脊髓损伤中的心血管训练

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介绍［|]

心血管训练包括在运动中使用氧气来满足身体肌肉的能量需求。它与在给定的训练期间进行更长时间的运动有关，通常以一致的速度进行。有规律的心血管训练已被证明可以改善脊髓损伤患者的心血管功能、有氧能力和运动耐受性，通常可以提高日常生活活动的独立性。

定义［|]

根据《牛津运动科学与医学词典》的解释，心血管健康是指“在持续运动过程中，心脏和血管向包括肌肉在内的组织提供营养和氧气的能力”。[1]

心血管健康评估［|]

心血管健康评估对于直接确定训练或调节强度以改善训练个体的心血管和心脏代谢健康至关重要。以实验室为基础的金标准评估(即使用测力计、臂曲柄、轮椅跑步机)正变得越来越普遍，特别是在竞技运动中。然而，仅凭这些测试的结果并不能提供一个完整的画面。首先在可重复的测试情况下评估心血管适应度是至关重要的，包括设备标准化、使用的限制条件和测试位置。由于剧烈运动可导致心血管事件，物理治疗师在进行评估时应考虑预防措施。

在完成任何极限运动测试之前，物理治疗师应获得详细的病史和手术史，以确定运动测试的适应症并确定任何潜在条件。这些包括:心血管、肺、肌肉骨骼或神经功能障碍、糖尿病、高血压、需要起搏器的心脏传导阻滞、贫血、甲状腺功能障碍、肥胖、畸形、眩晕或认知功能受损。同样重要的是要意识到任何药物可以影响测试过程和对运动的反应。[2][3]

峰值耗氧量测试［|]

最高耗氧量(VO)2峰)测试，相当于[4]这一定义反映了手臂运动时的最大耗氧量比腿部运动时低。这是由于较小的肌肉群对氧气的需求较低，以及手臂运动对循环的影响。[5]

签证官2峰脊髓损伤患者的检查条件:

  • 使用手臂循环测力仪，手动轮椅推进，在测力仪或跑步机上进行手动循环。
  • 运动强度逐渐增加，直至精疲力竭。
  • 根据脊髓损伤程度和健身水平的不同，手臂几何测量的起点也有所不同。
  • 功率输出可以通过改变曲柄速度和/或外部施加的阻力来调节。例如


VO的例子2峰测试测试:[5]

  • 截瘫患者:从30瓦开始，每2分钟增加10 - 15瓦。最大功率输出可能在50 - 100瓦之间。

  • 四肢瘫痪者:从5瓦开始，每2分钟增加2.5 - 10瓦。最大功率输出可能在10 - 50瓦之间。


而VO2峰是评估脊髓损伤个体运动反应的金标准方法，由于测试的复杂性，它很少用于脊髓损伤单位。

[6]

亚极限运动测验［|]

次最大运动试验常用于测量脊髓损伤个体对标准化日常体力活动的反应。他们评估了氧运输系统对低于最大强度运动的适应性，因此使用的主要能量系统是有氧的。[1]

次极限运动测试的例子有:

  • 高性能残奥会运动中使用的便携式过期气体分析系统
  • 心率测量在脊柱损伤康复单位的应用


然而，使用心率测量并不能让评估者估计VO2峰．它有助于监测脊髓损伤个体对训练的反应。心血管健康的改善可以通过训练时相同功率输出下的心率下降或训练后个人对运动的感知改善来表示[5][3]

有许多次极限方案可供选择，其中许多方案满足各种功能限制和损伤(包括脊髓损伤)个体的需要。脊髓损伤患者的常用方案包括3 x 7分钟的运动，每次运动量为预测最大运动能力的40%、60%和80%。[5]通过进行连续的、分级的臂曲柄协议来测量适应度。截瘫和四肢瘫痪患者的建议治疗方案具有很高的健康水平是:

  • 截瘫患者健康水平较高的个体40瓦7分钟，60瓦7分钟，80瓦7分钟。

  • 四肢瘫痪者;20瓦7分钟，30瓦7分钟，40瓦7分钟。


亚极限测试的目标是建立一个运动活动水平，该水平不会给训练个体带来生理或生物力学上的压力。在选择合适的测试时考虑的因素包括:

  • 原发性和继发性病理以及它们如何影响人的日常生活
  • 认知状态
  • 年龄
  • 重量
  • 营养状况
  • 流动性
  • 使用助行器
  • 矫形或假体装置的使用
  • 独立程度
  • 工作环境
  • 家里情况
  • 需要和欲望


次极限运动测试克服了极限运动测试的许多局限性。它们似乎更适用于物理治疗师作为临床运动专家的角色，并且更容易在脊髓损伤单位和康复环境中实施。[3]

