摘 "要：高強度間歇訓(xùn)練（HIIT）作為近年來熱點研究的運動方式，因其短時高效、運動方式多樣，尤其在降低脂肪、提高心肺耐力及保護神經(jīng)系統(tǒng)方面效果顯著，因此HIIT已代替中等強度持續(xù)訓(xùn)練（MICT）成為近年健身領(lǐng)域及各類疾病康復(fù)領(lǐng)域快速流行的運動方式。本文就HIIT的特點、作用機制及其在心血管疾病、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、肥胖以及其他疾病中的康復(fù)應(yīng)用進行綜述，為今后進一步將HIIT應(yīng)用于疾病康復(fù)治療提供參考。

關(guān)鍵詞：高強度間歇訓(xùn)練；康復(fù)；治療

Application of High Intensity Interval Training in Rehabilitation

YOU Jiaqi¹， WU Yuqing^{1， 2}， ZHAO Xiaoqin¹

（1.Department of Physical Education， Taiyuan University of Technology， Taiyuan Shanxi， 030024， China;

2.Taiyuan Central Hospital affiliated to Shanxi Medical University， Taiyuan Shanxi， 030000， China.）

Abstract： High-intensity interval training （HIIT） is a branch of interval training， which is mainly used for physical training of different groups of people. However， it is often applied in the rehabilitation treatment of diseases in recent years. Studies show that whether compared with the traditional long-term endurance training，""Compared with moderate-intensity continuous training （MICT）， HIIT has positive and significant effects on reducing body fat content， preventing and treating chronic diseases， and improving sports performance [1].""For people who lack physical activity and time for exercise， HIIT has become a rapidly popular exercise method in the field of fitness and disease rehabilitation in recent years due to its obvious advantages of short time and high efficiency.""In this paper， the characteristics， mechanism of action and rehabilitation application of HIIT in patients with cardiovascular disease， diabetes， chronic obstructive pulmonary disease， obesity and other diseases are described， so as to provide reference for better application of HIIT in rehabilitation treatment of various diseases in the future.

Key words： High-intensity interval training; Rehabilitation; Therapy

中圖分類號：G804.5""""""""""""""""""""文獻標識碼：A

高強度間歇訓(xùn)練（High-intensity interval training， HIIT）屬于間歇訓(xùn)練的分支，多用于對不同人群的體能訓(xùn)練，但近年來常被應(yīng)用于疾病的康復(fù)治療，研究表明，不論是與傳統(tǒng)的長時間耐力訓(xùn)練比較，還是與中等強度持續(xù)訓(xùn)練（moderate-intensity continuous training， MICT）相比，HIIT在降低全身脂肪含量、防治慢性疾病、提高運動成績方面都有積極顯著的效果^[1]。在針對身體活動不足，缺乏時間鍛煉的人群中，HIIT以其明顯的時間短、效率高的優(yōu)勢成為近年來健身領(lǐng)域、疾病康復(fù)領(lǐng)域快速流行的鍛煉方法。本文就HIIT的特點、作用機制及其在心血管疾病、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、肥胖以及其他疾病患者中的康復(fù)應(yīng)用進行闡述，為今后更好地將HIIT應(yīng)用于各類疾病的康復(fù)治療提供參考。

1 "高強度間歇訓(xùn)練的特點及作用機制

1.1 "高強度間歇訓(xùn)練的特點

HIIT是一次訓(xùn)練中重復(fù)幾組短時間高強度的訓(xùn)練，組間有適當(dāng)間歇，可以是完全休息或進行較低強度的運動。運動方案一般為：時間在30s～4min之間，運動強度在85％最大攝氧量（maximal oxygen uptake，VO₂max）左右，組間休息10～20s^[2，3]。HIIT的目的是通過反復(fù)的運動刺激使機體各器官系統(tǒng)獲得更大的生理適應(yīng)。

