李寅翠，蔡春連

（銅仁學(xué)院大健康學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

慢性膝關(guān)節(jié)炎好發(fā)于中老年人群，隨人口老齡化，其患病率和發(fā)病率逐年上升，致殘率高達(dá)53%，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1,2]。主要癥狀包括膝關(guān)節(jié)疼痛和僵硬，功能障礙，活動受限[3]。因日常身體活動減少進(jìn)一步加速年齡相關(guān)的肌肉質(zhì)量損失，特別是膝關(guān)節(jié)周圍肌肉，出現(xiàn)肌肉減少癥[4]。膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量減弱，關(guān)節(jié)軟骨磨損加重，引發(fā)一系列相關(guān)癥狀，如炎癥、關(guān)節(jié)不穩(wěn)等，也可能會增加肥胖和代謝綜合征的風(fēng)險，從而出現(xiàn)惡性循環(huán)，進(jìn)一步加劇患者的進(jìn)展和嚴(yán)重程度，最終導(dǎo)致患者不能活動，出現(xiàn)殘疾和健康相關(guān)并發(fā)癥[5]。美國骨科醫(yī)師協(xié)會（American Academy of Ortho‐pedic Surgeons,AAOS）強(qiáng)力推薦力量訓(xùn)練、有氧運(yùn)動、參與與國家指南一致的體力活動以及減重來治療管理膝關(guān)節(jié)炎患者[6]。既往系統(tǒng)評價和薈萃分析[7,8]也表明，多種形式的運(yùn)動可以改善中、老年膝關(guān)節(jié)炎患者的身體成分、身體功能、代謝健康指標(biāo)和生活質(zhì)量。運(yùn)動方式多集中在中、低等強(qiáng)度力量訓(xùn)練、有氧訓(xùn)練等，存在運(yùn)動時間持續(xù)較長，一般在30-60min/次，運(yùn)動過程單調(diào)乏味，眾多患者難以堅(jiān)持。近年有研究表明高強(qiáng)度的訓(xùn)練似乎比中、低等強(qiáng)度訓(xùn)練更有效[9-12]。

高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（High-Intensity Interval Training,HIIT）即在短時間極量的運(yùn)動，間歇期將運(yùn)動強(qiáng)度降至中低等輕度或完全放松狀態(tài)。通過高強(qiáng)度、低強(qiáng)度分段交叉間歇訓(xùn)練，延長耗氧時間，是一種短時、高效的運(yùn)動方式[13]。目前已廣泛應(yīng)用在健康人群和其它慢性疾病組（如超重/肥胖、心血管疾病、癌癥和2型糖尿病）的防治，在提高慢性病人群的有氧適能、胰島素敏感性、改善體脂含量和分布、血液生化指標(biāo)、身體成分、骨骼肌肉活化等方面有顯著效果，其安全性、有效性和益處均得到證實(shí)[14-16]。此外，HIIT 還具有較好的依從性、趣味性[17,18]，降低疲勞程度[19]。HIIT 應(yīng)用于慢性膝關(guān)節(jié)疾病患者及圍手術(shù)期患者的研究也逐漸增多，但運(yùn)動處方、適宜人群及運(yùn)動效果均不明確。因此，本文對已有的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，探尋HIIT 在膝關(guān)節(jié)炎患者中的安全性和有效性，并對進(jìn)一步的研究提供參考。

1 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練在膝關(guān)節(jié)炎患者中的應(yīng)用

1.1 HIIT與膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（Knee Osteoarthritis,KOA）是一種慢性、退行性關(guān)節(jié)病變，嚴(yán)重威脅中老年人身心健康。國際指南建議通過促進(jìn)活動和參與定期體育鍛煉來治療管理膝骨關(guān)節(jié)炎[20]。Dunlop DD 等[21,22]研究表明每周一小時的中等強(qiáng)度劇烈活動可降低KOA致殘率，且隨活動量的增加致殘風(fēng)險下降。既往提倡進(jìn)行中等強(qiáng)度連續(xù)訓(xùn) 練（moderate-intensity continuous training,MICT），然而近年的研究表明，HIIT 對KOA 患者的益處可能優(yōu)于MICT[9,23]。

