的协同作用,改善关节稳定性。

并且对康复疗效进行评价时应将峰力矩、功率、力矩加速能和耐力等指标结合起来评价,以制定特定化的康复训练[12]。

3 等速肌肉训练在临床中的应用临床上根据患者肌力情况的不同,常选用不同的训练方法。

肌力达4级时宜用肌肉对抗外加阻力作主动收缩的抗阻训练。

对肌力较弱、无法对抗阻力者可先在持续被动活动(CPM)状态下进行功能训练,以后逐渐过渡到抗阻训练。

等速抗阻训练明显优于传统的等长及等张抗阻训练:其优点表现为:!提供顺应性阻力,使肌肉在整个关节活动范围内始终承受最大的阻力;∀同时训练主动肌和拮抗肌;#提供不同的训练速度,适应功能速度的需要;∃较好的安全性;%提供反馈信息,进行最大肌力收缩及次大收缩练习,同时可对患者起到鼓励作用; &作全幅度及短弧度练习;∋可进行CPM、向心及离心收缩练习。

但在临床应用中也存在一些不足:!花费时间较多;∀需要受过专门培训的操作人员;#仪器费用较高,不易普及。

3.1 等速肌肉训练的一般原则不禁忌肢体活动时,等速肌肉康复训练即可开始。

循序渐进、适当间歇、避免引起疼痛。

活动度过小、肿胀、疼痛明显时可先作等长练习及CPM训练。

3.2 等速肌肉训练方式3.2.1 等速向心训练:常采用速度谱训练的方式,即在等速仪器上选择一系列不同的运动速度进行肌肉训练。

一般将运动速度分为慢速(1/s~60/s)、中速(60/s~ 180/s)、快速(180/s~300/s)及功能性运动速度(300/s~1000/s)。

等速向心肌肉训练一般有30()/s运动速度的生理溢流作用,快速运动训练可向慢速运动方向溢流,但不能向快速运动方向溢流。

但也有研究认为生理溢流同样可向快速方向扩散[13,14]。

一般认为,等速肌肉训练应按每种运动速度间相隔30()/s的运动速度谱进行训练。

根据不同病程阶段,选用不同运动速度进行训练:早期:选用较快的运动速度(180/s 以上),因为运动速度越快,对关节表面产生的压力越小,不影响损伤部位的愈合。

中期:选用慢速及中速,对增强肌张力、加速肌力恢复较为有利。

每次训练的常用运动速度依次为:60()/s、90()/s、120()/s、150()/s、180()/s、180()/s、150()/s、120()/s、90()/s及60()/s共10种运动速度,每种运动速度收缩10次,共收缩100次为一个训练单位。

根据肌肉功能适应情况,逐渐增加到2~3个训练单位。

后期:进行高速、次大收缩及多次重复的功能适应性训练,运动速度接近日常活动及竞技运动时的收缩速度(300/s以上)。

对恢复日常活动能力,重返运动场有重要作用。

对膝关节术后患者进行患侧膝屈、伸肌等速向心速度谱训练后表明,尽管患膝伸肌的萎缩较为明显,肌肉功能受损较早,但早期给予适当的等速向心肌力训练,可明显增加膝屈伸肌的肌力,恢复肌肉功能,特别对膝伸肌功能恢复似更有利[15]。

3.2.2 等速离心肌肉训练:肌肉的离心收缩能力在维持关节的稳定性及日常生活活动能力方面有重要意义,因而离心训练价值不可低估。

研究表明,离心收缩产生的最大肌力大于向心收缩及等长收缩的肌力,这是因为离心收缩过程中有非收缩成分的介入,使肌肉的力矩输出明显增大,具有力量大、耗能小的特点。

在离心收缩后次日可逐渐感觉肌肉疼痛,称迟发性肌肉酸痛(DOM S),一般不需处理,3~5d可自行消失。

如开始时采用较低的肌肉训练强度,可预防DOM S的发生。

对膝OA患者进行亚极量的CPM等速离心肌肉训练后发现,患者膝关节疼痛明显缓解,膝屈、伸肌力增强,同时下肢A DL功能显著改善[16]。

3.2.3 短弧等速肌肉训练:运动系统伤病后,疼痛弧内的运动可引起新的损伤,对康复不利。

选用短弧等速训练的方法,即限定运动活动范围,在(疼痛弧)的两侧进行等速肌肉训练,避开疼痛部位,有助于疼痛部位症状的减轻。

训练中,如果选择的运动速度过快,关节活动不易在小幅度内迅速增速并跟上运动速度,患者常感受不到阻力。

因此,选择慢速及中速进行训练较为理想。

以后随着患者症状的改善、关节活动范围的扩大,可逐渐增加训练的运动速度。

3.2.4 多角度等长肌肉训练:传统的等长肌肉训练方式的一个明显缺陷是存在角度特异性。

即只能增强练习角度上下20~30范围内的肌力。

利用等速仪器进行多角度的等长肌肉训练,避免了这一缺陷。

研究表明,等长肌肉训练具有生理溢流作用,溢流的范围为设定角度的∗10。

因此,在关节活动范围内,每间隔20进行一组适当的等长肌肉训练,可使整个肌群都能得到训练[17]。

另一优点是可避开(疼痛弧)。

在等速肌肉测试中,力矩曲线的中部如出现凹陷(又称为(疼痛弧)),反映这一部位有病变存在的可能。

在制定肌肉训练方案时,可选择疼痛弧的两侧进行多角度等长训练。

通过等长训练生理溢流作用,对疼痛弧处的肌力可起一定增强作用。

多角度等长训练通常采用(10)的原则,即在每个角度用力收缩10s,休息10s,重复10次,在不同角度共作5~10组练习(依据不同关节)。

用力收缩时,开始2s达到所需力矩值,然后保持该力矩值6s,最后2s逐渐放松。

有报道对膝关节骨关节炎患者经过3~6周的多角度等长肌肉训练,可明显改善肌肉功能,提高功能性行为能力。

同时避免了等张练习可能造成关节面磨损的风险[18]。

3.3 肌肉抗阻练习的步骤当肌力恢复到3级以上时,可逐渐增加肌肉抗阻训练。

最初的训练应只产生安全的、较低的肌张力,以后逐渐过渡到较大肌张力的训练,以促进肌力恢复。

Davies建议[19],抗阻肌力训练顺序为:!多角度等长次大强度;∀多角度等长最大强度;#短弧等速次大强度;∃短弧等张;%短弧等速;&全弧等速次大强度;∋全弧等张;+全弧等速。