1.1.1 "HIIT具有時效性和經(jīng)濟性的特點 "有研究發(fā)現(xiàn)，一次性的HIIT就可激活骨骼肌細胞線粒體的增殖信號通路，一周的HIIT就可以使葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）顯著增加，表明短期HIIT能有效提高骨骼肌中碳水化合物的氧化利用能力^[4]。

1.1.2 "HIIT具有實用性 "以往人們進行運動鍛煉常采用MICT，它的最佳運動時間為30～60min。而對于一些沒有時間鍛煉且運動量不足的上班族或者患有慢性疾病的人群來說，HIIT與MICT相比就顯得更容易被接受，短時、高效且對場地沒有太大要求^[1]。

1.1.3 "HIIT有更全面的鍛煉效果和較高的運動樂趣""研究發(fā)現(xiàn)，HIIT可以同時刺激機體有氧和無氧兩大供能系統(tǒng)，且訓(xùn)練效果優(yōu)于MICT^[5]。HIIT有多種多樣的運動方式，包括跑步、上坡走、騎功率車、體操課、器械或徒手運動等，能增加更多的運動樂趣。

1.2 "高強度間歇訓(xùn)練的機制

1.2.1 "對心肌收縮力的影響 "HIIT能通過提高心肌細胞興奮-收縮耦聯(lián)過程中Ca²⁺的轉(zhuǎn)運速率和心肌細胞的收縮速率，進而增強心肌收縮力，改善氧運輸能力，這可能基于HIIT高強度導(dǎo)致Ca²⁺對心肌收縮力造成的影響^[6]。研究顯示，對SD大鼠進行為期10周的高強度和中等強度的間歇跑得出，二者Ca²⁺的敏感性分別增加了40%和30%，說明高強度的訓(xùn)練使Ca²⁺的敏感性更高，能產(chǎn)生更大的心肌收縮力，更利于提高機體VO₂max水平^[7]。此外，最近研究發(fā)現(xiàn)^[8]，對心肌缺血再灌注損傷后的肥胖大鼠連續(xù)進行4次的HIIT和MICT，二者都能通過升高過氧化物酶體增殖物激活受體 γ 共激活因子1α（Peroxisome proliferato r-activated receptor gamma coactivateor 1-alpha，PGC-1α）的含量，使骨骼肌線粒體內(nèi)氧化酶活性增高，抑制肌肉質(zhì)量減少，延緩肌肉萎縮，但只有HIIT能增強心肌收縮力，MICT則對心肌收縮力無影響，其作用機制還尚不明確。以上研究顯示，HIIT能通過加快Ca²⁺的轉(zhuǎn)運速率以及提高PGC-1α蛋白含量，進而使心肌收縮力增強，但是否存在其他途徑增強心肌收縮力，還有待進一步探索。

1.2.2 "骨骼肌的適應(yīng)性變化 "HIIT能使骨骼肌線粒體內(nèi)氧化酶活性以及糖代謝產(chǎn)生適應(yīng)性變化，進而提高機體有氧運動能力。PGC-1α是使骨骼肌線粒體發(fā)生適應(yīng)性變化的關(guān)鍵因子，它能夠影響機體的能量供應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，HIIT通過激活骨骼肌p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，MAPK）和5’－腺苷－磷酸激活蛋白激酶（adenosine 5’- monophosphate-activated protein kinase，AMPK）使得PGC-1α活化和磷酸化，增加線粒體內(nèi)氧化酶的活性，進而提高骨骼肌的氧化能力，這是HIIT導(dǎo)致運動能力提升的關(guān)鍵途徑，同時發(fā)現(xiàn)10周的HIIT比MICT提高PGC-1α表達量的效果更顯著^[6，9]。HIIT還能通過增加骨骼肌細胞GLUT4的含量和活性，進而調(diào)節(jié)肌糖原的含量并使其增加，使機體在有氧運動中表現(xiàn)出更強的耐受力，最終提高機體的有氧能力^[10]。此外，最近的一項新的研究發(fā)現(xiàn)，對8名健康的、未經(jīng)訓(xùn)練的男性進行5周高強度自行車訓(xùn)練后骨骼肌線粒體蛋白質(zhì)組增加，從而增強骨骼肌線粒體呼吸功能，通過乙?；{(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的變化可能有助于促進新陳代謝^[11]。