Grigg J 等[23]將27 名KOA 患 者 隨 機(jī) 分 到MICT 組（3min 熱身運(yùn)動、20min 以60-80 轉(zhuǎn)/分鐘的節(jié)奏中等強(qiáng)度循環(huán)、2min 放松，強(qiáng)度定義為患者能夠說出完整的句子，如果患者出現(xiàn)氣喘吁吁，則囑其放慢速度）和HIIT 組（7min 熱身、強(qiáng)度逐漸增加、5×45s 以110 轉(zhuǎn)/分鐘高強(qiáng)度循環(huán)、間歇期以70 轉(zhuǎn)/分鐘持續(xù)90s、6-7min 放松，強(qiáng)度定義為患者在練習(xí)期間很難說出完整句子），兩組均參與每周4 次，每次25min，持續(xù)8 周的無人監(jiān)督家庭自行車運(yùn)動后，結(jié)果顯示兩組均顯著改善西安大略省和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)（West‐ern Ontario and McMaster Universities Osteoarthri‐tis Index, WOMAC 評分）、30s 坐立試驗(yàn)（Sit to Stand，STS）、計(jì)時起立行走實(shí)驗(yàn)（Timed Up and Go，TUG），兩組的Lequesne 指數(shù)，步行速度或身體成分均未觀察到明顯變化，而HIIT 組STS 和TUG 測試結(jié)果明顯優(yōu)于MICT 組。Keogh JWL等[10]報(bào)告了將40 名中老年KOA 患者分為兩組，分別進(jìn)行8 周的MICT 和HIIT，初步證明了其有效性和安全性。Mangione, K 等[24]將39 名OA 患者隨機(jī)分為高強(qiáng)度（70%HRR）或低強(qiáng)度（40%HRR）騎自行車訓(xùn)練，進(jìn)行10 周，每周3 次，每次25min。結(jié)果顯示在步行速度，總體疼痛緩解程度和有氧能力活動范圍等方面有顯著改善，且高強(qiáng)度訓(xùn)練組并未增加患者的急性疼痛。

上述研究表明，以功率自行車為主高強(qiáng)度訓(xùn)練在KOA患者膝關(guān)節(jié)功能、疼痛及日常生活活動能力上比中、低強(qiáng)度訓(xùn)練更加明顯。但在身體成分沒有明顯差異，未來仍需進(jìn)一步研究HIIT 與KOA康復(fù)效果之間的關(guān)系。

1.2 HIIT與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一種慢性、炎癥性、系統(tǒng)性疾病，不但影響運(yùn)動系統(tǒng)，還累及心臟、腎臟、呼吸等系統(tǒng)，嚴(yán)重影響正常生活和工作。目前的美國健康指南和風(fēng)濕病學(xué)會都建議風(fēng)濕性關(guān)節(jié)疾病患者進(jìn)行短期中到高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練以提高肌肉力量和質(zhì)量、改善心肺健康，可能改善免疫功能[25-26]。