新的证据还表明，在脊髓损伤程度较高的个体中，在实验室轮椅跑步机上进行最大增量运动时获得的峰值心率和血乳酸浓度低于训练有素的轮椅橄榄球运动员进行最大实地运动测试时获得的峰值心率和血乳酸浓度。这表明，在实验室进行的渐进式运动测试并不能在训练有素的轮椅橄榄球运动员中引起真正的峰值心脏代谢反应，并且脊髓损伤程度很高。野外运动测试可以更好地指示最大性能。［７］

野外作业测试［|]

野外运动测试测量运动员在模拟运动环境中进行运动时产生的生理功能。它通常被认为不如基于实验室的测试可靠，但由于更大的特异性，它们更有效。以下是现场测试的选项范围:

基于时间;测量在一段时间内行进的距离。， 12分钟推标准化测试

基于距离的;完成一段距离所花时间的测量。， 1公里的时间

对康复的影响［|]

对心血管健身训练的反应［|]

对心血管健身训练的反应受脊髓损伤程度、完全性和损伤程度的影响。有不完全性损伤的个体，特别是那些在运动中可以行走和有一些下肢活动的个体，对运动的反应与没有受伤的个体相似。完全性颈椎水平损伤或上胸椎水平损伤的患者由于依赖上肢活动、下肢瘫痪和失去脊上交感神经控制而有明显不同的反应。后者对VO的两个组成部分心输出量和动静脉氧有不利影响2峰．[5][8]

以下是总结心输出量、动静脉氧差和VO之间关系的菲克原理2峰;

签证官2峰=心输出量(Q) × (a-vO)2区别)[5]

心率、脑卒中量和动静脉氧差的关键决定因素
心率 中风的体积 动静脉氧差
交感神经系统

副交感神经系统

循环去甲肾上腺素

内在心律

 静脉返回

后载荷

收缩性

血容量

 运动肌肉量的大小

肌肉吸收氧气的能力

  • Capillarisation
  • 线粒体数量
  • 运动肌肉中的血液流动
  • 氧化酶活性

心输出量［|]

心输出量(Q)定义为心脏左心室每分钟泵出的血量。它的单位是升/分钟。

心输出量(Q) =心率(HR) ×每搏量(SV)

心率［|]

心率是由通过T1 - T4神经根对心脏的交感控制和通过迷走神经降低心率的副交感控制之间的平衡决定的。心脏将以每分钟70 - 80次的速度跳动。这是心脏窦房结的固有放电率，没有交感或副交感神经系统的输入。

正常情况下，非残疾人在运动时，由于迷走神经活动减少和交感神经系统活动增加，心率增加，最大心率可能在200 - 220bpm之间。[5]

在T1 - T4之间的脊髓损伤病变中，对心脏的椎上交感神经控制部分丧失，心率增加主要是由于迷走神经兴奋性输入的退出。这导致最大心率在110 - 130之间。[5][8]

在T1及以上的脊髓损伤病变中，对心脏的椎上交感神经控制完全丧失。由于迷走神经的兴奋性输入被撤回，导致心率增加。在四肢瘫痪的个体中，心率不能超过心脏的自然节律。因此，心率可能不能被认为是四肢瘫痪患者训练效果的最佳指标。[8]

中风的体积［|]

每搏容量是心脏在收缩时每一次搏出的血容量。非残疾人在休息时的典型中风量为70毫升，在剧烈运动期间增加到最大120毫升，以适应心血管训练。

在脊髓损伤的个体中，由于损伤水平以下的脊髓上交感神经控制丧失和运动时仅使用上肢，最大卒中量和心输出量减少。这些因素损害静脉回流:下肢氧气回流减少，静脉淤积，胸内肌泵减少，收缩性降低，意味着每次跳动返回心脏的血液减少。[5]

动静脉氧差［|]

动静脉氧差测量的是组织从血液中吸收的氧量。心输出量和动静脉氧差是总体摄氧量的决定因素。运动时，组织的血流量增加;血红蛋白解离更快，出现较大的动静脉氧差。在训练有素的运动员中，由于组织在有氧训练中更有效地摄取氧气，动静脉氧差增加。[9]

运动肌肉量［|]

运动肌肉量的大小是决定动静脉氧差的最重要因素。这可以在非残疾运动员的VO中看到2马克斯上肢运动约占其VO的70%2马克斯当进行下肢运动时。这是因为上肢运动减少了吸氧的机会、需求和能力。[5]

在脊髓损伤中，四肢瘫痪和上肢部分瘫痪患者的活动肌肉量比截瘫患者小。同样，在相同的神经水平上，不完全损伤的人比完全损伤的人有更大的活动肌肉量。心血管训练有能力通过肌肉肥大增加动静脉氧差，导致肌肉量增加。[5]

肌肉吸收氧气的能力［|]