1.2.3 "HIIT的潛在機制 "HIIT后外周線粒體功能障礙的改善可能在改善心血管健康中發(fā)揮作用。心臟代謝疾病患者HIIT后肌漿網(wǎng)Ca²⁺最大吸收速率增加50%～60%，這可能會減少肌肉疲勞，改善骨骼肌功能，最終改善心血管健康^[12]。單次HIIT可使健康人群和中風(fēng)后個體的運動技能得以保持，且效果似乎具有強度依賴性，反復(fù)的HIIT可以顯示出對運動學(xué)習(xí)的累積效果，從而加速功能恢復(fù)。Crozier等^[12]研究證實，單次HIIT即可使外周腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子濃度升高，這可能會進一步刺激神經(jīng)元的樹突生長和線粒體的活性增加，從而增強神經(jīng)修復(fù)過程^[13]。

1.3 "高強度間歇訓(xùn)練的分類

按運動強度可將HIIT分為沖刺間歇訓(xùn)練和高強度有氧間歇訓(xùn)練。沖刺間歇訓(xùn)練的運動強度大于100%VO₂max，運動時間為8～30s，間歇時間為4～4.5min。高強度有氧間歇訓(xùn)練的運動強度為80%～100%VO₂max，運動時間為1～4min^[14]。HIIT還可分為三種類型^[15]：低容量HIIT，通常包括較短時間的最高速度沖刺和較長時間的被動恢復(fù)（如30s的最高速度沖刺和2min的休息恢復(fù)）；短時間間隔HIIT同樣包括短時間的最大速度爆發(fā)，但恢復(fù)時間更短（如30s的最大速度爆發(fā)和30～60s的休息恢復(fù)）；與典型的低容量和短間隔HIIT不同，長時間間隔HIIT使用心率反應(yīng)來確定訓(xùn)練速度，并包括主動恢復(fù)。在高強度有氧的狀態(tài)下進行爆發(fā)性運動，并在中等強度下步行恢復(fù)（如4min爆發(fā)性運動，心率目標為90% 峰值心率，3min恢復(fù)期為70%峰值心率）。

2 "高強度間歇訓(xùn)練在康復(fù)治療中的應(yīng)用

2.1 "高強度間歇訓(xùn)練對心臟疾病的影響

心臟疾病是比較多發(fā)的一類疾病，且患病范圍較廣，近年眾多研究表明，HIIT應(yīng)用于心臟康復(fù)領(lǐng)域是安全有效的，且與MICT相比更具優(yōu)勢，其作用效果可能是由于高強度及其持續(xù)接近VO₂max水平的運動時間較長所致^[16]。

Hannan等^[17]研究發(fā)現(xiàn)，每周進行5次，持續(xù)時間6～12周的HIIT在提高有氧能力和改善心肺健康方面都優(yōu)于MICT。Taylor等^[18]在心臟康復(fù)中進行短期和長期訓(xùn)練得出，與MICT相比，短期4周HIIT在改善峰值攝氧量（peak oxygen uptake，VO₂peak）方面更顯著，且比長期12個月更有利于改善心肺健康。以上研究也證實了這兩種運動模式在心臟康復(fù)中導(dǎo)致不良事件的風(fēng)險是極低的，對心臟康復(fù)是安全有效的。