Munneke M 等[12]研究表明50-70%的RA 患者可以達(dá)到強(qiáng)化鍛煉計(jì)劃。Bartlett DB 等[27]將12名RA 患者進(jìn)行自身前后對照研究，進(jìn)行10 周高強(qiáng)度間歇行走（3 次/周、30min/次，高強(qiáng)度10×60s 、80-90%VO2peak，間歇期50-60%VO2peak），結(jié)果顯示干預(yù)前后身體成分變化較小，但在心肺健康中相對和絕對有氧能力的變化增加了9%（P＜0.001），靜息血壓和心率均降低（P＜0.05）。干預(yù)后28 個關(guān)節(jié)疾病活動評分（DAS28）降低了38%（P= 0.001），紅細(xì)胞沉降率（ESR）和關(guān)節(jié)腫脹的顯著減少，患者自我感知健康明顯改善。未觀察到炎癥標(biāo)志物IL-1β，IL-6，CXCL-8，IL-10，CRP或TNF-α 的變化。Sandstad J 等[28]將7 名RA 患者和11名成人幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎（juvenile idiopath‐ic arthritis，JIA）女性患者，年齡20-50 歲，進(jìn)行10周功率自行車鍛煉(HIIT：2 次/周，每次熱身10min，強(qiáng)度訓(xùn)練4×4min、最大心率（HR max）85-95%，間歇期1min、HR max 不超過70%)，研究結(jié)果示，通過HIIT 訓(xùn)練后，患者最大攝氧量（VO2max）增加12.2%，心率恢復(fù)增加2.9%（P＜0.05）。BMI、體脂、腰圍分別下降1.2%、1.0%和1.6%，而肌肉質(zhì)量增加0.6%（P＜0.05），紅細(xì)胞沉降率（CRP）呈降低趨勢。de Jong Z等[29]研究表明為期2年長期的高強(qiáng)度運(yùn)動訓(xùn)練有效減緩骨密度的流失，增加肌肉力量和有氧適應(yīng)性。

上述研究表明穩(wěn)定期風(fēng)濕性膝關(guān)節(jié)炎患者進(jìn)行高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練，可較好的耐受運(yùn)動鍛煉計(jì)劃，增加關(guān)節(jié)活動能力，且在心血管健康狀況和先天免疫功能方面也得到改善，感染風(fēng)險、炎癥反應(yīng)也隨之降低，且長期的高強(qiáng)度運(yùn)動對骨密度也有改善。但研究的樣本量較小，不足以代表HIIT 對類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者的普適性，未來仍需開展大樣本研究進(jìn)一步明確其效果。

1.3 HIIT與膝關(guān)節(jié)炎行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty,TKA）是膝關(guān)節(jié)疾病終末期減輕疼痛和改善功能的最常見和有效的治療方法。但在TKA 后的第一個月，股四頭肌肌力下降到術(shù)前水平的60%，功能表現(xiàn)急劇下降達(dá)88%，TKA術(shù)后12個月與同齡健康人群對照相比，步行速度減慢18%，爬樓速度減慢51%[31]。可見，圍手術(shù)期下肢肌肉力量是手術(shù)效果的重要保證。