从运动肌肉中提取的氧气是决定动静脉氧差的另一个关键因素。氧气的提取取决于肌纤维的类型、毛细血管的密度、血液流动的调节、线粒体的大小和数量以及新陈代谢的类型。这些因素往往相对不受脊髓损伤的影响，尽管失去脊髓上交感神经控制会影响身体将血液从非必要器官转移到运动肌肉的能力。非重要器官的血管收缩是在非残疾人运动时交感神经活动的结果，增加了运动肌肉的血流量。当脊髓损伤患者没有充分发生这种情况时，可导致运动诱导的低血压。[5][8]

运动肌肉吸收氧气的能力增加，因此在VO增加中起关键作用2峰这是对脊髓损伤(四肢瘫痪和截瘫)患者进行心血管训练的主要好处之一，因为它延迟了肌肉疲劳的发生，增加了最大运动能力。[5]

运动处方［|]

一些国家和国际组织(如美国运动医学学院)为临床医生和相关卫生专业人员提供指导方针，指导他们如何筛选、评估，并在适当的时候为不同的人群开出运动处方。由不列颠哥伦比亚大学的Kathleen Martin Ginis博士和英国拉夫堡大学的Victoria goose - tolfrey博士领导的一个小组最近制定了关于脊髓损伤后运动的国际指南，为改善心肺健康和肌肉力量以及改善心脏代谢健康提供了最低门槛。在给脊髓损伤患者开心血管运动处方时应考虑这些因素。你可以阅读更多关于这些指导方针的内容[8]的 FITT原则[8] F 我 T F 频率 多久训练一次 每周3 - 5天 我 强度 训练有多难 50 - 80%峰值心率

可以用博格秤监控吗

T 运动时间 训练多长时间 20 - 60分钟 T 运动类型 什么运动 持续的培训

变速训练

间歇训练

频率［|]

根据新的2017年国际脊髓损伤运动指南以改善心肺健康，脊髓损伤的成年人应至少参与;

每周进行2次有氧运动以增强心肺功能

为了心脏代谢健康，每周进行3次有氧运动

那些还没有开始锻炼的人应该从较低的频率开始，逐渐增加频率，以达到指导方针，同时认识到低于推荐水平的锻炼可能会或可能不会给心肺健康带来小的变化。［10］

强度［|]

这是FITT原则的一个极其重要的方面，它可能是最难监测的因素，特别是在脊髓损伤的个体中。在非残疾个体中，心率是衡量心肺运动强度最常用的方法，但对于脊髓损伤、失去脊髓上交感神经控制的个体来说，这种方法不太可靠。[5][8][11]

主观测量有氧运动强度的方法，如感知运动强度评定量表，被认为是临床监测训练强度最合适的方法。虽然目前缺乏中度或高质量的证据来强烈推荐它们的临床使用，但有一些新证据建议使用总体RPE 6-20量表。因此，目前的建议是“总体RPE 6-20可初步用于评估成人慢性脊髓损伤患者中、高健康水平、熟悉该测量方法并在运动过程中得到提示的上肢运动强度的调节，并形成基础”。[11]

根据新的脊髓损伤运动指南来改善心肺健康，脊髓损伤的成年人应该参与:

中等至高强度有氧运动的心肺健康和心代谢健康


对于那些还没有开始锻炼的人，从较低的强度开始，逐渐增加强度，以达到指导方针，认识到低于推荐水平的锻炼可能会也可能不会给心肺健康带来小的变化。［10］

时间［|]

根据新的脊髓损伤运动指南以提高心肺健康，脊髓损伤的成年人应至少参与;

20分钟有氧心肺健身运动

30分钟有氧运动有利于心脏代谢健康


对于那些还没有开始锻炼的人，从较短的时间开始，逐渐增加锻炼时间，以达到指导方针，认识到低于建议水平的锻炼可能会或可能不会给心肺健康带来小的变化。［10］

类型［|]

虽然一开始可能会有限制，但对于脊髓损伤的人来说，有许多不同的运动类型可供选择，包括轮椅推进(日常轮椅或赛车轮椅)、自行车/自行车测力器、北欧滑雪、划船、游泳、坐姿有氧运动，以及轮椅篮球、轮椅橄榄球和轮椅网球等轮椅运动。[5][8]适当的运动类型将取决于个人的需要和是否需要监测功率输出。测力仪提供了监测运动的手段，提高整体心血管健康和运动能力。然而，这些好处可能无法转移到轮椅推进，特别是在受伤后的早期康复期间，个人可能会明显减少条件。个人动机和坚持心血管训练计划是关键，训练计划的多样性有助于提高坚持度。心血管训练计划应平衡频率、强度和持续时间，以获得最大的有效性和安全性。

上肢训练［|]