HIIT與MICT均能改善心臟疾病患者（比如心力衰竭和冠心病患者）健康相關(guān)的生活質(zhì)量，且HIIT產(chǎn)生的效果優(yōu)于MICT，但也有研究顯示，二者對心臟移植受者干預(yù)后改善程度相似^[19]。研究發(fā)現(xiàn)^[20]，在對心力衰竭或冠心病患者進行HIIT康復(fù)治療中機體氧消耗量增加，增強對心臟的保護作用，改善機體有氧能力，降低患病率及死亡風(fēng)險，且不會造成冠心病患者肌肉骨骼損傷。對慢性心力衰竭患者來說，HIIT比MICT實現(xiàn)該類患者的自主神經(jīng)再平衡更加有效；在影響患者VO₂peak方面，多數(shù)研究表明HIIT比MICT產(chǎn)生的效果好，少數(shù)結(jié)果顯示二者具有相同的效果，存在爭議的可能原因是由于研究者所采取的運動強度和運動時間不同所致的，具體運動方案還有待進一步探索。對冠心病患者進行短時間間隔（在100%～120%的VO₂peak下運動10s～1min，穿插相同運動時間的被動恢復(fù)）的HIIT可以替代連續(xù)有氧運動訓(xùn)練對患者進行康復(fù)治療，中等時間間隔（在95%～100%的VO₂peak下運動1～3min）和長時間間隔（在85%～90%的VO₂peak下運動3～15min）的HIIT比連續(xù)有氧運動訓(xùn)練更適合于心臟病風(fēng)險較低的患者^[21]。此外，以上實驗提示，HIIT與MICT在心臟病康復(fù)中存在著同等甚至更好的效果，但其作用機制還有待進一步研究。

運動開始前應(yīng)對心臟功能和缺血程度進行謹慎評估，建議進行心肺運動試驗，以評估HIIT前患者對運動的確切耐受性以及確定峰值心率和峰值攝氧量。研究發(fā)現(xiàn)^[18]，HIIT適合于心臟病理特征不復(fù)雜，癥狀較穩(wěn)定和基線健康水平較高的年輕患者，可用于美國紐約心臟病協(xié)會（New York Heart Association，NYHA）I～V級，不推薦NYHA IV級心力衰竭患者中，無證據(jù)表明其在NYHA IV級中的安全性。

2.2 "高強度間歇訓(xùn)練對糖尿病的影響

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是非胰島素依賴性的糖尿病。無論是急性運動還是長期運動，HIIT都對T2DM患者的血糖有改善作用，王娟等^[22]發(fā)現(xiàn)一次性的HIIT對糖尿病患者餐后血糖和24h平均血糖等均有明顯改善；2周和8周的HIIT也同樣能夠改善血糖水平；超過12周的HIIT則能夠產(chǎn)生與MICT相似的血糖調(diào)節(jié)效果，并且可以作為T2DM患者傳統(tǒng)耐力訓(xùn)練的有效替代方案^[23]。Mendes等^[24]也發(fā)現(xiàn)，HIIT可以立即控制急性血糖，在實驗中沒有發(fā)現(xiàn)任何需要住院治療或與運動相關(guān)的急性不良事件^[24，25]。Suryanegara等^[26]進行了為期12周，每周3次的次最大強度HIIT，研究發(fā)現(xiàn)，HIIT可以減少心輸出量，在長時間次最大強度訓(xùn)練中提高供氧，起到保護心臟的作用，預(yù)防T2DM患者心血管并發(fā)癥，有效降低患病風(fēng)險。以上結(jié)果表明，在T2DM人群中HIIT是一種安全有效的治療手段。

肥胖是導(dǎo)致T2DM的一個關(guān)鍵因素，運動指南建議每周至少進行200min適度持續(xù)訓(xùn)練才能達到減肥的效果，但事實上研究表明，每周150min中等強度鍛煉不足以減肥^[27]。因此，在針對肥胖的T2DM人群的運動處方要考慮合適的運動強度。