Calatayud等[30]將44名60歲以上終末期骨關(guān)節(jié)炎（OA）擬行單側(cè)TKA 患者隨機(jī)分為干預(yù)組（15min 熱身活動，2×20 次直腿抬高，5×10 次坐式壓腿、膝關(guān)節(jié)伸直、彎曲、髖部外展、間歇期60s，4×30s 雙腿站立，4×15s 單腿站立平衡訓(xùn)練，5min輕度靜態(tài)拉伸放松，為期8 周、3 次/周）和常規(guī)組。結(jié)果顯示，術(shù)后膝關(guān)節(jié)屈曲、伸直，髖部外展，VAS，WOMAC，ROM，TUG,STS,SF-36 均優(yōu)于常規(guī)組，干預(yù)組和常規(guī)組住院時間也有顯著（4.5±0.9 vs 6.4±1.1；P＜0.001）差異。Casa?a J 等[11]報(bào)道用上述方法訓(xùn)練8 周后采用Romberg 測試（ICC范圍為0.87～0.98）結(jié)合NedSVE/ IBV 測力平臺（測量誤差小于2%）測試患者平衡功能情況。結(jié)果顯示，運(yùn)動干預(yù)8 周后及術(shù)后干預(yù)組的壓力中心區(qū)域（The Center of Pressure area，COP）較低（即得分較高），睜眼Romberg 測試的COP 前后范圍較低，干預(yù)后8 周的閉眼Romberg 測試的COP前后范圍較低。可見，術(shù)前高強(qiáng)度間歇力量訓(xùn)練可有效改善TKA 術(shù)前和術(shù)后早期的姿勢控制能力。Bade MJ 等[31]將8 名參加高強(qiáng)度間歇康復(fù)計(jì)劃（HI 組）的患者與8 名參加低強(qiáng)度康復(fù)計(jì)劃（對照組）的年齡、性別匹配的患者進(jìn)行比較。術(shù)前、術(shù)后3.5、6.5、12、26 和52 周對患者進(jìn)行評估。結(jié)果顯示兩組之間ROM 和疼痛無差異，但在3.5 周和12周（康復(fù)結(jié)束）時間點(diǎn)，HI組與對照組相比具有更好的功能性能和股四頭肌強(qiáng)度（P＜0.05）。在52 周的時間點(diǎn)，與對照組相比，HI 組持續(xù)表現(xiàn)出更 好 的 功 能 性 能（P＜0.05），包 括SCT、TUG、6MW。同時具有更大的股四頭肌強(qiáng)度。該研究兩組患者術(shù)后平均住院時間為3 天，出院后兩組均接受家庭鍛煉計(jì)劃（home exercise program,HEP）包括ROM 練習(xí)、股四頭肌、髖關(guān)節(jié)外展肌、髖伸肌和足底屈肌的負(fù)重和非負(fù)重加強(qiáng)練習(xí)。常規(guī)組完成8 周內(nèi)16 次門診進(jìn)行物理治療進(jìn)行抗阻運(yùn)動包括膝關(guān)節(jié)伸展、直腿抬高、髖部外展、站立勾腿，以2×10次開始、逐次增加，增加重量最大為4.5kg。HI 組進(jìn)行12 周25 次基于機(jī)器的高強(qiáng)度間歇抗阻訓(xùn)練。

以上研究表明，術(shù)前短期和術(shù)后早期高強(qiáng)度間歇康復(fù)鍛煉比漸進(jìn)性阻力訓(xùn)練股四頭肌激活傾向更大，從而預(yù)防肌肉萎縮，有效增強(qiáng)患者下肢肌肉力量，改善平衡能力，顯著提高患者日常生活活動能力，如行走、上下樓梯等。

2 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的依從性

Keogh JW 等[23]報(bào)告有興趣的50 名潛在參與者中有27名（54%）參加研究，27名參與者中有17名完成了試驗(yàn)（退出率為37%）；主要退出原因是與運(yùn)動無關(guān)的疾病和家庭有關(guān)的問題。在完成試驗(yàn)的17 名參與者中，運(yùn)動依從性非常高（HIIT 94%;MICT 88%）。Casa?a J 等[11]招募186 名受試者中，57 名患者不符合納入標(biāo)準(zhǔn)，79 名拒絕參加調(diào)查（主要是因?yàn)榫幼≡诔鞘幸酝饨煌ɡщy）。在剩下的50 名患者中，有6 名受試者因不同原因退出研究，其中包括：三名參與者有術(shù)后并發(fā)癥；一名患者不想繼續(xù)研究；兩名患者決定不進(jìn)行研究干預(yù)，直接進(jìn)行手術(shù)；一人搬到另一個城市。最后，44 名患者（7 名男性，37 名女性）分為兩組，每組22 人參加了研究。手術(shù)后，干預(yù)組中的19名患者參加了醫(yī)院的所有康復(fù)治療（100%依從性），而該組中的3 名患者參加了13 次治療（合格率為72%）。在對照組中，所有患者都參加了所有康復(fù)治療（100%依從性）。Thomsen RS 等[32]報(bào)告95%完成訓(xùn)練日記，78%完成所有訓(xùn)練課程，1名因腦卒中后遺癥退出HIIT。Bartlet DB 等[27]報(bào)告參與者完成了99%的鍛煉計(jì)劃。