上肢训练可包含多种运动活动，包括手摇几何、自行车、北欧滑雪、划船、游泳等，并可根据个人需要进行调整。一项脊髓损伤研究证据(SCIRE)项目综述概述了以下重要证据，表明脊髓损伤患者可以通过有氧上肢运动训练改善心血管健康和身体工作能力。[12]这一页是［13］

  • 中等强度的有氧手臂训练，每天20-60分钟，每周3天，持续至少6-8周，可有效改善脊髓损伤患者的有氧能力和运动耐受性(1b级和2级证据)。[14]
  • 手动启动的工作量相当于可实现工作量的60% (W马克斯)，每天执行3-5小时，持续一年，W马克斯和签证官2马克斯(二级证据)。[15]
  • 在主动康复期间，手部骑车运动增加截瘫患者的能量输出、耗氧量和肌肉力量，而不是四肢瘫痪患者(2级证据)。［16］
  • 尽管需要进一步的研究(4级证据)，但四肢瘫痪患者的手部循环增加了能量输出和氧气消耗。[17]
  • 手骑间歇训练计划增加峰值功率输出和峰值VO2截瘫和四肢瘫痪患者(4级证据)。[18]
  • 与久坐不动的脊髓损伤患者相比，骑自行车的脊髓损伤患者的主动脉脉波速度明显较低(5级证据)。[19]

    • 跑步机训练［|]

    跑步机训练通常在脊髓损伤后的康复阶段和不完全性脊髓损伤的个体中使用。[20]在SCIRE综述中，他们展示了以下越来越多的证据，证明体重支持跑步机训练(BWSTT)可以改善完全性和不完全性脊髓损伤患者的心血管健康指标。[12]

    • 1a级证据表明四肢瘫和截瘫合并BWSTT患者心脏自主神经平衡改善。［21］
    • 二级证据表明，站立和踏步练习与BWSTT可以提高VO2以及脊髓损伤患者的心率水平。[22]
    • 2级证据表明，神经肌肉电刺激的步态训练可以增加完全四肢瘫痪患者的代谢和心肺反应。[23]
    • 4级证据表明，BWSTT可改善运动完全性脊髓损伤患者的动脉顺应性。[24]
    • 4级证据表明，经过8周的水下跑步机训练，步行运动心率降低。[25]
    • 多项4级证据表明，BWSTT可增加脊髓损伤患者的峰值摄氧量和心率，并降低动态氧耗。[26][27]

    功能性电刺激［|]

    有证据表明，使用功能性电刺激(FES)训练可以提高肌肉耐力、氧化代谢、运动耐受性和心血管健康。[12][28]

    • 1b级证据表明，骑自行车对代谢综合征成分、炎症状态和内脏脂肪有有益的影响。[29]
    • 4级证据表明，FES辅助臂曲柄运动增加峰值功率输出，并可能增加摄氧量。[30]
    • 4级证据表明，脊髓损伤患者在FES腿周期测量后出现血小板聚集和凝血功能下降。［31］
    • 多项4级证据表明，脊髓损伤患者的FES训练可改善心功能。[32][33][34]
    • 多项4级证据表明，每周至少3天的FES训练，持续两个月，可能对改善肌肉骨骼健康、肌肉氧化潜能、运动耐受性和心血管健康有效。[35][36][37][38][39][40][41][42]
    • 5级证据表明，混合骑行时的代谢率、心率和通气水平高于手动骑行。[43]

    资源［|]

    脊髓损伤患者身体活动回忆评估［|]

    脊髓损伤患者体力活动回忆评估(PARA-SCI)是一项针对脊髓损伤患者的自我报告性体力活动测量。它旨在测量使用轮椅作为主要活动方式的脊髓损伤患者进行的身体活动的类型、频率、持续时间和强度。

    主动SCI工具包［|]

    主动脊髓损伤工具包，来自加拿大脊髓损伤行动，旨在帮助物理治疗师与脊髓损伤患者一起工作，在诊所外进行身体活动。这是一个循序渐进的资源，使用三种总体策略，包括教育，转诊和处方，以制定适合物理治疗师和脊髓损伤个体的量身定制策略。

    积极的生活领袖［|]

    积极的生活领袖是由一系列同伴导师培训视频组成的，目的是帮助那些想要使用最新的体育运动知识、体育资源和变革型领导原则的人，告知和激励脊髓损伤的成年人过更积极的生活。

    SCI-U脊髓损伤个体体育活动课程［|]

    体育活动课程是一个模块化训练课程的集合．它包括积极生活、健身方式、克服障碍和实现目标等模块。

    SCI行动加拿大知识动员系列培训［|]

    加拿大SCI行动的知识动员培训系列(KMTS)是一个模块化培训课程的集合，旨在提高脊髓损伤患者的身体活动知识和参与。它包括体力活动指南和体力活动规划模块。

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