2.3 "高強度間歇訓(xùn)練對肥胖患者的影響

肥胖人群由于體重較大難以維持長時間的運動，因此，短時高效的HIIT成為當(dāng)下減肥的熱門運動。研究表明，HIIT與MICT都能達到一定的燃脂效果，其減肥機制可能是HIIT產(chǎn)生了與MICT同樣的攝氧量，造成游離脂肪酸的消耗，但由于HIIT強度大，減肥效果則更明顯。（1）HIIT降低腹部內(nèi)臟脂肪效果更顯著。對于肥胖青年女性來說，HIIT和MICT都有減少腹部皮下脂肪、腰臀比的效果，但HIIT能有效降低腹部內(nèi)臟脂肪，而MICT則沒有此效果^{[28，29]}。（2）HIIT降低體重和BMI效果更顯著。隨機將30名肥胖兒童分為HIIT組和MICT組，訓(xùn)練12周后發(fā)現(xiàn)兩組肥胖兒童的體重和BMI都有降低，但HIIT組比MICT組下降更明顯^[30]。Poon等^[31]和Reljic等^[32]對肥胖中年群體的研究中發(fā)現(xiàn)，低容量的HIIT可以顯著改善超重和肥胖個體的心臟代謝健康，且在完成實驗過程中均無不良事件的發(fā)生。綜上所述，HIIT減肥效果更為顯著，同時還可以降低慢性疾病的患病風(fēng)險，提高肥胖人群的生活質(zhì)量，是一種安全有效的運動方式。

不同部位的脂肪可能對于運動處方的各種因素敏感程度不同^[28]，且適宜的運動強度可以保證減肥的安全和有效。以上研究證實了HIIT在青年女性和中年群體中是安全有效的，應(yīng)用于老年群體時需注意運動處方強度的制定。

2.4 "高強度間歇訓(xùn)練對慢性阻塞性肺疾病的影響

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease， COPD）是一種慢性呼吸系統(tǒng)疾病，患者本身有呼吸困難的癥狀，偶爾伴有下肢肌肉萎縮和運動功能下降等特征，因其運動能力下降且無法耐受長時間運動，故患者常常無法按計劃完成運動康復(fù)方案最終影響康復(fù)效果。HIIT既可以克服COPD患者無法長時間運動，還能對患者的康復(fù)產(chǎn)生積極影響，其作用機制可能是由于強度大且有間歇時間的運動方式能夠刺激COPD患者的骨骼肌，改善骨骼肌的氧供應(yīng)及萎縮狀況，從而提高患者的心肺功能，因此，HIIT對于COPD患者來說也是一種有效的康復(fù)手段^[33]。Brandt等^[34]對COPD患者伸膝肌群進行HIIT后得出，股四頭肌的肌肉耐力增加了37%，但肌肉質(zhì)量并沒有改變，提示HIIT似乎主要影響肌肉的有氧能力。

高強度的運動方式往往會給COPD患者產(chǎn)生一定的生理效應(yīng)，尤其在增強肌肉力量和運動能力方面效果更顯著，雖然進行20～60min的MICT就能減輕患者呼吸困難的癥狀，但對于COPD患者來說因其時間較長難以堅持，從而影響患者的康復(fù)效果，因此，HIIT可以作為MICT治療COPD的替代方案。Adolfo等^[35]研究發(fā)現(xiàn)，HIIT與MICT對COPD患者產(chǎn)生的康復(fù)效果相似，二者都能減輕患者呼吸困難的癥狀，提升運動能力，改善患者的生活質(zhì)量，但HIIT因運動時間短，更容易被COPD患者所接受，是COPD最合適的康復(fù)手段。

對COPD患者進行的HIIT沒有統(tǒng)一的方案，因此，針對不同程度的患者需結(jié)合自身情況設(shè)計個性化的方案，對于那些年老體弱的患者，更應(yīng)該嚴格評估來保證其訓(xùn)練過程的安全性^[33]。