上述研究表明患者參與運(yùn)動的依從性與家庭、環(huán)境、交通以及與運(yùn)動無關(guān)的疾病等因素有關(guān)，在參與研究的患者中，HIIT 的患者依從性明顯優(yōu)于MICT組患者。

3 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的安全性

HIIT 的安全性已在其它慢病中得到證實(shí)[33]，但關(guān)于HIIT 運(yùn)動對慢性關(guān)節(jié)炎患者肌肉骨骼疾病的健康狀況，肌肉量，力量或功能的測量的影響的文獻(xiàn)有限[28]。導(dǎo)致這種缺乏研究的一個問題是可能對膝關(guān)節(jié)疾病患者的這項(xiàng)運(yùn)動的安全性產(chǎn)生的擔(dān)憂，特別是如果這項(xiàng)運(yùn)動是在家中或健身中心無人監(jiān)督的情況下進(jìn)行的。高強(qiáng)度運(yùn)動可能導(dǎo)致是肌肉骨骼問題，如肌肉拉傷、關(guān)節(jié)疼痛、腫脹[34]。但Sandstad J 等[28]研究在10 周的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練中，并未發(fā)現(xiàn)與運(yùn)動有關(guān)的不良反應(yīng)。Bade MJ 等[35]在TKA 患者術(shù)后進(jìn)行HIIT 是安全可行的，無任何肌肉損傷情況的發(fā)生。然而，Regnaux JP 等[9]報(bào)告1000 人中有17 人報(bào)告了與高強(qiáng)度鍛煉計(jì)劃相關(guān)的不良影響，高強(qiáng)度運(yùn)動導(dǎo)致將近2%的人受到不良影響，但并未發(fā)生嚴(yán)重不良事件。Keogh JW 等[23]報(bào)告在參與為期8周每周4次的訓(xùn)練中，27名患者中有三個人（一個在MICT 中，兩個在HIIT 組中）報(bào)告了不良事件，總共報(bào)告了28 次加重膝關(guān)節(jié)腫脹，其中24 次歸因于一個HIIT參與者（32次中完成25次）。

可見，在嚴(yán)格納排標(biāo)準(zhǔn)后，仍有少數(shù)患者受到不良影響，HIIT 在膝關(guān)節(jié)炎患者中的安全性仍存在一定的爭議。未來的研究尚需進(jìn)一步明確HIIT在膝關(guān)節(jié)炎患者中的適用人群。

4 小結(jié)

4.1 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練應(yīng)用于關(guān)節(jié)炎患者的人群特征

以往的研究人群主要涉及膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎[10,23]、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[27]、銀屑病關(guān)節(jié)炎[32]、幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎[28]以及全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者[35-37]。研究對象年齡在18-85 歲之間[23,31,32]，平均年齡在32.4±8.3 至66.8±4.8[11,28]，主要集中在中、老年人，女性多于男性，平均BMI 在24.0±4.3 至32.3±4.2之間[11,27]，排除標(biāo)準(zhǔn)：有明顯高血壓、血糖，未得到控制的患者[31]；嚴(yán)重心臟疾病，如有心律失常、心肌缺血病史或處于不穩(wěn)期的缺血性心血管疾病患者[10,23,32]；BMI＞35kg/m2[31]；有神經(jīng)損傷，對側(cè)肢體出現(xiàn)嚴(yán)重疼痛，嚴(yán)重雙下肢骨科疾病，無法獨(dú)立行走[27]，有運(yùn)動禁忌癥的患者[11,31]；嚴(yán)重的肺部疾病患者,妊娠、哺乳、藥物或酒精成癮,干預(yù)期間預(yù)期需要使用抗風(fēng)濕藥物（DMARDs），活動期關(guān)節(jié)炎[32]；前一年做過另一側(cè)髖、膝關(guān)節(jié)置換術(shù)[11]；定期運(yùn)動訓(xùn)練的患者[28]。在以后的研究仍需嚴(yán)格納排標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)人士監(jiān)督指導(dǎo)，制定個體化的HIIT運(yùn)動方案，降低HIIT相關(guān)的不良反應(yīng)。

4.2 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練運(yùn)動處方的類型

既往高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練運(yùn)動處方包括熱身運(yùn)動、強(qiáng)度訓(xùn)練、間歇恢復(fù)和放松[13]。在膝關(guān)節(jié)炎患者運(yùn)動方式多種多樣，主要包括跑步[27]、步行[27,38]、器 械 運(yùn) 動[31,36]、徒 手 運(yùn) 動[11]、騎 自 行車[10,24,28,32]、水中訓(xùn)練[39,40]等。運(yùn)動時間主要集中在6-12 周[23,32,37]，每周2-4 次，每次訓(xùn)練中進(jìn)行多次短時間（30s～4min）高強(qiáng)度的訓(xùn)練,在兩次訓(xùn)練之間有適當(dāng)?shù)拈g歇,間歇時間在45s～90s 不等，可根據(jù)患者情況適當(dāng)延長，并在間歇期進(jìn)行中低強(qiáng)度的訓(xùn)練或完全休息, 總運(yùn)動時間較短，一般不超過30min。運(yùn)動強(qiáng)度原則主要以患者主觀感受能承受最大強(qiáng)度[31]。

負(fù)重訓(xùn)練逐次極量增加重量，間歇期完全放松，增重范圍在2-4.5kg[11,31]；騎功率自行車高強(qiáng)度訓(xùn)練強(qiáng)度60-110轉(zhuǎn)/min，間歇期轉(zhuǎn)速下降至60-80轉(zhuǎn)/min[10,23,32]；HIIT 步行、跑步訓(xùn)練高強(qiáng)度期心率儲備（Heart rate reserve ，HRR）在70%-90%之間，間歇期心率儲備為50%-60%[24,27]。水中訓(xùn)練項(xiàng)目能更好的減輕膝關(guān)節(jié)負(fù)荷，但在臨床應(yīng)用中不便于開展，且費(fèi)用昂貴。器械運(yùn)動需有專業(yè)的儀器設(shè)備和專業(yè)人士指導(dǎo)。而跑步、步行、徒手運(yùn)動操作簡單，不受環(huán)境、時間等因素的限制，但部分以家庭為基礎(chǔ)的運(yùn)動設(shè)計(jì)限制了客觀量化兩組參與者進(jìn)行的運(yùn)動的頻率，持續(xù)時間和強(qiáng)度。由于缺乏此類數(shù)據(jù)，無法量化研究中評估的可行性和療效結(jié)果的劑量-反應(yīng)關(guān)系，未來的研究可用心率監(jiān)測器、循環(huán)測力儀等其它儀器客觀記錄患者運(yùn)動強(qiáng)度。

4.3 局限性

目前的研究表明，對慢性膝關(guān)節(jié)炎穩(wěn)定期患者、TKA患者圍手術(shù)期進(jìn)行HIIT訓(xùn)練在膝關(guān)節(jié)功能、平衡能力、身體成分、心血管健康、免疫等方面有良好的療效，能顯著提高患者日常生活活動能力，改善運(yùn)動依從性，但在安全性上，仍存在一定的爭議。目前關(guān)于HIIT 康復(fù)方案在慢性膝關(guān)節(jié)炎患者中的應(yīng)用研究相對很少，已有的研究樣本量較小，運(yùn)動處方各有不同，尚需進(jìn)一步開展大規(guī)模臨床研究明確慢性膝關(guān)節(jié)疾病患者康復(fù)運(yùn)動危險分層相應(yīng)的運(yùn)動處方，制定合理的訓(xùn)練參數(shù)，以便為慢性膝關(guān)節(jié)疾病患者提供更科學(xué)的運(yùn)動方案。