2.5 "高強度間歇訓(xùn)練對其他疾病的影響

除了上述研究外，HIIT在治療中風(fēng)、精神疾病以及骨骼肌減少癥等方面也有顯著療效。Boyne等^[36]發(fā)現(xiàn)與MICT相比，HIIT應(yīng)用于慢性中風(fēng)患者的康復(fù)更有效，而且不良事件的發(fā)生率極低。Crozier等^[12]對10項研究中131例中風(fēng)患者總結(jié)，HIIT后均未發(fā)現(xiàn)有嚴重不良事件發(fā)生，在恢復(fù)期僅有2例出現(xiàn)癥狀性低血壓和近暈厥，總的來說，研究表明HIIT是一種安全的方法。

精神疾病患者后期會引發(fā)一些影響身體健康的并發(fā)癥，增加早死亡風(fēng)險，除了采取藥物和心理治療手段，近年來HIIT已被證實在精神疾病治療中也是安全可行的。通過對一系列精神疾病進行系統(tǒng)綜述和元分析發(fā)現(xiàn)，HIIT能通過改善精神分裂癥患者的VO₂max，增加高密度脂蛋白，進而降低重度患者的抑郁程度，而且目前沒有出現(xiàn)嚴重不良事件的報道，但有患者會出現(xiàn)骨骼肌酸痛或不適的現(xiàn)象^[37]。研究表明，HIIT與MICT對精神病患者同樣有效，但在改善抑郁癥程度上，HIIT效果更好，并且在干預(yù)過程中沒有出現(xiàn)急性不良事件^[38]。因此，HIIT針對精神疾病患者似乎更安全有效。

骨骼肌減少癥是衰老過程中出現(xiàn)的骨骼肌質(zhì)量和功能下降，會導(dǎo)致老年人身體虛弱、行動不便、慢性疾病風(fēng)險的增加。Blackwell等^[39]對80多歲的老年肌少癥患者進行為期4周的HIIT干預(yù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運動可提高肌少癥患者的骨骼肌質(zhì)量和心肺耐力。因其在短時間內(nèi)能夠改善肌肉質(zhì)量和身體功能，故對于80歲以上的老年肌少癥患者，HIIT是一種有效、省時的干預(yù)措施。

由表1可以看出，不同疾病患者的HIIT方案中，周期長短、頻率、時間、強度、運動方式不同，但每個參數(shù)都有可行的范圍，出于優(yōu)化參數(shù)考慮，最佳訓(xùn)練周期在4～12周，每周進行2～3次，建議時間采用4×4min或10×1min的重復(fù)訓(xùn)練穿插同等時間的恢復(fù)，訓(xùn)練強度需根據(jù)患者最大心肺運動試驗結(jié)果進行調(diào)整。不同的運動類型、項目、強度和持續(xù)時間會產(chǎn)生不同的效果，最佳的運動處方仍需針對不同病程情況進行個體化設(shè)置。

3 "小 "結(jié)

HIIT是一種省時高效的運動方式，與MICT相比效果更顯著，現(xiàn)已應(yīng)用于眾多疾病的康復(fù)治療中。HIIT可以提高心臟疾病患者的有氧能力和心肺功能，改善糖尿病患者的血糖，減輕COPD患者呼吸困難的癥狀，降低肥胖患者體重、BMI以及腹部內(nèi)臟脂肪含量，對中風(fēng)、精神疾病和肌少癥等其他疾病也都能產(chǎn)生積極的效應(yīng)，使患者生活質(zhì)量得到提高。高強度間歇訓(xùn)練方案主要圍繞運動強度、持續(xù)時間、間歇強度、間歇時間等來設(shè)定。日后的康復(fù)治療過程中，我們應(yīng)繼續(xù)針對各類疾病及同一疾病不同的病程階段、不同的運動反應(yīng)來進行嚴格的康復(fù)評估，設(shè)計最佳的個性化HIIT方案，訓(xùn)練過程做到有效的監(jiān)測確保其實施的安全性，使之在各類疾病患者的康復(fù)治療中發(fā)揮更大的作用，這是可預(yù)見的各類疾病康復(fù)未來發(fā)展的方向。

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